特開 2024-87914 車両用冷却装置

(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】P2024087914

(43)【公開日】2024-07-02

(54)【発明の名称】車両用冷却装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20240625BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240625BHJP

   B60L 58/26 20190101ALI20240625BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20240625BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20240625BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20240625BHJP

   B60K 11/02 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04

B60L50/60

B60L58/26

B60L58/27

B60L58/12

B60L9/18 J

B60K11/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022202822

(22)【出願日】2022-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂本 博信

【テーマコード（参考）】

3D038

3D235

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D038AB01

3D038AC01

3D038AC04

3D038AC22

3D235AA02

3D235BB36

3D235CC12

3D235CC15

3D235DD12

3D235DD35

3D235FF12

3D235FF25

3D235FF38

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BB00

5H125BC19

5H125CD06

5H125CD09

5H125DD01

5H125EE05

5H125EE15

5H125EE27

5H125FF22

5H125FF24

5H125FF27

(57)【要約】

【課題】車両の駆動ユニットで発生した熱を有効活用する。
【解決手段】車両を駆動する駆動ユニット１０と、駆動ユニット１０に電力を供給する電池１３と、を冷却する車両用冷却装置１００であって、駆動ユニット１０と電池１３とを直列に接続し、駆動ユニット１０と電池１３とに冷媒を通流させる冷却流路３０を含み、電池１３が駆動ユニット１０の下流側に接続されている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両を駆動する駆動ユニットと、前記駆動ユニットに電力を供給する電池と、を冷却する車両用冷却装置であって、
前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続し、前記駆動ユニットと前記電池とに冷媒を通流させる冷却流路を含み、
前記電池は前記駆動ユニットの下流側に接続されていること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用冷却装置であって、
前記駆動ユニットは、車両駆動用のモータと、前記モータに供給する電力を調整する電力制御ユニットと、を含むこと、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項3】

請求項２に記載の車両用冷却装置であって、
前記冷却流路に接続され、前記駆動ユニットをバイパスして前記冷媒を前記電池に通流させる第１バイパス流路と、
前記冷媒の通流を前記第１バイパス流路と前記駆動ユニットとで切り換える第１切り換え弁と、
車室の空調を行う空調ユニットと、
前記空調ユニットと熱交換して前記冷却流路を通流する前記冷媒を加温する熱交換器と、
前記第１切り換え弁と前記空調ユニットと前記駆動ユニットの動作を調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記駆動ユニットの温度が第１設定温度よりも低い場合に、前記冷媒が前記第１バイパス流路に通流するように前記第１切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器によって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項4】

請求項３に記載の車両用冷却装置であって、
前記制御部は、前記駆動ユニットの温度が前記第１設定温度以上の場合に、前記冷媒が前記駆動ユニットに通流するように前記第１切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットと前記駆動ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器と前記駆動ユニットによって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項5】

請求項２から４のいずれか１項に記載の車両用冷却装置であって、
前記駆動ユニットと前記電池との間に接続されて、前記電池をバイパスして前記冷媒を通流させる第２バイパス流路と、
前記冷媒の通流を前記電池と前記第２バイパス流路とで切り換える第２切り換え弁と、
車室の空調を行う空調ユニットと、
前記空調ユニットと熱交換して前記冷却流路を通流する前記冷媒を加温する熱交換器と、
前記第２切り換え弁と前記空調ユニットと前記駆動ユニットの動作を調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記車両が停車中で、前記駆動ユニットの温度が第２設定温度よりも低い場合には、前記冷媒が前記第２バイパス流路に通流するように前記第２切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器によって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記駆動ユニットを昇温すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項6】

請求項５に記載の車両用冷却装置であって、
前記駆動ユニットと前記空調ユニットと前記熱交換器とは前記車両のフロントコンパートメントの中に収容され、
前記フロントコンパートメントの開口を開閉するグリルシャッタを備え、
前記制御部は、前記車両が停車中で、前記駆動ユニットの温度が前記第２設定温度よりも低い場合には、前記グリルシャッタを閉止すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項7】

請求項５に記載の車両用冷却装置であって、
前記制御部は、前記駆動ユニットの温度が前記第２設定温度以上の場合に、前記冷媒が前記電池に通流するように前記第２切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットと前記駆動ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器と前記駆動ユニットによって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項8】

請求項６に記載の車両用冷却装置であって、
前記制御部は、前記駆動ユニットの温度が前記第２設定温度以上の場合に、前記冷媒が前記電池に通流するように前記第２切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットと前記駆動ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器と前記駆動ユニットによって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項9】

請求項２から４のいずれか１項に記載の車両用冷却装置であって、
前記冷却流路は、前記駆動ユニットに前記冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路と、前記電池に前記冷媒を還流させる電池還流流路と、を含み、
前記駆動ユニット還流流路と前記電池還流流路との接続モードを、前記電池が前記駆動ユニットの下流となるように前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続して前記駆動ユニットと前記電池とに前記冷媒を通流させる直列接続モードと、前記電池還流流路と前記駆動ユニット還流流路とを分離する流路分離モードとの間で切り換える第３切り換え弁と、
車室の空調を行う空調ユニットと、
前記空調ユニットと熱交換して前記冷却流路を通流する前記冷媒を加温する熱交換器と、
前記第３切り換え弁と前記空調ユニットと前記駆動ユニットの動作を調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記車両が走行中に、前記電池の残存容量が設定容量以下となった場合に、前記第３切り換え弁を前記直列接続モードに切り換え、前記空調ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器と前記駆動ユニットによって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項10】

請求項９に記載の車両用冷却装置であって、
前記駆動ユニットと前記空調ユニットと前記熱交換器とは前記車両のフロントコンパートメントの中に収容され、
前記フロントコンパートメントの開口を開閉するグリルシャッタを備え、
前記制御部は、前記駆動ユニットの温度と前記駆動ユニットの冷却が必要となる冷却開始温度との温度差を算出し、前記温度差が所定の閾値以上の場合に、前記グリルシャッタを閉止すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項11】

請求項２から４のいずれか１項に記載の車両用冷却装置であって、
前記冷却流路は、前記駆動ユニットに前記冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路と、前記電池に前記冷媒を還流させる電池還流流路と、を含み、
前記駆動ユニット還流流路と前記電池還流流路との接続モードを、前記電池が前記駆動ユニットの下流となるように前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続して前記駆動ユニットと前記電池とに前記冷媒を通流させる直列接続モードと、前記電池還流流路と前記駆動ユニット還流流路とを分離する流路分離モードとの間で切り換える第３切り換え弁と、
前記第３切り換え弁の動作を調整する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第３切り換え弁を前記直列接続モードに切り換えて前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続する前記冷却流路を構成すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項12】

請求項５に記載の車両用冷却装置であって、
前記冷却流路は、前記駆動ユニットに前記冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路と、前記電池に前記冷媒を還流させる電池還流流路と、を含み、
前記駆動ユニット還流流路と前記電池還流流路との接続モードを、前記電池が前記駆動ユニットの下流となるように前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続して前記駆動ユニットと前記電池とに前記冷媒を通流させる直列接続モードと、前記電池還流流路と前記駆動ユニット還流流路とを分離する流路分離モードとの間で切り換える第３切り換え弁と、を備え、
前記制御部は、前記第３切り換え弁の動作を調整し、
前記制御部は、前記第３切り換え弁を前記直列接続モードに切り換えて前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続する前記冷却流路を構成すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【請求項13】

請求項７に記載の車両用冷却装置であって、
前記冷却流路は、前記駆動ユニットに前記冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路と、前記電池に前記冷媒を還流させる電池還流流路と、を含み、
前記駆動ユニット還流流路と前記電池還流流路との接続モードを、前記電池が前記駆動ユニットの下流となるように前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続して前記駆動ユニットと前記電池とに前記冷媒を通流させる直列接続モードと、前記電池還流流路と前記駆動ユニット還流流路とを分離する流路分離モードとの間で切り換える第３切り換え弁を備え、
前記制御部は、前記第３切り換え弁の動作を調整し、
前記制御部は、前記第３切り換え弁を前記直列接続モードに切り換えて前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続する前記冷却流路を構成すること、
を特徴とする車両用冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用冷却装置の構造及び制御に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリを充電する際にバッテリを昇温させる方法が提案されている。例えば、特許文献１には、バッテリの充電を開始する前にバッテリの電力でヒータとファンとを駆動し、バッテリの放電による発熱と、ヒータとファンからの温風によってバッテリを昇温させ、昇温させた状態でバッテリの充電を開始することが開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、外部の充電設備から車両に供給される充電電力を、バッテリとバッテリ用のヒータに所定の分配率で分配し、バッテリの昇温率が所定値未満の場合に、ヒータへの分配率が増加するように制御し、バッテリの昇温と充電とを行う方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－８９５２４号公報

【特許文献2】特開２０２０－１９５２５３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、電動車両には車両を駆動する駆動ユニットを冷却する冷却装置が備えられている。近年、この冷却装置で駆動ユニットで発生した熱の有効活用が検討されている。しかし、駆動ユニットで発生した熱の有効活用にはいまだ改善の余地がある。

【0006】

そこで、本発明の車両用冷却装置は、車両の駆動ユニットで発生した熱を有効活用することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の車両用冷却装置は、車両を駆動する駆動ユニットと、前記駆動ユニットに電力を供給する電池と、を冷却する車両用冷却装置であって、前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続し、前記駆動ユニットと前記電池とに冷媒を通流させる冷却流路を含み、前記電池は前記駆動ユニットの下流側に接続されていること、を特徴とする。

【0008】

この構成により、駆動ユニットで発生した熱でバッテリを昇温させることができ、駆動ユニットで発生した熱を有効活用できる。また、電池の温度が低い場合に、電池の温度を上昇させて電池の充放電効率を向上できる。

【0009】

本発明の車両用冷却装置において、前記駆動ユニットは、車両駆動用のモータと、前記モータに供給する電力を調整する電力制御ユニットと、を含んでもよい。

【0010】

この構成により、電動車両においてモータと電力制御ユニットの発熱を電池の昇温に活用し、電動車両の電費を向上させることができる。

【0011】

本発明の車両用冷却装置において、前記冷却流路に接続され、前記駆動ユニットをバイパスして前記冷媒を前記電池に通流させる第１バイパス流路と、前記冷媒の通流を前記第１バイパス流路と前記駆動ユニットとで切り換える第１切り換え弁と、車室の空調を行う空調ユニットと、前記空調ユニットと熱交換して前記冷却流路を通流する前記冷媒を加温する熱交換器と、前記第１切り換え弁と前記空調ユニットと前記駆動ユニットの動作を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記駆動ユニットの温度が第１設定温度よりも低い場合に、前記冷媒が前記第１バイパス流路に通流するように前記第１切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器によって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温してもよい。

【0012】

この構成により、電池と駆動ユニットの温度が低い場合に、空調ユニットからの熱を電池に流入させ、駆動ユニットには空調ユニットからの熱を流入させないようにできる。これにより、駆動ユニットの温度が低い場合でも空調ユニットの熱により電池を短時間に昇温できる。

【0013】

本発明の車両用冷却装置において、前記制御部は、前記駆動ユニットの温度が前記第１設定温度以上の場合に、前記冷媒が前記駆動ユニットに通流するように前記第１切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットと前記駆動ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器と前記駆動ユニットによって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温してもよい。

【0014】

これにより、駆動ユニットで発生した熱を電池の昇温に活用することができる。

【0015】

本発明の車両用冷却装置において、前記駆動ユニットと前記電池との間に接続されて、前記電池をバイパスして前記冷媒を通流させる第２バイパス流路と、前記冷媒の通流を前記電池と前記第２バイパス流路とで切り換える第２切り換え弁と、車室の空調を行う空調ユニットと、前記空調ユニットと熱交換して前記冷却流路を通流する前記冷媒を加温する熱交換器と、前記第２切り換え弁と前記空調ユニットと前記駆動ユニットの動作を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両が停車中で、前記駆動ユニットの温度が第２設定温度よりも低い場合には、前記冷媒が前記第２バイパス流路に通流するように前記第２切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器によって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記駆動ユニットを昇温してもよい。

【0016】

この構成により、短時間に電池を昇温できる。

【0017】

本発明の車両用冷却装置において、前記駆動ユニットと前記空調ユニットと前記熱交換器とは前記車両のフロントコンパートメントの中に収容され、前記フロントコンパートメントの開口を開閉するグリルシャッタを備え、前記制御部は、前記車両が停車中で、前記駆動ユニットの温度が前記第２設定温度よりも低い場合には、前記グリルシャッタを閉止してもよい。

【0018】

これにより、フロントコンパートメントの中に収容されている駆動ユニットを短時間で昇温でき、駆動ユニットからの熱により電池を短時間で昇温できる。

【0019】

本発明の車両用冷却装置において、前記制御部は、前記駆動ユニットの温度が前記第２設定温度以上の場合に、前記冷媒が前記電池に通流するように前記第２切り換え弁を切り換え、前記空調ユニットと前記駆動ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器と前記駆動ユニットによって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温してもよい。

【0020】

この構成により、駆動ユニットで発生した熱と空調ユニットからの熱により電池を昇温させることができる。

【0021】

本発明の車両用冷却装置において、前記冷却流路は、前記駆動ユニットに前記冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路と、前記電池に前記冷媒を還流させる電池還流流路と、を含み、前記駆動ユニット還流流路と前記電池還流流路との接続モードを、前記電池が前記駆動ユニットの下流となるように前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続して前記駆動ユニットと前記電池とに前記冷媒を通流させる直列接続モードと、前記電池還流流路と前記駆動ユニット還流流路とを分離する流路分離モードとの間で切り換える第３切り換え弁と、車室の空調を行う空調ユニットと、前記空調ユニットと熱交換して前記冷却流路を通流する前記冷媒を加温する熱交換器と、前記第３切り換え弁と前記空調ユニットと前記駆動ユニットの動作を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両が走行中に、前記電池の残存容量が設定容量以下となった場合に、前記第３切り換え弁を前記直列接続モードに切り換え、前記空調ユニットを駆動して前記空調ユニットと前記熱交換器と前記駆動ユニットによって前記冷媒を加温し、加温した前記冷媒によって前記電池を昇温してもよい。

【0022】

この構成により、車両が走行中に電池を予め昇温しておくことができる。このため、車両が停止した直後から急速充電を行うことができる。

【0023】

本発明の車両用冷却装置において、前記駆動ユニットと前記空調ユニットと前記熱交換器とは前記車両のフロントコンパートメントの中に収容され、前記フロントコンパートメントの開口を開閉するグリルシャッタを備え、前記制御部は、前記駆動ユニットの温度と前記駆動ユニットの冷却が必要となる冷却開始温度との温度差を算出し、前記温度差が所定の閾値以上の場合に、前記グリルシャッタを閉止してもよい。

【0024】

これにより、フロントコンパートメントの中に収容されている駆動ユニットを短時間で昇温させ、駆動ユニットからの熱により電池を短時間で昇温できる。

【0025】

本発明の車両用冷却装置において、前記冷却流路は、前記駆動ユニットに前記冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路と、前記電池に前記冷媒を還流させる電池還流流路と、を含み、前記駆動ユニット還流流路と前記電池還流流路との接続モードを、前記電池が前記駆動ユニットの下流となるように前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続して前記駆動ユニットと前記電池とに前記冷媒を通流させる直列接続モードと、前記電池還流流路と前記駆動ユニット還流流路とを分離する流路分離モードとの間で切り換える第３切り換え弁と、前記第３切り換え弁の動作を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第３切り換え弁を前記直列接続モードに切り換えて前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続する前記冷却流路を構成してもよい。

【0026】

この構成により、駆動ユニットと電池の温度に応じて冷却流路の切り替えを行うことができる。

【0027】

本発明の車両用冷却装置において、前記冷却流路は、前記駆動ユニットに前記冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路と、前記電池に前記冷媒を還流させる電池還流流路と、を含み、前記駆動ユニット還流流路と前記電池還流流路との接続モードを、前記電池が前記駆動ユニットの下流となるように前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続して前記駆動ユニットと前記電池とに前記冷媒を通流させる直列接続モードと、前記電池還流流路と前記駆動ユニット還流流路とを分離する流路分離モードとの間で切り換える第３切り換え弁と、を備え、前記制御部は、前記第３切り換え弁の動作を調整し、前記制御部は、前記第３切り換え弁を前記直列接続モードに切り換えて前記駆動ユニットと前記電池とを直列に接続する前記冷却流路を構成してもよい。

【0028】

この構成により、駆動ユニットと電池の温度に応じて冷却流路の切り替えを行うことができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明の車両用冷却装置は、車両の駆動ユニットで発生した熱を有効活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】実施形態の車両用冷却装置の構成を示す系統図である。

【図2】実施形態の車両用冷却装置を搭載した車両の側断面図である。

【図3】実施形態の車両用冷却装置に用いられる五方弁の接続モードと、接続モードの切り換えを示す説明図である。

【図4】低温環境下で車両が車室内を暖房しながら走行している場合の車両用冷却装置の動作を示す系統図である。

【図5】低温環境下で車両が始動し、車室内を暖房しながら走行を開始した直後の車両用冷却装置の動作を示す系統図である。

【図6】低温環境下で車両が始動し、車室内を暖房しながら走行を開始した後、駆動ユニットが第１設定温度以上となった場合の車両用冷却装置の動作を示す系統図である。

【図7】低温環境下で車両が始動し、車室内を暖房しながら走行する場合の車両用冷却装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】低温環境下で車両が始動し、車室内を暖房しながら走行する場合の駆動ユニットの温度と電池水温の時間変化とを示す図（上図）と、加温ヒータ、電池用ヒータ、ヒートポンプ回路、駆動ユニットから電池への伝達熱量の時間変化を示す図（下図）である。

【図9】図８に示す時刻ｔ１と、時刻ｔ３における電池への伝達熱量の内訳を示す図である。

【図10】低温環境下で車両が始動した後、停車状態で車室内の暖房と電池の昇温を行う際の車両用冷却装置の動作を示す系統図である。

【図11】低温環境下で車両が始動した後、停車状態で車室内の暖房と電池の昇温を行う際の車両用冷却装置の動作を示すフローチャートである。

【図12】図１１に示すフローチャートの続きのフローチャートである。

【図13】低温環境下で車両が始動した後、停車状態で車室内の暖房と電池の昇温を行う際の駆動ユニットの温度と電池水温と熱媒体の温度とフロントコンパートメント雰囲気温度の時間変化を示す図（上図）と、加温ヒータ、電池用ヒータ、ヒートポンプ回路、駆動ユニットから冷媒への伝達熱量の時間変化を示す図（下図）である。

【図14】低温環境下で車両が走行中に電池の予熱を行う際の車両用冷却装置の動作を示すフローチャートである。

【図15】図１４に示すフローチャートの続きのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、図面を参照しながら実施形態の車両用冷却装置１００について説明する。図１に示すように、車両用冷却装置１００は、駆動ユニット１０と、電池１３とを冷却する装置である。車両用冷却装置１００は、冷却流路３０と、駆動ユニットバイパス流路４５と、電池バイパス流路４６と、空調ユニット５０と、グリルシャッタ８０と、制御部９０とを含んでいる。ここで、駆動ユニット１０は、モータ装置１１と、電力制御ユニット１２（以下、ＰＣＵ１２という）とを含んでいる。

【0032】

冷却流路３０は、駆動ユニット１０と、電池１３とに冷媒を通流させる流路である。冷却流路３０は、駆動ユニット側ウォータポンプ１６と、ＰＣＵ１２と、モータ装置１１と、電池用ヒータ１５と、電池１３と、電池側ウォータポンプ１７と、チラー１８と、駆動系ラジェータ１４と、リザーバタンク１９と、三方弁２１と、五方弁２２と、これらの各機器を接続する配管とで構成される。

【0033】

駆動ユニット側ウォータポンプ１６は、冷却流路３０を流れる冷媒を昇圧するポンプである。ここで、冷媒は、例えば、ＬＣＣ等の冷却水でもよい。モータ装置１１は、車両駆動用のモータとトランスアクスルとを一体に組み立てた装置である。モータ装置１１の内部には、冷媒が通流してモータ装置１１を冷却する内部流路（図示せず）が設けられている。モータ装置１１には、例えば、モータのコイル温度を検出するモータ温度センサ２３が取り付けられている。ＰＣＵ１２は、車両駆動用のモータに供給する電力を調整する装置である。ＰＣＵ１２は、例えば、昇圧コンバータとインバータとで構成されてもよい。ＰＣＵ１２は、冷媒が通流してＰＣＵ１２を冷却する内部流路（図示せず）を備えている。ＰＣＵには、内部流路を流れる冷媒の温度を検出するＰＣＵ温度センサ２４が取り付けられている。電池用ヒータ１５は内部流路（図示せず）を通流する冷媒を加温し、加温した冷媒により電池１３を昇温させる。電池１３は、車両駆動用のモータに電力を供給する。電池１３は、ＰＣＵ１２と同様、冷媒が通流して電池１３を冷却する内部流路（図示せず）を備えている。電池側ウォータポンプ１７は、冷却流路３０を流れる冷媒を昇圧するポンプである。チラー１８は、後で説明するヒートポンプ回路７０と冷却流路３０との間に跨って配置されて、ヒートポンプ回路７０を流れる冷媒ガスと冷却流路３０を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。駆動系ラジェータ１４は、内部に冷媒が流れる内部流路（図示せず）を備え、冷媒と外気との間で熱交換を行い、冷媒を冷却する。リザーバタンク１９は、駆動ユニット側ウォータポンプ１６に供給する冷媒を貯留する。

【0034】

三方弁２１は、リザーバタンク１９と駆動系ラジェータ１４の間に接続されている。三方弁２１は、第１ポート２１ａ、第２ポート２１ｂ、第３ポート２１ｃの３つのポートを備えている。第１ポート２１ａは冷媒入口で第２ポート２１ｂと第３ポート２１ｃは冷媒出口である。三方弁２１は、第１ポート２１ａから流入した冷媒の流れを第２ポート２１ｂと第３ポート２１ｃとの間で切り換える第１切り換え弁である。また、五方弁２２は、モータ装置１１と電池用ヒータ１５の間、及びチラー１８と駆動系ラジェータ１４の間に接続されている。五方弁２２は、第１ポート２２ａから第５ポート２２ｅの５つのポートを備えおり、各ポートの接続をいろいろな接続モードで切り換えることができる。五方弁２２の接続モードについては、後で、図３を参照して説明する。五方弁２２は、接続モードに応じて、第２切り換え弁、又は第３切換え弁を構成する。

【0035】

冷却流路３０の各機器を接続する配管は、駆動ユニット側ポンプ出口管３２と、ＰＣＵ出口管３３と、モータ装置出口管３４と、電池用ヒータ入口管３５と、電池用ヒータ出口管３６と、電池出口管３７と、電池側ウォータポンプ入口管３８と、電池側ウォータポンプ出口管３９と、チラー出口管４１と、駆動系ラジェータ入口管４２と、駆動系ラジェータ出口管４３と、リザーバタンク入口管４４と、駆動ユニット側ポンプ入口管３１とで構成される。

【0036】

駆動ユニット側ポンプ出口管３２は、駆動ユニット側ウォータポンプ１６の出口とＰＣＵ１２の内部流路の入口とを接続する。ＰＣＵ出口管３３は、ＰＣＵ１２の内部流路の出口とモータ装置１１の内部流路の入口とを接続する。モータ装置出口管３４は、モータ装置１１の内部流路と、五方弁２２の第１ポート２２ａとの間を接続する。電池用ヒータ入口管３５は、五方弁２２の第２ポート２２ｂと電池用ヒータ１５の内部流路の入口とを接続する。電池用ヒータ出口管３６は、電池用ヒータ１５の内部流路の出口と電池１３の内部流路の入口とを接続する。電池出口管３７は、電池１３の内部流路の出口と電池側ウォータポンプ入口管３８の上流端とを接続する。電池出口管３７には、電池１３の出口の冷媒温度を検出する電池水温センサ２５が取り付けられている。電池側ウォータポンプ入口管３８の下流端は、電池側ウォータポンプ１７の入口に接続されている。電池側ウォータポンプ出口管３９は、電池側ウォータポンプ１７の出口とチラー１８の冷媒の内部流路の入口とを接続する。チラー出口管４１は、チラー１８の冷媒の内部流路の出口と五方弁２２の第３ポート２２ｃとを接続する。駆動系ラジェータ入口管４２は、五方弁２２の第４ポート２２ｄと駆動系ラジェータ１４の内部流路の入口とを接続する。駆動系ラジェータ出口管４３は、駆動系ラジェータ１４の内部流路の出口と三方弁２１の第１ポート２１ａとを接続する。リザーバタンク入口管４４は、三方弁２１の第２ポート２１ｂとリザーバタンク１９とを接続する。駆動ユニット側ポンプ入口管３１は、リザーバタンク１９と駆動ユニット側ウォータポンプ１６の入口とを接続する。

【0037】

駆動ユニットバイパス流路４５は、三方弁２１の第３ポート２１ｃとモータ装置出口管３４とを接続する。駆動ユニットバイパス流路４５は、駆動ユニット１０をバイパスして冷媒を電池１３に通流させる流路である。駆動ユニットバイパス流路４５は、第１バイパス流路を構成する。

【0038】

電池バイパス流路４６は、五方弁２２の第５ポート２２ｅと電池側ウォータポンプ入口管３８の上流端とを接続する。電池バイパス流路４６は、駆動ユニット１０と電池１３との間に接続されて、電池１３をバイパスするように冷媒を通流させる流路である。電池バイパス流路４６は、第２バイパス流路を構成する。

【0039】

空調ユニット５０は、ヒータ回路６０と、ヒートポンプ回路７０とを含んでいる。ヒータ回路６０は加温ヒータ５１により熱媒体を加温して車室２０１（図２参照）の暖房を行う回路である。ヒートポンプ回路７０は、コンプレッサ５７で熱媒体を圧縮し、車室２０１の冷房又は暖房を行う回路である。尚、ヒートポンプ回路７０により車室２０１の冷房を行う場合には、ヒータ回路６０は、ヒートポンプ回路７０を通流する温度の高い冷媒ガスの熱を外部に放出するように動作する。

【0040】

ヒータ回路６０は、ヒータ側ウォータポンプ５５と、水冷コンデンサ５８と、加温ヒータ５１と、ヒータコア５２と、リザーバタンク５４と、空調系ラジェータ５３と、三方制御弁５６と、これらの各機器を接続する配管とで構成される。

【0041】

ヒータ側ウォータポンプ５５は、ヒータ回路６０を流れる熱媒体を昇圧するポンプである。ここで、熱媒体は冷却水でもよい。水冷コンデンサ５８は、ヒータ回路６０と後で説明はするヒートポンプ回路７０とに跨って配置され、ヒータ回路６０を流れる熱媒体と、ヒートポンプ回路７０を流れる冷媒ガスとの間で熱交換を行う熱交換器である。水冷コンデンサ５８は、熱媒体が通流する内部流路（図示せず）と冷媒ガスの通流する内部流路と（図示せず）を備えている。加温ヒータ５１は、電池１３から供給される電力で動作する電気ヒータと熱媒体が通流する内部流路と（図示せず）を備えている。加温ヒータ５１は電気ヒータによって内部流路を通流する熱媒体を加温する。ヒータコア５２は、内部に熱媒体が通流する内部流路を備え、内部流路に加温された熱媒体を通流させることにより外気の温度を昇温して、車室２０１に送風する温風とする。リザーバタンク５４は、熱媒体を貯留するタンクである。空調系ラジェータ５３は、内部に熱媒体が通流する内部流路（図示せず）を備え、熱媒体と外気との間で熱交換を行い、熱媒体を冷却する。また、空調系ラジェータ５３と駆動系ラジェータ１４とは伝熱部材２０で接続されており、相互に熱移動が可能となっている。三方制御弁５６は、第１ポート５６ａ、第２ポート５６ｂ、第３ポート５６ｃの３つのポートを備えている。第１ポート５６ａは熱媒体の入口である。第２ポート５６ｂ、第３ポート５６ｃは熱媒体の出口である。三方制御弁５６は、第１ポート５６ａから流入した熱媒体の第２ポート５６ｂからの流出流量と第３ポート５６ｃからの流出流量の比率を調整する。三方制御弁５６は、ラジェータ分流モードとラジェータ遮断モードとの間で切り換えられる。ラジェータ分流モードとは、第１ポート５６ａから流入した熱媒体を第２ポート５６ｂ、第３ポート５６ｃに所定の割合で通流させる制御モードである。ラジェータ遮断モードとは、三方制御弁５６の第２ポート５６ｂからの熱媒体の流出流量と、三方制御弁５６の第３ポート５６ｃからの熱媒体の流出流量との比率を１００：０として空調系ラジェータ５３への熱媒体の通流を遮断するモードである。

【0042】

ヒータ回路６０の各機器を接続する配管は、ヒータ側ポンプ出口管６２と、水冷コンデンサ出口管６３と、加温ヒータ出口管６４と、空調系ラジェータ入口管６５と、空調系ラジェータ出口管６６と、ヒータ側ポンプ入口管６１と、ヒータコア入口管６７と、ヒータコア出口管６８と、で構成されている。

【0043】

ヒータ側ポンプ出口管６２は、ヒータ側ウォータポンプ５５の出口と水冷コンデンサ５８の熱媒体が通流する内部流路の入口とを接続する。水冷コンデンサ出口管６３は、水冷コンデンサ５８の熱媒体が通流する内部流路の出口と加温ヒータ５１の内部流路の入口とを接続する。加温ヒータ出口管６４は、加温ヒータ５１の内部流路の出口と三方制御弁５６の第１ポート５６ａとを接続する。空調系ラジェータ入口管６５は、三方制御弁５６の第３ポート５６ｃと空調系ラジェータ５３の内部流路の入口とを接続する。空調系ラジェータ出口管６６は、空調系ラジェータ５３の内部流路の出口とリザーバタンク５４とを接続する。ヒータ側ポンプ入口管６１はリザーバタンク５４とヒータ側ウォータポンプ５５の入口とを接続する。ヒータコア入口管６７は、三方制御弁５６の第２ポート５６ｂとヒータコア５２の内部流路の入口とを接続する。ヒータコア入口管６７には、ヒータコア５２の入口の熱媒体の温度を検出するヒータコア入口水温センサ２６が取り付けられている。

【0044】

ヒートポンプ回路７０は、コンプレッサ５７と、水冷コンデンサ５８と、エバポレータ５９と、チラー１８と、エバポレータ側膨張弁７８と、チラー側膨張弁７９と、これらの各機器を接続する配管とで構成される。

【0045】

コンプレッサ５７は、ヒートポンプ回路７０を通流する冷媒ガスを圧縮する。水冷コンデンサ５８は、内部に冷媒ガスが通流する内部流路（図示せず）を備え、圧縮されて温度の高くなった冷媒ガスとヒータ回路６０を通流する熱媒体との間で熱交換を行い、冷媒ガスを冷却すると共に熱媒体を加温する。エバポレータ側膨張弁７８は、高圧低温で液状の冷媒ガスを減圧膨張させる。エバポレータ５９は、液状の冷媒ガスをと外気とを熱交換させて外気を冷却し車室２０１に供給する冷風とする。また、熱交換により液状の冷媒ガスは蒸発して気体となる。チラー側膨張弁７９は、エバポレータ側膨張弁７８と同様、高圧低温で液状の冷媒ガスを減圧膨張させる。チラー１８は、内部に冷媒ガスが通流する内部流路（図示せず）を備え、膨張して温度の低下した冷媒ガスと冷却流路３０を通流する冷媒との間で熱交換を行い、冷却流路３０を通流する冷媒を冷却する。

【0046】

ヒートポンプ回路７０の各機器を接続する配管は、コンプレッサ出口管７１と、水冷コンデンサ出口管７２と、エバポレータ側膨張弁出口管７３と、エバポレータ出口管７４と、チラー側膨張弁入口管７５と、チラー側膨張弁出口管７６と、チラー出口管７７とで構成される。

【0047】

コンプレッサ出口管７１は、コンプレッサ５７の冷媒ガスの吐出口と水冷コンデンサ５８の冷媒ガスの通流する内部流路（図示せず）の入口とを接続する。水冷コンデンサ出口管７２は、水冷コンデンサ５８の冷媒ガスが通流する内部流路の出口とエバポレータ側膨張弁７８とを接続する。チラー側膨張弁入口管７５は、水冷コンデンサ出口管７２とチラー側膨張弁７９を接続する。チラー側膨張弁出口管７６は、チラー側膨張弁７９とチラー１８の冷媒ガスが通流する内部流路の入口とを接続する。チラー出口管７７は、チラー１８の冷媒ガスが通流する内部流路の出口とコンプレッサ５７の冷媒のガス吸込み口とを接続する。

【0048】

図２に示す様に、グリルシャッタ８０は、車両２００のフロントコンパートメント２０２の前方に配置されたフロントグリル２０３を開閉する。フロントコンパートメント２０２は、車両２００の前方に配置された空間であり、内部にモータ装置１１、ＰＣＵ１２、空調ユニット５０、駆動系ラジェータ１４、空調系ラジェータ５３が収容されている。グリルシャッタ８０が開となると外気がフロントグリル２０３を通してフロントコンパートメント２０２の中に配置されている空調系ラジェータ５３、駆動系ラジェータ１４に流入し、冷却流路３０を通流する冷媒、ヒータ回路６０を通流する熱媒体を冷却する。グリルシャッタ８０が閉状態の場合には、外気はフロントコンパートメント２０２の中には流入しない。

【0049】

尚、図２に示すように、電池１３は、車両２００のフロアパネル２０４の下側に配置されている。また、車室２０１とフロントコンパートメント２０２とはダッシュパネル２０５で仕切られており、フロントコンパートメント２０２の中に配置された空調ユニット５０はダクトが車室２０１に向かって延び、車室２０１に空調空気を供給する。

【0050】

図１に戻って、制御部９０は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ９１と、制御プログラムやデータを格納するメモリ９２を備えるコンピュータである。制御部９０の動作は、ＣＰＵ９１がメモリ９２に格納した制御プログラムを実行することにより実現される。モータ装置１１、ＰＣＵ１２、駆動ユニット側ウォータポンプ１６、三方弁２１、五方弁２２、電池用ヒータ１５、電池側ウォータポンプ１７、加温ヒータ５１、三方制御弁５６、コンプレッサ５７、エバポレータ側膨張弁７８、チラー側膨張弁７９、グリルシャッタ８０は、それぞれ制御部９０からの指令で動作する。

【0051】

また、モータ温度センサ２３、ＰＣＵ温度センサ２４、電池水温センサ２５、ヒータコア入口水温センサ２６の検出した各温度データは、制御部９０に入力される。

【0052】

次に図３を参照しながら、五方弁２２の接続モードについて説明する。五方弁２２は、図３の左上の図に示す流路分離モードと、図３の右上の図に示す直列接続モードと、図３の下の図に示す電池バイパス直列接続モードの３つの接続モードで動作する。

【0053】

図３の左上の図に流路分離モードを示す、流路分離モードは、駆動ユニット１０に冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路３０Ａと、電池１３に冷媒を還流させる電池還流流路３０Ｂとに冷却流路３０を分離するモードである。

【0054】

図３の左上の図に示すように、流路分離モードでは、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとが連通し、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとが連通し、第５ポート２２ｅが閉止される。また、流路分離モードでは、第１ポート２２ａと第２ポート２２ｂとの間、第３ポート２２ｃと第４ポート２２ｄとの間も閉止される。これによって、図３の左上の図中に太矢印で示す様に、駆動ユニット側ウォータポンプ１６から吐出された冷媒は、駆動ユニット１０、第１ポート２２ａ、第４ポート２２ｄ、駆動系ラジェータ１４、三方弁２１、駆動ユニット側ウォータポンプ１６のように通流する。この流路は、駆動ユニット１０に冷媒を還流させる駆動ユニット還流流路３０Ａを構成する。また、電池側ウォータポンプ１７から吐出された冷媒は、第３ポート２２ｃ、第２ポート２２ｂ、電池１３、電池側ウォータポンプ１７のように通流する。この流路は、電池１３に冷媒を還流させる電池還流流路３０Ｂを構成する。このように、流路分離モードは、冷却流路３０を駆動ユニット還流流路３０Ａと電池還流流路３０Ｂとに分離するモードである。

【0055】

図３の右上の図は直列接続モードを示す。直列接続モードは、駆動ユニット１０と電池１３とを直列に接続して駆動ユニット１０と電池１３とに冷媒を通流させるモードである。

【0056】

図３の右上の図に示すように、直列接続モードでは、第１ポート２２ａと第２ポート２２ｂとが連通し、第３ポート２２ｃと第４ポート２２ｄとが連通し、第５ポート２２ｅが閉止される。また、直列接続モードでは、流路分離モードでは連通していた第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとの間、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとの間も閉止される。これによって、図３の右上の図中に太矢印で示す様に、駆動ユニット側ウォータポンプ１６から吐出された冷媒は、駆動ユニット１０、第１ポート２２ａ、第２ポート２２ｂ、電池１３、電池側ウォータポンプ１７、第３ポート２２ｃ、第４ポート２２ｄ、駆動系ラジェータ１４、三方弁２１、駆動ユニット側ウォータポンプ１６のように通流する。この流路は、電池１３が駆動ユニット１０の下流となるように駆動ユニット１０と電池１３とを直列に接続して駆動ユニット１０と電池１３とに冷媒を通流させる冷却流路３０を構成する。このように、直列接続モードは、駆動ユニット還流流路３０Ａと電池還流流路３０Ｂとを直列に接続するモードである。

【0057】

図３の下の図は、電池バイパス直列接続モードを示す。電池バイパス直列接続モードは、駆動ユニット１０と、電池バイパス流路４６とを直列に接続し、電池１３をバイパスして駆動ユニット１０に冷媒を通流させるモードである。

【0058】

図３の下の図に示すように、電池バイパス直列接続モードでは、第１ポート２２ａと第５ポート２２ｅとが連通し、第２ポート２２ｂが閉止され、第３ポート２２ｃと第４ポート２２ｄとが連通する。また、直列接続モードと同様、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとの間、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとの間も閉止される。これによって、図３の下の図中に太矢印で示す様に、駆動ユニット側ウォータポンプ１６から吐出された冷媒は、駆動ユニット１０、第１ポート２２ａ、第５ポート２２ｅ、電池バイパス流路４６、電池側ウォータポンプ１７、第３ポート２２ｃ、第４ポート２２ｄ、駆動系ラジェータ１４、三方弁２１、駆動ユニット側ウォータポンプ１６のように通流する。この流路は、駆動ユニット１０と電池バイパス流路４６とを直列に接続し、電池１３をバイパスして駆動ユニット１０に冷媒を通流させる。

【0059】

図３中に示す白抜き矢印９５のように、流路分離モードと直列接続モードの間で接続モードが切り換えられる場合には、五方弁２２は、第３切り換え弁として機能する。また、図３中に示す白抜き矢印９６のように、直列接続モードと電池バイパス直列接続モードとの間で接続モードが切り換えられる場合には、五方弁２２は、第２切り換え弁として機能する。

【0060】

次に、図４を参照しながら、低温環境下で車両２００が車室２０１を暖房しながら走行している場合の車両用冷却装置１００の動作について説明する。図４に示す様に制御部９０は、五方弁２２を流路分離モードに切り換えている。また、制御部９０は、第１ポート２１ａと第２ポート２１ｂとが通流するように三方弁２１を駆動ユニット側に切り換えている。更に、制御部９０は、三方制御弁５６をラジェータ遮断モードに切り換えて、空調系ラジェータ５３への熱媒体の通流を遮断している。この場合、ヒータ側ウォータポンプ５５から吐出された熱媒体はすべてヒータコア５２に通流する。また、制御部９０は、コンプレッサ５７を運転し、エバポレータ側膨張弁７８を閉とし、チラー側膨張弁７９を開としている。更に、制御部９０は、グリルシャッタ８０を開としている。

【0061】

これにより、図４中の太矢印に示す様に、駆動ユニット側ウォータポンプ１６、ＰＣＵ１２、モータ装置１１、五方弁２２の第１ポート２２ａ、五方弁２２の第４ポート２２ｄ、駆動系ラジェータ１４、三方弁２１、リザーバタンク１９に冷媒が通流する駆動ユニット還流流路３０Ａが形成される。また、電池側ウォータポンプ１７、チラー１８、第３ポート２２ｃ、第２ポート２２ｂ、電池１３、電池側ウォータポンプ１７に冷媒が通流する電池還流流路３０Ｂが形成される。また、ヒータ回路６０の熱媒体は、図４中の二重線の破線矢印で示す様に、ヒータ側ウォータポンプ５５、水冷コンデンサ５８、加温ヒータ５１、三方制御弁５６、ヒータコア５２、リザーバタンク５４に通流する。また、ヒートポンプ回路７０の冷媒ガスは、図４中の破線の太矢印で示す様に、コンプレッサ５７、水冷コンデンサ５８、チラー側膨張弁７９、チラー１８に通流する。

【0062】

駆動ユニット還流流路３０Ａの冷媒は、駆動ユニット側ウォータポンプ１６で加圧されてＰＣＵ１２、モータ装置１１を通流し、ＰＣＵ１２、モータ装置１１を冷却する。ＰＣＵ１２、モータ装置１１を通流して温度の上昇した冷媒は、五方弁２２の第１ポート２２ａ、第４ポート２２ｄを通って駆動系ラジェータ１４に流入する。グリルシャッタ８０が開となっているので、冷媒は、駆動系ラジェータ１４を通流する外気によって冷却されて温度が低下する。温度の下がった冷媒は、三方弁２１、リザーバタンク１９を通って駆動ユニット側ウォータポンプ１６に還流する。このように、駆動ユニット還流流路３０Ａは、冷媒を還流させることにより、モータ装置１１、ＰＣＵ１２の冷却を行う。

【0063】

ヒータ回路６０の熱媒体は、加温ヒータ５１で加温される。加温されて温度の上昇した熱媒体はヒータコア５２に流入して車室２０１の空気と熱交換する。そして、熱媒体は、車室２０１の空気の温度を上昇させる。熱交換で温度の下がった熱媒体は、水冷コンデンサ５８を通って加温ヒータ５１に循環する。ヒートポンプ回路７０のコンプレッサ５７は冷媒ガス圧縮する。圧縮により温度の高くなった冷媒ガスは水冷コンデンサ５８に流入し、ヒータ回路６０を流れる低温の熱媒体と熱交換してヒータ回路６０を流れる熱媒体を加温する。水冷コンデンサ５８での熱交換により温度の下がった冷媒ガスは、チラー側膨張弁７９を通ってチラー１８に流入し、チラー１８で電池還流流路３０Ｂを流れる冷媒と熱交換してコンプレッサ５７に戻る。チラー１８での冷媒と冷媒ガスとの熱交換は、いずれか温度の高い方から低い方への熱移動となる。電池還流流路３０Ｂの冷媒は、チラー１８での熱交換により加温又は冷却され、五方弁２２の第３ポート２２ｃ、第２ポート２２ｂから電池用ヒータ１５に流入する。外気温度が低い場合には、冷媒は、電池用ヒータ１５によって加温されて電池１３に流入する。電池１３の温度は、電池用ヒータ１５の冷媒の加温熱量と、チラー１８での交換熱量により、車両２００の走行に必要な温度に保持される。

【0064】

次に、図５から図９を参照しながら、低温環境下で車両２００が始動し、走行を開始した初期段階における車両用冷却装置１００の動作について説明する。低温環境下では、電池１３の温度が低く充放電効率が低くなる。このため、電池１３の充放電効率が高くなる温度まで電池１３の温度を昇温することが必要となる。この目的のために、車両用冷却装置１００は、電池１３を通流する冷媒の温度を上昇させる電池用ヒータ１５を備えている。しかし、電池用ヒータ１５によって電池１３を昇温すると、車両２００の電費が低下してしまう。ここで、電費とは、車両２００の単位電力量当たりの走行距離である。そこで、本実施形態の車両用冷却装置１００は、駆動ユニット１０の自己発熱量を電池１３の昇温に活用し、低温環境下での車両２００の電費を向上させる。

【0065】

制御部９０は、図７のステップＳ１０１で電池１３の昇温が必要かどうかを判断する。ここで、昇温が必要かどうかは、電池１３が低温のために電池１３の充放電効率が低下しているかどうかで判断してもよいし、電池１３が低温のために出力制限が必要となっているかで判断してもよい。制御部９０は、図７のステップＳ１０１でＹＥＳと判断した場合には、図７のステップＳ１０２に進む。一方、図７のステップＳ１０１でＮＯと判断した場合には、制御部９０は、電池１３の昇温処理を行わずに走行を続ける。

【0066】

制御部９０は、図７のステップＳ１０２で五方弁２２を直列接続モードに切り換える。また、制御部９０は、図７のステップＳ１０３で三方制御弁５６をラジェータ分流モードに切り換える。ここで、ラジェータ分流モードとは、先に説明したように、第１ポート５６ａから流入した熱媒体を第２ポート５６ｂ、第３ポート５６ｃに所定の割合で通流させる制御モードである。これにより、加温ヒータ５１で加温された熱媒体の一部は、第２ポート５６ｂからヒータコア５２を通ってリザーバタンク５４に流れる。他の一部は、第３ポート５６ｃから空調系ラジェータ５３を通ってリザーバタンク５４に流れる。

【0067】

制御部９０は、五方弁２２の切り換えと、三方制御弁５６の制御モードを切り換えたら、図７のステップＳ１０４に進んで、モータ温度センサ２３とＰＣＵ温度センサ２４により、モータ装置１１の温度とＰＣＵ２４の温度を検出する。モータ装置１１の温度とＰＣＵ２４の温度は、駆動ユニット１０の温度を構成する。

【0068】

制御部９０は、図７のステップＳ１０５に進んで、モータ装置１１の温度とＰＣＵ１２の温度が第１設定温度よりも低いかどうかを判断する。ここで、第１設定温度は、モータ装置１１、又はＰＣＵ１２の発熱により電池１３を昇温できる温度で、且つ電池水温の目標温度よりも高い温度である。例えば、低温環境下ではモータ装置１１の内部のオイルは固まった状態となっており、モータ装置１１の自己発熱による熱を冷媒に効率的に伝達することができない。モータ装置１１の自己発熱でオイルが液状になりモータ装置１１の内部を循環できるようになると、モータ装置１１の自己発熱による熱を効果的に冷媒に伝達することができる。このため、モータ装置１１のオイルが循環できるような温度で、電池水温の目標温度よりも高い温度を第１設定温度としてもよい。また、第１設定温度は、モータ装置１１、ＰＣＵ１２で別々の値に設定してもよいし、同一の値としてもよい。

【0069】

モータ装置１１の温度とＰＣＵ１２の温度が第１設定温度よりも低い場合には、モータ装置１１、ＰＣＵ１２に冷媒を通流させると冷媒の温度が低下してしまい、冷媒を電池１３に通流させても電池１３を短時間に昇温することができない。そこで、制御部９０は、図７のステップＳ１０５でＹＥＳと判断した場合には、図７のステップＳ１０６に進んで三方弁２１をバイパス側に切り換える。ここで、バイパス側に切り換えるとは、第１ポート２１ａと第３ポート２１ｃを連通させ、第１ポート２１ａから流入した冷媒を第３ポート２１ｃから駆動ユニットバイパス流路４５に流出させるように三方弁２１を切り換えることである。この際、第２ポート２１ｂは閉止される。そして、制御部９０は、図７のステップＳ１０７に進んで、電池用ヒータ１５をオンとする。

【0070】

このように、五方弁２２を直列接続モードに切り換え、三方弁２１をバイパス側に切り換えると、図５中の太矢印に示す様に、冷却流路３０の冷媒は、電池側ウォータポンプ１７、チラー１８、五方弁２２、駆動系ラジェータ１４、三方弁２１に通流した後、駆動ユニットバイパス流路４５を通ってモータ装置出口管３４に流れる。その後、モータ装置出口管３４から五方弁２２、電池用ヒータ１５、電池１３に通流する。電池用ヒータ１５がオンとなっているので、冷却流路３０の冷媒は電池用ヒータ１５により加温される。そして、温度の高くなった冷媒が電池１３の内部流路を通流することにより電池１３が昇温される。

【0071】

また、車両２００が低温環境下で始動し、暖房がオンになっているので、制御部９０は加温ヒータ５１をオンとしている。また、低温環境下の始動では、制御部９０は、グリルシャッタ８０を閉としているので、空調系ラジェータ５３、駆動系ラジェータ１４には外気は導入されない。

【0072】

制御部９０が三方制御弁５６をラジェータ分流モードに切り換えると、図５中の二重線の破線矢印で示す様に、加温ヒータ５１で加温された熱媒体は、一部がヒータコア５２に通流して車室２０１の空気を加温し、他の一部は空調系ラジェータ５３に通流する。空調系ラジェータ５３と駆動系ラジェータ１４とは伝熱部材２０で接続されている。外気が導入されないので、空調系ラジェータ５３の内部流路を流れる加温された熱媒体は、伝熱部材２０を介して駆動系ラジェータ１４の内部流路を流れる冷媒と熱交換し、冷媒を加温する。加温された冷却流路３０の冷媒は、三方弁２１、五方弁２２を通って電池１３の内部流路を通流して電池１３を効率的に加温する。電池１３の内部流路を通流して温度が低下した冷媒は、電池側ウォータポンプ１７で昇圧され、五方弁２２から駆動系ラジェータ１４に還流する。このように、電池１３は、車室２０１の暖房を行う加温ヒータ５１の熱を利用して昇温される。

【0073】

また、制御部９０がコンプレッサ５７を運転し、エバポレータ側膨張弁７８を閉とし、チラー側膨張弁７９を開とすると、図５中の破線の太矢印で示す様に、ヒートポンプ回路７０の冷媒ガスは、コンプレッサ５７、水冷コンデンサ５８、チラー側膨張弁７９、チラー１８に通流する。コンプレッサ５７により加圧され、温度の上昇した冷媒ガスは、水冷コンデンサ５８でヒータ回路６０を通流する熱媒体と熱交換し、熱媒体の温度を上昇させる。温度の上昇した熱媒体の一部は、空調系ラジェータ５３、伝熱部材２０を介して駆動系ラジェータ１４の内部流路を通流する冷媒の温度を上昇させる。このように、制御部９０は、コンプレッサ５７を駆動することにより、冷却流路３０の冷媒の温度を昇温させる。

【0074】

以上説明したように、車両２００の始動後に上記のように各弁を切り換えて図５に示すような流路構成とすると共に、電池用ヒータ１５、加温ヒータ５１をオンとし、コンプレッサ５７を運転した場合、電池用ヒータ１５からの熱量と、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量により、冷却流路３０の冷媒を加温し、加温した冷媒で電池１３を昇温させることができる。この際、三方弁２１がバイパス側に切り換えられているので、冷媒は駆動ユニット１０を通流しない。このため、加温ヒータ５１からの熱量とコンプレッサ５７からの熱量は専ら電池１３の昇温に用いられ、電池１３は短時間で昇温される。

【0075】

制御部９０は、図７のステップＳ１０８で駆動ユニット１０の温度を検出して図７のステップＳ１０９に進み、駆動ユニット１０の温度が第１設定温度以上となったかを判断する。そして、制御部９０は、図７のステップＳ１０９でＮＯと判断した場合には、図５に示す流路構成で電池用ヒータ１５をオンとした運転を継続し、電池１３を昇温させていく。

【0076】

車両２００は走行中であるから、モータ装置１１、ＰＣＵ１２は伝熱抵抗等により発熱している。そして、モータ装置１１の温度或いはＰＣＵ１２の温度が第１設定温度以上となると、モータ装置１１、ＰＣＵ１２の発熱により冷媒を加温できるようになる。そこで、制御部９０は、図７のステップＳ１０９でＹＥＳと判断した場合には、図７のステップＳ１１０に進んで三方弁２１を駆動ユニット側に切り換えると共に、電池用ヒータ１５をオフにする。ここで、三方弁２１を駆動ユニット側に切り換えるとは、第１ポート２１ａと第２ポート２１ｂを連通させ、第１ポート２１ａから流入した冷媒を第２ポート２１ｂから駆動ユニット１０に流出させるように三方弁２１を切り換えることである。この際、第３ポート２１ｃは閉止される。

【0077】

上記のように、三方弁２１を駆動ユニット側に切り換えると、図６中の太矢印に示す様に、冷却流路３０の冷媒は、駆動ユニット側ウォータポンプ１６、ＰＣＵ１２、モータ装置１１、五方弁２２、電池用ヒータ１５、電池１３、電池側ウォータポンプ１７、チラー１８、五方弁２２、駆動系ラジェータ１４、三方弁２１、リザーバタンク１９に通流する。電池１３から流出した低温の冷媒は、電池側ウォータポンプ１７によって加圧されて駆動系ラジェータ１４の内部流路に流入する。そして、冷媒は、駆動系ラジェータ１４の内部流路を通流することにより加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量により加温される。加温された冷媒は、駆動ユニット側ウォータポンプ１６によって加圧されてＰＣＵ１２、モータ装置１１に流入する。駆動ユニット１０の温度が第１設定温度以上となっているので、ＰＣＵ１２の内部流路、モータ装置１１の内部流路に通流した冷媒は、ＰＣＵ１２、モータ装置１１により更に加温されて電池１３に流入する。そして、加温された冷媒は電池１３に還流して電池１３を昇温させる。

【0078】

このように、車両用冷却装置１００では、駆動ユニット１０の温度が第１設定温度以上の場合には、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量に加えてモータ装置１１、ＰＣＵ１２の発熱熱量により電池１３の昇温を行う。

【0079】

また、制御部９０は、図７のステップＳ１０５でＮＯと判断した場合には、図７のステップＳ１１０に進んで三方弁２１を駆動ユニット側に切り換えると共に、電池用ヒータ１５をオフとして、加温ヒータ５１からの熱量とコンプレッサ５７からの熱量と駆動ユニット１０の発熱により電池１３を昇温する。

【0080】

制御部９０は、図７のステップＳ１１１で、電池水温センサ２５により電池水温を検出し、モータ温度センサ２３とＰＣＵ温度センサ２４によりモータ装置１１の温度、ＰＣＵ１２の温度を検出する。モータ装置１１の温度、ＰＣＵ１２の温度は駆動ユニット１０の温度である。そして、制御部９０は、図７のステップＳ１１２で、電池水温が目標温度に達したか、又は駆動ユニット１０の温度が冷却開始温度に達したかを判断する。制御部９０は、図７のステップＳ１１２でＮＯと判断した場合には、図７のステップＳ１１１に戻って電池１３の昇温を継続する。

【0081】

そして、電池水温が目標温度に達した場合には、それ以上電池１３の昇温が必要なくなる。一方、駆動ユニット１０の温度が冷却開始温度に達した場合には、電池１３の昇温よりも駆動ユニット１０の冷却を優先させる必要がある。

【0082】

そこで、制御部９０は、図７のステップＳ１１２でＹＥＳと判断した場合には、図７のステップＳ１１３に進んで五方弁２２を流路分離モードに切り換える。そして、制御部９０は、図７のステップＳ１１４に進んで、三方制御弁５６をラジェータ遮断モードに切り換える。先に説明したように、ラジェータ遮断モードは、三方制御弁５６の第２ポート５６ｂからの熱媒体の流出流量と、三方制御弁５６の第３ポート５６ｃからの熱媒体の流出流量との比率が１００：０として空調系ラジェータ５３への熱媒体の通流を遮断するモードである。

【0083】

このように、五方弁２２と、三方制御弁５６を切り換えると、冷却流路３０は、先に図４を参照して説明したように、駆動ユニット還流流路３０Ａと電池還流流路３０Ｂとに分離される。そして、駆動ユニット側ウォータポンプ１６から吐出された冷媒は、ＰＣＵ１２、モータ装置１１、駆動系ラジェータ１４を還流する。また、制御部９０は、グリルシャッタ８０を開とする。これにより、モータ装置１１、ＰＣＵ１２を通流して温度の上昇した冷媒は、駆動系ラジェータ１４で冷却されてモータ装置１１、ＰＣＵ１２に還流し、モータ装置１１、ＰＣＵ１２を冷却する。そして、図４を参照して説明したような流路構成で走行を継続する。

【0084】

また、電池側ウォータポンプ１７から吐出された冷媒は、電池用ヒータ１５と電池１３とチラー１８を還流する。電池水温が目標温度に達していない場合には、制御部９０、電池用ヒータ１５をオンとして電池１３の昇圧を継続する。一方、電池１３の温度が目標温度に達している場合には、制御部９０は、電池用ヒータ１５をオフのままとする。

【0085】

次に図８、９を参照しながら、車両用冷却装置１００が上記のように動作した際の電池用ヒータ１５と、加温ヒータ５１と、コンプレッサ５７からそれぞれ電池１３に伝達される熱量の時間変化と、電池水温、駆動ユニット１０の温度の時間変化について説明する。

【0086】

図８の上のグラフ中の破線ａ１は、モータ温度センサ２３、ＰＣＵ温度センサ２４によって検出した駆動ユニット１０の温度の時間変化を示す。実線ｂ１は電池水温センサ２５で検出した電池水温の時間変化を示す。また、図８の下のグラフ中の実線ｃ１は、加温ヒータ５１から熱媒体と冷媒とを介して電池１３に伝達される熱量の変化を示す。破線ｄ１は、電池用ヒータ１５から冷媒を介して電池１３に伝達される熱量の変化を示す。一点鎖線ｅ１は、コンプレッサ５７から冷媒ガスと熱媒体と冷媒とを介して電池１３に伝達される熱量の変化を示す。二点鎖線ｆ１は、モータ装置１１とＰＣＵ１２で構成される駆動ユニット１０から冷媒を介して電池１３に伝達される熱量を示す。また、図８において、時刻ｔ０は車両２００が始動した時刻を示す。また、時刻ｔ２は、駆動ユニット１０の温度が第１設定温度に達する時刻である。

【0087】

図８の下のグラフ中の実線ｃ１に示す様に、加温ヒータ５１から電池１３に伝達される熱量は、車両２００が始動し、加温ヒータ５１がオンとなる時刻ｔ０から次第に大きくなっていく。そして、電池１３の温度がある程度上昇した時刻ｔ１以降は、加温ヒータ５１から電池１３に伝達される熱量は次第に低下する。これは、始動初期に制御部９０が加温ヒータ５１の出力を大きくして電池水温を急速に上昇させ、電池水温が上昇を始めた後は電池水温の上昇レートを保てる程度に加温ヒータ５１の出力を低減するためである。そして、二点鎖線ｆ１で示す駆動ユニット１０から伝達される熱量が一定になる時刻ｔ３以降は、加温ヒータ５１から電池１３に伝達される熱量も熱量略一定となる。これにより、図８の上の図の実線ｂ１で示す電池水温は一定のレートで上昇していく。

【0088】

図８の下のグラフ中の破線ｄ１に示す様に、電池用ヒータ１５から電池１３に伝達される熱量は、車両２００が始動し、電池用ヒータ１５がオンとなる時刻ｔ０から次第に大きくなっていく。そして、電池１３の温度がある程度上昇した時刻ｔ１以降は、電池用ヒータ１５から電池１３に伝達される熱量は次第に低下する。これは、始動初期に制御部９０が電池用ヒータ１５の出力を大きくして電池水温を急速に上昇させ、電池水温が上昇を始めた後は電池水温の上昇レートを保てる程度に電池用ヒータ１５の出力を低減するためである。そして、駆動ユニット１０の温度が第１設定温度に達する時刻ｔ２に電池用ヒータ１５がオフとなると、電池用ヒータ１５から電池１３に伝達される熱量はゼロとなる。

【0089】

図８の下のグラフ中の一点鎖線ｅ１に示す様に、コンプレッサ５７から電池１３に伝達される熱量は、車両２００が始動し、コンプレッサ５７がオンとなる時刻ｔ０から次第に大きくなっていく。そして、電池１３の温度がある程度上昇した時刻ｔ１以降は、コンプレッサ５７から電池１３に伝達される熱量は略一定となる。

【0090】

図８の下のグラフ中の二点鎖線ｆ１に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ２の間は駆動ユニット１０には冷媒が流れないので、駆動ユニット１０から電池１３に伝達される熱量はゼロとなっている。時刻ｔ２に三方弁２１が駆動ユニット側に切り換わり、駆動ユニット１０に冷媒が通流を開始すると、駆動ユニット１０から電池１３に伝達される熱量は次第に大きくなる。そして、時刻ｔ３以降は、駆動ユニット１０から電池１３に伝達される熱量は一定となる。

【0091】

図８の上のグラフ中の破線ａ１に示す様に、冷媒が駆動ユニット１０に通流しない時刻ｔ０から時刻ｔ２の間は、駆動ユニット１０は、自己発熱により上昇を続ける。そして、時刻ｔ２に駆動ユニット１０の温度が第１設定温度に達すると、三方弁２１が駆動ユニット側に切り換わり駆動ユニット１０に冷媒が通流を開始する。すると、冷媒の流入により駆動ユニット１０の温度はいったん低下するが、その後、自己発熱により再び上昇していく。

【0092】

図８の上のグラフ中の実線ｂ１に示す様に、電池水温は、時刻ｔ０から次第に上昇していく。

【0093】

尚、加温ヒータ５１の出力、コンプレッサ５７の出力、電池用ヒータ１５の出力は、電池１３、駆動ユニット１０の温度上昇に合わせて制御部９０が適宜調整する。

【0094】

次に、図９を参照しながら、電池用ヒータ１５から伝達される熱量Ｄと、加温ヒータ５１から伝達される熱量Ｃと、コンプレッサ５７から伝達される熱量Ｅと、駆動ユニット１０から伝達される熱量Ｆの比率の変化について説明する。

【0095】

図９の左の棒グラフは、時刻ｔ１の熱量Ｃ、熱量Ｄ、熱量Ｅの比率を示す。図９の左側の棒グラフに示すように、加温ヒータ５１から伝達される熱量Ｃは電池昇温要求熱量Ｑ１の約４０％、コンプレッサ５７から伝達される熱量Ｅは電池昇温要求熱量Ｑ１の約２０％、電池用ヒータ１５から伝達される熱量Ｄは電池昇温要求熱量Ｑ１の４０％となっている。尚、時刻ｔ１では、三方弁２１がバイパス側に切り換えられているので、駆動ユニット１０から電池１３に伝達される熱量はゼロとなっている。

【0096】

時刻ｔ２に電池用ヒータ１５がオフとなり、三方弁２１が駆動ユニット側となる。また、電池１３の温度がある程度上昇してくるので、時刻ｔ３の電池昇温要求熱量Ｑ２は、時刻ｔ０の電池昇温要求熱量Ｑ１よりも小さくなる。時刻ｔ３では、加温ヒータ５１から伝達される熱量Ｃは電池昇温要求熱量Ｑ２の約２０％、コンプレッサ５７から伝達される熱量Ｅは電池昇温要求熱量Ｑ２の約２５％、駆動ユニット１０から伝達される熱量は電池昇温要求熱量Ｑ２の約５５％となっている。このように、時刻ｔ３では、電池昇温要求熱量Ｑ２の５５％を駆動系ラジェータ１４から外部に捨ててしまう駆動ユニット１０の発熱熱量で賄うことができる。これにより、車両２００の電費を向上させることができる。

【0097】

以上説明したように、車両用冷却装置１００は、低温環境下において、車両２００を始動した後の時刻ｔ０から時刻ｔ２の間は三方弁２１をバイパス側に切り換えて冷媒が駆動ユニット１０に通流しないようにして、冷媒の通流する機器の熱容量を低減した状態で、電池用ヒータ１５からの熱量と、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量により電池１３を昇温させる。一方、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間、駆動ユニット１０には冷媒が通流しない。このため、駆動ユニット１０は、自己発熱により短時間に温度が上昇していく。

【0098】

そして、駆動ユニット１０の温度が第１設定温度まで上昇した時刻ｔ２以降は、三方弁２１を駆動ユニット側に切り換えて、駆動ユニット１０の発熱熱量で冷媒を加温し、加温した冷媒を電池１３に通流させる。これにより、時刻ｔ２以降は、車両用冷却装置１００は、電池用ヒータ１５からの熱量と、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量と、駆動ユニット１０の発熱熱量により電池１３を昇温していく。これにより、車両２００の始動時に短時間で電池水温を目標温度まで上昇させることができる。そして、電池１３の温度を短時間で上昇させることにより、電池１３の充放電効率を短時間で向上させることできる。また、駆動系ラジェータ１４から外部に捨ててしまう駆動ユニット１０の発熱熱量により、電池１３を昇温させるので、車両２００の電費を向上させることができる。

【0099】

尚、以上の説明では、制御部９０は、車両２００の始動後にコンプレッサ５７を駆動してコンプレッサ５７からの熱量により電池１３を昇温するとして説明したが、これに限らない。制御部９０は、車両２００の始動後にコンプレッサ５７を駆動せずに、加温ヒータ５１からの熱量と電池用ヒータ１５からの熱量、又は、加温ヒータ５１からの熱量と駆動ユニット１０の発熱によって電池１３を昇温するようにしてもよい。

【0100】

また、車両用冷却装置１００では、五方弁２２によって冷却流路３０を切り換えるとして説明したがこれに限らず、複数の弁を組み合わせて五方弁２２と同様の流路の切り換えが可能なように構成してもよい。

【0101】

次に図１０から図１３を参照しながら車両用冷却装置１００の他の動作について説明する。この動作は、低温環境下で車両２００が始動した後、停車状態で車室２０１の暖房と電池１３の昇温を行う動作である。

【0102】

この動作は、先に図５から図９を参照して説明した動作とは逆に、図１０に示す様に、車両２００の始動後に三方弁２１を駆動ユニット側に切り換え、五方弁２２を電池バイパス直列モードに切り換えて、冷媒が電池１３を通流しないようにした状態で、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量と駆動ユニット１０の自己発熱量により駆動ユニット１０を第２設定温度まで上昇させる。そして、駆動ユニット１０が第２設定温度まで上昇した後、図６に示すように五方弁２２を直列接続モードに切り換えて、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量と、電池用ヒータ１５からの熱量と、駆動ユニット１０からの熱量により電池１３を昇温する。以下、説明する。

【0103】

図１１のステップＳ２０１に示す様に、制御部９０は、電池１３の昇温が必要かどうか判断する。そして、図１１のステップＳ２０１でＹＥＳと判断した場合には、制御部９０は、図１１のステップＳ２０２に進んで、車両２００が停車中かどうか判断する。停車中であることは、例えば、車速が所定の閾値以下で、パーキングブレーキが掛かっており、ギヤがパーキング位置にあることによって判断してもよい。制御部９０は、図１１のステップＳ２０２でＹＥＳと判断した場合には、図１１のステップＳ２０３に進む。

【0104】

一方、制御部９０は、図１１のステップＳ２０１又はステップＳ２０２でＮＯと判断した場合には、電池１３の昇温動作を実行せずに動作を終了する。

【0105】

制御部９０は、図１１のステップＳ２０３で三方弁２１を駆動ユニット側に切り換える。先に説明したように、駆動ユニット側に切り換えるとは、第１ポート２１ａと第２ポート２１ｂを連通させ、第１ポート２１ａから流入した冷媒を第２ポート２１ｂから駆動ユニット１０に流出させるように三方弁２１を切り換えることである。この際、第３ポート２１ｃは閉止される。そして、制御部９０は、図１１のステップＳ２０４に進んで三方制御弁５６をラジェータ分流モードに切り換える。

【0106】

制御部９０は図１１のステップＳ２０５で駆動ユニット１０の温度を検出し、図１１のステップＳ２０６で駆動ユニット１０の温度が第２設定温度より低いかどうか判断する。ここで、第２設定温度は、駆動ユニット１０の発熱熱量により電池１３を効果的に昇温することが可能な温度で、且つ電池水温の目標温度よりも高い温度である。先に説明した第１設定温度と同一の温度に設定してもよいし、異なる温度に設定してもよい。

【0107】

制御部９０は、図１１のステップＳ２０６でＹＥＳと判断した場合には、図１１のステップＳ２０７に進んで五方弁２２を電池バイパス直列接続モードに切り換える。図３を参照して説明したように、電池バイパス直列接続モードとは、駆動ユニット１０と、電池バイパス流路４６とを直列に接続し、電池１３をバイパスして駆動ユニット１０に冷媒を通流させるモードである。また、制御部９０は、図１１のステップＳ２０８でグリルシャッタ８０を閉とする。

【0108】

このように、三方弁２１、三方制御弁５６、五方弁２２を切り換えると、図１０中の太矢印に示す様に、冷却流路３０の冷媒は、駆動ユニット側ウォータポンプ１６からＰＣＵ１２、モータ装置１１、五方弁２２に通流した後、電池バイパス流路４６から電池側ウォータポンプ入口管３８に流れる。そして、電池側ウォータポンプ１７からチラー１８、五方弁２２、駆動系ラジェータ１４、三方弁２１、リザーバタンク１９に通流する。

【0109】

また、車両２００が低温環境下で始動し、暖房がオンになっているので、制御部９０は加温ヒータ５１をオンとしている。また、制御部９０は、グリルシャッタ８０を閉としているので、空調系ラジェータ５３、駆動系ラジェータ１４には外気は導入されない。

【0110】

尚、ヒートポンプ回路７０の動作は、先に図５を参照して説明したのと同様なので、説明は省略する。

【0111】

このように冷却流路３０と電池バイパス流路４６とを接続し、加温ヒータ５１をオンとし、コンプレッサ５７を駆動し、グリルシャッタ８０を閉とすると、先に図５を参照して説明したのと同様、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量により、冷却流路３０の冷媒が加温され、加温された冷媒で駆動ユニット１０が昇温する。この際、冷媒は電池１３を通流しないので、加温ヒータ５１からの熱量とコンプレッサ５７からの熱量は専ら駆動ユニット１０の昇温に用いられる。このため、駆動ユニット１０は短時間で昇温される。また、駆動ユニット１０は自己発熱により昇温していく。

【0112】

また、図２を参照して説明したように、駆動ユニット１０を構成するモータ装置１１とＰＣＵ１２と、空調ユニット５０とはフロントコンパートメント２０２の中に収容されている。このため、駆動ユニット１０の温度が上昇するとフロントコンパートメント２０２の雰囲気温度が上昇し、それに伴って、駆動ユニット１０がより早く昇温する。

【0113】

制御部９０は、図１１のステップＳ２０９で駆動ユニット１０の温度を検出し、図１１のステップＳ２１０で駆動ユニット１０の温度が第２設定温度以上になったかどうか判断する。そして、図１１のステップＳ２１０でＮＯと判断した場合には、図１１のステップＳ２０９に戻って駆動ユニット１０の昇温を継続する。

【0114】

そして、制御部９０は、図１１のステップＳ２１０でＹＥＳと判断した場合には、図１１のステップＳ２１１に進んで、五方弁２２を直列接続モードに切り換える。そして、図１１のステップＳ２１２で電池用ヒータ１５をオンとする。これにより、車両用冷却装置１００の流路構成は、図６に示す状態となる。先に、図６を参照して説明したように、電池１３は、電池用ヒータ１５の熱量と、駆動ユニット１０の発熱熱量と、加温ヒータ５１の熱量と、コンプレッサ５７の熱量によって昇温される。

【0115】

制御部９０は、図１２のステップＳ２１３で電池水温、駆動ユニット１０の温度を検出し、図１２のステップＳ２１４で電池水温が目標温度に達したか、又は、駆動ユニット１０の温度が冷却開始温度に達したかを判断する。そして、制御部９０は、図１２のステップＳ２１４でＹＥＳと判断した場合には、図１２のステップＳ２１５で五方弁２２を流路分離モードに切り換える。また、制御部９０は、図１２のステップＳ２１６で三方制御弁５６をラジェータ遮断モードに切り換える。そして、制御部９０は、図１２のステップＳ２１７で電池用ヒータ１５をオフとし、図１２のステップＳ２１８でグリルシャッタ８０を開とする。

【0116】

これにより、冷却流路３０は、先に図４を参照して説明したように、駆動ユニット還流流路３０Ａと電池還流流路３０Ｂとに分離される。そして、駆動ユニット側ウォータポンプ１６から吐出された冷媒は、ＰＣＵ１２、モータ装置１１、駆動系ラジェータ１４を還流する。そして、モータ装置１１、ＰＣＵ１２を通流して温度の上昇した冷媒は、駆動系ラジェータ１４で冷却されてモータ装置１１、ＰＣＵ１２に還流し、モータ装置１１、ＰＣＵ１２を冷却する。

【0117】

次に図１３を参照しながら、車両用冷却装置１００が上記のように動作した際の駆動ユニット１０と、電池用ヒータ１５と、加温ヒータ５１と、コンプレッサ５７から冷媒にそれぞれ伝達される熱量の時間変化と、電池水温、駆動ユニット１０の温度、フロントコンパートメント２０２の雰囲気温度、ヒータ回路６０の熱媒体の温度の時間変化について説明する。

【0118】

図１３の上のグラフ中の破線ａ２は、モータ温度センサ２３、ＰＣＵ温度センサ２４によって検出した駆動ユニット１０の温度の時間変化を示す。実線ｂ２は電池水温センサ２５で検出した電池水温の時間変化を示す。二点鎖線ｇは、ヒータコア入口水温センサ２６で検出したヒータ回路６０の熱媒体の温度の時間変化を示す。一点鎖線ｈは、フロントコンパートメント２０２の雰囲気温度の時間変化を示す。

【0119】

また、図１３の下のグラフ中の実線ｃ２は、加温ヒータ５１から熱媒体を介して冷媒に伝達される熱量の変化を示す。破線ｄ２は、電池用ヒータ１５から冷媒に伝達される熱量の変化を示す。一点鎖線ｅ２は、コンプレッサ５７から冷媒ガスと熱媒体を介して冷媒に伝達される熱量の変化を示す。二点鎖線ｆ２は、駆動ユニット１０から冷媒に伝達される熱量を示す。

【0120】

また、図１３において、時刻ｔ０は車両２００が始動した時刻を示す。また、時刻ｔ１３は、駆動ユニット１０の温度が第２設定温度に達し、五方弁２２が電池バイパス直列接続モードから直列接続モードに切り換えられ、電池用ヒータ１５がオンとなる時刻である。更に、時刻ｔ１５は電池水温が目標温度に到達し、五方弁２２が流路分離モードに切り換えられ、三方制御弁５６がラジェータ遮断モードに切り換えられる時刻である。

【0121】

従って、時刻ｔ０からｔ１３の間、加温ヒータ５１から熱媒体を介して冷媒に伝達される熱量と、コンプレッサ５７から冷媒ガスと熱媒体を介して冷媒に伝達される熱量と、駆動ユニット１０から冷媒に伝達される熱量は駆動ユニット１０と冷媒の昇温のために用いられる。そして、時刻ｔ１３からｔ１５の間は、加温ヒータ５１から熱媒体を介して冷媒に伝達される熱量と、コンプレッサ５７から冷媒ガスと熱媒体を介して冷媒に伝達される熱量と、駆動ユニット１０から冷媒に伝達される熱量と、電池用ヒータ１５から冷媒に伝達される熱量は、電池１３の昇温に用いられる。

【0122】

図１３の下のグラフ中の実線ｃ２に示す様に、加温ヒータ５１から冷媒に伝達される熱量は、車両２００が始動し、加温ヒータ５１がオンとなる時刻ｔ０から次第に大きくなっていく。そして、電池１３の温度がある程度上昇した時刻ｔ１１以降は、加温ヒータ５１から冷媒に伝達される熱量は次第に低下する。図１３の上の図中の、二点鎖線ｇで示すヒータ回路６０の熱媒体の温度が一定の温度となる時刻ｔ１２以降は、加温ヒータ５１から電池１３に伝達される熱量は略一定となる。時刻ｔ０から時刻ｔ１３の間の加温ヒータ５１から冷媒に伝達される熱量は駆動ユニット１０と冷媒を昇温させる。また、時刻ｔ１３以降は、加温ヒータ５１から冷媒に伝達される熱量は電池１３を昇温させる。

【0123】

図１３の下のグラフ中の破線ｄ２に示す様に、電池用ヒータ１５は時刻ｔ０から時刻ｔ１３の間は、オフとなっているので、電池用ヒータ１５から冷媒に伝達される熱量はゼロである。この間、電池水温は殆ど上昇しない。時刻ｔ１３に五方弁２２が直列接続モードに切り換えられて電池１３に冷媒が通流を開始し、電池用ヒータ１５がオンとなると電池用ヒータ１５から冷媒に伝達される熱量は増加し始める。しばらくすると、電池用ヒータ１５から冷媒に伝達される熱量は一定となる。そして、電池水温が目標温度に達し、五方弁２２が流路分離モードに切り換えられ、電池用ヒータ１５がオフとなる時刻ｔ１５以降は、電池用ヒータ１５から冷媒に伝達される熱量はゼロとなる。電池用ヒータ１５から冷媒に伝達される熱量は、電池１３の昇温に用いられる。

【0124】

図１３の下のグラフ中の一点鎖線ｅ２に示す様に、コンプレッサ５７から冷媒に伝達される熱量は、車両２００が始動し、コンプレッサ５７がオンとなる時刻ｔ０から次第に大きくなっていく。そして、電池１３の温度がある程度上昇した時刻ｔ１１以降は、コンプレッサ５７から冷媒に伝達される熱量は略一定となる。加温ヒータ５１から冷媒に伝達される熱量と同様、時刻ｔ０から時刻ｔ１３の間のコンプレッサ５７から冷媒に伝達される熱量は駆動ユニット１０と冷媒を昇温させる。また、時刻ｔ１３以降は、コンプレッサ５７から冷媒に伝達される熱量は電池１３を昇温させる。

【0125】

図１３の下のグラフ中の二点鎖線ｆ２に示すように、駆動ユニット１０から冷媒に伝達される熱量は、時刻ｔ０から時刻ｔ１１まで上昇し、その後、少しずつ低減し、その後、略一定となっている。時刻ｔ０から時刻ｔ１３の間の駆動ユニット１０から冷媒に伝達される熱量は冷媒を昇温させる。また、時刻ｔ１３以降は、駆動ユニット１０から冷媒に伝達される熱量は電池１３を昇温させる。

【0126】

図１３の上のグラフ中の破線ａ２に示す様に、駆動ユニット１０の温度は、五方弁２２が電池バイパス直列接続モードになり、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量と駆動ユニット１０の自己発熱により駆動ユニット１０が昇温される時刻ｔ０から時刻ｔ１３の間は上昇していく。また、グリルシャッタ８０を閉としているので、図１３の上のグラフ中に一点鎖線ｈで示すフロントコンパートメント２０２の雰囲気温度が上昇してくる。このため、フロントコンパートメント２０２に格納されている駆動ユニット１０の温度は短時間で上昇する。

【0127】

時刻ｔ１３に駆動ユニット１０の温度が第２目標温に度達すると、五方弁２２が直列接続モードに切り換わり、冷媒が電池１３を通流して電池１３の昇温が開始される。すると、冷媒の温度が少し低下してくるので、駆動ユニット１０の温度は少し低下するが、電池用ヒータ１５からの熱量で駆動ユニット１０も昇温されるので、時刻ｔ１４の後は駆動ユニット１０の温度は上昇していく。

【0128】

また、図１３の上のグラフ中の実線ｂ２で示す電池水温は、電池１３に冷媒が通流しない時刻ｔ０から時刻ｔ１３の間は、殆ど上昇しない。五方弁２２が直列接続モードに切り換わり、電池１３に冷媒が通流し、電池用ヒータ１５がオンとなる時刻ｔ１３以降、電池水温は次第に上昇し、時刻ｔ１５に目標温度に到達する。

【0129】

尚、加温ヒータ５１の出力、コンプレッサ５７の出力、電池用ヒータ１５の出力は、電池１３、駆動ユニット１０の温度上昇に合わせて制御部９０が適宜調整する。

【0130】

以上説明したように、車両用冷却装置１００は、低温環境下において、車両２００を始動し、車両２００が停車状態にある場合には、三方弁２１を駆動ユニット側に切り換えると共に、五方弁２２を電池バイパス直列接続モードに切り換え、グリルシャッタ８０を閉としてフロントコンパートメント２０２の雰囲気温度を上昇させながら、加温ヒータ５１からの熱量とコンプレッサ５７からの熱量と駆動ユニット１０の自己発熱で駆動ユニット１０の温度を短時間で上昇させることができる。そして、駆動ユニット１０の温度を第２設定温度まで上昇させた後、五方弁２２を直列接続モードに切り換えて、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量と、駆動ユニット１０からの熱量と、電池用ヒータ１５からの熱量とにより電池１３を昇温することができる。これにより、車両用冷却装置１００は、車両２００が低温環境下で始動し、停車状態の場合に、短時間で電池水温を目標温度まで上昇させることができる。そして、電池１３の温度を短時間で上昇させることにより、電池１３の充放電効率を短時間で向上させることができる。

【0131】

このように、車両用冷却装置１００は、駆動系ラジェータ１４から外部に捨ててしまう駆動ユニット１０の発熱熱量により、電池１３を昇温させるので、車両２００の電費を向上させることができる。

【0132】

尚、以上の説明では、五方弁２２を電池バイパス直列接続モードに切り換えて冷媒が電池１３をバイパスするようにして駆動ユニット１０の昇温を行うこととして説明したが、これに限らず、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１３の間、五方弁２２の第２ポート２２ｂの開度を調整して電池用ヒータ１５と電池１３とに少量の冷媒を通流させて、電池用ヒータ１５をオンにして電池１３を昇温するようにしてもよい。そして、時刻ｔ１３以降は、五方弁２２を直列接続モードに切り換え、電池用ヒータ１５をオフとして、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量と、駆動ユニット１０からの熱量により電池１３を昇温してもよい。

【0133】

次に図１４から図１５を参照しながら車両用冷却装置１００の他の動作について説明する。この動作は、図４を参照して説明したように、低温環境下で五方弁２２を流路分離モードに切り換え、車室２０１を暖房しながら走行している際に、電池１３の残存容量（以下、ＳＯＣという）が設定容量よりも少なくなり、車両２００が停止後に急速充電が予想される場合に、走行中に電池１３を予熱する動作である。

【0134】

制御部９０は、車両２００が図４に示すような系統構成で走行中に電池１３のＳＯＣを算出する。ＳＯＣの算出は、例えば、電池１３の電流と電圧に基づいて算出してもよい。そして、制御部９０は、ＳＯＣが設定容量よりも少なくなった場合に、図１４のステップＳ３０１でＹＥＳと判断して図１４のステップＳ３０２に進む。尚、制御部９０は、図１４のステップＳ３０１でＮＯと判断した場合には、図１４のステップＳ３０１に戻って待機する。

【0135】

制御部９０は、図１４のステップＳ３０２で車両２００が停止した後に、急速充電が実行される可能性があるかどうかを判断する。この判断は、例えば、その車両２００の過去の充電履歴に停止後に急速充電を行った履歴があるかどうかにより判断してもよい。そして、制御部９０は、図１４のステップＳ３０２でＹＥＳと判断した場合には、図１４のステップＳ３０３に進む。また、図１４のステップＳ３０２でＮＯと判断した場合には、停止後に急速充電を行う可能性がなく、電池１３の予熱は必要ないと判断して処理を終了する。

【0136】

制御部９０は、図１４のステップＳ３０３で駆動ユニット１０の冷却要求があるかどうか判断する。冷却要求がある場合には、図４に示すように五方弁２２を流路分離モードに切り換えたまま、駆動系ラジェータ１４で冷媒を冷却し、駆動ユニット１０を冷却する必要がある。この場合には、電池１３を予熱するような系統構成とすることができない。従って、制御部９０は、図１４のステップＳ３０３でＹＥＳと判断した場合には、電池１３の予熱を行わずに処理を終了する。

【0137】

制御部９０は、図１４のステップＳ３０３でＮＯと判断した場合には、図１４のステップＳ３０４に進んで、五方弁２２を直列接続モードに切り換える。また、制御部９０は、図１４のステップＳ３０５で三方制御弁５６をラジェータ分流モードに切り換える。これにより、車両用冷却装置１００の系統構成は、図６に示すような系統構成となる。この際の冷媒、熱媒体、冷媒ガスの流れは、先に図６を参照して説明したと同一である。これにより、駆動ユニット１０の発熱熱量により電池１３の昇温を行うことができる。

【0138】

次に制御部９０は、図１４のステップＳ３０６で駆動ユニット１０の温度と駆動ユニット１０の冷却開始温度との温度差ＤＴを算出する。ここで、冷却開始温度とは、駆動ユニット１０の冷却が必要となる駆動ユニット１０の温度である。先に説明したように、図１４のステップＳ３０３でＮＯと判断しているので、駆動ユニット１０の温度は、冷却開始温度よりも低い状態にある。そこで、制御部９０は、温度差ＤＴを算出し、温度差ＤＴにより、電池１３を予熱する手段を選択していく。

【0139】

図１４のステップＳ３０７に示す様に、温度差ＤＴが第１閾値以上の場合には、制御部９０は、図１４のステップＳ３０７でＹＥＳと判断して図１４のステップＳ３０８に進む。そして、モータ装置１１の電動オイルポンプ（以下、ＥＯＰという）のデューティと、駆動ユニット側ウォータポンプ１６のデューティを低減する。これにより、駆動ユニット１０の出口の冷媒の温度をより高くして、電池１３を更に予熱することができる。

【0140】

また、制御部９０は、温度差ＤＴが第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合には、更に冷却系統を停止してよいと判断し、図１４のステップＳ３１０に示す様にグリルシャッタ８０を閉とする。これにより、外気が駆動系ラジェータ１４、空調系ラジェータ５３に通流しないので、加温ヒータ５１からの熱量と、コンプレッサ５７からの熱量と、駆動ユニット１０からの熱量で冷媒を加温し、加温した冷媒により電池１３を更に予熱することができる。

【0141】

尚、制御部９０は、図１４のステップＳ３０７でＮＯと判断した場合には、ＥＯＰのデューティの低減と駆動ユニット側ウォータポンプ１６のデューティの低減とグリルシャッタ８０の閉止は行わない。また、制御部９０は、図１４のステップＳ３０９でＮＯと判断した場合には、ＥＯＰのデューティの低減と、駆動ユニット側ウォータポンプ１６のデューティの低減は行うがグリルシャッタ８０の閉止は行わない。

【0142】

次に、制御部９０は、電池１３のＳＯＣの値により、電池１３に伝達される熱量を増加させる手段を選択する。ＳＯＣが第３閾値以上の場合には、図１４のステップＳ３１１でＹＥＳと判断して図１４のステップＳ３１２に進み、例えば、モータ装置１１への通電電流を増加させて、モータ装置１１の温度を上昇させること等により、駆動ユニット１０の自己発熱を増加させ、冷媒の温度を上昇させて電池１３を予熱してもよい。ここで、第３閾値はステップＳ３０１の設定容量よりも小さい値である。

【0143】

また、制御部９０は、図１４のステップＳ３１３でＳＯＣが第３閾値よりも大きく設定容量よりも小さい第４閾値以上の場合、図１４のステップＳ３１３でＹＥＳと判断して図１４のステップＳ３１４に進んで電池用ヒータ１５をオンにする。

【0144】

尚、制御部９０は、図１４のステップＳ３１１でＮＯと判断した場合には、駆動ユニット１０の自己発熱増加処理は行わず、電池用ヒータ１５をオンにしない。また、制御部９０は、図１４のステップＳ３１３でＮＯと判断した場合には、駆動ユニット１０の自己発熱増加処理は行なうが、電池用ヒータ１５をオンにしない。

【0145】

このように、制御部９０は、駆動ユニット１０の温度状態や電池１３のＳＯＣに応じて電池１３を昇温する手段を選択し、効果的に電池１３を予熱することができる。

【0146】

以上説明したように、車両用冷却装置１００は、車両２００が走行中に電池１３を予め昇温しておくことができる。このため、車両２００が停止した直後から急速充電を行うことができる。

【符号の説明】

【0147】

１０ 駆動ユニット、１１ モータ装置、１２ ＰＣＵ（電力制御ユニット）、１３ 電池、１４ 駆動系ラジェータ、１５ 電池用ヒータ、１６ 駆動ユニット側ウォータポンプ、１７ 電池側ウォータポンプ、１８ チラー、１９、５４ リザーバタンク、２０ 伝熱部材、２１ 三方弁、２２ 五方弁、２３ モータ温度センサ、２４ ＰＣＵ温度センサ、２５ 電池水温センサ、２６ ヒータコア入口水温センサ、３０ 冷却流路、３０Ａ 駆動ユニット還流流路、３０Ｂ 電池還流流路、３１ 駆動ユニット側ポンプ入口管、３２ 駆動ユニット側ポンプ出口管、３３ ＰＣＵ出口管、３４ モータ装置出口管、３５ 電池用ヒータ入口管、３６ 電池用ヒータ出口管、３７ 電池出口管、３８ 電池側ウォータポンプ入口管、３９ 電池側ウォータポンプ出口管、４１ チラー出口管、４２ 駆動系ラジェータ入口管、４３ 駆動系ラジェータ出口管、４４ リザーバタンク入口管、４５ 駆動ユニットバイパス流路、４６ 電池バイパス流路、５０ 空調ユニット、５１ 加温ヒータ、５２ ヒータコア、５３ 空調系ラジェータ、５５ ヒータ側ウォータポンプ、５６ 三方制御弁、５７ コンプレッサ、５８ 水冷コンデンサ、５９ エバポレータ、６０ ヒータ回路、６１ ヒータ側ポンプ入口管、６２ ヒータ側ポンプ出口管、６３ 水冷コンデンサ出口管、６４ 加温ヒータ出口管、６５ 空調系ラジェータ入口管、６６ 空調系ラジェータ出口管、６７ ヒータコア入口管、６８ ヒータコア出口管、７０ ヒートポンプ回路、７１ コンプレッサ出口管、７２ 水冷コンデンサ出口管、７３ エバポレータ側膨張弁出口管、７４ エバポレータ出口管、７５ チラー側膨張弁入口管、７６ チラー側膨張弁出口管、７７ チラー出口管、７８ エバポレータ側膨張弁、７９ チラー側膨張弁、８０ グリルシャッタ、９０ 制御部、９１ ＣＰＵ
９２ メモリ、１００ 車両用冷却装置、２００ 車両、２０１ 車室、２０２ フロントコンパートメント、２０３ フロントグリル、２０４ フロアパネル、２０５ ダッシュパネル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】