JP5983534B2 - 電池温調システム - Google Patents

Description

本発明は、電池の温度を冷凍サイクルの冷媒と温度調節用の温調流体とを用いて調節する電池温調システムに関するものである。特に、電気自動車およびハイブリッド自動車等の電池に適用できる電池温調システムに関するものである。

従来技術では、電池温調用の冷却水（ＬＬＣとも言う）が流れる温調流体回路に冷熱源と加熱源を設けている。冷熱源は、水冷媒熱交換器（チラー）であり、放熱器として機能する外気用熱交換器を介して外気で電池を充分冷却できないときは、チラーと熱交換した冷水にて電池を冷却している。加熱源は電気ヒータから成り、電池暖機時にヒータをＯＮし、ヒータと熱交換した温水にて電池を暖機する。しかしながら、この従来技術では以下に示す課題が存在する。

第１に、冷凍サイクルの熱源（低熱）が、ＬＬＣを介して電池に伝達されるが、冷媒−ＬＬＣ間、ＬＬＣ−電池間で熱抵抗が存在するため、電池冷却要求熱量を大きく越える冷却エネルギーが必要となる。

第２に、ＬＬＣは電気伝導性を有しており、電池が直接ＬＬＣと接触すると、電気的絶縁が悪化する可能性がある。また、ＬＬＣ回路の水漏れやＬＬＣによる熱交換器の腐食が発生すると電池が被水することが考えられる。

これらの課題に対し、冷凍サイクルの冷媒を用いて直接電池を冷却する構造が特許文献１として知られている。この構造は、少なくとも１つの冷却パネルとして形成された温度調節装置と、それぞれ金属筐体を具備した少なくとも２つの単一セルを備えたバッテリを有する。

特表２０１０−５３６１２７号公報

上記特許文献１の技術によると、以下の対策が必要である。第１に、冷凍サイクルでは低負荷運転が比較的困難であり、電池冷却要求値が小さいときに圧縮機におけるＯＮ−ＯＦＦ断続運転等で対応させなければならず、冷凍サイクルの効率が低下する。そのため、車両の燃費（電費）や走行距離が低下する。第２に、電池は温度の低下とともに内部抵抗が増加し、出力が低下する。また、急激な温度変化は電池の劣化の原因となる。そのため、冷却しすぎてもいけないが、この対応が難しい。

第３に、冷凍サイクル運転時には、熱交換器内を冷媒が流れることで電池温度が均一に保たれるが、停止時には冷媒が流れず、セル（単位電池）間で電池の出力特性を悪化させる温度分布を生じる。

第４に、冷凍サイクル以外に電池冷却手段を有していないため、外気が充分低い時であっても、冷凍サイクルを稼動させる必要があり、車両の燃費（電費）が低下する。また、圧縮機の運転時間が長くなり、耐久性を悪化させる要因になる。

以上まとめれば、従来技術においては、電池冷却要求熱量を大きく越える冷却エネルギーが必要となること、および、ＬＬＣの電気伝導性による絶縁性の悪化および腐食が発生する可能性が考えられることが問題に成る。そして、この問題を解決しても、冷凍サイクルでは、低負荷運転が比較的困難であることから、効率が低下し、急激な温度変化が問題になる。また、冷媒が流れないときの電池の温度分布が悪化し、外気を活用して温度調節できないという問題がある。

従って、電池温調システムにおいて、熱エネルギーのロスを少なくして温度調節時の良好な効率を維持しながら、絶縁性の悪化の可能性がより少なく、温度変化および温度分布に問題の少ない温度調節が可能な電池温調システムが要求される。

本発明は、上記問題点に鑑み、熱エネルギーのロスを少なくして温度調節時の効率を維持しながら、電気絶縁性の悪化や腐食の問題が比較的少なく、温度変化および温度分布に問題の少ない電池温調システムを提供することにある。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明に係る、電池（１）の温度を調節する電池温調システム（１００）は、圧縮機（３）によって流れる冷媒の温度を制御する冷凍サイクル装置（１０）を有する。かつ、電流が流れることにより発熱する電池（１）と、電池（１）を冷却する温度調節用の流体である温調流体を流すポンプ（１３）と温調流体と外気とを熱交換する外気用熱交換器（１８）とを有する温調流体回路（１２）とを有する。また、冷凍サイクル装置（１０）を構成し、冷媒が流れる冷媒用熱交換部（６）と、温調流体回路（１２）内に有り、温調流体が流れる温調流体用熱交換部（１１）と、電池（１）の冷媒による温度調節を行う電池冷媒間温度調節部位（Ｐ１）と、を有する。更に、温調流体の冷媒による温度調節を行う温調流体冷媒間温度調節部位（Ｐ２）を備える。そして、電池冷媒間温度調節部位（Ｐ１）は、電池（１）と冷媒用熱交換部（６）との間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位（Ｐ２）は、冷媒用熱交換部（６）と温調流体用熱交換部（１１）との間に存在する。

この発明によれば、電池冷媒間温度調節部位（Ｐ１）は、電池（１）と冷媒用熱交換部（６）の間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位（Ｐ２）は、冷媒用熱交換部（６）と温調流体用熱交換部（１１）との間に存在する。よって、電池（１）を冷媒により温度調節することができ、かつ、電池（１）を温調流体により温度調節することができる。また、冷媒で温調流体の温度を制御することができる。

次の発明では、電池（１）と冷媒用熱交換部（６）とが接触しており、冷媒用熱交換部（６）と温調流体用熱交換部（１１）とが接触しており、電池（１）と温調流体用熱交換部（１１）との間に冷媒用熱交換部（６）が積層されて位置している。

この発明によれば、電池（１）と冷媒および温調流体とが冷媒用熱交換部（６）と温調流体用熱交換部（１１）とを介して良好に熱交換することができる。

次の発明では、電池（１）の温度が上限温度より小さく、かつ電池（１）内の最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合は、ポンプ（１３）と圧縮機（３）との両方を停止状態とする手段（ステップ（Ｓ４０））を有する。

この発明によれば、電池（１）の温度が上限温度より小さく、かつ最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合は、ポンプ（１３）と圧縮機（３）を停止状態とする。よって、必要な場合に限り、ポンプ（１３）および圧縮機（３）を運転するため、省動力となる電池温調システム（１００）が得られる。

次の発明では、電池（１）の目標温度から温調流体の温度を減算した値が第１所定温度差より大きい場合は、ポンプ（１３）を運転状態とし、圧縮機（３）を停止状態として外気用熱交換器（１８）をバイパスして温調流体を流す手段（ステップ（Ｓ４１））を有する。

この発明によれば、電池（１）の目標温度と温調流体の温度との差が比較的大きい場合に、外気用熱交換器（１８）をバイパスして温調流体が流れるから、外気用熱交換器（１８）を介して温調流体の熱が低下しすぎることがない状態で温調流体を活用して電池（１）の温度調節ができる。

次の発明では、温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きい場合に、ポンプ（１３）を運転状態とし、圧縮機（３）を停止状態として温調流体を外気用熱交換器（１８）に流す手段（ステップＳ４２）を有する。

この発明によれば、温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きい場合に、外気用熱交換器（１８）に温調流体を流すから、外気と熱交換する外気用熱交換器（１８）によって温調流体の熱を調節することができる。

次の発明では、電池（１）の温度が予め設定された電池（１）の上限温度より小さくなく、電池（１）の目標温度から温調流体の温度を減算した値が第１所定温度差より大きくなく、かつ温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きくない場合に、圧縮機（３）の運転を開始して冷媒にて電池（１）の温度を調節する。

この発明によれば、必要な場合に限り、圧縮機（３）を運転するため、省動力となる電池温調システム（１００）が得られる。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

本発明の第１実施形態を示す電池温調システムの模式構成図である。 上記実施形態における電池の熱交換部分を示す模式的斜視図である。 上記実施形態における電池温調システムの制御装置で実行される制御を説明するフローチャートである。 上記実施形態における圧縮機の運転によって電池温度が低下していく状態を示す特性図である。 上記実施形態の作動を模式的に示す説明図である。 上記実施形態に対する第１比較例を示す模式構成図である。 図６の構成において、冷媒よって温調流体が冷却され、更に、温調流体によって電池が冷却される状態を模式的に示す説明図である。 上記実施形態における電池温度と冷媒温度との変化を示す特性図である。 上記第１比較例における電池温度と冷媒温度との変化を示す特性図である。 上記実施形態における冷凍サイクル能力の変化を示す特性図である。 上記第１比較例における冷凍サイクル能力の変化を示す特性図である。 上記実施形態に対する第２比較例を示す模式構成図である。 図１２の構成において、冷媒よって電池が冷却される状態を模式的に示す説明図である。 上記実施形態に係り、縦軸が電池温度とＬＬＣ温度と冷媒温度を表し、横軸が時間を表している特性図である。 上記実施形態に係り、縦軸が冷凍サイクル能力を表し、横軸が時間を表している特性図である。 上記第２比較例に係り、縦軸が電池温度と冷媒温度を表し、横軸が時間を表している特性図である。 上記第２比較例に係り、縦軸が冷凍サイクル能力を表し、横軸が時間を表している特性図である。 本発明の第２実施形態を示す電池温調システムの制御特性図である。 本発明の第３実施形態を示す電池部分の模式的な一部断面斜視図である。 本発明の第４実施形態を示す電池部分の一部断面模式図である。 本発明の第５実施形態の電池温調システムの模式構成図である。 本発明の第６実施形態の電池温調システムの模式構成図である。 本発明の第７実施形態の電池温調システムの模式構成図である。 本発明の第８実施形態の電池温調システムの模式構成図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図１７を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す電池温調システム１００を示している。図２は、上記実施形態における電池１の熱交換部分を示している。

図１において、電池１は単位電池（セルとも言う）を複数接続したものであり、電池パック１とも呼ばれる。複数の単位電池は、金属製の電池ケース２内に収納されている。電池１内には各単位電池の温度を検出するセル温度検出センサｔｃ１が設けられている。

電池１の温度を調節する電池温調システム１００は、電気自動車またはハイブリッド車に搭載される。電池１は、急速充電時に大きく発熱することがある。また高速登坂時など高負荷走行時にも大きく発熱する。

図１に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機３と圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器４と、冷媒を膨張させる膨張弁５と、冷媒用熱交換部６を成す蒸発器６とを備えている。凝縮器４は、矢印Ｙ１１にて示す外部からの空気が凝縮器用ファン７にて送風されて凝縮熱を大気に放散させる。

蒸発器６は、内部に冷媒が流れる金属性の蒸発器コア８を有し、蒸発器コア８に密接して電池１の金属製の電池ケース２が配置されている。従って、電池ケース２と蒸発器コア８とは互いに熱交換する。

圧縮機３によって圧縮された冷媒にて、蒸発器６を成す冷媒用熱交換部６の温度が制御される。冷媒が流れる冷媒回路１０は、冷凍サイクル装置１０を構成する。この冷凍サイクル装置１０は、電池１の温度調節を専用に行う専用冷凍サイクル装置１０であるが、後述のように車両用空調装置を兼用することもできる。冷凍サイクル装置１０は、エアコンサイクルで構成されている。車両用空調装置の冷凍能力に対して、この実施形態の専用冷凍サイクル装置の冷凍能力は、小さく設定されている。

車両の走行用動力源となる電池１は、電流が流れることにより発熱する。この電池１が、温調流体用熱交換部１１を成す電池用熱交換器１１を介して冷却される温度調節用の流体である温調流体は、温調流体回路１２を流れる。温調流体回路１２内には、温調流体用熱交換部１１のほかに、熱交換器用ファン１７によって矢印Ｙ１３のように冷却風が送られる外気用熱交換器１８を有する。

温調流体回路１２は、蒸発器コア８に密接して配置された金属製の上記電池用熱交換器１１を有する。電池用熱交換器１１の内部には、冷却水またはＬＬＣとも呼ばれる温調流体が流れる。電池用熱交換器１１は、温調流体用熱交換部を形成する。

このように温調流体は液体から成るから、気体に比べて熱容量が大きく、効率よく電池１の温度調節が可能である。この温調流体はポンプ１３の回転により、温調流体回路１２を成す配管内を循環する。 温調流体用熱交換部１１と熱交換器バイパス通路１４とに並列に温調流体が流れる。熱交換器バイパス通路１４を流れる温調流体は、三方制御弁１５によって制御される。三方制御弁１５は、制御装置１６によって弁の切り替えが制御される。

熱交換器バイパス通路１４を実線Ｙ１２の矢印のように流れる場合（バルブＡ方向に流れる場合とも言う）は、外気用熱交換器１８をバイパスする閉回路に温調流体が流れる。一方、外気用熱交換器１８を破線の矢印Ｙ１３のように流れる場合（バルブＢ方向に流れる場合とも言う）は、この例では放熱器として機能する外気用熱交換器１８で温調流体が、外気に放熱する。

図２に示すように、電池１と蒸発器６から成る冷媒用熱交換部６とは積み重ねられている。また、電池１の冷媒による電池冷媒間温度調節部位Ｐ１と、電池１の温調流体による温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２が直線上に積層されて配置されている。

蒸発器６内部で冷媒が蒸発するとき電池１が冷却されると共に、蒸発器６を介して電池用熱交換器１１内の温調流体も冷やされ、冷熱が温調流体に蓄積される。蒸発器６と温調流体用熱交換部を成す電池用熱交換器１１とは密接し、機械的にも一体化されて全体としてチラー６、１１を構成している。

電池１の冷媒による電池冷媒間温度調節部位Ｐ１において、少なくとも、電池１と冷媒とが、冷媒が流れる金属部分により仕切られている。電池１の温調流体による温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２において、少なくとも、電池１と温調流体とが温調流体が流れる金属部分により仕切られている。従って、電池１と冷媒および温調流体とが、金属部分を介して良好に熱交換することができる。

なお、図２では、冷媒が流れる金属部分と温調流体が流れる金属部分とが独立して構成され、両金属部分が接触している。この場合、温調流体と冷媒との間の熱交換は、冷媒が流れる金属部分の層と温調流体が流れる金属部分の層との両方を通過する必要があるが金属部分をなす蒸発器６と電池用熱交換器１１とを別々に製造して積層すればよいため製造が容易である。蒸発器６と電池用熱交換器１１との間には、蒸発器６の金属部分の厚さと、電池用熱交換器１１の金属部分の厚さとの合計の厚さｔ１（図２）を有する。なお、蒸発器６の金属部分と電池用熱交換器１１の金属部分とを同一の金属部分として、厚さｔ１を薄くしてもよい。

なお、図２は模式的に示しているため、蒸発器６と電池用熱交換器１１とは、単なるダクトとして図示しているが、周知の熱交換器としての熱交換性能を上げるため、フィンなどの伝熱を促進する構造体を有していてもよいことは勿論である。

電池の冷媒による電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、少なくとも、電池１と冷媒とが、冷媒が流れる金属部分を介して接触している。従って、冷媒が流れる金属部分を介して、電池１が冷媒と良好に熱交換することができる。

一方、電池１の温調流体による温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、電池１と温調流体とが、直接接触しないで、温調流体が流れる金属部分と蒸発器６とが介在して熱交換している。従って、温調流体が流れる金属部分と蒸発器６とを介して、電池１が温調流体と熱交換することができる。

図３を用いて、上記実施形態における制御装置１６（図１）内で実行される制御を説明する。図３において制御が開始されると、ステップＳ３１において、車両の運転スイッチ（イグニッションスイッチとも言う）がＯＮされたか否かを判定する。運転スイッチがＯＮされるとステップＳ３２において、電池温度、つまり個々の単位電池の温度が上限温度より小さいか否かが判定される。

ステップＳ３２において、電池温度が高く、個々のセル（単位電池）の温度が上限温度より小さくない部分が有ると判定されると、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４においては、電池目標温度（例えば３０℃）から測定された温調流体の温度、つまりＬＬＣ温度を減算した値が、予め定めた第１所定温度差より大きい否かを判定する。予め定めた第１所定温度差とは、温調流体で電池１を冷却する場合に必要な温度差であり、電池用熱交換器１１の能力で決定され、数℃である。

ステップＳ３４において、電池の目標温度からＬＬＣ温度を減算した値が第１所定温度差より大きくないないと判定されると、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５においては、電池目標温度に対応して予め設定された温調流体の目標温度（ＬＬＣ目標温度）より外気の温度である外気温を減算した温度が、予め設定され記憶されている第２所定温度差よりも大きいか否かを判定する。

上記第２所定温度差は、外気と温調流体が外気用熱交換器１８で熱交換して充分に熱を放散できることを確保するために設定され、外気用熱交換器１８の熱抵抗を基に実験等で決定される。外気用熱交換器１８の熱抵抗が大きく、外気用熱交換器１８を介して温調流体が外気に熱を放散し難い場合は、上記第２所定温度差が大きく設定される。

ステップＳ３５において、ＬＬＣ目標温度から外気温を減算した温度が、第２所定温度差よりも大きくない場合は、つまり、例えば、外気温が高い場合等においては、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６においては、圧縮機３を回転させる。電動圧縮機の場合は、インバータからの三相交流により電動圧縮機内の圧縮機用モータを回転させる。これにより冷凍サイクル装置１０が運転を始め、電池１が冷媒により冷却される。

次に、ステップＳ３７において、冷却要求値が冷凍サイクルの出力より小さいか否かが判定される。冷却要求値とは、現時点の温調流体の温度実測値を温調流体の目標温度、つまりＬＬＣ目標温度にするために必要な単位時間当たりの熱量（単位はワット）であり、マップにて演算される。このマップは、現時点の温調流体の温度実測値に対して冷却要求値の値が予め実験により求められて設定されている。

更に詳しく述べれば、冷却要求値は、電池１を目標温度にするために必要な熱量であり、正確に表現すると、目標温度よりも高い温度の電池１を目標時間内に目標温度まで冷却するのに必要な熱量である。ここで、図４は、圧縮機３の運転によって電池温度Ｔｂが低下していく状態を示している。図４において横軸には時間ｔをとり、縦軸には電池温度Ｔｂをとっている。

この場合、電池１が得た熱量（冷熱量）Ｑは、電池温度Ｔｂの変化分ΔＴｂ（図４）を時間の変化分Δｔで除算した値に、電池１の熱容量ｍｃを乗じたものである。つまり、Ｑ＝（ΔＴｂ／Δｔ）ｍｃと成る。なお、電池１の熱容量ｍｃは、予め測定された既知の値である。また、上述の熱量Ｑの算出手法は一例であり、種々の演算または推定が可能である。

ステップＳ３７において、冷却要求値が冷凍サイクル出力より小さい場合は、ＹＥＳと判定され、ステップＳ３８に進む。また、ＮＯと判定された場合はステップＳ３９に進んでいる。

この実施形態においては、ステップＳ３７の冷却要求値＜冷凍サイクルの出力と判定されたときに、ポンプ１３を回転させて、冷凍サイクルの余剰能力を温調流体（ＬＬＣ）の冷却に使用する。

一方、冷却要求値＜冷凍サイクルの出力でなく、冷凍サイクル出力に余裕がない場合は、ポンプ１３を停止し（ポンプ１３ＯＦＦ）、電池冷却に注力する。この場合、当然ながら電池１の冷却が温調流体（ＬＬＣ）の冷却より優先される。

ステップＳ３８においては、図１のポンプ１３を回転させ、圧縮機３をＯＮして冷凍サイクルを稼働させる。そして、図１の三方制御弁はＡ方向の実線方向に流れ外気用熱交換器１８をバイパスして温調流体が流れる。

一方、ステップＳ３７において、例えば、電池を冷やす必要性が高く、冷却要求値が冷凍サイクル出力より小さくない場合は、ステップＳ３９に進む。ステップＳ３９においては、図１のポンプ１３をＯＦＦして停止させ、圧縮機３をＯＮして、ステップＳ３８の場合よりも圧縮機３の回転数を高め、冷媒流量を増加させる。そして、図１の三方制御弁１５は矢印Ｙ１２方向の実線方向（Ａ方向）に流れ、外気用熱交換器１８をバイパスして温調流体が流れる。つまり、冷凍サイクルの出力を増加させ、温調流体（ＬＬＣ）の冷媒による冷却は停止する。

図３の上記ステップＳ３１において、運転スイッチがＯＦＦされる等して、電源がＯＮしていないと、制御を終了する。また、上記ステップＳ３２において、電池温度、つまり個々の単位電池の温度が上限温度より小さいか否かを判定した結果、個々の単位電池の温度が上限温度より小さいと判定されると、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において、セル間温度分布が許容範囲を超えていないかどうかを判定する。つまり、個々のセルの中でもっとも温度が高いものと最も温度が低いものとを比較し、その温度差が、予め定めた許容範囲より小さければ、ステップＳ４０に進む。また、個々のセルの中でもっとも温度が高いものと最も温度が低いものとを比較し、その温度差が、予め定めた許容範囲より小さくなければ、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ４０では、冷却系をＯＦＦする。具体的には、ポンプ１３をＯＦＦし、圧縮機３を停止させて冷凍サイクルをＯＦＦする。三方制御弁１５は、ポンプ１３がＯＦＦしているため、どの位置に切替えられていてもよい。

上述のステップＳ４０は、電池１の温度が上限温度より小さく、かつ電池１内の最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合は、ポンプ１３と圧縮機３との両方を停止状態とする手段を構成している。

次に、上記ステップＳ３４において、電池目標温度（例えば３０℃）から測定された温調流体の温度、つまりＬＬＣ温度を減算した値が、予め定めた第１所定温度差より大きい否かを判定する。この判定した結果、例えば、電池の目標温度に対して測定されたＬＬＣ温度が比較的低く、ＹＥＳと判定されると、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１においては、温調流体で電池１を冷却するために、温調流体を循環させる。そのために、ポンプ１３をＯＮし、圧縮機３はＯＦＦして冷凍サイクルは停止する。また、図１の三方制御弁は、矢印Ｙ１２方向に沿う実線方向（Ａ方向）に流れ、外気用熱交換器１８をバイパスして温調流体が流れる。

上記ステップＳ３５においては、電池の目標温度に対応して予め設定されたＬＬＣ目標温度より外気の温度である外気温を減算した温度が、第２所定温度差よりも大きいか否かを判定している。この判定の結果、ＬＬＣ目標温度から外気温を減算した温度が、第２所定温度差よりも大きい（ＹＥＳの）場合、つまり、例えば、ＬＬＣ目標温度に対して、かなり外気温が低い場合等においては、ステップＳ４２に進み、外気に熱放散させて温調流体を冷却する。

そのために、ポンプ１３を運転させ、圧縮機３はＯＦＦして冷凍サイクルは停止状態とする。また、三方制御弁１５は矢印Ｙ１３方向に沿う破線方向（Ｂ方向）に流れ、外気用熱交換器１８を介して温調流体が流れる。

以上のように、電池１は電池パック１とも呼ばれ複数の単位電池であるセルの集合から成る。圧縮機３の運転を開始して冷媒にて蒸発器６から成る冷媒用熱交換部６の温度を制御し電池１の温度を調節する条件は以下の通りである。

第１に、電池１の温度が予め設定された電池の上限温度より小さくないことが要求される（ステップＳ３２）。第２に、電池１のセル間の温度分布を表すセルの中の最高温度とセルの中の最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さくないことが要求される（ステップＳ３３）。

第３に、電池の目標温度から温調流体の温度を減算した値が第１所定温度差より大きくないことが要求される（ステップＳ３４）。第４に、温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きくないことが要求される（ステップＳ３５）。

これらの第１から第４の要求が満たされた場合に、圧縮機３の運転を開始して、冷媒にて熱交換器６の温度を制御し、電池の温度を調節する。これによれば、必要な場合に限り、圧縮機３が運転されるため、省動力となる電池温調システムが得られる。

ステップＳ３２において、電池１の温度が上限温度より小さく、かつセル間温度分布を表す最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合（ステップＳ３３でＹＥＳの場合）は、ポンプ１３をＯＦＦ状態とし、圧縮機３をＯＦＦ状態とする（ステップＳ４０）。

これによれば、電池１の温度が上限温度より小さいか、または、最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合は、ポンプ１３と圧縮機３とをＯＦＦ状態とするから、必要な場合に限り、ポンプ１３および圧縮機３を運転できる。そのため、省動力となる電池温調システムが得られる。

電池目標温度（例えば３０℃）から測定された温調流体の温度（ＬＬＣ温度）を減算した値が、予め定めた第１所定温度差より大きい場合（ステップＳ３４でＹＥＳの場合）は、ポンプ１３を運転状態とし、圧縮機３をＯＦＦ状態とする。かつ、温調流体が外気用熱交換器１８をバイパスして流れるようにする（ステップＳ４１のＬＬＣ循環）。

これによれば、ＬＬＣ温度が比較的低い場合等に、外気用熱交換器１８をバイパスして温調流体を流すから、外気用熱交換器１８を介して温調流体の冷熱が放熱してしまうことがない。

ＬＬＣ目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きい場合（ステップＳ３５でＹＥＳの場合）は、ポンプ１３を運転状態とし、圧縮機３をオフ状態として温調流体が外気用熱交換器１８を流れる（ステップＳ４２）。

これによれば、目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きい場合に、外気用熱交換器１８に温調流体を流すから、外気と熱交換する外気用熱交換器１８によって温調流体の熱を低下させることができる（ステップＳ４２のＬＬＣ冷却、つまり外気への放熱）。

以上の制御をまとめれば、冷凍サイクル内を流れる冷媒で直接的に電池１を冷却するとともに、冷媒とＬＬＣとが熱交換する。電気自動車またはハイブリッド車等の走行用エネルギー源となる電池１を温調する電池温調システムは、圧縮機３、凝縮器４、膨張弁５、冷媒用熱交換部６、温調流体用熱交換部１１を含んでいる。冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１とは一体の熱交換器であるチラー６、１１を構成している。

そして、冷媒と電池１の熱交換および冷媒とＬＬＣとの熱交換を車両内の同一部位、つまり、チラー６、１１を介して行う。これによって、電池冷却要求に対し、冷凍サイクルで直接冷却することができる。あるいは、冷凍サイクルの余った能力はＬＬＣの冷却に用い、ＬＬＣ温度が充分低下すると、ＬＬＣで電池１を冷却できる。

電池１を冷却する場合において高負荷の場合は、冷媒で直接的に電池１を冷却できる。電池１を冷却する場合において低負荷の場合では、ＬＬＣの熱容量を利用できる（冷却されたＬＬＣで電池１を冷却できる）。これにより、高負荷でも低負荷でも効率よく電池１を冷却できる。なお、冷媒からＬＬＣへの熱交換量は、ＬＬＣ流量（ポンプ１３の回転数）を調節することで制御できる。

図５は、この実施形態の作動を模式的に示している。図１において、電池１の温度は電池１内のセル温度検出センサｔｃ１で実測され、かつ予め電池目標温度２２（図５）が設定されている。冷媒温度２１は、膨張弁５と蒸発器６との間の冷媒配管を流れる冷媒の温度を冷媒温度センサｔｃ２（図１）で実測する。温調流体（ＬＬＣ）の温度２７（ＬＬＣ温度２７）は、電池用熱交換器１１に流れ込む直前のＬＬＣ温度をＬＬＣ温度センサｔｃ３で実測する。

図５は、冷媒温度２１によって電池１が電池目標温度２２になるように冷却している状態を模式的なスイッチ２４ａにたとえて図示している。冷媒と電池１の間には、熱抵抗（サーマルインピーダンス）２３が存在する。また、冷媒とＬＬＣとの間は熱交換していない状態を、実線の位置にあり開放したスイッチ２４ｂで模式的に表現している。

模式的なスイッチ２４ａ、２４ｂの作動を破線位置に切替えて、冷媒でＬＬＣを冷却しＬＬＣ温度２７を下げることもできる。この場合、冷媒とＬＬＣの間には、熱抵抗２５が存在する。また、電池をＬＬＣで冷却することもできる。電池１とＬＬＣとの間には、熱抵抗（サーマルインピーダンス）２６が存在する。

換言すれば、電池１の冷却要求に対し、冷凍サイクルで直接冷却する場合がある。冷凍サイクルの余った能力は、ＬＬＣの冷却に用い、ＬＬＣ温度が充分低下すると、ＬＬＣで電池１を冷却する。電池冷却が高負荷時の場合は、図５のスイッチ２４ａ、２４ｂを実線の位置にして冷媒で直接的に電池１を冷却する。電池１の冷却が低負荷時の場合は、スイッチ２４ａ、２４ｂを破線位置に切替えて、電池１の冷却にＬＬＣの熱容量を利用できる。

（第１比較例）
次に、上記実施形態と開発過程で想定した第１比較例とを比較して説明する。図６は、第１比較例を示している。電池１は電池用熱交換器１１で冷却される。電池用熱交換器１１内にはポンプ１３によりＬＬＣが流れる。ＬＬＣは、外気用熱交換器１８にも流れる、熱交換器用ファン１７で外気用熱交換器１８が外気で冷却される。圧縮機３で圧縮され凝縮器４を通過した冷媒は、膨張弁５を介してチラー６０を成す水冷媒熱交換器６０の蒸発器６に流れ、チラー６０でＬＬＣの温度を低下させる。

図７は、図６の構成において、冷媒よってＬＬＣが冷却され、更に、ＬＬＣによって電池１が冷却される状態を模式的に示している。この図６および図７の第１比較例では、冷凍サイクルと熱交換した低温のＬＬＣで電池１を冷却する。電池１を目標温度に冷却するために、ＬＬＣ温度を所定温度に設定する。ＬＬＣ温度を所定温度に冷却するために、冷媒温度が決定される。電池１とＬＬＣ間に熱抵抗２６が存在する。この第１比較例には、ＬＬＣと冷媒間に存在する熱抵抗２５あるいはＬＬＣ回路の熱容量により、電池１を目標温度まで下げるために冷媒温度を充分に下げる必要があり冷凍サイクルの動力（圧縮機３の動力）が増加してしまうという問題がある。

次に、第１実施形態が、第１比較例より優れる点をグラフで説明する。図８を用いて第１実施形態の電池温度と冷媒温度との変化を説明する。図８において、縦軸が電池と冷媒の温度（℃）とを表し横軸が時間（ｓ）を表している。図８では、時間の経過につれて電池１の温度が低下している。

図９は第１比較例における電池温度と、ＬＬＣ温度と、冷媒温度との変化を示している。図９において、縦軸が電池とＬＬＣと冷媒の温度を表し、横軸が時間を表している。図９では、時間の経過につれて電池１の温度が図８に比べると緩やかに低下する。つまり、第１実施形態に比べ第１比較例は、図７のように、ＬＬＣを介して電池１を冷却するため、電池冷却速度が低下する。

図１０は、第１実施形態の冷凍サイクル能力の変化を示している。図１０において、縦軸が冷凍サイクル能力（Ｗ）を表し、横軸が時間（ｓ）を表している。図１０においては、電池１は高発熱量の状態であり、電池１の目標温度を３０℃に維持するように冷却したときの特性を表している。第１実施形態では、冷媒で直接電池を冷却できるため、冷却速度が速く、冷凍サイクル能力も抑えることができる。

図１１は、第１比較例の冷凍サイクル能力の変化を示している。図１１において、縦軸が冷凍サイクル能力（Ｗ）を表し、横軸が時間（ｓ）を表している。図１１においては、電池１は高発熱量の状態であり、電池１の目標温度を３０℃に維持するように冷却したときの特性を表している。第１比較例では、ＬＬＣを介して冷媒で電池を冷却するため、大きな冷凍サイクル能力が必要である。

（第２比較例）
図１２は、開発過程で想定された第２比較例を示している。電池１は蒸発器６で冷却される。圧縮機３で圧縮された冷媒は、凝縮器４と膨張弁５と蒸発器６とを経由して流れる。凝縮器４は、凝縮器用ファン７で矢印Ｙ１１方向に流れる外気により冷却される。図１３は、図１２の構成において、冷媒よって電池が冷却される状態を模式的に示している。

この第２比較例では、冷凍サイクルで直接的に電池１を冷却する。電池冷却要求に対し、冷媒温度センサｔｃ２で冷媒温度をモニターしながら冷凍サイクルで直接的に電池１を冷却する。この第２比較例は、電池１と冷媒間の熱抵抗２３（図１３）は比較的小さいものの、電池冷却要求値が小さいときに、冷凍サイクルで低負荷運転が困難なため、効率が低下するという問題がある。

次に、第１実施形態が、第２比較例より優れる点をグラフで説明する。図１４は、第１実施形態に係り、縦軸が電池温度とＬＬＣ温度と冷媒温度を表し、横軸が時間を表している。冷媒温度は圧縮機３の断続的な運転により上下に変化する。冷媒温度が上昇したときＬＬＣ温度がわずかに上昇している。電池温度は緩やかに下降している。

図１５は、第１実施形態に係り、縦軸が冷凍サイクル能力を表し、横軸が時間を表している。冷凍サイクル能力は、圧縮機３の断続的な運転により上下に変化する。

図１６は、図１２の第２比較例に係り、縦軸が電池温度と冷媒温度とを表し、横軸が時間を表している。冷媒温度は、圧縮機３の頻繁な断続運転により上下に激しく変化する。図１７は、第２比較例に係り、縦軸が冷凍サイクル能力を表し、横軸が時間を表している。冷凍サイクル能力は、圧縮機３の頻繁な断続運転により頻繁に上下に変化する。

この第２比較例は、冷凍サイクルで直接的に電池１を冷却しているが、冷凍サイクルでは圧縮機３の断続による低出力運転となり、効率のよい運転ができない。冷凍サイクルでは一般的に低出力運転が困難である。なお、電池専用の冷凍サイクルであっても、高速登坂や急速充電などの電池単独で数ｋＷの冷却要求値がある。そして、当然ながら最大冷却要求値を基準に冷凍サイクルが設計される。その結果、小型低出力の効率の良い運転ができない。

一方、第１実施形態では、温調流体回路（ＬＬＣ回路）の熱容量を利用して電池１を冷却することで、冷凍サイクルの低効率運転を回避でき、圧縮機３の稼働時間を低減できる。よって効率がよく、圧縮機３の寿命が延びる。

（第１実施形態の作用効果）
上記第１実施形態においては、電池１の温度を調節する電池温調システム１００であって、次の構成を有する。圧縮機３によって流れる冷媒の温度を制御する冷凍サイクル装置１０を有する。電流が流れることにより発熱する電池１を有する。電池１を冷却する温度調節用の流体である温調流体を流すポンプ１３と温調流体の熱を外気に放熱させる外気用熱交換器１８とを有する温調流体回路１２を有する。

冷凍サイクル装置１０を構成し、冷媒が流れる冷媒用熱交換部６を有する。温調流体回路１２内に有り、温調流体が流れる温調流体用熱交換部１１を有する。電池１の冷媒による温度調節を行う電池冷媒間温度調節部位Ｐ１を有する。温調流体の冷媒による温度調節を行う温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２を有する。そして、電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６の間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１との間に存在する。

これによれば、電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６の間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１との間に存在する。よって、電池１を冷媒により温度調節することができ、かつ、電池１を温調流体により温度調節することができる。また、冷媒で温調流体の温度を制御することができる。そして、電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６の間に存在するから、電池１を冷媒で温度調節するときの熱エネルギーのロスを少なくして温度調節時の効率を維持できる。

次に、電池１と冷媒用熱交換部６とが接触しており、冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１とが接触しており、電池１と温調流体用熱交換部１１との間に冷媒用熱交換部６が積層されて位置している。

これによれば、電池１と冷媒および温調流体とが冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１とを介して良好に熱交換することができる。また、電池１と温調流体用熱交換部１１との間に冷媒用熱交換部６が位置しているから、万一、温調流体が漏れた場合でも、直接的に電池１が被水し難いというフェイルセーフが成される。

次に、温調流体は液体から成る。従って、熱容量の大きい液体を温調流体に使用することで効率よく電池の温度調節が可能である。

次に、電池１は複数の単位電池であるセルの集合から成る。そして、電池１の温度が予め設定された電池１の上限温度より小さくなく、電池１のセル間の温度分布を表すセルの中の最高温度とセルの中の最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さくなく、電池１の目標温度から温調流体の温度を減算した値が第１所定温度差より大きくなく、温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きくない場合に、圧縮機３の運転を開始して冷媒にて電池１の温度を調節している。

これによれば、必要な場合に限り、圧縮機３を運転するため、省動力となる電池温調システム１００が得られる。

次に、電池１の温度が上限温度より小さく、かつ最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合は、ポンプ１３と圧縮機３との両方を停止状態とする手段（ステップＳ４０）を有する。

これによれば、電池１の温度が上限温度より小さいか、または、最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合は、ポンプ１３と圧縮機３との両方を停止状態とする。よって、必要な場合に限り、ポンプ１３または圧縮機３を運転するため、省動力となる電池温調システム１００が得られる。

次に、電池１の目標温度から温調流体の温度を減算した値が第１所定温度差より大きい場合は、ポンプ１３を運転状態とし、圧縮機３を停止状態として外気用熱交換器１８をバイパスして温調流体を流す手段（ステップＳ４１）を有する。

これによれば、電池１の目標温度と温調流体の温度との差が比較的大きい場合に、外気用熱交換器１８をバイパスして温調流体が流れるから、外気用熱交換器１８を介して温調流体の熱が低下しすぎることがない状態で温調流体を活用して電池１の温度調節ができる。

次に、温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた所定温度差より大きい場合に、ポンプ１３を運転状態とし、圧縮機３を停止状態として、温調流体を外気用熱交換器１８に流す手段（ステップＳ４２）を有する。

これによれば、温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きい場合に、外気用熱交換器１８に温調流体を流すから、外気と熱交換する外気用熱交換器１８によって温調流体を冷却することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。なお、第２実施形態以下については、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。

図１８を用いて、本発明の第２実施形態を示す電池温調システムの制御特性を説明する。第１実施形態においては電池の目標温度は一つであったが、この第２実施形態においては、第１目標温度Ｔｏ１と、温度が第１目標温度Ｔｏ１より低い第２目標温度Ｔｏ２とを設定している。

図１８において、電池１の温度が第１目標温度Ｔｏ１より高い領域Ｒ１では、図１のポンプ１３をオフ状態として冷凍サイクルで電池１を急速冷却する。また、電池１の温度が第１目標温度Ｔｏ１より低く、第２目標温度Ｔｏ２より高い図１８の領域Ｒ２の場合は、ポンプ１３をオン状態として冷凍サイクルの運転により電池１と温調流体の両方を冷却する。電池１の温度が、第２目標温度Ｔｏ２まで低下した領域Ｒ３の場合に、ポンプ１３をオフ状態とし、かつ、圧縮機３の運転を停止させて、冷凍サイクル装置１０（図１）を停止させる。

換言すれば、図１８において、領域Ｒ１は、冷凍サイクルで電池を急速冷却し、温調流体（ＬＬＣ）を流すポンプ１３はＯＦＦしている領域である。領域２は、冷凍サイクルで電池１とＬＬＣとの両方を冷却しており、ポンプ１３はＯＮしている領域である。領域３は、冷凍サイクルもポンプ１３も停止している領域である。

これによれば、電池１の温度が第１目標温度Ｔｏ１より高い場合は、ポンプ１３をオフ状態として冷凍サイクルで電池１を急速に冷却させることができる。また、電池１の温度が第１目標温度Ｔｏ１より低く、第２目標温度Ｔｏ２より高い場合は、ポンプ１３をオン状態として冷凍サイクルで電池１と温調流体との両方を冷却し、冷媒で温調流体に冷熱を蓄えることができる。

更に、電池１の温度が第２目標温度Ｔｏ２まで低下した場合に、ポンプ１３をオフ状態とし、かつ冷凍サイクルも停止させ、動力を消費させないで、電池１の温度を緩やかに上昇させることができる。

（第２実施形態の作用効果）
上記第２実施形態においては、電池１の目標温度は第１目標温度Ｔｏ１と第２目標温度Ｔｏ２から成る。そして、電池温度が第１目標温度Ｔｏ１より高い場合は、ポンプ１３を停止状態として冷凍サイクル装置で電池１を冷却する。電池温度が第１目標温度より低く、第２目標温度より高い場合は、ポンプ１３を運転状態として冷凍サイクル装置１０で電池１と温調流体の両方を冷却する。電池温度が第２目標温度Ｔｏ２まで低下した場合は、ポンプ１３を停止状態とし、かつ圧縮機３を停止状態とする。

これによれば、電池１の温度が第１目標温度Ｔｏ１より高い場合は、ポンプ１３を運転状態として冷凍サイクルで電池１を急速に冷却させることができる。また、電池温度が第１目標温度より低く、第２目標温度より高い場合はポンプ１３を運転状態として冷凍サイクル装置１０で電池１と温調流体の両方を冷却する。このときに、冷媒で温調流体に温調用の冷熱を蓄えることができる。更に、電池１の温度が第２目標温度Ｔｏ２まで低下した場合、ポンプ１３を停止状態とし、かつ冷凍サイクル装置１０での冷却も停止させ、動力を消費させないで、電池１の温度を緩やかに上昇させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図１９は、本発明の第３実施形態を示す電池部分を示している。図１９に示すように、電池１と蒸発器６から成る冷媒用熱交換部６とは積み重ねられている。また、電池１の冷媒による電池冷媒間温度調節部位Ｐ１と、電池１の温調流体による温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２が直線上に積層されて配置されている。

温調流体は冷却水からなるため、電池１内部に温調流体が侵入すると腐食や絶縁の悪化をもたらす。蒸発器６内部で冷媒が蒸発するときに、電池１が冷却されると共に、蒸発器６を介して電池用熱交換器１１内の温調流体も冷やされ、冷熱が温調流体に蓄積される。

蒸発器６の内部に温調流体用熱交換部１１を成す電池用熱交換器１１が配置されている。蒸発器６と電池用熱交換器１１とは機械的にも一体化されて全体としてチラー６、１１を構成している。

電池１の冷媒による電池冷媒間温度調節部位Ｐ１において、少なくとも、電池１と冷媒とが、冷媒が流れる金属部分により仕切られている。電池１の温調流体による温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、少なくとも、電池１と温調流体とが温調流体が流れる金属部分、および、冷媒により仕切られている。

従って、電池１と冷媒と温調流体とが、金属部分等を介して良好に熱交換することができる。また、電池１と温調流体とが、温調流体が流れる金属部分と冷媒とにより仕切られている。電池１内部に温調流体が侵入する経路に、冷媒が流れる冷媒用熱交換部６を成す蒸発器６が存在するから、電池１内部に温調流体が侵入し難く絶縁不良が抑制できる。

なお、図１９では、冷媒が流れる金属部分と温調流体が流れる金属部分とが同心状の配置関係にある。この場合、温調流体と冷媒との間の熱交換は、冷媒が流れる金属部分の層と温調流体が流れる金属部分の層との両方を通過する必要がなく、温調流体が流れる金属部分の層を通過するようにしても良い。

なお、図１９は模式的に示しているため、蒸発器６と電池用熱交換器１１とは、単なるダクトとして図示しているが、周知の熱交換器としての熱交換性能を上げるため、フィンなど伝熱を促進させる構造体を有していてもよいことは勿論である。

電池１の冷媒による電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、少なくとも、電池１と冷媒とが、冷媒が流れる金属部分を介して接触している。従って、冷媒が流れる金属部分を介して、電池１が冷媒と良好に熱交換することができる。

一方、電池１の温調流体による温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、電池１と温調流体とが、直接接触しないで、温調流体が流れる金属部分と蒸発器６とを介している。従って、温調流体が流れる金属部分と、蒸発器６とを介して、電池１が温調流体と熱交換することができる。

以上のように本発明の第３実施形態では、図１９において、電池１の冷媒による電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒とが、冷媒が流れる配管を介して接触し、かつ、冷媒が流れる配管と温調流体とが接触している。これによれば、電池１と冷媒とが、冷媒が流れる配管（冷媒配管）を介して接触し、かつ冷媒配管と温調流体とが接触している。

なお、電池１と冷媒とが冷媒配管を介して接触し、かつ冷媒配管と温調流体が流れる配管（温調流体配管）とが一部兼用されてもよい。この場合は、冷媒配管と温調流体配管とが独立して構成され互いに接触している場合に比べると、冷媒と温調流体とが良好に熱交換することができる。

また、冷媒が流れる冷媒流路（冷媒配管）は、環状の断面構造を有し、この環状の断面構造の内部に温調流体流路（温調流体配管）が形成されている。従って、冷媒流路と温調流体流路とが二重構造である。これによれば、二重構造であるから、温調流体が全周にわたって冷媒と熱交換するため、冷媒と温調流体との熱交換性能を高めることができる。

更に、二重構造の内部が温調流体が流れる温調流体流路であり、二重構造の外部が、冷媒が流れる冷媒流路から形成されている。従って、電池１と温調流体の間に冷媒が介在するため、二重構造により電池と熱交換器の絶縁が不要になる。ちなみに、従来の一般的な水冷電池パックでは、電池と熱交換器の接触面が絶縁シート等で絶縁されている。

（第３実施形態の作用効果）
上記第３実施形態においては、冷媒が流れる冷媒流路を成す冷媒用熱交換部６は、環状の断面構造を有し、この環状の断面構造の内部に温調流体用熱交換部１１が形成され、冷媒用熱交換部６および温調流体用熱交換部１１が二重構造である。これによれば、冷媒用熱交換部６および温調流体用熱交換部１１が二重構造であるから冷媒と温調流体との熱交換性能を高めることができる。

また、冷媒用熱交換部６の冷媒の中に温調流体用熱交換部１１が形成され、温調流体用熱交換部１１の周囲が冷媒用熱交換部６に囲まれている。これによれば、二重構造により電池と熱交換器の絶縁が不要になる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図２０は、本発明の第４実施形態を示している。図２０において、電池１は、複数の電池部分１ａ〜１ｃに分割されて配置されている。冷媒が流れる蒸発器６と、温調流体が流れる電池用熱交換器１１とは機械的にも一体化されて全体としてチラー６、１１を構成している。チラー６、１１も、チラー部分６ａ、１１ａ〜チラー部分６ｃ、１１ｃのように分割して配置されている。

蒸発器６は、冷媒用熱交換部６を構成し、電池用熱交換器１１は温調流体用熱交換部１１を構成する。従って、冷媒流路およびＬＬＣ流路を、電池部分１ａと電池部分１ｂの間、電池部分１ｂと電池部分１ｃの間に配置している。また、冷媒流路に囲まれて、温調流体が流れる温調流路が配置されている。

この、図１２に示す第４実施形態の構造にすると、電池１と温調流体の間に絶縁性の冷媒が介在する。従って、電池１の絶縁がより確実になされる。

（第４実施形態の作用効果）
上記第４実施形態によれば、電池１は複数の電池部分１ａ〜１ｃに分割されて配置されている。冷媒が流れる冷媒用熱交換部６と、温調流体が流れる温調流体用熱交換部１１とは機械的にも一体化されて全体としてチラー６、１１を構成している。チラー６、１１も、チラー部分６ａ、１１ａ〜チラー部分６ｃ、１１ｃのように分割して、各電池部分１ａ〜１ｃの間に分散して配置されている。これによれば、電池１全体を均一な温度に設定し易くなる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図２１は、本発明の第５実施形態の電池温調システムを示している。図２１において、電池１の冷媒による温度調節部位は、少なくとも、電池１と冷媒との間に空気が介在している。電池１の温調流体による温度調節部位は、少なくとも、電池と温調流体との間に空気が介在している。また、空気を流動させる送風機３１を備える。送風機３１からの空気流は、温調流体用熱交換部１１を成す電池用熱交換器１１内の隙間と冷媒用熱交換部６を成す蒸発器６の隙間を流れて電池１を冷却する。

これによれば、電池１と冷媒および温調流体とが空気を介して熱交換することができ、空気を閉鎖空間を構成するケース用隔壁３２と仕切り用の隔壁３３内に流動させ、熱交換の程度を制御することができる。

このように第５実施形態においては、冷媒およびＬＬＣの冷熱を空気を介して電池１に輸送させることができる。この空気が、電池温調用空気を構成し、ケース用隔壁３２によって密閉された空間内を循環する。この図２１のように、電池温調用空気が密閉された空間内を循環する方式を内部循環式と呼ぶ。しかし、このような内部循環式でなくても、車両の運転席内の空気を導入する内気導入式、あるいは、車両外部の外気を導入する外気導入式でもよい。

（第５実施形態の作用効果）
上記第５実施形態においては、電池１の温度を調節する電池温調システム１００であって、次の構成を有する。圧縮機３によって流れる冷媒の温度を制御する冷凍サイクル装置１０を有する。電流が流れることにより発熱する電池１を有する。電池１を冷却する温度調節用の流体である温調流体を流すポンプ１３と、温調流体の熱を外気に放熱させる放熱器として機能している外気用熱交換器１８とを有する温調流体回路１２を有する。

冷凍サイクル装置１０を構成し、冷媒が流れる冷媒用熱交換部６を有する。温調流体回路１２内に有り、温調流体が流れる温調流体用熱交換部１１を有する。電池１の冷媒による温度調節を行う電池冷媒間温度調節部位Ｐ１を有する。温調流体の冷媒による温度調節を行う温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２を有する。そして、電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６の間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１との間に存在する。

電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６との間の空気を含み、空気を流動させる送風機３１を備える。これによれば、電池と冷媒および温調流体とが空気を介して熱交換することができ、空気を流動させ、熱交換の程度を送風機３１で制御することができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図２２は、本発明の第６実施形態の電池温調システムを示している。図２２において、冷媒用熱交換部６は、圧縮機３で圧縮された冷媒が流れ込む凝縮器６から成り、この凝縮器６において凝縮する冷媒の熱によって電池１を暖機している。蒸発器として機能する外部熱交換器４には矢印Ｙ１１に示す外気の流れが外部ファン７によって送風され、外気から吸熱する。ポンプ１３は温調流体と成るＬＬＣを電池用熱交換器１１に流す。これによれば、エアコンサイクルを用いて電池１の暖機が行える。

（第６実施形態の作用効果）
上記第６実施形態においては、電池１の温度を調節する電池温調システム１００であって、次の構成を有する。圧縮機３によって流れる冷媒の温度を制御する冷凍サイクル装置１０を有する。電流が流れることにより発熱する電池１を有する。電池１を冷却する温度調節用の流体である温調流体を流すポンプ１３と温調流体の熱を外気に放熱させる外気用熱交換器１８とを有する温調流体回路１２を有する。

冷凍サイクル装置１０を構成し、冷媒が流れる冷媒用熱交換部６を有する。温調流体回路１２内に有り、温調流体が流れる温調流体用熱交換部１１を有する。電池１の冷媒による温度調節を行う電池冷媒間温度調節部位Ｐ１を有する。温調流体の冷媒による温度調節を行う温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２を有する。そして、電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６の間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１との間に存在する。

冷媒用熱交換部６は、凝縮器６から成り、凝縮器６において凝縮する冷媒の熱によって電池１を暖機している。これによれば、凝縮器６において凝縮する冷媒の熱を用いて電池１の暖機を行うことができる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図２３は、本発明の第７実施形態の電池温調システムを示している。図２３において、圧縮機３によって圧縮された冷媒にてヒートポンプサイクルを構成している。このヒートポンプサイクルの構成部品と成る冷媒用熱交換部６にて電池１の冷却と暖機とを四方弁４０で切替ることができる。従って、電池の冷却と暖機との両方が行える。

（第７実施形態の作用効果）
上記第７実施形態においては、電池１の温度を調節する電池温調システム１００であって、次の構成を有する。圧縮機３によって流れる冷媒の温度を制御する冷凍サイクル装置１０を有する。電流が流れることにより発熱する電池１を有する。電池１を冷却する温度調節用の流体である温調流体を流すポンプ１３と温調流体の熱を外気に放熱させる外気用熱交換器１８とを有する温調流体回路１２を有する。

冷凍サイクル装置１０を構成し、冷媒が流れる冷媒用熱交換部６を有する。温調流体回路１２内に有り、温調流体が流れる温調流体用熱交換部１１を有する。電池１の冷媒による温度調節を行う電池冷媒間温度調節部位Ｐ１を有する。温調流体の冷媒による温度調節を行う温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２を有する。

そして、電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６の間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１との間に存在する。また、冷凍サイクル装置１０がヒートポンプサイクルで構成されているから。電池１の冷却と加熱を選択して温度調節できる。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。上記各実施形態では冷凍サイクルを電池温調専用のものとして構成したが、冷凍サイクルを車両用空調装置の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）と兼用することもできる。図２４を用いて、車両用空調装置４１の冷凍サイクル内を流れる冷媒で電池を温調する場合の電池温調システム１００を説明する。

図２４において、車両用空調装置４１によって冷媒流路が構成されている。このヒートポンプサイクルを使用した車両用空調装置４１は、３方弁等の切り替えによって、冷房運転、電池冷却運転、暖房運転、電池暖機運転、冷房＋電池冷却運転、暖房＋電池暖機運転の６モードの運転が可能なヒートポンプ式の車両用空調装置を構成している。

つまり、電池１を温調する冷媒は、車両用空調装置４１を構成する圧縮機３によって流れる冷媒流の途中に電池１の温調を行う冷媒用熱交換部６を配置している。また、温調流体と成るＬＬＣがポンプ１３によって流れる温調流体回路１２内に電池１を温調する温調流体用熱交換部１１を成す電池用熱交換器１１が設けられている。冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１とが一体化されて、水冷媒熱交換器となるチラー６、１１が構成されている。

室外機４２には電動ファン４３によって外気が送風される。空調用ブロワ４４によって空調ダクト４５内のダクト内蒸発器４６、エアミックスドア４７、ヒータコア４８、ダクト内凝縮器４９に空調風が送風される。５１〜５５は電磁弁、５７〜５９は膨張弁、６１、６２は三方弁、６３は逆止弁、６４はアキュムレータである。

電池１は、冷媒用熱交換部６と接触し、この冷媒用熱交換部６に温調流体用熱交換部１１が接触している。また、これら電池１、冷媒用熱交換部６、および温調流体用熱交換部１１が、互いに積層されている。

（第８実施形態の作用効果）
上記第８実施形態においては、電池１の温度を調節する電池温調システム１００であって、次の構成を有する。圧縮機３によって流れる冷媒の温度を制御する冷凍サイクル装置１０を構成する車両用空調装置４１を有する。電流が流れることにより発熱する電池１を有する。電池１を冷却する温度調節用の流体である温調流体を流すポンプ１３と温調流体の熱を外気に放熱させる外気用熱交換器１８とを有する温調流体回路１２を有する。

冷凍サイクル装置１０を構成し、冷媒が流れる冷媒用熱交換部６を有する。温調流体回路１２内に有り、温調流体が流れる温調流体用熱交換部１１を有する。電池１の冷媒による温度調節を行う電池冷媒間温度調節部位Ｐ１を有する。温調流体の冷媒による温度調節を行う温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２を有する。

そして、電池冷媒間温度調節部位Ｐ１は、電池１と冷媒用熱交換部６の間に存在し、温調流体冷媒間温度調節部位Ｐ２は、冷媒用熱交換部６と温調流体用熱交換部１１との間に存在する。また、車両用空調装置４１によって冷凍サイクル装置１０の冷媒流路が構成されている。よって、車両用空調装置４１が電池温調システム１００の中に組み込まれているため、構成部品を共用化することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。

冷凍サイクルを電池温調専用のものとして構成せずに、冷凍サイクルを車両用空調装置の冷凍サイクルと兼用する場合に、図２４のヒートポンプサイクルと異なり、エアコンサイクルを採用することもできる。

１ 電池
３ 圧縮機
６ 冷媒用熱交換部
１０ 冷凍サイクル装置
１１ 温調流体用熱交換部
１２ 温調流体回路
１３ ポンプ
１８ 外気用熱交換器（放熱器）
Ｐ１ 電池冷媒間温度調節部位
Ｐ２ 温調流体冷媒間温度調節部位

Claims (11)

1. 電池（１）の温度を調節する電池温調システム（１００）であって、
   圧縮機（３）によって流れる冷媒の温度を制御する冷凍サイクル装置（１０）と、
   前記電池（１）を冷却する温度調節用の流体である温調流体を流すポンプ（１３）と前記温調流体と外気とを熱交換する外気用熱交換器（１８）とを有する温調流体回路（１２）と、
   前記冷凍サイクル装置（１０）を構成し、前記冷媒が流れる冷媒用熱交換部（６）と、
   前記温調流体回路（１２）内に有り、前記温調流体が流れる温調流体用熱交換部（１１）と、
   前記電池（１）の前記冷媒による温度調節を行う電池冷媒間温度調節部位（Ｐ１）と、
   前記温調流体の前記冷媒による温度調節を行う温調流体冷媒間温度調節部位（Ｐ２）と、を備え、
   前記電池冷媒間温度調節部位（Ｐ１）は、前記電池（１）と前記冷媒用熱交換部（６）の間に存在し、
   前記温調流体冷媒間温度調節部位（Ｐ２）は、前記冷媒用熱交換部（６）と前記温調流体用熱交換部（１１）との間に存在することを特徴とする電池温調システム。
2. 前記電池（１）と前記冷媒用熱交換部（６）とが接触しており、前記冷媒用熱交換部（６）と前記温調流体用熱交換部（１１）とが接触しており、前記電池（１）と前記温調流体用熱交換部（１１）との間に前記冷媒用熱交換部（６）が積層されて位置していることを特徴とする請求項１に記載の電池温調システム。
3. 前記電池（１）の温度が上限温度より小さく、かつ前記電池（１）内の最高温度と最低温度との差の値が予め定められた許容範囲より小さい場合は、前記ポンプ（１３）と前記圧縮機（３）との両方を停止状態とする手段（ステップＳ４０）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電池温調システム。
4. 前記電池（１）の目標温度から前記温調流体の温度を減算した値が第１所定温度差より大きい場合は、前記ポンプ（１３）を運転状態とし、前記圧縮機（３）を停止状態として前記外気用熱交換器（１８）をバイパスして前記温調流体を流す手段（ステップＳ４１）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電池温調システム。
5. 前記温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きい場合に、前記ポンプ（１３）を運転状態とし、前記圧縮機（３）を停止状態として、前記温調流体を前記外気用熱交換器（１８）に流す手段（ステップＳ４２）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電池温調システム。
6. 前記電池（１）の目標温度は、第１目標温度（Ｔｏ１）と第２目標温度（Ｔｏ２）から成り、
   前記電池の温度が前記第１目標温度（Ｔｏ１）より高い場合は、前記ポンプ（１３）を停止状態として前記冷凍サイクル装置（１０）で前記電池（１）を冷却し、
   前記電池の温度が前記第１目標温度より低く、前記第２目標温度より高い場合は、前記ポンプ（１３）を運転状態として前記冷凍サイクル装置（１０）で前記電池（１）と前記温調流体の両方を冷却し、
   前記電池の温度が前記第２目標温度（Ｔｏ２）まで低下した場合は、前記ポンプ（１３）を停止状態とし、かつ前記圧縮機（３）を停止状態とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電池温調システム。
7. 前記電池（１）の温度が予め設定された前記電池（１）の上限温度より小さくなく、
   前記電池（１）の目標温度から前記温調流体の温度を減算した値が第１所定温度差より大きくなく、かつ
   前記温調流体の目標温度と外気温との温度差が予め定めた第２所定温度差より大きくない場合に、前記圧縮機（３）の運転を開始して、前記冷媒にて前記電池（１）の温度を調節することを特徴とする請求項１または２に記載の電池温調システム。
8. 前記電池冷媒間温度調節部位（Ｐ１）は、前記電池（１）と前記冷媒用熱交換部（６）との間の空気を含み、前記空気を流動させる送風機（３１）を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の電池温調システム。
9. 前記冷媒が流れる冷媒流路を成す冷媒用熱交換部（６）は、環状の断面構造を有し、前記環状の断面構造の内部に前記温調流体用熱交換部（１１）が形成され、前記冷媒用熱交換部（６）および前記温調流体用熱交換部（１１）が二重構造であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の電池温調システム。
10. 前記冷媒用熱交換部（６）の前記冷媒の中に前記温調流体用熱交換部（１１）が形成され、前記温調流体用熱交換部（１１）の周囲が前記冷媒用熱交換部（６）に囲まれていることを特徴とする請求項９に記載の電池温調システム。
11. 前記温調流体は、液体から成ることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電池温調システム。

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