JP5821597B2

JP5821597B2 - 電子機器の冷却システム、車室内及び電子機器の冷却システム

Info

Publication number: JP5821597B2
Application number: JP2011271124A
Authority: JP
Inventors: 崇村田; 渉門脇; 久保　秀人; 秀人久保; 尚也横町; 藤　敬司; 敬司藤; 聡針生; 渡辺　慎太郎; 慎太郎渡辺; 英史大石; 直人守作
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: JP2013121785A

Description

本発明は、車両に搭載される電子機器などの冷却技術に関する。

車両には、バッテリ、インバータ、コンバータなどの様々な電子機器が搭載されており、これらの電子機器は動作に応じて発熱する。そのため、車両には、電子機器の温度を監視して、電子機器の温度が所定温度を超えたときに冷媒を供給する電子機器の冷却システムが搭載されている。

特許文献１は、車両のキャビンから取り込まれた空気の流路における電池の上流側に配置されており、温度が相互に異なるように制御可能な第１部分及び第２部分を有し、第１部分又は第２部分により取り込まれた空気を選択的に冷却可能なペルチェ素子と、電池の温度を検出する温度検出手段と、検出された温度に応じて、取り込まれた空気を冷却するようにペルチェ素子を制御する制御手段と、を有する電池の温度調節装置を開示する。
特開２００９−１１０８２９号公報

しかしながら、ペルチェ素子には、吸熱側と排熱側との温度差が大きくなると、冷却効率が低下し、ペルチェ素子に投入される電力に見合った冷却を行うことができないという問題がある。特許文献１では、この点が考慮されていない。

そこで、本願発明は、ペルチェ素子の特性を考慮して、車両に搭載される電子機器等を適切に冷却することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係る電子機器の冷却システムは、車両に搭載される第１の電子機器と、車両に搭載される第２の電子機器と、循環する冷媒により、前記第１の電子機器を冷却する第１の循環経路と、循環する冷媒により、前記第２の電子機器を冷却する第２の循環経路と、前記第１及び前記第２の循環経路内の冷媒の熱を吸熱して、前記第１及び第２の循環経路の外部に設けられた排熱部に排熱するペルチェ素子を有する熱交換部と、前記第１及び前記第２の循環経路のうち一方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第１の位置と、他方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第２の位置との間で動作する切替弁と、を有する。

上記課題を解決するために、本願発明に係る車室内及び電子機器の冷却システムは、車両に搭載される電子機器と、循環する冷媒により、前記電子機器を冷却する第１の循環経路と、循環する冷媒により、前記車室内を冷却する第２の循環経路と、前記第１及び前記第２の循環経路内の冷媒の熱を吸熱して、前記第１及び第２の循環経路の外部に設けられた排熱部に排熱するペルチェ素子を有する熱交換部と、前記第１及び前記第２の循環経路のうち一方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第１の位置と、他方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第２の位置との間で動作する切替弁と、を有する。

本発明によれば、ペルチェ素子の特性を考慮して、車両に搭載される電子機器等を適切に冷却することができる。

冷却システムの一部における斜視図である。ペルチェユニットの断面図である。ペルチェモジュールの特性を示したグラフである。冷却システムのブロック図である。コントローラが行う処理を示したフローチャートである。冷却システムの動作に伴うバッテリ及びＣＯＰの変化を模式的に示した模式図である。実施形態２の冷却システムのブロック図である。実施形態２のコントローラが行う処理を示したフローチャートである。

（第１実施形態）
図１を参照しながら、本実施形態に係るバッテリの冷却システムの概要を説明する。図１はバッテリの冷却システムの一部における斜視図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに異なる直交する三軸である。バッテリの冷却システム１は、バッテリパックＡ、バッテリパックＢ、ペルチェユニット２５（熱交換部に相当する）、循環ダクト２６Ａ（第１の循環経路に相当する）、循環ダクト２６Ｂ（第２の循環経路に相当する）、循環送風機２７（送風機に相当する）及び切替弁２９を含む。

冷却システム１は、車両に搭載される。車両は、バッテリパックＡ及びバッテリパックＢを用いて車両走行用のモータを駆動する第１の駆動経路と、エンジンにより車両を走行させる第２の駆動経路とを有するハイブリッド車両である。ただし、車両は、第１及び第２の駆動経路のうち第１の駆動経路のみを有する電気車両であってもよい。また、車両は、第１及び第２の駆動経路を有すると共に、車両外部の外部電源を用いてバッテリパックＡ及びバッテリパックＢを充電可能なプラグインハイブリッド車両であってもよい。

バッテリパックＡは、バッテリケース１３と、バッテリケース１３の内部に収容された第１の電子機器としてのバッテリａ（図４参照）と、吸気チャンバ１１と、排気チャンバ１２とを含む。バッテリａは、複数の単電池を直列に接続したり、或いは複数の単電池を並列に接続した電池ブロックを直列に接続することにより構成してもよい。単電池は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。複数の単電池は、Ｙ軸方向に配列されており、隣接する単電池の間には冷却通路が形成されている。バッテリバックＡに示されたＸ軸方向に延びる実線の矢印は、冷却通路を流れる冷媒の移動方向を示している。

監視ユニット１４は、Ｙ軸方向において、バッテリケース１３と隣り合う位置に設けられている。監視ユニット１４は、バッテリａの電流値に関する情報、電圧値に関する情報などを取得して、これを後述するコントローラ１０に送信する。

吸気チャンバ１１は、バッテリケース１３の内部におけるＸ軸方向の一端部に形成されており、Ｙ軸方向に延びている。排気チャンバ１２は、バッテリケース１３の内部におけるＸ軸方向の一端部に形成されており、Ｙ軸方向に延びている。吸気チャンバ１１及び排気チャンバ１２は、循環ダクト２６Ａに接続されている。

バッテリパックＢは、バッテリパックＡと同様の構成である。バッテリパックＢの吸気チャンバ１１及び排気チャンバ１２は、循環ダクト２６Ｂに接続されている。

循環ダクト２６Ａ及び循環ダクト２６Ｂは、互いに合流する位置に合流ダクト２６１（合流経路に相当する）を有する。循環送風機２７は、合流ダクト２６１の内部に設けられている。循環送風機２７は、ファン、ブロワであってもよい。ファンは、クロスフロー式のファン、シロッコ式のファンであってもよい。

合流ダクト２６１における循環送風機２７の下流側には、切替弁２９が設けられている。切替弁２９は、循環ダクト２６Ａを用いてバッテリａのみを冷却する第１の位置と、循環ダクト２６Ｂを用いて第２の電子機器としてのバッテリｂ（図４参照）のみを冷却する第２の位置との間で動作する。図１は、切替弁２９が第１の位置に位置する状態を示している。

切替弁２９が第１の位置に位置する状態で循環送風機２７を作動させると、循環ダクト２６Ａ及びバッテリパックＡの内部における冷媒としての空気が実線で示す矢印方向に循環する。切替弁２９が第２の位置に位置する状態で循環送風機２７を作動させると、循環ダクト２６Ｂ及びバッテリパックＢの内部における空気が点線で示す矢印方向に循環する。

ペルチェユニット２５は、循環ダクト２６Ａ,２６Ｂと、合流ダクト２６１と、を繋ぐ位置に設けられている。ぺルチェユニット２５の構造について図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、ペルチェユニットの断面図である。

ペルチェユニット２５は、吸熱ケース８１、排熱ケース８２及び複数のペルチェモジュール８３を含む。複数のペルチェモジュール８３は、吸熱ケース８１及び排熱ケース８２に挟まれており、吸熱ケース８１の長手方向に沿って所定間隔で配列されている。ペルチェモジュール８３の個数は、適宜変更することができる。ペルチェモジュール８３は、モジュール本体８３Ａ、複数の吸熱側フィン８３Ｂ及び複数の排熱側フィン８３Ｃを含む。

モジュール本体８３Ａは、Ｘ−Ｚ面を含む面内に配列される複数のＰ型熱電半導体及びＮ型熱電半導体と、これらの熱電半導体のＹ軸方向の両端部にそれぞれ接合される銅電極とを含む。吸熱側フィン８３Ｂは、吸熱ケース８１と向き合う一方の銅電極に形成されており、排熱側フィン８３Ｃは、排熱ケース８２と向き合う他方の銅電極に形成されている。

モジュール本体８３Ａと吸熱ケース８１との間に吸熱側フィン８３Ｂが介在することにより、循環ダクト２６Ａ、循環ダクト２６Ｂの一部が形成される。モジュール本体８３Ａと排熱ケース８２との間に排熱側フィン８３Ｃが介在することにより、通気管２０の一部が形成される。

Ｎ型熱電半導体からＰ型熱電半導体に向かって直流電流を流すと、吸熱ケース８１に対向する一方の銅電極から、排熱ケース８２に対向する他方の銅電極に向かって放熱が行われる。したがって、モジュール本体８３Ａの銅電極に対して電流を流すことにより、循環ダクト２６Ａ、循環ダクト２６Ｂの内部を流れる空気を冷却することができる。また、モジュール本体８３Ａに対して複数の吸熱側フィン８３Ｂが設けられることにより、循環ダクト２６の内部を流れる空気に対する受熱面積が増大するため、冷却効果を高めることができる。同様に、モジュール本体８３Ａに対して複数の排熱側フィン８３Ｃが設けられることにより、通気管２０の内部を流れる外気に対する放熱面積が増大するため、放熱効果を高めることができる。

ここで、図３を参照しながら、ペルチェユニット２５の特性について説明する。図３は、ペルチェモジュール８３の１モジュールあたりの投入電力と、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）との関係を示したグラフである。ここで、ＣＯＰとは、冷房器具のエネルギ消費効率をチェックするための係数であり、冷却能力（Ｗ）を冷却消費電力（Ｗ）で除することにより求めることができる。例えば、モジュール本体８３Ａに投入された電力が１００Ｗで、吸熱が３０Ｗである場合には、ＣＯＰは僅か０．３となる。

図３に図示するように、モジュール本体８３Ａの吸熱側と排熱側との間の温度差ΔＴが大きくなる程、ＣＯＰは悪化する。このことから、吸熱側と排熱側との間の温度差ΔＴが小さい状態でペルチェモジュール８３を作動させることにより、ＣＯＰの低下を抑制することができる。図示例では、吸熱側と排熱側との温度差ΔＴを１０Ｋ以下に制限することにより、ＣＯＰが高い状態に維持されている。

また、１モジュールあたりの投入電力が低い場合には、吸熱側と排熱側との間の温度差ΔＴによるＣＯＰの違いが顕著となる。したがって、１モジュールあたりに投入される電力と温度差ΔＴとの関係を考慮することにより、効率的な冷却を行うことができる。

本実施形態では、ＣＯＰが許容下限値以下に低下する前に切替弁２９を切り替えることにより、上記ペルチェモジュール８３の特性を踏まえた効率的な冷却を実現している。ＣＯＰの低下量は、吸熱側と排熱側との温度差ΔＴ、ペルチェモジュール８３に投入される電力によって左右されるため、ペルチェモジュール８３に投入電力される電力を予め調べておくとともに、吸熱側と排熱側との温度差ΔＴを監視することにより、切替弁２９の切替タイミングを適切に制御することができる。なお、ＣＯＰの許容下限値は、効率的な冷却を実現する観点から、適宜定めることができる。以下、図４に図示する冷却システムのブロック図を参照しながら詳細に説明する。図１と共通する要素には、同一符合を付している。

通気管２０（排熱部に相当する）は、ペルチェユニット２５の排熱ケース８２の内部を通過して、車外に延びている。通気管２０の内部には、換気ファン２８が設けられている。換気ファン２８が作動すると、車外から取り込まれた外気が通気管２０を通って、車外に排気される。

バッテリ温度センサ７１は、バッテリａの温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。また、温度に関する情報は、バッテリａを構成する個々の単電池から取得してもよいし、或いは複数の単電池を纏めた電池ブロックから取得してもよい。ここで、コントローラ１０は、バッテリ温度センサ７１から取得した情報を用いて、バッテリａの蓄電量を推定したり、後述するフローチャートに示すバッテリａの冷却制御を行う。

バッテリ温度センサ７２は、バッテリｂの温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。また、温度に関する情報は、バッテリｂを構成する個々の単電池から取得してもよいし、或いは複数の単電池を纏めた電池ブロックから取得してもよい。ここで、コントローラ１０は、バッテリ温度センサ７２から取得した情報を用いて、バッテリａの蓄電量を推定したり、後述するフローチャートに示すバッテリａの冷却制御を行う。

吸熱側温度センサ７３は、吸熱ケース８１の温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。排熱側温度センサ７４は、排熱ケース８２の温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。

コントローラ１０は、車両の種々の制御を行う。コントローラ１０は、ＣＰＵ、ＭＰＵであってもよいし、或いはこれらのＣＰＵなどにおいて行われる少なくとも一部の処理を回路的に実行するＡＳＩＣ回路を含んでいてもよい。また、ＣＰＵなどの個数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。したがって、例えば、バッテリa等の充放電を制御するＣＰＵと、冷却システム１を制御するＣＰＵとが、異なっていても良い。

ソーラパネル４０は、車両の屋根に設けられたムーンルーフガラスに内蔵されている。ソーラパネル４０は、複数のソーラセルを含む。ソーラセルは、多結晶シリコンからなる半導体の１種で、光エネルギを直接電気に変換する。Ｎ型半導体及びＰ型半導体の２種の材料から構成されているソーラセルに太陽光が照射されると、ソーラセルからマイナス電荷（電子）とプラス電荷（孔）が生成される。マイナス電荷はＮ型半導体に集まり、プラス電荷はＰ型半導体に集められる。ソーラパネル４０で得られた電力は、ソーラ用バッテリ５０に蓄電される。ソーラ用バッテリ５０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。

補機バッテリ６０は、図示しないオーディオ機器に電力を供給したり、或いはバッテリa等の冷却制御を行う際に、循環送風機２７等に対して作動電力を供給する。ただし、バッテリａ等の冷却制御は、循環送風機２７等に対してバッテリａ等から作動電力を供給することにより実行してもよい。

ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０は、電源切替スイッチ７０を介して換気ファン２８、循環送風機２７及びペルチェユニット２５に接続されている。コントローラ１０は、電源切替スイッチ７０に対して駆動信号（例えば、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号）を出力することにより、ソーラ用バッテリ５０から換気ファン２８、循環送風機２７及びペルチェユニット２５に対する電力の供給を許容する位置と、補機バッテリ６０から換気ファン２８、循環送風機２７及びペルチェユニット２５に対する電力の供給を許容する位置との間で動作する。

スイッチ７５は、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、オンとオフとの間で切り替わる。スイッチ７５がオンになると、ソーラ用バッテリ５０又は補機バッテリ６０から循環送風機２７に対する電力の供給が許容される。スイッチ７５がオフになると、ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０から循環送風機２７に対する電力の供給が禁止される。

スイッチ７６は、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、オンとオフとの間で切り替わる。スイッチ７６がオンになると、ソーラ用バッテリ５０又は補機バッテリ６０から換気ファン２８に対する電力の供給が許容される。スイッチ７６がオフになると、ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０から換気ファン２８に対する電力の供給が禁止される。

ペルチェユニット２５と電源切替スイッチ７０との間には、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、オンとオフとの間で切り替わるペルチェ用スイッチ７７が設けられている。ペルチェ用スイッチ７７がオンになると、ソーラ用バッテリ５０又は補機バッテリ６０からペルチェユニット２５に対する電力の供給が許容される。ペルチェ用スイッチ７７がオフになると、ソーラ用バッテリ５０及び補機バッテリ６０からペルチェユニット２５に対する電力の供給が禁止される。

次に、コントローラが行う処理について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。図５のフローチャートは、プラグイン充電により発熱するバッテリａ及びバッテリｂを冷却する冷却制御の際にコントローラが行う処理を示している。

コントローラ１０は、ステップＳ１０１において、イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンされ、プラグイン充電が開始されると、ステップＳ１０２において、バッテリ温度センサ７１，７２の取得結果に基づき、バッテリａ及びバッテリｂの温度を算出する。

コントローラ１０は、ステップＳ１０３において、バッテリａ及びバッテリｂの温度が４０℃以上に上昇したか否かを判別する。バッテリａ及びバッテリｂの温度が４０℃以上に上昇した場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０４において、バッテリａの温度がバッテリｂの温度以上であるか否かを判定する。バッテリａ及びバッテリｂの温度が４０℃以上でない場合（ステップＳ１０３のＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０２に戻り、バッテリａ及びバッテリｂの温度測定を継続する。

バッテリａの温度がバッテリｂの温度以上である場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０５において、切替弁２９を第１の位置（循環ダクト２６Ａを使用する位置）に移動させる。なお、切替弁２９が既に第１の位置に位置する場合、コントローラ１０は、切替弁２９を動作させない。

バッテリａの温度がバッテリｂの温度以上でない場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０６において、切替弁２９を第２の位置（循環ダクト２６Ｂを使用する位置）に移動させる。なお、切替弁２９が既に第２の位置に位置する場合、コントローラ１０は、切替弁２９を動作させない。

コントローラ１０は、ステップＳ１０７において、スイッチ７６，７６，ペルチェ用スイッチ７７をオンにするとともに、ペルチェユニット２５、循環送風機２７及び換気ファン２８を作動させる。切替弁２９が第１の位置に位置する場合には、循環ダクト２６Ａ及びバッテリパックＡの内部を空気が循環し、ペルチェユニット２５における吸熱作用により、バッテリａの温度が徐々に下がる。切替弁２９が第２の位置に位置する場合には、ｂ側循環ダクト２６Ｂ及びバッテリパックＢの内部を空気が循環し、ペルチェユニット２５における吸熱作用により、バッテリｂの温度が徐々に下がる。

コントローラ１０は、ステップ１０８において、待機時間が経過したか否かを判定する。ここで、待機時間は、ペルチェユニット２５のＣＯＰが許容下限値以下に降下する時間よりも短い時間に設定する必要がある。待機時間が経過した場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０９において、吸熱側温度センサ７３及び排熱側温度センサ７４の取得結果に基づき、吸熱ケース８１及び排熱ケース８２の温度を算出する。

コントローラ１０は、ステップＳ１１０において、排熱ケース８２の温度から吸熱ケース８１の温度を減じた温度差ΔＴが１０℃（閾値）以上であるか否かを判定する。温度差ΔＴが１０℃以上である場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、ステップＳ１０４に戻る。温度差ΔＴが１０℃以上でない場合（ステップＳ１１０のＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ１１１において、スイッチ７６，７６，ペルチェ用スイッチ７７をそれぞれオフにするとともに、ペルチェユニット２５、循環送風機２７及び換気ファン２８の作動を停止する。

ここで、本実施形態における閾値は１０℃であるが、ペルチェモジュール８３に投入される電力などに基づき、適宜変更することができる。例えば、ペルチェモジュール８３に投入される電力が大きい場合には、温度差ΔＴによるＣＯＰのバラツキが縮小するため、閾値を２０℃に設定することができる。

コントローラ１０は、ステップＳ１１２において、イグニッション（ＩＧ）スイッチがオフされたか否かを判定する。イグニッション（ＩＧ）スイッチがオフされた場合には、このフローを終了する。イグニッション（ＩＧ）スイッチがオフされなかった場合には、ステップＳ１０２に戻る。

図６は、図５のフローチャートを実行した際の、バッテリａ，ｂの温度と、ＣＯＰとの変化を模式的に示している。切替弁２９が第１の位置に位置する場合には、バッテリａは循環ダクト２６Ａの内部を循環する冷媒により徐々に冷却され、一方、バッテリｂは冷却されないため、充電に伴う化学反応によって徐々に温度上昇する。この際、ペルチェユニット２５における吸熱作用により、吸熱ケース８１の温度が下がるため、ペルチェモジュール８３の吸熱側と排熱側との温度差が拡大し、ＣＯＰが徐々に低下する。つまり、循環ダクト２６Ａの内部の温度は、ペルチェユニット２５の吸熱作用により徐々に温度低下する一方で、通気管２０の内部を流れる空気の温度は、車外温度に同調して変化が小さいため、循環ダクト２６Ａ及び通気管２０の内部の温度差は徐々に拡大する。そのため、バッテリａが冷却されるにしたがって、ペルチェユニット２５のＣＯＰが低下する。一方、切替弁２９が第１の位置に位置する場合、循環ダクト２６Ｂの内部の冷媒は、循環せずに滞留しており、さらにペルチェユニット２５による吸熱もされないため、循環ダクト２６Ｂ及び通気管２０の内部の温度差は、循環ダクト２６Ａ及び通気管２０の内部の温度差よりも小さくなる。したがって、切替弁２９を第１の位置から第２の位置に切り替えて、循環経路を循環ダクト２６Ａから循環ダクト２６Ｂに変更することにより、低下したＣＯＰを回復することができる。例えば、ペルチェモジュール８３の吸熱側と排熱側との温度差ΔＴが１０℃以上になる前に（ＣＯＰが許容下限値以下に低下する前に）、切替弁２９は第１の位置から第２の位置に切り替えることができる。

切替弁２９が第１の位置から第２の位置に切り替わると、バッテリｂは循環ダクト２６Ｂの内部を循環する冷媒により徐々に冷却され、一方、バッテリａは充電に伴う化学反応によって徐々に温度上昇する。この際、ペルチェユニット２５における吸熱作用により、吸熱ケース８１の温度が下がるため、ペルチェモジュール８３の吸熱側と排熱側との温度差が拡大し、ＣＯＰが徐々に低下する。切替弁２９が第２の位置する場合、循環ダクト２６Ａの内部の冷媒は、循環せずに滞留しており、さらにペルチェユニット２５による吸熱もされないため、充電によるバッテリａの発熱に伴って温度上昇し、循環ダクト２６Ａ及び通気管２０の内部の温度差は徐々に縮小する。そこで、切替弁２９を第２の位置から第１の位置に切り替えて、循環経路を循環ダクト２６Ｂから循環ダクト２６Ａに変更することにより、低下したＣＯＰを再び回復することができる。

このように、切替弁２９が第１の位置と第２の位置との間で交互に切り替わることにより、ペルチェユニット２５の吸熱側及び排熱側の温度差の拡大を抑制できるため、ＣＯＰが高い状態で、バッテリａ及びバッテリｂの双方を冷却することができる。これにより、投入電力に見合った効率的なバッテリ冷却を行うことできる。

（変形例１）
上述の実施形態では、バッテリａ及びバッテリｂを冷却する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、車両に搭載され、冷却が必要とされる他の電子機器に対しても適用することができる。当該他の電子機器は、コンバータ、インバータであってもよい。ここで、コンバータは、バッテリａなどから負荷（例えば、走行用のモータ）に供給される電圧を昇圧したり、或いはジェネレータで得られた回生エネルギを蓄電する際に、電圧を降圧する。インバータは、バッテリａ等から供給される電力を直流から三相交流に変換して、負荷（例えば、走行用モータ）に供給する。したがって、本発明は、例えば、バッテリａ及びインバータを交互に冷却する場合、或いはインバータ及びコンバータを交互に冷却する場合にも適用することができる。

（変形例２）
上述の実施形態では、バッテリａ及びバッテリｂからなる二つの電子機器を冷却する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、三つ以上の電子機器を冷却する場合にも適用することができる。この場合、例えば、バッテリａ及びバッテリｂを冷却する循環経路と、他の電子機器(例えば、上述のインバータ)を冷却する循環経路とを設け、これらの循環経路の合流部に切替弁２９を設けることにより、バッテリａ、バッテリｂ及び他の電子機器をそれぞれ効率的に冷却することができる。また、これらの電子機器のそれぞれに独立した循環経路が設けられている場合には、切替弁２９の数を増加して、各電子機器を順番に冷却するとよい。

（変形例３）
上述の実施形態では、通気管２０の内部に換気ファン２８を設けたが、本発明はこれに限られるものではなく、換気ファン２８を省略することもできる。例えば、通気管２０が車両の上下方向に延びて設けられている場合には、ペルチェモジュール８３から通気管２０の内部に排熱された熱によって、通気管２０の下部に負圧が働く（つまり、いわゆる煙突効果が働く）。これにより、通気管２０に排熱された熱を外部に逃がすことができる。

（変形例４）
上述のフローチャートでは、充電時に発熱したバッテリａ及びバッテリｂを冷却するために、冷却システム１を動作させたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、車両停車中に太陽光により温度上昇したバッテリａ及びバッテリｂを冷却するために、冷却システム１を動作させてもよい。すなわち、車両のエアコンを停止した状態で炎天下に車両を放置した場合には、太陽光によりバッテリａ及びバッテリｂの温度が徐々に上昇する。この温度上昇したバッテリａ及びバッテリｂを冷却するために、冷却システム１を作動させることができる。この場合、コントローラ１０は、ソーラパネル４０が発電した電力を用いて、ペルチェユニット２５、循環送風機２７及び換気ファン２８を駆動してもよい。

ここで、車両のムーンルーフガラスに内蔵されるソーラパネル４０は、サイズが小さく、発電能力も低いため、個々のペルチェモジュール８３に投入できる投入電力が非常に小さくなる。図３を参照して、投入電力が小さくなると、吸熱側と排熱側との温度差ΔＴが拡大することによって、ＣＯＰが著しく悪化するため、吸熱側と排熱側の温度差ΔＴが大きくなる前に、切替弁２９を作動させることにより、ソーラパネル４０で得られた電力を用いてバッテリａ及びバッテリｂを効率的に冷却することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、バッテリａ（電子機器）及び車室内を交互に冷却する。図７は、冷却システム２のブロック図であり、図４に対応している。車室内Ｃには、車室内温度センサ７２´が設けられている。車室内温度センサ７２´は、車室内の温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。車外温度センサ９１は、車外の温度に関する情報を取得し、この取得した情報をコントローラ１０に出力する。温度に関する情報は、サーミスタの抵抗値であってもよい。冷却システム２のその他の構成は、冷却システム１と同様であるため説明を繰り返さない。

次に、コントローラ１０が行う処理について図８のフローチャートを参照しながら説明する。初期状態において、車両はエアコンが停止した状態で炎天下に放置されており、バッテリａ及び車室内は、太陽光により時々刻々と温度上昇しているものとする。

ステップＳ２０１において、コントローラ１０は、イグニッションスイッチをオフすると、内部タイマを作動させる。ステップ２０２において、コントローラ１０は、内部タイマのカウント値に基づき、イグニッションスイッチがオフされてから５分（待機時間）が経過したか否かを判定する。

ここで、待機時間を５分とした理由は、イグニッションスイッチをオフする前は、エアコンが作動することによる冷却が行われているため、イグニッションスイッチをオフした直後は、車室内に冷気が残っており、高温状態には至っていないと考えられるからである。したがって、待機時間は、５分に限定されるものではなく、例えば１０分であってもよい。

待機時間が５分に達した場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ２０３において、バッテリ温度センサ７１、車室内温度センサ７２´及び車外温度センサ９１の取得結果に基づき、バッテリａ及び車室内の温度が外気温度以上になったか否かを判定する。

バッテリａ及び車室内の温度が外気温度以上になった場合（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ２０４において、バッテリａの温度が車室内の温度以上であるか否かを判定する。

バッテリａの温度が車室内の温度以上である場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ２０５において、切替弁２９を第１の位置（循環ダクト２６Ａを使用する位置）に移動させる。なお、切替弁２９が既に第１の位置に位置する場合、コントローラ１０は、切替弁２９を動作させない。

バッテリａの温度が車室内の温度以上でない場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ２０６において、切替弁２９を第２の位置（循環ダクト２６Ｂを使用する位置）に移動させる。なお、切替弁２９が既に第２の位置に位置する場合、コントローラ１０は、切替弁２９を動作させない。

コントローラ１０は、ステップＳ２０７において、スイッチ７６，７６，ペルチェ用スイッチ７７をオンにするとともに、ペルチェユニット２５、循環送風機２７及び換気ファン２８を作動させる。切替弁２９が第１の位置に位置する場合には、循環ダクト２６Ａ及びバッテリパックＡの内部を空気が循環し、ペルチェユニット２５における吸熱作用により、バッテリａの温度が徐々に下がる。切替弁２９が第２の位置に位置する場合には、循環ダクト２６Ｂ及び車室内を空気が循環し、ペルチェユニット２５における吸熱作用により、車室内の温度が徐々に下がる。

コントローラ１０は、ステップ２０８において、待機時間が経過したか否かを判定する。ここで、待機時間は、ペルチェユニット２５のＣＯＰが許容下限値以下に降下する時間よりも短い時間に設定する必要がある。許容下限値の意味については、実施形態１で説明したため、説明を繰り返さない。

待機時間が経過した場合（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ２０９において、吸熱側温度センサ７３及び排熱側温度センサ７４の取得結果に基づき、吸熱ケース８１及び排熱ケース８２の温度を算出する。

コントローラ１０は、ステップＳ２１０において、排熱ケース８２の温度から吸熱ケース８１の温度を減じた温度差ΔＴが１０℃以上であるか否かを判定する。温度差ΔＴが１０℃以上である場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ステップＳ２０４に戻る。温度差ΔＴが１０℃以上でない場合（ステップＳ２１０のＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ２１１において、スイッチ７６，７６，ペルチェ用スイッチ７７をオフにするとともに、ペルチェユニット２５、循環送風機２７及び換気ファン２８の作動を停止する。

コントローラ１０は、ステップＳ２１２において、イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンされたか否かを判定する。イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンされた場合には、このフローを終了する。イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンされなかった場合には、ステップＳ２０３に戻る。

このように、切替弁２９が第１の位置と第２の位置との間で交互に切り替わることにより、ＣＯＰが高い状態で、バッテリａ及び車室内の双方を冷却することができる。これにより、投入電力に見合った効率的なバッテリ及び車室内冷却を行うことできる。その結果、バッテリａの劣化が抑制されるとともに、乗員が車室内のもやつきによって受ける不快感を軽減することができる。

１２冷却システム１０コントローラ１１吸気チャンバ
１２排気チャンバ１３バッテリケース１４監視ユニット
２０吸気管２５ペルチェモジュール２６Ａ２６Ｂ循環ダクト
２７循環送風機２８換気ファン２９切替弁４０ソーラパネル
５０ソーラ用バッテリ６０補機バッテリ７０電源切替スイッチ
７１７２バッテリ温度センサ７３吸熱側温度センサ
７４排熱側温度センサ７５，７６スイッチ７７ペルチェ用スイッチ
８１吸熱ケース８２排熱ケース８３ペルチェモジュール
８３Ａモジュール本体８３Ｂ吸熱側フィン８３Ｃ排熱側フィン

Claims

車両に搭載される第１の電子機器と、
車両に搭載される第２の電子機器と、
循環する冷媒により、前記第１の電子機器を冷却する第１の循環経路と、
循環する冷媒により、前記第２の電子機器を冷却する第２の循環経路と、
前記第１及び前記第２の循環経路内の冷媒の熱を吸熱して、前記第１及び第２の循環経路の外部に設けられた排熱部に排熱するペルチェ素子を有する熱交換部と、
前記第１及び前記第２の循環経路のうち一方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第１の位置と、他方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第２の位置との間で動作する切替弁と、
を有する電子機器の冷却システム。
前記排熱部は、車両の内外を導通する通気管であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却システム。
前記第１及び第２の循環経路は、互いに合流する合流経路を有し、
前記切替弁は、前記合流経路に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器の冷却システム。
前記合流経路における前記切替弁の上流側に設けられ、冷媒を循環させるための動力を発生する送風機を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の電子機器の冷却システム。
前記ペルチェ素子は、ソーラパネルから作動電力が供給されることにより動作することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の電子機器の冷却システム。
前記第１及び第２の電子機器は、車両を走行させるモータに供給される電力を蓄電するバッテリであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の電子機器の冷却システム。
前記切替弁の動作を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、前記一方の循環経路または前記他方の循環経路に冷媒を循環させているときの前記ペルチェ素子の吸熱側と排熱側との温度差が閾値を超えたとき、前記第１及び前記第２の電子機器のうち温度が高い方の電子機器に対応する循環経路に冷媒が循環するように前記切替弁を前記第１の位置と前記第２の位置との間で動作させて循環経路を切り替えることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の電子機器の冷却システム。
車両に搭載される電子機器と、
循環する冷媒により、前記電子機器を冷却する第１の循環経路と、
循環する冷媒により、前記車室内を冷却する第２の循環経路と、
前記第１及び前記第２の循環経路内の冷媒の熱を吸熱して、前記第１及び第２の循環経路の外部に設けられた排熱部に排熱するペルチェ素子を有する熱交換部と、
前記第１及び前記第２の循環経路のうち一方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第１の位置と、他方の循環経路による冷媒の循環のみを許容する第２の位置との間で動作する切替弁と、
前記切替弁の動作を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、前記一方の循環経路または前記他方の循環経路に冷媒を循環させているときの前記ペルチェ素子の吸熱側と排熱側との温度差が閾値を超えたとき、前記電子機器の温度と前記車室内の温度のうち温度が高い方に対応する循環経路に冷媒が循環するように前記切替弁を前記第１の位置と前記第２の位置との間で動作させて循環経路を切り替えることを特徴とする車室内及び電子機器の冷却システム。