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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023183630
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】電池温調装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/617 20140101AFI20231221BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/615 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/6569 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20231221BHJP
F28F 9/26 20060101ALI20231221BHJP
F25B 5/02 20060101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
H01M10/617
H01M10/613
H01M10/615
H01M10/6556
H01M10/6569
H01M10/625
F28F9/26
F25B5/02 510Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022097239
(22)【出願日】2022-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】大西 徹
(72)【発明者】
【氏名】浅野 紘輔
【テーマコード（参考）】
3L065
5H031
【Ｆターム（参考）】
3L065FA15
5H031KK08
(57)【要約】
【課題】各電池の温度のばらつきを抑制すること。
【解決手段】冷凍サイクル１１は、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒との熱交換を行う仕切壁７４を更に備える。電池冷却モードでは、液状態となった冷媒が第１主流路５２から各第１個別流路５１にそれぞれ分配されるため、液化した冷媒が各電池熱交換器１５に均等に分配され易くなる。電池暖機モードでは、気液二相状態となった冷媒が第２主流路６２から各第２個別流路６１にそれぞれ分配されるため、気液二相状態となった冷媒が各電池熱交換器１５に分配される。各電池熱交換器１５内を流れる冷媒と各電池２０との温度差が維持されるため、各電池２０全体が均一に暖機される。
【選択図】図１
【解決手段】冷凍サイクル１１は、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒との熱交換を行う仕切壁７４を更に備える。電池冷却モードでは、液状態となった冷媒が第１主流路５２から各第１個別流路５１にそれぞれ分配されるため、液化した冷媒が各電池熱交換器１５に均等に分配され易くなる。電池暖機モードでは、気液二相状態となった冷媒が第２主流路６２から各第２個別流路６１にそれぞれ分配されるため、気液二相状態となった冷媒が各電池熱交換器１５に分配される。各電池熱交換器１５内を流れる冷媒と各電池２０との温度差が維持されるため、各電池２０全体が均一に暖機される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
外部流体と冷媒との熱交換を行う外部流体熱交換器と、
冷媒を減圧する膨張弁と、
複数の電池それぞれに対応して配置されるとともに前記各電池と冷媒との熱交換を行う複数の電池熱交換器と、を有する冷凍サイクルを備え、
前記各電池熱交換器は、第１ポートと、第２ポートと、をそれぞれ有し、
前記冷凍サイクルは、
前記各第１ポートにそれぞれ接続される複数の第１個別流路と、
前記複数の第１個別流路と前記外部流体熱交換器とを接続する第１主流路と、
前記各第２ポートにそれぞれ接続される複数の第２個別流路と、
前記複数の第２個別流路と前記圧縮機とを接続する第２主流路と、を有し、
前記各第１個別流路には、前記膨張弁がそれぞれ設けられており、
前記冷凍サイクルは、前記各電池を冷却する電池冷却モードと、前記各電池を暖機する電池暖機モードと、に切換可能であり、
前記電池冷却モードでは、前記圧縮機から吐出された冷媒が、前記外部流体熱交換器にて外部流体に放熱するとともに、前記第１主流路を流れて前記各第１個別流路に分配され、前記各膨張弁で減圧されるとともに、前記各電池熱交換器の前記第１ポートを介して前記各電池熱交換器の内部を流れることで、前記各電池熱交換器にて前記各電池から吸熱し、前記各電池熱交換器の前記第２ポートを介して前記各第２個別流路へ排出され、前記第２主流路に合流して前記圧縮機へ還流され、
前記電池暖機モードでは、前記圧縮機から吐出された冷媒が、前記第２主流路を流れて前記各第２個別流路に分配され、前記各電池熱交換器の前記第２ポートを介して前記各電池熱交換器の内部を流れることで、前記各電池熱交換器にて前記各電池に放熱するとともに、前記各電池熱交換器の前記第１ポートを介して前記各第１個別流路へ排出され、前記各膨張弁で減圧されるとともに前記第１主流路に合流し、前記外部流体熱交換器に供給されることで、前記外部流体熱交換器にて前記外部流体から吸熱し、前記圧縮機へ還流される電池温調装置であって、
前記冷凍サイクルは、前記第１主流路を流れる冷媒と前記第２主流路を流れる冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器を更に備えることを特徴とする電池温調装置。
外部流体と冷媒との熱交換を行う外部流体熱交換器と、
冷媒を減圧する膨張弁と、
複数の電池それぞれに対応して配置されるとともに前記各電池と冷媒との熱交換を行う複数の電池熱交換器と、を有する冷凍サイクルを備え、
前記各電池熱交換器は、第１ポートと、第２ポートと、をそれぞれ有し、
前記冷凍サイクルは、
前記各第１ポートにそれぞれ接続される複数の第１個別流路と、
前記複数の第１個別流路と前記外部流体熱交換器とを接続する第１主流路と、
前記各第２ポートにそれぞれ接続される複数の第２個別流路と、
前記複数の第２個別流路と前記圧縮機とを接続する第２主流路と、を有し、
前記各第１個別流路には、前記膨張弁がそれぞれ設けられており、
前記冷凍サイクルは、前記各電池を冷却する電池冷却モードと、前記各電池を暖機する電池暖機モードと、に切換可能であり、
前記電池冷却モードでは、前記圧縮機から吐出された冷媒が、前記外部流体熱交換器にて外部流体に放熱するとともに、前記第１主流路を流れて前記各第１個別流路に分配され、前記各膨張弁で減圧されるとともに、前記各電池熱交換器の前記第１ポートを介して前記各電池熱交換器の内部を流れることで、前記各電池熱交換器にて前記各電池から吸熱し、前記各電池熱交換器の前記第２ポートを介して前記各第２個別流路へ排出され、前記第２主流路に合流して前記圧縮機へ還流され、
前記電池暖機モードでは、前記圧縮機から吐出された冷媒が、前記第２主流路を流れて前記各第２個別流路に分配され、前記各電池熱交換器の前記第２ポートを介して前記各電池熱交換器の内部を流れることで、前記各電池熱交換器にて前記各電池に放熱するとともに、前記各電池熱交換器の前記第１ポートを介して前記各第１個別流路へ排出され、前記各膨張弁で減圧されるとともに前記第１主流路に合流し、前記外部流体熱交換器に供給されることで、前記外部流体熱交換器にて前記外部流体から吸熱し、前記圧縮機へ還流される電池温調装置であって、
前記冷凍サイクルは、前記第１主流路を流れる冷媒と前記第２主流路を流れる冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器を更に備えることを特徴とする電池温調装置。
【請求項2】
前記複数の電池熱交換器は、一方向に並んで配置されており、
前記第１主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第１個別流路が接続される第１延在流路を有し、
前記第２主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第２個別流路が接続される第２延在流路を有し、
前記冷媒熱交換器は、前記第１延在流路を流れる冷媒と前記第２延在流路を流れる冷媒との熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池温調装置。
前記第１主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第１個別流路が接続される第１延在流路を有し、
前記第２主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第２個別流路が接続される第２延在流路を有し、
前記冷媒熱交換器は、前記第１延在流路を流れる冷媒と前記第２延在流路を流れる冷媒との熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池温調装置。
【請求項3】
前記冷凍サイクルは、前記第１延在流路及び前記第２延在流路が形成された延在配管を備え、
前記延在配管は、前記第１延在流路と前記第２延在流路とを仕切る仕切壁を有し、
前記仕切壁は、前記第１延在流路を流れる冷媒と前記第２延在流路を流れる冷媒との熱交換を行う前記冷媒熱交換器であることを特徴とする請求項２に記載の電池温調装置。
前記延在配管は、前記第１延在流路と前記第２延在流路とを仕切る仕切壁を有し、
前記仕切壁は、前記第１延在流路を流れる冷媒と前記第２延在流路を流れる冷媒との熱交換を行う前記冷媒熱交換器であることを特徴とする請求項２に記載の電池温調装置。
【請求項4】
前記複数の電池熱交換器は、一方向に並んで配置されており、
前記第１主流路は、
前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第１個別流路が接続される第１延在流路と、
前記第１延在流路と前記外部流体熱交換器とを接続する第１接続流路と、を有し、
前記第２主流路は、
前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第２個別流路が接続される第２延在流路と、
前記第２延在流路と前記圧縮機とを接続する第２接続流路と、を有し、
前記冷媒熱交換器は、前記第１接続流路を流れる冷媒と前記第２接続流路を流れる冷媒との熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池温調装置。
前記第１主流路は、
前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第１個別流路が接続される第１延在流路と、
前記第１延在流路と前記外部流体熱交換器とを接続する第１接続流路と、を有し、
前記第２主流路は、
前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第２個別流路が接続される第２延在流路と、
前記第２延在流路と前記圧縮機とを接続する第２接続流路と、を有し、
前記冷媒熱交換器は、前記第１接続流路を流れる冷媒と前記第２接続流路を流れる冷媒との熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池温調装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、冷凍サイクルを用いて複数の電池を温調する電池温調装置が、例えば特許文献１に知られている。冷凍サイクルは、圧縮機と、外部流体熱交換器と、膨張弁と、複数の電池熱交換器と、を有している。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。外部流体熱交換器は、外部流体と冷媒との熱交換を行う。膨張弁は、冷媒を減圧する。複数の電池熱交換器は、複数の電池それぞれに対応して配置されている。そして、各電池熱交換器は、各電池と冷媒との熱交換を行う。これにより、各電池が予め定められた設定温度に調節される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１６７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような電池温調装置においては、冷凍サイクルが、各電池を冷却する電池冷却モードと、各電池を暖機する電池暖機モードと、に切換可能である。このように、電池温調装置は、各電池を冷却することで各電池を予め定められた設定温度に調節したり、各電池を暖機することで各電池を予め定められた設定温度に調節したりする。しかしながら、各電池の温度にばらつきが生じてしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する電池温調装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、外部流体と冷媒との熱交換を行う外部流体熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、複数の電池それぞれに対応して配置されるとともに前記各電池と冷媒との熱交換を行う複数の電池熱交換器と、を有する冷凍サイクルを備え、前記各電池熱交換器は、第１ポートと、第２ポートと、をそれぞれ有し、前記冷凍サイクルは、前記各第１ポートにそれぞれ接続される複数の第１個別流路と、前記複数の第１個別流路と前記外部流体熱交換器とを接続する第１主流路と、前記各第２ポートにそれぞれ接続される複数の第２個別流路と、前記複数の第２個別流路と前記圧縮機とを接続する第２主流路と、を有し、前記各第１個別流路には、前記膨張弁がそれぞれ設けられており、前記冷凍サイクルは、前記各電池を冷却する電池冷却モードと、前記各電池を暖機する電池暖機モードと、に切換可能であり、前記電池冷却モードでは、前記圧縮機から吐出された冷媒が、前記外部流体熱交換器にて外部流体に放熱するとともに、前記第１主流路を流れて前記各第１個別流路に分配され、前記各膨張弁で減圧されるとともに、前記各電池熱交換器の前記第１ポートを介して前記各電池熱交換器の内部を流れることで、前記各電池熱交換器にて前記各電池から吸熱し、前記各電池熱交換器の前記第２ポートを介して前記各第２個別流路へ排出され、前記第２主流路に合流して前記圧縮機へ還流され、前記電池暖機モードでは、前記圧縮機から吐出された冷媒が、前記第２主流路を流れて前記各第２個別流路に分配され、前記各電池熱交換器の前記第２ポートを介して前記各電池熱交換器の内部を流れることで、前記各電池熱交換器にて前記各電池に放熱するとともに、前記各電池熱交換器の前記第１ポートを介して前記各第１個別流路へ排出され、前記各膨張弁で減圧されるとともに前記第１主流路に合流し、前記外部流体熱交換器に供給されることで、前記外部流体熱交換器にて前記外部流体から吸熱し、前記圧縮機へ還流される電池温調装置であって、前記冷凍サイクルは、前記第１主流路を流れる冷媒と前記第２主流路を流れる冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器を更に備える。
【0006】
例えば、電池冷却モードでは、第１主流路を流れる冷媒が、冷媒熱交換器を介して第２主流路を流れる冷媒によって冷却される。よって、外部流体熱交換器にて放熱されて第１主流路を流れる冷媒を、各膨張弁で減圧される前に十分に液化させることができる。したがって、液状態となった冷媒を第１主流路から各第１個別流路にそれぞれ分配することができるため、液化した冷媒が各電池熱交換器に均等に分配され易くなる。その結果、各電池の温度のばらつきを抑制することができる。
【0007】
例えば、電池暖機モードでは、第２主流路を流れる冷媒が、冷媒熱交換器を介して第１主流路を流れる冷媒によって冷却される。これにより、第２主流路を流れる冷媒を気液二相状態の冷媒とすることができる。したがって、気液二相状態となった冷媒を第２主流路から各第２個別流路にそれぞれ分配することができるため、気液二相状態となった冷媒を各電池熱交換器に分配することができる。気液二相状態では、冷媒の温度は等温状態となるため、冷媒の温度は一定となる。したがって、各電池熱交換器内を流れる冷媒と各電池との温度差が維持されるため、各電池全体を均一に暖機することができる。その結果、各電池の温度のばらつきを抑制することができる。
【0008】
上記電池温調装置において、前記複数の電池熱交換器は、一方向に並んで配置されており、前記第１主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第１個別流路が接続される第１延在流路を有し、前記第２主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第２個別流路が接続される第２延在流路を有し、前記冷媒熱交換器は、前記第１延在流路を流れる冷媒と前記第２延在流路を流れる冷媒との熱交換を行うように構成されているとよい。
【0009】
第１延在流路は、第１主流路における各第１個別流路が接続される部分であるため、第１主流路において、複数の電池熱交換器の並設方向に必然的に延びる部分である。第２延在流路は、第２主流路における各第２個別流路が接続される部分であるため、第２主流路において、複数の電池熱交換器の並設方向に必然的に延びる部分である。そこで、第１延在流路を流れる冷媒と第２延在流路を流れる冷媒とを冷媒熱交換器を介して熱交換可能とした。これによれば、スペースを有効活用しつつも、第１主流路を流れる冷媒と第２主流路を流れる冷媒とを効率良く熱交換することができる。
【0010】
上記電池温調装置において、前記冷凍サイクルは、前記第１延在流路及び前記第２延在流路が形成された延在配管を備え、前記延在配管は、前記第１延在流路と前記第２延在流路とを仕切る仕切壁を有し、前記仕切壁は、前記第１延在流路を流れる冷媒と前記第２延在流路を流れる冷媒との熱交換を行う前記冷媒熱交換器であるとよい。
【0011】
これによれば、例えば、第１延在流路を形成する配管と、第２延在流路を形成する配管とがそれぞれ別部材である場合に比べると、コンパクトな構成とすることができる。そして、第１延在流路を流れる冷媒と第２延在流路を流れる冷媒とが、延在配管の仕切壁を介して熱交換可能であるため、第１延在流路を流れる冷媒と第２延在流路を流れる冷媒との熱交換を容易に行うことができる。
【0012】
上記電池温調装置において、前記複数の電池熱交換器は、一方向に並んで配置されており、前記第１主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第１個別流路が接続される第１延在流路と、前記第１延在流路と前記外部流体熱交換器とを接続する第１接続流路と、を有し、前記第２主流路は、前記複数の電池熱交換器の並設方向に延びるとともに前記各第２個別流路が接続される第２延在流路と、前記第２延在流路と前記圧縮機とを接続する第２接続流路と、を有し、前記冷媒熱交換器は、前記第１接続流路を流れる冷媒と前記第２接続流路を流れる冷媒との熱交換を行うように構成されているとよい。
【0013】
例えば、第１延在流路と第２延在流路との間のスペースに制約がある場合を考える。この場合であっても、第１接続流路を流れる冷媒と第２接続流路を流れる冷媒とを冷媒熱交換器を介して熱交換可能とすることで、第１主流路を流れる冷媒と第２主流路を流れる冷媒との熱交換を行うことができる。
【発明の効果】
【0014】
この発明によれば、各電池の温度のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施形態における電池温調装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図2】電池温調装置の一部分を拡大して示す断面図である。
【図3】比較例における冷媒の比エンタルピと圧力との関係を表したモリエル線図である。
【図4】実施形態における冷媒の比エンタルピと圧力との関係を表したモリエル線図である。
【図5】比較例における冷媒の比エンタルピと圧力との関係を表したモリエル線図である。
【図6】実施形態における冷媒の比エンタルピと圧力との関係を表したモリエル線図である。
【図7】別の実施形態における電池温調装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図8】別の実施形態における電池温調装置の全体構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、電池温調装置を具体化した一実施形態を図１～図６にしたがって説明する。本実施形態の電池温調装置は、例えば、車両に搭載されている。
＜電池温調装置１０の全体構成＞
図１に示すように、電池温調装置１０は、冷凍サイクル１１を備えている。電池温調装置１０は、冷凍サイクル１１を用いて、複数の電池２０を冷却したり、暖機したりする。電池２０は、電池セルである角型電池２０ａを複数有している。電池２０は、各角型電池２０ａの厚み方向がそれぞれ一致した状態で各角型電池２０ａが互いに並設されることにより構成されている。各角型電池２０ａは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。複数の電池２０は、複数の角型電池２０ａの並設方向に対して直交する方向に並んで配置されている。そして、複数の電池２０が、例えば、図示しないハウジング内に収容されることにより、１つの電池パックとしてパッケージ化されている。
＜電池温調装置１０の全体構成＞
図１に示すように、電池温調装置１０は、冷凍サイクル１１を備えている。電池温調装置１０は、冷凍サイクル１１を用いて、複数の電池２０を冷却したり、暖機したりする。電池２０は、電池セルである角型電池２０ａを複数有している。電池２０は、各角型電池２０ａの厚み方向がそれぞれ一致した状態で各角型電池２０ａが互いに並設されることにより構成されている。各角型電池２０ａは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。複数の電池２０は、複数の角型電池２０ａの並設方向に対して直交する方向に並んで配置されている。そして、複数の電池２０が、例えば、図示しないハウジング内に収容されることにより、１つの電池パックとしてパッケージ化されている。
【0017】
冷凍サイクル１１は、圧縮機１２と、外部流体熱交換器１３と、複数の膨張弁１４と、複数の電池熱交換器１５と、を有している。圧縮機１２は、低温低圧の冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒を吐出する。外部流体熱交換器１３は、外部流体である外気と冷媒との熱交換を行う。各膨張弁１４は、冷媒を減圧する。複数の電池熱交換器１５は、複数の電池２０それぞれに対応して配置されている。よって、複数の電池熱交換器１５は、複数の電池２０の並設方向と同一方向に並んで配置されている。したがって、複数の電池熱交換器１５は、一方向に並んで配置されている。各電池熱交換器１５は、各電池２０と冷媒との熱交換を行う。なお、冷凍サイクル１１は、図示しないアキュムレータを有している。アキュムレータは、圧縮機１２へのガス状の冷媒の流出を許容し、且つ圧縮機１２への液状の冷媒の流出を阻止する。
【0018】
＜電池熱交換器１５の構成＞
各電池熱交換器１５は、第１ヘッダ３１と、第１チューブ３２と、中間ヘッダ３３と、第２チューブ３４と、第２ヘッダ３５と、を有している。第１ヘッダ３１は、第１ポート４１を有している。第２ヘッダ３５は、第２ポート４２を有している。したがって、各電池熱交換器１５は、第１ポート４１と、第２ポート４２と、をそれぞれ有している。
各電池熱交換器１５は、第１ヘッダ３１と、第１チューブ３２と、中間ヘッダ３３と、第２チューブ３４と、第２ヘッダ３５と、を有している。第１ヘッダ３１は、第１ポート４１を有している。第２ヘッダ３５は、第２ポート４２を有している。したがって、各電池熱交換器１５は、第１ポート４１と、第２ポート４２と、をそれぞれ有している。
【0019】
第１チューブ３２と第２チューブ３４とは、複数の電池熱交換器１５の並設方向に並んで配置されている。第１チューブ３２と第２チューブ３４とは互いに平行に延びている。第１チューブ３２及び第２チューブ３４は、電池２０との熱交換を行う。第１チューブ３２の第１端は、第１ヘッダ３１の内部に連通している。第１チューブ３２の第２端は、中間ヘッダ３３の内部に連通している。第２チューブ３４の第１端は、第２ヘッダ３５の内部に連通している。第２チューブ３４の第２端は、中間ヘッダ３３の内部に連通している。中間ヘッダ３３は、第１チューブ３２の第２端と第２チューブ３４の第２端同士を接続している。
【0020】
＜冷凍サイクル１１の詳細構成＞
冷凍サイクル１１は、複数の第１個別流路５１と、第１主流路５２と、複数の第２個別流路６１と、第２主流路６２と、を有している。複数の第１個別流路５１は、各第１ポート４１にそれぞれ接続されている。各第１個別流路５１には、膨張弁１４がそれぞれ設けられている。複数の第２個別流路６１は、各第２ポート４２にそれぞれ接続されている。
冷凍サイクル１１は、複数の第１個別流路５１と、第１主流路５２と、複数の第２個別流路６１と、第２主流路６２と、を有している。複数の第１個別流路５１は、各第１ポート４１にそれぞれ接続されている。各第１個別流路５１には、膨張弁１４がそれぞれ設けられている。複数の第２個別流路６１は、各第２ポート４２にそれぞれ接続されている。
【0021】
第１主流路５２は、第１延在流路５３と、第１接続流路５４と、を有している。第１延在流路５３は、複数の電池熱交換器１５の並設方向に延びている。第１延在流路５３には、各第１個別流路５１が接続されている。第１接続流路５４は、第１延在流路５３と外部流体熱交換器１３とを接続している。したがって、第１主流路５２は、複数の第１個別流路５１と外部流体熱交換器１３とを接続している。
【0022】
第２主流路６２は、第２延在流路６３と、第２接続流路６４と、を有している。第２延在流路６３は、複数の電池熱交換器１５の並設方向に延びている。第２延在流路６３には、各第２個別流路６１が接続されている。第２接続流路６４は、第２延在流路６３と圧縮機１２とを接続している。したがって、第２主流路６２は、複数の第２個別流路６１と圧縮機１２とを接続している。
【0023】
＜延在配管７０＞
図２に示すように、冷凍サイクル１１は、延在配管７０を備えている。延在配管７０は、配管本体７１と、複数の第１配管７２と、複数の第２配管７３と、を有している。配管本体７１は、直線状に延びる配管である。延在配管７０は、配管本体７１の延在方向が複数の電池熱交換器１５の並設方向と同一方向となるように、複数の電池熱交換器１５に対して配置されている。
図２に示すように、冷凍サイクル１１は、延在配管７０を備えている。延在配管７０は、配管本体７１と、複数の第１配管７２と、複数の第２配管７３と、を有している。配管本体７１は、直線状に延びる配管である。延在配管７０は、配管本体７１の延在方向が複数の電池熱交換器１５の並設方向と同一方向となるように、複数の電池熱交換器１５に対して配置されている。
【0024】
配管本体７１には、第１延在流路５３及び第２延在流路６３が形成されている。したがって、延在配管７０には、第１延在流路５３及び第２延在流路６３が形成されている。第１延在流路５３と第２延在流路６３とは、延在配管７０の内部を互いに平行に延びている。第１延在流路５３と第２延在流路６３とは、延在配管７０の内部で、延在配管７０の一部である仕切壁７４によって仕切られている。したがって、延在配管７０は、第１延在流路５３と第２延在流路６３とを仕切る仕切壁７４を有している。
【0025】
仕切壁７４は、第１延在流路５３と第２延在流路６３との間で熱交換を行う。そして、第１延在流路５３を流れる冷媒と第２延在流路６３を流れる冷媒とが仕切壁７４を介して熱交換可能になっている。よって、仕切壁７４は、第１延在流路５３を流れる冷媒と第２延在流路６３を流れる冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器である。したがって、冷凍サイクル１１は、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器を更に備えている。冷媒熱交換器は、第１延在流路５３を流れる冷媒と第２延在流路６３を流れる冷媒との熱交換を行うように構成されている。
【0026】
複数の第１配管７２は、配管本体７１に接続されている。複数の第１配管７２は、配管本体７１の延在方向で等間隔置きに配置されている。各第１配管７２の内部は、第１延在流路５３に接続されている。各第１配管７２の内部は、第１個別流路５１である。各第１配管７２には、膨張弁１４が設けられている。そして、各第１配管７２は、各電池熱交換器１５の第１ヘッダ３１の第１ポート４１に接続されている。
【0027】
複数の第２配管７３は、配管本体７１に接続されている。複数の第２配管７３は、配管本体７１の延在方向で等間隔置きに配置されている。各第２配管７３の内部は、第２延在流路６３に接続されている。各第２配管７３の内部は、第２個別流路６１である。そして、各第２配管７３は、各電池熱交換器１５の第２ヘッダ３５の第２ポート４２に接続されている。なお、第１延在流路５３は、第１接続流路５４を形成する配管に接続されるとともに、第２延在流路６３は、第２接続流路６４を形成する配管に接続されている。
【0028】
＜制御部１６＞
図１に示すように、電池温調装置１０は、制御部１６を備えている。制御部１６は、冷凍サイクル１１を、各電池２０を冷却する電池冷却モードと、各電池２０を暖機する電池暖機モードと、に切り換える。したがって、冷凍サイクル１１は、各電池２０を冷却する電池冷却モードと、各電池２０を暖機する電池暖機モードと、に切換可能である。
図１に示すように、電池温調装置１０は、制御部１６を備えている。制御部１６は、冷凍サイクル１１を、各電池２０を冷却する電池冷却モードと、各電池２０を暖機する電池暖機モードと、に切り換える。したがって、冷凍サイクル１１は、各電池２０を冷却する電池冷却モードと、各電池２０を暖機する電池暖機モードと、に切換可能である。
【0029】
冷凍サイクル１１は、四方弁１７を備えている。四方弁１７は、電磁弁である。四方弁１７は、制御部１６と電気的に接続されている。四方弁１７は、制御部１６からの制御信号を受信する。そして、四方弁１７は、制御部１６からの制御信号に基づいて、第１切換状態と、第２切換状態と、に切換可能である。四方弁１７は、電池冷却モードでは、制御部１６によって、第１切換状態に切り換えられる。四方弁１７は、電池暖機モードでは、制御部１６によって、第２切換状態に切り換えられる。
【0030】
四方弁１７は、第１切換状態となると、図１において矢印Ｒ１で示すように、圧縮機１２から吐出された冷媒を外部流体熱交換器１３に向けて流す。一方で、四方弁１７は、第２切換状態となると、図１において矢印Ｒ２で示すように、圧縮機１２から吐出された冷媒を各電池熱交換器１５の第２ヘッダ３５に向けて流す。
【0031】
＜電池冷却モード＞
電池冷却モードでは、圧縮機１２から吐出された冷媒が、外部流体熱交換器１３にて外気に放熱する。外部流体熱交換器１３にて外気に放熱した冷媒は、第１主流路５２を流れて各第１個別流路５１に分配される。各第１個別流路５１に分配された冷媒は、各膨張弁１４で減圧される。各膨張弁１４で減圧された冷媒は、各電池熱交換器１５の第１ポート４１を介して各電池熱交換器１５の内部を流れる。各電池熱交換器１５を流れる冷媒は、各電池熱交換器１５にて各電池２０から吸熱する。各電池熱交換器１５にて各電池２０から吸熱した冷媒は、各電池熱交換器１５の第２ポート４２を介して各第２個別流路６１へ排出される。各第２個別流路６１へ排出された冷媒は、第２主流路６２に合流して圧縮機１２へ還流される。
電池冷却モードでは、圧縮機１２から吐出された冷媒が、外部流体熱交換器１３にて外気に放熱する。外部流体熱交換器１３にて外気に放熱した冷媒は、第１主流路５２を流れて各第１個別流路５１に分配される。各第１個別流路５１に分配された冷媒は、各膨張弁１４で減圧される。各膨張弁１４で減圧された冷媒は、各電池熱交換器１５の第１ポート４１を介して各電池熱交換器１５の内部を流れる。各電池熱交換器１５を流れる冷媒は、各電池熱交換器１５にて各電池２０から吸熱する。各電池熱交換器１５にて各電池２０から吸熱した冷媒は、各電池熱交換器１５の第２ポート４２を介して各第２個別流路６１へ排出される。各第２個別流路６１へ排出された冷媒は、第２主流路６２に合流して圧縮機１２へ還流される。
【0032】
＜電池暖機モード＞
電池暖機モードでは、圧縮機１２から吐出された冷媒が、第２主流路６２を流れて各第２個別流路６１に分配される。各第２個別流路６１に分配された冷媒は、各電池熱交換器１５の第２ポート４２を介して各電池熱交換器１５の内部を流れる。冷媒は、各電池熱交換器１５の内部を流れることで、各電池熱交換器１５にて各電池２０に放熱する。各電池熱交換器１５にて各電池２０に放熱した冷媒は、各電池熱交換器１５の第１ポート４１を介して各第１個別流路５１へ排出される。各第１個別流路５１へ排出された冷媒は、各膨張弁１４で減圧される。各膨張弁１４で減圧された冷媒は、第１主流路５２に合流し、外部流体熱交換器１３に供給される。冷媒は、外部流体熱交換器１３に供給されることで、外部流体熱交換器１３にて外気から吸熱し、圧縮機１２へ還流される。
電池暖機モードでは、圧縮機１２から吐出された冷媒が、第２主流路６２を流れて各第２個別流路６１に分配される。各第２個別流路６１に分配された冷媒は、各電池熱交換器１５の第２ポート４２を介して各電池熱交換器１５の内部を流れる。冷媒は、各電池熱交換器１５の内部を流れることで、各電池熱交換器１５にて各電池２０に放熱する。各電池熱交換器１５にて各電池２０に放熱した冷媒は、各電池熱交換器１５の第１ポート４１を介して各第１個別流路５１へ排出される。各第１個別流路５１へ排出された冷媒は、各膨張弁１４で減圧される。各膨張弁１４で減圧された冷媒は、第１主流路５２に合流し、外部流体熱交換器１３に供給される。冷媒は、外部流体熱交換器１３に供給されることで、外部流体熱交換器１３にて外気から吸熱し、圧縮機１２へ還流される。
【0033】
［実施形態の作用］
次に、本実施形態の作用について説明する。
図３、図４、図５及び図６では、冷媒の比エンタルピと圧力との関係を表したモリエル線図を示している。図３、図４、図５及び図６において、横軸は、冷媒の比エンタルピであり、縦軸は、冷媒の圧力である。図３、図４、図５及び図６に示すように、上方に膨らむように延びる曲線において、その頂点である臨界点ＣＰよりも左側に描かれた曲線は飽和液線Ｌ１であり、臨界点ＣＰよりも右側に描かれた曲線は飽和蒸気線Ｌ２である。飽和液線Ｌ１及び飽和蒸気線Ｌ２によって囲われた領域は、冷媒が気液二相状態である二相域Ａ１である。飽和液線Ｌ１よりも左側の領域は、冷媒が液状態である液域Ａ２である。飽和蒸気線Ｌ２よりも右側の領域は、冷媒がガス状態であるガス域Ａ３である。
次に、本実施形態の作用について説明する。
図３、図４、図５及び図６では、冷媒の比エンタルピと圧力との関係を表したモリエル線図を示している。図３、図４、図５及び図６において、横軸は、冷媒の比エンタルピであり、縦軸は、冷媒の圧力である。図３、図４、図５及び図６に示すように、上方に膨らむように延びる曲線において、その頂点である臨界点ＣＰよりも左側に描かれた曲線は飽和液線Ｌ１であり、臨界点ＣＰよりも右側に描かれた曲線は飽和蒸気線Ｌ２である。飽和液線Ｌ１及び飽和蒸気線Ｌ２によって囲われた領域は、冷媒が気液二相状態である二相域Ａ１である。飽和液線Ｌ１よりも左側の領域は、冷媒が液状態である液域Ａ２である。飽和蒸気線Ｌ２よりも右側の領域は、冷媒がガス状態であるガス域Ａ３である。
【0034】
図３に示す実線Ｌ１０は、電池冷却モードにおいて、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒とが仕切壁７４を介して熱交換可能になっていない場合の冷凍サイクル１１の状態を比較例として示している。図３に示す状態点ａ１０は、外部流体熱交換器１３にて放熱されて第１主流路５２を流れる冷媒の状態を示している。状態点ａ１０は、飽和液線Ｌ１上に存在している。したがって、電池冷却モードにおいて、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒とが仕切壁７４を介して熱交換可能になっていない場合、第１主流路５２を流れる冷媒は、気液二相状態である。
【0035】
図４に示す実線Ｌ１１は、電池冷却モードにおいて、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒とが仕切壁７４を介して熱交換可能になっている場合の冷凍サイクル１１の状態を示している。図４に示す状態点ａ１１は、外部流体熱交換器１３にて放熱されて第１主流路５２を流れる冷媒の状態を示している。状態点ａ１１は、液域Ａ２に存在している。
【0036】
電池冷却モードでは、第１主流路５２を流れる冷媒が、仕切壁７４を介して第２主流路６２を流れる冷媒によって冷却される。よって、外部流体熱交換器１３にて放熱されて第１主流路５２を流れる冷媒は、各膨張弁１４で減圧される前に十分に液化されることで、液状態となっている。したがって、液状態となった冷媒が第１主流路５２から各第１個別流路５１にそれぞれ分配されるため、液化した冷媒が各電池熱交換器１５に均等に分配され易くなる。その結果、各電池２０の温度のばらつきが抑制されている。
【0037】
図５に示す実線Ｌ２０は、電池暖機モードにおいて、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒とが仕切壁７４を介して熱交換可能になっていない場合の冷凍サイクル１１の状態を比較例として示している。図５に示すように、圧縮機１２から吐出された冷媒は、ガス状態で各電池熱交換器１５に流れ込む。そして、冷媒は、各電池熱交換器１５の内部を流れることで、各電池熱交換器１５にて各電池２０に放熱する。これにより、各電池熱交換器１５の内部を流れる冷媒は、各電池熱交換器１５の内部の途中で気液二相状態となる。
【0038】
図６に示す実線Ｌ２１は、電池暖機モードにおいて、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒とが仕切壁７４を介して熱交換可能になっている場合の冷凍サイクル１１の状態を示している。図６に示すように、圧縮機１２から吐出された冷媒は、気液二相状態で各電池熱交換器１５に流れ込む。
【0039】
電池暖機モードでは、第２主流路６２を流れる冷媒が、仕切壁７４を介して第１主流路５２を流れる冷媒によって冷却される。これにより、第２主流路６２を流れる冷媒は気液二相状態の冷媒となっている。したがって、気液二相状態となった冷媒が第２主流路６２から各第２個別流路６１にそれぞれ分配されるため、気液二相状態となった冷媒が各電池熱交換器１５に分配される。気液二相状態では、冷媒の温度は等温状態となるため、冷媒の温度は一定となる。したがって、各電池熱交換器１５内を流れる冷媒と各電池２０との温度差が維持されるため、各電池２０全体が均一に暖機される。その結果、各電池２０の温度のばらつきが抑制されている。
【0040】
［実施形態の効果］
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）冷凍サイクル１１は、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒との熱交換を行う仕切壁７４を更に備える。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）冷凍サイクル１１は、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒との熱交換を行う仕切壁７４を更に備える。
【0041】
例えば、電池冷却モードでは、第１主流路５２を流れる冷媒が、仕切壁７４を介して第２主流路６２を流れる冷媒によって冷却される。よって、外部流体熱交換器１３にて放熱されて第１主流路５２を流れる冷媒を、各膨張弁１４で減圧される前に十分に液化させることで、液状態とすることができる。したがって、液状態となった冷媒を第１主流路５２から各第１個別流路５１にそれぞれ分配することができるため、液化した冷媒が各電池熱交換器１５に均等に分配され易くなる。その結果、各電池２０の温度のばらつきを抑制することができる。
【0042】
例えば、電池暖機モードでは、第２主流路６２を流れる冷媒が、仕切壁７４を介して第１主流路５２を流れる冷媒によって冷却される。これにより、第２主流路６２を流れる冷媒を気液二相状態の冷媒とすることができる。したがって、気液二相状態となった冷媒を第２主流路６２から各第２個別流路６１にそれぞれ分配することができるため、気液二相状態となった冷媒を各電池熱交換器１５に分配することができる。気液二相状態では、冷媒の温度は等温状態となるため、冷媒の温度は一定となる。したがって、各電池熱交換器１５内を流れる冷媒と各電池２０との温度差が維持されるため、各電池２０全体を均一に暖機することができる。その結果、各電池２０の温度のばらつきを抑制することができる。
【0043】
（２）第１延在流路５３は、第１主流路５２における各第１個別流路５１が接続される部分であるため、第１主流路５２において、複数の電池熱交換器１５の並設方向に必然的に延びる部分である。第２延在流路６３は、第２主流路６２における各第２個別流路６１が接続される部分であるため、第２主流路６２において、複数の電池熱交換器１５の並設方向に必然的に延びる部分である。そこで、第１延在流路５３を流れる冷媒と第２延在流路６３を流れる冷媒とを仕切壁７４を介して熱交換可能とした。これによれば、スペースを有効活用しつつも、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒とを効率良く熱交換することができる。
【0044】
（３）冷凍サイクル１１は、第１延在流路５３及び第２延在流路６３が形成された延在配管７０を備えている。延在配管７０は、第１延在流路５３と第２延在流路６３とを仕切る仕切壁７４を有している。仕切壁７４は、第１延在流路５３を流れる冷媒と第２延在流路６３を流れる冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器である。これによれば、例えば、第１延在流路５３を形成する配管と、第２延在流路６３を形成する配管とがそれぞれ別部材である場合に比べると、コンパクトな構成とすることができる。そして、第１延在流路５３を流れる冷媒と第２延在流路６３を流れる冷媒とが、延在配管７０の仕切壁７４を介して熱交換可能であるため、第１延在流路５３を流れる冷媒と第２延在流路６３を流れる冷媒との熱交換を容易に行うことができる。
【0045】
［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0046】
○ 図７に示すように、冷凍サイクル１１は、延在配管７０を備えていなくてもよい。そして、冷凍サイクル１１は、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒との熱交換を行う冷媒熱交換器８０を、延在配管７０とは別に備えていてもよい。
【0047】
○ 図８に示すように、冷凍サイクル１１は、延在配管７０を備えていなくてもよい。そして、冷凍サイクル１１は、例えば、第１接続流路５４を流れる冷媒と第２接続流路６４を流れる冷媒との熱交換を行うように構成された冷媒熱交換器８１を備えていてもよい。このような場合、例えば、第１接続流路５４を形成する配管と、第２接続流路６４を形成する配管とが二重に構成された二重配管とすることで、両配管同士が熱交換可能になっている。例えば、第１延在流路５３と第２延在流路６３との間のスペースに制約がある場合を考える。この場合であっても、第１接続流路５４を流れる冷媒と第２接続流路６４を流れる冷媒とを冷媒熱交換器８１を介して熱交換可能とすることで、第１主流路５２を流れる冷媒と第２主流路６２を流れる冷媒との熱交換を行うことができる。
【0048】
○ 実施形態において、各電池熱交換器１５は、第１ヘッダ３１と、第１チューブ３２と、中間ヘッダ３３と、第２チューブ３４と、第２ヘッダ３５と、を有している構成であったが、これに限らない。各電池熱交換器１５は、第１ポート４１と、第２ポート４２と、をそれぞれ有していればよい。そして、複数の電池熱交換器１５は、複数の電池２０それぞれに対応して配置されるとともに各電池２０と冷媒との熱交換を行うことが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。
【0049】
○ 実施形態において、電池熱交換器１５の数は特に限定されるものではない。電池熱交換器１５の数は、電池２０の数に応じて適宜変更される。
○ 実施形態において、外部流体熱交換器１３は、例えば、外部流体である冷却水と冷媒との熱交換を行うことが可能である構成であってもよい。
○ 実施形態において、外部流体熱交換器１３は、例えば、外部流体である冷却水と冷媒との熱交換を行うことが可能である構成であってもよい。
【符号の説明】
【0050】
１０…電池温調装置、１１…冷凍サイクル、１２…圧縮機、１３…外部流体熱交換器、１４…膨張弁、１５…電池熱交換器、２０…電池、４１…第１ポート、４２…第２ポート、５１…第１個別流路、５２…第１主流路、５３…第１延在流路、５４…第１接続流路、６１…第２個別流路、６２…第２主流路、６３…第２延在流路、６４…第２接続流路、７０…延在配管、７４…冷媒熱交換器である仕切壁、８０，８１…冷媒熱交換器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】