[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6365434B2 - 車両用熱管理装置 - Google Patents

車両用熱管理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6365434B2
JP6365434B2 JP2015126323A JP2015126323A JP6365434B2 JP 6365434 B2 JP6365434 B2 JP 6365434B2 JP 2015126323 A JP2015126323 A JP 2015126323A JP 2015126323 A JP2015126323 A JP 2015126323A JP 6365434 B2 JP6365434 B2 JP 6365434B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat medium
heat
valve
cooling water
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015126323A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017008847A (ja
JP2017008847A5 (ja
Inventor
憲彦 榎本
憲彦 榎本
梯 伸治
伸治 梯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2015126323A priority Critical patent/JP6365434B2/ja
Priority to PCT/JP2016/068317 priority patent/WO2016208550A1/ja
Publication of JP2017008847A publication Critical patent/JP2017008847A/ja
Publication of JP2017008847A5 publication Critical patent/JP2017008847A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6365434B2 publication Critical patent/JP6365434B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/04Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
    • B60H1/08Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant from other radiator than main radiator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3228Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32284Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B60K11/04Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator blinds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/20Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

本発明は、車両に用いられる熱管理装置に関する。
従来、特許文献1には、冷凍サイクルのコンデンサで生成された温水、および冷凍サイクルのエバポレータで生成された冷水をバルブユニットで複数の熱機器に選択的に通水させる車両用熱管理装置が記載されている。複数の熱機器は、電気機器、空調用熱交換器および蓄熱器等である。
国際公開第2011/015426号
上記従来技術では、水の温度変化に伴って水の体積が変動する。この水の体積変動を緩衝するためにリザーブタンクが必要となる。リザーブタンクは、余剰の水を貯留する容器である。例えば、低気温時に水が収縮すると、その分、リザーブタンクから水が補給されるためリザーブタンク内の水量が減少する。
しかしながら、上記従来技術では、水配管や水ホースが多用されているため、多量の水が回路に封入されている。そのため、低気温時に水が収縮すると、リザーブタンクから補給される水が大量に必要になるため、リザーブタンクが空になって水が不足するおそれがある。リザーブタンクが空になると空気を吸い込んで冷却不能になったり、ポンプのインペラが空回りしてシャフト溶損に至るおそれがある。
その対策としてリザーブタンクの容積を大きくすると、搭載性の悪化、重量の増加、水の熱容量増加による伝熱遅れ、および水交換時に廃棄される水の増加といった問題が生じる。
本発明は上記点に鑑みて、リザーブタンク内の熱媒体の減少を抑制することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1、3、9、10、11、12に記載の発明では、
熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
熱媒体を貯留するリザーブタンク(55)と、
熱媒体と熱交換される複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)と、
複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して熱媒体の流れの上流側に配置され、熱媒体の流路の開度を調整する上流側バルブ(22)と、
複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)のうち少なくとも1つの熱機器に対して熱媒体の流れの下流側に配置され、熱媒体の流路の開度を調整する下流側バルブ(23)と、
上流側バルブ(22)と少なくとも1つの熱機器との間における熱媒体の流路、および少なくとも1つの熱機器と下流側バルブ(23)との間における熱媒体の流路のうち少なくとも一部を形成し、熱媒体の圧力に応じて膨張・収縮するホース(43、46、47、48、50、51)とを備え、
複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に熱媒体が流通している場合、上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失が下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の流量が制限されることを特徴とする。
これによると、上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失が下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失以下になっている場合と比較して、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の圧力を低くできるので、ホース(43、46、47、48、50、51)の膨張を抑制してホースの容積を小さく抑えることができる。そのため、リザーブタンク(55)内の熱媒体の減少を抑制できる。
さらに、請求項1に記載の発明では、
上流側バルブ(22)の開度が下流側バルブ(23)の開度よりも小さくなることによって、上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失が下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失よりも大きくなり、
上流側バルブ(22)および下流側バルブ(23)はそれぞれ、熱媒体の流路と連通する開口部(222a、232a)が形成された弁体(222、232)を有しており、
上流側バルブ(22)の開口部(222a)の形状と下流側バルブ(23)の開口部(232a)の形状とが互いに異なっていることによって、上流側バルブ(22)の開度が下流側バルブ(23)の開度よりも小さくなることを特徴とする。
これにより、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の圧力を確実に低くできる。また、簡素な構成によって、上流側バルブ(22)および下流側バルブ(23)の開度を互いに異ならせることができる。
さらに、請求項3に記載の発明では、
上流側バルブ(22)および下流側バルブ(23)はそれぞれ、熱媒体の流路と連通する開口部(222a、232a)が形成された弁体(222、232)と、弁体(222、232)からの熱媒体の漏れを抑制するシール部材(223、233)とを有しており、
下流側バルブ(23)のシール部材(233)のシール力が上流側バルブ(22)のシール部材(223)のシール力よりも弱くなっていることによって、上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失が下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失よりも大きくなることを特徴とする。
これにより、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の圧力を確実に低くできる。
さらに、請求項9に記載の発明では、
他の少なくとも1つの熱機器に熱媒体が流通している場合において、
熱媒体の圧力、熱媒体の温度、およびリザーブタンク(55)に貯留されている熱媒体の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、リザーブタンク(55)に貯留されている熱媒体が増加すると判断される場合、
下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失が上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の流量が制限されることを特徴とする。
これによると、リザーブタンク(55)に貯留されている熱媒体が増加すると判断される場合、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の圧力を高くできるので、ホース(43、46、47、48、50、51)を膨張させてホースの容積を大きくできる。そのため、リザーブタンク(55)内の熱媒体の増加を抑制できる。
さらに、請求項10に記載の発明では、
他の少なくとも1つの熱機器に熱媒体が流通している場合において、
熱媒体の圧力、熱媒体の温度、およびリザーブタンク(55)に貯留されている熱媒体の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、リザーブタンク(55)に貯留されている熱媒体が減少すると判断される場合、
上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失が下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の流量が制限されることを特徴とする。
これによると、リザーブタンク(55)に貯留されている熱媒体が減少すると判断される場合、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の圧力を低くできるので、ホース(43、46、47、48、50、51)の膨張を抑制させてホースの容積を小さくできる。そのため、リザーブタンク(55)内の熱媒体の減少を抑制できる。
さらに、請求項11に記載の発明では、
他の少なくとも1つの熱機器に熱媒体が流通している場合において、
少なくとも1つの熱機器の温度、または他の少なくとも1つの熱機器の温度が所定温度を超えると推定される場合、
下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失が上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の流量が制限されることを特徴とする。
これによると、少なくとも1つの熱機器の温度、または他の少なくとも1つの熱機器の温度が所定温度を超えると推定される場合、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の圧力を高くできるので、熱媒体の沸騰温度を上昇させることができる。そのため、熱媒体の沸騰を抑制できる。
さらに、請求項12に記載の発明では、
複数の熱機器は、熱媒体と相手側流体とを熱交換させる熱交換器(16、17、18、20)を含んでおり、
相手側流体の温度が所定温度を超えると推定される場合、
下流側バルブ(23)における熱媒体の圧力損失が上流側バルブ(22)における熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の流量が制限されることを特徴とする。
これによると、相手側流体の温度が所定温度を超えると推定される場合、少なくとも1つの熱機器における熱媒体の圧力を高くできるので、熱媒体の沸騰温度を上昇させることができる。そのため、熱媒体の沸騰を抑制できる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施形態における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第1実施形態における車両用熱管理装置の冷凍サイクルを示す構成図である。 第1実施形態における車両用熱管理システムの電気制御部を示すブロック図である。 第1実施形態における車両用熱管理システムの第1作動例を示す図である。 第1実施形態における車両用熱管理システムの水温と冷却水の比容積との関係を示すグラフである。 第1実施形態における車両用熱管理システムのポンプの特性を示すグラフである。 第1実施形態における車両用熱管理システムの第2作動例を示す図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの第1切替弁を示す断面図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの第1切替弁の要部を示す斜視図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの第1切替弁の要部を示す分解斜視図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの第1実施例における切替弁の弁体開口部形状を示す模式図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの第2実施例における切替弁の弁体開口部形状を示す模式図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの第3実施例における切替弁の弁体開口部形状を示す模式図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの第4実施例における切替弁の弁体開口部形状を示す模式図である。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に示す車両用熱管理装置10は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調節するために用いられる。本実施形態では、車両用熱管理装置10を、エンジンおよび走行用電動モータから車両走行用駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。エンジンは内燃機関である。走行用電動モータはモータージェネレータである。
本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源から供給された電力を、車両に搭載された車載バッテリに充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。外部電源は商用電源である。車載バッテリは電池である。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
エンジンから出力される駆動力は、車両走行用駆動力として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができる。電池は、減速時や降坂時に走行用電動モータにて回生された電力を回生エネルギとして蓄えることもできる。
電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理装置10を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
プラグインハイブリッド自動車は、車両走行開始前の車両停車時に外部電源から電池に充電しておくことによって、走行開始時のように電池の蓄電残量SOCが予め定めた走行用基準残量以上になっているときにはEV走行モードとなる。EV走行モードは、走行用電動モータが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードである。
一方、車両走行中に電池の蓄電残量SOCが走行用基準残量よりも低くなっているときにはHV走行モードとなる。HV走行モードは、主にエンジンが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には走行用電動モータを作動させてエンジンを補助する。
本実施形態のプラグインハイブリッド自動車では、このようにEV走行モードとHV走行モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対してエンジンの燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。EV走行モードとHV走行モードとの切り替えは、駆動力制御装置(図示せず)によって制御される。
図1に示すように、車両用熱管理装置10は、第1ポンプ11、第2ポンプ12、ラジエータ13、冷却水冷却器14、冷却水加熱器15、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20A、オイル熱交換器20B、第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24を備えている。
第1ポンプ11および第2ポンプ12は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
第1ポンプ11および第2ポンプ12は、各冷却水流通機器を流れる冷却水の流量を調節する流量調節手段である。
ラジエータ13、冷却水冷却器14、冷却水加熱器15、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bは、冷却水が流通する冷却水流通機器である。
ラジエータ13は、冷却水と車室外空気(以下、外気と言う。)とを熱交換させる冷却水外気熱交換器である。以下では、車室外空気を外気と言う。
ラジエータ13に外気温以上の温度の冷却水を流すことにより、冷却水から外気に放熱させることが可能である。ラジエータ13に外気温以下の冷却水を流すことにより、外気から冷却水に吸熱させることが可能である。換言すれば、ラジエータ13は、冷却水から外気に放熱させる放熱器としての機能、および外気から冷却水に吸熱させる吸熱器としての機能を発揮できる。
ラジエータ13は、冷却水が流通する流路を有し、冷却水冷却器14や冷却水加熱器15で温度調節された冷却水との間で熱授受が行われる熱授受機器である。
室外送風機30は、ラジエータ13へ外気を送風する外気送風機である。室外送風機30は、電動送風機である。ラジエータ13および室外送風機30は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ13に走行風を当てることができる。室外送風機30は、ラジエータ13を流れる外気の流量を調節する流量調節手段である。
冷却水冷却器14および冷却水加熱器15は、冷却水を熱交換させて冷却水の温度を調節する冷却水温度調節用熱交換器である。冷却水冷却器14は、冷却水を冷却する冷却水冷却用熱交換器である。冷却水加熱器15は、冷却水を加熱する冷却水加熱用熱交換器である。
冷却水冷却器14は、図2に示す冷凍サイクル31の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水から低圧側冷媒に吸熱させる熱媒体用吸熱器である。冷却水冷却器14は、冷凍サイクル31の蒸発器である。冷却水冷却器14は、冷凍サイクル31の低圧側熱交換器である。
冷凍サイクル31は、圧縮機32、冷却水加熱器15、レシーバ35、膨張弁33、冷却水冷却器14および内部熱交換器34を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル31では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
圧縮機32は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、冷凍サイクル31の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。
冷却水加熱器15は、圧縮機32から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。冷却水加熱器15は、冷凍サイクル31の高圧側熱交換器である。
レシーバ35は、冷却水加熱器15で凝縮された冷媒を気液分離して余剰冷媒を蓄えるとともに、液相冷媒のみを下流側に流す気液分離器である。
膨張弁33は、レシーバ35から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。膨張弁33は、冷却水冷却器14出口側冷媒の温度および圧力に基づいて冷却水冷却器14出口側冷媒の過熱度を検出する感温部33aを有し、冷却水冷却器14出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り通路面積を調節する温度式膨張弁である。
冷却水冷却器14は、膨張弁33で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。冷却水冷却器14で蒸発した気相冷媒は圧縮機32に吸入されて圧縮される。
内部熱交換器34は、冷却水加熱器15から流出した冷媒と、冷却水冷却器14から流出した冷媒とを熱交換させる熱交換器である。
冷凍サイクル31は、冷却水を冷却する冷却水冷却器14と、冷却水を加熱する冷却水加熱器15とを有する冷却水冷却加熱手段である。換言すれば、冷凍サイクル31は、冷却水冷却器14で低温冷却水を作り出す低温冷却水発生手段であるとともに、冷却水加熱器15で高温冷却水を作り出す高温冷却水発生手段である。
ラジエータ13では外気によって冷却水を冷却するのに対し、冷却水冷却器14では冷凍サイクル31の低圧冷媒によって冷却水を冷却する。このため、冷却水冷却器14で冷却された冷却水の温度を、ラジエータ13で冷却された冷却水の温度に比べて低くできる。具体的には、ラジエータ13では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却できないのに対し、冷却水冷却器14では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却できる。
クーラコア16およびヒータコア17は、冷却水冷却器14および冷却水加熱器15で温度調節された冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて送風空気の温度を調節する熱媒体空気熱交換器である。
クーラコア16は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却除湿する空気冷却用熱交換器である。ヒータコア17は、車室内への送風空気と冷却水とを熱交換させて車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。
クーラコア16およびヒータコア17は、車両用空調装置の室内空調ユニットのケース(図示せず)に収容されている。室内空調ユニットのケースは、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成している。
ケース内の空気流れ最上流側には、内気吸込口および外気吸込口が形成されている。内気吸込口は、ケース内に内気を導入させる。外気吸込口は、ケース内に外気を導入させる。
ケース内には室内送風機が配置されている。室内送風機54は、内気吸込口から吸入した内気および外気吸込口から吸入した外気を車室内へ向けて送風する送風手段である。室内送風機は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。遠心多翼ファンはシロッコファンである。
ケースの空気流れ最下流部には、空調対象空間である車室内へ送風空気を吹き出す吹出口が形成されている。この吹出口としては、具体的には、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口およびフット吹出口が設けられている。
デフロスタ吹出口は、車両前面窓ガラスの内側の面に向けて空調風を吹き出す。フェイス吹出口は、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す。フット吹出口は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出す。
冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19および電池温調用熱交換器20Aは、冷却水が流通する流路を有し、冷却水との間で熱授受が行われる熱授受機器である。冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19および電池温調用熱交換器20Aは、冷却水によって温度調整される温度調節対象機器である。
冷却水冷却水熱交換器18は、車両用熱管理装置10の冷却水と、エンジン冷却回路の冷却水とを熱交換する熱交換器である。エンジン冷却回路は、エンジンを冷却するための冷却水循環回路である。エンジン冷却回路の冷却水はエンジン用熱媒体である。
冷却水冷却水熱交換器18は、第1ポンプ11または第2ポンプ12によって循環される冷却水とエンジンとの間で熱授受が行われるエンジン用熱授受部を構成している。エンジンは、作動に伴って発熱する発熱機器である。
インバータ19は、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用電動モータに出力する電力変換装置である。インバータ19は、作動に伴って発熱する発熱機器である。インバータ19の発熱量は、車両の走行状況によって変化するようになっている。インバータ19の冷却水流路は、発熱機器と冷却水との間で熱授受が行われる機器用熱授受部を構成している。
電池温調用熱交換器20Aは、電池への送風経路に配置され、送風空気と冷却水とを熱交換させる熱交換器である。電池温調用熱交換器20Aは、熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器である。電池温調用熱交換器20Aは、電池と冷却水との間で熱授受が行われる電池用熱授受部を構成している。電池は、作動に伴って発熱する発熱機器である。
オイル熱交換器20Bは、エンジンオイルまたはトランスミッションオイルと冷却水とを熱交換してオイルの温度を調節する熱交換器である。
第1ポンプ11は、第1ポンプ用流路41に配置されている。第2ポンプ12は、第2ポンプ用流路42に配置されている。ラジエータ13は、ラジエータ用流路43に配置されている。
冷却水冷却器14は、冷却水冷却器用流路44に配置されている。冷却水加熱器15は、冷却水加熱器用流路45に配置されている。
クーラコア16は、クーラコア用流路46に配置されている。ヒータコア17は、ヒータコア用流路47に配置されている。
冷却水冷却水熱交換器18は、熱交換器用流路48に配置されている。熱交換器用流路48には冷却水冷却水熱交換器用ポンプ48aが配置されている。冷却水冷却水熱交換器用ポンプ48aは、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。
インバータ19は、インバータ用流路49に配置されている。電池温調用熱交換器20Aは、電池熱交換用流路50に配置されている。オイル熱交換器20Bは、オイル熱交換器用流路51に配置されている。
各流路41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51は、配管またはホースで形成されている。配管は、金属等の硬質材料で成形されており、冷却水の圧力に応じて膨張・収縮しない。ホースは、ゴム等の柔軟性を有する材料で成形されており、冷却水の圧力に応じて膨張・収縮する。
本例では、ラジエータ用流路43、クーラコア用流路46、ヒータコア用流路47、熱交換器用流路48、インバータ用流路49、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51の大部分は、柔軟性を有するホースで形成されている。
第1ポンプ用流路41および第2ポンプ用流路42には、共通のリザーブタンク55が接続されている。リザーブタンク55は、冷却水を貯留する大気開放式の容器(熱媒体貯留手段)である。したがって、リザーブタンク55に蓄えている冷却水の液面における圧力は大気圧になる。リザーブタンク55は、熱媒体を貯留する熱媒体貯留手段である。
リザーブタンク55は、蓄えている冷却水の液面における圧力が所定圧力(大気圧とは異なる圧力)になるような密閉式のリザーブタンクであってもよい。
リザーブタンク55に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。リザーブタンク55は、冷却水中に混入した気泡を気液分離する機能を有している。
第1ポンプ用流路41、第2ポンプ用流路42、ラジエータ用流路43、冷却水冷却器用流路44、冷却水加熱器用流路45、クーラコア用流路46、ヒータコア用流路47、熱交換器用流路48、インバータ用流路49、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51は、第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24のいずれかに接続されている。
第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24は、冷却水の流れを切り替える冷却水流れ切替手段である。第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24は、冷却水循環状態を切り替える循環切替手段である。
第1切替弁21は、冷却水の入口として第1入口21aおよび第2入口21bを有し、冷却水の出口として第1出口21c、第2出口21dおよび第3出口21cを有している。
第2切替弁22は、冷却水の入口として第1入口22aおよび第2入口22bを有し、冷却水の出口として第1出口22c、第2出口22d、第3出口22e、第4出口22f、第5出口22gおよび第6出口22hを有している。
第3切替弁23は、冷却水の出口として第1出口23aおよび第2出口23bを有し、冷却水の入口として第1入口23c、第2入口23d、第3入口23e、第4入口23f、第5入口23gおよび第6入口23hを有している。
第4切替弁24は、冷却水の出口として第1出口24aおよび第2出口24bを有し、冷却水の入口として第1入口24c、第2入口24dおよび第3入口24eを有している。
第1切替弁21の第1入口21aには、第1ポンプ用流路41の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第1入口21aには、第1ポンプ11の冷却水吐出側が接続されている。
第1切替弁21の第2入口21bには、第2ポンプ用流路42の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第2入口21bには、第2ポンプ12の冷却水吐出側が接続されている。
第1切替弁21の第1出口21cには、冷却水冷却器用流路44の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第1出口21cには冷却水冷却器14の冷却水入口側が接続されている。
第1切替弁21の第2出口21dには、冷却水加熱器用流路45の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第2出口21dには冷却水加熱器15の冷却水入口側が接続されている。
第1切替弁21の第3出口21eには、インバータ用流路49の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第3出口21eにはインバータ19の冷却水入口側が接続されている。
第2切替弁22の第1入口22aには、冷却水冷却器用流路44の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第1入口22aには、冷却水冷却器14の冷却水出口側が接続されている。
第2切替弁22の第2入口22bには、冷却水加熱器用流路45の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第2入口22bには、冷却水加熱器15の冷却水出口側が接続されている。
第2切替弁22の第1出口22cには、ラジエータ用流路43の一端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第1出口22cにはラジエータ13の冷却水入口側が接続されている。
第2切替弁22の第2出口22dには、クーラコア用流路46の一端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第2出口22dにはクーラコア16の冷却水入口側が接続されている。
第2切替弁22の第3出口22eには、ヒータコア用流路47の一端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第3出口22eにはヒータコア17の冷却水入口側が接続されている。
第2切替弁22の第4出口22fには、熱交換器用流路48の一端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第4出口22fには冷却水冷却水熱交換器18の冷却水入口側が接続されている。
第2切替弁22の第5出口22gには、電池熱交換用流路50の一端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第5出口22gには電池温調用熱交換器20Aの冷却水入口側が接続されている。
第2切替弁22の第6出口22hには、オイル熱交換器用流路51の一端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第6出口22hにはオイル熱交換器22の冷却水入口側が接続されている。
第3切替弁23の第1出口23aには、第4切替弁24の第1入口24cが接続されている。第3切替弁23の第2出口23bには、第4切替弁24の第2入口24dが接続されている。
第3切替弁23の第1入口23cには、ラジエータ用流路43の他端が接続されている。換言すれば、第3切替弁23の第1入口23cにはラジエータ13の冷却水出口側が接続されている。
第3切替弁23の第2入口23dには、クーラコア用流路46の他端が接続されている。換言すれば、第3切替弁23の第2入口23dにはクーラコア16の冷却水出口側が接続されている。
第3切替弁23の第3入口23eには、ヒータコア用流路47の他端が接続されている。換言すれば、第3切替弁23の第3入口23eにはヒータコア17の冷却水出口側が接続されている。
第3切替弁23の第4入口23fには、熱交換器用流路48の他端が接続されている。換言すれば、第3切替弁23の第4入口23fには冷却水冷却水熱交換器18の冷却水出口側が接続されている。
第3切替弁23の第5入口23gには、電池熱交換用流路50の他端が接続されている。換言すれば、第3切替弁23の第5入口23gには電池温調用熱交換器20Aの冷却水出口側が接続されている。
第3切替弁23の第6入口23hには、オイル熱交換器用流路51の一端が接続されている。換言すれば、第3切替弁23の第6入口23hにはオイル熱交換器20Bの冷却水出口側が接続されている。
第4切替弁24の第1出口24aには、第1ポンプ用流路41の他端が接続されている。換言すれば、第4切替弁24の第1出口24aには、第1ポンプ11の冷却水吸入側が接続されている。
第4切替弁24の第2出口24bには、第2ポンプ用流路42の他端が接続されている。換言すれば、第4切替弁24の第2出口24bには、第2ポンプ12の冷却水吸入側が接続されている。
第4切替弁24の第3入口24eには、インバータ用流路49の他端が接続されている。換言すれば、第4切替弁24の第3入口24eにはインバータ19の冷却水出口側が接続されている。
第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24は、各入口と各出口との連通状態を任意または選択的に切り替え可能な構造になっている。
具体的には、第1切替弁21は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのそれぞれについて、第1ポンプ11から吐出された冷却水が流入する状態と、第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入する状態と、第1ポンプ11から吐出された冷却水および第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入しない状態とを切り替える弁体を有している。
第2切替弁22は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのそれぞれについて、第1ポンプ11へ冷却水が流出する状態と、第2ポンプ12へ冷却水が流出する状態と、第1ポンプ11および第2ポンプ12へ冷却水が流出しない状態とを切り替える弁体を有している。
第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24の各弁体は、弁開度を調節可能になっている。これにより、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bを流れる冷却水の流量を調節できる。
すなわち、第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのそれぞれに対して、冷却水の流量を調節する流量調節手段である。
第1切替弁21は、第1ポンプ11から吐出された冷却水と、第2ポンプ12から吐出された冷却水とを選択的にラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bに流入させることが可能になっている。
すなわち、第1切替弁21および第2切替弁22は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのそれぞれに対して、冷却水冷却器14で冷却された冷却水と、冷却水加熱器15で加熱された冷却水とを選択的に通水させる流路切替手段である。
第1切替弁21は、第1ポンプ11から吐出された冷却水と、第2ポンプ12から吐出された冷却水とを任意の流量割合で混合して、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bに流入させることが可能になっている。
すなわち、第1切替弁21および第2切替弁22は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのそれぞれに対して、冷却水冷却器14で冷却された冷却水と、冷却水加熱器15で加熱された冷却水との流量割合を調節する流量割合調節手段である。
第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24は、一体的に形成されて弁体駆動源が共用化されていてもよい。第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24は、多数の弁の組み合わせで構成されていてもよい。
次に、車両用熱管理装置10の電気制御部を図3に基づいて説明する。制御装置60は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する制御手段である。
制御装置60によって制御される制御対象機器は、第1ポンプ11、第2ポンプ12、第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23、第4切替弁24等である。
制御装置60のうち、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。
制御装置60のうち第1ポンプ11および第2ポンプ12の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、ポンプ制御手段60aである。ポンプ制御手段60aは、各冷却水流通機器を流れる冷却水の流量を制御する流量制御手段である。
制御装置60のうち第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、切替弁制御手段60bである。切替制御手段60bは、冷却水の循環状態を切り替える循環切替制御手段でもある。切替制御手段60bは、各冷却水流通機器を流れる冷却水の流量を調節する流量制御手段でもある。
制御装置60のうち圧縮機32の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、圧縮機制御手段60cである。圧縮機制御手段70dは、圧縮機32から吐出される冷媒の流量を制御する冷媒流量制御手段である。
各制御手段60a、60b、60cは、制御装置60に対して別体で構成されていてもよい。
制御装置60の入力側には、センサ群の検出信号が入力される。センサ群は、第1水温センサ61、第2水温センサ62、回路圧センサ63、水位センサ64、外気温度センサ65、ラジエータ温度センサ66、クーラコア温度センサ67、ヒータコア温度センサ68、熱交換器温度センサ69、インバータ温度センサ70、電池温度センサ71、エンジン冷却水温度センサ72等である。
第1水温センサ61は、第1ポンプ11によって循環される冷却水の温度を検出する温度検出手段である。例えば、第1水温センサ61は、冷却水冷却器14から流出した冷却水の温度を検出する。
第2水温センサ62は、第2ポンプ12によって循環される冷却水の温度を検出する温度検出手段である。例えば、第2水温センサ62は、冷却水加熱器15から流出した冷却水の温度を検出する。
回路圧センサ63は、冷却水回路の基準圧力を検出する基準圧力検出手段である。例えば、回路圧センサ63は、第1ポンプ用流路41および第2ポンプ用流路42とリザーブタンク55とを連通する冷却水流路の圧力を検出する。
水位センサ64は、リザーブタンク55内の冷却水の水位を検出する液面高さ検出手段である。外気温度センサ65は、外気温度を検出する外気温度検出手段である。
ラジエータ温度センサ66は、ラジエータ13の温度を検出する温度検出手段である。例えば、ラジエータ温度センサ66は、ラジエータ13の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、ラジエータ13を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
クーラコア温度センサ67は、クーラコア16の温度を検出する温度検出手段である。例えば、クーラコア温度センサ67は、クーラコア16の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、クーラコア16を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
ヒータコア温度センサ68は、ヒータコア17の温度を検出する温度検出手段である。例えば、ヒータコア温度センサ68は、ヒータコア17の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、ヒータコア17を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
熱交換器温度センサ69は、冷却水冷却水熱交換器18の温度を検出する温度検出手段である。例えば、熱交換器温度センサ69は、冷却水冷却水熱交換器18の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、冷却水冷却水熱交換器18を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
インバータ温度センサ70は、インバータ19の温度を検出する温度検出手段である。例えば、インバータ温度センサ70は、インバータ19を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
電池温度センサ71は、電池温調用熱交換器20Aの温度を検出する温度検出手段である。例えば、電池温度センサ71は、電池温調用熱交換器20Aの熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、電池温調用熱交換器20Aを流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
エンジン冷却水温度センサ72は、エンジン冷却回路の冷却水の温度を検出する温度検出手段である。
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置60が第1ポンプ11、第2ポンプ12、圧縮機32、第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24等の作動を制御することによって、種々の作動モードに切り替えられる。
例えば、第1ポンプ11によって吸入されて吐出された冷却水が、冷却水冷却器14と、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのうち少なくとも1つの機器との間で循環する低温側冷却水回路が形成され、第2ポンプ12によって吸入されて吐出された冷却水が、冷却水加熱器15と、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのうち少なくとも1つの機器との間で循環する高温側冷却水回路が形成される。
ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのそれぞれについて、低温側冷却水回路に接続される場合と、高温側冷却水回路に接続される場合とを状況に応じて切り替えることによって、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bを状況に応じて適切な温度に調整できる。
ラジエータ13が低温側冷却水回路に接続された場合、冷凍サイクル31のヒートポンプ運転を行うことができる。すなわち、低温側冷却水回路では、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がラジエータ13を流れるので、ラジエータ13で冷却水が外気から吸熱する。
そして、ラジエータ13にて外気から吸熱した冷却水は、冷却水冷却器14で冷凍サイクル31の冷媒と熱交換して放熱する。したがって、冷却水冷却器14では、冷凍サイクル31の冷媒が冷却水を介して外気から吸熱する。
冷却水冷却器14にて外気から吸熱した冷媒は、冷却水加熱器15にて高温側冷却水回路の冷却水と熱交換して放熱する。したがって、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
ラジエータ13が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がラジエータ13を流れるので、ラジエータ13で冷却水の熱を外気に放熱できる。
クーラコア16が低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がクーラコア16を流れるので、クーラコア16で車室内への送風空気を冷却・除湿できる。すなわち車室内を冷房・除湿できる。
ヒータコア17が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がヒータコア17を流れるので、ヒータコア17で車室内への送風空気を加熱できる。すなわち車室内を暖房できる。
冷却水冷却水熱交換器18が低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水が冷却水冷却水熱交換器18を流れるのでエンジン冷却水を冷却できる。換言すれば、冷却水冷却水熱交換器18で低温側冷却水回路の冷却水がエンジン冷却水から吸熱できるので、エンジンの廃熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
冷却水冷却水熱交換器18が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水が冷却水冷却水熱交換器18を流れるのでエンジン冷却水を加熱できる。したがって、エンジンを加熱して暖機を促進できる。エンジン冷却水が流れる機器、たとえばエンジンの排気から熱を回収する排気熱回収器や、EGRクーラの加熱を促進することもできる。
インバータ19が低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がインバータ19を流れるのでインバータ19を冷却できる。換言すれば、インバータ19の廃熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
インバータ19が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がインバータ19を流れるのでインバータ19を加熱して暖機できる。
電池温調用熱交換器20Aが低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水が電池温調用熱交換器20Aを流れるので電池を冷却できる。
電池温調用熱交換器20Aが高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水が電池温調用熱交換器20Aを流れるので電池を加熱して暖機できる。
オイル熱交換器20Bが低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がオイル熱交換器20Bを流れるのでオイルを冷却できる。換言すれば、オイルの廃熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
オイル熱交換器20Bが高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がオイル熱交換器20Bを流れるのでオイルを加熱して暖機できる。
図4の作動例では、ラジエータ13およびインバータ19が低温側冷却水回路に接続され、ヒータコア17が高温側冷却水回路に接続されるように、制御装置60が第1切替弁21、第2切替弁22、第3切替弁23および第4切替弁24の作動を制御する。
制御装置60は、クーラコア16、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bへの通水が遮断されるように第2切替弁22の作動を制御する。すなわち、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51は、それらの冷却水流れ上流側に位置する第2切替弁22によって閉じられる。一方、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51は、それらの冷却水流れ下流側に位置する第3切替弁23によって開放される。
これにより、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51では、第2切替弁22の圧力損失が第3切替弁23の圧力損失よりも大きくなる。
クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51が第2切替弁22によって閉じられ且つ第3切替弁23によって開放されると、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51の内圧は、それらの冷却水流れ下流側に位置する第3切替弁23と同等に均圧する。
第3切替弁23の圧力は、第1ポンプ11および第2ポンプ12の吸入圧相当になり、冷却水回路内では圧力が低い側になる。
そのため、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51を形成するホースが内圧によって膨張することを抑制できるので、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51の内容積が増加することを抑制できる。その結果、リザーブタンク55内の冷却水の水位が低下することを抑制できる。
図5に示すように、冷却水は、温度が低くなるほど収縮して比容積が小さくなる。そのため、冷却水回路の冷却水容積が一定であれば、温度が低くなって冷却水の比容積が小さくなるほどリザーブタンク55内の冷却水が冷却水回路に補充され、リザーブタンク55内の冷却水の液面が低下する。
このとき、図4の作動例に示すように第2切替弁22側で通水を遮断することによって、リザーブタンク55内の冷却水の水位が低下することを抑制できる。
図6に示すように、第1ポンプ11および第2ポンプ12は、冷却水の流量が多くなるほど発生揚程が低くなるというポンプ特性を持っている。よって、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのうち1つの機器に通水させて他の機器への通水を遮断した場合、ポンプの吐出圧が最も高くなり冷却水ホースが最も膨張する。
冷却水ホースが膨張すると、その分、冷却水回路の冷却水容量が大きくなるので、リザーブタンク55内の冷却水が冷却水回路に補充され、リザーブタンク55内の冷却水の液面が低下する。特に、冷却水温度や雰囲気温度が高い場合、ホースが柔らかくなるため、内圧による膨張量が顕著に増加するので液面低下量が多くなる。
仮に冷却水ホースの内径がφ16mmであり、冷却水ホースの総長さが10m程度であるとすると、冷却水ホース内の冷却水の体積は約2Lとなる。その構成において、冷却水回路の内圧が高くなり(例えば108kPa程度)、冷却水ホースの内径が15%大きくなると、冷却水ホースの内容積が約300cc増加する。そのため、リザーブタンク55内の冷却水が300cc減少する。
このとき、図4の作動例に示すように第2切替弁22側で通水を遮断することによって、リザーブタンク55内の冷却水の水位が低下することを抑制できる。
制御装置60は、冷却水回路の圧力が高い場合、冷却水温度が高い場合、またはリザーブタンク55内の冷却水の水位が高い場合、図7の作動例に示すように第2切替弁22および第3切替弁23の作動を制御する。
例えば、制御装置60は、第1水温センサ61、第2水温センサ62、回路圧センサ63、水位センサ64のうち少なくとも1つの検出値に基づいてリザーブタンク55内の冷却水が増加すると判断される場合、図7の作動例に示すように第2切替弁22および第3切替弁23の作動を制御する。
図7の作動例では、制御装置60は、クーラコア16、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bへの通水が遮断されるように第3切替弁23の作動を制御する。すなわち、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51は、それらの冷却水流れ下流側に位置する第3切替弁23によって閉じられる。一方、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51は、それらの冷却水流れ上流側に位置する第2切替弁22によって開放される。
これにより、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51では、第3切替弁23の圧力損失が第2切替弁22の圧力損失よりも大きくなる。
クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51が第3切替弁23によって閉じられ且つ第2切替弁22によって開放されると、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51の内圧は、それらの冷却水流れ上流側に位置する第2切替弁22と同等に均圧する。
第2切替弁22の圧力は、第1ポンプ11および第2ポンプ12の吐出圧相当になり、冷却水回路内では圧力が高い側になる。
そのため、クーラコア用流路46、電池熱交換用流路50およびオイル熱交換器用流路51を形成するホースが内圧によって膨張するので、クーラコア用流路46、ヒータコア用流路47および電池熱交換用流路50の内容積が増加する。その結果、リザーブタンク55内の冷却水の水位が上昇することを抑制できる。
すなわち、図5に示すように、冷却水は、水温が高くなるほど膨張して比容積が大きくなる性質を持っている。そのため、水温が高くなるほどリザーブタンク55の水位が上昇することになる。リザーブタンク55の水位が上昇するほど、リザーブタンク55での圧力(基準圧)が上昇する。
このとき、図7の作動例に示すように第3切替弁23側で通水を遮断することによって、リザーブタンク55の水位の上昇を抑制できる。
制御装置60は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのうち少なくとも1つの温度が冷却水の沸騰温度(例えば110℃)を超えると推定される場合、図7の作動例に示すように第2切替弁22および第3切替弁23の作動を制御する。
制御装置60は、外気温度センサ65、ラジエータ温度センサ66、クーラコア温度センサ67、ヒータコア温度センサ68、熱交換器温度センサ69、インバータ温度センサ70、電池温度センサ71、エンジン冷却水温度センサ72のうち少なくとも1つの検出値に基づいて、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのうち少なくとも1つの温度が冷却水の沸騰温度(例えば110℃)を超えると推定される場合、図7の作動例に示すように第2切替弁22および第3切替弁23の作動を制御する。
これにより、ラジエータ用流路43、クーラコア用流路46、ヒータコア用流路47、熱交換器用流路48、電池熱交換用流路50、クーラコア16、ヒータコア17、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bのうち第3切替弁23によって閉じられた流路の内圧が高くなるので、冷却水の沸騰温度を上昇させて冷却水の沸騰を抑制できる。
以下では、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池温調用熱交換器20Aおよびオイル熱交換器20Bを複数の熱機器と言う。
以下では、第2切替弁22を上流側バルブと言い、第3切替弁23を下流側バルブと言う。
本実施形態では、図4の実施例で説明したように、複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に冷却水が流通している場合、上流側バルブ22における冷却水の圧力損失が下流側バルブ23における冷却水の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における冷却水の流量が制限される。
これによると、上流側バルブ22における冷却水の圧力損失が下流側バルブ23における冷却水の圧力損失以下になっている場合と比較して、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を低くできるので、冷却水流路43、46、47、48、50、51を形成するホースの膨張を抑制してホースの容積を小さく抑えることができる。そのため、リザーブタンク55内の冷却水の減少を抑制できる。
また、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を低くできるので、熱機器の寿命を高めたり、構造を簡素化できる。
具体的には、上流側バルブ22の開度が下流側バルブ23の開度よりも小さくなることによって、上流側バルブ22における冷却水の圧力損失が下流側バルブ23における冷却水の圧力損失よりも大きくなる。これにより、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を確実に低くできる。
本実施形態では、図4の実施例で説明したように、複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に冷却水が流通している場合、上流側バルブ22の開度が0%になり、下流側バルブ23の開度が0%よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における冷却水の流通が遮断される。
これによると、少なくとも1つの熱機器における冷却水の流通が遮断されても下流側バルブ23が開けられるので、少なくとも1つの熱機器自身の発熱や外的要因によって、少なくとも1つの熱機器における冷却水の温度が上昇しても、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力が上昇することを抑制できる。
本実施形態では、上流側バルブ22は、第1ポンプ11が吐出した冷却水、および第2ポンプ12が吐出した冷却水のいずれかを少なくとも1つの熱機器に選択的に流入させ、下流側バルブ23は、少なくとも1つの熱機器から流出した冷却水を、第1ポンプ11および第2ポンプ12のいずれかに選択的に流入させる。
これによると、少なくとも1つの熱機器に流入する冷却水を切り替えることができるので、熱管理を適切に行うことができる。
本実施形態では、図7の実施例で説明したように、他の少なくとも1つの熱機器に冷却水が流通している場合において、冷却水の圧力、冷却水の温度、およびリザーブタンク55に貯留されている冷却水の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、リザーブタンク55に貯留されている冷却水が増加すると判断される場合、下流側バルブ23における冷却水の圧力損失が上流側バルブ22における冷却水の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における冷却水の流量が制限される。
これによると、リザーブタンク55に貯留されている冷却水が増加すると判断される場合、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を高くできるので、ホース43、46、47、48、50、51を膨張させてホースの容積を大きくできる。そのため、リザーブタンク55内の冷却水の増加を抑制できる。
本実施形態では、他の少なくとも1つの熱機器に冷却水が流通している場合において、冷却水の圧力、冷却水の温度、およびリザーブタンク55に貯留されている冷却水の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、リザーブタンク55に貯留されている冷却水が減少すると判断される場合、上流側バルブ22における冷却水の圧力損失が下流側バルブ23における冷却水の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における冷却水の流量が制限される。
これによると、リザーブタンク55に貯留されている冷却水が減少すると判断される場合、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を低くできるので、ホース43、46、47、48、50、51の膨張を抑制させてホースの容積を小さくできる。そのため、リザーブタンク55内の冷却水の減少を抑制できる。
本実施形態では、図7の実施例で説明したように、他の少なくとも1つの熱機器に冷却水が流通している場合において、少なくとも1つの熱機器の温度、または他の少なくとも1つの熱機器の温度が所定温度を超えると推定される場合、下流側バルブ23における冷却水の圧力損失が上流側バルブ22における冷却水の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における冷却水の流量が制限される。
これによると、少なくとも1つの熱機器の温度、または他の少なくとも1つの熱機器の温度が所定温度を超えると推定される場合、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を高くできるので、冷却水の沸騰温度を上昇させることができる。そのため、冷却水の沸騰を抑制できる。
以下では、クーラコア16で熱交換される空気、ヒータコア17で熱交換される空気、冷却水冷却水熱交換器18で熱交換されるエンジン冷却水、および電池温調用熱交換器20Aで熱交換される空気のうち少なくとも1つを相手側流体と言う。
本実施形態では、図7の実施例に示すように、相手側流体の温度が所定温度を超えると推定される場合、下流側バルブ23における冷却水の圧力損失が上流側バルブ22における冷却水の圧力損失よりも大きくなることによって、少なくとも1つの熱機器における冷却水の流量が制限される。
これによると、相手側流体の温度が所定温度を超えると推定される場合、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を高くできるので、冷却水の沸騰温度を上昇させることができる。そのため、冷却水の沸騰を抑制できる。
(第2実施形態)
上記実施形態では、制御装置60による制御によって第2切替弁22および第3切替弁23の開度を互いに異ならせるが、本実施形態では、第2切替弁22および第3切替弁23の開口形状が異なっていることによって第2切替弁22および第3切替弁23の開度を互いに異ならせる。
本実施形態では、第2切替弁22および第3切替弁23の基本的構成は同一である。したがって、図8、図9、図10では第2切替弁22を図示し、図8、図9、図10の括弧内に第3切替弁23に対応する符号を付して第3切替弁23の図示を省略している。
第2切替弁22は、ケーシング221、弁体222、シール部材223および板バネ224を有している。
ケーシング221は、弁体222、シール部材223および板バネ224を収容している。ケーシング221は、入口流路(図示せず)および出口流路221aを形成している。入口流路は、第2切替弁22に流入する冷却水が流れる流路である。出口流路221aは、第2切替弁22から流出する冷却水が流れる流路である。
弁体222には、出口流路221aと連通可能な開口部222aが形成されている。弁体222は、電動アクチュエータ等の駆動源(図示せず)によって駆動されて出口流路221aを開閉する。弁体222の開口部222aが出口流路221aと連通することによって出口流路221aを開けられ、弁体222の開口部222aが出口流路221aと連通しないことによって出口流路221aが閉じられる。
シール部材223は、弁体222の開口部222aの周縁部に密着可能になっており、閉弁時の冷却水の漏れを防止する。
板バネ224は、シール部材223を弁体222側に付勢する弾性部材であり、シール部材223のシール性を向上させる。
同様に、第3切替弁23は、ケーシング231、弁体232、シール部材233および板バネ234を有している。第3切替弁23のケーシング231は、入口流路(図示せず)および出口流路231aを形成している。
図11、図12、図13、図14に示すように、第2切替弁22の弁体222の開口部222aの形状と第3切替弁23の弁体232の開口部232aの形状とが互いに異なっているので、第2切替弁22および第3切替弁23の開弁時の開度が互いに異なることとなる。図11、図12、図13、図14では、第2切替弁22の弁体222および第3切替弁23の弁体232は、左右方向に移動する。
図11に示す第1実施例では、第2切替弁22の弁体222の開口部222aの形状は正三角形であり、第3切替弁23の弁体232の開口部232aの形状は正円形である。
図12に示す第2実施例では、第2切替弁22の弁体222の開口部222aの形状は、弁体222の移動方向に延びる長円形であり、第3切替弁23の弁体232の開口部232aの形状は正円形である。
図13に示す第3実施例では、第2切替弁22の弁体222の開口部222aの形状は、弁体222の移動方向に延びる長円と正円とを同心状に重ねた形状であり、第3切替弁23の弁体232の開口部232aの形状は、弁体232の移動方向に延びる長円形である。
図14に示す第4実施例では、第2切替弁22の弁体222の開口部222の形状は弁体222の移動方向に高さが変化する直角三角形であり、第3切替弁23の弁体232の開口部232の形状は、弁体232の移動方向に延びる長円形である。
本実施形態では、第2切替弁22の開口部222aの形状と第3切替弁23の開口部232aの形状とが互いに異なっていることによって、第2切替弁22の開度が第3切替弁23の開度よりも小さくなる。
これにより、簡素な構成によって、第2切替弁22および第3切替弁23の開度を互いに異ならせることができる。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上記第2実施形態では、第2切替弁22の弁体222の開口部222の形状と第3切替弁23の弁体232の開口部232の形状とが互いに異なっていることによって第2切替弁22および第3切替弁23の圧力損失を互いに異ならせるが、第2切替弁22のシール部材223によるシール力と第3切替弁23のシール部材233によるシール力とが互いに異なっていることによって第2切替弁22および第3切替弁23の圧力損失を互いに異ならせるようにしてもよい。
例えば、第3切替弁23のシール部材233によるシール力が第2切替弁22のシール部材223によるシール力よりも弱くなっていることによって、第2切替弁22における圧力損失が第3切替弁23における圧力損失よりも大きくなる。したがって、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
具体的には、第2切替弁22の板バネ224のバネ力と第3切替弁23の板バネ234のバネ力とが互いに異なっていれば、第2切替弁22のシール部材223によるシール力と第3切替弁23のシール部材233によるシール力とが互いに異なることとなる。
具体的には、第3切替弁23のシール部材233の圧縮率と第2切替弁22のシール部材223の圧縮率とが互いに異なっていれば、第2切替弁22のシール部材223によるシール力と第3切替弁23のシール部材233によるシール力とが互いに異なることとなる。
具体的には、第3切替弁23のシール部材233の硬度と第2切替弁22のシール部材223の硬度とが互いに異なっていれば、第2切替弁22のシール部材223によるシール力と第3切替弁23のシール部材233によるシール力とが互いに異なることとなる。
具体的には、第3切替弁23のシール部材233および第2切替弁22のシール部材223の有無によって、第2切替弁22のシール部材223によるシール力と第3切替弁23のシール部材233によるシール力とが互いに異なることとなる。
本実施形態では、第3切替弁23のシール部材233のシール力が第2切替弁22のシール部材223のシール力よりも弱くなっていることによって、第2切替弁22における冷却水の圧力損失が第3切替弁23における冷却水の圧力損失よりも大きくなる。
これにより、上記実施形態と同様に、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を低くできるので、リザーブタンク55内の冷却水の減少を抑制できる。また、少なくとも1つの熱機器における冷却水の圧力を低くできるので、熱機器の寿命を高めたり、構造を簡素化できる。
(2)上記各実施形態では、温度調節対象機器を温度調節するための熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水のように凝固点を低下させて不凍液にする作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の顕熱による蓄冷熱量を増加させることができる。
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機32を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用熱管理装置10の省動力化が可能になる。
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。
CNTはカーボンナノチューブである。グラファイトコアシェル型ナノ粒子は、上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体である。
(3)上記各実施形態の冷凍サイクル31では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
また、上記各実施形態の冷凍サイクル31は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
11 第1ポンプ(ポンプ)
12 第2ポンプ(ポンプ)
13 ラジエータ(熱機器)
16 クーラコア(熱機器)
17 ヒータコア(熱機器)
18 冷却水冷却水熱交換器(熱機器)
20A 電池温調用熱交換器(熱機器)
20B オイル熱交換器(熱機器)
22 第2切替弁(上流側バルブ)
23 第3切替弁(下流側バルブ)
55 リザーブタンク

Claims (14)

  1. 熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
    前記熱媒体を貯留するリザーブタンク(55)と、
    前記熱媒体と熱交換される複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの上流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する上流側バルブ(22)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの下流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する下流側バルブ(23)と、
    前記上流側バルブ(22)と前記少なくとも1つの熱機器との間における前記熱媒体の流路、および前記少なくとも1つの熱機器と前記下流側バルブ(23)との間における前記熱媒体の流路のうち少なくとも一方の流路を形成し、前記熱媒体の圧力に応じて膨張・収縮するホース(43、46、47、48、50、51)とを備え、
    前記複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限され
    前記上流側バルブ(22)の開度が前記下流側バルブ(23)の開度よりも小さくなることによって、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなり、
    前記上流側バルブ(22)および前記下流側バルブ(23)はそれぞれ、前記熱媒体の流路と連通する開口部(222a、232a)が形成された弁体(222、232)を有しており、
    前記上流側バルブ(22)の開口部(222a)の形状と前記下流側バルブ(23)の開口部(232a)の形状とが互いに異なっていることによって、前記上流側バルブ(22)の開度が前記下流側バルブ(23)の開度よりも小さくなることを特徴とする車両用熱管理装置。
  2. 前記複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)の開度が0%になり、前記下流側バルブ(23)の開度が0%よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流通が遮断されることを特徴とする請求項に車両用熱管理装置。
  3. 熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
    前記熱媒体を貯留するリザーブタンク(55)と、
    前記熱媒体と熱交換される複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの上流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する上流側バルブ(22)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの下流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する下流側バルブ(23)と、
    前記上流側バルブ(22)と前記少なくとも1つの熱機器との間における前記熱媒体の流路、および前記少なくとも1つの熱機器と前記下流側バルブ(23)との間における前記熱媒体の流路のうち少なくとも一方の流路を形成し、前記熱媒体の圧力に応じて膨張・収縮するホース(43、46、47、48、50、51)とを備え、
    前記複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限され、
    前記上流側バルブ(22)および前記下流側バルブ(23)はそれぞれ、前記熱媒体の流路と連通する開口部(222a、232a)が形成された弁体(222、232)と、前記弁体(222、232)からの前記熱媒体の漏れを抑制するシール部材(223、233)とを有しており、
    前記下流側バルブ(23)のシール部材(233)のシール力が前記上流側バルブ(22)のシール部材(223)のシール力よりも弱くなっていることによって、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることを特徴とする車両用熱管理装置。
  4. 前記ポンプは第1ポンプ(11)であり、
    さらに、前記熱媒体を吸入して吐出する第2ポンプ(12)を備え、
    前記上流側バルブ(22)は、前記第1ポンプ(11)が吐出した前記熱媒体、および前記第2ポンプ(12)が吐出した前記熱媒体のいずれかを前記少なくとも1つの熱機器に選択的に流入させ、
    前記下流側バルブ(23)は、前記少なくとも1つの熱機器から流出した前記熱媒体を、前記第1ポンプ(11)および前記第2ポンプ(12)のいずれかに選択的に流入させることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の車両用熱管理装置。
  5. 前記他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合において、
    前記熱媒体の圧力、前記熱媒体の温度、および前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体が増加すると判断される場合、
    前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失が前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の車両用熱管理装置。
  6. 前記他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合において、
    前記熱媒体の圧力、前記熱媒体の温度、および前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体が減少すると判断される場合、
    前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の車両用熱管理装置。
  7. 前記他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合において、
    前記少なくとも1つの熱機器の温度、または前記他の少なくとも1つの熱機器の温度が所定温度を超えると推定される場合、
    前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失が前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の車両用熱管理装置。
  8. 前記複数の熱機器は、前記熱媒体と相手側流体とを熱交換させる熱交換器(16、17、18、20)を含んでおり、
    前記相手側流体の温度が所定温度を超えると推定される場合、
    前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失が前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の車両用熱管理装置。
  9. 熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
    前記熱媒体を貯留するリザーブタンク(55)と、
    前記熱媒体と熱交換される複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの上流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する上流側バルブ(22)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの下流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する下流側バルブ(23)と、
    前記上流側バルブ(22)と前記少なくとも1つの熱機器との間における前記熱媒体の流路、および前記少なくとも1つの熱機器と前記下流側バルブ(23)との間における前記熱媒体の流路のうち少なくとも一方の流路を形成し、前記熱媒体の圧力に応じて膨張・収縮するホース(43、46、47、48、50、51)とを備え、
    前記複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限され
    前記他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合において、
    前記熱媒体の圧力、前記熱媒体の温度、および前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体が増加すると判断される場合、
    前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失が前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする車両用熱管理装置。
  10. 熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
    前記熱媒体を貯留するリザーブタンク(55)と、
    前記熱媒体と熱交換される複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの上流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する上流側バルブ(22)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの下流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する下流側バルブ(23)と、
    前記上流側バルブ(22)と前記少なくとも1つの熱機器との間における前記熱媒体の流路、および前記少なくとも1つの熱機器と前記下流側バルブ(23)との間における前記熱媒体の流路のうち少なくとも一方の流路を形成し、前記熱媒体の圧力に応じて膨張・収縮するホース(43、46、47、48、50、51)とを備え、
    前記複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限され
    前記他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合において、
    前記熱媒体の圧力、前記熱媒体の温度、および前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体の液面の高さのうち少なくとも1つに基づいて、前記リザーブタンク(55)に貯留されている前記熱媒体が減少すると判断される場合、
    前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする車両用熱管理装置。
  11. 熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
    前記熱媒体を貯留するリザーブタンク(55)と、
    前記熱媒体と熱交換される複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの上流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する上流側バルブ(22)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの下流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する下流側バルブ(23)と、
    前記上流側バルブ(22)と前記少なくとも1つの熱機器との間における前記熱媒体の流路、および前記少なくとも1つの熱機器と前記下流側バルブ(23)との間における前記熱媒体の流路のうち少なくとも一方の流路を形成し、前記熱媒体の圧力に応じて膨張・収縮するホース(43、46、47、48、50、51)とを備え、
    前記複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限され
    前記他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合において、
    前記少なくとも1つの熱機器の温度、または前記他の少なくとも1つの熱機器の温度が所定温度を超えると推定される場合、
    前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失が前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする車両用熱管理装置。
  12. 熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
    前記熱媒体を貯留するリザーブタンク(55)と、
    前記熱媒体と熱交換される複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの上流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する上流側バルブ(22)と、
    前記複数の熱機器のうち少なくとも1つの熱機器に対して前記熱媒体の流れの下流側に配置され、前記熱媒体の流路の開度を調整する下流側バルブ(23)と、
    前記上流側バルブ(22)と前記少なくとも1つの熱機器との間における前記熱媒体の流路、および前記少なくとも1つの熱機器と前記下流側バルブ(23)との間における前記熱媒体の流路のうち少なくとも一方の流路を形成し、前記熱媒体の圧力に応じて膨張・収縮するホース(43、46、47、48、50、51)とを備え、
    前記複数の熱機器のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限され
    前記複数の熱機器は、前記熱媒体と相手側流体とを熱交換させる熱交換器(16、17、18、20)を含んでおり、
    前記相手側流体の温度が所定温度を超えると推定される場合、
    前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失が前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流量が制限されることを特徴とする車両用熱管理装置。
  13. 前記上流側バルブ(22)の開度が前記下流側バルブ(23)の開度よりも小さくなることによって、前記上流側バルブ(22)における前記熱媒体の圧力損失が前記下流側バルブ(23)における前記熱媒体の圧力損失よりも大きくなることを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1つに記載の車両用熱管理装置。
  14. 前記複数の熱機器(13、16、17、18、20A、20B)のうち他の少なくとも1つの熱機器に前記熱媒体が流通している場合、前記上流側バルブ(22)の開度が0%になり、前記下流側バルブ(23)の開度が0%よりも大きくなることによって、前記少なくとも1つの熱機器における前記熱媒体の流通が遮断されることを特徴とする請求項13に車両用熱管理装置。
JP2015126323A 2015-06-24 2015-06-24 車両用熱管理装置 Expired - Fee Related JP6365434B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015126323A JP6365434B2 (ja) 2015-06-24 2015-06-24 車両用熱管理装置
PCT/JP2016/068317 WO2016208550A1 (ja) 2015-06-24 2016-06-21 車両用熱管理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015126323A JP6365434B2 (ja) 2015-06-24 2015-06-24 車両用熱管理装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017008847A JP2017008847A (ja) 2017-01-12
JP2017008847A5 JP2017008847A5 (ja) 2017-06-08
JP6365434B2 true JP6365434B2 (ja) 2018-08-01

Family

ID=57585825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015126323A Expired - Fee Related JP6365434B2 (ja) 2015-06-24 2015-06-24 車両用熱管理装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6365434B2 (ja)
WO (1) WO2016208550A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3760848B1 (de) * 2019-07-05 2023-03-08 Ford Global Technologies, LLC Anordnung und verfahren zur temperierung eines verbrennungsmotors und elektrischer antriebskomponenten eines hybridfahrzeugs
JP7463119B2 (ja) * 2020-01-31 2024-04-08 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 車両用空調装置
JP7377116B2 (ja) * 2020-01-31 2023-11-09 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 車両用空調装置
JP7400614B2 (ja) * 2020-04-28 2023-12-19 株式会社デンソー バルブ装置
SE545158C2 (en) * 2020-07-01 2023-04-25 Scania Cv Ab Thermal Management System and Vehicle
DE102021133801A1 (de) * 2021-12-20 2023-06-22 Audi Aktiengesellschaft Kühlmittelkreislauf für optimiertes Thermomanagement für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlmittelkreislauf
JP7361177B1 (ja) 2022-09-16 2023-10-13 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 車両用の温調システムおよび温調方法
WO2024116458A1 (ja) * 2022-11-30 2024-06-06 株式会社豊田自動織機 車両用熱マネジメントシステム
WO2024225201A1 (ja) * 2023-04-28 2024-10-31 株式会社デンソー 流体回路システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0367993A (ja) * 1989-08-07 1991-03-22 Nippondenso Co Ltd 熱交換システム
DE102009028332A1 (de) * 2009-08-07 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Temperierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102009054873A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-22 ZF Friedrichshafen AG, 88046 Kraftfahrzeug
DE102011082584A1 (de) * 2011-09-13 2013-03-14 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Temperierung einer Mehrzahl von Komponenten eines Fahrzeugs und Fahrzeugsystem
JP5983187B2 (ja) * 2012-08-28 2016-08-31 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
JP6064753B2 (ja) * 2013-04-05 2017-01-25 株式会社デンソー 車両用熱管理システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016208550A1 (ja) 2016-12-29
JP2017008847A (ja) 2017-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6365434B2 (ja) 車両用熱管理装置
US11299014B2 (en) Refrigeration cycle device
US11498391B2 (en) Air conditioner
JP6167892B2 (ja) 車両用空調装置
JP6233009B2 (ja) 車両用空調装置
US10391834B2 (en) Air conditioner
JP6112039B2 (ja) 車両用熱管理システム
JP6303615B2 (ja) 車両用熱管理システム
US9604627B2 (en) Thermal management system for vehicle
JP6555112B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP5626194B2 (ja) 熱交換システム
JP6197657B2 (ja) 車両用熱管理システム
JP5962556B2 (ja) 車両用熱管理システム
US20170197490A1 (en) Refrigeration cycle device
JP5949668B2 (ja) 車両用熱管理システム
WO2015115050A1 (ja) 車両用熱管理システム
JP2018058573A (ja) 車両用空調装置
JP6197642B2 (ja) 車両用空調装置
JP6083304B2 (ja) 車両用熱管理システム
JP6451535B2 (ja) 熱管理装置
JP6390223B2 (ja) 車両用温度調整装置
JP2015163499A (ja) 車両用空調装置
JP2017047888A (ja) 車両用熱管理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170420

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180327

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180605

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180618

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6365434

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees