JP2007137127A - 車両用電池冷却・空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池冷却のための冷凍サイクル強制運転時に前席側蒸発器のフロスト発生を、電磁弁の追加設置なしで防止する。
【解決手段】車両に搭載される電池１に冷却風を送風する電池冷却用送風機２６と、空調用冷凍サイクル１１の圧縮機１２および電池冷却用送風機２６の作動を制御する制御装置とを備え、空調用冷凍サイクル１１には、前席側蒸発器１５と並列に後席側蒸発器９を設け、電池冷却用送風機２６は、後席側蒸発器９で冷却された冷風を電池１の冷却風として取り入れる冷風取り入れモードを少なくとも設定するようになっており、圧縮機１２の停止時に冷風取り入れモードを設定するときは制御装置により圧縮機１２を強制的に断続運転させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両等に搭載される電池の温度管理を、空調用冷凍サイクルを利用して行う車両用電池冷却・空調装置に関する。

従来、この種の車両用電池冷却・空調装置として、外気（車室外空気）を取り入れて電池を冷却する外気取り入れモードと、内気（車室内空気）を取り入れて電池を冷却する内気取り入れモードと、冷凍サイクルの蒸発器にて冷却された冷風を取り入れて電池を冷却する冷風取り入れモードとを切替設定するものが特許文献１に記載されている。

上記冷凍サイクルは車室内空調用として設けられる既存のものであって、この車室内空調用の冷凍サイクルに対して、電池冷却用の蒸発器を追加設置する構成になっている。

ところで、春秋の中間期のように車室内を空調する必要性がない時期には、空調用冷凍サイクルおよび空調用送風機がともに停止状態となる場合がある。こような空調停止状態にあるときに、上記冷風取り入れモードを実行する時は車室内空調用の冷凍サイクルを強制的に運転することになる。

この際に、空調用冷凍サイクルでは、空調用送風機の停止に伴って空調用蒸発器の出口冷媒の過熱度低下→減圧手段をなす膨張弁の閉弁という現象が発生するが、実際には、膨張弁での洩れ冷媒量がかなり大きいとともに、空調用送風機が停止しているので、空調用蒸発器への洩れ冷媒の流入によって空調用蒸発器が過度に冷却され、空調用蒸発器のフロスト（霜付き）が発生する。

そこで、特許文献１では、空調用蒸発器の冷媒入口側流路に電磁弁を設置し、この電磁弁を閉じた状態にして冷凍サイクルを強制的に起動させている。これにより、電池冷却のための冷凍サイクル強制運転時に空調用蒸発器のフロスト発生を防止している。
特開２００４−２５５９６０号公報

上記のように、特許文献１では、空調用蒸発器のフロスト防止のために、空調用蒸発器の冷媒入口側流路に電磁弁を特別に追加設置しなければならず、電磁弁の追加によるコストアップ、電磁弁の開閉による騒音発生等の不具合がある。

本発明は、上記点に鑑み、電池冷却のための冷凍サイクル強制運転時に空調用蒸発器のフロスト発生を、電磁弁の追加設置なしで防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、車両に搭載される電池（１）に冷却風を送風する電池冷却用送風機（２６）と、
空調用冷凍サイクル（１１）の圧縮機（１２）および電池冷却用送風機（２６）の作動を制御する制御手段（４０、４１）とを備え、
空調用冷凍サイクル（１１）には、車室内空調用の蒸発器（１５）と並列に第２の蒸発器（９、９０）を設け、
電池冷却用送風機（２６）は、第２の蒸発器（９、９０）で冷却された冷風を電池（１）の冷却風として取り入れる冷風取り入れモードを少なくとも設定するようになっており、
圧縮機（１２）の停止時に冷風取り入れモードを設定するときは制御手段（４０、４１）により圧縮機（１２）を強制的に断続運転させることを特徴としている。

これによると、圧縮機（１２）の停止時に冷風取り入れモードを設定するときは、圧縮機（１２）を強制的に断続運転させることにより第２の蒸発器（９、９０）が冷却作用を発揮して電池（１）に冷却風として冷風を取り入れることができる。

このように、圧縮機（１２）を断続運転させるので、車室内空調用の蒸発器（１５）に膨張弁（１４）から洩れ冷媒が流入しても圧縮機断続運転の停止期間中に蒸発器温度が上昇して、空調用蒸発器（１５）のフロストを防止できる。そのため、従来技術における空調用蒸発器（１５）入口側の電磁弁を廃止できる。

本発明では、車室内空調用の蒸発器は具体的には、車室内前席側を空調する前席側空調用の蒸発器（１５）であり、第２の蒸発器は具体的には、車室内後席側を空調する後席側空調用蒸発器（９）である。

これによれば、後席側空調用蒸発器（９）を利用して電池冷却のための冷風取り入れモードを設定できるとともに、前席側空調用の蒸発器（１５）のフロストを電磁弁の追加設置なしで防止できる。

なお、本発明では、第２の蒸発器を電池冷却専用の蒸発器（９０）で構成してもよい。

また、本発明では、電池冷却用送風機（２６）は、上記した冷風取り入れモードの他に、冷却風として内気を取り入れる内気取り入れモードと、冷却風として外気を取り入れる外気取り入れモードとを設定するようにしてもよい。

これによれば、電池（１）の使用環境状況に応じて、冷風取り入れモードと内気取り入れモードと外気取り入れモードとを選択して、電池（１）の冷却を行うことができる。

また、本発明では、上記のごとく電池冷却風取り入れモードとして、内気取り入れモードと外気取り入れモードと冷風取り入れモードとを設定する場合に、内気取り入れモードおよび外気取り入れモードでは、電池冷却用送風機（２６）の風量調整により電池（１）の冷却能力を調整し、
一方、冷風取り入れモードでは、電池冷却用送風機（２６）の風量を最小風量近傍の小風量に固定するようにしてもよい。

これによれば、冷風取り入れモードでは電池冷却用送風機（２６）を常に小風量状態に維持して、低騒音状態を維持できる。

また、内気取り入れモードおよと外気取り入れモードでは風量調整により電池冷却能力を調整して、冷風取り入れモードへの切替を最小限に抑えて、圧縮機駆動の省動力化を図ることができる。

また、本発明では、電池（１）冷却後の空気を車室内へ還流する車室内還流通路（３４）を設けるようにしてもよい。

これによれば、内気取り入れモードを選択して電池（１）の冷却を行う際に、電池（１）側への内気送風によって車室内圧力が低くなることを防止できる。そのため、車室内圧力の低下によって外気が車室内へ侵入する現象を未然に回避できる。

本発明において圧縮機は、電動圧縮機（１２）、可変容量圧縮機および固定容量圧縮機のいずれであってもよい。

なお、上記各手段および特許請求の範囲の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本実施形態は、走行用の内燃機関（エンジン）と走行用の電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド車両に搭載される電池冷却・空調装置に関するものであって、図１は本実施形態の車両搭載状態の概要を示す車両側面概略図である。

電池１は主に走行用の電動モータに電力を供給する充放電可能な二次電池（バッテリ）であり、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等で構成される。電池１は本例ではセダンタイプの乗用車における後席２の後方側に形成されるトランクルーム３の床下部に搭載される。電池１に冷却風を送風する後述の電池冷却用送風機２６もトランクルーム３の床下部に搭載される。

セダンタイプの乗用車では、周知のように後席２の後方側に荷物台としての役割を果たすリヤートレイ４が配置されるので、トランクルーム３は後席２の後方側で、リヤートレイ４の下方側に形成される。

後席側空調ユニット５はトランクルーム３内に搭載される。より具体的には、リヤートレイ４の直下の部位に後席側空調ユニット５が配置される。

図２は本実施形態による電池冷却・空調装置の全体システム構成図であり、後席側空調ユニット５は樹脂製のケース５ａを有し、このケース５ａの内部に車室内へ向かって空気が流れる通風路が構成される。なお、ケース５ａは、樹脂成形上の理由、内蔵機器の組み付け上の理由等から複数の分割ケース体に分割され、その複数の分割ケース体をネジ止め等の締結手段にて一体に締結することにより構成される。

ケース５ａ内の通風路の一端部には内気吸い込み口６が配置される。この内気吸い込み口６は図１に示すようにケース５ａの上部に配置され、リヤートレイ４を貫通して車室内の後席側領域に開口する。これにより、内気吸い込み口６は車室内の後席側領域から内気（車室内空気）をケース５ａ内部へ吸い込むことができる。

ケース５ａ内の通風路において、内気吸い込み口６の風下側に空気清浄フィルタ部７が配置される。この空気清浄フィルタ部７は除塵機能および脱臭機能を果たすものである。ケース５ａ内の通風路において、空気清浄フィルタ部７の風下側に後席側送風機８が配置される。この後席側送風機８は、図１に示すように遠心式送風ファン８ａをモータ８ｂにより回転駆動する構成になっている。

ケース５ａ内の通風路において、送風機８の吹出側に冷却用熱交換器をなす後席側蒸発器９が配置される。後席側蒸発器９は、前席側空調ユニット１０の冷凍サイクル１１から分岐した冷媒通路に設けられる。

冷凍サイクル１１は周知のごとく、圧縮機１２、高圧側冷媒の放熱器をなす凝縮器１３、減圧手段をなす前席側膨張弁１４、前席側蒸発器１５等を包含する閉回路からなる。なお、圧縮機１２は本例では、モータ１２ａにより回転駆動される電動圧縮機である。

前席側空調ユニット１０は、図１に示すように車室内の前部に配置され、車室内の前席側領域を空調する。前席側空調ユニット１０は周知の構成であり、前席側送風機１６により内気または外気を吸入してケース１７内に送風するようになっている。前席側送風機１６も遠心式送風ファン１６ａをモータ１６ｂにより回転駆動する構成になっている。

ケース１７内の通風路において、前席側送風機１６の吹出側に冷却用熱交換器をなす前席側蒸発器１５が配置され、前席側蒸発器１５の風下側に加熱用熱交換器をなす前席側ヒータコア１８が配置されている。そして、前席側ヒータコア１８を通過する温風と前席側ヒータコア１８をバイパスする冷風との風量割合を回転可能な前席側エアミックスドア１９により調整して、車室内前席側吹出空気温度を調整するようになっている。

この温度調整後の空調風が図示しない吹出口切替機構を経てフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口のいずれか１つまたは複数の吹出口から車室内前席側または車両前面窓ガラス側へ吹き出すようになっている。

後席側蒸発器９の冷媒入口側には減圧手段をなす後席側膨張弁２０が接続され、この後席側膨張弁２０および後席側蒸発器９が前席側膨張弁１４および前席側蒸発器１５と並列に接続されている。前席側膨張弁１４および後席側膨張弁２０はそれぞれ蒸発器１５、９の出口冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度を調節するものである。

後席側空調ユニット５のケース５ａ内の通風路において後席側蒸発器９の風下側に加熱用熱交換器をなす後席側ヒータコア２１が配置されている。そして、後席側ヒータコア２１を通過する温風と後席側ヒータコア２１をバイパスする冷風との風量割合を回転可能な後席側エアミックスドア２２により調整して、車室内後席側吹出空気温度を調整するようになっている。なお、後席側ヒータコア２１および前席側ヒータコア１８は車両エンジンの温水（冷却水）を熱源として空気を加熱する。

後席側ヒータコア２１の風下側には、回転可能な後席側吹出モード切替ドア２３と、この後席側吹出モード切替ドア２３により開閉される後席側フェイス開口部２４及び後席側フット開口部２５が配置されている。後席側フェイス開口部２４には図１に示す後席側天井吹出ダクト２４ａが接続され、後席側フット開口部２５には図示しない後席側足元吹出ダクトが接続される。

このため、後席側の冷房時には後席側フェイス開口部２４を開口することにより後席側エアミックスドア２２により温度調整された冷風を、後席側フェイス開口部２４から後席側天井吹出ダクト２４ａを経て後席側天井吹出口２４ｂから後席乗員の頭部に向かって吹き出すことができる。

また、後席側の暖房時には後席側フット開口部２５を開口することにより後席側エアミックスドア２２により温度調整された温風を後席側フット開口部２５から後席側足元吹出ダクトを経て後席乗員の足元部に向かって吹き出すことができる。

図１に示すように、トランクルーム３の床下部に配置される電池冷却用送風機２６は遠心式送風ファン２６ａをモータ２６ｂにより回転駆動するようになっている。電池冷却用送風機２６の吸入側には３つの吸入通路２７〜２９が接続されている。第１の吸入通路は内気吸入通路２７であり、後席側空調ユニット５の内気吸い込み口６に連通している。

第２の吸入通路は冷風吸入通路２８であり、後席側蒸発器９の風下直後の部位に接続されている。第３の吸入通路は外気吸入通路２９であり、トランクルーム３内に開口している。なお、トランクルーム３の内部はトランク蓋部等の微小隙間を通して外気雰囲気に連通しているので、トランクルーム３内は外気雰囲気に近似した雰囲気になっている。このため、外気吸入通路２９によるトランクルーム３内からの空気吸入は外気吸入とみなすことができる。

これら３つの吸入通路２７〜２９を開閉するために、電池冷却用送風機２６の吸入側に２つの吸入切替ドア３０、３１（図２）が配置されている。この２つの吸入切替ドア３０、３１は図示しないリンク機構によって連動操作されるようになっている。図２は２つの吸入切替ドア３０、３１により内気吸入通路２７および外気吸入通路２９を閉塞して冷風吸入通路２８を開口する冷風取り入れモードを設定した状態を示す。

２つの吸入切替ドア３０、３１は、この冷風取り入れモードの他に、内気吸入通路２７および冷風吸入通路２８を閉塞して外気吸入通路２９を開口する外気取り入れモードと、冷風吸入通路２８および外気吸入通路２９を閉塞して内気取り入れモードとを切替設定するようになっている。

電池冷却用送風機２６の吹出側は連結ダクト３２を経て電池収納ケース３３の空気入口部に連通している。電池１は図２に示すように電池収納ケース３２内に所定の空隙部を設けて配置される。これにより、電池収納ケース３３内を冷却風が通過可能となっている。

電池収納ケース３３の空気出口部は車室内還流通路３４と車室外排出通路３５とに分岐される。車室内還流通路３４は車室内へ連通して電池冷却後の空気を図１の矢印ａのように車室内に還流する。また、車室外排出通路３５は車室外へ直接開口している。車室内還流通路３４と車室外排出通路３５の通風抵抗の割合にて両通路３４、３５の風量配分を決定する。

なお、図１では、後席側空調ユニット５の図示の簡略化のために、後席側ヒータコア２１、後席側エアミックスドア２２、後席側吹出モード切替ドア２３、後席側フット開口部２５、吸入切替ドア３０、３１等の図示を省略している。

次に、本実施形態における電気制御部の概要を図３により説明すると、マイクロコンピュータを用いて構成される電池制御装置４０および空調制御装置４１を備えている。この両制御装置４０、４１相互間で制御信号の通信を行うようになっている。

電池制御装置４０には電池１の温度を検出する温度センサ４２の検出信号が入力される。電池制御装置４０の制御出力により電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を制御して、電池冷却用送風機２６の回転数、すなわち、風量を制御するようになっている。

また、電池制御装置４０の制御出力によりモータアクチュエータ４３の作動角を制御して吸入切替ドア３０、３１の開閉（冷却風取り入れモードの切替）を制御するようになっている。

空調制御装置４１の入力側には空調用センサ群４４および空調操作パネル４５が接続される。空調用センサ群４４には、周知の外気温センサ、内気温センサ、日射センサ、蒸発器温度センサ、エンジン冷却水温度センサ等が設けられる。空調操作パネル４５には、車室内温度の温度設定、風量切替、吹出モード切替、内外気吸込モード切替、圧縮機１２の作動指令等を行う各種空調操作スイッチが設けられる。

空調制御装置４１の出力側には、電動圧縮機１２の駆動用モータ１２ａ、前席側送風機１６の駆動用モータ１６ｂ、前席側エアミックスドア１９のモータアクチュエータ１９ａ、後席側送風機８の駆動用モータ８ｂ、後席側エアミックスドア２２のモータアクチュエータ２２ａ、後席側吹出モード切替ドア２３のモータアクチュエータ２３ａ等が接続され、これら空調機器の作動を空調制御装置４１の制御出力により制御するようになっている。

次に、本実施形態の作動を説明する。最初に、前席側空調ユニット１０および後席側空調ユニット５の作動の概要を説明する。前席側空調ユニット１０では、前席側送風機１６の作動により内気または外気を吸入して前席側蒸発器１５に向かって送風する。この送風空気を前席側蒸発器１５により冷却する。

ここで、前席側蒸発器１５の冷却能力は、電動圧縮機１２の回転数を調整して冷媒流量を調整することにより調整できる。従って、電動圧縮機１２の回転数調整により前席側蒸発器１５吹出側の冷風温度を制御できる。

前席側蒸発器１５通過後の冷風は前席側エアミックスドア１９により前席側ヒータコア１８と前席側ヒータコア１８のバイパス通路側とに分岐される。従って、前席側エアミックスドア１９の開度により前席側エアミックスドア１９を通過する温風と前席側ヒータコア１８をバイパスする冷風との風量割合を調整して、車室内前席側への吹出空気温度を制御できる。

一方、後席側空調ユニット５では、後席側送風機８の作動により内気吸い込み口６から内気を吸入して空気清浄フィルタ部７に向かって送風する。空気清浄フィルタ部７では、空気の除塵および脱臭を行う。次いで、送風空気は後席側蒸発器９に向かって送風され、この送風空気を後席側蒸発器９により冷却する。

後席側蒸発器９通過後の冷風は後席側エアミックスドア２２により後席側ヒータコア２１と後席側ヒータコア２１のバイパス通路側とに分岐される。従って、後席側エアミックスドア２２の開度により後席側ヒータコア２１を通過する温風と前席側ヒータコア２１をバイパスする冷風との風量割合を調整して、車室内後席側への吹出空気温度を制御できる。

なお、後席側空調ユニット５の作動を停止して、前席側空調ユニット１０のみを作動させる場合は、後席側送風機８を停止して後席側蒸発器９への送風を停止する。この送風停止により空気からの冷媒吸熱量が減少して、後席側蒸発器９の出口冷媒の過熱度が減少するので、後席側膨張弁２０がほぼ閉弁状態に維持され、後席側蒸発器９への冷媒流れが遮断される。

ここで、後席側膨張弁２０の絞り通路面積は前席側膨張弁１４の絞り通路面積に比較して大幅に小さいので、後席側膨張弁２０の閉弁状態における冷媒洩れ量は僅少量である。それ故、前席側空調ユニット１０の単独運転時に、後席側蒸発器９のフロスト発生が起きる可能性は小さい。

次に、本実施形態による電池冷却作動の制御を図４、図５に基づいて説明する。図４、図５は電池制御装置４０により実行される制御ルーチンであり、ハイブリッド車両の運転開始信号が発生すると図４、図５の制御ルーチンはスタートする。まず、外気温度が所定値（例えば、２０℃）以下の低外気温時であるか判定し（Ｓ１）、低外気温時であれば、電池１の冷却風取り入れモードとして外気取り入れモードを設定する（Ｓ２）。

具体的には、電池制御装置４０の制御出力によりモータアクチュエータ４３の作動角を制御して２つの吸入切替ドア３０、３１により内気吸入通路２７および冷風吸入通路２８を閉塞して外気吸入通路２９を開口する外気取り入れモードを設定する。この外気取り入れモードではトランクルーム３内の空気を外気とみなして取り入れ、電池１に向けて送風する。

次に、電池１の温度が所定値以下であるか判定する（Ｓ３）。この所定値は、電池１の性能、寿命維持等から決められる電池上限温度であって、例えば、ニッケル水素電池の場合は４３℃程度であり、リチウムイオン電池の場合は５２℃程度である。

電池１の温度が所定値以下であるときは、電池冷却用送風機２６の風量を電池温度判定前の風量よりも引き下げる（Ｓ４）。この電池冷却用送風機２６の風量制御をより具体的に述べると、本例では、電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を連続的（リニア）に制御しており、従って、モータ端子電圧の増減により風量を連続的に制御できる。

それ故、上記Ｓ４では、モータ２６ｂの端子電圧を電池温度判定前より所定量だけ引き下げて、風量を所定量だけ引き下げる。なお、モータ２６ｂの端子電圧が最小電圧となって、風量が最小風量Ｌｏになっても、電池１の温度が所定値以下であれば、モータ２６ｂの端子電圧をｏｆｆ状態とし、電池冷却用送風機２６を停止すればよい。

一方、電池１の温度が所定値より高いときは電池冷却用送風機２６の風量が上限値未満であるか判定し（Ｓ５）、この判定がＹＥＳのときはモータ２６ｂの端子電圧を所定量だけ引き上げ電池冷却用送風機２６の風量を所定量だけ引き上げる（Ｓ６）。

このように、電池１の冷却風取り入れモードとして外気取り入れモードを設定した場合に電池冷却用送風機２６の風量を電池１の温度の変化に応じて増減することにより、電池１の温度を所定値近傍に維持できる。

電池１の発熱量に対して外気取り入れによる電池冷却能力が不足すると、電池冷却用送風機２６の風量が最大風量になっても電池１の温度が所定値より高くなる。このため、Ｓ５の判定がＮＯとなり、電池１の冷却風取り入れモードとして内気取り入れモードを設定する（Ｓ７）。すなわち、２つの吸入切替ドア３０、３１により冷風吸入通路２８および外気吸入通路２９を閉塞して内気吸入通路２７を開口する内気取り入れモードを設定する。

次に、電池１の温度が所定値以下であるか判定し（Ｓ８）、この判定がＹＥＳであるときは、電池冷却用送風機２６の風量を電池温度判定前の風量よりも引き下げる（Ｓ９）。これに対し、Ｓ８の判定がＮＯであるときは電池冷却用送風機２６の風量が上限値未満であるか判定し（Ｓ１０）、この判定がＹＥＳのときは電池冷却用送風機２６の風量を所定量引き上げる（Ｓ１１）。

また、Ｓ１０において電池冷却用送風機２６の風量が上限値であると判定したときは、図４の「Ａ」から図５の「Ａ」に進み、図５の制御ルーチンを実行する。

一方、Ｓ１にて外気温が所定値よりも高いと判定されると、電池１の冷却風として内気を吸り入れる内気取り入れモードを設定する（Ｓ１２）。具体的には、電池制御装置４０の制御出力によりモータアクチュエータ４３の作動角を制御して２つの吸入切替ドア３０、３１により冷風吸入通路２８および外気吸入通路２９を閉塞して内気吸入通路２７を開口する内気取り入れモードを設定する。

次に、電池１の温度が所定値以下であるか判定する（Ｓ１３）。この判定がＹＥＳのときは電池冷却用送風機２６の風量を所定量だけ引き下げる（Ｓ１４）。

これに対し、Ｓ１３の判定がＮＯのときは、電池冷却用送風機２６の風量が上限値未満であるか判定し（Ｓ１５）、この判定がＹＥＳのときは電池冷却用送風機２６の風量を増加する（Ｓ１６）。Ｓ１５の判定がＮＯのときは図４の「Ａ」から図５に進み、図５の制御ルーチンを実行する。

次に、図５の制御ルーチンを説明すると、まず、空調用冷凍サイクル１１が運転（ＯＮ）状態であるか判定する（Ｓ１７）。ここで、空調用冷凍サイクル１１の運転状態とは圧縮機１２の運転状態であるから、空調制御装置４１において圧縮機１２の作動指令信号がでているか否かを判定すれば、空調用冷凍サイクル１１の運転状態の有無を判定できる。

Ｓ１７の判定がＮＯであるとき（冷凍サイクル１１が停止状態であるとき）は、圧縮機１２の強制起動（ＯＮ）の指令を空調制御装置４１に出す（Ｓ１８）。本例では、圧縮機１２として電動圧縮機１２を用いているので、空調制御装置４１では、電動圧縮機１２への電源供給を開始して圧縮機１２を強制起動する。

次に、後席側蒸発器９の吹出直後の空気温度が所定値以上であるか判定する（Ｓ１９）。この所定値は蒸発器９のフロストを防止するための温度であって、例えば、３℃〜４℃程度の温度である
Ｓ１９の判定がＮＯであるとき（後席側蒸発器９の吹出直後の空気温度が所定値よりも低いとき）は、圧縮機１２を運転する必要がないから、空調制御装置４１に圧縮機１２の停止指令を出して（Ｓ２０）、圧縮機１２を停止状態とする。一方、Ｓ１９の判定がＹＥＳであるとき（後席側蒸発器９の吹出直後の空気温度が所定値よりも高いとき）は、圧縮機１２の断続運転指令を空調制御装置４１に出す（Ｓ２１）。

ここで、圧縮機１２の断続運転とは、予め設定した所定の時間間隔にて、圧縮機１２の運転状態と停止状態とを交互に繰り返す作動状態のことである。そして、本例では、圧縮機１２として電動圧縮機１２を用いているので、空調制御装置４１では、電池制御装置４０からの断続運転指令に基づいて電動圧縮機１２への電源供給を所定の時間間隔にて断続する。これにより、電動圧縮機１２の断続運転を行うことができる。

なお、電動圧縮機１２の断続運転時には、電動圧縮機１２の回転数を予め設定した所定回転数に固定する。

次に、電池１の冷却風として、後席側蒸発器９で冷却された冷風を取り入れる冷風取り入れモードを設定する（Ｓ２２）。具体的には、電池制御装置４０の制御出力によりモータアクチュエータ４３の作動角を制御して２つの吸入切替ドア３０、３１により内気吸入通路２７および外気吸入通路２９を閉塞して冷風吸入通路２８を開口する冷風取り入れモードを設定する。なお、Ｓ１７の判定がＹＥＳのときはＳ１７からＳ２２へ直接進んで、冷風取り入れモードを設定する。

この冷風取り入れモード時には、後席側蒸発器９で冷却されたごく低温の冷風を電池１に吹き付けて、電池１の冷却能力を向上することができる。そして、圧縮機１２の強制運転によって冷凍サイクル停止時でも後席側蒸発器９で冷却された低温の冷風を用いて電池１を十分冷却できる。それ故、冷凍サイクル停止時に電池１の出力制限を行う必要がない。

上記のごとく冷風取り入れモード時には低温の冷風を電池１に吹き付けるから、電池１と冷却風との温度差を最大限に拡大できる。そのため、電池冷却用送風機２６の風量を小さくしても、電池１の必要冷却能力を確保できる。そこで、本例では上記の冷風取り入れモード時（Ｓ２２）には、電池冷却用送風機２６の風量制御を行わずに、電池冷却用送風機２６の風量を最小風量に固定している。これにより、後席側空調ユニット５から車室内へ吹き出す吹出風量が電池冷却用送風機２６の作動によって減少することを最小限に抑えることができる。

また、電池冷却用送風機２６の作動によって内気吸い込み口６における内気吸い込み風量が増大して吸い込み騒音が増大することも最小限に抑えることができる。なお、冷風取り入れモード時における電池冷却用送風機２６の風量を最小風量でなく、最小風量近傍の小風量であってもよい。

更に、冷凍サイクル１１が停止状態であるときに、圧縮機１２を強制運転するに当たり、圧縮機１２を断続運転させているため、次の効果を発揮できる。

すなわち、前席側送風機１６および冷凍サイクル１１が停止状態にあって、前席側空調ユニット１０が空調機能を停止しているときは、前席側蒸発器１５の出口冷媒の過熱度の低下により前席側膨張弁１４が閉弁するが、前席側蒸発器１５の必要冷却能力が後席側蒸発器９の必要冷却能力より大幅に大きいので、前席側膨張弁１４は後席側膨張弁２０に比較して絞り通路面積が大幅に大きい。

その結果、電池冷却のために、圧縮機１２をもし連続運転をすると、前席側膨張弁１４の閉弁状態における洩れ冷媒量がかなり大きくなって、この洩れ冷媒の蒸発潜熱により前席側蒸発器１５がフロストするという不具合が生じる。

しかし、本実施形態によると、圧縮機１２を連続運転せずに、所定の時間間隔で運転状態と停止状態とを繰り返す断続運転を圧縮機１２に行わせるから、圧縮機１２の運転時に前席側膨張弁１４から洩れ冷媒が前席側蒸発器１５に流入して前席側蒸発器１５の温度低下が生じても、圧縮機１２の停止時の間に前席側蒸発器１５の温度が上昇するので、前席側蒸発器１５のフロストを防止できる。

つまり、本実施形態によると、電池冷却のための圧縮機強制運転時に、前席側蒸発器１５への冷媒入を阻止する電磁弁を前席側蒸発器１５の入口側に設置しなくても、圧縮機１２を断続運転することにより前席側蒸発器１５のフロストを防止できる。

なお、電池冷却のための圧縮機強制断続運転時には、圧縮機１２の回転数を上述のように予め設定した所定回転数に固定するが、この所定回転数は、電動圧縮機１２の強制断続運転によって必要な電池冷却能力が得られるように、圧縮機断続運転の作動時間と停止時間の比率、電動圧縮機１２の冷媒吐出容量等に基づいて設定すればよい。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、後席側空調ユニット５に装備される後席側蒸発器９にて冷却された冷風を用いて、電池冷却のための冷風取り入れモードを設定しているが、第２実施形態では電池冷却のための専用の蒸発器を設置している。

第２実施形態では図６に示すように、電池冷却のための専用の蒸発器９０を冷凍サイクル１１において前席側蒸発器１５と並列に設置している。電池冷却専用の蒸発器９０の冷媒入口側には減圧手段としての膨張弁２０と冷媒通路開閉弁としての電磁弁５０が設けてある。図６の例では、車室内空調のために、前席側空調ユニット１０のみを設置し、後席側空調ユニット５は廃止している。

図６に示すように、電池冷却用送風機２６の吸入通路として、内気吸入通路２７と外気吸入通路２９とを設けている。内気吸入通路２７は車室内空間に直接連通し、内気を吸入する。外気吸入通路２９は第１実施形態と同様にトランクルーム３内に連通し、トランクルーム３を通して外気を吸入する。

そして、電池冷却専用の蒸発器９０を内気吸入通路２７に設け、内気吸入通路２７と外気吸入通路２９を内外気切替ドア５１にて開閉するようになっている。

第２実施形態によると、電池冷却のための冷風取り入れモードとして、第１実施形態と同様に、外気取り入れモードと内気取り入れモードと冷風取り入れモードとを設定できる。

すなわち、内外気切替ドア５１にて外気吸入通路２９を開口し、内気吸入通路２７を閉塞することにより外気取り入れモードを設定できる。この外気取り入れモード時には電池冷却専用の蒸発器９０への冷媒循環は不要であるので、電磁弁５０を閉弁する。

また、内外気切替ドア５１にて内気吸入通路２７を開口し、外気吸入通路２９を閉塞するとともに、電磁弁５０を閉弁することにより内気取り入れモードを設定できる。

また、内外気切替ドア５１にて内気吸入通路２７を開口し、外気吸入通路２９を閉塞するとともに、電磁弁５０を開弁することにより、冷風取り入れモードを設定できる。この冷風取り入れモード時には、内気を蒸発器９０にて冷却し、蒸発器９０通過後の冷風を送風機２６により電池１に吹き付けて、電池１を冷却できる。

冷風取り入れモードを設定するときに冷凍サイクル１１が停止しているときは第１実施形態と同様に圧縮機１２の強制断続運転を行えばよい。

（第３実施形態）
第３実施形態は、電池冷却のための冷風取り入れモードの設定時に、圧縮機１２の強制断続運転を行う際に、前席側空調ユニット１０の送風機１６を作動させるとともに、前席側空調ユニット１０の吹出空気を乗員の察知しにくい場所、例えば、車両窓ガラス側へ吹き出すようにしたものである。

図７は第３実施形態による要部構成図であり、前席側空調ユニット１０には、吹出口として周知のデフロスタ吹出口５２、フェイス吹出口５３およびフット吹出口５４が設けられ、これらの吹出口をモードドア５５、５６により開閉するようになっている。

そして、前席側送風機１６および冷凍サイクル１１が停止状態にあって、前席側空調ユニット１０が空調機能を停止しているときに、電池冷却のために、圧縮機１２の強制断続運転を行う際に、これと連動して、前席側送風機１６を作動させるとともに吹出モードとしてデフロスタモードを設定する。このデフロスタモードは、モードドア５５、５６によりフェイス吹出口５３およびフット吹出口５４を閉塞し、デフロスタ吹出口５２のみを開口することにより設定できる。

圧縮機１２の強制断続運転時に、前席側蒸発器９に空気が流れるので、前席側蒸発器９のフロストをより確実に防止できる。この際、前席側空調ユニット１０の吹出空気がデフロスタ吹出口５２から車両窓ガラス側へ吹き出すので、この吹出空気は乗員にとって察知しにくい。従って、前席側空調ユニット１０の空調機能停止時における前席側送風機１６の作動による不都合は生じない。なお、この際の前席側送風機１６の作動は低風量（Ｌｏ）状態で行うのが好ましい。

（他の実施形態）
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のごとく種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、外気吸入通路２９をトランクルーム３内に連通し、外気取り入れモード時にトランクルーム３内の外気雰囲気に近似した空気を外気とみなし、このトランクルーム３内の空気を外気吸入通路２９から吸入しているが、外気吸入通路２９を外気雰囲気に直接開口し、外気を外気吸入通路２９から直接吸入してもよい。

（２）上述の実施形態では、電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を連続的（リニア）に制御して、電池冷却用送風機２６の風量を連続的（リニア）に制御しているが、電池冷却用送風機２６のモータ２６ｂの端子電圧を段階的に制御して、電池冷却用送風機２６の風量を段階的に制御してもよい。

（３）上述の実施形態では、圧縮機１２として電動圧縮機を用いる場合について説明したが、圧縮機１２として電磁クラッチを介して車両エンジンにより駆動される固定容量圧縮機を用いてもよい。

この固定容量圧縮機を用いる場合は、冷風取り入れモード時に電磁クラッチへの通電を所定時間間隔にて断続して固定容量圧縮機の断続運転を行えばよい。

（４）圧縮機１２として電磁クラッチを介して車両エンジンにより駆動される可変容量圧縮機を用いてもよい。この場合も、冷風取り入れモード時に電磁クラッチへの通電を所定時間間隔にて断続して可変容量圧縮機の断続運転を行えばよい。

第１実施形態による電池冷却・空調装置の車両搭載状態の概要を示す車両側面概略図である。 第１実施形態によるによる電池冷却・空調装置の全体システム構成図である。 第１実施形態による電気制御部の概要を示すブロック図である。 第１実施形態による電池冷却制御を示すフローチャートである。 第１実施形態による電池冷却制御を示すフローチャートである。 第２実施形態による電池冷却・空調装置の全体システム構成図である。 第３実施形態による電池冷却・空調装置のうち、前席側空調ユニットを示す部分構成図である。

符号の説明

１…電池、、３…送風機、５…後席側空調ユニット、９…後席側蒸発器、
１０…前席側空調ユニット、１２…圧縮機、１５…前席側蒸発器、
２６…電池冷却用用送風機。

Claims (7)

1. 車室内空調用の蒸発器（１５）を有する空調用冷凍サイクル（１１）を備える車両用電池冷却・空調装置であって、
   車両に搭載される電池（１）に冷却風を送風する電池冷却用送風機（２６）と、
   前記空調用冷凍サイクル（１１）の圧縮機（１２）および前記電池冷却用送風機（２６）の作動を制御する制御手段（４０、４１）とを備え、
   前記空調用冷凍サイクル（１１）には、前記車室内空調用の蒸発器（１５）と並列に第２の蒸発器（９、９０）を設け、
   前記電池冷却用送風機（２６）は、前記第２の蒸発器（９、９０）で冷却された冷風を前記電池（１）の冷却風として取り入れる冷風取り入れモードを少なくとも設定するようになっており、
   前記圧縮機（１２）の停止時に前記冷風取り入れモードを設定するときは前記制御手段（４０、４１）により前記圧縮機（１２）を強制的に断続運転させることを特徴とする車両用電池冷却・空調装置。
2. 前記車室内空調用の蒸発器は車室内前席側を空調する前席側空調用の蒸発器（１５）であり、
   前記第２の蒸発器は車室内後席側を空調する後席側空調用蒸発器（９）であることを特徴とする請求項１に記載の車両用電池冷却・空調装置。
3. 前記第２の蒸発器は電池冷却専用の蒸発器（９０）であることを特徴とする請求項１に記載の車両用電池冷却・空調装置。
4. 前記電池冷却用送風機（２６）は、前記冷風取り入れモードの他に、前記冷却風として内気を取り入れる内気取り入れモードと、前記冷却風として外気を取り入れる外気取り入れモードとを設定するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用電池冷却・空調装置。
5. 前記内気取り入れモードおよび前記外気取り入れモードでは、前記電池冷却用送風機（２６）の風量調整により前記電池（１）の冷却能力を調整し、
   一方、前記冷風取り入れモードでは、前記電池冷却用送風機（２６）の風量を最小風量近傍の小風量に固定することを特徴とする請求項４に記載の車両用電池冷却・空調装置。
6. 前記電池（１）冷却後の空気を車室内へ還流する車室内還流通路（３４）を有することを特徴とする請求項４または５に記載の車両用電池冷却・空調装置。
7. 前記圧縮機は電動圧縮機（１２）、可変容量圧縮機および固定容量圧縮機のいずれか１つであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用電池冷却・空調装置。
   

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