JP5642881B2

JP5642881B2 - 車両用機器温調システム

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Publication number: JP5642881B2
Application number: JP2013528885A
Authority: JP
Inventors: 悠基秋山; 忠史尾坂; 荒井　雅嗣; 雅嗣荒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2031-08-17
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Description

本発明は、電池やモータ等の車両用機器の温度を調整するシステムに係り、例えば、衝突事故等に対して安全性を確保することができる車両用機器温調システムに関する。

走行用の電池を搭載する車両において、電池のエネルギー密度は、内燃機関を駆動する燃料と比較して限られている。そのため、航続距離や出力の向上を図るには、電池をその性能が発揮しやすい条件で使用することが重要である。電池の性能に大きな影響を及ぼす条件には温度があり、適する使用温度範囲があるため、性能を最大限発揮させるには温度管理が必須である。

電池やモータ等の車両用機器の温度管理を行うために、車両用機器の温度を調整する温調システムでは、温度管理の迅速性や精度において高い水準が求められ、機器温調システムの配置の自由度を向上するため、熱容量の大きい液体の熱媒体が用いられる。車両用機器の温度を調整するための熱媒体として一般に用いられるクーラント等の液体の熱媒体は導体であり、通電して使用する電池や電装品や電子機器等の発熱体の温度管理に使用する際には、熱媒体を循環させる配管の損傷により導通部分と熱媒体が接触すれば、漏電及び短絡による発熱や発火の恐れがある。そして、移動体である自動車は衝突事故等による物理的な損傷を想定しなければならない。

本技術分野の関連技術として、特許第４０６２９９６号公報（特許文献１）がある。これには、人体への漏電を防ぐため、衝突を検知して配管の燃料電池冷却部の前後の弁を緊急遮断弁で閉じることによって冷却水を封じ込めると同時に電気的に絶縁する方法と、その弁の機構が記載されている。

また、同様に関連する技術として、特開２０１０−２５２５１０号公報（特許文献２）がある。これには、衝突を予測して、冷却水流路を冷却水が帯電する恐れのある区間とそれ以外の区間とに、遮断手段によって電気的に遮断する仕組みが記載されている。

特許第４０６２９９６号公報特開２０１０−２５２５１０号公報

電池や電装品や電子機器等の通電して使用する発熱体の温調を、一般に導体である液体の熱媒体によって行う場合、熱媒体の配管や電池・電装品・電子機器等がなんらかの損傷を受けた際には、熱媒体が導通経路となる危険がある。中でも、自動車の走行用に搭載される電池は出力が大きい上に、起こり得る状況として衝突事故等による温調系統の物理的な損傷を想定し、安全性を確保しなければならない。この課題は、特に大出力の電池において重要性が高いが、導体である液体の熱媒体によって温調がなされる電池・電装品・電子機器等を搭載する移動体に共通するものである。

上記の特許文献１に記載の技術は、人体への感電の防止を解決するものであり、特許文献２に記載の技術は、車両の衝突時の絶縁抵抗低下を防止する技術であり、衝突事故時に電池周辺からそれ以外の配管経路への熱媒体の流れを遮断することで、電気的に絶縁するようにしている。しかしこの方法では、電池近辺の配管が損傷した場合、熱媒体が電池と接触し、短絡を起こす可能性を排除できていなかった。人体への導通は避けられても、電池の短絡は発熱や発火を招く恐れがある。また、電池と電池近辺の配管の損傷を防ぐためには、電池や電池近辺の配管に衝撃や変形に対する高い強度が要求され、軽量化が難しかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車両の衝突時に、機器を冷却／加熱して温度を調整する熱媒体が電池等の機器に接触することによる漏電や短絡を防止する温調システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本願の発明に係る車両用機器温調システムは、車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段とを備え、前記流路開閉手段、前記空気取入手段、前記発熱体、前記ポンプ及び前記熱媒体排出手段は、前記温調用流路に前記順序で配置され、車両の衝突を検知あるいは予測すると、前記流路開閉手段を閉じ、前記空気取入手段および前記熱媒体排出手段を開き、ポンプを所定時間駆動後、停止する。

導体の液体熱媒体により電池・電装品・電子機器等の発熱体としての車両用機器の温調を行う温調システムにおいて、熱媒体を排出することで、熱媒体の配管の損傷にともなう熱媒体を介した漏電及び短絡を防止できる。また、構成が簡単であり、システムの軽量化を達成することができる。

本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例１の構成を示すブロック図。図１の温調システムで熱媒体による２系統の温調制御を行う動作を示すフローチャート。本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例２の構成を示すブロック図。本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例３の構成を示すブロック図。図４に示す温調システムの電池温調流路部分を示す要部構成図。本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例４を示す要部構成図。本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例５を示す要部構成図。

以下、本発明に係る車両用機器の温調システムの実施形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の車両用機器温調システムを電動車両に適用した第１の実施例であり、前記温調システム１００の構成をブロック図を用いて説明したものである。第１の実施例では、ポンプを用いて熱媒体を排出する機能を備えた温調システムを示している。

前記車両用機器温調システム１００は、発熱体である複数の機器の温調（温度調節）と、複数の機器からの排熱回収による空調を主な機能として備え、機器の温調は、機器毎に適温で動作させることを目的とするものである。適温の範囲として、一般には、電子機器やモータは破損しないための動作温度の上限があり、電池は高過ぎも低過ぎもしない温度において効率良く動作する。

電動車両における主要な発熱体である電池１、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、走行用モータ４を熱媒体を用いた温調対象とした場合、電池１は低温時に暖機を要することや、上限温度が他の発熱体より低いという点が他の機器と異なる。このことから、本実施例１では電池１のみの温度調節を行う電池温調流路２１を１系統とし、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、走行用モータ４の温度調節を行う機器温調流路２２を別系統とした２系統に流路を分岐させ、個別に発熱体の温調と排熱回収を行うようにした。なお、流路の分岐は、個別温調する発熱体の数によって、３つ以上にしても良く、適宜設定できる。

電動車両のその他の発熱部位として、軸受の摩擦や潤滑油の撹拌により発熱するギヤボックスや、摩擦熱が発生する摩擦ブレーキ等があり、ギヤボックスや摩擦ブレーキ等の発熱部位を熱媒体による温調や排熱回収の対象として加えても良い。

同一流路内で直列に配置した機器を通過する熱媒体の温度は、冷却の場合、下流ほど高くなるので、同一流路内での機器は、許容温度の上限が低い順に上流から並べることが好ましい。また、加熱の場合、下流ほど低くなるので、同一流路内での機器は、許容温度の下限が高い順に並べることが好ましい。

熱媒体が循環する配管経路１７上には、車室内へ吹き出す空気と熱交換を行う室内冷却熱交換器６と、冷媒との熱交換を行う中間熱交換器７と、熱媒体流路分岐部１９と、熱媒体流路分岐区間の一方の機器温調流路２２には比例弁９Ｂとインバータ２とＤＣ／ＤＣコンバータ３と走行用モータ４とが、熱媒体流路分岐区間のもう一方である電池温調流路２１には比例弁９Ａと電池１とが配され、両流路が合流する熱媒体流路合流部２０と、熱媒体を循環させるポンプ５が備えられている。比例弁９Ａ，９Ｂは熱媒体の流れを断続すると共に調整する流路開閉手段を構成する。なお、配管経路１７は、二方弁８Ａ，８Ｂの開閉により熱媒体を室内冷却熱交換器６に流す流路１７ａと、流さない流路１７ｂとを切り替えられる。

比例弁９Ａ，９Ｂによって、電池１の温度調整を行う電池温調流路２１と、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、走行用モータ４の温度調整を行う機器温調流路２２との熱媒体の流量比を変えることができ、両流路を合計した熱媒体の全体の流量はポンプ５の回転数で制御することができる。温調対象機器である電池１、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、走行用モータ４を通過する熱媒体の流量を増減させると、前記の温調対象機器と熱媒体との間の熱伝達率が変化し、熱媒体の温度の高低以外の要素によっても温調の能力を調整することができる。そのため、ポンプ５の回転数と比例弁９Ａ，９Ｂの開度を制御することによって、適温範囲が異なる２系統を独立して温調できる。

電池温調流路２１には、電池１の上流側に空気流入部２５が設けられている。空気流入部２５は端部が開放している配管を流路配管に接続し、この配管に空気取入弁１０３が接続されている。空気取入弁１０３の配管端部は開放されており、空気取入弁１０３を開くことにより電池温調流路２１内に空気を取り込むことができる構成となっている。電池温調流路２１と、もう１つの機器温調流路２２が合流する熱媒体流路合流部２０の下流にポンプ５が配置され、その下流に熱媒体排出部２４が設けられている。熱媒体排出部２４は、ポンプ５の下流の配管経路１７から端部が開放している配管を流路配管に接続し、この配管に熱媒体排出弁１０２が接続されている。熱媒体排出弁１０２を開くことで流路中の熱媒体を排出できる構成となっている。

冷凍サイクルを構成する配管経路１８上には、熱媒体との熱交換を行う中間熱交換器７と、車室内へ吹き出す空気と熱交換を行う室内空調熱交換器１３と、外気と熱交換を行う室外熱交換器１４と、使用する熱交換器の選択と冷凍サイクルの制御を行う膨張弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃと、各熱交換器に流れる冷媒の向きを切り替えるための切換弁（四方弁）１１Ａ、切換弁（三方弁）１１Ｂと、冷媒を圧縮、循環させる圧縮機１０が備えられている。室外熱交換器１４を通過する外気の風量は、室外ファン１６の回転数によって調整できる。

室内ユニット２３における車室内の空調を行う空気の流れは、室内ファン１５によって、外気あるいは車室内の空気が吸い込まれ、室内冷却熱交換器６と室内空調熱交換器１３を順に通過して熱の授受を行い、車室内に吹き出される。

熱媒体の温度を下げるには、熱媒体と熱的に接続された中間熱交換器７を蒸発器、室内空調熱交換器１３あるいは室外熱交換器１４を凝縮器とした冷凍サイクルが構成されるように切換弁１１Ａ，１１Ｂの向きと膨張弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの開度を設定する。熱媒体の温度を上げるには、中間熱交換器７を凝縮器、室内空調熱交換器１３あるいは室外熱交換器１４を蒸発器とするように、切換弁１１Ａ，１１Ｂ、膨張弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを設定する。

室内空調熱交換器１３は、車室内へ吹き出す空気と熱交換を行うので、室内空調熱交換器１３を凝縮器あるいは蒸発器として使用するかは、冷暖房の動作に対応するように設定する。車室内へ吹き出す空気の温度を下げるには、室内空調熱交換器１３を蒸発器として使用し、車室内へ吹き出す空気の温度を上げるには、室内空調熱交換器１３を凝縮器として使用する。

また、室内冷却熱交換器６についても、熱媒体と車室内へ吹き出す空気との熱交換を行うので、冷暖房の動作に応じて二方弁８Ａ，８Ｂの開閉を切り替える。例えば室内冷却熱交換器６に吸い込まれる空気が熱媒体の温度より低い場合、その空気を加熱するには、二方弁８Ａを閉じ、二方弁８Ｂを開け、流路１７ｂ側に熱媒体を流して室内冷却熱交換器６に熱媒体を送る。このように発熱体の排熱を空気の加熱に使用（排熱回収）した暖房運転を行うことができる。また、室内冷却熱交換器６に吸い込まれる空気を加熱する必要のない場合は、二方弁８Ａを開き、二方弁８Ｂを閉じ、流路１７ａ側に熱媒体を送ることで室内冷却熱交換器６への熱媒体の移送を行わないようにする。

以上のように、切換弁１１Ａ，１１Ｂの向きと、圧縮機１０の回転数と、膨張弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの開度と、室内ファン１５の回転数と、室外ファン１６の回転数を変化させることにより、熱媒体の温度制御による機器温調と、車室内に吹き出される空気の温度制御による冷暖房を行うことができる。

つぎに、２つの熱媒体の流路である電池１の温度調整を行う電池温調流路２１と、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、走行用モータ４の温度調整を行う機器温調流路２２を独立して温調する動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。

温調対象機器の温度は熱媒体の温度に近付く方向に変化するので、熱媒体の温度は、温調対象機器中で最も上限温度が低い機器の上限温度以下に常に保つ。熱媒体の温度の制御は、冷凍サイクルを利用し、中間熱交換器７を介して行う。電池１については暖機が必要な場合があるため、熱媒体の温度と電池の温度との関係により、行うべき動作が次の２通りに大別される。いずれも初期状態として、比例弁９Ａ，９Ｂ共に全開にしておく。そして、熱媒体の温度と電池や車両用機器の温度とを比較し、熱媒体の温度の方が低ければ、以下の冷却動作を行い、高ければ加熱動作を行う。

電池温調流路２１と、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、走行用モータ４の機器温調流路２２のうち、いずれかの流路が許容温度まで余裕ありの場合（ステップ５０１）には、その流路の比例弁を絞る（ステップ５０２）。いずれかの機器が過熱の恐れがあり（ステップ５０３）、過熱の恐れがある機器を配置する流路の比例弁が全開でなければ（ステップ５０４）その比例弁の開度を増加させ（ステップ５０５）、全開であればポンプ５を増速（流量を増加）させる（ステップ５０６）。ステップ５０３において、いずれの機器にも過熱の恐れがない場合には、ポンプ５を減速（流量を減少）させる（ステップ５０７）。以上を繰り返し、ポンプ５の回転数を抑えながら、全ての機器を許容温度以下に保つ。

また、熱媒体の温度と電池の温度とを比較し、電池の温度の方が低ければ、電池を必要に応じて暖機しながらその他の機器を冷却する以下の動作を行う。

冷却のみを行う場合と同様に、電池１、インバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、走行用モータ４のうち、各機器に設定されている許容温度の範囲外にある機器、あるいは許容温度の範囲外に最も近付いている機器を許容温度の範囲内に保てるように、ポンプ５の回転数をなるべく抑えつつ制御する。その過程で、流路内の全ての機器が許容温度まで余裕がある場合には、その流路の比例弁を絞る。いずれかの機器が許容温度の範囲外となる恐れが生じ、その機器が存在する流路の比例弁が全開でない場合には、その比例弁の開度を増加させる。いずれかの機器が許容温度の範囲外となる恐れが生じ、その機器が存在する流路の比例弁が全開である場合には、ポンプ５を増速（流量を増加）させて、全ての機器を許容温度の範囲内に保つ。

前記の温調制御のための熱媒体の温度計測箇所は、温調対象機器の入口温度に近く、かつ、いずれかの比例弁９Ａ，９Ｂを閉じても熱媒体が滞留しない場所である熱媒体流路分岐部１９の直前としている。以上のように、本発明の車両用機器温調システム１００は、熱媒体と冷凍サイクルを用いて、機器の温調と室内空調に要する熱の授受を行うことができる。

つぎに、図１の温調システム１００におけるポンプ５を用いて熱媒体を排出する機能について説明する。熱媒体循環用のポンプ５を熱媒体排出用としても使用するため、熱媒体流路合流部２０の直後にポンプ５を配置する。熱媒体排出のために移動させる熱媒体の総量を最小限とするため、熱媒体排出弁１０２は、ポンプ５の直後に配置し、熱媒体排出部２４から最小限の熱媒体が排出される。熱媒体排出部２４は、排出した熱媒体が車両を伝って電池・電装品・電子機器等に接触することを防ぐため、車体下面に設ける。

熱媒体の排出には、熱媒体が排出される区間の配管内の空間を他の流体、例えば空気で満たす必要があるため、外部から配管内に空気を取り入れる弁を設ける。熱媒体排出のために移動させる熱媒体の総量を最小限とするため、空気取入弁１０３を、電池温調流路２１の比例弁９Ａと電池１との間に設ける。

次に、熱媒体を排出する際の各部の作動を述べる。車両の衝突あるいは衝突が避けられない状況を検知すると、比例弁９Ａ，９Ｂを閉じ、空気取入弁１０３と熱媒体排出弁１０２を開き、ポンプ５を最大出力で駆動する。そして、電池温調流路２１からの熱媒体の排出後にポンプ５を停止させる。ポンプ５の停止を除いた前記の作動は、順序が入れ替わっても良い。空気取入弁１０３を開いた際に電池温調流路２１が負圧であれば、空気取入弁１０３から熱媒体が流出しないので、負圧となる時点で空気取入弁１０３を開いても良い。あるいは、熱媒体排出の迅速性を優先させて、空気取入弁１０３から熱媒体が多少流出することを許容し、電池温調流路２１が負圧になる前に空気取入弁１０３を開けても良い。あるいは、空気取入弁１０３を逆止弁とし、配管内が負圧になると、大気圧である外部から空気が流入するようにしても良い。

ポンプ５を停止させるのは、流量センサや配管内の流体の導通センサ等によって熱媒体が排出されたことを検知しても良いが、センサを省略し、予め設定しておいた熱媒体の排出に要する時間の経過後に停止させるようにすれば、センサのコストを削減できる。熱媒体の排出に要する時間は、電池温調流路２１の寸法形状とポンプ特性に基づく流量から求める。

熱媒体排出の判断に必要な、衝突あるいは衝突が避けられない状況の検知は、エアバッグやシートベルトプリテンショナーの作動条件判定やプリクラッシュセーフティ装置が用いる各種センサの情報を利用するか、別途、衝突検出センサを設置しても良い。

熱媒体を排出しない流路区間が熱媒体を排出する流路区間の下流かつ上方にある等、熱媒体排出後に熱媒体が逆流する恐れのある配管構成の場合、熱媒体排出部２４の直後に逆止弁を設けて、熱媒体を排出する流路区間への熱媒体の逆流を防いでも良い。

以上のように、本実施例１では電池温調流路２１から熱媒体を排出できるので、衝突事故時に電池周辺に温調用の熱媒体が流出することによる電池の漏電、短絡を避けることができる。

本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例２は、高圧気体を用いて電池温調流路２１から熱媒体を排出する機能を備えた温調システム２００である。以下、実施例２を図３を用いて詳細に説明する。図３は本実施例の温調システム２００の構成を示すブロック図である。

図３において、高圧気体を電池温調流路２１に供給する容器２０１を、容器接続弁２０３を閉じた状態で、電池温調流路２１の比例弁９Ａと電池１との間に接続する。熱媒体の排出には、容器接続弁２０３から熱媒体排出弁２０２までの区間の熱媒体を移動する必要がある。移動させる熱媒体の総量を最小限とするため、容器接続弁２０３は、電池１の直前に配置し、熱媒体を外部に排出するための熱媒体排出弁２０２は、電池１の直後に配置する。熱媒体排出弁２０２が備わる熱媒体排出部２４は、排出した熱媒体が車両を伝って電池・電装品・電子機器等に接触することを防ぐため、車体下面に設ける。高圧気体を供給する容器２０１は、外的な衝撃や損傷を受けて機能しなくなることを防ぐため、車両の中央付近とする。

高圧気体は、圧縮して容器に封入した状態でも、状態変化や化学変化を利用して発生させるものでも良い。熱媒体の迅速な排出のため、容器２０１に封入あるいは発生させる気体量は、電池温調流路２１内の容積を満たしてもなお十分に大気圧を上回るものとする。上記以外の構成は、実施例１と同様のため、説明を省略する。

次に、熱媒体を電池温調流路２１から排出する際の各部の作動を述べる。車両の衝突あるいは衝突が避けられない状況を検知すると、ポンプ５を停止し、比例弁９Ａ，９Ｂを閉じ、熱媒体排出弁２０２を開き、高圧気体を容器接続弁２０３を開いて電池温調流路２１の配管内に注入し、電池温調流路２１から熱媒体を排出する。前記の作動は、順序が入れ替わっても良い。

本実施例は、前記実施例１に記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に、熱媒体の排出時に容器２０１から電池温調流路２１内に高圧流体を供給して熱媒体を移動させ、動力源を必要としないため信頼性に優れる。また、ポンプよりも高い圧力を得やすいので、熱媒体排出の迅速性に優れる。

本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例３は、熱媒体をその自重で排出する機能を備えた温調システム３００である。以下、実施例３を図４，５を用いて詳細に説明する。図４は本実施例の温調システム３００の構成を示すブロック図であり、図５は本実施例の電池温調流路２１の例として、図４のうち、電池温調流路２１を抜粋し、電池１に配管される流路の要部構成を示したものである。

この実施例３では、排出する熱媒体の総量を最小限とし、熱媒体排出後の配管内を空気で満たすため、外部から空気を取り入れる空気取入弁３０３を、電池温調流路２１の比例弁９Ａと電池１との間に設け、電池１の直前に配置する。そして、熱媒体を外部に排出するための熱媒体排出弁３０２は、電池１の直後に配置する。空気取入弁３０３は電池１より鉛直方向上方に設置され、熱媒体排出弁３０２は電池１より鉛直方向下方に設置され、電池１内を流れる熱媒体が重力により流路から排出されるように構成されている。熱媒体排出弁３０２が設けられる熱媒体排出部２４は、排出した熱媒体が車両を伝って電池・電装品・電子機器等に接触することを防ぐため、車体下面に設ける。空気取入弁３０３から熱媒体排出弁３０２までの流路中の熱媒体は、流路を全て重力に沿って下方へ流れる形状とする。

大気圧下での熱媒体の迅速な排出のために、空気取入弁３０３及び熱媒体排出弁３０２は、熱媒体を排出する流路区間の複数箇所に設けても良い。熱媒体排出弁３０２を複数設ける場合には、熱媒体が概ね同時に排出し終わるように、１つ以上の空気取入弁３０３から複数の熱媒体排出弁３０２までの流路の長さを全て同等にする。なお、上記以外の構成は実施例１と同じため、説明は省略する。

次に、熱媒体を排出する際の各部の作動を述べる。車両の衝突あるいは衝突が避けられない状況を検知すると、ポンプ５を停止し、比例弁９Ａ，９Ｂを閉じ、空気取入弁３０３を開き、熱媒体排出弁３０２を開き、電池温調流路２１から熱媒体をその自重によって排出する。前記の作動は、順序が入れ替わっても良い。本実施例３では、前記実施例１，２に記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に、熱媒体の排出時に熱媒体を移動させるための動力源と気体を加圧する仕組みを必要としないため、信頼性に優れる。

前記した実施例１，２，３では、熱媒体の排出のために、熱媒体排出弁１０２、２０２、３０２と空気取入弁１０３、２０３、３０３を設けていた。実施例４では、熱媒体排出弁１０２、２０２、３０２と空気取入弁１０３、２０３、３０３を設置する代わりに、熱媒体排出部２４あるいは空気流入部２５を物理的な破壊によって開放するようにしたものである。

以下、本発明に係る車両用機器の温調システムの実施例４を図面を参照して説明する。図６は、空気流入部２５を実施例１，２，３と同様に空気取入弁１０３、２０３、３０３を使用し、熱媒体排出部２４を物理的な破壊によって開放するようにしたことを特徴としている。図６には電池温調流路２１の部分のみを示しており、電池温調流路２１以外の構成は、実施例１〜３と同じであるため、記載を省略する。

図６において、電池温調流路２１は、車両の後寄りに搭載された電池１の周囲に配置される。熱媒体排出用の熱媒体排出弁を設けず、電池１付近への衝突によって車体が損傷を受ける箇所である衝撃吸収部材４０２に、容易に破壊される熱媒体排出用配管４０１を配置及び固定する。熱媒体排出用配管４０１は、車体と共に破壊させる構造とすることで、破壊箇所から熱媒体を排出する熱媒体排出部２４を構成する。熱媒体排出用配管４０１は、排出した熱媒体が車両を伝って電池・電装品・電子機器等に接触することを防ぐため、車体下面に設ける。

熱媒体排出用配管４０１の材質は、通常使用時の強度を確保した上で、衝突時に確実に破壊させるために、靭性が低く割れ易いものとする。例えば、熱媒体排出用配管４０１の材質は、鋳物とし衝突時に容易に割れ易い構成としているが、同様の効果が得られれば、他のものであっても構わない。

この構成において、熱媒体排出用配管４０１が破壊された場合には、実施例１，２，３に示した排出手段を作動させる。熱媒体排出用配管４０１の破壊の検知は、図示しない配管内圧力センサから取得する圧力の急変や、ポンプ５の負荷の急変によって間接的に行っても良い。配管内圧力センサを設置する位置は、熱媒体排出用配管４０１の破壊にともなう圧力の変動をとらえやすいように、破壊される箇所の直前か直後が良い。

車両の衝突等で衝撃吸収部材４０２の熱媒体排出用配管４０１が破壊されると、空気取入部２５の弁が開き、電池温調流路２１内に空気が取り入れられ、空気取入部２５と熱媒体排出部２４との間の熱媒は、その自重により流路から排出される。熱媒体排出用配管４０１は車体の下方に配置されているため、排出された熱媒が電池１に触れることがなく、漏電や短絡が防止される。

次に、実施例１、３において、熱媒体排出弁１０２、３０２と空気取入弁１０３、３０３を設置する代わりに、熱媒体排出部２４と空気流入部２５を物理的な破壊によって開放し熱媒体を排出する実施例５を図７を用いて説明する。図７は実施例５の要部構成図であり、電池温調流路２１の部分のみを示しており、電池温調流路２１以外の構成は、実施例１、３と同じであるため、記載を省略する。

電池温調流路２１は、車両の後寄りに搭載された電池１の周囲に配置され、熱媒体排出用の熱媒体排出弁と空気流入用の空気取入弁を設けない。電池１付近への衝突によって車体が損傷を受ける箇所である衝撃吸収部材４０２に、熱媒体排出用配管４０１を配置及び固定し、衝撃吸収部材４０５に空気流入用配管４０４を配置及び固定する。配管４０１、４０４の材質は、通常使用時の強度を確保した上で、確実に破壊するために、靭性が低く割れ易いものとする。例えば、配管４０１、４０４の材質は、鋳物であるが、同様の効果が得られれば、他のものであっても構わない。

空気流入用配管４０４の車両上の位置は、熱媒体を排出する配管４０１を車体下面に設置することから、相対的に鉛直方向の上方に設ける。この構成により、衝突時には熱媒体排出用配管４０１及び空気流入用配管４０４が破壊し、上方の空気流入用配管から温調流路２１内に空気が流入し、熱媒体排出用配管４０１から温調流路２１内の熱媒体を確実に排出することができる。このため、衝突時等の電池１の漏電や短絡を防止することができる。なお、衝撃吸収部材４０２、４０５に配管４０１、４０４を配置、固定するのではなく、衝撃吸収部材４０２、４０５に配管４０１、４０４を同一部品として一体化させても良い。

配管が破壊される箇所の表面を、微細かつ連続的な模様の刻印で覆い、復元不可能な封印としても良い。封印は、破壊されることで熱媒体を排出あるいは空気を流入させる機能を保証するものであり、一度破壊された配管が、品質の管理を経ずに修復された場合に見分けることが可能となり、機能を保証できない状態となった配管の再利用を防ぐ。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１電池（車両用機器）
２インバータ（車両用機器）
３ＤＣ／ＤＣコンバータ（車両用機器）
４走行用モータ（車両用機器）
５ポンプ
６室内冷却熱交換器
７中間熱交換器
８Ａ二方弁
８Ｂ二方弁
９Ａ比例弁（流路開閉手段）
９Ｂ比例弁（流路開閉手段）
１０圧縮機
１１Ａ切換弁（四方弁）
１１Ｂ切換弁（三方弁）
１２Ａ膨張弁
１２Ｂ膨張弁
１２Ｃ膨張弁
１３室内空調熱交換器
１４室外熱交換器
１５室内ファン
１６室外ファン
１７熱媒体の配管経路
１８冷媒の配管経路
１９熱媒体流路分岐部
２０熱媒体流路合流部
２１電池温調流路
２２機器温調流路（インバータ・ＤＣ／ＤＣコンバータ・走行用モータ温調流路）
２３室内ユニット
２４熱媒体排出部
２５空気流入部
１００ポンプを用いて熱媒体を排出する機能を備えた温調システム
１０２熱媒体排出弁
１０３空気取入弁（空気取入手段）
２００高圧気体を用いて熱媒体を排出する機能を備えた温調システム
２０１高圧気体を供給する容器
２０２熱媒体排出弁
２０３容器接続弁
３００熱媒体をその自重で排出する機能を備えた温調システム
３０２熱媒体排出弁（熱媒体排出手段）
３０３空気取入弁（空気取入手段）
４０１熱媒体排出用配管（熱媒体排出手段）
４０２衝撃吸収部材
４０４空気流入用配管
４０５衝撃吸収部材

Claims

車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記流路開閉手段、前記空気取入手段、前記発熱体、前記ポンプ及び前記熱媒体排出手段は、前記温調用流路に前記順序で配置されていることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
車両の衝突を検知あるいは予測すると、前記流路開閉手段を閉じ、前記空気取入手段および前記熱媒体排出手段を開き、前記ポンプを所定時間駆動後、停止することを特徴とする車両用機器温調システム。
前記所定時間は、前記空気取入手段から前記熱媒体排出手段までの区間の熱媒体排出に要する時間であることを特徴とする請求項２に記載の車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路へ高圧気体を注入する高圧気体注入部と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記流路開閉手段、前記高圧気体注入部、前記発熱体及び前記熱媒体排出手段は、前記温調用流路に前記順序で配置されていることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路へ高圧気体を注入する高圧気体注入部と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
車両の衝突を検知あるいは予測すると、前記ポンプを停止し、前記流路開閉手段を閉じ、前記熱媒体排出手段を開き、前記高圧気体注入部から高圧気体を前記温調用流路へ注入することにより、前記高圧気体注入部から前記熱媒体排出手段までの区間の熱媒体を排出することを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記発熱体より鉛直方向上方に設置して前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、前記発熱体より鉛直方向下方に設置して熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記流路開閉手段、前記空気取入手段、前記発熱体及び前記熱媒体排出手段は、前記温調用流路に前記順序で配置されていることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記発熱体より鉛直方向上方に設置して前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、前記発熱体より鉛直方向下方に設置して熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
車両の衝突を検知あるいは予測すると、前記ポンプを停止し、前記流路開閉手段を閉じ、前記空気取入手段を開き、前記熱媒体排出手段を開くことにより、前記空気取入手段から前記熱媒体排出手段までの区間の熱媒体を排出することを特徴とする車両用機器温調システム。
前記発熱体は、電池、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ及び／又は走行用モータであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車両用機器温調システム。
前記熱媒体排出手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車両用機器温調システム。
前記空気取入手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記熱媒体排出手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路へ高圧気体を注入する高圧気体注入部と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記熱媒体排出手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記発熱体より鉛直方向上方に設置して前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、前記発熱体より鉛直方向下方に設置して熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記熱媒体排出手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記空気取入手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記温調用流路へ高圧気体を注入する高圧気体注入部と、熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記空気取入手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする車両用機器温調システム。
車両用機器としての発熱体と、該発熱体を冷却／加熱する熱媒体を循環させるポンプと、を環状に接続してなる温調用流路を備えた車両用機器温調システムであって、
前記温調用流路は、熱媒体の流れを断続すると共に、該熱媒体の流量を調整する流路開閉手段と、前記発熱体より鉛直方向上方に設置して前記温調用流路に空気を導入する空気取入手段と、前記発熱体より鉛直方向下方に設置して熱媒体を前記温調用流路から車両外部に排出する熱媒体排出手段と、を備え、
前記空気取入手段は、車両の衝突時の衝撃で破壊される配管で構成されることを特徴とする車両用機器温調システム。