WO2011142024A1

WO2011142024A1 - 車両の温度管理システム

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Publication number: WO2011142024A1
Application number: PCT/JP2010/058161
Authority: WO
Inventors: 崇浅井; 真樹森田
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-11-17
Also published as: CN102725157A; CN102725157B; US20130000325A1; EP2522534A1; JP5310943B2; JPWO2011142024A1

Abstract

　温度管理システムは、熱媒体の温度を変化させる第１空調装置（５１０）と、熱媒体を用いて車室（１４０）内の空気の温度を調整する第２空調装置（５２０）と、熱媒体を第１空調装置（５１０）からバッテリスタック（１１０）および第２空調装置（５２０）のうちの少なくともいずれか一方に供給する第１供給部材（６１０）と、熱媒体をバッテリスタック（１１０）から第２空調装置（５２０）に供給する第２供給部材（６２０）と、熱媒体を第２空調装置（５２０）から電気機器（１００，２００，２１０，２４０）に供給する第３供給部材（６３０）と、熱媒体を電気機器（１００，２００，２１０，２４０）から第１空調装置（５１０）に供給する第４の供給部材（６４０）とを備える。

Description

車両の温度管理システム

　本発明は、車両の温度管理システムに関し、特に、電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置に電気的に接続された電気機器とが搭載された車両の温度管理システムに関する。

　電動モータを駆動源として用いる電気自動車が知られている。電気自動車にも、車室内の温度を適切に保つための空調装置が搭載される。電気自動車には内燃機関が搭載されていないため、空調装置を作動するためには、バッテリおよびキャパシタなどの蓄電装置に蓄えられた電力を用いなければならない。しかしながら、蓄電装置に蓄えられた電力を消費すると、車両の走行のために用いることができる電力が減少する。

　そこで、特開２００１－６３３４７号公報（特許文献１）に記載のように、車両の外部の電源から二次電池への充電時に、外部電源から供給される電力を利用して空調装置を作動させることが提案されている。

特開２００１－６３３４７号公報

　電気自動車においては、蓄電装置などの温度も管理する必要がある。しかしながら、車室内の温度を制御するシステムと、蓄電装置の温度を制御するシステムとを個別に車両に搭載すると、部品点数が多くなり得る。たとえば、システムの各々に対して熱交換器が必要となる。その結果、コストが増大し得る。

　本発明は、上述した課題を鑑みたものである。本発明の目的は、温度を一元的に管理することである。

　車両には、電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置に電気的に接続された電気機器とが搭載される。車両の温度管理システムは、媒体の温度を変化させる第１の空調装置と、媒体を用いて車室内の空気の温度を調整する第２の空調装置と、媒体を第１の空調装置から蓄電装置および第２の空調装置のうちの少なくともいずれか一方に供給する第１の供給部材と、媒体を蓄電装置から第２の空調装置に供給する第２の供給部材と、媒体を第２の空調装置から電気機器に供給する第３の供給部材と、媒体を電気機器から第１の空調装置に供給する第４の供給部材とを備える。

　この構成によると、第１の空調装置、蓄電装置、第２の空調装置および電気機器を順番に通って、媒体が循環する。これにより、車室内の空気の温度、蓄電装置の温度、および蓄電装置に電気的に接続された電気機器の温度を一元的に管理することができる。さらに、蓄電装置から第２の空調装置に媒体が供給される。そのため、蓄電装置に冷熱または熱を蓄え、蓄えられた冷熱または熱を利用して車室内の空気を冷却または加熱することができる。そのため、たとえば走行中において、第１の空調装置が媒体を冷却または加熱するために消費する電力を低減することができる。さらに、第２の空調装置から電気機器に媒体が供給されるため、たとえば暖房のために第２の空調装置において放熱した媒体を、電気機器で発生した熱によって再び加熱することができる。そのため、媒体を加熱するときのエネルギ効率を向上することができる。

　別の実施例において、蓄電装置には、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車両の外部の電源から供給された電力が充電される。第１の空調装置は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を冷却するように、車両の外部の電源から供給された電力を用いて作動する。第１の供給部材は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を第１の空調装置から蓄電装置に供給する。第２の空調装置は、車両の走行中、蓄電装置から供給された媒体を用いて車室内の空気を冷却する。

　この構成によると、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車室内の空気が冷却されるとともに、蓄電装置が冷却される。これにより、蓄電装置に冷熱が蓄えられる。その後、車両の走行中において、蓄電装置を蓄熱装置として利用して、車室内の空気が冷却される。

　さらに別の実施例において、蓄電装置には、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車両の外部の電源から供給された電力が充電される。第１の空調装置は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を加熱するように、車両の外部の電源から供給された電力を用いて作動する。第１の供給部材は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を第１の空調装置から蓄電装置に供給する。第２の空調装置は、車両の走行中、蓄電装置から供給された媒体を用いて車室内の空気を加熱する。

　この構成によると、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車室内の空気が加熱されるとともに、蓄電装置が加熱される。これにより、蓄電装置に熱が蓄えられる。その後、車両の走行中において、蓄電装置を蓄熱装置として利用して、車室内の空気が加熱される。

　さらに別の実施例において、蓄電装置には、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車両の外部の電源から供給された電力が充電される。第１の空調装置は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を冷却するように、車両の外部の電源から供給された電力を用いて作動する。第１の供給部材は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を第１の空調装置から蓄電装置に供給する。さらに、第１の供給部材は、車両の走行中、媒体を第１の空調装置から第２の空調装置に供給する。

　この構成によると、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車室内の空気が冷却されるとともに、蓄電装置が冷却される。その後、車両の走行中において、媒体が、第１の空調装置から第２の空調装置に供給される。そのため、車両の走行中において、第２の空調装置は、蓄電装置から供給された媒体および第１の空調装置から供給された媒体の両方を用いて、車室内の空気を冷却する。

　さらに別の実施例において、車両には、トランスアクスルが搭載される。第１の供給部材は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、トランスアクスルを迂回して、媒体を第１の空調装置から蓄電装置に供給する。さらに、第１の供給部材は、車両の走行中、トランスアクスルを通って、媒体を第１の空調装置から第２の空調装置に供給する。

　この構成によると、車両の走行中は、冷却された媒体がトランスアクスルを通る。これにより、トランスアクスルが発熱し得る状況下において、トランスアクスルを冷却することができる。そのため、車室内の空気の温度、蓄電装置の温度、および蓄電装置に電気的に接続された電気機器の温度に加えて、トランスアクスルの温度を一元的に管理することができる。

　さらに別の実施例において、蓄電装置には、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車両の外部の電源から供給された電力が充電される。第１の空調装置は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を加熱するように、車両の外部の電源から供給された電力を用いて作動する。第１の供給部材は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、媒体を第１の空調装置から蓄電装置に供給する。さらに、第１の供給部材は、車両の走行中、媒体を第１の空調装置から第２の空調装置に供給する。

　この構成によると、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、車室内の空気が加熱されるとともに、蓄電装置が加熱される。その後、車両の走行中において、媒体が、第１の空調装置から第２の空調装置に供給される。そのため、車両の走行中において、第２の空調装置は、蓄電装置から供給された媒体および第１の空調装置から供給された媒体の両方を用いて、車室内の空気を加熱することができる。

　さらに別の実施例において、車両には、トランスアクスルが搭載される。第１の供給部材は、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態において、トランスアクスルを通って、媒体を第１の空調装置から蓄電装置に供給する。さらに、第１の供給部材は、車両の走行中、トランスアクスルを迂回して、媒体を第１の空調装置から第２の空調装置に供給する。

　この構成によると、車両の外部の電源から車両に電力が供給される状態、加熱された媒体がトランスアクスルを通る。これにより、車両が発進する前に、トランスアクスルが暖機される。そのため、車室内の空気の温度、蓄電装置の温度、および蓄電装置に電気的に接続された電気機器の温度に加えて、トランスアクスルの温度を一元的に管理することができる。

　別の実施例において、第１の空調装置は、ペルチェ素子と、媒体を蓄える蓄熱タンクとを含む。

　この構成によると、ペルチェ素子により冷却または加熱された媒体の温度が、蓄熱タンクにより維持される。

　別の実施例において、ペルチェ素子は、車両の走行中、蓄熱タンク内の媒体の温度が予め定められた温度まで変化した後、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて作動する。

　この構成によると、蓄熱タンクに蓄えられた冷熱または熱が消費された後で、温度を制御するために蓄電装置に蓄えられた電力が用いられる。すなわち、蓄熱タンクに蓄えられた冷熱または熱が消費される前は、温度を制御するために蓄電装置に蓄えられた電力は用いられない。したがって、たとえば車両の走行用の電動モータを駆動するための電力を十分に残すことができる。

　本発明によれば、少なくとも、車室内の空気の温度、蓄電装置の温度、および蓄電装置に電気的に接続された電気機器の温度を一元的に管理することができる。

電気自動車を示す概略構成図である。電気自動車の電気システムを示す図（その１）である。電気自動車の電気システムを示す図（その２）である。充電ケーブルのコネクタを示す図である。温度管理システムを示す図である。電気自動車の電気システムを示す図（その３）である。熱媒体の流路を示す図（その１）である。熱媒体の流路を示す図（その２）である。熱媒体の流路を示す図（その３）である。バッテリスタック、トランスアクスル、コンバータ、インバータ、充電器および電動モータの各々の温度を示す図（その１）である。熱媒体の流路を示す図（その４）である。熱媒体の流路を示す図（その５）である。バッテリスタック、トランスアクスル、コンバータ、インバータ、充電器および電動モータの各々の温度を示す図（その２）である。温度管理システムが実行する処理を示すフローチャート（その１）である。温度管理システムが実行する処理を示すフローチャート（その２）である。温度管理システムが実行する処理を示すフローチャート（その２）である。

　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

　図１を参照して、電気自動車について説明する。この電気自動車には、電動モータ１００と、バッテリスタック１１０とが搭載される。電気自動車は、バッテリスタック１１０から電力が供給された電動モータ１００を駆動源として走行する。電動モータ１００に加えて内燃機関を搭載したハイブリッド車を用いるようにしてもよい。

　電動モータ１００は、ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）１３０により制御される。
ＥＣＵ１３０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

　電動モータ１００は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。電動モータ１００は、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力により駆動する。

　電動モータ１００の駆動力は、減速機１０２を介して駆動輪１０４に伝えられる。これにより、電動モータ１００は車両を走行させる。電気自動車の回生制動時には、減速機１０２を介して駆動輪１０４により電動モータ１００が駆動され、電動モータ１００が発電機として作動する。これにより電動モータ１００は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。電動モータ１００により発電された電力は、バッテリスタック１１０に蓄えられる。減速機１０２は、デファレンシャルギヤ（図示せず）とともに、トランスアクスル１０６内に収容される。

　バッテリスタック１１０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリスタック１１０には、電動モータ１００の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。

　バッテリスタック１１０は、たとえば、車室１４０の後方に設けられた荷室内に配置される。なお、バッテリスタック１１０が配置される場所はこれに限らない。

　図２を参照して、電気自動車の電気システムについてさらに説明する。電気自動車には、コンバータ２００と、インバータ２１０と、システムメインリレー２３０と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。

　コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。

　２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１３０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ－エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。

　なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field-Effect　Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。

　バッテリスタック１１０から放電された電力を電動モータ１００に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、電動モータ１００により発電された電力をバッテリスタック１１０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。

　インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ－エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、電動モータ１００の各コイルの中性点とは異なる端部にそれぞれ接続される。

　インバータ２１０は、バッテリスタック１１０から供給される直流電流を交流電流に変換し、電動モータ１００に供給する。また、インバータ２１０は、電動モータ１００により発電された交流電流を直流電流に変換する。

　システムメインリレー２３０は、バッテリスタック１１０とコンバータ２００との間に設けられる。システムメインリレー２３０が開いた状態であると、バッテリスタック１１０が電気システムから遮断される。システムメインリレー２３０が閉じた状態であると、バッテリスタック１１０が電気システムに接続される。

　システムメインリレー２３０の状態は、ＥＣＵ１３０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１３０が起動すると、システムメインリレー２３０が閉じられる。ＥＣＵ１３０が停止する際、システムメインリレー２３０が開かれる。

　充電器２４０は、システムメインリレー２３０とコンバータ２００との間に接続される。図３に示すように、充電器２４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とを含む。

　ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、単相ブリッジ回路から成る。ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、ＥＣＵ１３０からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。

　ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、単相ブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、ＥＣＵ１３０からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス２４６へ出力する。

　絶縁トランス２４６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換回路２４４および整流回路２４８に接続される。絶縁トランス２４６は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路２４８へ出力する。整流回路２４８は、絶縁トランス２４６から出力される交流電力を直流電力に整流する。

　ＥＣＵ１３０は、車両外部の電源からバッテリスタック１１０への充電が行なわれるとき、充電器２４０を駆動するための駆動信号を生成して充電器２４０へ出力する。

　インレット２５０は、たとえば電気自動車の側部に設けられる。インレット２５０には、電気自動車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。

　電気自動車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００は、コネクタ３１０と、プラグ３２０と、ＣＣＩＤ（Charging　Circuit　Interrupt　Device）３３０とを含む。

　充電ケーブル３００のコネクタ３１０は、電気自動車に設けられたインレット２５０に接続される。コネクタ３１０には、スイッチ３１２が設けられる。充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、電気自動車に設けられたインレット２５０に接続された状態でスイッチ３１２が閉じると、充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、電気自動車に設けられたインレット２５０に接続された状態であることを表わすコネクタ信号ＣＮＣＴがＥＣＵ１３０に入力される。

　スイッチ３１２は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０を電気自動車のインレット２５０に係止する係止金具に連動して開閉する。係止金具は、コネクタ３１０に設けられたボタンを操作者が押すことにより揺動する。

　たとえば、充電ケーブル３００のコネクタ３１０が電気自動車に設けられたインレット２５０に接続した状態で、操作者が、図４に示すコネクタ３１０のボタン３１４から指を離した場合、係止金具３１６が電気自動車に設けられたインレット２５０に係合するとともに、スイッチ３１２が閉じる。操作者がボタン３１４を押すと、係止金具３１６とインレット２５０との係合が解除されるとともに、スイッチ３１２が開く。なお、スイッチ３１２を開閉する方法はこれに限らない。

　図３に戻って、充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、電気自動車の外部の電源４０２から交流電力が供給される。

　ＣＣＩＤ３３０は、リレー３３２およびコントロールパイロット回路３３４を有する。
リレー３３２が開いた状態では、電気自動車の外部の電源４０２から電気自動車へ電力を供給する経路が遮断される。リレー３３２が閉じた状態では、電気自動車の外部の電源４０２から電気自動車へ電力を供給可能になる。リレー３３２の状態は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０が電気自動車のインレット２５０に接続された状態でＥＣＵ１３０により制御される。

　コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００、すなわち外部の電源４０２に接続され、かつコネクタ３１０が電気自動車に設けられたインレット２５０に接続された状態において、コントロールパイロット線にパイロット信号（方形波信号）ＣＰＬＴを送る。パイロット信号は、コントロールパイロット回路３３４内に設けられた発振器から発振される。

　コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続されると、コネクタ３１０が電気自動車に設けられたインレット２５０から外されていても、一定のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し得る。ただし、コネクタ３１０が電気自動車に設けられたインレット２５０から外された状態で出力されたパイロット信号ＣＰＬＴを、ＥＣＵ１３０は検出できない。

　充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続され、かつコネクタ３１０が電気自動車のインレット２５０に接続されると、コントロールパイロット回路３３４は、予め定められたパルス幅（デューティサイクル）のパイロット信号ＣＰＬＴを発振する。

　パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅により、供給可能な電流容量が電気自動車に通知される。たとえば、充電ケーブル３００の電流容量が電気自動車に通知される。パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、外部の電源４０２の電圧および電流に依存せずに一定である。

　一方、用いられる充電ケーブルの種類が異なれば、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は異なり得る。すなわち、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、充電ケーブルの種類毎に定められ得る。

　本実施の形態においては、充電ケーブル３００により電気自動車と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がバッテリスタック１１０に充電される。バッテリスタック１１０の充電時には、システムメインリレー２３０、ＣＣＩＤ３３０内のリレー３３２が閉じられる。

　図５を参照して、電気自動車に搭載された温度管理システムについて説明する。
　温度管理システムは、第１空調装置５１０、第２空調装置５２０、第１供給部材６１０、第２供給部材６２０、第３供給部材６３０および第４供給部材６４０を備える。

　第１空調装置５１０は、熱媒体（冷媒）の温度を変化させる。熱媒体には、たとえばＬＬＣ（Long　Life　Coolant）が用いられる。なお、熱媒体はＬＬＣに限らない。本実施の形態において、第１空調装置５１０は、ペルチェ素子５１２と、蓄熱タンク５１４とを含む。熱媒体の温度は、温度センサ５１６により検出され、検出された温度を表わす信号がＥＣＵ１３０に入力される。

　ペルチェ素子５１２は、熱媒体を冷却または加熱するように、電力により作動する。ペルチェ素子５１２には、車両の外部の電源４０２から供給された電力またはバッテリスタック１１０に蓄えられた電力が供給される。蓄熱タンク５１４は、ペルチェ素子５１２によって冷却または加熱された熱媒体を蓄える。ペルチェ素子５１２および蓄熱タンク５１４には周知の一般的なものを利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。ペルチェ素子５１２および蓄熱タンク５１４の代わりに、ヒートポンプを第１空調装置５１０として用いるようにしてもよい。

　第２空調装置５２０は、熱媒体を用いて車室１４０内の空気の温度を調整する。すなわち、第２空調装置５２０は、熱媒体と空気との間で熱交換を行なう。熱媒体は、車室１４０内の空気または車両の外部から取り込まれた空気との間で熱交換され、車室１４０に送られる。第２空調装置５２０は、一般的にＨＶＡＣ（Heating,　Ventilating　and　Air-Conditioning　system）と呼ばれる装置に相当する。

　図６に示すように、第１空調装置５１０および第２空調装置５２０は、バッテリスタック１１０および充電器２４０に電気的に接続される。したがって、第１空調装置５１０および第２空調装置５２０は、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力、または充電器２４０から供給された電力により作動可能である。

　本実施の形態では、車両の走行中、第１空調装置５１０および第２空調装置５２０は、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力を用いて作動する。車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態では、第１空調装置５１０および第２空調装置５２０は、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。

　図５に戻って、第１供給部材６１０は、熱媒体を第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０および第２空調装置５２０のうちの少なくともいずれか一方に供給する。より具体的には、熱媒体が蓄熱タンク５１４からバッテリスタック１１０および第２空調装置５２０のうちの少なくともいずれか一方に供給される。

　第１供給部材６１０は、トランスアクスル１０６を通って、熱媒体を第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）からバッテリスタック１１０および第２空調装置５２０のうちの少なくともいずれか一方に供給する。

　熱媒体の流路は、たとえばバルブ６１２により調整される。バルブ６１２が図５において上方に揺動した場合、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給される。逆に、バルブ６１２が図５において下方に揺動した場合、熱媒体が第１空調装置５１０から第２空調装置５２０に供給される。バルブ６１２が中間位置にある場合、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０および第２空調装置５２０の両方に供給される。熱媒体の流路を切り換えるためのバルブ６１２は一例であって、これに限らない。その他、任意の部材を用いて熱媒体の流路を切り換えるようにしてもよい。

　第１供給部材６１０は、さらに、トランスアクスル１０６を迂回する迂回路６１４を含む。熱媒体が迂回路６１４を通る場合、熱媒体は、トランスアクスル１０６を迂回して、第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０および第２空調装置５２０のうちの少なくともいずれか一方に供給される。

　熱媒体の流路は、たとえばバルブ６１６により調整される。バルブ６１６が図５において上方に揺動した場合、トランスアクスル１０６を迂回して、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０および第２空調装置５２０のうちの少なくともいずれか一方に供給される。逆に、バルブ６１２が図５において下方に揺動した場合、トランスアクスル１０６を通って、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０および第２空調装置５２０のうちの少なくともいずれか一方に供給される。熱媒体の流路を切り換えるためのバルブ６１６は一例であって、これに限らない。その他、任意の部材を用いて熱媒体の流路を切り換えるようにしてもよい。

　第２供給部材６２０は、熱媒体をバッテリスタック１１０から第２空調装置５２０に供給する。第３供給部材６３０は、熱媒体を、第２空調装置５２０から、電動モータ１００、コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０などの、バッテリスタック１１０に電気的適に接続された電気機器に供給する。第４供給部材６４０は、熱媒体を電気機器から第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）に供給する。

　以下、温度管理システムの機能について説明する。
　冷房機能
　夏季などにおいて、車室１４０内の空気の温度が比較的高いと想定する。この場合、車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態、すなわち、インレット２５０とコンセント４００とが充電ケーブル３００によって接続された状態において、第１空調装置５１０は、熱媒体を冷却するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。

　第１供給部材６１０は、車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態において、図７に示すように、熱媒体を第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を迂回して、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給される。

　これにより、バッテリスタック１１０の充電中に、バッテリスタック１１０が冷却される。また、バッテリスタック１１０に冷熱が蓄えられる。一方、トランスアクスル１０６は冷却されない。よって、トランスアクスル１０６の潤滑油の温度が高いまま維持される。よって、潤滑油の粘度が低いまま維持される。

　バッテリスタック１１０に供給された熱媒体は、第２空調装置５２０に流れる。第２空調装置５２０は、バッテリスタック１１０から供給された熱媒体と空気とを熱交換し、冷却された空気を車室１４０内に送る。これにより車室１４０内の空気が冷却される。車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態において、たとえば、使用者がタイマーにより設定した時間に従って、第２空調装置５２０が自動的に作動を開始する。使用者が遠隔操作装置を操作することにより第２空調装置５２０を制御するようにしてもよい。

　第２空調装置５２０において冷房に用いられた熱媒体は、第２空調装置５２０から、電動モータ１００、コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０などの電気機器に供給される。これにより、電気機器が冷却される。熱媒体は、電気機器から第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）に戻される。第１空調装置５１０に戻された熱媒体は、ペルチェ素子５１２によって再び冷却される。

　以下、車両の走行中における温度管理システムの機能について説明する。車両が発進した直後は、第１空調装置５１０のペルチェ素子５１２への給電が停止される。すなわち、ペルチェ素子５１２により熱媒体の冷却が停止される。

　図８を参照して、車両の走行中、第１供給部材６１０は、熱媒体を第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）から第２空調装置５２０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を通って、熱媒体が第１空調装置５１０から第２空調装置５２０に供給される。

　これにより、車両の走行中は、トランスアクスル１０６が冷却される。また、第２空調装置５２０は、第１空調装置５１０から供給された熱媒体と空気との間で熱交換することによって、車室１４０内の空気を冷却する。

　第２空調装置５２０には、さらに、バッテリスタック１１０から熱媒体が供給される。すなわち、バッテリスタック１１０に蓄えられた冷熱の一部が、第２空調装置５２０に供給される。第２空調装置５２０は、車両の走行中、バッテリスタック１１０から供給された熱媒体を用いて車室１４０内の空気を冷却する。すなわち、第２空調装置５２０は、車両の走行中、第１空調装置５１０から供給された熱媒体に加えて、バッテリスタック１１０から供給された熱媒体を用いて車室１４０内の空気を冷却する。これにより、バッテリスタック１１０を蓄熱装置として利用することができる。また、蓄熱タンク５１４に蓄えられた熱媒体の温度上昇を抑制することができる。

　第２空調装置５２０において冷房に用いられた熱媒体は、第２空調装置５２０から、電動モータ１００、コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０などの電気機器に供給される。これにより、電気機器が冷却される。熱媒体は、電気機器から第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）に戻される。

　蓄熱タンク５１４内の熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ１まで変化（上昇）した後は、第１空調装置５１０のペルチェ素子５１２が熱媒体を冷却するように、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力を用いて作動する。よって、冷房が継続される。図９に示すように、第１空調装置５１０により冷却された熱媒体は、第２空調装置５２０の他、必要であればバッテリスタック１１０に供給される。

　図１０に、バッテリスタック１１０、トランスアクスル１０６、コンバータ２００、インバータ２１０、充電器２４０および電動モータ１００の各々の温度を示す。

　時間Ｔ１において、インレット２５０とコンセント４００とが充電ケーブル３００によって接続された後、たとえばタイマーを用いることによって、予め設定された時間Ｔ２にバッテリスタック１１０の充電が開始される。

　その後、第１空調装置５１０は、熱媒体を冷却するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。そのため、バッテリスタック１１０、コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０が冷却される。その結果、バッテリスタック１１０の温度が低下する。コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０の温度の上昇量が制限される。

　時間Ｔ３にて車両が発進した後は、バッテリスタック１１０に蓄えられた冷熱を利用して、第２空調装置５２０が車室１４０内の空気を冷却する。その結果、バッテリスタック１１０の温度がある程度上昇する。

　また、トランスアクスル１０６および電動モータ１００の温度がある程度上昇する。しかしながら、冷却された熱媒体により、温度の上昇量は制限される。

　暖房機能
　冬季などにおいて、車室１４０内の空気の温度が比較的低いと想定する。この場合、車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態において、第１空調装置５１０は、熱媒体を加熱するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。

　第１供給部材６１０は、車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態において、図１１に示すように、熱媒体を第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を通って、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給される。

　これにより、バッテリスタック１１０が加熱される。よって、バッテリスタック１１０に熱が蓄えられる。また、トランスアクスル１０６が暖機される。よって、トランスアクスル１０６の潤滑油の温度が上昇される。よって、潤滑油の粘度が低くされる。

　バッテリスタック１１０に供給された熱媒体は、第２空調装置５２０に流れる。第２空調装置５２０は、バッテリスタック１１０から供給された熱媒体と空気とを熱交換し、加熱された空気を車室１４０内に送る。これにより車室１４０内の空気が加熱される。第２空調装置５２０は、たとえば、使用者がタイマーにより設定した時間に従って、第２空調装置５２０が自動的に作動を開始する。使用者が遠隔操作装置を操作することにより第２空調装置５２０を制御するようにしてもよい。

　第２空調装置５２０において暖房に用いられた熱媒体は、第２空調装置５２０から、電動モータ１００、コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０などの電気機器に供給される。これにより、第２空調装置５２０において放熱した熱媒体が、電気機器で発生した熱により加熱される。よって、熱効率が向上する。熱媒体は、電気機器から第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）に戻される。第１空調装置５１０に戻された熱媒体は、ペルチェ素子５１２によって再び加熱される。

　以下、車両の走行中における温度管理システムの機能について説明する。車両が発進した直後は、第１空調装置５１０のペルチェ素子５１２への給電が停止される。すなわち、ペルチェ素子５１２により熱媒体の加熱が停止される。

　図１２を参照して、車両の走行中、第１供給部材６１０は、熱媒体を第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）から第２空調装置５２０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を迂回して、熱媒体が第１空調装置５１０から第２空調装置５２０に供給される。

　これにより、トランスアクスル１０６が発熱し得る状況において、不必要にトランスアクスル１０６を加熱しないようにできる。第２空調装置５２０は、第１空調装置５１０から供給された熱媒体と空気との間で熱交換することによって、車室１４０内の空気を加熱する。

　第２空調装置５２０には、さらに、バッテリスタック１１０から熱媒体が供給される。すなわち、バッテリスタック１１０に蓄えられた熱の一部が、第２空調装置５２０に供給される。第２空調装置５２０は、車両の走行中、バッテリスタック１１０から供給された熱媒体を用いて車室１４０内の空気を加熱する。すなわち、第２空調装置５２０は、車両の走行中、第１空調装置５１０から供給された熱媒体に加えて、バッテリスタック１１０から供給された熱媒体を用いて車室１４０内の空気を加熱する。これにより、バッテリスタック１１０を蓄熱装置として利用することができる。また、蓄熱タンク５１４に蓄えられた熱媒体の温度低下を抑制することができる。

　第２空調装置５２０において暖房に用いられた熱媒体は、第２空調装置５２０から、電動モータ１００、コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０などの電気機器に供給される。これにより、第２空調装置５２０において放熱した熱媒体が、電気機器で発しした熱によって加熱される。熱媒体は、電気機器から第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）に戻される。よって、蓄熱タンク５１４内の熱媒体の温度低下が抑制される。

　蓄熱タンク５１４内の熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ２まで変化（低下）した後、第１空調装置５１０のペルチェ素子５１２は、熱媒体を加熱するように、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力を用いて作動する。よって、暖房が継続される。

　図１３に、バッテリスタック１１０、トランスアクスル１０６、コンバータ２００、インバータ２１０、充電器２４０および電動モータ１００の各々の温度を示す。

　時間Ｔ４においてインレット２５０とコンセント４００とが充電ケーブル３００によって接続された後、たとえばタイマーを用いることによって、予め設定された時間Ｔ５にバッテリスタック１１０の充電が開始される。

　時間Ｔ６においてバッテリスタック１１０の充電が完了した後、第１空調装置５１０は、熱媒体を加熱するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。そのため、トランスアクスル１０６およびバッテリスタック１１０が加熱される。その結果、トランスアクスル１０６およびバッテリスタック１１０の温度が上昇する。

　電動モータ１００はトランスアクスル１０６に近接して設けられている。そのため、トランスアクスル１０６の温度が上昇することに伴なって、電動モータ１００の温度が上昇する。

　時間Ｔ７において車両が発進した後は、バッテリスタック１１０に蓄えられた熱を利用して、第２空調装置５２０が車室１４０内の空気を加熱する。そのため、バッテリスタック１１０の温度が低下する。

　電動モータ１００、コンバータ２００、インバータ２１０および充電器２４０は、第２空調装置５２０において放熱した熱媒体との間で熱交換することにより冷却される。そのため、温度が制限される。

　図１４、図１５および図１６を参照して、本実施例に係る温度管理システムが実行する処理について説明する。

　ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態であるか否かが判断される。たとえば、ＥＣＵ１３０がパイロット信号を受信すると、車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態であると判断される。

　車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給される状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ２００に移される。

　Ｓ１１０にて、熱媒体を冷却するか過熱するかを判断する。たとえば、車両の外部の気温が予め定められたしきい値以上であると、熱媒体を冷却すると判断される。逆に、車両の外部の気温が予め定められたしきい値よりも低いと、熱媒体を加熱すると判断される。

　熱媒体を冷却する場合、処理はＳ１２０に移される。熱媒体を加熱する場合、処理はＳ１３０に移される。

　Ｓ１２０にて、第１空調装置５１０は、ペルチェ素子５１２によって熱媒体を冷却するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。

　Ｓ１２２にて、第１供給部材６１０は、熱媒体を第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を迂回して、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給される。

　Ｓ１２４にて、第２空調装置５２０は、車室１４０内の空気を冷却するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。第２空調装置５２０は、たとえば、使用者により任意に定められた時間に自動的に作動する。

　Ｓ１３０にて、第１空調装置５１０は、ペルチェ素子５１２によって熱媒体を加熱するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。

　Ｓ１３２にて、第１供給部材６１０は、熱媒体を第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を通って、熱媒体が第１空調装置５１０からバッテリスタック１１０に供給される。

　Ｓ１３４にて、第２空調装置５２０は、車室１４０内の空気を加熱するように、車両の外部の電源４０２から供給された電力を用いて作動する。第２空調装置５２０は、たとえば、使用者により任意に定められた時間に自動的に作動する。

　Ｓ２００にて、前回、車両の外部の電源４０２から車両に電力が供給された際、熱媒体が冷却されたか過熱されたかが判断される。熱媒体が冷却された場合、処理はＳ２１０に移される。熱媒体が加熱された場合、処理はＳ２２０に移される。

　Ｓ２１０にて、熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ１以下であるか否かが判断される。熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ１以下であると（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１２に移される。熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ１より高いと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２１８に移される。

　Ｓ２１２にて、ペルチェ素子５１２への給電が停止される。Ｓ２１４にて、第１供給部材６１０は、熱媒体を第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）から第２空調装置５２０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を通って、熱媒体が第１空調装置５１０から第２空調装置５２０に供給される。

　Ｓ２１６にて、第２空調装置５２０は、車室１４０内の空気を冷却するように、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力を用いて作動する。第２空調装置５２０は、たとえば、車室１４０内の乗員の操作に基づいて作動する。

　Ｓ２１８にて、第１空調装置５１０は、ペルチェ素子５１２によって熱媒体を冷却するように、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力を用いて作動する。

　Ｓ２２０にて、熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ２以上であるか否かが判断される。熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ２以上であると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２２２に移される。熱媒体の温度ＴＭが予め定められた温度ＴＭ２より低いと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ２２８に移される。

　Ｓ２２２にて、ペルチェ素子５１２への給電が停止される。Ｓ２２４にて、第１供給部材６１０は、熱媒体を第１空調装置５１０（蓄熱タンク５１４）から第２空調装置５２０に供給する。より具体的には、トランスアクスル１０６を迂回して、熱媒体が第１空調装置５１０から第２空調装置５２０に供給される。

　Ｓ２２６にて、第２空調装置５２０は、車室１４０内の空気を加熱するように、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力を用いて作動する。第２空調装置５２０は、たとえば、車室１４０内の乗員の操作に基づいて作動する。

　Ｓ２２８にて、第１空調装置５１０は、ペルチェ素子５１２によって熱媒体を加熱するように、バッテリスタック１１０に蓄えられた電力を用いて作動する。

　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１００　電動モータ、１０２　減速機、１０６　トランスアクスル、１１０　バッテリスタック、１３０　ＥＣＵ、１４０　車室、２００　コンバータ、２１０　インバータ、２４０　充電器、２５０　インレット、３００　充電ケーブル、４００　コンセント、４０２　電源、５１０　第１空調装置、５１２　ペルチェ素子、５１４　蓄熱タンク、温度センサ５１６、５２０　第２空調装置、６１０　第１供給部材、６１２　バルブ、６１４　迂回路、６１６　バルブ、６２０　第２供給部材、６３０　第３供給部材、６４０　第４供給部材。

Claims

　電力を蓄える蓄電装置（１１０）と、前記蓄電装置（１１０）に電気的に接続された電気機器（１００，２００，２１０，２４０）とが搭載された車両の温度管理システムであって、
　媒体の温度を変化させる第１の空調装置（５１０）と、
　前記媒体を用いて車室（１４０）内の空気の温度を調整する第２の空調装置（５２０）と、
　前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記蓄電装置（１１０）および前記第２の空調装置（５２０）のうちの少なくともいずれか一方に供給する第１の供給部材（６１０）と、
　前記媒体を前記蓄電装置（１１０）から前記第２の空調装置（５２０）に供給する第２の供給部材（６２０）と、
　前記媒体を前記第２の空調装置（５２０）から前記電気機器（１００，２００，２１０，２４０）に供給する第３の供給部材（６３０）と、
　前記媒体を前記電気機器（１００，２００，２１０，２４０）から前記第１の空調装置（５１０）に供給する第４の供給部材（６４０）とを備える、車両の温度管理システム。
　前記蓄電装置（１１０）には、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力が充電され、
　前記第１の空調装置（５１０）は、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を冷却するように、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力を用いて作動し、
　前記第１の供給部材（６１０）は、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記蓄電装置（１１０）に供給し、
　前記第２の空調装置（５２０）は、前記車両の走行中、前記蓄電装置（１１０）から供給された媒体を用いて前記車室（１４０）内の空気を冷却する、請求の範囲１に記載の車両の温度管理システム。
　前記蓄電装置（１１０）には、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力が充電され、
　前記第１の空調装置（５１０）は、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を加熱するように、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力を用いて作動し、
　前記第１の供給部材（６１０）は、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記蓄電装置（１１０）に供給し、
　前記第２の空調装置（５２０）は、前記車両の走行中、前記蓄電装置（１１０）から供給された媒体を用いて前記車室（１４０）内の空気を加熱する、請求の範囲１に記載の車両の温度管理システム。
　前記蓄電装置（１１０）には、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力が充電され、
　前記第１の空調装置（５１０）は、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を冷却するように、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力を用いて作動し、
　前記第１の供給部材（６１０）は、
　前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記蓄電装置（１１０）に供給し、
　前記車両の走行中、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記第２の空調装置（５２０）に供給する、請求の範囲１に記載の車両の温度管理システム。
　前記車両には、トランスアクスルが搭載され、
　前記第１の供給部材（６１０）は、
　前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記トランスアクスルを迂回して、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記蓄電装置（１１０）に供給し、
　前記車両の走行中、前記トランスアクスルを通って、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記第２の空調装置（５２０）に供給する、請求の範囲４に記載の車両の温度管理システム。
　前記蓄電装置（１１０）には、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力が充電され、
　前記第１の空調装置（５１０）は、前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を加熱するように、前記車両の外部の電源（４０２）から供給された電力を用いて作動し、
　前記第１の供給部材（６１０）は、
　前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記蓄電装置（１１０）に供給し、
　前記車両の走行中、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記第２の空調装置（５２０）に供給する、請求の範囲１に記載の車両の温度管理システム。
　前記車両には、トランスアクスルが搭載され、
　前記第１の供給部材（６１０）は、
　前記車両の外部の電源（４０２）から前記車両に電力が供給される状態において、前記トランスアクスルを通って、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記蓄電装置（１１０）に供給し、
　前記車両の走行中、前記トランスアクスルを迂回して、前記媒体を前記第１の空調装置（５１０）から前記第２の空調装置（５２０）に供給する、請求の範囲６に記載の車両の温度管理システム。
　前記第１の空調装置（５１０）は、
　ペルチェ素子と、
　前記媒体を蓄える蓄熱タンクとを含む、請求の範囲１に記載の車両の温度管理システム。
　前記ペルチェ素子は、前記車両の走行中、前記蓄熱タンク内の媒体の温度が予め定められた温度まで変化した後、前記蓄電装置（１１０）に蓄えられた電力を用いて作動する、請求の範囲８に記載の車両の温度管理システム。