冷却システム
【課題】冷媒の圧力損失を抑えることができ、循環ポンプの動作効率を向上させることができるとともに、循環ポンプの長寿命化を図ることができる冷却システムを提供する。
【解決手段】冷却システムは、熱交換器と、循環ポンプと、電気機器及び循環ポンプが配置された第１の冷媒流路と、冷媒の循環流路を形成するように第１の冷媒流路に接続され、かつ熱交換器が配置された第２の冷媒流路と、第２の冷媒流路に対して並列に第１の冷媒流路に接続され、かつ充電器が配置されたバイパス流路と、第１の冷媒流路とバイパス流路との接続箇所に設けられ、電気機器の動作時に、第１の冷媒流路及び第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成してバイパス流路での冷媒の流動を制限するための弁とを有している。
【解決手段】冷却システムは、熱交換器と、循環ポンプと、電気機器及び循環ポンプが配置された第１の冷媒流路と、冷媒の循環流路を形成するように第１の冷媒流路に接続され、かつ熱交換器が配置された第２の冷媒流路と、第２の冷媒流路に対して並列に第１の冷媒流路に接続され、かつ充電器が配置されたバイパス流路と、第１の冷媒流路とバイパス流路との接続箇所に設けられ、電気機器の動作時に、第１の冷媒流路及び第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成してバイパス流路での冷媒の流動を制限するための弁とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池からの電力によって駆動する電気機器を冷却するための冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図８において、従来の冷却システムは、ラジエータ（熱交換器）１０１、循環ポンプ１０２、第１の冷却液流路１０３Ａ、第２の冷却液流路１０３Ｂ、バイパス流路１０４、及び弁１０５を有している。
【０００３】
ラジエータ１０１は、第２の冷却液流路１０３Ｂに配置されている。また、ラジエータ１０１は、冷却液がもつ熱を外部へ放散して冷却液を冷却する。循環ポンプ１０２は、第１の冷却液流路１０３Ａに配置されている。また、循環ポンプ１０２は、冷却液を流動させるための圧力を冷却液に加える。
【０００４】
第１の冷却液流路１０３Ａ及び第２の冷却液流路１０３Ｂは、互いに接続され、ラジエータ１０１と循環ポンプ１０２との間での冷却液の循環流路を形成している。バイパス流路１０４は、ラジエータ１０１をバイパスするように、第２の冷却液流路１０３Ｂに対して並列に第１の冷却液流路１０３Ａに接続されている。
【０００５】
弁１０５は、第１の冷却液流路１０３Ａとバイパス流路１０４との接続箇所に設けられている。また、弁１０５は、循環ポンプ１０２から吐出され第１の冷却液流路１０３Ａを通る冷却液を、ラジエータ１０１に流すか、バイパス流路１０４に流すかを切り換える。弁１０５の切り替え動作は、システム制御部１５０によって制御される。
【０００６】
第１の冷却液流路１０３Ａには、充電器１０６、インバータ１０７、及び車両走行用のモータ（電気機器）１０８が配置されている。充電器１０６は、外部から受けた交流電力を直流電力に変換して電池（図示せず）を充電する。インバータ１０７は、電池から受けた直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ１０８に供給する。
【０００７】
システム制御部１５０は、冷却液の温度に応じて、弁１０５の切り替え動作を制御して、冷却液をラジエータ１０１に流すかバイパス１０４に流すかを切り換える。具体的に、冷却液の温度が高い場合には、弁１０５によって、冷却液がラジエータ１０１側へ導かれる。そして、ラジエータ１０１によって、冷却液の熱が放散される。他方、冷却液の温度が低い場合には、弁１０５によって、冷却液がラジエータ１０１を通らないように流路が切り換えられて、ラジエータ１０１による圧力損失が冷却液に生じないように、冷却液がバイパス流路１０４側へ導かれる。
【０００８】
ここで、電気自動車の電池の充電は、停車中に行われる。この充電時には、充電器１０６が動作し、モータ１０８及びインバータ１０７は動作しない。また、この充電時には、循環ポンプ１０２が第２の冷却液流路１０３Ｂに冷却液を送ることによって、充電器１０６が冷却される。
【０００９】
次に、図９は、他の従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図９に示す冷却システムは、図８に示す従来の冷却システムの第１の冷却液流路１０３Ａに、冷却液を加熱するヒータ１０９、及び加熱された冷却液を熱源として車室内に暖気を送るためのヒータコア１１０が追加された構成である。
【００１０】
なお、この発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１２０２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図８，９に示すような従来の電気自動車の冷却システムでは、電気自動車の走行時にも充電器１０６に冷却液が流れる。このように、冷却不要の機器にも冷却液が流れるため、循環ポンプ１０２の運転負荷が大きくなり、冷却液の圧力損失が大きくなっていた。また、循環ポンプ１０２の運転負荷が大きいことに伴って、循環ポンプ１０２の寿命が短くなる等の課題があった。
【００１３】
なお、上記のような課題は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の冷却システムのみならず、電池と、外部から受けた電力によって電池を充電する充電器と、電池の電力で駆動する電気機器とを有する自動車以外の電動システムの冷却システムでも起こっていた。
【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷媒の圧力損失を抑えることができ、循環ポンプの動作効率を向上させることができるとともに、循環ポンプの長寿命化を図ることができる冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の冷却システムは、電池と、外部から受けた電力によって前記電池を充電する充電器と、前記電池の電力により駆動する電気機器とを有する電動システムに設けられるものであって、熱交換器と、循環ポンプと、前記電気機器が配置された第１の冷媒流路と、冷媒の循環流路を形成するように前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記熱交換器が配置された第２の冷媒流路と、前記第２の冷媒流路に対して並列に前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記充電器が配置されたバイパス流路と、前記第１の冷媒流路と前記バイパス流路との接続箇所に設けられ、前記電気機器の動作時に、前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成して前記バイパス流路での冷媒の流動を制限するための弁とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の車両用冷却システムによれば、電気機器の動作時に、弁によって、第１の冷媒流路及び第２の冷媒流路による冷媒の循環流路が形成されて、充電器が配置されたバイパス流路での冷媒の流動が制限されるので、電気機器の動作時に充電器へ冷媒が流入することによる冷媒の圧力損失を抑えることができ、循環ポンプの動作効率を向上させることができるとともに、循環ポンプの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電気自動車の冷却システムの他の例を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による電気自動車の冷却システムの他の例を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図８】従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図９】他の従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。なお、図の各流路の矢線は、冷却液（冷媒）の流動方向を示す。
図１において、実施の形態１の冷却システムは、ラジエータ（熱交換器）１、第１の循環ポンプ２Ａ、第２の循環ポンプ２Ｂ、第１の冷却液流路（第１の冷媒流路）３Ａ、第２の冷却液流路（第２の冷媒流路）３Ｂ、バイパス流路４、及び弁５を有している。
【００１９】
ラジエータ１は、第２の冷却液流路３Ｂに配置されている。また、ラジエータ１は、冷却液がもつ熱を外部へ放散して冷却液を冷却する。第１の循環ポンプ２Ａは、第１の冷却液流路３Ａに配置されている。第２の循環ポンプ２Ｂは、バイパス流路４に配置されている。また、第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂは、冷却液を流動させるための圧力を冷却液に加える。
【００２０】
第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂは、互いに接続され、ラジエータ１と第１の循環ポンプ２Ａとの間での冷却液の循環流路を形成している。バイパス流路４は、ラジエータ１をバイパスするように、第２の冷却液流路３Ｂに対して並列に第１の冷却液流路３Ａに接続されている。なお、各流路３Ａ，３Ｂ，４は、それぞれ配管によって形成されている。
【００２１】
弁５は、第１の冷却液流路３Ａとバイパス流路４との接続箇所に配置されている。また、弁５は、第１の循環ポンプ２Ａから吐出された冷却液をラジエータ１に流すか、第２の循環ポンプ２Ｂから吐出された冷却液をラジエータ１に流すかを切り換える。第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂの駆動と、弁５の動作とは、システム制御部５０によって制御される。
【００２２】
バイパス流路４における第２の循環ポンプ２Ｂの吸入側には、充電器６が配置されている。充電器６は、外部から受けた交流電力を直流電力に変換して電池（図示せず）を充電する。第１の冷却液流路３Ａにおける第１の循環ポンプ２Ａの吸入側には、インバータ７及びモータ（電気器）８が設けられている。インバータ７は、電池から受けた直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ８に供給する。なお、充電器６、インバータ７及びモータ８は、電動システムを構成している。
【００２３】
システム制御部５０は、充電器６、インバータ７及びモータ８の動作に応じて、第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂの駆動と、弁５の動作とを制御する。また、システム制御部５０は、車両の挙動を統括して制御する電子制御装置（図示せず）に接続されている。さらに、システム制御部５０は、電子制御装置から車両の動作状態についての情報を取得する。
【００２４】
また、システム制御部５０は、各流路３Ａ，３Ｂ，４のうちの少なくとも１箇所以上に設けられた温度センサ（図示せず）を介して、冷却液の温度を監視している。さらに、システム制御部５０は、充電器６、モータ８及びインバータ７のそれぞれに設けられた温度センサ（図示せず）を介して、充電器６、モータ８及びインバータ７のそれぞれの温度を監視している。なお、システム制御部５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等からなるマイクロコンピュータ等によって構成されている。
【００２５】
さらに、システム制御部５０は、充電器６の動作時には、第２の循環ポンプ２Ｂを駆動させるとともに、第２の冷却液流路３Ｂ及びバイパス流路４による循環流路を弁５に形成させる。また、システム制御部５０は、モータ８の動作時には、第１の循環ポンプ２Ａを駆動させるとともに、第１の冷却液流路３Ａ及びバイパス流路４による循環流路を弁５に形成させる。
【００２６】
次に、動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、第２の循環ポンプ２Ｂを駆動させて、バイパス流路４で冷却液を流動させることによって、充電器６を冷却する。
【００２７】
これとともに、システム制御部５０は、弁５の動作を制御することによって、第１の冷却液流路３Ａから第２の冷却液流路３Ｂへの冷却液の流入を阻止する。即ち、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂとバイパス流路４とによる冷却液の循環流路が形成されている。また、この状態において、システム制御部５０は、第１の循環ポンプ２Ａを駆動停止状態とさせている。これにより、停車時に冷却不要のモータ８及びインバータ７には冷却液が流れないため、モータ８及びインバータ７による冷却液の圧力損失は生じない。
【００２８】
次に、電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、第１の循環ポンプ２Ａを駆動させて、第１の冷却液流路３Ａで冷却液を流動させることによって、モータ８及びインバータ７を冷却する。これとともに、システム制御部５０は、弁５の動作を制御することによって、バイパス流路４から第２の冷却液流路３Ｂへの冷却液の流入を阻止する。
【００２９】
即ち、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａと第２の冷却液流路３Ｂとによる冷却液の循環流路が形成される。また、この状態において、システム制御部５０は、第２の循環ポンプ２Ｂを駆動停止状態とさせている。これにより、走行時に冷却不要の充電器６には冷却液が流れないため、充電器６による冷却液の圧力損失は生じない。
【００３０】
上記のような実施の形態１によれば、モータ８及びインバータ７の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂによる冷却液の循環流路が形成されて、充電器６が配置されたバイパス流路４での冷却液の流動が制限される。この構成により、モータ８及びインバータ７の動作時に、充電器６へ冷却液が流入することによる冷却液の圧力損失を抑えることができ、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの動作効率を向上させることができるとともに、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの長寿命化を図ることができる。
【００３１】
また、充電器６の動作時に、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂとバイパス流路４とによる冷却液の循環流路が形成され、モータ８及びインバータ７への冷却液の流入が制限される。この構成により、充電器６の動作時に、モータ８及びインバータ７へ冷却液が流入することによる冷却液の圧力損失を抑えることができる。従って、弁５によって、充電器６の動作時と、モータ８及びインバータ７の動作時とで、冷却液の流動経路が切り換えられるため、冷却液の圧力損失を車両の状態に対応させて適切に抑えることができる。
【００３２】
なお、実施の形態１において、図２に示すように、第１の循環ポンプ２Ａを第２の冷却液流路３Ｂに配置してもよい。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態１では、第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂの２つの循環ポンプを用いた例について説明した。これに対して、実施の形態２では、１つの循環ポンプ２２を用いた例について説明する。
【００３４】
図３は、この発明の実施の形態２による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図３において、実施の形態２の冷却システムは、実施の形態１における第１の循環ポンプ２Ａに代えて、循環ポンプ２２を有している。また、実施の形態２の冷却システムは、実施の形態１における第２の循環ポンプ２Ｂが省略されている。
【００３５】
さらに、実施の形態２の冷却システムでは、バイパス流路４における冷却液の流動方向が実施の形態１とは逆方向である。実施の形態２の弁５は、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液を、第２の冷却液流路３Ｂ側とバイパス流路４側とに分流させる。弁５による冷却液の分流の割合は、任意に制御できる。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
次に、動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、充電開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液をラジエータ１に流さず、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液の全てをバイパス流路４に流すように弁５の動作を制御する。
【００３７】
このときに、モータ８及びインバータ７は、動作停止状態であるため、発熱しておらず、モータ８及びインバータ７の温度が低い。また、モータ８及びインバータ７の熱容量が大きい。このため、モータ８及びインバータ７は、充電器６の動作に伴って発生する熱の捨て場所とされる。ここで、システム制御部５０は、充電開始時からの時間経過に伴って、冷却液、モータ８及びインバータ７の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、冷却液の温度を適正に保つように、ラジエータ１側に分流する冷却液の流量を弁５により調整する。
【００３８】
次に、電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液をバイパス流路４に流さず、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液の全てをラジエータ１に流すように弁５の動作を制御する。このように、第１の冷却液流路３Ａと第２の冷却液流路３Ｂとからなる冷却液の循環流路で冷却液が循環されることにより、モータ８及びインバータ７が冷却される。このときに、動作停止中であり冷却不要の充電器６には冷却液が流れない。このため、充電器６による冷却液の圧力損失は生じない。
【００３９】
上記のような実施の形態２によれば、モータ８及びインバータ７の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂによる冷却液の循環流路が形成されて、充電器６が配置されたバイパス流路４での冷却液の流動が制限される。この構成により、モータ８及びインバータ７の動作時に、充電器６へ冷却液が流入することによる冷却液の圧力損失を抑えることができ、各循環ポンプ２２の動作効率を向上させることができるとともに、各循環ポンプ２２の長寿命化を図ることができる。
【００４０】
また、循環ポンプ２２のみを用いて冷却液を循環させているため、実施の形態１の第２の循環ポンプ２Ｂのような追加部品が不要となることから、実施の形態１に比べて、製造コストを低減させることができる。
【００４１】
さらに、充電器６の動作時でかつ冷却液が所定の温度未満である場合には、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂ及びバイパス流路４による冷却液の循環流路が形成されて、非動作状態のモータ８及びインバータ７によって、冷却液がもつ熱が放散される。また、充電器６の動作時でかつ冷却液が所定の温度以上である場合には、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂ及びバイパス流路４による冷却液の循環流路が形成されるとともに、第１の冷却液流路３Ａから第２の冷却液流路３Ｂへ冷却液が分流され、ラジエータ１によって、冷却液がもつ熱が放散される。この構成により、冷却液の圧力損失を抑えつつ、冷却液の温度上昇を抑えることができる。
【００４２】
なお、実施の形態２において、図４に示すように、循環ポンプ２２を第２の冷却液流路３Ｂに配置してもよい。この場合、バイパス流路４における冷却液の流動方向が、図３に示す例の逆向きとなる。つまり、図４に示す例では、充電器６の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及びバイパス流路４による冷却液の循環流路が形成される。また、モータ８及びインバータ７の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂによる冷却液の循環流路が形成される。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態３では、暖房機能を有する冷却システムについて説明する。図５は、この発明の実施の形態３による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図５において、実施の形態３の冷却システムは、実施の形態２の冷却システムの第１の冷却液流路３Ａに、冷却液を加熱するヒータ（冷媒加熱器）９、及び加熱された冷却液を熱源として車室内に暖気を送るためのヒータコア（暖房装置）１０が追加された構成である。
【００４４】
次に、動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。また、電池の充電中には、車室内に乗員がいないため、ヒータ９は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、充電開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液をラジエータ１に流さずに、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液の全てをバイパス流路４に流すように弁５の動作を制御する。
【００４５】
このときに、モータ８、インバータ７及びヒータ９は、動作停止状態であるため、発熱しておらず、モータ８、インバータ７及びヒータ９の温度が低い。また、モータ８及びインバータ７の熱容量が大きい。このため、モータ８及びインバータ７は、充電器６の動作に伴って発生する熱の捨て場所とされる。ここで、システム制御部５０は、充電開始時からの時間経過に伴って、冷却液、モータ８及びインバータ７の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、冷却液の温度を適正に保つように、ラジエータ１側に分流する冷却液の流量を弁５により調整する。
【００４６】
次に、電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。また、電気自動車の走行時には、車室内に乗員がいるため暖房する必要がある。電気自動車の走行開始時に冷却液の温度が所定の温度未満である場合には、システム制御部５０は、冷却液をラジエータ１に流さずに、バイパス流路４に流すように弁５の動作を制御する。そして、走行時間が経つにつれ冷却液の温度が所定の温度以上に上昇した場合には、システム制御部５０は、冷却液をラジエータ１に流すように弁５の動作を制御する。このときに、非動作状態であり冷却不要の充電器６には、冷却液が流れない。このため、充電器６による冷却液の圧力損失は生じない。
【００４７】
上記のような実施の形態３によれば、ヒータ９及びヒータコア１０を追加した構成であっても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、バイパス流路４を１つ用いた場合の構成について説明した。これに対して、実施の形態４では、２つの（複数の）バイパス流路を用いた場合の構成について説明する。図６，７は、この発明の実施の形態４による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。なお、図６，７に示す各流路のうち破線で示す流路については、第１の弁４５Ａ又は第２の弁４５Ｂによって、冷却液の流動が遮断されている状態を表す。
【００４９】
図６，７において、実施の形態４の冷却システムの概要は、実施の形態１の冷却システムと同様である。実施の形態４の冷却システムでは、実施の形態１と同様の構成の第１のバイパス流路４４Ａと、第２のバイパス流路４４Ｂとが、実施の形態１のバイパス流路４に代えて用いられる。
【００５０】
また、実施の形態４の冷却システムでは、実施の形態１と同様の構成の第１の弁４５Ａと、第２の弁４５Ｂとが、実施の形態１の弁５に代えて用いられる。第１の弁４５Ａと第２の弁４５Ｂとは、インバータ７及びモータ８の動作時と、充電器６の動作時とで異なる循環流路を互いに協働して形成するためのものである。
【００５１】
さらに、実施の形態４の冷却システムでは、実施の形態１の第１の冷却液流路３が第１のバイパス間流路４３Ａ−１と、第２のバイパス間流路４３Ａ−２と、電気機器流路４３Ａ−３との３つの流路に分けられている。なお、以下では、第１のバイパス間流路４３Ａ−１と、第２のバイパス間流路４３Ａ−２と、電気機器流路４３Ａ−３との総称を第１の冷却液流路４３Ａとして説明する。
【００５２】
第２のバイパス流路４４Ｂは、第１のバイパス流路４４Ａと、インバータ７及びモータ８（即ち電気機器）とに対して並列に、第１の冷却液流路４３Ａに接続されている。第２の弁４５Ｂは、第１の冷却液流路４３Ａと第２のバイパス流路４４Ｂとの接続箇所に配置されている。第２の弁４５Ｂの動作は、システム制御部５０によって制御される。
【００５３】
ここで、第１の冷却液流路４３Ａにおける第１のバイパス流路４４Ａの一端と第２のバイパス流路４４Ｂの一端との間の流路（図６，７の上側）が第１のバイパス間流路４３Ａ−１である。また、第１の冷却液流路４３Ａにおける第１のバイパス流路４４Ａの他端と第２のバイパス流路４４Ｂの他端との間の流路（図６，７の下側）が第２のバイパス間流路４３Ａ−２である。さらに、第１の冷却液流路４３Ａにおける第１のバイパス間流路４３Ａ−１と、第２のバイパス間流路４３Ａ−２との間の流路が電気機器流路４３Ａ−３である。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５４】
次に、図６を用いて、電気自動車の充電時の動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、充電開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、第１のバイパス流路４４Ａからの冷却液の全てを第２のバイパス流路４４Ｂに流すように（第１のバイパス流路４４Ａからの冷却液を、ラジエータ１、インバータ７及びモータ７に流さないように）、第１の弁４５Ａ及び第２の弁４５Ｂの動作と第２の循環ポンプ２Ｂの駆動とを制御する。これにより、充電器６が集中的に冷却される。
【００５５】
また、システム制御部５０は、冷却液の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、第１の弁４５Ａの動作を制御して、冷却液の温度を適正に保つように、第１のバイパス流路４４Ａから第２の冷却液流路３Ｂのラジエータ１側に分流する流量を調整する。
【００５６】
次に、図７を用いて、電気自動車の走行時の動作について説明する。電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、走行開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、電気機器流路４３Ａ−３からの冷却液の全てを第２のバイパス流路４４Ｂに流すように（電気機器流路４３Ａ−３からの冷却液を、ラジエータ１及び充電器６に流さないように）、第１の弁４５Ａ及び第２の弁４５Ｂの動作と第１の循環ポンプ２Ａの駆動とを制御する。これにより、モータ８及びインバータ７が集中的に冷却される。
【００５７】
また、システム制御部５０は、冷却液の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、第２の弁４５Ｂの動作を制御して、冷却液の温度を適正に保つように、電気機器流路４３Ａ−３から第２の冷却液流路３Ｂのラジエータ１側に分流する流量を調整する。
【００５８】
上記のような実施の形態４によれば、実施の形態１の構成に第２のバイパス流路４４Ｂと第２の弁４５Ｂとを追加したので、実施の形態１に比べて、冷却液の圧力損失をより抑えることができ、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの動作効率をより向上させることができるとともに、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの長寿命化を図ることができる。
【００５９】
なお、実施の形態４において、第２のバイパス流路４４Ｂをなす配管の外周面に放熱フィンを設けてもよい。これにより、冷却液が流れる配管の内周には放熱フィンがないため、圧損が増えることなく、配管の外周面の放熱フィンによって、冷却液の温度を低下させることができる。
【００６０】
なお、実施の形態１〜４では、冷却システムを電気自動車に適用した例について説明したが、この発明は、ハイブリッド電気自動車に適用してもよい。また、この発明は、電池と、外部から受けた電力によって電池を充電する充電器と、電池の電力で駆動する電気機器とを有する自動車以外の電動システムに適用してもよい。
【００６１】
さらに、実施の形態３におけるヒータ９及びヒータコア１０を、実施の形態１，２，４における冷却システムに追加してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ ラジエータ（熱交換器）、２Ａ 第１の循環ポンプ、２Ｂ 第２の循環ポンプ、３Ａ 第１の冷却液流路（第１の冷媒流路）、３Ｂ 第２の冷却液流路（第１の冷媒流路）、４ バイパス流路、５ 弁、６ 充電器、７ インバータ、８ モータ（電気機器）、９ ヒータ（冷媒加熱器）、１０ ヒータコア（暖房装置）、２２ 循環ポンプ、４３Ａ 第１の冷却液流路（第１の冷媒流路）、４４Ａ 第１のバイパス流路、４４Ｂ 第２のバイパス流路、４５Ａ 第１の弁、４５Ｂ 第２の弁、５０ システム制御部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池からの電力によって駆動する電気機器を冷却するための冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図８において、従来の冷却システムは、ラジエータ（熱交換器）１０１、循環ポンプ１０２、第１の冷却液流路１０３Ａ、第２の冷却液流路１０３Ｂ、バイパス流路１０４、及び弁１０５を有している。
【０００３】
ラジエータ１０１は、第２の冷却液流路１０３Ｂに配置されている。また、ラジエータ１０１は、冷却液がもつ熱を外部へ放散して冷却液を冷却する。循環ポンプ１０２は、第１の冷却液流路１０３Ａに配置されている。また、循環ポンプ１０２は、冷却液を流動させるための圧力を冷却液に加える。
【０００４】
第１の冷却液流路１０３Ａ及び第２の冷却液流路１０３Ｂは、互いに接続され、ラジエータ１０１と循環ポンプ１０２との間での冷却液の循環流路を形成している。バイパス流路１０４は、ラジエータ１０１をバイパスするように、第２の冷却液流路１０３Ｂに対して並列に第１の冷却液流路１０３Ａに接続されている。
【０００５】
弁１０５は、第１の冷却液流路１０３Ａとバイパス流路１０４との接続箇所に設けられている。また、弁１０５は、循環ポンプ１０２から吐出され第１の冷却液流路１０３Ａを通る冷却液を、ラジエータ１０１に流すか、バイパス流路１０４に流すかを切り換える。弁１０５の切り替え動作は、システム制御部１５０によって制御される。
【０００６】
第１の冷却液流路１０３Ａには、充電器１０６、インバータ１０７、及び車両走行用のモータ（電気機器）１０８が配置されている。充電器１０６は、外部から受けた交流電力を直流電力に変換して電池（図示せず）を充電する。インバータ１０７は、電池から受けた直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ１０８に供給する。
【０００７】
システム制御部１５０は、冷却液の温度に応じて、弁１０５の切り替え動作を制御して、冷却液をラジエータ１０１に流すかバイパス１０４に流すかを切り換える。具体的に、冷却液の温度が高い場合には、弁１０５によって、冷却液がラジエータ１０１側へ導かれる。そして、ラジエータ１０１によって、冷却液の熱が放散される。他方、冷却液の温度が低い場合には、弁１０５によって、冷却液がラジエータ１０１を通らないように流路が切り換えられて、ラジエータ１０１による圧力損失が冷却液に生じないように、冷却液がバイパス流路１０４側へ導かれる。
【０００８】
ここで、電気自動車の電池の充電は、停車中に行われる。この充電時には、充電器１０６が動作し、モータ１０８及びインバータ１０７は動作しない。また、この充電時には、循環ポンプ１０２が第２の冷却液流路１０３Ｂに冷却液を送ることによって、充電器１０６が冷却される。
【０００９】
次に、図９は、他の従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図９に示す冷却システムは、図８に示す従来の冷却システムの第１の冷却液流路１０３Ａに、冷却液を加熱するヒータ１０９、及び加熱された冷却液を熱源として車室内に暖気を送るためのヒータコア１１０が追加された構成である。
【００１０】
なお、この発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１２０２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図８，９に示すような従来の電気自動車の冷却システムでは、電気自動車の走行時にも充電器１０６に冷却液が流れる。このように、冷却不要の機器にも冷却液が流れるため、循環ポンプ１０２の運転負荷が大きくなり、冷却液の圧力損失が大きくなっていた。また、循環ポンプ１０２の運転負荷が大きいことに伴って、循環ポンプ１０２の寿命が短くなる等の課題があった。
【００１３】
なお、上記のような課題は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の冷却システムのみならず、電池と、外部から受けた電力によって電池を充電する充電器と、電池の電力で駆動する電気機器とを有する自動車以外の電動システムの冷却システムでも起こっていた。
【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷媒の圧力損失を抑えることができ、循環ポンプの動作効率を向上させることができるとともに、循環ポンプの長寿命化を図ることができる冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の冷却システムは、電池と、外部から受けた電力によって前記電池を充電する充電器と、前記電池の電力により駆動する電気機器とを有する電動システムに設けられるものであって、熱交換器と、循環ポンプと、前記電気機器が配置された第１の冷媒流路と、冷媒の循環流路を形成するように前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記熱交換器が配置された第２の冷媒流路と、前記第２の冷媒流路に対して並列に前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記充電器が配置されたバイパス流路と、前記第１の冷媒流路と前記バイパス流路との接続箇所に設けられ、前記電気機器の動作時に、前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成して前記バイパス流路での冷媒の流動を制限するための弁とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の車両用冷却システムによれば、電気機器の動作時に、弁によって、第１の冷媒流路及び第２の冷媒流路による冷媒の循環流路が形成されて、充電器が配置されたバイパス流路での冷媒の流動が制限されるので、電気機器の動作時に充電器へ冷媒が流入することによる冷媒の圧力損失を抑えることができ、循環ポンプの動作効率を向上させることができるとともに、循環ポンプの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電気自動車の冷却システムの他の例を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による電気自動車の冷却システムの他の例を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図８】従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【図９】他の従来の電気自動車の冷却システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。なお、図の各流路の矢線は、冷却液（冷媒）の流動方向を示す。
図１において、実施の形態１の冷却システムは、ラジエータ（熱交換器）１、第１の循環ポンプ２Ａ、第２の循環ポンプ２Ｂ、第１の冷却液流路（第１の冷媒流路）３Ａ、第２の冷却液流路（第２の冷媒流路）３Ｂ、バイパス流路４、及び弁５を有している。
【００１９】
ラジエータ１は、第２の冷却液流路３Ｂに配置されている。また、ラジエータ１は、冷却液がもつ熱を外部へ放散して冷却液を冷却する。第１の循環ポンプ２Ａは、第１の冷却液流路３Ａに配置されている。第２の循環ポンプ２Ｂは、バイパス流路４に配置されている。また、第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂは、冷却液を流動させるための圧力を冷却液に加える。
【００２０】
第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂは、互いに接続され、ラジエータ１と第１の循環ポンプ２Ａとの間での冷却液の循環流路を形成している。バイパス流路４は、ラジエータ１をバイパスするように、第２の冷却液流路３Ｂに対して並列に第１の冷却液流路３Ａに接続されている。なお、各流路３Ａ，３Ｂ，４は、それぞれ配管によって形成されている。
【００２１】
弁５は、第１の冷却液流路３Ａとバイパス流路４との接続箇所に配置されている。また、弁５は、第１の循環ポンプ２Ａから吐出された冷却液をラジエータ１に流すか、第２の循環ポンプ２Ｂから吐出された冷却液をラジエータ１に流すかを切り換える。第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂの駆動と、弁５の動作とは、システム制御部５０によって制御される。
【００２２】
バイパス流路４における第２の循環ポンプ２Ｂの吸入側には、充電器６が配置されている。充電器６は、外部から受けた交流電力を直流電力に変換して電池（図示せず）を充電する。第１の冷却液流路３Ａにおける第１の循環ポンプ２Ａの吸入側には、インバータ７及びモータ（電気器）８が設けられている。インバータ７は、電池から受けた直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ８に供給する。なお、充電器６、インバータ７及びモータ８は、電動システムを構成している。
【００２３】
システム制御部５０は、充電器６、インバータ７及びモータ８の動作に応じて、第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂの駆動と、弁５の動作とを制御する。また、システム制御部５０は、車両の挙動を統括して制御する電子制御装置（図示せず）に接続されている。さらに、システム制御部５０は、電子制御装置から車両の動作状態についての情報を取得する。
【００２４】
また、システム制御部５０は、各流路３Ａ，３Ｂ，４のうちの少なくとも１箇所以上に設けられた温度センサ（図示せず）を介して、冷却液の温度を監視している。さらに、システム制御部５０は、充電器６、モータ８及びインバータ７のそれぞれに設けられた温度センサ（図示せず）を介して、充電器６、モータ８及びインバータ７のそれぞれの温度を監視している。なお、システム制御部５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等からなるマイクロコンピュータ等によって構成されている。
【００２５】
さらに、システム制御部５０は、充電器６の動作時には、第２の循環ポンプ２Ｂを駆動させるとともに、第２の冷却液流路３Ｂ及びバイパス流路４による循環流路を弁５に形成させる。また、システム制御部５０は、モータ８の動作時には、第１の循環ポンプ２Ａを駆動させるとともに、第１の冷却液流路３Ａ及びバイパス流路４による循環流路を弁５に形成させる。
【００２６】
次に、動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、第２の循環ポンプ２Ｂを駆動させて、バイパス流路４で冷却液を流動させることによって、充電器６を冷却する。
【００２７】
これとともに、システム制御部５０は、弁５の動作を制御することによって、第１の冷却液流路３Ａから第２の冷却液流路３Ｂへの冷却液の流入を阻止する。即ち、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂとバイパス流路４とによる冷却液の循環流路が形成されている。また、この状態において、システム制御部５０は、第１の循環ポンプ２Ａを駆動停止状態とさせている。これにより、停車時に冷却不要のモータ８及びインバータ７には冷却液が流れないため、モータ８及びインバータ７による冷却液の圧力損失は生じない。
【００２８】
次に、電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、第１の循環ポンプ２Ａを駆動させて、第１の冷却液流路３Ａで冷却液を流動させることによって、モータ８及びインバータ７を冷却する。これとともに、システム制御部５０は、弁５の動作を制御することによって、バイパス流路４から第２の冷却液流路３Ｂへの冷却液の流入を阻止する。
【００２９】
即ち、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａと第２の冷却液流路３Ｂとによる冷却液の循環流路が形成される。また、この状態において、システム制御部５０は、第２の循環ポンプ２Ｂを駆動停止状態とさせている。これにより、走行時に冷却不要の充電器６には冷却液が流れないため、充電器６による冷却液の圧力損失は生じない。
【００３０】
上記のような実施の形態１によれば、モータ８及びインバータ７の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂによる冷却液の循環流路が形成されて、充電器６が配置されたバイパス流路４での冷却液の流動が制限される。この構成により、モータ８及びインバータ７の動作時に、充電器６へ冷却液が流入することによる冷却液の圧力損失を抑えることができ、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの動作効率を向上させることができるとともに、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの長寿命化を図ることができる。
【００３１】
また、充電器６の動作時に、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂとバイパス流路４とによる冷却液の循環流路が形成され、モータ８及びインバータ７への冷却液の流入が制限される。この構成により、充電器６の動作時に、モータ８及びインバータ７へ冷却液が流入することによる冷却液の圧力損失を抑えることができる。従って、弁５によって、充電器６の動作時と、モータ８及びインバータ７の動作時とで、冷却液の流動経路が切り換えられるため、冷却液の圧力損失を車両の状態に対応させて適切に抑えることができる。
【００３２】
なお、実施の形態１において、図２に示すように、第１の循環ポンプ２Ａを第２の冷却液流路３Ｂに配置してもよい。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態１では、第１の循環ポンプ２Ａ及び第２の循環ポンプ２Ｂの２つの循環ポンプを用いた例について説明した。これに対して、実施の形態２では、１つの循環ポンプ２２を用いた例について説明する。
【００３４】
図３は、この発明の実施の形態２による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図３において、実施の形態２の冷却システムは、実施の形態１における第１の循環ポンプ２Ａに代えて、循環ポンプ２２を有している。また、実施の形態２の冷却システムは、実施の形態１における第２の循環ポンプ２Ｂが省略されている。
【００３５】
さらに、実施の形態２の冷却システムでは、バイパス流路４における冷却液の流動方向が実施の形態１とは逆方向である。実施の形態２の弁５は、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液を、第２の冷却液流路３Ｂ側とバイパス流路４側とに分流させる。弁５による冷却液の分流の割合は、任意に制御できる。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
次に、動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、充電開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液をラジエータ１に流さず、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液の全てをバイパス流路４に流すように弁５の動作を制御する。
【００３７】
このときに、モータ８及びインバータ７は、動作停止状態であるため、発熱しておらず、モータ８及びインバータ７の温度が低い。また、モータ８及びインバータ７の熱容量が大きい。このため、モータ８及びインバータ７は、充電器６の動作に伴って発生する熱の捨て場所とされる。ここで、システム制御部５０は、充電開始時からの時間経過に伴って、冷却液、モータ８及びインバータ７の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、冷却液の温度を適正に保つように、ラジエータ１側に分流する冷却液の流量を弁５により調整する。
【００３８】
次に、電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液をバイパス流路４に流さず、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液の全てをラジエータ１に流すように弁５の動作を制御する。このように、第１の冷却液流路３Ａと第２の冷却液流路３Ｂとからなる冷却液の循環流路で冷却液が循環されることにより、モータ８及びインバータ７が冷却される。このときに、動作停止中であり冷却不要の充電器６には冷却液が流れない。このため、充電器６による冷却液の圧力損失は生じない。
【００３９】
上記のような実施の形態２によれば、モータ８及びインバータ７の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂによる冷却液の循環流路が形成されて、充電器６が配置されたバイパス流路４での冷却液の流動が制限される。この構成により、モータ８及びインバータ７の動作時に、充電器６へ冷却液が流入することによる冷却液の圧力損失を抑えることができ、各循環ポンプ２２の動作効率を向上させることができるとともに、各循環ポンプ２２の長寿命化を図ることができる。
【００４０】
また、循環ポンプ２２のみを用いて冷却液を循環させているため、実施の形態１の第２の循環ポンプ２Ｂのような追加部品が不要となることから、実施の形態１に比べて、製造コストを低減させることができる。
【００４１】
さらに、充電器６の動作時でかつ冷却液が所定の温度未満である場合には、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂ及びバイパス流路４による冷却液の循環流路が形成されて、非動作状態のモータ８及びインバータ７によって、冷却液がもつ熱が放散される。また、充電器６の動作時でかつ冷却液が所定の温度以上である場合には、弁５によって、第２の冷却液流路３Ｂ及びバイパス流路４による冷却液の循環流路が形成されるとともに、第１の冷却液流路３Ａから第２の冷却液流路３Ｂへ冷却液が分流され、ラジエータ１によって、冷却液がもつ熱が放散される。この構成により、冷却液の圧力損失を抑えつつ、冷却液の温度上昇を抑えることができる。
【００４２】
なお、実施の形態２において、図４に示すように、循環ポンプ２２を第２の冷却液流路３Ｂに配置してもよい。この場合、バイパス流路４における冷却液の流動方向が、図３に示す例の逆向きとなる。つまり、図４に示す例では、充電器６の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及びバイパス流路４による冷却液の循環流路が形成される。また、モータ８及びインバータ７の動作時に、弁５によって、第１の冷却液流路３Ａ及び第２の冷却液流路３Ｂによる冷却液の循環流路が形成される。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態３では、暖房機能を有する冷却システムについて説明する。図５は、この発明の実施の形態３による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。図５において、実施の形態３の冷却システムは、実施の形態２の冷却システムの第１の冷却液流路３Ａに、冷却液を加熱するヒータ（冷媒加熱器）９、及び加熱された冷却液を熱源として車室内に暖気を送るためのヒータコア（暖房装置）１０が追加された構成である。
【００４４】
次に、動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。また、電池の充電中には、車室内に乗員がいないため、ヒータ９は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、充電開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液をラジエータ１に流さずに、第１の冷却液流路３Ａからの冷却液の全てをバイパス流路４に流すように弁５の動作を制御する。
【００４５】
このときに、モータ８、インバータ７及びヒータ９は、動作停止状態であるため、発熱しておらず、モータ８、インバータ７及びヒータ９の温度が低い。また、モータ８及びインバータ７の熱容量が大きい。このため、モータ８及びインバータ７は、充電器６の動作に伴って発生する熱の捨て場所とされる。ここで、システム制御部５０は、充電開始時からの時間経過に伴って、冷却液、モータ８及びインバータ７の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、冷却液の温度を適正に保つように、ラジエータ１側に分流する冷却液の流量を弁５により調整する。
【００４６】
次に、電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。また、電気自動車の走行時には、車室内に乗員がいるため暖房する必要がある。電気自動車の走行開始時に冷却液の温度が所定の温度未満である場合には、システム制御部５０は、冷却液をラジエータ１に流さずに、バイパス流路４に流すように弁５の動作を制御する。そして、走行時間が経つにつれ冷却液の温度が所定の温度以上に上昇した場合には、システム制御部５０は、冷却液をラジエータ１に流すように弁５の動作を制御する。このときに、非動作状態であり冷却不要の充電器６には、冷却液が流れない。このため、充電器６による冷却液の圧力損失は生じない。
【００４７】
上記のような実施の形態３によれば、ヒータ９及びヒータコア１０を追加した構成であっても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、バイパス流路４を１つ用いた場合の構成について説明した。これに対して、実施の形態４では、２つの（複数の）バイパス流路を用いた場合の構成について説明する。図６，７は、この発明の実施の形態４による電気自動車の冷却システムを示す構成図である。なお、図６，７に示す各流路のうち破線で示す流路については、第１の弁４５Ａ又は第２の弁４５Ｂによって、冷却液の流動が遮断されている状態を表す。
【００４９】
図６，７において、実施の形態４の冷却システムの概要は、実施の形態１の冷却システムと同様である。実施の形態４の冷却システムでは、実施の形態１と同様の構成の第１のバイパス流路４４Ａと、第２のバイパス流路４４Ｂとが、実施の形態１のバイパス流路４に代えて用いられる。
【００５０】
また、実施の形態４の冷却システムでは、実施の形態１と同様の構成の第１の弁４５Ａと、第２の弁４５Ｂとが、実施の形態１の弁５に代えて用いられる。第１の弁４５Ａと第２の弁４５Ｂとは、インバータ７及びモータ８の動作時と、充電器６の動作時とで異なる循環流路を互いに協働して形成するためのものである。
【００５１】
さらに、実施の形態４の冷却システムでは、実施の形態１の第１の冷却液流路３が第１のバイパス間流路４３Ａ−１と、第２のバイパス間流路４３Ａ−２と、電気機器流路４３Ａ−３との３つの流路に分けられている。なお、以下では、第１のバイパス間流路４３Ａ−１と、第２のバイパス間流路４３Ａ−２と、電気機器流路４３Ａ−３との総称を第１の冷却液流路４３Ａとして説明する。
【００５２】
第２のバイパス流路４４Ｂは、第１のバイパス流路４４Ａと、インバータ７及びモータ８（即ち電気機器）とに対して並列に、第１の冷却液流路４３Ａに接続されている。第２の弁４５Ｂは、第１の冷却液流路４３Ａと第２のバイパス流路４４Ｂとの接続箇所に配置されている。第２の弁４５Ｂの動作は、システム制御部５０によって制御される。
【００５３】
ここで、第１の冷却液流路４３Ａにおける第１のバイパス流路４４Ａの一端と第２のバイパス流路４４Ｂの一端との間の流路（図６，７の上側）が第１のバイパス間流路４３Ａ−１である。また、第１の冷却液流路４３Ａにおける第１のバイパス流路４４Ａの他端と第２のバイパス流路４４Ｂの他端との間の流路（図６，７の下側）が第２のバイパス間流路４３Ａ−２である。さらに、第１の冷却液流路４３Ａにおける第１のバイパス間流路４３Ａ−１と、第２のバイパス間流路４３Ａ−２との間の流路が電気機器流路４３Ａ−３である。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５４】
次に、図６を用いて、電気自動車の充電時の動作について説明する。電気自動車の電池の充電は、停車時に行われる。即ち、停車時には、充電器６が動作し、モータ８及びインバータ７は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、充電開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、第１のバイパス流路４４Ａからの冷却液の全てを第２のバイパス流路４４Ｂに流すように（第１のバイパス流路４４Ａからの冷却液を、ラジエータ１、インバータ７及びモータ７に流さないように）、第１の弁４５Ａ及び第２の弁４５Ｂの動作と第２の循環ポンプ２Ｂの駆動とを制御する。これにより、充電器６が集中的に冷却される。
【００５５】
また、システム制御部５０は、冷却液の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、第１の弁４５Ａの動作を制御して、冷却液の温度を適正に保つように、第１のバイパス流路４４Ａから第２の冷却液流路３Ｂのラジエータ１側に分流する流量を調整する。
【００５６】
次に、図７を用いて、電気自動車の走行時の動作について説明する。電気自動車の走行時には、モータ８及びインバータ７が動作し、充電器６は動作しない。これに対応して、システム制御部５０は、走行開始時に冷却液の温度が低い（所定の温度未満である）場合には、電気機器流路４３Ａ−３からの冷却液の全てを第２のバイパス流路４４Ｂに流すように（電気機器流路４３Ａ−３からの冷却液を、ラジエータ１及び充電器６に流さないように）、第１の弁４５Ａ及び第２の弁４５Ｂの動作と第１の循環ポンプ２Ａの駆動とを制御する。これにより、モータ８及びインバータ７が集中的に冷却される。
【００５７】
また、システム制御部５０は、冷却液の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出すると、第２の弁４５Ｂの動作を制御して、冷却液の温度を適正に保つように、電気機器流路４３Ａ−３から第２の冷却液流路３Ｂのラジエータ１側に分流する流量を調整する。
【００５８】
上記のような実施の形態４によれば、実施の形態１の構成に第２のバイパス流路４４Ｂと第２の弁４５Ｂとを追加したので、実施の形態１に比べて、冷却液の圧力損失をより抑えることができ、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの動作効率をより向上させることができるとともに、各循環ポンプ２Ａ，２Ｂの長寿命化を図ることができる。
【００５９】
なお、実施の形態４において、第２のバイパス流路４４Ｂをなす配管の外周面に放熱フィンを設けてもよい。これにより、冷却液が流れる配管の内周には放熱フィンがないため、圧損が増えることなく、配管の外周面の放熱フィンによって、冷却液の温度を低下させることができる。
【００６０】
なお、実施の形態１〜４では、冷却システムを電気自動車に適用した例について説明したが、この発明は、ハイブリッド電気自動車に適用してもよい。また、この発明は、電池と、外部から受けた電力によって電池を充電する充電器と、電池の電力で駆動する電気機器とを有する自動車以外の電動システムに適用してもよい。
【００６１】
さらに、実施の形態３におけるヒータ９及びヒータコア１０を、実施の形態１，２，４における冷却システムに追加してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ ラジエータ（熱交換器）、２Ａ 第１の循環ポンプ、２Ｂ 第２の循環ポンプ、３Ａ 第１の冷却液流路（第１の冷媒流路）、３Ｂ 第２の冷却液流路（第１の冷媒流路）、４ バイパス流路、５ 弁、６ 充電器、７ インバータ、８ モータ（電気機器）、９ ヒータ（冷媒加熱器）、１０ ヒータコア（暖房装置）、２２ 循環ポンプ、４３Ａ 第１の冷却液流路（第１の冷媒流路）、４４Ａ 第１のバイパス流路、４４Ｂ 第２のバイパス流路、４５Ａ 第１の弁、４５Ｂ 第２の弁、５０ システム制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、外部から受けた電力によって前記電池を充電する充電器と、前記電池の電力により駆動する電気機器とを有する電動システムに設けられる冷却システムであって、
熱交換器と、
循環ポンプと、
前記電気機器が配置された第１の冷媒流路と、
冷媒の循環流路を形成するように前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記熱交換器が配置された第２の冷媒流路と、
前記第２の冷媒流路に対して並列に前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記充電器が配置されたバイパス流路と、
前記第１の冷媒流路と前記バイパス流路との接続箇所に設けられ、前記電気機器の動作時に、前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成して前記バイパス流路での冷媒の流動を制限するための弁と
を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記循環ポンプは、前記第１の冷媒流路に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記循環ポンプは、前記第２の冷媒流路に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項４】
前記循環ポンプは、前記第１の冷媒流路と前記バイパス流路とのそれぞれに配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項５】
前記循環ポンプは、前記第２の冷媒流路と前記バイパス流路とのそれぞれに配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム
【請求項６】
前記バイパス流路としての第１のバイパス流路と前記電気機器とに対して並列に前記第１の冷媒流路に接続された第２のバイパス流路と、
前記第１の冷媒流路と前記第２のバイパス流路との接続箇所に設けられ、前記電気機器の動作時と前記充電器の動作時とで異なる循環流路を前記弁としての第１の弁と協働して形成するための第２の弁と
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項７】
前記弁は、
前記電気機器の動作時に、前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成し、
前記充電器の動作時でかつ冷媒が所定の温度未満である場合に、前記第１の冷媒流路及び前記バイパス流路による冷媒の循環流路を形成し、
前記充電器の動作時でかつ冷媒が所定の温度以上未満である場合に、前記第２の冷媒流路及び前記バイパス流路による冷媒の循環流路を形成するとともに、前記第１の冷媒流路から前記第２の冷媒流路へ冷媒を分流する
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記第１の冷媒流路には、冷媒を加熱する冷媒加熱器と、前記冷媒加熱器からの冷媒を熱源とする暖房装置とが配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１】
電池と、外部から受けた電力によって前記電池を充電する充電器と、前記電池の電力により駆動する電気機器とを有する電動システムに設けられる冷却システムであって、
熱交換器と、
循環ポンプと、
前記電気機器が配置された第１の冷媒流路と、
冷媒の循環流路を形成するように前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記熱交換器が配置された第２の冷媒流路と、
前記第２の冷媒流路に対して並列に前記第１の冷媒流路に接続され、かつ前記充電器が配置されたバイパス流路と、
前記第１の冷媒流路と前記バイパス流路との接続箇所に設けられ、前記電気機器の動作時に、前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成して前記バイパス流路での冷媒の流動を制限するための弁と
を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記循環ポンプは、前記第１の冷媒流路に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記循環ポンプは、前記第２の冷媒流路に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項４】
前記循環ポンプは、前記第１の冷媒流路と前記バイパス流路とのそれぞれに配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項５】
前記循環ポンプは、前記第２の冷媒流路と前記バイパス流路とのそれぞれに配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム
【請求項６】
前記バイパス流路としての第１のバイパス流路と前記電気機器とに対して並列に前記第１の冷媒流路に接続された第２のバイパス流路と、
前記第１の冷媒流路と前記第２のバイパス流路との接続箇所に設けられ、前記電気機器の動作時と前記充電器の動作時とで異なる循環流路を前記弁としての第１の弁と協働して形成するための第２の弁と
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項７】
前記弁は、
前記電気機器の動作時に、前記第１の冷媒流路及び前記第２の冷媒流路による冷媒の循環流路を形成し、
前記充電器の動作時でかつ冷媒が所定の温度未満である場合に、前記第１の冷媒流路及び前記バイパス流路による冷媒の循環流路を形成し、
前記充電器の動作時でかつ冷媒が所定の温度以上未満である場合に、前記第２の冷媒流路及び前記バイパス流路による冷媒の循環流路を形成するとともに、前記第１の冷媒流路から前記第２の冷媒流路へ冷媒を分流する
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記第１の冷媒流路には、冷媒を加熱する冷媒加熱器と、前記冷媒加熱器からの冷媒を熱源とする暖房装置とが配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の冷却システム。
【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２０１２−９３０４７（Ｐ２０１２−９３０４７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２０８８（Ｐ２０１０−２４２０８８）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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