バッテリの冷却装置
【課題】電気自動車またはハイブリッド車に搭載された高電圧バッテリを、空調装置の冷凍サイクルを用いて効率良く冷却してバッテリ性能を維持する。
【解決手段】電気自動車又はハイブリッド車用のバッテリ３１と、電動コンプレッサ１０、室外熱交換機１１、室内熱交換機１３及びこれらの制御装置４を備えた空調システム１の搭載車両におけるバッテリの冷却装置であり、第１の冷媒を流す空調システム１の冷媒路１７に、室内熱交換機１３をバイパスする分流路１８を設け、分流路１８には熱交換器３３を設け、熱交換器３３にはバッテリ３１の冷却用の第２の冷媒を流す媒体路３８を接続し、冷媒路１７と分流路１８に流す第１の冷媒量を調整する冷却制御装置５を設け、冷却制御装置５が冷媒路１７と媒体路３７の両方に第１の冷媒を流す場合には、冷却制御装置５は電動コンプレッサ１０の目標回転数を増大させるようにしたバッテリの冷却装置である。
【解決手段】電気自動車又はハイブリッド車用のバッテリ３１と、電動コンプレッサ１０、室外熱交換機１１、室内熱交換機１３及びこれらの制御装置４を備えた空調システム１の搭載車両におけるバッテリの冷却装置であり、第１の冷媒を流す空調システム１の冷媒路１７に、室内熱交換機１３をバイパスする分流路１８を設け、分流路１８には熱交換器３３を設け、熱交換器３３にはバッテリ３１の冷却用の第２の冷媒を流す媒体路３８を接続し、冷媒路１７と分流路１８に流す第１の冷媒量を調整する冷却制御装置５を設け、冷却制御装置５が冷媒路１７と媒体路３７の両方に第１の冷媒を流す場合には、冷却制御装置５は電動コンプレッサ１０の目標回転数を増大させるようにしたバッテリの冷却装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバッテリの冷却装置に関し、特に、電気自動車あるいはハイブリッド車両に搭載されるバッテリを、車両に搭載された空気調和装置の冷媒を利用して冷却すると共に、空気調和装置による乗員の快適な空調フィーリングを損なわないようにしたバッテリの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車（ＥＶ車）やハイブリッド車両（ＨＶ車）が実用化されるにつれて、これらの車両に搭載されるバッテリの容量が大きくなり、出力電圧も高くなってきている。そして、ＨＶ車やＥＶ車はバッテリを多数搭載して動力源としているので、バッテリ性能は重要であり、バッテリがその性能を十分に発揮できるようにするために、バッテリ温度を適正温度に保持することが重要である。
【０００３】
一方、ＨＶ車やＥＶ車では、バッテリの充電時や放電時に熱が発生するので、このような場合にはバッテリが高温になることがあり、バッテリ性能の確保のためにバッテリを冷却することが必要となる。従来の内燃機関の動力で走行する車両のバッテリの冷却は自然風による空冷で十分であったが、ＨＶ車やＥＶ車に搭載された電圧が１２Ｖよりも高い高電圧バッテリの冷却は、自然風による空冷では不十分である。
【０００４】
そこで、ＨＶ車やＥＶ車において、車載の空気調和装置の冷凍サイクルにより、効率良くバッテリを冷却するバッテリ冷却装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示のバッテリ冷却装置では、ベースと複数の伝熱フィンから構成したバッテリ冷却器を用意し、２枚の伝熱フィンの間にバッテリを配置すると共に、ベース内部に設けた冷媒通路に空気調和装置の冷凍サイクルで使用する冷媒を分岐して通すことによって、バッテリを冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０５８４３号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示のバッテリ冷却装置では、空気調和装置の冷凍サイクルで使用する冷媒をバッテリ冷却器に流している間は、冷媒が空気調和装置側に流れないようになっているので、バッテリの冷却時に空気調和装置の冷房能力が低下してしまい、車室内への空気調和装置からの冷却風の吹き出し温度が上昇してしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、車載の空気調和装置の冷凍サイクルの冷媒を使用して車両に搭載されたバッテリを冷却する場合でも、車室内への冷却風の吹き出し温度の変動を抑制し、乗員の快適な空調フィーリングを維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、電気自動車又はハイブリッド車に搭載されるバッテリ（３１）と、電動コンプレッサ（１０）、室外熱交換機（１１）、室内熱交換機（１３）及びこれらの制御手段（４）を備えた空調システム（１）とを搭載する車両におけるバッテリの冷却装置であって、第１の冷媒を流す前記空調システム（１）の冷媒路（１７）に、前記室外熱交換機（１１）の下流側と前記電動コンプレッサ（１０）の上流側を結ぶ分流路（１８）を設け、前記分流路（１８）には熱交換器（３３）を取り付け、前記熱交換器（３３）には前記バッテリ（３１）を冷却するための第２の冷媒を流す媒体路（３８）を接続し、前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する冷却制御手段（５）を設け、前記冷却制御手段（５）が前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）の両方に前記第１の冷媒を流す場合には、前記冷却制御手段（５）は前記制御手段（４）に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【０００９】
これにより、冷媒路と分流路の両方に第１の冷媒が流れる場合には、電動コンプレッサの目標回転数が増大するので、バッテリの冷却を空調システムの第１の冷媒を使用して行っても、車室内の空調が損なわれない。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整弁（１５，１６）を備えており、前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御が優先する場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記第１の冷媒を全量前記冷媒路（１７）に流すようにし、前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御よりも、前記冷却制御手段（５）による前記バッテリ（３１）の冷却を優先させる場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の量を増大させ、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が所定レベルより大きい時には、前記第１の冷媒を全量前記分流路（１８）に流すことを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１１】
これにより、空調システムの制御が優先する場合には第１の冷媒が全量冷媒路を流れ、空調システムよりもバッテリの冷却を優先させる場合には、バッテリの冷却優先度が高いほど分流路に流す第１の冷媒の量が増大し、バッテリの冷却優先度が所定レベルより大きい時には第１の冷媒が全量分流路に流れるので、バッテリ冷却優先度が大きい場合及びバッテリ冷却優先度が小さい場合の何れにおいてもバッテリの冷却と空調を良好に行うことができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度または前記バッテリ（３１）の温度に応じて前記バッテリ（３１）の冷却優先度を決定しており、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１３】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、第２の冷媒温度またはバッテリの温度に応じて変化するので、バッテリの冷却が第２の冷媒温度またはバッテリの温度に応じて効率的に行われる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から３の何れかの発明において、前記冷却制御手段（５）は、外気温が所定温度より高くなれば、外気温に応じて前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１５】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、外気の温度に応じて変化するので、バッテリの冷却が外気の温度に応じて効率的に行われる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１から４の何れかの発明において、前記冷却制御手段（５）は、車速が所定速度より高くなれば、車速に応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１７】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、車速に応じて変化するので、バッテリの冷却が車速に応じて効率的に行われる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１または２の発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度、前記バッテリ（３１）の温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる程度を決定することを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１９】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、第２の冷媒温度、バッテリ温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて決定されるので、バッテリの冷却が第２の冷媒温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて効率的に行われる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１から６の何れかの発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流し、更に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる場合には、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数の増大を先に行い、所定時間が経過した後に、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流すことを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００２１】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が増大して電動コンプレッサの回転が高くなった後に、第１の冷媒が分流路に分流してバッテリが冷却されるので、空調システム側の第１の冷媒の流量が減っても、空調システムの空調動作の低下が抑えられる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流した後に、前記第２の冷媒の流量を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００２３】
これにより、バッテリの冷却時に第２の冷媒の流量が増えるので、バッテリの冷却を素早く効率的に行うことができる。
【００２４】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のバッテリの冷却装置の構成の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示した制御装置によるバッテリの冷却制御の一実施例の手順を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した制御手順におけるエアコン優先制御の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図２に示した制御手順におけるバッテリ冷却優先度小制御の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図２に示した制御手順におけるバッテリ冷却優先度大制御の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図１に示したバッテリの冷却装置にある電動コンプレッサの制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図１に示したバッテリの冷却装置にある電動コンプレッサの制御手順の別の例を示すフローチャートである。
【図８】電動コンプレッサ制御における目標回転数補正におけるバッテリ冷却要求レベルとこの要求レベルに応じた目標回転数補正値の関係を示すマップ図である。
【図９】本発明のバッテリの冷却装置のバッテリ冷却システムの別の実施形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を行う。また、本実施形態に記載のエアコンはエアコンディショナ（空気調和装置）の略であり、実際の車両用のエアコンには、内気／外気の切替ダンパ、送風機、エアミックスダンパ、吹き出し口切換ダンパ等が含まれるが、これらは本発明には直接関係がないので、図示は省略してある。
【００２７】
図１は、本発明のバッテリの冷却装置５０の一実施形態の構成を示すものである。本実施形態のバッテリの冷却装置５０は、ハイブリッド車、或いは電気自動車に搭載されるものであり、バッテリとしては１２Ｖよりも出力電圧の大きい高電圧バッテリ３１が搭載される。また、本実施形態のバッテリの冷却装置５０は、空調システム１、バッテリ冷却システム３、空調システム１の動作を制御する制御装置であるエアコンＥＣＵ４及びバッテリ冷却システム３の冷却制御装置であるバッテリ冷却ＥＣＵ５を備える。
【００２８】
空調システム１は、冷媒（第１の冷媒）を流す冷媒路１７で接続された電動コンプレッサ１０、室外熱交換機１１、膨張弁１２及び室内熱交換機１３を有する冷凍サイクル６と、媒体路２０で接続されたヒータコア２１、電気ウォータヒータ２２及びウォータポンプ２３とＰＴＣヒータ２４とを有する目標吹出温度補正システム２を備えている。電動コンプレッサ１０はエアコンＥＣＵ１によって制御されるインバータ１４によって動作制御される。電動コンプレッサ１０及びインバータ１４の構成は公知であるのでここでは説明を省略する。
【００２９】
バッテリ冷却システム３は、高電圧バッテリ３１を冷却するものであり、高電圧バッテリ３１には冷却用の配管（図示せず）が設けられており、この配管には冷媒（第２の冷媒）として例えば循環する水が供給され、高電圧バッテリ３１を冷却する。高電圧バッテリ３１の冷却用配管に接続する循環路（水路）３７には、ウォータポンプ３２と熱交換機３５が設けられており、高電圧バッテリ３１の冷却用配管を出た水はウォータポンプ３２によって循環路３７を流れ、熱交換機３５で冷却されて高電圧バッテリ３１の冷却用配管に戻り、高電圧バッテリ３１を冷却する。循環路３７には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を冷却するための並列水路３９が、循環路３７を分岐して設けられる。
【００３０】
以上のように構成されたバッテリ冷却システム３に、本実施形態では熱交換機３５をバイパスする分岐水路３８を、三方切換バルブ３４を介して設け、分岐水路３８の途中には水熱交換機３３を取り付ける。水熱交換機３３は、分岐水路３８を流れて水熱交換機３３に流入する水（第２の冷媒）を、同じく水熱交換機３３を流れる別の冷媒（第１の冷媒）によって冷却するように構成される。従って、本実施形態では、ウォータポンプ３２から吐出されて循環路３７を流れる水は、三方切換バルブ３８の切り換えにより、熱交換機３５か水熱交換機３３の何れかによって冷却されて高電圧バッテリ３１を冷却する。
【００３１】
そして、本実施形態では、空調システム１の室内熱交換器１１と膨張弁１２の間の冷媒路１７を分岐した分流路１８を設け、この分流路１８を水熱交換機３３の冷媒入口側に接続する。水熱交換機３３の冷媒出口側に接続する分流路１８の他端は、室内熱交換器１３と電動コンプレッサ１０の間の冷媒路１７に接続する。更に分流路１８の水熱交換機３３の上流側にはバルブ１６を設け、分流路１８の分岐点の下流側でかつ膨張弁１２の上流側の冷媒路１７にはバルブ１５を設ける。バルブ１５、１６は、冷媒路１７と分流路１８に流す冷媒の流量を調整する流量調整弁であり、バルブ１５、１６の開閉はバッテリ冷却ＥＣＵ５によって行わせる。
【００３２】
また、高電圧バッテリ３１には高電圧バッテリ３１の温度を監視するバッテリ温度センサ４１を設け、循環路３７にも循環路３７を流れる冷却水の水温を監視する冷却水温センサ４２を設ける。バッテリ温度センサ４１と冷却水温センサ４２はバッテリ冷却ＥＣＵ５に接続する。更に、バッテリ冷却ＥＣＵ５には外気温センサ４３と車速センサ４４を接続し、バッテリ冷却ＥＣＵ５が外気温と車速を監視できるようにする。
【００３３】
ここで、図１のように構成されたバッテリ冷却装置５０におけるエアコンＥＣＵとバッテリ冷却ＥＣＵ５による空調システム１とバッテリ冷却システム３の制御手順について、図２から図７に示したフローチャートを用いて説明する。なお、この空調システム１とバッテリ冷却システム３の制御手順はあくまでも一例であり、図１のように構成されたバッテリ冷却装置５０におけるエアコンＥＣＵとバッテリ冷却ＥＣＵ５による空調システム１とバッテリ冷却システム３の制御手順は、この実施例に限定されるものではない。
【００３４】
図２は、図１に示した制御装置であるエアコンＥＣＵ４と冷却制御装置であるバッテリ冷却ＥＣＵ５による、空調システム１とバッテリ冷却システム３の冷却制御の一実施例の手順を示すフローチャートであるが、本制御手順の名称はバッテリ冷却制御と簡略化してある。本制御手順は所定時間毎に実行される。
【００３５】
ステップ２０１では、バッテリ冷却ＥＣＵ５がエアコンＥＣＵ４と通信を行う。そして、ステップ２０２ではバッテリ冷却要求があるか否かを判定する。バッテリ冷却要求は、空調システム１の制御よりもバッテリ冷却ＥＣＵ５によるバッテリ３１の冷却を優先させる場合に発せられる。ステップ２０２の判定が、バッテリ冷却要求無しの場合（ＮＯ）はステップ２０４に進み、エアコン優先の制御を実施してこのルーチンを終了する。一方、ステップ２０２の判定が、バッテリ冷却要求有りの場合（ＹＥＳ）はステップ２０３に進み、バッテリ冷却優先度が大かどうかを判定する。バッテリ冷却優先度が大とは、バッテリ３１の冷却優先度が所定レベルよりも大きい場合のことである。
【００３６】
一方、この実施例では、バッテリ冷却優先度が大でない場合をバッテリ冷却優先度が小としているが、この場合は、バッテリ３１の冷却優先度が所定レベルよりも小さい場合である。そして、ステップ２０３の判定が、バッテリ冷却優先度が小の場合（ＮＯ）はステップ２０５に進んでバッテリ冷却優先度小の制御を実施し、バッテリ冷却優先度が大の場合（ＹＥＳ）はステップ２０６に進んでバッテリ冷却優先度大の制御を実施してこのルーチンを終了する。バッテリ冷却優先度小の制御とバッテリ冷却優先度大の制御の詳細については後述する。
【００３７】
図３は、図２に示したステップ２０５におけるエアコン優先制御の手順の詳細を示すフローチャートである。エアコン優先制御では、ステップ３０１において空調用電磁弁（図１のバルブ１５）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。続くステップ３０２では、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＦＦされて閉弁する。ステップ３０３では、バッテリ冷却ＥＣＵ５の動作による電磁弁１５，１６の開閉状態がエアコンＥＣＵ４に連絡される。ステップ３０４ではエアコンＥＣＵ４が電動コンプレッサ１０を制御して通常のエアコン制御が実施される。通常のエアコン制御では、冷媒（第１の冷媒）が全量冷媒路１７を流れる。このときの冷媒（第１の冷媒）の経路を実線で示す。
【００３８】
図４は、図２に示したステップ２０６におけるバッテリ冷却優先度小の時の制御の手順の詳細を示すフローチャートである。バッテリ冷却優先度小の制御では、ステップ４０１において空調用電磁弁（図１のバルブ１５）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。続くステップ４０２では、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってまずＯＦＦされて閉弁する。ステップ４０３では、バッテリ冷却ＥＣＵ５の動作による空調用電磁弁１５のＯＮと、バッテリ冷却用電磁弁１６がＯＦＦからＯＮに制御される情報がエアコンＥＣＵ４に連絡される。
【００３９】
ステップ４０４では、バッテリ冷却用電磁弁１６がＯＦＦからＯＮに制御される情報が伝えられたエアコンＥＣＵ４が、電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御する。目標回転数補正制御は、電動コンプレッサ目標回転数最終出力ＩＶoutにバッテリ冷却要求における電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）を加味することにより、バッテリ冷却における冷房能力不足を補正（補充）して、冷房能力低下（吹き出し温度上昇）を防止するものである。
【００４０】
図８は、バッテリの冷却要求レベル（％で示される）に応じて、電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）を算出する根拠となるマップを示している。電動コンプレッサ目標回転数最終出力ＩＶoutは、ＩＶout＝ＩＶon＋ｆ１（ＩＶＯbc）で表される。ＩＶonは通常のエアコン制御における電動コンプレッサの目標回転数である。電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）は、バッテリ冷却要求レベルに応じて、図８に示すマップを用いて算出される。
【００４１】
バッテリ冷却要求レベルが１以上では、バッテリ冷却要求レベルが高くなるにつれて、電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）が大きくなる。このようにして算出された電動コンプレッサ目標回転数最終出力ＩＶoutは、通常のエアコン制御における電動コンプレッサの目標回転数ＩＶonよりも大きく、電動コンプレッサ１０の回転数を増大させると、空調システム１の冷房能力が増大する。
【００４２】
ステップ４０５はステップ４０４において電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御が実施されてから所定時間α秒が経過したか否かを判定するものであり、α秒が経過していない場合（ＮＯ）はステップ４０４における電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御が継続して実施される。ステップ４０５においてα秒経過したと判定された場合（ＹＥＳ）はステップ４０６に進み、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。所定時間α秒の値は電動コンプレッサ１０の機種によって異なる。バッテリ冷却優先度小制御においては冷媒（第１の冷媒）は冷媒路１７と分流路１８の両方を流れる。この時の冷媒（第１の冷媒）の経路を破線で示す。
【００４３】
このように、冷媒（第１の冷媒）が冷媒路１７と分流路１８の両方を流れる場合は、ステップ４０４の制御により電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御が実施されて電動コンプレッサ１０の回転数がバッテリ冷却要求のレベルに応じて増大し、空調システム１の冷房能力が増大する。このため、分流路１８に冷媒の一部が分流して流れても、空調システム１における冷房能力（冷房風の吹出温度上昇）が通常時に比べて大きく落ち込むことがなくなり、車両の乗員が冷房能力不足で不快感を感じる虞がなくなり、乗員の快適な空調フィーリングが損なわれない。
【００４４】
ステップ４０６における制御で図１のバルブ１６が開弁し、第１の冷媒が水熱交換機３３を流れるようになると、次のステップ４０７で図１に示すバッテリ冷却システム３にあるウォータポンプ３２の作動制御が行われる。ウォータポンプ３２の作動制御では、まず三方切換バルブ３４がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって切り換えられ、第２の冷媒である水が分岐水路３８を流れて水熱交換機３３によって冷却される。次いでウォータポンプ３２の吐出量がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって増大され、第１の冷媒によって冷却された第２の冷媒（水）が高電圧バッテリ３１を流れて高電圧バッテリ３１が冷却される。この時、ウォータポンプ３２の吐出量は、任意の流量変化率をもって徐々に増加させ、バッテリ冷却側の図示しない熱交換器の負荷の急激な上昇を防止する。
【００４５】
ステップ４０８は、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したか否かを判定するものであり、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達していない場合（ＮＯ）はステップ４０７に戻ってウォータポンプ３２の吐出量を徐々に増加させる制御を継続し、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したら（ＹＥＳ）ステップ４０９に進み、ウォータポンプ３２の吐出量の増大を停止してこのルーチンを終了する。この制御により、高電圧バッテリ３１の冷却時間を短縮できる。
【００４６】
図５は、図２に示したステップ２０７におけるバッテリ冷却優先度大制御の手順の詳細を示すフローチャートである。バッテリ冷却優先度大制御では、ステップ５０１において空調用電磁弁（図１のバルブ１５）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＦＦされて閉弁する。続くステップ５０２では、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。ステップ５０３では、バッテリ冷却ＥＣＵ５の動作による電磁弁１５，１６の開閉状態がエアコンＥＣＵ４に連絡される。エアコンＥＣＵ４は、バルブ１５が閉じているので、電動コンプレッサ１０を高電圧バッテリ３１を冷却するバッテリ冷却制御で運転する。バッテリ冷却制御において冷媒路１７と分流路１８を流れる冷媒（第１の冷媒）の経路を一点鎖線で示す。この時は、冷媒（第１の冷媒）が全量分流路１８を流れる。
【００４７】
ステップ５０２における制御で図１のバルブ１５が閉弁してバルブ１６が開弁し、第１の冷媒が水熱交換機３３を流れるようになると、次のステップ５０４で図１に示すバッテリ冷却システム３にあるウォータポンプ３２の作動制御が行われる。ウォータポンプ３２の作動制御では、まず三方切換バルブ３４がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって切り換えられ、第２の冷媒である水が分岐水路３８を流れて水熱交換機３３によって冷却される。次いでウォータポンプ３２の吐出量がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって増加され、第１の冷媒によって冷却された第２の冷媒（水）が高電圧バッテリ３１を流れて高電圧バッテリ３１が冷却される。この時、ウォータポンプ３２の吐出量は、任意の流量変化率をもって徐々に増加させ、バッテリ冷却側の図示しない熱交換器の負荷の急激な上昇を防止する。
【００４８】
ステップ５０５は、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したか否かを判定するものであり、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達していない場合（ＮＯ）はステップ５０４に戻ってウォータポンプ３２の吐出量を徐々に増加させる制御を継続し、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したら（ＹＥＳ）ステップ５０６に進み、ウォータポンプ３２の吐出量の増大を停止してこのルーチンを終了する。この制御により、高電圧バッテリ３１の冷却時間を短縮できる。
【００４９】
図６は、図１に示したバッテリの冷却装置５０にある電動コンプレッサ１０の、バッテリ冷却時の制御手順の一例を示すフローチャートである。この制御は先に説明したステップ２０６又はステップ２０７の中で行われるものである。ステップ６０１ではバッテリ冷却要求レベルを検出する。次に、ステップ６０２においてバッテリ冷却水温度を検出する。バッテリ冷却水の温度は、図１に示した冷却温センサ４２によって検出することができる。次のステップ６０３では電動コンプレッサ１０の目標回転数が算出される。この目標回転数は、ステップ６０１で検出したバッテリ冷却要求レベルとステップ６０２で検出したバッテリ冷却水温度を加味して算出される。
【００５０】
なお、図６に示す制御手順では、電動コンプレッサ１０の目標回転数を、ステップ６０１で検出したバッテリ冷却要求レベルとステップ６０２で検出したバッテリ冷却水温度を加味して算出しているが、ステップ６０２において、バッテリ冷却水の温度を冷却温センサ４２によって検出する代わりに、バッテリ３１の温度を温度センサ４１で検出しても良い。
【００５１】
そして次のステップ６０５では、ステップ６０４で算出した電動コンプレッサ１０の目標回転数に応じて、電動コンプレッサ１０の回転数を増速する制御が実施される。そして、ステップ６０５で電動コンプレッサ１０の回転数が目標増速回転数に達したか否かを判定し、目標増速回転数に達していない場合（ＮＯ）はステップ６０４の電動コンプレッサ１０の回転数を増速する制御を引き続き実行し、目標増速回転数に達した場合（ＹＥＳ）はステップ６０６に進んで電動コンプレッサ１０の回転数の増速制御を停止してこのルーチンを終了する。
【００５２】
更に、ステップ６０２のバッテリ冷却水温度検出の代わりに、ステップ６０２Ａに示すように外気温度を検出したり、ステップ６０２Ｂに示すように車速を検出し、ステップ６０３において、電動コンプレッサ１０の目標増速回転数を、バッテリ冷却要求レベルと外気温度、或いはバッテリ冷却要求レベルと車速を加味して算出するようにしても良い。
【００５３】
図７は、図１に示したバッテリの冷却装置５０にある電動コンプレッサ１０の、バッテリ冷却時の制御手順の別の例を示すフローチャートである。図６で説明したバッテリ冷却時の電動コンプレッサ１０の目標増速回転数の算出は、バッテリ冷却要求レベルと、バッテリ冷却水温度、外気温度、或いは車速の何れかの組み合わせによって行っていた。
【００５４】
一方、図７に示す別の実施例では、ステップ７０１でバッテリ冷却水温度、外気温度及び車速の全てを検出し、ステップ７０２において、バッテリ冷却時の電動コンプレッサ１０の目標増速回転数の算出を、バッテリ冷却要求レベル、バッテリ冷却水温度、外気温度、及び車速を全て加味して行っている。バッテリ冷却水温度の代わりに、バッテリ３１の温度を検出するようにしても良い。これ以外の制御手順は図６で説明した制御手順と同じであるので、同じ制御手順には同じステップ番号を付してその説明を省略する。図７に示す別の実施例では、バッテリ冷却時の電動コンプレッサ１０の目標増速回転数の算出を一層正確に行うことができる。
【００５５】
図９は、図１に示した本発明のバッテリの冷却装置５０のバッテリ冷却システム３の別の実施形態を示す構成図である。図９に示す実施形態では、高電圧バッテリ３１に、熱交換により高電圧バッテリ３１を冷却するバッテリ冷却器７を設け、バッテリ冷却器７の冷媒入口側をバルブ１６に接続し、バッテリ冷却器７の冷媒出口側を電動コンプレッサ１０と室内熱交換機１３の間の冷媒路１７に戻している。高電圧バッテリ３１の温度を検出するバッテリ温度センサ４１が設けられてバッテリ冷却ＥＣＵに接続される点は図１と同様である。更に、バッテリ冷却器７の冷媒入口側には、バッテリ冷却ＥＣＵに接続される冷媒温度センサ４５が設けられている。
【００５６】
このような構成のバッテリ冷却システム３にも本発明は適用することができ、以上説明した制御と同様の制御を実施することにより、高電圧バッテリ３１の冷却時にも空調システム１における冷房能力を低下させないようにすることが可能である。即ち、冷媒路１７と分流路１８の両方に第１の冷媒を流す場合でも、電動コンプレッサ１０の目標回転数を増大させることによって、高電圧バッテリ３１の冷却時にも空調システム１における冷房能力を低下させないようにすることが可能である。
【００５７】
このように、本発明のバッテリの冷却装置を搭載したハイブリッド車または電気自動車では、冷凍サイクルを流れる冷媒を利用して、高電圧バッテリを冷却して高電圧バッテリの性能を維持することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 空調システム
２ 目標吹出温度補正システム
３ バッテリ冷却システム
４ エアコンデＥＣＵ
５ バッテリ冷却ＥＣＵ
７ バッテリ冷却器
１０ コンプレッサ
１１ 室外熱交換機
１４ インバータ
１５、１６ バルブ
１７ 冷媒路
１８ 分流路
２３，３２ ウォータポンプ
３１ 高電圧バッテリ
３３ 水熱交換機
３４ 三方切換バルブ
３７ 水路
３８ 分岐水路
４１ バッテリ温度センサ
４２ 冷却水温センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明はバッテリの冷却装置に関し、特に、電気自動車あるいはハイブリッド車両に搭載されるバッテリを、車両に搭載された空気調和装置の冷媒を利用して冷却すると共に、空気調和装置による乗員の快適な空調フィーリングを損なわないようにしたバッテリの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車（ＥＶ車）やハイブリッド車両（ＨＶ車）が実用化されるにつれて、これらの車両に搭載されるバッテリの容量が大きくなり、出力電圧も高くなってきている。そして、ＨＶ車やＥＶ車はバッテリを多数搭載して動力源としているので、バッテリ性能は重要であり、バッテリがその性能を十分に発揮できるようにするために、バッテリ温度を適正温度に保持することが重要である。
【０００３】
一方、ＨＶ車やＥＶ車では、バッテリの充電時や放電時に熱が発生するので、このような場合にはバッテリが高温になることがあり、バッテリ性能の確保のためにバッテリを冷却することが必要となる。従来の内燃機関の動力で走行する車両のバッテリの冷却は自然風による空冷で十分であったが、ＨＶ車やＥＶ車に搭載された電圧が１２Ｖよりも高い高電圧バッテリの冷却は、自然風による空冷では不十分である。
【０００４】
そこで、ＨＶ車やＥＶ車において、車載の空気調和装置の冷凍サイクルにより、効率良くバッテリを冷却するバッテリ冷却装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示のバッテリ冷却装置では、ベースと複数の伝熱フィンから構成したバッテリ冷却器を用意し、２枚の伝熱フィンの間にバッテリを配置すると共に、ベース内部に設けた冷媒通路に空気調和装置の冷凍サイクルで使用する冷媒を分岐して通すことによって、バッテリを冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０５８４３号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示のバッテリ冷却装置では、空気調和装置の冷凍サイクルで使用する冷媒をバッテリ冷却器に流している間は、冷媒が空気調和装置側に流れないようになっているので、バッテリの冷却時に空気調和装置の冷房能力が低下してしまい、車室内への空気調和装置からの冷却風の吹き出し温度が上昇してしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、車載の空気調和装置の冷凍サイクルの冷媒を使用して車両に搭載されたバッテリを冷却する場合でも、車室内への冷却風の吹き出し温度の変動を抑制し、乗員の快適な空調フィーリングを維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、電気自動車又はハイブリッド車に搭載されるバッテリ（３１）と、電動コンプレッサ（１０）、室外熱交換機（１１）、室内熱交換機（１３）及びこれらの制御手段（４）を備えた空調システム（１）とを搭載する車両におけるバッテリの冷却装置であって、第１の冷媒を流す前記空調システム（１）の冷媒路（１７）に、前記室外熱交換機（１１）の下流側と前記電動コンプレッサ（１０）の上流側を結ぶ分流路（１８）を設け、前記分流路（１８）には熱交換器（３３）を取り付け、前記熱交換器（３３）には前記バッテリ（３１）を冷却するための第２の冷媒を流す媒体路（３８）を接続し、前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する冷却制御手段（５）を設け、前記冷却制御手段（５）が前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）の両方に前記第１の冷媒を流す場合には、前記冷却制御手段（５）は前記制御手段（４）に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【０００９】
これにより、冷媒路と分流路の両方に第１の冷媒が流れる場合には、電動コンプレッサの目標回転数が増大するので、バッテリの冷却を空調システムの第１の冷媒を使用して行っても、車室内の空調が損なわれない。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整弁（１５，１６）を備えており、前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御が優先する場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記第１の冷媒を全量前記冷媒路（１７）に流すようにし、前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御よりも、前記冷却制御手段（５）による前記バッテリ（３１）の冷却を優先させる場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の量を増大させ、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が所定レベルより大きい時には、前記第１の冷媒を全量前記分流路（１８）に流すことを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１１】
これにより、空調システムの制御が優先する場合には第１の冷媒が全量冷媒路を流れ、空調システムよりもバッテリの冷却を優先させる場合には、バッテリの冷却優先度が高いほど分流路に流す第１の冷媒の量が増大し、バッテリの冷却優先度が所定レベルより大きい時には第１の冷媒が全量分流路に流れるので、バッテリ冷却優先度が大きい場合及びバッテリ冷却優先度が小さい場合の何れにおいてもバッテリの冷却と空調を良好に行うことができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度または前記バッテリ（３１）の温度に応じて前記バッテリ（３１）の冷却優先度を決定しており、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１３】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、第２の冷媒温度またはバッテリの温度に応じて変化するので、バッテリの冷却が第２の冷媒温度またはバッテリの温度に応じて効率的に行われる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から３の何れかの発明において、前記冷却制御手段（５）は、外気温が所定温度より高くなれば、外気温に応じて前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１５】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、外気の温度に応じて変化するので、バッテリの冷却が外気の温度に応じて効率的に行われる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１から４の何れかの発明において、前記冷却制御手段（５）は、車速が所定速度より高くなれば、車速に応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１７】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、車速に応じて変化するので、バッテリの冷却が車速に応じて効率的に行われる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１または２の発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度、前記バッテリ（３１）の温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる程度を決定することを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００１９】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が、第２の冷媒温度、バッテリ温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて決定されるので、バッテリの冷却が第２の冷媒温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて効率的に行われる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１から６の何れかの発明において、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流し、更に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる場合には、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数の増大を先に行い、所定時間が経過した後に、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流すことを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００２１】
これにより、電動コンプレッサの目標回転数が増大して電動コンプレッサの回転が高くなった後に、第１の冷媒が分流路に分流してバッテリが冷却されるので、空調システム側の第１の冷媒の流量が減っても、空調システムの空調動作の低下が抑えられる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流した後に、前記第２の冷媒の流量を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置である。
【００２３】
これにより、バッテリの冷却時に第２の冷媒の流量が増えるので、バッテリの冷却を素早く効率的に行うことができる。
【００２４】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のバッテリの冷却装置の構成の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示した制御装置によるバッテリの冷却制御の一実施例の手順を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した制御手順におけるエアコン優先制御の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図２に示した制御手順におけるバッテリ冷却優先度小制御の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図２に示した制御手順におけるバッテリ冷却優先度大制御の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図１に示したバッテリの冷却装置にある電動コンプレッサの制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図１に示したバッテリの冷却装置にある電動コンプレッサの制御手順の別の例を示すフローチャートである。
【図８】電動コンプレッサ制御における目標回転数補正におけるバッテリ冷却要求レベルとこの要求レベルに応じた目標回転数補正値の関係を示すマップ図である。
【図９】本発明のバッテリの冷却装置のバッテリ冷却システムの別の実施形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を行う。また、本実施形態に記載のエアコンはエアコンディショナ（空気調和装置）の略であり、実際の車両用のエアコンには、内気／外気の切替ダンパ、送風機、エアミックスダンパ、吹き出し口切換ダンパ等が含まれるが、これらは本発明には直接関係がないので、図示は省略してある。
【００２７】
図１は、本発明のバッテリの冷却装置５０の一実施形態の構成を示すものである。本実施形態のバッテリの冷却装置５０は、ハイブリッド車、或いは電気自動車に搭載されるものであり、バッテリとしては１２Ｖよりも出力電圧の大きい高電圧バッテリ３１が搭載される。また、本実施形態のバッテリの冷却装置５０は、空調システム１、バッテリ冷却システム３、空調システム１の動作を制御する制御装置であるエアコンＥＣＵ４及びバッテリ冷却システム３の冷却制御装置であるバッテリ冷却ＥＣＵ５を備える。
【００２８】
空調システム１は、冷媒（第１の冷媒）を流す冷媒路１７で接続された電動コンプレッサ１０、室外熱交換機１１、膨張弁１２及び室内熱交換機１３を有する冷凍サイクル６と、媒体路２０で接続されたヒータコア２１、電気ウォータヒータ２２及びウォータポンプ２３とＰＴＣヒータ２４とを有する目標吹出温度補正システム２を備えている。電動コンプレッサ１０はエアコンＥＣＵ１によって制御されるインバータ１４によって動作制御される。電動コンプレッサ１０及びインバータ１４の構成は公知であるのでここでは説明を省略する。
【００２９】
バッテリ冷却システム３は、高電圧バッテリ３１を冷却するものであり、高電圧バッテリ３１には冷却用の配管（図示せず）が設けられており、この配管には冷媒（第２の冷媒）として例えば循環する水が供給され、高電圧バッテリ３１を冷却する。高電圧バッテリ３１の冷却用配管に接続する循環路（水路）３７には、ウォータポンプ３２と熱交換機３５が設けられており、高電圧バッテリ３１の冷却用配管を出た水はウォータポンプ３２によって循環路３７を流れ、熱交換機３５で冷却されて高電圧バッテリ３１の冷却用配管に戻り、高電圧バッテリ３１を冷却する。循環路３７には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を冷却するための並列水路３９が、循環路３７を分岐して設けられる。
【００３０】
以上のように構成されたバッテリ冷却システム３に、本実施形態では熱交換機３５をバイパスする分岐水路３８を、三方切換バルブ３４を介して設け、分岐水路３８の途中には水熱交換機３３を取り付ける。水熱交換機３３は、分岐水路３８を流れて水熱交換機３３に流入する水（第２の冷媒）を、同じく水熱交換機３３を流れる別の冷媒（第１の冷媒）によって冷却するように構成される。従って、本実施形態では、ウォータポンプ３２から吐出されて循環路３７を流れる水は、三方切換バルブ３８の切り換えにより、熱交換機３５か水熱交換機３３の何れかによって冷却されて高電圧バッテリ３１を冷却する。
【００３１】
そして、本実施形態では、空調システム１の室内熱交換器１１と膨張弁１２の間の冷媒路１７を分岐した分流路１８を設け、この分流路１８を水熱交換機３３の冷媒入口側に接続する。水熱交換機３３の冷媒出口側に接続する分流路１８の他端は、室内熱交換器１３と電動コンプレッサ１０の間の冷媒路１７に接続する。更に分流路１８の水熱交換機３３の上流側にはバルブ１６を設け、分流路１８の分岐点の下流側でかつ膨張弁１２の上流側の冷媒路１７にはバルブ１５を設ける。バルブ１５、１６は、冷媒路１７と分流路１８に流す冷媒の流量を調整する流量調整弁であり、バルブ１５、１６の開閉はバッテリ冷却ＥＣＵ５によって行わせる。
【００３２】
また、高電圧バッテリ３１には高電圧バッテリ３１の温度を監視するバッテリ温度センサ４１を設け、循環路３７にも循環路３７を流れる冷却水の水温を監視する冷却水温センサ４２を設ける。バッテリ温度センサ４１と冷却水温センサ４２はバッテリ冷却ＥＣＵ５に接続する。更に、バッテリ冷却ＥＣＵ５には外気温センサ４３と車速センサ４４を接続し、バッテリ冷却ＥＣＵ５が外気温と車速を監視できるようにする。
【００３３】
ここで、図１のように構成されたバッテリ冷却装置５０におけるエアコンＥＣＵとバッテリ冷却ＥＣＵ５による空調システム１とバッテリ冷却システム３の制御手順について、図２から図７に示したフローチャートを用いて説明する。なお、この空調システム１とバッテリ冷却システム３の制御手順はあくまでも一例であり、図１のように構成されたバッテリ冷却装置５０におけるエアコンＥＣＵとバッテリ冷却ＥＣＵ５による空調システム１とバッテリ冷却システム３の制御手順は、この実施例に限定されるものではない。
【００３４】
図２は、図１に示した制御装置であるエアコンＥＣＵ４と冷却制御装置であるバッテリ冷却ＥＣＵ５による、空調システム１とバッテリ冷却システム３の冷却制御の一実施例の手順を示すフローチャートであるが、本制御手順の名称はバッテリ冷却制御と簡略化してある。本制御手順は所定時間毎に実行される。
【００３５】
ステップ２０１では、バッテリ冷却ＥＣＵ５がエアコンＥＣＵ４と通信を行う。そして、ステップ２０２ではバッテリ冷却要求があるか否かを判定する。バッテリ冷却要求は、空調システム１の制御よりもバッテリ冷却ＥＣＵ５によるバッテリ３１の冷却を優先させる場合に発せられる。ステップ２０２の判定が、バッテリ冷却要求無しの場合（ＮＯ）はステップ２０４に進み、エアコン優先の制御を実施してこのルーチンを終了する。一方、ステップ２０２の判定が、バッテリ冷却要求有りの場合（ＹＥＳ）はステップ２０３に進み、バッテリ冷却優先度が大かどうかを判定する。バッテリ冷却優先度が大とは、バッテリ３１の冷却優先度が所定レベルよりも大きい場合のことである。
【００３６】
一方、この実施例では、バッテリ冷却優先度が大でない場合をバッテリ冷却優先度が小としているが、この場合は、バッテリ３１の冷却優先度が所定レベルよりも小さい場合である。そして、ステップ２０３の判定が、バッテリ冷却優先度が小の場合（ＮＯ）はステップ２０５に進んでバッテリ冷却優先度小の制御を実施し、バッテリ冷却優先度が大の場合（ＹＥＳ）はステップ２０６に進んでバッテリ冷却優先度大の制御を実施してこのルーチンを終了する。バッテリ冷却優先度小の制御とバッテリ冷却優先度大の制御の詳細については後述する。
【００３７】
図３は、図２に示したステップ２０５におけるエアコン優先制御の手順の詳細を示すフローチャートである。エアコン優先制御では、ステップ３０１において空調用電磁弁（図１のバルブ１５）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。続くステップ３０２では、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＦＦされて閉弁する。ステップ３０３では、バッテリ冷却ＥＣＵ５の動作による電磁弁１５，１６の開閉状態がエアコンＥＣＵ４に連絡される。ステップ３０４ではエアコンＥＣＵ４が電動コンプレッサ１０を制御して通常のエアコン制御が実施される。通常のエアコン制御では、冷媒（第１の冷媒）が全量冷媒路１７を流れる。このときの冷媒（第１の冷媒）の経路を実線で示す。
【００３８】
図４は、図２に示したステップ２０６におけるバッテリ冷却優先度小の時の制御の手順の詳細を示すフローチャートである。バッテリ冷却優先度小の制御では、ステップ４０１において空調用電磁弁（図１のバルブ１５）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。続くステップ４０２では、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってまずＯＦＦされて閉弁する。ステップ４０３では、バッテリ冷却ＥＣＵ５の動作による空調用電磁弁１５のＯＮと、バッテリ冷却用電磁弁１６がＯＦＦからＯＮに制御される情報がエアコンＥＣＵ４に連絡される。
【００３９】
ステップ４０４では、バッテリ冷却用電磁弁１６がＯＦＦからＯＮに制御される情報が伝えられたエアコンＥＣＵ４が、電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御する。目標回転数補正制御は、電動コンプレッサ目標回転数最終出力ＩＶoutにバッテリ冷却要求における電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）を加味することにより、バッテリ冷却における冷房能力不足を補正（補充）して、冷房能力低下（吹き出し温度上昇）を防止するものである。
【００４０】
図８は、バッテリの冷却要求レベル（％で示される）に応じて、電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）を算出する根拠となるマップを示している。電動コンプレッサ目標回転数最終出力ＩＶoutは、ＩＶout＝ＩＶon＋ｆ１（ＩＶＯbc）で表される。ＩＶonは通常のエアコン制御における電動コンプレッサの目標回転数である。電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）は、バッテリ冷却要求レベルに応じて、図８に示すマップを用いて算出される。
【００４１】
バッテリ冷却要求レベルが１以上では、バッテリ冷却要求レベルが高くなるにつれて、電動コンプレッサ目標値補正量ｆ１（ＩＶＯbc）が大きくなる。このようにして算出された電動コンプレッサ目標回転数最終出力ＩＶoutは、通常のエアコン制御における電動コンプレッサの目標回転数ＩＶonよりも大きく、電動コンプレッサ１０の回転数を増大させると、空調システム１の冷房能力が増大する。
【００４２】
ステップ４０５はステップ４０４において電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御が実施されてから所定時間α秒が経過したか否かを判定するものであり、α秒が経過していない場合（ＮＯ）はステップ４０４における電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御が継続して実施される。ステップ４０５においてα秒経過したと判定された場合（ＹＥＳ）はステップ４０６に進み、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。所定時間α秒の値は電動コンプレッサ１０の機種によって異なる。バッテリ冷却優先度小制御においては冷媒（第１の冷媒）は冷媒路１７と分流路１８の両方を流れる。この時の冷媒（第１の冷媒）の経路を破線で示す。
【００４３】
このように、冷媒（第１の冷媒）が冷媒路１７と分流路１８の両方を流れる場合は、ステップ４０４の制御により電動コンプレッサ１０の目標回転数補正制御が実施されて電動コンプレッサ１０の回転数がバッテリ冷却要求のレベルに応じて増大し、空調システム１の冷房能力が増大する。このため、分流路１８に冷媒の一部が分流して流れても、空調システム１における冷房能力（冷房風の吹出温度上昇）が通常時に比べて大きく落ち込むことがなくなり、車両の乗員が冷房能力不足で不快感を感じる虞がなくなり、乗員の快適な空調フィーリングが損なわれない。
【００４４】
ステップ４０６における制御で図１のバルブ１６が開弁し、第１の冷媒が水熱交換機３３を流れるようになると、次のステップ４０７で図１に示すバッテリ冷却システム３にあるウォータポンプ３２の作動制御が行われる。ウォータポンプ３２の作動制御では、まず三方切換バルブ３４がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって切り換えられ、第２の冷媒である水が分岐水路３８を流れて水熱交換機３３によって冷却される。次いでウォータポンプ３２の吐出量がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって増大され、第１の冷媒によって冷却された第２の冷媒（水）が高電圧バッテリ３１を流れて高電圧バッテリ３１が冷却される。この時、ウォータポンプ３２の吐出量は、任意の流量変化率をもって徐々に増加させ、バッテリ冷却側の図示しない熱交換器の負荷の急激な上昇を防止する。
【００４５】
ステップ４０８は、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したか否かを判定するものであり、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達していない場合（ＮＯ）はステップ４０７に戻ってウォータポンプ３２の吐出量を徐々に増加させる制御を継続し、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したら（ＹＥＳ）ステップ４０９に進み、ウォータポンプ３２の吐出量の増大を停止してこのルーチンを終了する。この制御により、高電圧バッテリ３１の冷却時間を短縮できる。
【００４６】
図５は、図２に示したステップ２０７におけるバッテリ冷却優先度大制御の手順の詳細を示すフローチャートである。バッテリ冷却優先度大制御では、ステップ５０１において空調用電磁弁（図１のバルブ１５）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＦＦされて閉弁する。続くステップ５０２では、バッテリ冷却用電磁弁（図１のバルブ１６）がバッテリ冷却ＥＣＵ５によってＯＮされて開弁する。ステップ５０３では、バッテリ冷却ＥＣＵ５の動作による電磁弁１５，１６の開閉状態がエアコンＥＣＵ４に連絡される。エアコンＥＣＵ４は、バルブ１５が閉じているので、電動コンプレッサ１０を高電圧バッテリ３１を冷却するバッテリ冷却制御で運転する。バッテリ冷却制御において冷媒路１７と分流路１８を流れる冷媒（第１の冷媒）の経路を一点鎖線で示す。この時は、冷媒（第１の冷媒）が全量分流路１８を流れる。
【００４７】
ステップ５０２における制御で図１のバルブ１５が閉弁してバルブ１６が開弁し、第１の冷媒が水熱交換機３３を流れるようになると、次のステップ５０４で図１に示すバッテリ冷却システム３にあるウォータポンプ３２の作動制御が行われる。ウォータポンプ３２の作動制御では、まず三方切換バルブ３４がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって切り換えられ、第２の冷媒である水が分岐水路３８を流れて水熱交換機３３によって冷却される。次いでウォータポンプ３２の吐出量がバッテリ冷却ＥＣＵ５によって増加され、第１の冷媒によって冷却された第２の冷媒（水）が高電圧バッテリ３１を流れて高電圧バッテリ３１が冷却される。この時、ウォータポンプ３２の吐出量は、任意の流量変化率をもって徐々に増加させ、バッテリ冷却側の図示しない熱交換器の負荷の急激な上昇を防止する。
【００４８】
ステップ５０５は、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したか否かを判定するものであり、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達していない場合（ＮＯ）はステップ５０４に戻ってウォータポンプ３２の吐出量を徐々に増加させる制御を継続し、ウォータポンプ３２の吐出量が目標冷却水量に達したら（ＹＥＳ）ステップ５０６に進み、ウォータポンプ３２の吐出量の増大を停止してこのルーチンを終了する。この制御により、高電圧バッテリ３１の冷却時間を短縮できる。
【００４９】
図６は、図１に示したバッテリの冷却装置５０にある電動コンプレッサ１０の、バッテリ冷却時の制御手順の一例を示すフローチャートである。この制御は先に説明したステップ２０６又はステップ２０７の中で行われるものである。ステップ６０１ではバッテリ冷却要求レベルを検出する。次に、ステップ６０２においてバッテリ冷却水温度を検出する。バッテリ冷却水の温度は、図１に示した冷却温センサ４２によって検出することができる。次のステップ６０３では電動コンプレッサ１０の目標回転数が算出される。この目標回転数は、ステップ６０１で検出したバッテリ冷却要求レベルとステップ６０２で検出したバッテリ冷却水温度を加味して算出される。
【００５０】
なお、図６に示す制御手順では、電動コンプレッサ１０の目標回転数を、ステップ６０１で検出したバッテリ冷却要求レベルとステップ６０２で検出したバッテリ冷却水温度を加味して算出しているが、ステップ６０２において、バッテリ冷却水の温度を冷却温センサ４２によって検出する代わりに、バッテリ３１の温度を温度センサ４１で検出しても良い。
【００５１】
そして次のステップ６０５では、ステップ６０４で算出した電動コンプレッサ１０の目標回転数に応じて、電動コンプレッサ１０の回転数を増速する制御が実施される。そして、ステップ６０５で電動コンプレッサ１０の回転数が目標増速回転数に達したか否かを判定し、目標増速回転数に達していない場合（ＮＯ）はステップ６０４の電動コンプレッサ１０の回転数を増速する制御を引き続き実行し、目標増速回転数に達した場合（ＹＥＳ）はステップ６０６に進んで電動コンプレッサ１０の回転数の増速制御を停止してこのルーチンを終了する。
【００５２】
更に、ステップ６０２のバッテリ冷却水温度検出の代わりに、ステップ６０２Ａに示すように外気温度を検出したり、ステップ６０２Ｂに示すように車速を検出し、ステップ６０３において、電動コンプレッサ１０の目標増速回転数を、バッテリ冷却要求レベルと外気温度、或いはバッテリ冷却要求レベルと車速を加味して算出するようにしても良い。
【００５３】
図７は、図１に示したバッテリの冷却装置５０にある電動コンプレッサ１０の、バッテリ冷却時の制御手順の別の例を示すフローチャートである。図６で説明したバッテリ冷却時の電動コンプレッサ１０の目標増速回転数の算出は、バッテリ冷却要求レベルと、バッテリ冷却水温度、外気温度、或いは車速の何れかの組み合わせによって行っていた。
【００５４】
一方、図７に示す別の実施例では、ステップ７０１でバッテリ冷却水温度、外気温度及び車速の全てを検出し、ステップ７０２において、バッテリ冷却時の電動コンプレッサ１０の目標増速回転数の算出を、バッテリ冷却要求レベル、バッテリ冷却水温度、外気温度、及び車速を全て加味して行っている。バッテリ冷却水温度の代わりに、バッテリ３１の温度を検出するようにしても良い。これ以外の制御手順は図６で説明した制御手順と同じであるので、同じ制御手順には同じステップ番号を付してその説明を省略する。図７に示す別の実施例では、バッテリ冷却時の電動コンプレッサ１０の目標増速回転数の算出を一層正確に行うことができる。
【００５５】
図９は、図１に示した本発明のバッテリの冷却装置５０のバッテリ冷却システム３の別の実施形態を示す構成図である。図９に示す実施形態では、高電圧バッテリ３１に、熱交換により高電圧バッテリ３１を冷却するバッテリ冷却器７を設け、バッテリ冷却器７の冷媒入口側をバルブ１６に接続し、バッテリ冷却器７の冷媒出口側を電動コンプレッサ１０と室内熱交換機１３の間の冷媒路１７に戻している。高電圧バッテリ３１の温度を検出するバッテリ温度センサ４１が設けられてバッテリ冷却ＥＣＵに接続される点は図１と同様である。更に、バッテリ冷却器７の冷媒入口側には、バッテリ冷却ＥＣＵに接続される冷媒温度センサ４５が設けられている。
【００５６】
このような構成のバッテリ冷却システム３にも本発明は適用することができ、以上説明した制御と同様の制御を実施することにより、高電圧バッテリ３１の冷却時にも空調システム１における冷房能力を低下させないようにすることが可能である。即ち、冷媒路１７と分流路１８の両方に第１の冷媒を流す場合でも、電動コンプレッサ１０の目標回転数を増大させることによって、高電圧バッテリ３１の冷却時にも空調システム１における冷房能力を低下させないようにすることが可能である。
【００５７】
このように、本発明のバッテリの冷却装置を搭載したハイブリッド車または電気自動車では、冷凍サイクルを流れる冷媒を利用して、高電圧バッテリを冷却して高電圧バッテリの性能を維持することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 空調システム
２ 目標吹出温度補正システム
３ バッテリ冷却システム
４ エアコンデＥＣＵ
５ バッテリ冷却ＥＣＵ
７ バッテリ冷却器
１０ コンプレッサ
１１ 室外熱交換機
１４ インバータ
１５、１６ バルブ
１７ 冷媒路
１８ 分流路
２３，３２ ウォータポンプ
３１ 高電圧バッテリ
３３ 水熱交換機
３４ 三方切換バルブ
３７ 水路
３８ 分岐水路
４１ バッテリ温度センサ
４２ 冷却水温センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車又はハイブリッド車に搭載されるバッテリ（３１）と、電動コンプレッサ（１０）、室外熱交換機（１１）、室内熱交換機（１３）及びこれらの制御手段（４）を備えた空調システム（１）とを搭載する車両におけるバッテリの冷却装置であって、
第１の冷媒を流す前記空調システム（１）の冷媒路（１７）に、前記室外熱交換機（１１）の下流側と前記電動コンプレッサ（１０）の上流側を結ぶ分流路（１８）を設け、
前記分流路（１８）には熱交換器（３３）を取り付け、
前記熱交換器（３３）には前記バッテリ（３１）を冷却するための第２の冷媒を流す媒体路（３８）を接続し、
前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する冷却制御手段（５）を設け、
前記冷却制御手段（５）が前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）の両方に前記第１の冷媒を流す場合には、前記冷却制御手段（５）は前記制御手段（４）に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置。
【請求項２】
前記冷却制御手段（５）は、前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整弁（１５，１６）を備えており、
前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御が優先する場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記第１の冷媒を全量前記冷媒路（１７）に流すようにし、
前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御よりも、前記冷却制御手段（５）による前記バッテリ（３１）の冷却を優先させる場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の量を増大させ、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が所定レベルより大きい時には、前記第１の冷媒を全量前記分流路（１８）に流すことを特徴とする請求項１に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項３】
前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度または前記バッテリ（３１）の温度に応じて前記バッテリ（３１）の冷却優先度を決定しており、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とする請求項２に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項４】
前記冷却制御手段（５）は、外気温が所定温度より高くなれば、外気温に応じて前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項５】
前記冷却制御手段（５）は、車速が所定速度より高くなれば、車速に応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項６】
前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度、前記バッテリ（３１）の温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる程度を決定することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項７】
前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流し、更に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる場合には、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数の増大を先に行い、所定時間が経過した後に、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流すことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項８】
前記冷却制御手段（５）は、前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流した後に、前記第２の冷媒の流量を増大させることを特徴とする請求項７に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項１】
電気自動車又はハイブリッド車に搭載されるバッテリ（３１）と、電動コンプレッサ（１０）、室外熱交換機（１１）、室内熱交換機（１３）及びこれらの制御手段（４）を備えた空調システム（１）とを搭載する車両におけるバッテリの冷却装置であって、
第１の冷媒を流す前記空調システム（１）の冷媒路（１７）に、前記室外熱交換機（１１）の下流側と前記電動コンプレッサ（１０）の上流側を結ぶ分流路（１８）を設け、
前記分流路（１８）には熱交換器（３３）を取り付け、
前記熱交換器（３３）には前記バッテリ（３１）を冷却するための第２の冷媒を流す媒体路（３８）を接続し、
前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する冷却制御手段（５）を設け、
前記冷却制御手段（５）が前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）の両方に前記第１の冷媒を流す場合には、前記冷却制御手段（５）は前記制御手段（４）に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とするバッテリの冷却装置。
【請求項２】
前記冷却制御手段（５）は、前記冷媒路（１７）と前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整弁（１５，１６）を備えており、
前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御が優先する場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記第１の冷媒を全量前記冷媒路（１７）に流すようにし、
前記制御手段（４）による前記空調システム（１）の制御よりも、前記冷却制御手段（５）による前記バッテリ（３１）の冷却を優先させる場合には、前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記分流路（１８）に流す前記第１の冷媒の量を増大させ、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が所定レベルより大きい時には、前記第１の冷媒を全量前記分流路（１８）に流すことを特徴とする請求項１に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項３】
前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度または前記バッテリ（３１）の温度に応じて前記バッテリ（３１）の冷却優先度を決定しており、前記バッテリ（３１）の冷却優先度が高いほど、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とする請求項２に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項４】
前記冷却制御手段（５）は、外気温が所定温度より高くなれば、外気温に応じて前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項５】
前記冷却制御手段（５）は、車速が所定速度より高くなれば、車速に応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項６】
前記冷却制御手段（５）は、前記第２の冷媒の温度、前記バッテリ（３１）の温度、外気温及び車速の組み合わせに応じて、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる程度を決定することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項７】
前記冷却制御手段（５）は、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流し、更に前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数を増大させる場合には、前記電動コンプレッサ（１０）の目標回転数の増大を先に行い、所定時間が経過した後に、前記流量調整弁（１５，１６）を調整して前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流すことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のバッテリの冷却装置。
【請求項８】
前記冷却制御手段（５）は、前記第１の冷媒を前記分流路（１８）に流した後に、前記第２の冷媒の流量を増大させることを特徴とする請求項７に記載のバッテリの冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２４８３９３（Ｐ２０１２−２４８３９３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９０２２（Ｐ２０１１−１１９０２２）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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