2026-22727 冷却システム

(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】P2026022727

(43)【公開日】2026-02-13

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6556 20140101AFI20260205BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20260205BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20260205BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20260205BHJP

   B60K 11/02 20060101ALI20260205BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6556

H01M10/633

H01M10/613

H01M10/625

B60K11/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024124218

(22)【出願日】2024-07-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100059959

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162824

【弁理士】

【氏名又は名称】石崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】河口 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】宮内 勇馬

【テーマコード（参考）】

3D038

5H031

【Ｆターム（参考）】

3D038AB01

3D038AC20

3D038AC22

3D038AC23

5H031KK08

(57)【要約】

【課題】ＣＯ₂を含む冷媒を循環させて、車両内のバッテリなどを冷却する冷却システムにおいて、システム全体の効率低下を抑制しつつ、バッテリの冷却能力を確保する。
【解決手段】冷却システム１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ１と、コンプレッサ１からの冷媒を冷却する熱交換器２と、熱交換器２により冷却された冷媒を用いる熱交換器５ａ、６ａと、熱交換器２からの冷媒をバッテリ６に供給し、この冷媒をコンプレッサ１に戻す冷媒通路１７と、バッテリ６の上流側の冷媒通路１７に設けられた膨張弁Ｅ２と、を有し、制御装置８０は、バッテリ温度が第１領域Ｒ１内にある場合には、膨張弁Ｅ２の開度を一定に維持し、バッテリ温度が第２領域Ｒ２内にある場合には、膨張弁Ｅ２の開度をバッテリ温度が上昇するにつれて増加させ、バッテリ温度が第３領域Ｒ３内にある場合には、膨張弁Ｅ２の開度を大きな開度に維持する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣＯ₂を含む冷媒を循環させて、車両内の冷却を行う冷却システムであって、
前記冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサにより圧縮された前記冷媒を冷却するための第１熱交換器と、
前記第１熱交換器により冷却された前記冷媒を用いて、少なくとも前記車両の空調を行うための第２熱交換器と、
前記第１熱交換器により冷却された前記冷媒を用いて前記車両内のバッテリを冷却するために、前記冷媒を前記バッテリに供給すると共に、前記バッテリにおいて冷却に用いられた後の前記冷媒を前記コンプレッサに供給するための冷媒通路と、
前記バッテリの上流側の前記冷媒通路上に設けられ、前記冷媒を膨張するための膨張弁と、
前記バッテリの温度を取得して、前記バッテリの温度に基づき前記膨張弁を制御するように構成された制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、前記バッテリを外部充電するときにおいて、
前記バッテリの温度が第１領域内にある場合には、前記膨張弁の開度を一定に維持し、
前記バッテリの温度が前記第１領域よりも高温側の第２領域内にある場合には、前記膨張弁の開度を前記第１領域よりも大きな開度にすると共に、前記膨張弁の開度を前記バッテリの温度が上昇するにつれて増加させ、
前記バッテリの温度が前記第２領域よりも高温側の第３領域内にある場合には、前記膨張弁の開度を前記第２領域よりも大きな開度に維持する、
ように構成されている、ことを特徴とする冷却システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記バッテリを充電するＣレートが大きくなるほど、前記第１領域を縮小する一方で、前記第３領域を拡大すると共に、前記第２領域内での前記バッテリの温度に対する前記膨張弁の開度の変化率を大きくするように構成されている、請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

前記冷媒通路を第１冷媒通路とし、前記膨張弁を第１膨張弁とすると、前記冷却システムは、前記第２熱交換器において冷却に用いられた後の前記冷媒を、前記第１冷媒通路を介さずに、前記コンプレッサに供給するための第２冷媒通路と、前記第２冷媒通路上に設けられ、前記冷媒を膨張するための第２膨張弁と、を更に有し、
前記制御装置は、前記第１膨張弁の開度が大きくなるにつれて前記第２膨張弁の開度を増加させるように構成されている、
請求項１又は２に記載の冷却システム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記コンプレッサから吐出される前記冷媒の温度を所定温度以下にするべく、前記膨張弁の開度を所定の限界開度以下に規制するように構成されている、請求項１又は２に記載の冷却システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記バッテリを所定以上のＣレートで充電しているときに、前記バッテリの温度に基づく前記膨張弁の制御を行うように構成されている、請求項１又は２に記載の冷却システム。

【請求項6】

前記冷却システムは、前記冷媒通路の前記冷媒を前記バッテリ内の複数のセルの周りに流して、前記複数のセルを前記冷媒により直接的に冷却するためのバッテリ熱交換器を更に有し、
前記バッテリ熱交換器には、前記膨張弁により減圧された前記冷媒が供給される、
請求項１又は２に記載の冷却システム。

【請求項7】

前記第２熱交換器は、前記車両の空調を行うための空調熱交換器を含むと共に、前記バッテリにおいて複数のセルを含むバッテリパックの外側に前記冷媒を供給して、前記複数のセルを前記冷媒により間接的に冷却するためのバッテリ熱交換器を更に含む、請求項１又は２に記載の冷却システム。

【請求項8】

前記第１熱交換器は、前記コンプレッサ、前記第２熱交換器、前記冷媒通路、及び前記膨張弁を少なくとも含む第１熱サイクル回路と、前記第１熱サイクル回路とは別に、外気と熱交換を行う外気熱交換器を含む第２熱サイクル回路と、の間で熱交換するカスケード熱交換器として構成されている、請求項１又は２に記載の冷却システム。

【請求項9】

前記冷却システムは、前記バッテリの電力を用いて前記車両を駆動するモータを、前記第１熱交換器により冷却された前記冷媒によって更に冷却するように構成されている、請求項１又は２に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＯ₂を含む冷媒を循環させて、車両内の冷却を行う冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、エアコンで利用される冷凍サイクルにおいて、コンプレッサや熱交換器などを介して、冷媒を循環するシステムが用いられている。また、近年では、このような冷媒を循環するシステムが、車両内の構成要素の冷却、例えば電気自動車やハイブリッド車のバッテリの冷却にも利用されている。１つの例では、特許文献１には、圧縮機、第１熱交換器及び第２熱交換器を冷媒流路によって接続し、第２熱交換器によって冷媒と電池セルとの熱交換を行うことで、電池セルの冷却や加熱を行うシステムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２３－１８０４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、バッテリの急速充電や高出力化に伴って、バッテリの冷却要求が高まっており、バッテリ内部を直接冷却可能な絶縁性を有する冷却水等を用いたバッテリ冷却技術が開発されている。このような冷却液等を用いたバッテリ冷却技術では、高い冷却能力が期待できる一方で、オイルの粘度による圧力損失が発生する。これに対して、本件発明者らは、絶縁性を有する低粘度なＣＯ₂を含む冷媒（以下では適宜「ＣＯ₂冷媒」と呼ぶ。）を用いて、圧力損失を下げつつ、バッテリを効率的に冷却することを考えた。このようなＣＯ₂冷媒は、いわゆる自然冷媒であるので、環境や人体への影響にも配慮したものとなっている。

【0005】

ここで、冷媒によりバッテリを冷却する冷却システムでは、冷媒によるバッテリの冷却能力を向上するために、バッテリに供給する冷媒の量を確保することが望ましい。例えば、バッテリの外部充電時、特に充電速度が大きいときには、バッテリの発熱を抑えるようにバッテリの冷却能力をしっかり確保する必要がある。一方で、バッテリに供給する冷媒の量を多くすると、システム全体の効率（つまり冷凍サイクルの効率）が低下してしまう。

【0006】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ＣＯ₂を含む冷媒を循環させて、車両内のバッテリなどを冷却する冷却システムにおいて、システム全体の効率低下を抑制しつつ、冷媒によるバッテリの冷却能力を確保することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明は、ＣＯ₂を含む冷媒を循環させて、車両内の冷却を行う冷却システムであって、冷媒を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサにより圧縮された冷媒を冷却するための第１熱交換器と、第１熱交換器により冷却された冷媒を用いて、少なくとも車両の空調を行うための第２熱交換器と、第１熱交換器により冷却された冷媒を用いて車両内のバッテリを冷却するために、冷媒をバッテリに供給すると共に、バッテリにおいて冷却に用いられた後の冷媒をコンプレッサに供給するための冷媒通路と、バッテリの上流側の冷媒通路上に設けられ、冷媒を膨張するための膨張弁と、バッテリの温度を取得して、バッテリの温度に基づき膨張弁を制御するように構成された制御装置と、を有し、制御装置は、バッテリを外部充電するときにおいて、バッテリの温度が第１領域内にある場合には、膨張弁の開度を一定に維持し、バッテリの温度が第１領域よりも高温側の第２領域内にある場合には、膨張弁の開度を第１領域よりも大きな開度にすると共に、膨張弁の開度をバッテリの温度が上昇するにつれて増加させ、バッテリの温度が第２領域よりも高温側の第３領域内にある場合には、膨張弁の開度を第２領域よりも大きな開度に維持する、ように構成されている、ことを特徴とする。

【0008】

このように構成された本発明によれば、冷媒を循環させる１つのシステム（冷却システム）により、車両の空調及びバッテリの冷却を適切に実現することができる。また、本発明によれば、バッテリの外部充電時において、バッテリ温度が第１領域内にある場合、つまりバッテリ温度が比較的低い場合には、膨張弁を比較的小さな開度に維持して、冷媒通路からバッテリに供給される冷媒の流量を抑えることで、冷却システムにおけるシステム全体の効率を確保することができる。他方で、本発明によれば、バッテリ温度が第２領域内にある場合、つまりバッテリ温度が比較的高い場合には、膨張弁の開度をバッテリ温度に応じて増加させて、冷媒通路からバッテリに供給される冷媒の流量を増加させることで、バッテリの冷却能力を確保することができる。また、本発明によれば、バッテリ温度が第３領域内にある場合、つまりバッテリ温度が更に高い場合には（充電速度が大きいときにバッテリ温度が高くなる傾向にある）、膨張弁の開度を大きな開度に維持することで、バッテリの冷却能力を効果的に確保することができる。以上より、本発明によれば、バッテリの外部充電時に、システム全体の効率低下を抑制しつつ、冷媒によるバッテリの冷却能力を確保することができる。

【0009】

本発明において、好ましくは、制御装置は、バッテリを充電するＣレートが大きくなるほど、第１領域を縮小する一方で、第３領域を拡大すると共に、第２領域内でのバッテリの温度に対する膨張弁の開度の変化率を大きくするように構成されている。
このように構成された本発明によれば、バッテリ温度が高くなる傾向にある、Ｃレートが大きい場合に、冷媒通路からバッテリに供給される冷媒の流量をより増加させることができ、バッテリの冷却能力を効果的に確保することが可能となる。

【0010】

本発明において、好ましくは、冷媒通路を第１冷媒通路とし、膨張弁を第１膨張弁とすると、冷却システムは、第２熱交換器において冷却に用いられた後の冷媒を、第１冷媒通路を介さずに、コンプレッサに供給するための第２冷媒通路と、第２冷媒通路上に設けられ、冷媒を膨張するための第２膨張弁と、を更に有し、制御装置は、第１膨張弁の開度が大きくなるにつれて第２膨張弁の開度を増加させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、第１膨張弁を介して第１冷媒通路からコンプレッサに供給される冷媒の流量の増加に応じて、第２膨張弁を介して第２冷媒通路からコンプレッサに供給される冷媒の流量を増加させることで、コンプレッサから吐出される冷媒の温度の上昇を抑えることができる。その結果、例えば、冷媒中のオイルの機能低下や劣化が生じることを防止できる。

【0011】

本発明において、好ましくは、制御装置は、コンプレッサから吐出される冷媒の温度を所定温度以下にするべく、膨張弁の開度を所定の限界開度以下に規制するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、膨張弁の開度を限界開度以下に規制することで、膨張弁の開度を大きくし過ぎて、コンプレッサから吐出される冷媒の温度が高温になることを抑制できる。

【0012】

本発明において、好ましくは、制御装置は、バッテリを所定以上のＣレートで充電しているときに、バッテリの温度に基づく膨張弁の制御を行うように構成されている。
このように構成された本発明によれば、バッテリ温度が高くなる傾向にある、Ｃレートが大きい状況において、上述した膨張弁の制御を行うことができる。

【0013】

本発明において、好ましくは、冷却システムは、冷媒通路の冷媒をバッテリ内の複数のセルの周りに流して、複数のセルを冷媒により直接的に冷却するためのバッテリ熱交換器を更に有し、バッテリ熱交換器には、膨張弁により減圧された冷媒が供給される。
このように構成された本発明によれば、バッテリ熱交換器において複数のセルを冷媒により直接的に冷却するため、複数のセルを効果的に冷却することができる。この場合、バッテリパックなどの耐圧性が比較的低いことから、コンプレッサからの高圧の冷媒をそのままバッテリ熱交換器に供給するのは望ましくないので、本発明では、コンプレッサからの冷媒を膨張弁により減圧して、バッテリ熱交換器に供給している。これにより、バッテリの内部（複数のセルなど）を的確に保護することができる。

【0014】

本発明において、好ましくは、第２熱交換器は、車両の空調を行うための空調熱交換器を含むと共に、バッテリにおいて複数のセルを含むバッテリパックの外側に冷媒を供給して、複数のセルを冷媒により間接的に冷却するためのバッテリ熱交換器を更に含む。
このように構成された本発明によれば、バッテリパックの外側に冷媒を供給するようなバッテリ熱交換器を用いることで、バッテリを適切に冷却することができると共に、冷媒との間で比較的大きな熱交換を実現できる。

【0015】

本発明において、好ましくは、第１熱交換器は、コンプレッサ、第２熱交換器、冷媒通路、及び膨張弁を少なくとも含む第１熱サイクル回路と、第１熱サイクル回路とは別に、外気と熱交換を行う外気熱交換器を含む第２熱サイクル回路と、の間で熱交換するカスケード熱交換器として構成されている。
このように構成された本発明によれば、第１熱サイクル回路を、外気と熱交換を行う第２熱サイクル回路との間で熱交換（カスケード熱交換）を行わせることで、第１熱サイクル回路のシステム全体の効率を向上できる、換言すると第１熱サイクル回路内のコンプレッサの仕事を削減することができる。

【0016】

本発明において、好ましくは、冷却システムは、バッテリの電力を用いて車両を駆動するモータを、第１熱交換器により冷却された冷媒によって更に冷却するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、冷媒を循環させる１つのシステム（冷却システム）により、モータなどの車両内の種々の構成要素の冷却を適切に実現することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ＣＯ₂を含む冷媒を循環させて、車両内のバッテリなどを冷却する冷却システムにおいて、システム全体の効率低下を抑制しつつ、冷媒によるバッテリの冷却能力を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態による冷却システムが適用された車両の概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態による冷却システムの概略構成図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施形態による第１バッテリ熱交換器及び第２バッテリ熱交換器の概略構成図である。

【図4】本発明の実施形態による冷却システムの電気的構成を示すブロック図である。

【図5】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施形態において定常走行時又は低速充電時に行われるＥ２開度及びＥ３開度の制御を示している。

【図6】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施形態において急速充電時に行われるＥ２開度及びＥ３開度の制御を示している。

【図7】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施形態においてバッテリの異常発熱時に行われるＥ２開度及びＥ３開度の制御を示している。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による冷却システムを説明する。

【0020】

［全体構成］
まず、図１を参照して、本実施形態による冷却システムの全体構成について説明する。図１は、本実施形態による冷却システムが適用された車両の概略構成図である。

【0021】

図１に示すように、車両２００は、例えば電気自動車であり、冷凍サイクルにて冷媒を循環する冷却システム１００を有する。この冷却システム１００は、主に、冷媒を圧縮するためのコンプレッサ（圧縮機）１と、コンプレッサ１により圧縮された冷媒を冷却するための熱交換器２と、車両２００を駆動するための動力を発生するモータ（電動機）４と、車両２００内の空調を行うエアコン５と、モータ４を駆動するための電力を供給するバッテリ６と、を有する。

【0022】

冷却システム１００は、自然冷媒としてのＣＯ₂冷媒（以下では単に「冷媒」と呼ぶこともある。）を循環させる。典型的には、ＣＯ₂冷媒は、ＣＯ₂にＰＡＧなどの冷凍機油（オイル）や添加剤などを含有させた冷媒である。このようなＣＯ₂冷媒を用いるため、コンプレッサ１は、冷媒を非常に高い圧力に圧縮するように構成されている。モータ４は、こうしてコンプレッサ１により圧縮された冷媒（液状（典型的には超臨界状態）の冷媒）を、ロータやステータの冷却に用いる。加えて、モータ４は、回転軸を支持する滑り軸受の潤滑にも、冷媒を用いるように構成されている。また、コンプレッサ１により圧縮された冷媒は、エアコン５での空調に用いられると共に、バッテリ６の冷却に用いられる。例えば、冷却システム１００では、コンプレッサ１から熱交換器２に高温高圧気体冷媒が供給され、熱交換器２からモータ４などに低温高圧液状冷媒が供給され、モータ４などからコンプレッサ１に常温低圧気体冷媒が供給されるようになっている。

【0023】

［冷却システムの構成］
次に、図２を参照して、本実施形態による冷却システム１００について具体的に説明する。図２は、本実施形態による冷却システム１００の概略構成図である。

【0024】

図２に示すように、冷却システム１００は、上記したＣＯ₂冷媒を循環させる第１熱サイクル回路（低温回路）１００ａと、外気と熱交換を行う外気熱交換器３０を含み、プロパンやフッ素系冷媒などの冷媒を循環させる第２熱サイクル回路（高温回路）１００ｂと、を有しており、カスケード冷凍サイクルを実現するように構成されている。具体的には、これら第１熱サイクル回路１００ａと第２熱サイクル回路１００ｂとは、熱交換器２においてカスケード熱交換するようになっている（以下では熱交換器２を「カスケード熱交換器２」と適宜表記する）。このカスケード熱交換器２は、本発明における「第１熱交換器」に相当する。

【0025】

冷却システム１００の第１熱サイクル回路１００ａは、主に、上記したコンプレッサ１やモータ４に加えて、エアコン５において熱交換を行うための空調熱交換器５ａ（具体的には車内に供給する冷風を生成する蒸発器）と、バッテリ６を冷却するための熱交換を行う第１バッテリ熱交換器６ａ及び第２バッテリ熱交換器６ｂと、冷媒が流れる冷媒通路１１～２０と、冷媒を圧送する圧送機２３と、冷媒の流量を調整する流量調整弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と、冷媒を膨張させて減圧する膨張弁Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と、を有する。

【0026】

本実施形態では、コンプレッサ１は、上流側の第１コンプレッサ１ａと、下流側の第２コンプレッサ１ｂとを有しており、冷媒を２段階で圧縮するように構成されている。第１コンプレッサ１ａは、冷媒の圧力Ｐ３を圧力Ｐ２に昇圧し（圧力Ｐ２＞圧力Ｐ３）、第２コンプレッサ１ｂは、冷媒の圧力Ｐ２を圧力Ｐ１に昇圧する（圧力Ｐ１＞圧力Ｐ２）。１つの例では、圧力Ｐ１は３ＭＰａ程度であり、圧力Ｐ２は１．５ＭＰａ程度であり、圧力Ｐ３は０．１ＭＰａ程度である。

【0027】

また、本実施形態では、バッテリ６は、２つの第１バッテリ熱交換器６ａ及び第２バッテリ熱交換器６ｂにより冷却されるように構成されている。これら第１バッテリ熱交換器６ａ及び第２バッテリ熱交換器６ｂの構成について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ、第１バッテリ熱交換器６ａ及び第２バッテリ熱交換器６ｂの一例を概略的に示している。より詳しくは、図３（ａ）は、バッテリ６のバッテリパック６１を外側から見た平面図を示し、図３（ｂ）は、バッテリパック６１内を透視した平面図を示している。

【0028】

図３（ａ）に示すように、第１バッテリ熱交換器６ａは、バッテリ６において複数のセル６２を含むバッテリパック６１の外側（典型的にはケースの表面）に冷媒を供給して、より詳しくは蛇行するように形成された流路６３に冷媒を流して、バッテリ６内の複数のセル６２を冷媒により間接的に冷却するように構成されている。なお、バッテリ６内のセル６２を冷媒により間接的に冷却する構成は、図３（ａ）に示した構成に限定はされず、公知の種々の構成を適用可能である。これに対して、図３（ｂ）に示すように、第２バッテリ熱交換器６ｂは、冷媒をバッテリ６内の複数のセル６２の周りに流して、つまり冷媒をバッテリパック６１の内部に流して、複数のセル６２を冷媒により直接的に冷却するように構成されている。なお、第１バッテリ熱交換器６ａと、上記した空調熱交換器５ａとは、本発明における「第２熱交換器」に相当する。この場合、空調熱交換器５ａは、エアコン５の蒸発器（冷却対象）を冷媒により冷却し、第１バッテリ熱交換器６ａは、バッテリ６（冷却対象）を冷媒により冷却する。

【0029】

図２に戻って、第１熱サイクル回路１００ａ内の冷媒の流れなどについて、具体的に説明する。コンプレッサ１により圧縮された冷媒は、冷媒通路１１からカスケード熱交換器２に供給され、カスケード熱交換器２により冷却された冷媒は、冷媒通路１１に接続された冷媒通路１２、１３、１５のそれぞれから、空調熱交換器５ａ、第１バッテリ熱交換器６ａ及びモータ４に供給される。冷媒通路１２と冷媒通路１３とは、合流点Ｃ１で合流して冷媒通路１６に接続され、それにより、空調熱交換器５ａ及び第１バッテリ熱交換器６ａのそれぞれで熱交換された冷媒が、この冷媒通路１６へと供給される。また、カスケード熱交換器２により冷却された冷媒は、冷媒通路１１に接続された冷媒通路１４によって、空調熱交換器５ａ及び第１バッテリ熱交換器６ａを介さずに（つまり冷媒通路１２、１３、１５をバイパスする）、冷媒通路１６に直接供給されるようになっている。この場合、冷媒通路１４と冷媒通路１６とは、上記の合流点Ｃ１の下流側の合流点Ｃ２で合流する。また、冷媒通路１２、１３、１４には、各通路を流れる冷媒の流量を調整するための流量調整弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３がそれぞれ設けられており、冷媒通路１５には、モータ４に供給される冷媒を膨張するための膨張弁Ｅ１が設けられている。膨張弁Ｅ１は、冷媒を圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に減圧するように機能する。

【0030】

また、冷媒通路１６には冷媒通路１７が接続されており、冷媒通路１６内の冷媒が、冷媒通路１７から第２バッテリ熱交換器６ｂへと供給されるようになっている。この冷媒通路１７には、第２バッテリ熱交換器６ｂの上流側に、冷媒を膨張するための膨張弁Ｅ２が設けられ、それにより、第２バッテリ熱交換器６ｂには、膨張弁Ｅ２によって減圧された冷媒が供給される。膨張弁Ｅ２は、冷媒を圧力Ｐ１から圧力Ｐ３に減圧するように機能する。また、冷媒通路１７において、第２バッテリ熱交換器６ｂの下流側には、公知の二重管構造を有する内部熱交換器（ＩＨＸ：Internal Heat Exchanger）６ｃが設けられ、更にその下流側が、コンプレッサ１の第１コンプレッサ１ａに接続されている。この第１コンプレッサ１ａには、上記の膨張弁Ｅ２によって減圧された圧力Ｐ３の冷媒が供給される。

【0031】

更に、冷媒通路１６は、冷媒通路１７の接続箇所の下流側において、冷媒通路１８と冷媒通路２０とに分岐する。冷媒通路１８は、冷媒を膨張するための膨張弁Ｅ３が設けられている。膨張弁Ｅ３は、冷媒を圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に減圧するように機能する。また、冷媒通路１８は、膨張弁Ｅ３の下流側の合流点Ｃ３において、上記したモータ４が設けられた冷媒通路１５と合流して、これら冷媒通路１５、１８は冷媒通路１９へと接続される。冷媒通路１９は、コンプレッサ１の第１コンプレッサ１ａと第２コンプレッサ１ｂとの間に接続され、膨張弁Ｅ１や膨張弁Ｅ３で減圧された圧力Ｐ２の冷媒を、第２コンプレッサ１ｂに供給するようになっている。他方で、冷媒通路２０は、その下流側の合流点Ｃ４において、コンプレッサ１とカスケード熱交換器２との間の冷媒通路１１に接続されている。冷媒通路２０には、圧送機２３及び公知の二重管構造を有する内部熱交換器（ＩＨＸ）２４が設けられている。このような冷媒通路２０によれば、上記の冷媒通路１６からの冷媒を、圧送機２３によって、コンプレッサ１を介さずに（つまりコンプレッサ１を迂回して）、カスケード熱交換器２へと供給できるようになっている。

【0032】

なお、冷媒通路１７は、本発明における「第１冷媒通路」に相当し、冷媒通路１８、１９は、本発明における「第２冷媒通路」に相当する。また、膨張弁Ｅ２は、本発明における「第１膨張弁」に相当し、膨張弁Ｅ３は、本発明における「第２膨張弁」に相当する。

【0033】

続いて、冷却システム１００の第２熱サイクル回路１００ｂは、上記したようにプロパンやフッ素系冷媒などの冷媒を循環させる高温回路であり、外気と熱交換を行う外気熱交換器３０に加えて、冷媒が流れる冷媒通路３１と、冷媒を圧送する圧送機３２と、冷媒を膨張させる膨張弁３３とを有する。本実施形態による冷却システム１００では、このような第２熱サイクル回路１００ｂを、第１熱サイクル回路１００ａとは別に設けることで、第１熱サイクル回路１００ａのシステム全体の効率を向上させている、換言するとコンプレッサ１の仕事を削減するようにしている。

【0034】

次に、図２に加えて、図４を参照して、本実施形態による冷却システム１００の電気的構成について説明する。図４は、本実施形態による冷却システム１００の電気的構成を示すブロック図である。

【0035】

図４に示すように、冷却システム１００は、当該システムにおける各種制御を行うように構成された制御装置８０を有する。制御装置８０は、１つ以上のプロセッサ８０ａ（典型的にはＣＰＵ）と、当該プロセッサ８０ａ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）や各種のデータを記憶するＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ８０ｂと、を備えるコンピュータにより構成される。

【0036】

また、冷却システム１００は、第１熱サイクル回路１００ａに設けられた、冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ４１、４２、４３、４４及び冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサ５１、５２、５３と（図２参照）、車室（キャビン）の温度を検出する車室温度センサ７１と、バッテリ６の温度（以下では適宜「バッテリ温度」と呼ぶ。）を検出するバッテリ温度センサ７２と、モータ４の温度を検出するモータ温度センサ７３と、を有する。具体的には、図２に示すように、冷媒温度センサ４１は、コンプレッサ１とカスケード熱交換器２との間（詳しくは冷媒通路１１と冷媒通路２０との合流点Ｃ４よりも上流側）の冷媒通路１１上に設けられ、冷媒温度センサ４２は、冷媒通路１４と冷媒通路１６との合流点Ｃ２に設けられ、冷媒温度センサ４３は、冷媒通路１５と冷媒通路１８との合流点Ｃ３に設けられ、冷媒温度センサ４４は、第２バッテリ熱交換器６ｂ及びＩＨＸ６ｃの下流側の冷媒通路１７上に設けられている。また、冷媒圧力センサ５１は、カスケード熱交換器２の下流側の冷媒通路１１上に設けられ、冷媒圧力センサ５２は、モータ４の下流側の冷媒通路１５上に設けられ、冷媒圧力センサ５３は、第２バッテリ熱交換器６ｂ及びＩＨＸ６ｃの下流側の冷媒通路１７上に設けられている。

【0037】

制御装置８０は、上記のセンサ４１～４４、５１～５３、７１～７３からの検出信号に基づき、コンプレッサ１、流量調整弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及び膨張弁Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に対して制御信号を供給して、これらを制御する。特に、本実施形態では、制御装置８０は、バッテリ６の外部充電時に、冷却システム１００（特に第１熱サイクル回路１００ａ）の効率低下を抑制しつつ、冷媒によるバッテリ６の冷却能力を確保するように、バッテリ温度センサ７２により検出されたバッテリ温度に基づき、膨張弁Ｅ２及び膨張弁Ｅ３の開度（以下では適宜「Ｅ２開度」及び「Ｅ３開度」と呼ぶ。）を制御する（詳細は後述する）。

【0038】

［制御方法］
以下では、本実施形態において制御装置８０が行う制御について説明する。まず、本実施形態による制御の基本概念について説明する。

【0039】

車両２００の走行状態や、車両２００の走行時の冷房の使用の有無や、バッテリ６の充電速度（低速充電、急速充電）などの種々の状況に応じて、冷却システム１００の効率（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）と、冷却能力とのバランスが変化する。よって、車両２００の航続距離向上や、バッテリ６の充電時間短縮を実現するためには、このような状況を加味して、冷却能力と効率とのバランスを調整することが望ましい。

【0040】

本実施形態による冷却システム１００では、合流点Ｃ２から冷媒通路１７、膨張弁Ｅ２及び第２バッテリ熱交換器６ｂを介してコンプレッサ１（第１コンプレッサ１ａ）に供給される冷媒の割合（以下では適宜「第１冷媒割合」と呼び。）と、合流点Ｃ２から冷媒通路１８、膨張弁Ｅ３、合流点Ｃ３及び冷媒通路１９を介してコンプレッサ１（第２コンプレッサ１ｂ）に供給される冷媒の割合（以下では適宜「第２冷媒割合」と呼び。）とのバランスにより、コンプレッサ１から吐出される冷媒の温度（以下では適宜「コンプレッサ吐出温度」と呼ぶ。）、システム全体の冷却能力、及びシステム全体の効率が変化する。この場合、第１及び第２冷媒割合は、それぞれ、冷媒通路１７上の膨張弁Ｅ２及び冷媒通路１８上の膨張弁Ｅ３により調整される。基本的には、コンプレッサ吐出温度は、第１冷媒割合が大きくなると高くなり、第２冷媒割合が大きくなると低くなるという傾向があり、システム全体の冷却能力は、第１冷媒割合が大きくなると高くなるという傾向があり、システム全体の効率は、第１冷媒割合が大きくなると低くなり、第２冷媒割合が大きくなると低くなるという傾向がある。

【0041】

１つの例では、制御装置８０は、車両２００の走行時には、航続距離を延ばすために、冷却能力を抑えて効率を確保するように、第１及び第２冷媒割合を比較的小さくするよう膨張弁Ｅ２、Ｅ３を制御する。別の例では、制御装置８０は、バッテリ６の外部充電時には、短時間で充電が完了させるべく冷却能力を大きくし、且つコンプレッサ吐出温度を所定温度（例えば１８０℃）以下にし、尚且つ効率を所定値以上（例えば１以上）とするように、第１及び第２冷媒割合のそれぞれを中程度の値に設定するよう膨張弁Ｅ２、Ｅ３を制御する。

【0042】

次に、本実施形態において制御装置８０が膨張弁Ｅ２、Ｅ３に対して行う具体的な制御について説明する。

【0043】

（定常走行時又は低速充電時の制御）
まず、図５（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施形態において定常走行時又は低速充電時に行われる制御について説明する。図５（ａ）は、バッテリ温度（横軸）に応じて行われる、Ｅ２開度（縦軸）の制御を示し、図５（ｂ）は、Ｅ２開度（横軸）に応じて行われる、Ｅ３開度（縦軸）の制御を示している。これら図５（ａ）及び（ｂ）は、定常走行時又は低速充電時に適用される、Ｅ２開度及びＥ３開度の制御マップに相当する。

【0044】

本実施形態では、制御装置８０は、車両２００の定常走行時、又はバッテリ６の低速充電時（外部充電を意味する。以下同様とする。）に、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような制御を行う。例えば、定常走行時とは、車両２００の加減速度（絶対値）が所定値未満であるときを意味し、低速充電時とは、バッテリ６を所定未満のＣレート（１つの例では１Ｃ）で充電するときを意味する。このような定常走行時や低速充電時には、バッテリ６はなだらかに発熱する（０．４ｋW程度）。なお、Ｃレートは、バッテリ６の充電速度を意味し、基本的にはバッテリ容量に対する充電電流値の比で規定される。

【0045】

具体的には、制御装置８０は、定常走行時又は低速充電時に、図５（ａ）に示すように、バッテリ温度が低温側の第１領域Ｒ１内にある場合には、Ｅ２開度を０（全閉）に維持する。これにより、バッテリ温度が比較的低い場合には、第１冷媒割合を抑えることで、システム全体の効率を確保することができる。なお、第１領域Ｒ１は、セル６２を直接冷却する第２バッテリ熱交換器６ｂを用いずに、セル６２を間接冷却する第１バッテリ熱交換器６ａによりバッテリ６（セル６２）を十分冷却できるような、バッテリ温度の範囲に相当する。また、制御装置８０は、このようにＥ２開度を０（全閉）に設定するときには、Ｅ３開度も０（全閉）に設定する（図５（ｂ））。これにより、第２冷媒割合も抑えることで、システム全体の効率を効果的に確保することができる。

【0046】

他方で、制御装置８０は、図５（ａ）に示すように、バッテリ温度が第１領域Ｒ１よりも高温側の第２領域Ｒ２内にある場合には、Ｅ２開度をバッテリ温度が上昇するにつれて線形に増加させる。これにより、第１冷媒割合を増加させて、冷媒によるバッテリ６の冷却能力を確保することができる。より詳しくは、制御装置８０は、このようにＥ２開度をバッテリ温度に応じて増加させる場合、コンプレッサ吐出温度を所定温度（例えば１８０℃）以下にするべく、Ｅ２開度を所定の限界開度Ｌｉｍ１以下に規制する、つまりＥ２開度を限界開度Ｌｉｍ１以下の範囲で増加させる。なお、コンプレッサ吐出温度の所定温度は、冷媒の温度が当該所定温度を超えると、冷媒中のオイルが機能しなくなり、摺動面の焼付きやシール性の低下が生じたり、オイルの劣化が生じたりするような温度に基づき設定される。そして、限界開度Ｌｉｍ１は、このような所定温度に基づき事前に設定される。

【0047】

更に、制御装置８０は、定常走行時又は低速充電時において上記のようにＥ２開度を制御する場合、図５（ｂ）に示すように、Ｅ２開度が大きくなるにつれて、Ｅ３開度も線形に増加させるようにする。これにより、第１冷媒割合の増加に応じて第２冷媒割合も増加させることで、コンプレッサ吐出温度の上昇を抑えることができる。

【0048】

なお、上記のように、第２冷媒割合を増加させる（つまり冷媒通路１８、１９を介してコンプレッサ１に供給される冷媒を増加させる）ことで、コンプレッサ吐出温度の上昇を抑えることができる理由は以下の通りである。本実施形態では、コンプレッサ１を、第１及び第２コンプレッサ１ａ、１ｂによって冷媒を２段で昇圧するように構成している。そして、上流側の第１コンプレッサ１ａには、膨張弁Ｅ２で減圧された冷媒を供給する一方で、下流側の第２コンプレッサ１ｂには、このような第１コンプレッサ１ａから吐出された冷媒に対して、膨張弁Ｅ３で減圧された比較的低エンタルピー状態の冷媒（つまり上記の第１コンプレッサ１ａでの昇圧後の冷媒よりも低いエンタルピーの冷媒）を混合した冷媒を供給している。これにより、第２コンプレッサ１ｂでの昇圧後の冷媒が高温になるのが抑制され、コンプレッサ吐出温度の上昇を抑えることができるのである。

【0049】

（急速充電時の制御）
続いて、図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施形態において急速充電時に行われる制御について説明する。図６（ａ）は、バッテリ温度（横軸）に応じて行われる、Ｅ２開度（縦軸）の制御を示し、図６（ｂ）は、Ｅ２開度（横軸）に応じて行われる、Ｅ３開度（縦軸）の制御を示している。これら図６（ａ）及び（ｂ）は、急速充電時に適用される、Ｅ２開度及びＥ３開度の制御マップに相当する。

【0050】

本実施形態では、制御装置８０は、バッテリ６の急速充電時に、図６（ａ）及び（ｂ）に示すような制御を行う。例えば、急速充電時とは、バッテリ６を所定以上のＣレート（１つの例では２Ｃや３Ｃや４Ｃ）で充電するときを意味する。このような急速充電時では、バッテリ６において、セル６２の端面からの放熱量より、セル６２の内部の発熱量が大きくなる。そのため、急速充電時には、バッテリ６の局所的な温度上昇を抑えるべく、低速充電時よりも、セル６２を直接冷却する要求が高くなる。

【0051】

具体的には、図６（ａ）において、符号Ｇ１は、上記した定常走行時又は低速充電時に用いられるグラフ（図５（ａ）と同様）を示し、符号Ｇ２、Ｇ３は、急速充電時に用いられるグラフを示している。詳しくは、グラフＧ３は、グラフＧ２よりも大きいＣレートで充電する場合に用いられるグラフである。例えば、グラフＧ２は、充電時のＣレートが３Cである場合に用いられ、グラフＧ３は、充電時のＣレートが４Cである場合に用いられる。

【0052】

グラフＧ２、Ｇ３に示すように、制御装置８０は、急速充電時においては、バッテリ温度が低温側の第１領域Ｒ１内にある場合には、Ｅ２開度を０（全閉）に維持し、バッテリ温度が第１領域Ｒ１よりも高温側の第２領域Ｒ２内にある場合には、Ｅ２開度をバッテリ温度が上昇するにつれて線形に増加させ、バッテリ温度が第２領域Ｒ２よりも更に高温側の第３領域Ｒ３内にある場合には、Ｅ２開度を限界開度Ｌｉｍ１に維持する。特に、制御装置８０は、充電時のＣレートが大きくなるほど、第１領域Ｒ１を縮小する一方で（Ｒ１３＜R１２＜Ｒ１１）、第３領域Ｒ３を拡大し（Ｒ３３＞R３２）、更に、第２領域Ｒ２でのバッテリ温度に対するＥ２開度の変化率（増加率）を大きくする。これにより、バッテリ６を充電するときのＣレートが大きい場合に、第１冷媒割合を増加させて、冷媒によるバッテリ６の冷却能力を向上させることができる、具体的にはバッテリ６のセル６２を効果的に冷却することができる。

【0053】

更に、制御装置８０は、急速充電時において上記のようにＥ２開度を制御する場合、図６（ｂ）に示すように、Ｅ２開度が大きくなるにつれて、Ｅ３開度も線形に増加させるようにする。これにより、第１冷媒割合の増加に応じて第２冷媒割合も増加させることで、コンプレッサ吐出温度の上昇を抑えることができる。なお、こうしてコンプレッサ吐出温度の上昇を抑えることができる理由は、上述した通りである。

【0054】

（バッテリの異常発熱時の制御）
続いて、図７（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施形態においてバッテリ６の異常発熱時に行われる制御について説明する。図７（ａ）は、バッテリ温度（横軸）に応じて行われる、Ｅ２開度（縦軸）の制御を示し、図７（ｂ）は、Ｅ２開度（横軸）に応じて行われる、Ｅ３開度（縦軸）の制御を示している。

【0055】

本実施形態では、制御装置８０は、バッテリ６の異常発熱時に、図７（ａ）及び（ｂ）に示すような制御を行う。バッテリ６の異常発熱時とは、バッテリ６での内部短絡等に起因する熱暴走（この熱暴走はバッテリ６内での種々の反応や熱分解により生じる）による発熱が発生したときを意味する。この場合、制御装置８０は、バッテリ６の電流値や電圧値などからバッテリ６の内部短絡を検出したり、バッテリ６内に発生するガスを検出したりすることで、このような異常発熱の発生を判断する。若しくは、制御装置８０は、バッテリ温度の時間変化から、異常発熱の発生を判断してもよい。

【0056】

具体的には、制御装置８０は、図７（ａ）に示すように、バッテリ６が異常発熱していないときには、上述したように（図５（ａ）参照）、バッテリ温度が低温側の第１領域Ｒ１内にある場合には、Ｅ２開度を０（全閉）に維持し、バッテリ温度が第１領域Ｒ１よりも高温側の第２領域Ｒ２内にある場合には、Ｅ２開度をバッテリ温度が上昇するにつれて線形に増加させる。しかしながら、制御装置８０は、バッテリ６の異常発熱時に（矢印Ａ１）、例えばバッテリ６の内部短絡を検出したときに、矢印Ａ２に示すように、まず、Ｅ２開度を限界開度Ｌｉｍ１まで速やかに（ステップ状に）増加させる。これにより、冷媒によるバッテリ６の冷却能力を速やかに高めて、バッテリ６の異常発熱を抑えることができる。

【0057】

そして、制御装置８０は、上記のようにＥ２開度を限界開度Ｌｉｍ１に設定した後も、バッテリ温度の上昇が継続する場合には、矢印Ａ３に示すように、Ｅ２開度を限界開度Ｌｉｍ１よりも更に大きな限界開度Ｌｉｍ２まで速やかに（ステップ状に）増加させる。限界開度Ｌｉｍ２は、上記した所定温度を超えるコンプレッサ吐出温度が生じ得るような（つまりオイル機能低下やオイル劣化が生じ得るような）、大きなＥ２開度である。よって、Ｅ２開度をこのような限界開度Ｌｉｍ２に設定することにより、コンプレッサ吐出温度が所定温度を超えることを許容して、冷媒によるバッテリ６の冷却能力を最大限発揮させるようにすることで、バッテリ６の冷却を最優先させることが可能となる。これにより、バッテリ６の異常発熱を抑えて、バッテリ発火という最悪ケースを回避することができる。

【0058】

他方で、制御装置８０は、バッテリ６の異常発熱時に上記のようにＥ２開度を制御する場合、図７（ｂ）に示すように、Ｅ２開度に応じてＥ３開度を制御する。まず、制御装置８０は、Ｅ２開度が上記の限界開度Ｌｉｍ１未満である場合には（このときには基本的にはバッテリ６の異常発熱が生じていない）、図５（ｂ）や図６（ｂ）と同様に、Ｅ２開度が大きくなるにつれて、Ｅ３開度も線形に増加させるようにする。そして、制御装置８０は、Ｅ２開度が限界開度Ｌｉｍ１以上である場合、つまりバッテリ６の異常発熱が発生してこれに対処するためにＥ２開度を限界開度Ｌｉｍ１よりも大きくした場合（図７（ａ））、Ｅ２開度が大きくなるにつれて、Ｅ３開度を線形に減少させるようにする。これにより、コンプレッサ吐出温度の上昇を許容し、バッテリ６の冷却を最優先させることができる。

【0059】

［作用及び効果］
次に、本実施形態による冷却システム１００の作用及び効果について説明する。本実施形態では、ＣＯ₂を含む冷媒（ＣＯ₂冷媒）を循環させて、車両２００内の冷却を行う冷却システムであって、冷媒を圧縮するコンプレッサ１と、コンプレッサ１により圧縮された冷媒を冷却するためのカスケード熱交換器２と、カスケード熱交換器２により冷却された冷媒を用いる空調熱交換器５ａ及び第１バッテリ熱交換器６ａと、カスケード熱交換器２により冷却された冷媒により車両２００内のバッテリ６を冷却するために、冷媒をバッテリ６に供給すると共に、バッテリ６において冷却に用いられた後の冷媒をコンプレッサ１に供給するための冷媒通路１７と、バッテリ６の上流側の冷媒通路１７上に設けられ、冷媒を膨張するための膨張弁Ｅ２と、バッテリ温度を取得して、バッテリ温度に基づき膨張弁Ｅ２を制御するように構成された制御装置８０と、を有し、制御装置８０は、バッテリ６を外部充電するときにおいて、バッテリ温度が第１領域Ｒ１内にある場合には、膨張弁Ｅ２の開度を一定に維持し、バッテリ温度が第１領域Ｒ１よりも高温側の第２領域Ｒ３内にある場合には、膨張弁Ｅ２の開度を第１領域Ｒ１よりも大きな開度にすると共に、膨張弁Ｅ２の開度をバッテリ温度が上昇するにつれて増加させ、バッテリ温度が第２領域Ｒ２よりも高温側の第３領域Ｒ３内にある場合には、膨張弁Ｅ２の開度を第２領域Ｒ２よりも大きな開度に維持する、ように構成されている。

【0060】

このような本実施形態によれば、冷却システム１００において循環される冷媒を用いて、車両２００の空調及びバッテリ６の冷却の両方を適切に実現することができる。また、本実施形態によれば、バッテリ６の外部充電時において、バッテリ温度が第１領域Ｒ１内にある場合、つまりバッテリ温度が比較的低い場合には、膨張弁Ｅ２を比較的小さな開度に維持して、冷媒通路１７からバッテリ６に供給される冷媒の流量を抑えることで、冷却システム１００（特に第１熱サイクル回路１００ａ）におけるシステム全体の効率を確保することができる。他方で、本実施形態によれば、バッテリ温度が第２領域Ｒ２内にある場合、つまりバッテリ温度が比較的高い場合には、膨張弁Ｅ２の開度をバッテリ温度に応じて増加させて、冷媒通路１７からバッテリ６に供給される冷媒の流量を増加させることで、バッテリ６の冷却能力を確保することができる。また、本実施形態によれば、バッテリ温度が第３領域Ｒ３内にある場合、つまりバッテリ温度が更に高い場合には（充電速度が大きいときにバッテリ温度が高くなる傾向にある）、膨張弁Ｅ２の開度を大きな開度に維持することで、バッテリ６の冷却能力を効果的に確保することができる。以上より、本実施形態によれば、バッテリ６の外部充電時に、システム全体の効率低下を抑制しつつ、冷媒によるバッテリ６の冷却能力を確保することができる。

【0061】

また、本実施形態によれば、制御装置８０は、バッテリ６を充電するＣレートが大きくなるほど、第１領域Ｒ１を縮小する一方で、第３領域Ｒ３を拡大すると共に、第２領域Ｒ２内でのバッテリ温度に対する膨張弁Ｅ２の開度の変化率を大きくする。これにより、バッテリ温度が高くなる傾向にある、バッテリ６を充電するＣレートが大きい場合に、冷媒通路１７からバッテリ６に供給される冷媒の流量をより増加させることができ、バッテリ６の冷却能力を効果的に確保することが可能となる。

【0062】

また、本実施形態によれば、冷却システム１００は、空調熱交換器５ａ及び第１バッテリ熱交換器６ａにおいて冷却に用いられた後の冷媒を、冷媒通路１７を介さずに、コンプレッサ１に供給するための冷媒通路１８、１９と、冷媒通路１８上に設けられ、冷媒を膨張するための膨張弁Ｅ３と、を更に有し、制御装置８０は、膨張弁Ｅ２の開度が大きくなるにつれて、膨張弁Ｅ３の開度を増加させるように構成されている。これにより、膨張弁Ｅ２を介して冷媒通路１７からコンプレッサ１に供給される冷媒の流量の増加に応じて、膨張弁Ｅ３を介して冷媒通路１８、１９からコンプレッサ１に供給される冷媒の流量を増加させることで、コンプレッサ吐出温度の上昇を抑えることができる。その結果、冷媒中のオイルの機能低下や劣化が生じることを抑制できる。

【0063】

また、本実施形態によれば、制御装置８０は、コンプレッサ吐出温度が所定温度以下になるように、膨張弁Ｅ２の開度を限界開度Ｌｉｍ１以下に規制するように構成されている。これにより、膨張弁Ｅ２の開度を大きくし過ぎて、コンプレッサ吐出温度が高温になることを抑制できる。その結果、冷媒中のオイルの機能低下や劣化を効果的に抑制できる。

【0064】

また、本実施形態によれば、制御装置８０は、バッテリ６を所定以上のＣレートで充電しているときに、上述したような膨張弁Ｅ２、Ｅ３の制御を行うことができる。これにより、バッテリ温度が高くなる傾向にある、Ｃレートが大きい状況において、上述した膨張弁Ｅ２、Ｅ３の制御を行うことができる。

【0065】

また、本実施形態によれば、冷却システム１００は、冷媒通路１７の冷媒をバッテリ６内の複数のセル６２の周りに流して、複数のセル６２を冷媒により直接的に冷却するための第２バッテリ熱交換器６ｂを更に有し、第２バッテリ熱交換器６ｂには、膨張弁Ｅ２により減圧された冷媒が供給される。このような本実施形態によれば、第２バッテリ熱交換器６ｂにおいて複数のセル６２を冷媒により直接的に冷却するため、バッテリ６の複数のセル６２を効果的に冷却することができる。この場合、バッテリパック６１などの耐圧性が比較的低いことから、コンプレッサ１からの高圧の冷媒をそのまま第２バッテリ熱交換器６ｂに供給するのは望ましくないので、本実施形態では、コンプレッサ１からの冷媒を膨張弁Ｅ２により減圧して、第２バッテリ熱交換器６ｂに供給している。これにより、バッテリ６の内部（複数のセル６２など）を的確に保護することができる。

【0066】

また、本実施形態によれば、カスケード熱交換器２により冷却された冷媒を用いる熱交換器として、車両２００の空調を行うための空調熱交換器５ａ、及び、バッテリ６において複数のセル６２を含むバッテリパック６１の外側に冷媒を供給して、複数のセル６２を冷媒により間接的に冷却する第１バッテリ熱交換器６ａを用いる。これにより、バッテリパック６１の外側に冷媒を供給して複数のセル６２を間接的に冷却する第１バッテリ熱交換器６ａを用いることで、バッテリ６を適切に冷却することができると共に、冷媒との間で比較的大きな熱交換を実現できる。

【0067】

また、本実施形態によれば、カスケード熱交換器２は、コンプレッサ１及び空調熱交換器５ａ及び第１バッテリ熱交換器６ａを少なくとも含む第１熱サイクル回路１００ａと、第１熱サイクル回路１００ａとは別に、外気と熱交換を行う外気熱交換器３０を含む第２熱サイクル回路１００ｂと、の間で熱交換するように構成されている。これにより、第１熱サイクル回路１００ａを、外気と熱交換を行う第２熱サイクル回路１００ｂとの間で熱交換（カスケード熱交換）を行わせることで、第１熱サイクル回路１００ａのシステム全体の効率を向上できる、換言するとコンプレッサ１の仕事を削減することができる。

【0068】

また、本実施形態によれば、冷却システム１００は、バッテリ６の電力を用いて車両２００を駆動するモータ４を、カスケード熱交換器２により冷却された冷媒によって更に冷却する。これにより、冷却システム１００において循環される冷媒を用いて、モータ４などの車両２００内の種々の構成要素の冷却を適切に実現することができる。

【0069】

［変形例］
上記した実施形態では、冷却システム１００が、第１熱サイクル回路１００ａ及び第２熱サイクル回路１００ｂにより構成されていたが、他の例では、冷却システム１００を、第１熱サイクル回路１００ａのみにより構成してもよい。その場合、カスケード熱交換器２を外気熱交換器として構成すればよい。なお、冷却システム１００を、第１熱サイクル回路１００ａ及び第２熱サイクル回路１００ｂにより構成した場合、システム効率は高くなるが（つまりコンプレッサ１の仕事を削減できる）、構成は複雑化する。よって、システム効率よりも、構成の簡易化を優先する場合には、冷却システム１００を、第１熱サイクル回路１００ａのみにより構成するのがよい。

【0070】

また、上記した実施形態では、バッテリ温度センサ７２によりバッテリ６の温度を検出していたが、他の例では、バッテリ６の電流値、電圧値や、バッテリ６の出力要求や、バッテリ６の充電速度要求などに応じて、バッテリ６の温度を推定してもよい。更に他の例では、第２バッテリ熱交換器６ｂの下流側の冷媒通路１７上に設けられた冷媒温度センサ４４により検出された冷媒の温度に基づき、バッテリ６の温度を推定してもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ コンプレッサ
１ａ 第１コンプレッサ
１ｂ 第２コンプレッサ
２ 熱交換器（カスケード熱交換器）
４ モータ
５ エアコン
５ａ 空調熱交換器
６ バッテリ
６ａ 第１バッテリ熱交換器
６ｂ 第２バッテリ熱交換器
１１～２０ 冷媒通路
４１、４２、４３、４４ 冷媒温度センサ
５１、５２、５３ 冷媒圧力センサ
６１ バッテリパック
６２ セル
８０ 制御装置
１００ 冷却システム
１００ａ 第１熱サイクル回路
１００ｂ 第２熱サイクル回路
２００ 車両
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３ 膨張弁
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 流量調整弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】