特開 2024-39441 電池暖機システム

(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】P2024039441

(43)【公開日】2024-03-22

(54)【発明の名称】電池暖機システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20240314BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240314BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20240314BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240314BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20240314BHJP

   H01M 10/6569 20140101ALI20240314BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240314BHJP

   B60L 50/60 20190101ALN20240314BHJP

   B60L 58/33 20190101ALN20240314BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

F25B1/00 101E

F25B1/00 101G

B60H1/22 671

B60H1/22 651Z

H01M10/615

H01M10/6556

H01M10/6569

H01M10/625

B60L50/60

B60L58/33

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022144012

(22)【出願日】2022-09-09

(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】横井 佑樹

【テーマコード（参考）】

3L211

5H031

5H125

【Ｆターム（参考）】

3L211AA11

3L211BA60

5H031AA09

5H031HH06

5H031KK08

5H125AA01

5H125AC12

5H125BC19

5H125CD04

5H125CD08

5H125FF24

(57)【要約】

【課題】電池暖機システムにおいて電池の暖機性能を向上させること。
【解決手段】電池暖機システム１０は、圧縮機１２から吐出された冷媒の吐出圧力を検出する圧力センサ３２と、電池２０の温度を検出する温度センサ３３と、第１配管２１に設けられ、圧縮機１２から吐出された冷媒の電池熱交換器１３への供給を遮断し、且つ、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れを許容する第１切換状態と、圧縮機１２から吐出された冷媒の電池熱交換器１３への供給を許容する第２切換状態と、に切換可能な切換弁３０と、を備えている。切換弁３０は、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えると、第１切換状態から第２切換状態に切り換わる。
【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、
前記圧縮機から吐出された冷媒が流れるとともに電池と前記冷媒との熱交換を行う電池熱交換器と、
前記電池熱交換器から流出された冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧された冷媒が流入するとともに前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容するアキュムレータと、を有する冷凍サイクルを備え、
前記電池熱交換器をバイパスするバイパス通路であって、前記バイパス通路は前記圧縮機と前記電池熱交換器とを接続する第１通路から分岐し、前記膨張弁と前記アキュムレータとを接続する第２通路、又は前記アキュムレータに接続され、
前記バイパス通路には、絞りが設けられ、
前記圧縮機から吐出された冷媒の吐出圧力を検出する圧力センサと、
前記電池の温度を検出する温度センサと、
前記第１通路に設けられ、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記電池熱交換器への供給を遮断し、且つ、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れを許容する第１切換状態と、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記電池熱交換器への供給を許容する第２切換状態と、に切換可能な切換弁と、を備え、
前記切換弁は、前記圧力センサによって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、前記温度センサによって検出された温度との差が閾値を越えると、前記第１切換状態から前記第２切換状態に切り換わる電池暖機システム。

【請求項2】

前記切換弁が前記第２切換状態のとき、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れが許容されている請求項１に記載の電池暖機システム。

【請求項3】

前記切換弁は、前記第２切換状態のときに、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記電池熱交換器への供給を許容し、且つ、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れを遮断する請求項１に記載の電池暖機システム。

【請求項4】

前記切換弁が前記第２切換状態のときに、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れを遮断するバイパス切換弁をさらに備えている請求項１に記載の電池暖機システム。

【請求項5】

前記冷凍サイクルは、前記膨張弁で減圧された冷媒が流れるとともに外部流体と前記冷媒との熱交換を行う外部流体熱交換器を有し、
前記バイパス通路は、前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記外部流体熱交換器の出口から前記アキュムレータの入口までに至る通路の途中へ導入する請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電池暖機システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池暖機システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電池を暖機する電池暖機システムが、例えば特許文献１に開示されている。このような電池暖機システムは、圧縮機と、電池熱交換器と、膨張弁と、アキュムレータと、を有する冷凍サイクルを備えている。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。電池熱交換器には、圧縮機から吐出された冷媒が流れる。電池熱交換器は、電池と冷媒との熱交換を行う。膨張弁は、電池熱交換器から流出された冷媒を減圧する。アキュムレータには、膨張弁で減圧された冷媒が流入する。アキュムレータは、圧縮機へのガス冷媒の流出を許容する。このような電池暖機システムにおいては、電池熱交換器を介した電池と冷媒との熱交換が行われることによって、電池熱交換器を流れるガス冷媒が液冷媒に変化するときに必要となる凝縮潜熱によって、電池が暖機される。

【0003】

また、電池を効率良く暖機するために、例えば特許文献２のように、圧縮機から吐出された冷媒の一部を、膨張弁からアキュムレータまでに至る通路の途中、又はアキュムレータへ導入することが考えられている。このような場合、電池暖機システムは、バイパス通路を備えている。バイパス通路は、電池熱交換器をバイパスする。バイパス通路は、圧縮機と電池熱交換器とを接続する第１通路から分岐する。バイパス通路は、膨張弁とアキュムレータとを接続する第２通路、又はアキュムレータに接続されている。バイパス通路には、絞りが設けられている。そして、第１通路を流れる冷媒の一部が、絞りによって減圧された状態で、バイパス通路を介して第２通路、又はアキュムレータへ導入される。これにより、アキュムレータ内の冷媒が加熱されるため、アキュムレータから流出して圧縮機へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇する。すると、冷媒の熱力学的特性により、圧縮機から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度が上昇する。飽和蒸気温度が上昇すると、冷媒の二相域での等温線が上昇する。電池熱交換器を流れる冷媒の温度は、等温線上となるため、冷媒の温度は一定となる。そして、アキュムレータ内の冷媒が加熱されない場合に比べると、冷媒の二相域での等温線が上昇しているため、電池熱交換器を流れる冷媒の温度と電池の温度との差が維持され易くなる。その結果、電池暖機システムにおいて電池の暖機性能が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－６００６６号公報

【特許文献2】特開２０２２－３４１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電池熱交換器を介した電池と冷媒との熱交換が行われるにつれて、電池熱交換器を通過した冷媒の温度が低くなっていく。冷媒の温度が低くなるにつれて、電池熱交換器にて凝縮されて液化した液冷媒の量が多くなっていく。このとき、例えば、外気の温度が、膨張弁によって減圧された液冷媒の温度よりも低い場合を考える。このような場合、第１通路からバイパス通路を介して第２通路、又はアキュムレータへ導入された冷媒の熱が、膨張弁によって減圧された液冷媒が蒸発して飽和蒸気へと変化する際に必要となる蒸発潜熱として使われる場合がある。すると、アキュムレータ内の冷媒の温度が加熱され難くなるため、アキュムレータから流出して圧縮機へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇し難くなる。したがって、圧縮機から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度が上昇し難くなるため、電池熱交換器を流れる冷媒の温度と電池の温度との差が維持され難くなる。その結果、電池暖機システムにおいて電池の暖機性能が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する電池暖機システムは、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒が流れるとともに電池と前記冷媒との熱交換を行う電池熱交換器と、前記電池熱交換器から流出された冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧された冷媒が流入するとともに前記圧縮機へのガス冷媒の流出を許容するアキュムレータと、を有する冷凍サイクルを備え、前記電池熱交換器をバイパスするバイパス通路であって、前記バイパス通路は前記圧縮機と前記電池熱交換器とを接続する第１通路から分岐し、前記膨張弁と前記アキュムレータとを接続する第２通路、又は前記アキュムレータに接続され、前記バイパス通路には、絞りが設けられ、前記圧縮機から吐出された冷媒の吐出圧力を検出する圧力センサと、前記電池の温度を検出する温度センサと、前記第１通路に設けられ、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記電池熱交換器への供給を遮断し、且つ、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れを許容する第１切換状態と、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記電池熱交換器への供給を許容する第２切換状態と、に切換可能な切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記圧力センサによって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、前記温度センサによって検出された温度との差が閾値を越えると、前記第１切換状態から前記第２切換状態に切り換わる。

【0007】

これによれば、圧力センサによって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサによって検出された温度との差が閾値を越えるまでは、切換弁は、第１切換状態になっている。したがって、飽和蒸気温度と電池の温度との差が閾値を越えるまでは、圧縮機から吐出された冷媒は、第１通路を介して電池熱交換器へ供給されずに、第１通路からバイパス通路を介して第２通路、又はアキュムレータへ導入される。よって、アキュムレータ内の冷媒が加熱されるため、アキュムレータから流出して圧縮機へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇する。すると、冷媒の熱力学的特性により、圧縮機から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度が上昇する。飽和蒸気温度が上昇すると、冷媒の二相域での等温線が上昇する。そして、圧力センサによって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサによって検出された温度との差が閾値を越えると、切換弁が第１切換状態から第２切換状態に切り換わる。これにより、圧縮機から吐出された冷媒が第１通路を介して電池熱交換器へ供給される。このとき、電池熱交換器を流れる冷媒の温度は、等温線上となるため、冷媒の温度は一定となる。そして、アキュムレータ内の冷媒が加熱されない場合に比べると、冷媒の二相域での等温線が上昇しているため、電池熱交換器を流れる冷媒の温度と電池の温度との差が維持され易くなる。したがって、電池熱交換器を流れる冷媒の温度と電池の温度との差が維持され難くなることが回避される。その結果、電池暖機システムにおいて電池の暖機性能を向上させることができる。

【0008】

上記電池暖機システムにおいて、前記切換弁が前記第２切換状態のとき、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れが許容されているとよい。
これによれば、切換弁が第２切換状態のときであっても、圧縮機から吐出された冷媒が、第１通路からバイパス通路を介して第２通路、又はアキュムレータへ導入される。したがって、切換弁が第２切換状態のときであっても、アキュムレータから流出して圧縮機へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力を上昇させることができる。すると、冷媒の熱力学的特性により、圧縮機から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度が上昇する。よって、切換弁が第２切換状態のときであっても、圧力センサによって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサによって検出された温度との差が閾値を下回り難くなる。その結果、切換弁が第２切換状態のときであっても、電池熱交換器を流れる冷媒の温度と電池の温度との差を維持し易くすることができる。

【0009】

上記電池暖機システムにおいて、前記切換弁は、前記第２切換状態のときに、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記電池熱交換器への供給を許容し、且つ、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れを遮断するとよい。

【0010】

上記電池暖機システムにおいて、前記切換弁が前記第２切換状態のときに、前記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス通路への流れを遮断するバイパス切換弁をさらに備えているとよい。

【0011】

これらによれば、切換弁が第２切換状態のときに、圧縮機から吐出された冷媒が第１通路からバイパス通路へ流れずに、圧縮機から吐出された全ての冷媒が電池熱交換器へ供給されるため、電池を効率良く暖機することができる。

【0012】

上記電池暖機システムにおいて、前記冷凍サイクルは、前記膨張弁で減圧された冷媒が流れるとともに外部流体と前記冷媒との熱交換を行う外部流体熱交換器を有し、前記バイパス通路は、前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記外部流体熱交換器の出口から前記アキュムレータの入口までに至る通路の途中へ導入するとよい。

【0013】

外部流体熱交換器の出口からアキュムレータの入口までに至る通路は、冷凍サイクルにおいて、バイパス通路を接続する部分として好適である。例えば、バイパス通路がアキュムレータに接続される場合のように、バイパス通路をアキュムレータに接続するために、アキュムレータを既存の構成から変更するといった必要が無い。したがって、電池暖機システムの構成を簡素化することができる。

【発明の効果】

【0014】

この発明によれば、電池暖機システムにおいて電池の暖機性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態における電池暖機システムを示す概略構成図である。

【図2】電池暖機システムを示す概略構成図である。

【図3】冷媒の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】比較例における冷媒の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】別の実施形態における電池暖機システムを示す概略構成図である。

【図6】別の実施形態における電池暖機システムを示す概略構成図である。

【図7】別の実施形態における電池暖機システムを示す概略構成図である。

【図8】別の実施形態における電池暖機システムを示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、電池暖機システムを具体化した一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。本実施形態の電池暖機システムは、例えば、電気自動車に搭載されている。
＜電池暖機システム１０の全体構成＞
図１及び図２に示すように、電池暖機システム１０は、冷凍サイクル１１を備えている。電池暖機システム１０は、冷凍サイクル１１を用いて、電池２０を暖機する。電池２０は、図示しない電池セルが複数並設されることにより構成されている。電池セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。そして、電池２０は、複数の電池セルが、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、電池熱交換器１３と、膨張弁１４と、外部流体熱交換器１５と、アキュムレータ１６と、を有している。圧縮機１２は、冷媒を圧縮して吐出する。電池熱交換器１３には、圧縮機１２から吐出された冷媒が流れる。電池熱交換器１３は、電池２０と熱的に結合されている。電池熱交換器１３は、電池２０と冷媒との熱交換を行う。膨張弁１４は、電池熱交換器１３から流出した冷媒を減圧する。膨張弁１４は、電池熱交換器１３から流出した冷媒を減圧する固定絞りである。外部流体熱交換器１５には、膨張弁１４で減圧された冷媒が流れる。外部流体熱交換器１５は、外部流体である外気と冷媒との熱交換を行う。アキュムレータ１６には、外部流体熱交換器１５から流出した冷媒が流入する。したがって、アキュムレータ１６には、膨張弁１４で減圧された冷媒が流入する。アキュムレータ１６は、圧縮機１２へのガス冷媒の流出を許容する。

【0018】

圧縮機１２と電池熱交換器１３とは第１配管２１によって接続されている。第１配管２１の第１端は、圧縮機１２の吐出口１２ａに接続されている。第１配管２１の第２端は、電池熱交換器１３の入口１３ａに接続されている。したがって、第１配管２１は、圧縮機１２の吐出口１２ａから電池熱交換器１３の入口１３ａまでに至る通路を構成している。第１配管２１は、圧縮機１２と電池熱交換器１３とを接続する第１通路を構成している。

【0019】

電池熱交換器１３と膨張弁１４とは第２配管２２によって接続されている。第２配管２２の第１端は、電池熱交換器１３の出口１３ｂに接続されている。第２配管２２の第２端は、膨張弁１４の入口１４ａに接続されている。

【0020】

膨張弁１４と外部流体熱交換器１５とは第３配管２３によって接続されている。第３配管２３の第１端は、膨張弁１４の出口１４ｂに接続されている。第３配管２３の第２端は、外部流体熱交換器１５の入口１５ａに接続されている。

【0021】

外部流体熱交換器１５とアキュムレータ１６とは第４配管２４によって接続されている。第４配管２４の第１端は、外部流体熱交換器１５の出口１５ｂに接続されている。第４配管２４の第２端は、アキュムレータ１６の入口１６ａに接続されている。したがって、第４配管２４は、外部流体熱交換器１５の出口１５ｂからアキュムレータ１６の入口１６ａまでに至る通路を構成している。第３配管２３及び第４配管２４は、膨張弁１４からアキュムレータ１６までに至る通路を構成している。第３配管２３及び第４配管２４によって、膨張弁１４とアキュムレータ１６とを接続する第２通路４０が構成されている。

【0022】

アキュムレータ１６と圧縮機１２とは第５配管２５によって接続されている。第５配管２５の第１端は、アキュムレータ１６の出口１６ｂに接続されている。第５配管２５の第２端は、圧縮機１２の吸入口１２ｂに接続されている。

【0023】

電池暖機システム１０は、分岐通路２６を備えている。分岐通路２６は、第３配管２３の途中から分岐する。分岐通路２６は、例えば、配管である。分岐通路２６の第１端は、第３配管２３の途中に接続されている。分岐通路２６の第２端は、第４配管２４に接続されている。分岐通路２６は、第３配管２３内を流れる冷媒を、外部流体熱交換器１５を迂回して第４配管２４内へ流す。

【0024】

電池暖機システム１０は、弁装置２７を備えている。弁装置２７は、第４配管２４に設けられている。弁装置２７は、第４配管２４における分岐通路２６との接続箇所に設けられている。弁装置２７は、第１切換状態と、第２切換状態と、に切換可能に構成されている。弁装置２７は、例えば、電磁弁である。弁装置２７は、第１切換状態のときには、外部流体熱交換器１５への冷媒の流れを許容し、且つ、分岐通路２６への冷媒の流れを遮断する。弁装置２７は、第２切換状態のときには、外部流体熱交換器１５への冷媒の流れを遮断し、且つ、分岐通路２６への冷媒の流れを許容する。弁装置２７は、例えば、三方弁である。

【0025】

電池暖機システム１０は、バイパス通路２８を備えている。バイパス通路２８は、第１配管２１の途中から分岐する。したがって、バイパス通路２８は、圧縮機１２の吐出口１２ａから電池熱交換器１３の入口１３ａまでに至る通路の途中から分岐する。バイパス通路２８は、例えば、配管である。バイパス通路２８の第１端は、第１配管２１の途中に接続されている。バイパス通路２８の第２端は、第４配管２４に接続されている。したがって、バイパス通路２８は、外部流体熱交換器１５の出口１５ｂからアキュムレータ１６の入口１６ａまでに至る通路の途中に接続されている。具体的には、バイパス通路２８の第２端は、第４配管２４における弁装置２７よりもアキュムレータ１６寄りの部分に接続されている。そして、バイパス通路２８は、圧縮機１２から吐出された冷媒を、外部流体熱交換器１５の出口１５ｂからアキュムレータ１６の入口１６ａまでに至る通路を構成する第４配管２４の途中へ導入する。バイパス通路２８は、第１通路を構成する第１配管２１から分岐し、第２通路４０に接続されている。

【0026】

電池暖機システム１０は、絞り２９を備えている。絞り２９は、バイパス通路２８に設けられている。したがって、バイパス通路２８には、絞り２９が設けられている。絞り２９は、バイパス通路２８の一部の流路断面積を小さくする。絞り２９は、固定絞りである。そして、圧縮機１２から吐出された冷媒が、絞り２９によって減圧された状態で、バイパス通路２８を介して第４配管２４の途中へ導入される。したがって、圧縮機１２から吐出された冷媒が、絞り２９によって減圧された状態で、バイパス通路２８を介して膨張弁１４からアキュムレータ１６までに至る通路の途中へ導入される。

【0027】

電池暖機システム１０は、切換弁３０を備えている。切換弁３０は、第１配管２１に設けられている。切換弁３０は、第１配管２１において、バイパス通路２８との接続箇所よりも電池熱交換器１３寄りの部分に設けられている。切換弁３０は、例えば、電磁弁である。切換弁３０は、圧縮機１２から吐出された冷媒の電池熱交換器１３への供給を遮断し、且つ、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れを許容する第１切換状態に切換可能に構成されている。切換弁３０は、圧縮機１２から吐出された冷媒の電池熱交換器１３への供給を許容する第２切換状態に切換可能に構成されている。切換弁３０は、第１切換状態のときには、閉弁状態となっている。切換弁３０は、第２切換状態のときには、開弁状態となっている。切換弁３０は、例えば、オンオフ弁である。

【0028】

＜電池暖機システム１０の電気的構成＞
電池暖機システム１０は、制御装置３１を備えている。制御装置３１は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えている。制御装置３１は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等により構成されるメモリを備えている。制御装置３１は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。

【0029】

電池暖機システム１０は、圧力センサ３２を備えている。圧力センサ３２は、圧縮機１２から吐出された冷媒の吐出圧力を検出するように構成されている。圧力センサ３２は、制御装置３１に電気的に接続されている。圧力センサ３２によって検出された冷媒の吐出圧力に関する検出信号は、制御装置３１に出力される。

【0030】

電池暖機システム１０は、温度センサ３３を備えている。温度センサ３３は、電池２０の温度を検出するように構成されている。温度センサ３３は、制御装置３１に電気的に接続されている。温度センサ３３によって検出された電池２０の温度に関する検出信号は、制御装置３１に出力される。

【0031】

電池暖機システム１０は、外気温センサ３４を備えている。外気温センサ３４は、外気の温度を検出するように構成されている。外気温センサ３４は、制御装置３１に電気的に接続されている。外気温センサ３４によって検出された外気の温度に関する検出信号は、制御装置３１に出力される。

【0032】

制御装置３１は、弁装置２７に電気的に接続されている。制御装置３１は、弁装置２７の駆動を制御する。制御装置３１には、外気温センサ３４によって検出される外気の温度に基づいて、弁装置２７を第１切換状態と第２切換状態とに切り換えるプログラムが予め記憶されている。制御装置３１は、外気温センサ３４によって検出される外気の温度が、所定の温度よりも高い場合には、弁装置２７を第１切換状態に切り換える。一方で、制御装置３１は、外気温センサ３４によって検出される外気の温度が、所定の温度以下である場合には、弁装置２７を第２切換状態に切り換える。なお、「所定の温度」とは、膨張弁１４によって減圧された液冷媒の温度よりも高い温度である。

【0033】

制御装置３１には、圧力センサ３２によって検出される圧力と、圧縮機１２から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度と、が関係付けられたマップが予め記憶されている。飽和蒸気温度は、圧力センサ３２によって検出された圧力によって導出される。制御装置３１には、圧力センサ３２によって検出された圧力によって、飽和蒸気温度を導出する導出プログラムが予め記憶されている。

【0034】

制御装置３１は、切換弁３０に電気的に接続されている。制御装置３１は、切換弁３０の駆動を制御する。制御装置３１には、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度と、に基づいて、切換弁３０を第１切換状態と第２切換状態とに切り換えるプログラムが予め記憶されている。制御装置３１は、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えていない場合、切換弁３０を第１切換状態に切り換える。一方で、制御装置３１は、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えると、切換弁３０を第１切換状態から第２切換状態に切り換える。したがって、切換弁３０は、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えると、第１切換状態から第２切換状態に切り換わる。

【0035】

［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。
制御装置３１は、外気温センサ３４によって検出される外気の温度が、所定の温度よりも高い場合、弁装置２７を第１切換状態に切り換える。すると、弁装置２７によって、外部流体熱交換器１５への冷媒の流れが許容され、且つ、分岐通路２６への冷媒の流れが遮断される。これにより、外部流体熱交換器１５にて、外気と冷媒との熱交換が行われる。その結果、外部流体熱交換器１５にて、冷媒が外気によって暖められる。

【0036】

一方、制御装置３１は、外気温センサ３４によって検出される外気の温度が、所定の温度以下である場合、弁装置２７を第２切換状態に切り換える。すると、弁装置２７によって、外部流体熱交換器１５への冷媒の流れが遮断され、且つ、分岐通路２６への冷媒の流れが許容される。これにより、外部流体熱交換器１５にて、外気と冷媒との熱交換が行われなくなる。そして、膨張弁１４によって減圧された液冷媒は、第３配管２３内から分岐通路２６を介して第４配管２４内へ流れる。その結果、外部流体熱交換器１５にて、冷媒が外気によって冷却されてしまうことが回避されている。

【0037】

図３及び図４では、弁装置２７が第２切換状態であるときの冷媒の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及び図４において、横軸は、冷媒のエンタルピであり、縦軸は、冷媒の圧力である。図３及び図４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、冷媒が過冷却液状態である過冷却液域Ａ２である。飽和蒸気線Ｌ２よりも右側の領域は、冷媒が過熱ガス状態である過熱ガス域Ａ３である。

【0038】

図３に示す実線Ｌ１０は、弁装置２７が第２切換状態であり、圧縮機１２から吐出された冷媒が、第１配管２１からバイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入されている場合の冷媒のエンタルピと圧力との関係を示している。図４に示す実線Ｌ２０は、弁装置２７が第２切換状態であり、飽和蒸気温度と電池２０の温度との差が閾値を越えていなくても、圧縮機１２から吐出された冷媒が、電池熱交換器１３へ供給されている場合の冷媒のエンタルピと圧力との関係を示している。図４のモリエル線図は、本実施形態に対する比較例である。電池熱交換器１３を介した電池２０と冷媒との熱交換が行われるにつれて、電池熱交換器１３を通過した冷媒の温度が低くなっていく。冷媒の温度が低くなるにつれて、電池熱交換器１３にて凝縮されて液化した液冷媒の量が多くなっていく。

【0039】

図４において実線Ｌ２０で示すように、第１配管２１からバイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入された冷媒の熱が、膨張弁１４によって減圧された液冷媒が蒸発して飽和蒸気へと変化する際に必要となる蒸発潜熱として使われる場合がある。すると、アキュムレータ１６内の冷媒の温度が加熱され難くなるため、アキュムレータ１６から流出して圧縮機１２へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇し難くなる。したがって、圧縮機１２から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度が上昇し難くなるため、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度と電池２０の温度との差が維持され難くなる。

【0040】

そこで、本実施形態では、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えるまでは、切換弁３０は、第１切換状態になっている。したがって、飽和蒸気温度と電池２０の温度との差が閾値を越えるまでは、圧縮機１２から吐出された冷媒は、電池熱交換器１３へ供給されずに、バイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入される。

【0041】

図３に示す破線Ｌ１１は、弁装置２７が第２切換状態であり、圧縮機１２から吐出された冷媒が、第１配管２１からバイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入されていない場合の冷媒のエンタルピと圧力との関係を比較例として示している。図３において、実線Ｌ１０と破線Ｌ１１とを比較して分かるように、実線Ｌ１０は、破線Ｌ１１に比べて、アキュムレータ１６から流出して圧縮機１２へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇している。

【0042】

圧縮機１２から吐出された冷媒が、第１配管２１からバイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入されると、アキュムレータ１６内の冷媒が加熱される。このため、アキュムレータ１６から流出して圧縮機１２へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇する。すると、冷媒の熱力学的特性により、飽和蒸気温度が上昇する。飽和蒸気温度が上昇すると、冷媒の二相域Ａ１での等温線が上昇する。そして、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えると、切換弁３０が第１切換状態から第２切換状態に切り換わる。これにより、圧縮機１２から吐出された冷媒が第１配管２１を介して電池熱交換器１３へ供給される。このとき、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度は、等温線上となるため、冷媒の温度は一定となる。そして、アキュムレータ１６内の冷媒が加熱されない場合に比べると、冷媒の二相域Ａ１での等温線が上昇しているため、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度と電池２０の温度との差が維持され易くなる。したがって、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度と電池２０の温度との差が維持され難くなることが回避されている。

【0043】

図２に示すように、切換弁３０が第２切換状態のとき、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れが許容されている。よって、切換弁３０が第２切換状態のときであっても、圧縮機１２から吐出された冷媒が、第１配管２１からバイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入される。したがって、切換弁３０が第２切換状態のときであっても、アキュムレータ１６から流出して圧縮機１２へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇する。すると、冷媒の熱力学的特性により、飽和蒸気温度が上昇する。よって、切換弁３０が第２切換状態のときであっても、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を下回り難くなっている。

【0044】

［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）切換弁３０は、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えると、第１切換状態から第２切換状態に切り換わる。これによれば、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えるまでは、切換弁３０は、第１切換状態になっている。したがって、飽和蒸気温度と電池２０の温度との差が閾値を越えるまでは、圧縮機１２から吐出された冷媒は、第１配管２１を介して電池熱交換器１３へ供給されずに、第１配管２１からバイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入される。よって、アキュムレータ１６内の冷媒が加熱されるため、アキュムレータ１６から流出して圧縮機１２へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力が上昇する。すると、冷媒の熱力学的特性により、圧縮機１２から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度が上昇する。飽和蒸気温度が上昇すると、冷媒の二相域Ａ１での等温線が上昇する。そして、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を越えると、切換弁３０が第１切換状態から第２切換状態に切り換わる。これにより、圧縮機１２から吐出された冷媒が第１配管２１を介して電池熱交換器１３へ供給される。このとき、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度は、等温線上となるため、冷媒の温度は一定となる。そして、アキュムレータ１６内の冷媒が加熱されない場合に比べると、冷媒の二相域Ａ１での等温線が上昇しているため、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度と電池２０の温度との差が維持され易くなる。したがって、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度と電池２０の温度との差が維持され難くなることが回避される。その結果、電池暖機システム１０において電池２０の暖機性能を向上させることができる。

【0045】

（２）切換弁３０が第２切換状態のとき、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れが許容されている。これによれば、切換弁３０が第２切換状態のときであっても、圧縮機１２から吐出された冷媒が、第１配管２１からバイパス通路２８を介して第４配管２４へ導入される。したがって、切換弁３０が第２切換状態のときであっても、アキュムレータ１６から流出して圧縮機１２へ吸入されるガス冷媒の飽和蒸気圧力を上昇させることができる。すると、冷媒の熱力学的特性により、圧縮機１２から吐出されるガス冷媒の飽和蒸気温度が上昇する。よって、切換弁３０が第２切換状態のときであっても、圧力センサ３２によって検出された圧力から導出される飽和蒸気温度と、温度センサ３３によって検出された温度との差が閾値を下回り難くなる。その結果、切換弁３０が第２切換状態のときであっても、電池熱交換器１３を流れる冷媒の温度と電池２０の温度との差を維持し易くすることができる。

【0046】

（３）バイパス通路２８は、圧縮機１２から吐出された冷媒を、外部流体熱交換器１５の出口１５ｂからアキュムレータ１６の入口１６ａまでに至る通路の途中へ導入する。外部流体熱交換器１５の出口１５ｂからアキュムレータ１６の入口１６ａまでに至る通路は、冷凍サイクル１１において、バイパス通路２８を接続する部分として好適である。例えば、バイパス通路２８がアキュムレータ１６に接続される場合のように、バイパス通路２８をアキュムレータ１６に接続するために、アキュムレータ１６を既存の構成から変更するといった必要が無い。したがって、電池暖機システム１０の構成を簡素化することができる。

【0047】

［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。

【0048】

○ 図５に示すように、切換弁３０が、第１配管２１におけるバイパス通路２８との接続箇所に設けられていてもよい。この場合、切換弁３０は、第１切換状態のときに、圧縮機１２から吐出された冷媒の電池熱交換器１３への供給を遮断し、且つ、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れを許容するように構成されている。また、切換弁３０は、第２切換状態のときに、圧縮機１２から吐出された冷媒の電池熱交換器１３への供給を許容し、且つ、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れを遮断するように構成されている。切換弁３０は、三方弁である。これによれば、切換弁３０が第２切換状態のときに、圧縮機１２から吐出された冷媒が第１配管２１からバイパス通路２８へ流れずに、圧縮機１２から吐出された全ての冷媒が電池熱交換器１３へ供給されるため、電池２０を効率良く暖機することができる。

【0049】

○ 図６に示すように、電池暖機システム１０は、バイパス切換弁３５をさらに備えていてもよい。バイパス切換弁３５は、バイパス通路２８における絞り２９よりも第１配管２１寄りの部分に設けられている。バイパス切換弁３５は、例えば、電磁弁である。バイパス切換弁３５は、例えば、オンオフ弁である。バイパス切換弁３５は、制御装置３１に電気的に接続されている。制御装置３１は、バイパス切換弁３５の駆動を制御する。バイパス切換弁３５は、切換弁３０が第１切換状態のときに、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れを許容するように構成されている。バイパス切換弁３５は、切換弁３０が第２切換状態のときに、圧縮機１２から吐出された冷媒のバイパス通路２８への流れを遮断するように構成されている。これによれば、切換弁３０が第２切換状態のときに、圧縮機１２から吐出された冷媒が第１配管２１からバイパス通路２８へ流れずに、圧縮機１２から吐出された全ての冷媒が電池熱交換器１３へ供給されるため、電池２０を効率良く暖機することができる。

【0050】

○ 図７に示すように、バイパス通路２８の第２端が、アキュムレータ１６に接続されていてもよい。この場合、圧縮機１２から吐出された冷媒が、絞り２９によって減圧された状態で、アキュムレータ１６へ導入される。

【0051】

○ 図８に示すように、バイパス通路２８の第２端が、第３配管２３の途中に接続されていてもよい。要は、圧縮機１２から吐出された冷媒が、絞り２９によって減圧された状態で、バイパス通路２８を介して膨張弁１４からアキュムレータ１６までに至る通路の途中、又はアキュムレータ１６へ導入されればよい。したがって、バイパス通路２８は、第１配管２１から分岐し、第２通路４０、又はアキュムレータ１６に接続されていればよい。

【0052】

○ 実施形態において、膨張弁１４は、可変絞りであってもよい。
○ 実施形態において、絞り２９は、可変絞りであってもよい。
○ 実施形態において、弁装置２７が、例えば、第３配管２３における分岐通路２６との接続箇所に設けられていてもよい。

【0053】

○ 実施形態において、外部流体熱交換器１５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、電池暖機システム１０は、外部流体熱交換器１５を有していない構成であってもよい。

【0054】

○ 実施形態において、電池暖機システム１０は、電気自動車に搭載されるものに限らない。また、電池暖機システム１０の搭載対象は、車両に限らない。要は、電池暖機システム１０の適用対象は、特に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0055】

１０…電池暖機システム、１１…冷凍サイクル、１２…圧縮機、１３…電池熱交換器、１４…膨張弁、１５…外部流体熱交換器、１５ｂ…出口、１６…アキュムレータ、１６ａ…入口、２０…電池、２１…第１通路を構成する第１配管、２８…バイパス通路、２９…絞り、３０…切換弁、３２…圧力センサ、３３…温度センサ、３５…バイパス切換弁、４０…第２通路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】