CN104093587B - 车辆热管理系统 - Google Patents

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Abstract

从所述第一泵(11)中排出的热介质和从所述第二泵(12)中排出的热介质彼此并联地连接到第一转换阀(19)。多个温度调节设备(15、16、17,18、50、65)的各自的热介质入口侧彼此并联地连接第一转换阀(19)。温度调节设备的各自的热介质出口侧彼此并联地连接第二转换阀(20)。所述第一泵(11)的热介质吸入侧和所述第二泵(12)的热介质吸入侧彼此并联地连接到第二转换阀(20)。各个温度调节设备在热介质在所述设备和所述第一泵(11)之间循环的状态和热介质在所述设备和所述第二泵(12)之间循环的另一状态之间转换。

Description

车辆热管理系统
相关申请的交叉引用
本申请基于2012年2月2日提交的日本专利申请No.2012-020905,2012年4月3日提交的日本专利申请No.2012-084444和2012年12月20日提交的日本专利申请No.2012-278552,其内容通过引用全部纳入此文。
技术领域
本公开涉及一种用在车辆中的车辆热管理系统。
背景技术
传统意义上,如专利文件1所公开的那样,提出一种用于冷却电动车辆的马达发电机、逆变器、电池和车厢的热控制器。
相关技术中的热控制器包括:允许用于冷却马达发电机和逆变器的冷却剂在其中循环的冷却回路,允许用于冷却电池和车厢的冷却剂在其中循环的第一循环回路,允许经由外部热交换器与外部空气进行热交换的冷却剂在其中循环的第二循环回路。
此外,热控制器包括用于在冷却回路和第一循环回路之间连接/断开的第一阀,用于将冷却回路连接到第一循环回路或第二循环回路的第二阀,用于在冷却回路和第二循环回路之间连接/断开的第三阀。各个阀被控制以在第一循环回路和第二循环回路之间转换冷却回路的连接对象。
通过热传递装置能够在经由第一循环回路而循环的冷却剂和经由第二循环回路而循环的冷却剂之间传递热量。热传递装置在第一和第二循环回路的冷却剂之间将热量从高温冷却剂传递到低温冷却剂。
第一循环回路的冷却剂的热量经由热传递装置被传递到第二循环回路的冷却剂中,第二循环回路的冷却剂的热量可通过外部热交换器而被散发到外部空气中,由此冷却电池和车厢。
利用第一阀至第三阀将冷却回路连接到第一循环回路或第二循环回路,使得冷却回路中的冷却剂的热量可通过第二循环回路中的外部热交换器被消散到外部空气中,由此冷却马达发电机和逆变器。
现有技术文件
专利文件1:JP 2011-121551A
发明内容
上述的相关技术具有只需要一个外界热交换器而冷却多个温度调节设备的优点,多个温度调节设备包括冷却系统中的马达发电机、逆变器、电池和车厢。然而,整个回路构造可能变得复杂。在此情况下,随着温度调节设备的数量增加,回路构造变得更加复杂。
例如,除了马达发电机、逆变器、电池之外,需要冷却的温度调节设备包括EGR冷却器、吸入空气冷却器等。这些设备具有不同的必需冷却温度。
为了适当地冷却各个温度调节设备,提出使循环通过各个设备的冷却剂能够在所述设备之间转换,这导致了根据用于温度调节的设备的数量而增加了循环回路的数量。随着循环回路数量的增加,用于在各个循环回路和冷却回路之间连接/断开的阀的数量也增加了,这导致了用于连接各个循环回路和冷却回路的流路的复杂结构。
在考虑到上述问题的情况下提出了本公开,本公开的一个目的是简化车辆热管理系统的结构,该车辆热管理系统能够转换循环通过多个热调节设备的热介质。
为了实现上述目的,根据本公开的一个方面的车辆热管理系统包括:
吸入和排出热介质的第一泵和第二泵;
在热介质和外部空气之间交换热量的热介质热交换器;
具有被所述热介质调节的温度的多个温度调节设备,各个温度调节设备具有允许所述热介质从其中通过的流路;第一转换阀,所述第一转换阀在从所述第一泵中排出的热介质流入到所述温度调节设备的一个状态和从所述第二泵中排出的热介质流入到所述温度调节设备的另一状态之间转换热介质流入到各个温度调节设备的流入状态,其中,所述第一泵的热介质排出侧和所述第二泵的热介质排出侧彼此并联地连接,所述温度调节设备的各自的热介质入口侧彼此并联地连接;第二转换阀,所述第二转换阀在从所述温度调节设备中流出的热介质流入所述第一泵的一个状态和从所述温度调节设备中流出的热介质流入所述第二泵的另一状态之间转换热介质从各个温度调节设备中流出的流出状态,其中,所述第一泵的热介质吸入侧和所述第二泵的热介质吸入侧彼此并联地连接,所述温度调节设备的各自的热介质出口侧彼此并联地连接;以及控制器,其控制所述第一转换阀和所述第二转换阀的操作,以在(i)热介质在所述第一泵和所述温度调节设备之间循环的一个循环状态和(ii)热介质在所述第二泵和所述温度调节设备之间循环的另一循环状态之间转换。
因此,温度调节设备在用于转换热介质的流动的第一和第二转换阀之间并联地连接。利用此简单的结构,循环通过温度调节设备的热介质能够在所关注的设备之间转换。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图2是用于解释图1的车辆热管理系统的第一模式的图;
图3是用于解释图1的车辆热管理系统的第二模式的图;
图4是用于解释图1的车辆热管理系统的第三模式的图;
图5是示出第一实施方式中的第一转换阀和第二转换阀的透视图;
图6是图5的第一转换阀的分解透视图;
图7是图5的第一转换阀的剖面图;
图8是图5的第一转换阀的另一剖面图;
图9是图5的第一转换阀的另一剖面图;
图10是图5的第一转换阀的另一剖面图;
图11是图5的第一转换阀的另一剖面图;
图12是示出图5的第一转换阀的第一状态的剖视图;
图13是示出图5的第一转换阀的第二状态的剖视图;
图14是示出图5的第一转换阀的第三状态的剖视图;
图15是示出在图1中示出的车辆热管理系统的电控制器的方块图;
图16是根据本发明的第二实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图17是用于解释图16的车辆热管理系统的第一模式的图;
图18是用于解释图16的车辆热管理系统的第二模式的图;
图19是用于解释图16的车辆热管理系统的第三模式的图;
图20是用于解释图16的车辆热管理系统的第四模式的图;
图21是用于解释图16的车辆热管理系统的第五模式的图;
图22是示出第二实施方式中的冷却剂冷却器和冷凝器的透视图;
图23是示出由第二实施方式的控制器执行的控制程序的流程的流程图;
图24是根据本发明的第三实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图25是用于解释图24的车辆热管理系统的第一模式的图;
图26是用于解释图24的车辆热管理系统的第二模式的图;
图27是用于解释图24的车辆热管理系统的第三模式的图;
图28是示出第三实施方式中的冷却剂冷却器、冷凝器和过冷却器的透视图;
图29是根据本发明的第四实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图30是用于解释图29的车辆热管理系统的第一模式的图;
图31是用于解释图29的车辆热管理系统的第二模式的图;
图32是用于解释图29的车辆热管理系统的第三模式的图;
图33是根据本发明的第五实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图34是用于解释图33的车辆热管理系统的第一模式的图;
图35是用于解释图33的车辆热管理系统的第二模式的图;
图36是根据本发明的第六实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图37是示出第七实施方式中的冷却剂冷却器、冷凝器和过冷却器的透视图;
图38是示出第八实施方式中的冷却剂冷却器、冷凝器和膨胀阀的透视图;
图39是用于解释根据本发明的第九实施方式的车辆热管理系统的第一模式的图;
图40是用于解释根据本发明的第九实施方式的车辆热管理系统的第二模式的图;
图41是用于解释根据本发明的第九实施方式的车辆热管理系统的第三模式的图;
图42是用于解释根据本发明的第九实施方式的车辆热管理系统的第四模式的图;
图43是示出第九实施方式的车辆热管理系统的电控制器的方块图;
图44是示出由第九实施方式的控制器执行的控制程序的流程的流程图;
图45是根据本发明的第十实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图46是根据本发明的第十一实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图47是根据本发明的第十二实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图48是示出由第十二实施方式的控制器执行的控制程序的流程的流程图;
图49是用于解释根据本发明的第十二实施方式的车辆热管理系统的第一冷却模式的图;
图50是用于解释根据本发明的第十二实施方式的车辆热管理系统的第二冷却模式的图;
图51是用于解释根据本发明的第十二实施方式的车辆热管理系统的第一加热模式的图;
图52是用于解释根据本发明的第十二实施方式的车辆热管理系统的第二加热模式的图;
图53是用于解释根据本发明的第十二实施方式的车辆热管理系统的电池温度平衡操作模式的图;
图54是根据本发明的第十三实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图55是示出由第十三实施方式的控制器执行的控制程序的流程的流程图;
图56是用于解释第十三实施方式的车辆热管理系统的第一冷却模式的图;
图57是用于解释第十三实施方式的车辆热管理系统的第二冷却模式的图;
图58是根据本发明的第十四实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图59是根据本发明的第十五实施方式的车辆热管理系统的整体配置图;
图60是根据本发明的第十六实施方式的电池冷却器的截面图;
图61是示出由第十六实施方式的控制器执行的控制程序的流程的流程图;
图62是是根据本发明的第十七实施方式的电池冷却器的截面图;以及
图63是示出由第十七实施方式的控制器执行的控制程序的流程的流程图。
具体实施方式
第一实施方式
在下文中,将基于图1至图15来说明本发明的第一实施方式。在图1中示出的车辆热管理系统10用于将安装在车辆上或车辆内部的多个设备(这些设备需要冷却或加热)冷却到适当的温度。
在此实施方式中,冷却系统10适用于混合动力汽车,该混合动力汽车能够从用于行驶的内燃机(发动机)和电动机得到用于行驶的驱动力。
该实施方式的混合动力汽车能够构造为插入式混合动力汽车,该插入式混合动力汽车能够利用由外部电源(商用电源)所供给的电能来对安装在车辆上的电池(车载电池)充电。例如,锂离子电池能够用作电池。
由发动机输出的驱动力不仅用于使得车辆行驶,还用于操作发电机。由发电机产生的电能和由外部电源所供给的电能能够存储在电池中。存储在电池中的电能不仅能够供给到用于行驶的电动机,还被供给到多个车载设备,诸如包含在冷却系统中的电气部件。
如图1所示,冷却系统10包括第一泵11、第二泵12、散热器13、冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17、冷却器芯部18、第一转换阀19和第二转换阀20。
第一泵11和第二泵12是用于吸入和排出冷却剂(热介质)的电泵。冷却剂优选地是包含至少乙二醇或二甲聚硅氧烷的液体。
散热器13是用于散热的热交换器(散热器),该热交换器通过在冷却剂和外部空气之间交换热量而把冷却剂的热量消散到外部空气中。散热器13的冷却剂出口侧被连接到第一泵11的冷却剂吸入侧。外部鼓风机21是用于将外部空气吹送到散热器13的电动鼓风机。散热器13和外部鼓风机21被设置在车辆的前侧。因此,在车辆的行驶过程中,散热器13能够面对流动的空气。
冷却剂冷却器14是通过在冷却剂和制冷循环22的低压制冷剂之间进行热交换而冷却冷却剂的制冷设备。冷却剂冷却器14的冷却剂入口侧被连接到第二泵12的冷却剂排出侧。
冷却剂冷却器14用作制冷循环22的蒸发器。制冷循环22是蒸发压缩制冷机,该制冷剂包括压缩机23、冷凝器24、膨胀阀25和作为蒸发器的冷却剂冷却器14。该实施方式的制冷循环22采用碳氟化合物制冷剂作为制冷剂,且形成高压侧制冷剂压强不超过制冷剂的临界压强的亚临界制冷循环。
压缩机23是由电池供电而驱动的电动压缩机。压缩机23吸收和压缩制冷循环22中的制冷剂,以将压缩的制冷剂从该压缩机23中排出。冷凝器24是通过在外部空气和从压缩机23中排出的高压制冷剂之间进行热交换而冷凝高压制冷剂的高压侧热交换器。
膨胀阀25是用于使得由冷凝器24冷凝的液相制冷剂减压和膨胀的减压设备。冷却剂冷却器14是用于通过在冷却剂和由膨胀阀25减压和膨胀的低压制冷剂之间进行热交换而使得低压制冷剂蒸发的低压侧热交换器。在冷却剂冷却器14中蒸发的气相制冷剂被吸入到压缩机23中且被压缩机23压缩。
散热器13用于通过外部空气冷却冷却剂,而冷却剂冷却器14用于通过制冷循环22的低压制冷剂而冷却冷却剂。因此,由冷却剂冷却器14所冷却的制冷剂的温度比由散热器13所冷却的冷却剂的温度低。
具体地,散热器13不能将冷却剂冷却到外部空气的温度之下的温度,然而冷却剂冷却器14能够将冷却剂冷却到外部空气的温度之下的温度。
在下文中,在散热器13中由外部空气所冷却的冷却剂称为“中温冷却剂”,在冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的冷却剂称为“低温冷却剂”。
冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17、冷却器芯部18中的每一个是温度通过中温冷却剂或低温冷却剂调整的设备。
电池冷却器15具有用于冷却剂的流动通道,并且通过将电池的热量分散到冷却剂而冷却电池。为了防止输出降低、充电效率恶化等,电池优选地具有保持在大约10至40℃范围内的温度。
逆变器冷却器16具有用于冷却剂的流动通道,并且通过将逆变器的热量分散到冷却剂而冷却逆变器。逆变器是将从电池供给的直流电(DC)转换成交流电压(AC)以向用于行驶的电动机输出AC电压的电能转换器。为了防止逆变器的退化等,逆变器优选地具有保持在65℃或以下的温度。
废气冷却器17具有用于冷却剂的流动通道,并且通过将发动机的废气的热量分散到冷却剂而冷却废气。通过废气冷却器17而冷却的废气返回到发动机的吸气侧。为了降低发动机损耗且防止爆震声和防止产生NOX,返回到发动机的吸气侧的废气具有保持在40至100℃范围内的温度。
冷却器芯部18是用于冷却的热交换器(空气冷却器),该热交换器通过在冷却剂和吹送空气之间交换热量而冷却吹送空气。室内鼓风机26是用于将外部空气吹入到冷却器芯部18的电动鼓风机。冷却器芯部18和室内鼓风机26被设置在室内空气调节单元的壳体27内部。
第一和第二转换阀19和20中的每一个是转换冷却剂的流动的流动转换设备。第一转换阀19和第二转换阀20具有相同的基本结构。然而,第一转换阀19和第二转换阀20的不同之处在于用于冷却剂的入口和出口彼此相反。
第一转换阀19包括用作冷却剂的入口的两个入口19a和19b和用作冷却剂出口的四个出口19c、19d、19e和19f。
入口19a连接到第一泵11的冷却剂排出侧。入口19b连接到冷却剂冷却器14的冷却剂出口侧。
出口19c连接到冷却器芯部18的冷却剂入口侧。出口19d连接到废气冷却器17的冷却剂入口侧。出口19e连接到电池冷却器15的冷却剂入口侧。出口19f连接到逆变器冷却器16的冷却剂入口侧。
第二转换阀20包括用作冷却剂的入口的入口20a、20b、20c和20d,以及用作冷却剂的出口的出口20e和20f。
入口20a连接到冷却器芯部18的冷却剂出口侧。入口20b连接到废气冷却器17的冷却剂出口侧。入口20c连接到电池冷却器15的冷却剂出口侧。入口20d连接到逆变器冷却器16的冷却剂出口侧。
出口20e连接到散热器13的冷却剂入口侧。出口20f连接到第二泵12的冷却剂吸入侧。
第一转换阀19被构造为能够在入口19a和19b与出口19c、19d、19e和19f之间在三种连通状态之间转换。第二转换阀20也构造为能够在入口20a、20b、20c和20d与出口20e和20f之间在三种连通状态之间转换。
图2示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第一状态时冷却系统10的操作(第一模式)。
在第一状态下,第一转换阀19使得入口19a与出口19d、19e和19f连接,也使得入口19b与出口19c连接。因此,第一转换阀19如图2中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d、19e和19f流出,也如图2的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c流出。
在第一状态中,第二转换阀20使得入口20b、20c和20d与出口20e连接,也使得入口20a与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图2中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b、20c和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图2的实线箭头所示允许进入入口20a的冷却剂从出口20f流出。
图3示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第二状态时冷却系统10的操作(第二模式)。
在第二状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19f连接,也使得入口19b与出口19c和19e连接。因此,第一转换阀19如图3中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d和19f流出,也如图3的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c和19e流出。
在第二状态中,第二转换阀20使得入口20a和20c与出口20f连接,也使得入口20b和20d与出口20e连接。因此,第二转换阀20如图3中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图3的实线箭头所示允许进入入口20a和20c的冷却剂从出口20f流出。
图4示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第三状态时冷却系统10的操作(第三模式)。
在第三状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接。因此,第一转换阀19如图4中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d流出,也如图4的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c、19e和19f流出。
在第三状态中,第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a、20c和20d与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图4中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20e流出,也如图4的实线箭头所示允许进入入口20a、20c和20d的冷却剂从出口20f流出。
如图5所示,第一转换阀19和第二转换阀20分别包括阀元件的转动轴191和201。电动机30的输出轴30a的用于转换阀的转动力经由齿轮31、32、33和34被传递到转动轴191和201。因此,通过用于转换阀的公用电动机30,第一和第二转换阀19和20的阀元件被驱动以协同地转动。
可选地,用于转换阀的电动机可被单独地设置在第一和第二转换阀19和20中的每一个中。在此情况下,用于各转换阀的两个电动机的操作能够被协同地控制,由此第一和第二转换阀19和20的阀元件被驱动以协同地转动。
第一转换阀19和第二转换阀20具有相同的基本结构。在下文中,将描述第一转换阀19的详细结构,因此将省略对第二转换阀20的详细结构的描述。
第一转换阀19包括用作外壳的壳体192。壳体192形成为基本圆筒形形状,且在阀元件的转动轴191的纵向延伸(在图5的竖直方向)。阀元件的转动轴191贯穿壳体192的一个端面(在图5中示出的上端面)。
壳体192的圆筒表面具有从一端侧(图5的上端侧)向另一端侧(图5的下端侧)在四级中逐渐减小的外径和内径。具体地,在壳体192的圆筒表面,从一端侧到另一端侧依次形成了:带有最大的外径和内径的第一圆筒部192a、带有第二大的外径和内径的第二圆筒部192b、带有第三大的外径和内径的第三圆筒部192c和带有最小的内径和外径的第四圆筒部192d。
第一圆筒部192a设置有出口19c。第二圆筒部192b设置有出口19d。第三圆筒部192c设置有出口19e。第四圆筒部192d设置有出口19f。
如图6所示,在壳体192的另一端面(如图6所示的下端面),形成有用于冷却剂的入口19a和用于冷却剂的入口19b。
内圆筒构件193被插入到壳体192的内部空间中。内圆筒构件193以内径和外径恒定的圆筒形形状形成,且相对于壳体192定位成同轴。壳体192的另一端侧上(在图6中示出的下端)的内圆筒构件193的一端以与壳体192的另一端面紧密接触的方式固定。
分隔板193a设置在内圆筒构件193中。分隔板193a形成在内圆筒构件193的轴向上的整个区域中,从而将内圆筒构件193的内部空间分成两个半圆空间193b和193c。
两个空间193b和193c的第一空间193b与壳体192的入口19a连通,第二空间193c与壳体192的入口19b连通。
内部构件193的圆筒形表面设置有与第一空间193b连通的四个开口193d、193e、193f和193g,和与第二空间193c连通的四个开口193h、193i、193j和193k。
在内圆筒部193插入到壳体192中的情况下,内圆筒构件193的开口193d和193h面向圆筒构件193的第一圆筒部192a,开口193e和193i面向内圆筒构件193的第二圆筒部192b,开口193f和193j面向内圆筒构件193的第三圆筒部192c,开口193g和193k面向内圆筒构件193的第四圆筒部192d。
用于打开和关闭内圆筒构件193的八个开口193d至193k的阀元件194被插入到壳体192和内圆筒构件193之间。阀元件194以大致圆筒形形状形成,并且相对于壳体192和内圆筒构件193同轴地定位。
转动轴191固定到阀元件194的一个端面(图6的上端面)的中心。阀元件194与相对于壳体192和内圆筒构件193居中的转动轴191一起转动。
阀构件194的内径被设为恒定值,类似于内圆筒构件193的外径。类似于壳体192的内径,阀元件194的外径从一端侧向另一端侧以四级的形式减小。
具体地,在阀元件194的外周面,从一端侧到另一端侧依次形成有带有最大外径的第一圆筒部194a,带有第二大外径的第二圆筒部194b,带有第三大外径的第三圆筒部194c和带有最小的外径的第四圆筒部194d。
在阀元件194插入到壳体192和内圆筒构件193之间的情况下,阀元件194的第一圆筒部194a面向壳体192的第一圆筒部192a,阀元件194的第二圆筒部194b面向壳体192的第二圆筒部192b,阀元件194的第三圆筒部194c面向壳体192的第三圆筒部192c,阀元件194的第四圆筒部194d面向壳体192的第四圆筒部192d。
多个孔194e形成在阀元件194的第一圆筒部194a。多个孔194f形成在阀元件194的第二圆筒部194b。多个孔194g形成在阀元件194的第三圆筒部194c。多个孔194h形成在阀元件194的第四圆筒部194d。
图7是在垂直于第一转换阀19的轴向上沿着阀元件194的第一圆筒部194a的一部分截取的第一转换阀19的剖面图。
阀元件194的第一圆筒部194a的三个孔194e形成在第一圆筒部194a的圆周方向上。当阀元件194位于预定转动位置时,孔194e重叠在内圆筒构件193的开口193d和193h上。
填充物195被固定到内圆筒构件193的开口193d和193h中的每一个的圆周面。填充物195与阀元件194的第一圆筒部194a紧密接触,且用于以液密的方式密封第一圆筒部194a和内圆筒构件193的开口193d和193h之间的间隙。
第一环状空间196a形成在阀元件194的第一圆筒部194a和壳体192的第一圆筒部192a之间。第一环状空间196a与出口19c连通。
图8是在垂直于第一转换阀19的轴向的方向上沿着阀元件194的第二圆筒部194b的一部分截取的第一转换阀19的剖面图。
阀元件194的第二圆筒部194b的三个孔194f形成在第二圆筒部194b的圆周方向上。当阀元件194位于预定转动位置时,孔194f重叠在内圆筒构件193的开口193e和193i上。
填充物195被固定到内圆筒构件193的开口193e和193i中的每一个的圆周面。填充物195与阀元件194的第二圆筒部194b紧密接触,且用于以液密的方式密封第二圆筒部194b和内圆筒构件193的开口193e和193i之间的间隙。
第二环状空间196b形成在阀元件194的第二圆筒部194b和壳体192的第二圆筒部192b之间。第二环状空间196b与出口19d连通。
图9是在垂直于第一转换阀19的轴向的方向上沿着阀元件194的第三圆筒部194c的一部分截取的第一转换阀19的剖面图。
阀元件194的第三圆筒部194c的三个孔194g形成在第三圆筒部194c的圆周方向上。当阀元件194位于预定转动位置时,孔194g重叠在内圆筒构件193的开口193f和193j上。
填充物195被固定到内圆筒构件193的开口193f和193j中的每一个的圆周面。填充物195与阀元件194的第三圆筒部194c紧密接触,且用于以液密的方式密封第三圆筒部194c和内圆筒构件193的开口193f和193j之间的间隙。
第三环状空间196c形成在阀元件194的第三圆筒部194c和壳体192的第三圆筒部192c之间。第三环状空间196c与出口19e连通。
图10是在垂直于第一转换阀19的轴向的方向上沿着阀元件194的第四圆筒部194d的一部分截取的第一转换阀19的剖面图。
阀元件194的第四圆筒部194d的三个孔194h形成在第四圆筒部194d的圆周方向上。当阀元件194位于预定转动位置时,孔194g重叠在内圆筒构件193的开口193g和193k上。
填充物195被固定到内圆筒构件193的开口193g和193k中的每一个的圆周面。填充物195与阀元件194的第四圆筒部194d紧密接触,且用于以液密的方式密封第四圆筒部194d和内圆筒构件193的开口193g和193k之间的间隙。
第四环状空间196d形成在阀元件194的第四圆筒部194d和壳体192的第四圆筒部192d之间。第四环状空间196d与出口19f连通。
如图11所示,第一环状空间196a和第二环状空间196b之间的间隙由填充物197以液密的方式密封。填充物197以环状的形状形成,从而使得其整个圆周被夹持在阀元件194的阶梯面和壳体192的阶梯面之间。
虽然没有示出,第二和第三环状空间196b和196c之间的间隙以及第三和第四环状空间196c和196d之间的间隙由环状填充物197以液密的方式密封。
以下将基于图12对第一转换阀19的第一状态进行描述。图12是在垂直于第一转换阀19的轴向的方向上沿着阀元件194的第一圆筒部194a的一部分截取的第一转换阀19的剖面图。为了更好地理解该说明书,图12只示出了每一种类型的孔194e、194f、194g和194h的三个孔中的一个,而省略了对各个类型的其他剩下两个孔194e、194f、194g和194h的说明。
在第一状态下,阀元件194被转动到如图12所示的位置,使得阀元件194的第一圆筒部194a的孔194e重叠到内圆筒构件193的第二空间193c侧的开口193h之上,由此造成阀元件194的第一圆筒部194a闭合内圆筒构件193的第一空间193b侧上的开口193d。
因此,如图12的是实线箭头所示,内圆筒构件193的第二空间193c经由内圆筒构件193的开口193h、阀元件194的孔194e以及第一环状空间196a与出口19c连通。另一方面,内圆筒构件193的第一空间193b不与出口19c连通。
因此,在第一状态下,出口19c与入口19b连通,且不与入口19a连通。
虽然没有示出,但是在第一状态下,阀元件194的第二圆筒部194b的孔194f重叠到内圆筒构件193的第一空间193b侧的开口193e之上,由此造成阀元件194的第二圆筒部194b闭合内圆筒构件193的第二空间193c侧上的开口193i。
因此,如图12的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第一空间193b与出口19d连通,并且内圆筒构件193的第二空间193c不与出口19d连通。因此,出口19d与入口19a连通,且不与入口19b连通。
虽然没有示出,但是在第一状态下,阀元件194的第三圆筒部194c的孔194g重叠到内圆筒构件193的第一空间193b侧的开口193f之上,由此造成阀元件194的第三圆筒部194c闭合内圆筒构件193的第二空间193c侧上的开口193j。
因此,如图12的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第一空间193b与出口19e连通,并且内圆筒构件193的第二空间193c不与出口19e连通。因此,出口19e与入口19a连通,且不与入口19b连通。
虽然没有示出,但是在第一状态下,阀元件194的第四圆筒部194d的孔194h重叠到内圆筒构件193的第一空间193b侧的开口193g之上,由此造成阀元件194的第四圆筒部194d闭合内圆筒构件193的第二空间193c侧上的开口193k。
因此,如图12的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第一空间193b与出口19f连通,并且内圆筒构件193的第二空间193c不与出口19f连通。因此,出口19f与入口19a连通,且不与入口19b连通。
以下将基于图13对第一转换阀19的第二状态进行描述。图13是在垂直于第一转换阀19的轴向的方向上沿着阀元件194的第一圆筒部194a的一部分截取的第一转换阀19的剖面图。为了更好地理解该说明书,图13只示出了每一种类型的孔194e、194f、194g和194h的三个孔中的一个,而省略了对各个类型的其他剩下两个孔194e、194f、194g和194h的说明。
在第二状态下,阀元件194被转动到如图13所示的位置,使得阀元件194的第一圆筒部194a的孔194e重叠到内圆筒构件193的第二空间193c侧的开口193h之上,由此造成阀元件194的第一圆筒部194a闭合内圆筒构件193的第一空间193b侧上的开口193d。
因此,如图13的是实线箭头所示,内圆筒构件193的第二空间193c与出口19c连通,内圆筒构件193的第一空间193b不与出口19c连通。因此,出口19c与入口19b连通,且不与入口19a连通。
虽然没有示出,但是在第二状态下,阀元件194的第二圆筒部194b的孔194f重叠到内圆筒构件193的第一空间193b侧的开口193e之上,由此造成阀元件194的第二圆筒部194b闭合内圆筒构件193的第二空间193c侧上的开口193i。
因此,如图13的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第一空间193b与出口19d连通,并且内圆筒构件193的第二空间193c不与出口19d连通。因此,出口19d与入口19a连通,且不与入口19b连通。
虽然没有示出,但是在第二状态下,阀元件194的第三圆筒部194c的孔194g重叠到内圆筒构件193的第二空间193c侧的开口193j之上,由此造成阀元件194的第三圆筒部194c闭合内圆筒构件193的第一空间193b侧上的开口193f。
因此,如图13的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第二空间193c与出口19e连通,并且内圆筒构件193的第一空间193b不与出口19e连通。因此,出口19e与入口19b连通,且不与入口19a连通。
虽然没有示出,但是在第二状态下,阀元件194的第四圆筒部194d的孔194h重叠到内圆筒构件193的第一空间193b侧的开口193g之上,由此造成阀元件194的第四圆筒部194d闭合内圆筒构件193的第二空间193c侧上的开口193k。
因此,如图13的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第一空间193b与出口19f连通,并且内圆筒构件193的第二空间193c不与出口19f连通。因此,出口19f与入口19a连通,且不与入口19b连通。
以下将基于图14对第一转换阀19的第三状态进行描述。图14是在垂直于第一转换阀19的轴向的方向上沿着阀元件194的第一圆筒部194a的一部分截取的第一转换阀19的剖面图。为了更好地理解该说明书,图14只示出了每一种类型的孔194e、194f、194g和194h的三个孔中的一个,而省略了对各个类型的其他剩下两个孔194e、194f、194g和194h的说明。
在第三状态下,阀元件194被转动到如图14所示的位置,使得阀元件194的第一圆筒部194a的孔194e重叠到内圆筒构件193的第二空间193c侧的开口193h之上,由此造成阀元件194的第一圆筒部194a闭合内圆筒构件193的第一空间193b侧上的开口193d。
因此,如图14的是实线箭头所示,内圆筒构件193的第二空间193c与出口19c连通,内圆筒构件193的第一空间193b不与出口19c连通。因此,出口19c与入口19b连通,且不与入口19a连通。
虽然没有示出,但是在第三状态下,阀元件194的第二圆筒部194b的孔194f重叠到内圆筒构件193的第一空间193b侧的开口193e之上,由此造成阀元件194的第二圆筒部194b闭合内圆筒构件193的第二空间193c侧上的开口193i。
因此,如图14的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第一空间193b与出口19d连通,并且内圆筒构件193的第二空间193c不与出口19d连通。因此,出口19d与入口19a连通,且不与入口19b连通。
虽然没有示出,但是在第三状态下,阀元件194的第三圆筒部194c的孔194g重叠到内圆筒构件193的第二空间193c侧的开口193j之上,由此造成阀元件194的第三圆筒部194c闭合内圆筒构件193的第一空间193b侧上的开口193f。
因此,如图14的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第二空间193c与出口19e连通,并且内圆筒构件193的第一空间193b不与出口19e连通。因此,出口19e与入口19b连通,且不与入口19a连通。
虽然没有示出,但是在第三状态下,阀元件194的第四圆筒部194d的孔194h重叠到内圆筒构件193的第一空间193b侧的开口193k之上,由此造成阀元件194的第四圆筒部194d闭合内圆筒构件193的第二空间193c侧上的开口193g。
因此,如图14的虚线箭头所示,内圆筒构件193的第二空间193c与出口19f连通,并且内圆筒构件193的第一空间193b不与出口19f连通。因此,出口19f与入口19b连通,且不与入口19a连通。
接着,将参考图15对冷却系统10的电控制器进行说明。控制器40由已知的包括CPU、ROM、RAM等的微型计算机以及外围电路组成。控制器40是控制设备,所述控制器40通过基于存储在ROM中的空气调节控制程序执行多种计算和处理而控制连接到该控制器的输出侧的多个设备的操作,所述设备包括第一泵11、第二泵12、压缩机23和用于转换阀的电动机30,等。
控制器40一体地构造控制单元,该控制单元用于控制连接到该控制器40的输出侧的用于控制的多种设备。用于控制被控制的设备的操作的控制单元具有适于控制各个用于控制的设备的操作的结构(硬件和软件)。
在此实施例中,尤其是,控制用于转换阀的电动机30的操作的结构(硬件和软件)用作转换阀控制器40a。明显地,转换阀控制器40a可与控制器40独立地设置。
来自包括内部空气传感器41、外部空气传感器42、水温传感器43等的传感器组的检测信号被输入到控制器40的输入侧。
内部空气传感器41是用于检测内部空气的温度(车辆内部的温度)的检测器(内部空气温度检测器)。外部温度传感器42是用于检测外部空气的温度的检测器(外部空气温度检测器)。水温传感器43是用于检测在经过散热器13之后直接流进水温传感器43的冷却剂的温度的检测器(热介质温度检测器)。
从空气调节开关44中将操作信号输入到控制器40的输入侧。空气调节开关44是用于在ON和OFF(换句话说,制冷的ON和OFF)之间转换空调器的开关,且被放置成在靠近车厢的仪表盘。
现在,将说明上述结构的操作。当通过外部空气传感器42检测到的外部空气温度等于或低于15℃时,控制器40执行如图2所示的第一模式。当通过外部空气传感器42检测到的外部空气温度高于15℃且低于40℃时,控制器40执行如图3所示的第二模式。当通过外部空气传感器42检测到的外部空气温度等于或高于40℃时,控制器40执行如图4所示的第三模式。
在第一模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图2所示的第一状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d、19e和19f连接,也使得入口19b与出口19c连接。第二转换阀20使得入口20b、20c和20d与出口20e连接,也使得入口20a与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17和散热器13形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14和冷却器芯部18形成。
也就是,如图2中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到电池冷却器15、逆变器冷却器16和废气冷却器17中。然而,并联地流过电池冷却器15、逆变器冷却器16和废气冷却器17的冷却剂被收集到第二转换阀20中以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图2的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂流过冷却剂冷却器14,然后经由第一转换阀19而流过冷却器芯部18,从而进入到第二转换阀20。冷却剂流过第二转换阀20,由此被吸入到第二泵12。
因此,在第一模式中,由散热器13所冷却的中温冷却剂流过电池冷却器15、逆变器冷却器16和废气冷却器17,而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18。
结果,电池、逆变器和废气被中温冷却剂冷却,进入到车辆内部的吹送空气被低温冷却剂冷却。
例如,当外部空气温度是大约15℃时,在散热器13中由外部空气冷却的中温冷却剂变成大约25℃的温度,使得中温冷却剂能够充分冷却电池、逆变器和废气。
在冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的低温冷却剂是大约0℃,使得进入到车辆内部的吹送空气能够被低温冷却剂充分冷却。
在第一模式中,电池、逆变器和废气被外部空气冷却,与电池、逆变器和废气被制冷循环22的低压制冷剂冷却的情况相比,此模式能够有效地达到节省能量的效果。
在第二模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20被处于如图3所示的第二状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19f连接,也使得入口19b与出口19e和19e连接。第二转换阀20使得入口20b和20d与出口20e连接,也使得入口20a和20c与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、逆变器冷却器16、废气冷却器17和散热器13形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18和电池冷却器15形成。
也就是,如图3中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19被分流到逆变器冷却器16和废气冷却器17中。然而,并联地流过逆变器冷却器16和废气冷却器17的冷却剂被收集到第二转换阀20以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图3的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂流过冷却剂冷却器14,然后经由第一转换阀19而被分流到冷却器芯部18和电池冷却器15。然后,并联地流过冷却器芯部18和电池冷却器15的冷却剂被收集到第二转换阀20以被吸入到第二泵12。
也就是,在第二模式中,被散热器13所冷却的中温冷却剂流过逆变器冷却器16和废气冷却器17,而被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18和电池冷却器15。
结果,逆变器和废气被中温冷却剂冷却,电池和进入到车辆内部的吹送空气被低温冷却剂冷却。
例如,当外部空气温度是大约25℃时,在散热器13中由外部空气所冷却的中温冷却剂变成大约40℃的温度,使得中温冷却剂能够充分冷却逆变器和废气。
在冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的低温冷却剂是大约0℃,使得电池和进入到车辆内部的吹送空气能够被低温冷却剂充分冷却。
因为在第二模式中,电池被制冷循环22的低压制冷剂冷却,所以即使当因为外部空气的温度高而不能够充分冷却电池时,电池也能够被充分冷却。
在第三模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于到如图4所示的第三状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接。第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a、20c和20d与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、废气冷却器17和散热器13形成,然而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16形成。
也就是,如图4中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而流过废气冷却器17,然后经由第二转换阀20流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图4的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂流过冷却剂冷却器14,然后经由第一转换阀19而被分流到冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16。然后,并联地流过冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16的冷却剂被收集到第二转换阀20,从而被吸入到第二泵12。
因此,在第三模式中,被散热器13所冷却的中温冷却剂流过废气冷却器17,然而被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16。
因此,废气被散热器13所冷却的冷却剂冷却,进入到车辆内部的吹送空气、电池和逆变器被冷却剂冷却器14所冷却的冷却剂冷却。
例如,当外部空气温度是大约40℃时,在散热器13中由外部空气所冷却的中温冷却剂变成大约50℃的温度,使得中温冷却剂能够充分冷却废气。
在冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的低温冷却剂是大约0℃,使得进入到车辆内部的吹送空气、电池和逆变器能够被低温冷却剂充分冷却。
因为在第三模式中,电池和逆变器被制冷循环22的低压制冷剂冷却,所以即使当因为外部空气的温度非常高而不能够充分冷却电池和逆变器时,电池和逆变器也能够被充分冷却。
该实施例采用简单的结构,在该结构中,温度调节设备15、16、17和18在第一和第二转换阀19和20之间并联连接,使得循环通过各个温度调节设备15、16、17和18的冷却剂能够在这些设备之间转换。
具体地,检测外部空气温度以作为与在由散热器13执行热交换之后所获得的冷却剂的温度相关的温度,然后基于检测到的外部空气温度,来控制第一转换阀19和第二转换阀20的操作,由此执行第一至第三模式。因此,循环通过温度调节设备15、16、17和18中的每一个的冷却剂能够根据在由散热器13执行热交换之后所获得的冷却剂的温度来在这些设备间转换。
更具体地,当外部空气温度比预定温度(在本实施例中是15℃)低时,执行第一模式以允许冷却剂在第一泵11和温度调节设备15、16、17和18中的每一个之间循环。当外部空气温度比预定温度(在本实施例中是15℃)高时,随着外部空气温度变得更高,操作从第二模式转换到第三模式,这样增加了允许冷却剂循环通过第二泵12的温度调节设备的数量。
因此,冷却剂冷却器14的冷却负载(也就是,制冷循环22的冷却负载)能够根据在由散热器13执行热交换之后所获得的冷却剂的温度而被改变,这样能够达到节省能量的效果。
更具体地,温度调节设备15、16、17和18具有不同的必需冷却温度。当外部空气温度比预定温度(本实施例中的15℃)高时,随着外部空气温度变高,操作从第二模式转换到第三模式,由此冷却剂从需要低冷却温度的设备开始按照必需冷却温度增大的顺序循环到第二泵12。
因此,该实施方式能够根据温度调节设备15、16、17和18的必需冷却温度使得在低温冷却剂和高温冷却剂之间转换通过各个温度调节设备15、16、17和18的循环,这样能够适当地冷却温度调节设备15、16、17和18,同时达到节省能量的效果。
(第二实施例)
虽然在第一实施例中,废气冷却器17连接在第一转换阀19的出口19d和第二转换阀20的入口20b之间,但是在第二实施例中,如图16所示,冷凝器50(温度调节设备)和加热器芯部51被连接在第一转换阀19的出口19d和第二转换阀20的入口20b之间。
冷凝器50是高压侧热交换器,其通过在冷却剂和从压缩机23中排出的高压制冷剂之间进行热交换而冷凝高压制冷剂,由此加热冷却剂。冷凝器50的冷却剂入口侧被连接到第一转换阀19的出口19d。
加热器芯部51是用于加热的热交换器,其通过在冷却剂和已经通过冷却器芯部18的吹送空气之间进行热交换而加热吹送空气。加热器芯部51在室内空气调节单元的壳体27内部被设置在冷却器芯部18的气流下游。
加热器芯部51的冷却剂入口侧被连接到冷凝器50的冷却剂出口侧。加热器芯部51的冷却剂出口侧被连接第二转换阀20的入口20b。
虽然在第一实施例中,冷却剂冷却器14被连接在第二泵12的排出侧和第一转换阀19的入口19b之间,但是在该实施例中,冷却剂冷却器14被连接到第一转换阀19和冷却器芯部18之间。具体地,冷却剂冷却器14的冷却剂入口侧连接到第一转换阀19的出口侧19c,冷却剂冷却器14的冷却剂出口侧连接到冷却器芯部18的冷却剂入口侧。
第一转换阀19被构造为能够在入口19a和19b以及出口19c、19d、19e和19f之间在五种连通状态之间转换。第二转换阀20也构造为能够在入口20a、20b、20c和20d以及出口20e、20f之间在五种连通状态之间转换。
图17示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第一状态时冷却系统10的操作(第一模式)。
在第一状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d、19e和19f连接,也使得入口19b与出口19c连接。因此,第一转换阀19如图17中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d、19e和19f流出,也如图17的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c流出。
在第一状态中,第二转换阀20使得入口20b、20c和20d与出口20e连接,也使得入口20a与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图17中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b、20c和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图17的实线箭头所示允许进入入口20a的冷却剂从出口20f流出。
图18示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第二状态时冷却系统10的操作(第二模式)。
在第二状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19f连接,也使得入口19b与出口19c和19e连接。因此,第一转换阀19如图18中的点状虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d和19f流出,也如图18的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c和19e流出。
在第二状态中,第二转换阀20使得入口20b和20d与出口20e连接,也使得入口20a和20c与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图18中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图18的实线箭头所示允许进入入口20a和20c的冷却剂从出口20f流出。
图19示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第三状态时冷却系统10的操作(第三模式)。
在第三状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接。因此,第一转换阀19如图19中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d流出,也如图19的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c、19e和19f流出。
在第三状态中,第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a、20c和20d与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图19中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20e流出,也如图19的实线箭头所示允许进入入口20a、20c和20d的冷却剂从出口20f流出。
图20示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第四状态时冷却系统10的操作(第四模式)。
在第四状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19c、19e和19f连接,也使得入口19b与出口19d连接。因此,第一转换阀19如图20的实线箭头所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19c、19e和19f流出,也如图20的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19d流出。
在第四状态中,第二转换阀20使得入口20b与出口20f连接,也使得入口20a、20c和20d与出口20e连接。因此,第二转换阀20如图20的实线箭头所示允许进入入口20a、20c和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图20的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20f流出。
图21示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第五状态时冷却系统10的操作(第五模式)。
在第五状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19c连接,也使得入口19b与出口19d、19e和19f连接。因此,第一转换阀19如图21的带箭头的虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19c流出,也如图21的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19d、19e和19f流出。
在第五状态中,第二转换阀20使得入口20a与出口20e连接,也使得入口20b、20c和20d与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图21的带箭头的虚线所示允许进入入口20a的冷却剂从出口20e流出,也如图21的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b、20c和20d的冷却剂从出口20f流出。
以下将参考图22对本实施例中的冷却剂冷却器14和冷凝器50的特定结构进行说明。冷却剂冷却器14和冷凝器50被包括在箱-管类型的一个热交换器52中。热交换器52的一半构成冷却剂冷却器14,热交换器52的另一半构成冷凝器50。
热交换器52包括热交换器芯部52a、箱部52b和52c以及分隔部52d。热交换器芯部52a包括多个管,冷却剂和制冷剂经由这些管独立地流动。这些管并联地堆叠在彼此之上。
箱部52b和52c被设置在管的两侧,从而相对于这些管分配和收集冷却剂和制冷剂。箱部52b和52c的内部空间被一分隔构件(未示出)分成允许冷却剂从中流过的空间,以及允许制冷剂从中流过的另一空间。
分隔部52d在管的堆叠方向(图22的左右方向)上将箱部52b和52c的内部分成两个空间。热交换器52相对于分隔部52d在管的堆叠方向上的一侧(图22的右侧)构成了冷却剂冷却器14,而热交换器52相对于分隔部52d在管的堆叠方向上的另一侧(图22的左侧)构成了冷凝器50。
构成热交换器芯部52a、箱部52b和52c以及分隔部52d的构件由金属(例如,铝合金)形成,并且通过钎焊而被接合在一起。;
用作冷却剂冷却器14的箱部52b的一部分设置有用于冷却剂的入口52e和用于制冷剂的出口52f。用作冷却剂冷却器14的箱部52c的另一部分设置有用于冷却剂的出口52g和用于制冷剂的入口52h。
因此,在冷却剂冷却器14中,冷却剂从入口52e流入箱部52b,然后通过箱部52b而分配到用于冷却剂的管中。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部52c中,然后从出口52g流出。
在冷却剂冷却器14中,制冷剂从入口52h流入到箱部52c中,然后通过箱部52c而分配到用于制冷剂的管中。制冷剂在已经经过用于制冷剂的管之后被收集到箱部52b中,然后从出口52f流出。
用作冷凝器50的箱部52b的一部分设置有用于冷却剂的入口52h和用于制冷剂的出口52i。用作冷凝器50的箱部52c的另一部分设置有用于冷却剂的出口52j和用于制冷剂的入口52k。
因此,在冷凝器50中,冷却剂从入口52h流动到箱部52b,然后通过箱部52b而分配到用于冷却剂的管中。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部52c中,然后从出口52j流出。
在冷凝器50中,制冷剂从入口52k流入到箱部52c中,然后通过箱部52c而分配到用于制冷剂的管中。制冷剂在已经经过用于制冷剂的管之后被收集到箱部52b中,然后从出口52i流出。
热交换器52不限于箱-管类型热交换器,而是可采用其他类型的热交换器。例如,可采用包括多个板状构件的叠层的层叠类型的热交换器。
以下将参考图23来对本实施例的控制器40所执行的控制程序进行说明。控制器40执行根据图23的流程图的计算程序。
首先,在步骤S100中,确定空气调节开关44是打开或关闭。当空气调节器44确定被打开时,冷却被认为是有必要的,然后操作进行到步骤S110。在步骤S110中,确定由水温检测器43所检测到的冷却剂温度是否低于40℃。
当由水温检测器43所检测到的冷却剂温度被确定为低于40℃时,散热器13中由外部空气所冷却的冷却剂(中温冷却剂)的温度被认为是低的,然后操作进行到步骤S120。在步骤S120中,执行如图17所示的第一模式。
在第一模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于如图17所示的第一状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d、19e和19f连接,也使得入口19b与出口19c连接。第二转换阀20使得入口20b、20c和20d与出口20e连接,也使得入口20a与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、电池冷却器15、逆变器冷却器16、冷凝器50、加热器芯部51和散热器13形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14和冷却器芯部18形成。
也就是,如图17中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到电池冷却器15、逆变器冷却器16和冷凝器50中以并联地流过电池冷却器15、逆变器冷却器16和冷凝器50。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51、电池冷却器15和逆变器冷却器16的冷却剂被收集到第二转换阀20以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图17的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19串联地流过冷却剂冷却器14和冷却器芯部18,然后经由第二转换阀20被吸入到第二泵12。
因此,在第一模式中,由散热器13所冷却的中温冷却剂流过电池冷却器15、逆变器冷却器16、冷凝器50和加热器芯部51,而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18。
因此,在电池冷却器15和逆变器冷却器16中,电池和逆变器被中温冷却剂冷却。在冷凝器50中,中温冷却剂通过与制冷循环22的高压制冷剂进行热交换而被加热。在冷却器芯部18中,进入车辆内部的吹送空气通过低温冷却剂和进入到车辆内部的吹送空气之间的热交换而被冷却。
由冷凝器50加热的中温冷却剂在流过加热器芯部51时与已经经过冷却器芯部18的吹送空气交换热量。因此,加热器芯部51加热已经经过冷却器芯部18的吹送空气。也就是说,由冷却器芯部18冷却和除湿的吹送空气能够被加热器芯部51加热以形成期望温度的被调节空气。
例如,当外部空气温度是大约15℃时,在散热器13中由外部空气所冷却的中温冷却剂变成大约25℃的温度,使得中温冷却剂能够充分冷却电池和逆变器。
在冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的低温冷却剂是大约0℃,使得低温冷却剂能够充分冷却进入到车辆内部的吹送空气。
在第一模式中,电池和逆变器被外部空气冷却,与电池和逆变器被制冷循环22的低压制冷剂冷却的情况相比,此模式能够有效地达到节省能量的效果。
相反地,在步骤S110中,当由水温检测器43所检测到的冷却剂温度被确定为不低于40℃时,中温冷却剂的温度被认为是高的,然后操作进行到步骤S130。在步骤S130中,确定由水温检测器43所检测到的冷却剂的温度是否为40℃以上且低于50℃。
当由水温检测器43所检测到的冷却剂的温度确定为40℃以上且低于50℃时,操作进行到步骤S140,在此步骤中,执行如图18所示的第二模式。
在第二模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于如图18所示的第二状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19f连接,也使得入口19b与出口19c和19e连接。第二转换阀20使得入口20b和20d与出口20e连接,也使得入口20a和20c与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、逆变器冷却器16、冷凝器50、加热器芯部51和散热器13形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18和电池冷却器15形成。
也就是,如图18的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到逆变器冷却器16和冷凝器50以并联地流过逆变器冷却器16和冷凝器50。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51和逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀20收集以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图18的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到冷却剂冷却器14和电池冷却器15以并联地流过冷却剂冷却器14和电池冷却器15。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过冷却器芯部18。流过冷却器芯部18和电池冷却器15的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
因此,在第二模式中,被散热器13所冷却的中温冷却剂流过逆变器冷却器16、冷凝器50和加热器芯部51,而被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18和电池冷却器15。
因此,逆变器能够被中温冷却剂冷却,电池能够被低温冷却剂冷却。因此,类似于第一模式,被冷却器芯部18冷却和除湿的吹送空气被加热器芯部51加热,这能够使得被调节空气处于期望的温度。
例如,当外部空气温度是大约30℃时,在散热器13中由外部空气所冷却的中温冷却剂变成大约40℃的温度,使得中温冷却剂能够充分冷却逆变器。
在冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的低温冷却剂是大约0℃,使得电池和进入到车辆内部的吹送空气能够被低温冷却剂充分冷却。
因为在第二模式中,电池被制冷循环22的低压制冷剂冷却,所以即使当因为外部空气的温度高而不能够充分冷却电池时,电池也能够被充分冷却。
在步骤S130中,当由水温检测器43所检测到的冷却剂的温度被确定为不是高于40℃且低于50℃时,中温冷却剂的温度被认为非常高,然后操作进行到步骤S150。在步骤S150中,执行如图19所示的第三模式。
在第三模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于如图19所示的第三状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接。第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a、20c和20d与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、冷凝器50、加热器芯部51和散热器13形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16形成。
也就是,如图19的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而串联地流到冷凝器50和加热器芯部51,然后经由第二转换阀20流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图19的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到冷却剂冷却器14、电池冷却器15和逆变器冷却器16。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过冷却器芯部18。流过冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
因此,在第三模式中,被散热器13所冷却的中温冷却剂流过冷凝器50和加热器芯部51,而被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16。
因此,电池和逆变器能够被低温冷却剂冷却,并且类似于第一和第二模式,被冷却器芯部18冷却和除湿的吹送空气被加热器芯部51加热,这能够使得被调节空气处于期望的温度。
例如,当外部空气温度是大约40℃时,散热器13中的由外部空气所冷却的中温冷却剂变成大约50℃的温度。冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的低温冷却剂是大约0℃,使得进入到车辆内部的吹送空气、电池和逆变器能够被低温冷却剂充分冷却。
因为在第三模式中,电池和逆变器被制冷循环22的低压制冷剂冷却,所以即使当因为外部空气的温度很高而不能够充分冷却电池和逆变器时,电池和逆变器也能够被充分冷却。
当在步骤S100中空气调节开关44被确定为不打开时,制冷被认为是没有必要的,然后操作进行到步骤S160。在步骤S160中,确定由外部空气传感器42检测到的外部空气温度是否低于15℃。
当由外部空气传感器42检测到的外部空气温度确定为低于15℃时,高加热能力被认为是有必要的,然后操作进行到步骤S170,在该步骤S170中,执行如图20所示的第四模式。
在第四模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于如图20所示的第四状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19c、19e和19f连接,也使得入口19b与出口19d连接。第二转换阀20使得入口20a、20c和20d与出口20e连接,也使得入口20b与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18、电池冷却器15、逆变器冷却器16、散热器13形成,然而第二冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、冷凝器50和加热器芯部51形成。
也就是,如图20的实线箭头所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过冷却器芯部18。流过冷却器芯部18、电池冷却器15、逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀20收集以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图20的带箭头的长短交替虚线所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19串联地流过冷凝器50和加热器芯部51,然后经由第二转换阀20被吸入到第二泵12。
因此,在第四模式中,被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16,这可以通过低温外冷却剂冷却进入车辆内部的吹送空气、电池和逆变器。
在第四模式中0,由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过散热器13,允许冷却剂在散热器13中从外部空气吸收热量。然后,已经在散热器13中从外部空气吸收热量的冷却剂在冷却剂冷却器14中与制冷循环22的制冷剂交换热量,以此将其热量消散出去。因此,在冷却剂冷却器14中,制冷循环22的制冷剂经由冷却剂从外部空气吸收热量。
已经在冷却剂冷却器14中从外部空气吸收热量的制冷剂冷凝器50中与中温冷却剂回路的冷却剂交换热量,由此中温冷却剂回路的冷却剂被加热。被冷凝器50加热的中温冷却剂回路的冷却剂在流动经过加热器芯部51时与已经经过冷却器芯部18的吹送空气交换热量,以此将其热量消散出去。因此,加热器芯部51加热已经经过冷却器芯部18的吹送空气。因此,第四模式通过从外部空气吸收热量能够达到加热车辆内部的热泵加热的效果。
例如,当外部空气温度是10℃时,由冷凝器50加热的中温冷却剂变成大约50℃,从而已经经过冷却器芯部18的吹送空气能够被中温冷却剂充分加热。
在冷却剂冷却器14中由制冷循环22的低压制冷剂所冷却的低温冷却剂变成大约0℃,使得电池和逆变器能够被低温冷却剂充分冷却。
注意到第四模式通过允许加热器芯部51加热由冷却器芯部18所冷却和除湿的吹送空气可以达到除湿加热的效果。
在接下来的步骤S180中,确定由内部空气传感器41所检测到的内部空气温度是否为25℃以上。当由内部空气传感器41所检测到的内部空气温度不是25℃以上时,高加热能力认为是有必要的,然后操作返回到步骤S180。因此,一直执行第四模式直到内部空气温度增加到25℃以上。
当由内部空气传感器41所检测到的内部空气温度被确定为25℃以上时,高加热能力认为是没有必要的,然后操作进行到步骤S190,在此步骤中,执行如图21所示的第五模式。
在第五模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20变成如图21所示的第五状态。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19c连接,也使得入口19b与出口19d、19e和19f连接。第二转换阀20使得入口20a与出口20e连接,也使得入口20b、20c和20d与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18、散热器13形成,而第二冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、电池冷却器15、逆变器冷却器16、冷凝器50和加热器芯部51形成。
此时,操作第二泵12以停止第一泵11和压缩机23。因此,在如图21的虚线箭头所示的第一冷却剂回路中,冷却剂不在其中循环。
另一方面,如图21中的带箭头的长短交替虚线所示,在第二冷却剂回路中,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而被分流到电池冷却器15、逆变器冷却器16和冷凝器50。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51、电池冷却器15和逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
因此,在第五模式中,已经在电池冷却器15中从电池吸收热量的冷却剂和已经在逆变器冷却器16中从逆变器吸收热量的冷却剂流动经过加热器芯部51,从而进入车辆内部的吹送空气能够被来自电池和逆变器的废热加热。
例如,当外部空气温度是10℃时,由电池冷却器15和逆变器冷却器16所加热的冷却剂变成大约30℃,由此进入车辆内部的吹送空气能够被加热到25℃以上,使得内部空气温度保持在25℃以上。
在此实施方式中,当外部空气温度低于预定温度(在此实施方式中,是15℃)时,能够执行第四模式或第五模式从而执行加热。
在第四模式中,冷却剂在冷却剂冷却器14和第一泵11之间循环,而冷却剂加热介质在冷凝器50和第二泵12之间循环。
因此,由冷却剂冷却器14所冷却的冷却剂流过散热器13,从而冷却剂冷却器14中的制冷循环22的制冷剂能够经由流过散热器13的冷却剂来从外部空气吸收热量。因此,外部空气的热量能够从制冷循环22的冷却剂冷却器14(低压侧热交换器)泵送到冷凝器50(高压侧热交换器)。
由制冷循环22所泵送的外部空气的热量通过使用加热器芯部51能够加热进入到车辆内部的吹送空气,这能够达到热泵加热的效果,该热泵加热通过从外部空气吸收热量加热车辆内部。
在第五模式中,冷却剂在电池冷却器15和加热器芯部51的每一个和第二泵12之间循环,由此停止第一泵11的操作。因此,冷却剂在电池冷却器15中从电池吸收热量,并且已经从电池吸收热量的冷却剂通过加热器芯部51可加热进入到车辆内部的吹送空气,从而来自电池的废热能够用于加热车辆内部。
第三实施方式
在第二实施方式中,制冷循环22的低压制冷剂被冷却剂冷却器14蒸发,由此通过冷却器芯部18来冷却进入到车辆内部的吹送空气。然而,在第三实施方式中,如图24所示,制冷循环22的低压制冷剂在冷却剂冷却器14和蒸发器55中被蒸发,由此通过制冷循环22的蒸发器55来冷却进入到车辆内部的吹送空气。
蒸发器55允许制冷剂并联地流入到冷却剂冷却器14。具体地,制冷循环22具有:用于制冷剂流的分支部56,该分支部56位于压缩机23的制冷剂排出侧和膨胀阀25的制冷剂入口侧之间;以及用于制冷剂流的收集部57,该收集部57位于冷却剂冷却器14的制冷剂出口侧和压缩机23的制冷剂吸入侧之间。膨胀阀58和蒸发器55连接在分支部56和收集部57之间。
膨胀阀58是用于减压和膨胀由分支部56所分流的液相制冷剂的减压设备。蒸发器55适用于蒸发低压制冷剂从而通过在进入到车辆内部的吹送空气和由膨胀阀25所减压和膨胀的低压制冷剂之间交换热量而冷却吹送空气。
电磁阀59(开关阀)被连接在分支部56和膨胀阀25之间。当电磁阀59被打开时,从压缩机23中排出的制冷剂流过膨胀阀25和冷却剂冷却器14。当电磁阀59被关闭时,朝向膨胀阀25和冷却剂冷却器14的制冷剂流被阻断。通过控制器40来控制电磁阀59的操作。
制冷循环22包括过冷却器60。过冷却器60是通过在冷却剂和由冷凝器50所冷凝的液相制冷剂之间交换热量而进一步冷却液相制冷剂以增强制冷剂的过冷度的热交换器。
过冷却器60的冷却剂入口侧被连接到第一转换阀19的出口19e。过冷却器60的冷却剂出口侧被连接到电池冷却器15的冷却剂入口侧。
在此实施方式中,电池冷却器15和电池被容纳在由热隔离材料形成的隔热容器中。因此,防止存储在电池中的冷能量溢出到外部,由此保持电池是凉的。
第一转换阀19被构造为能够在入口19a和19b与出口19c、19d、19e和19f之间在两种连通状态之间转换。第二转换阀20也构造为能够在入口20a、20b、20c和20d与出口20e和20f之间在两种连通状态之间转换。
图25示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第一状态时且电磁阀59被转换到打开状态时冷却系统10的操作(第一模式)。图26示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第一状态时且电磁阀59被转换到关闭状态时冷却系统10的操作(第二模式)。
在第一和第二状态下,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19f连接,也使得入口19b与出口19c和19e连接。因此,第一转换阀19如图25和26的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d和19f流出,也如图25和26的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c和19e流出。
在第一和第二状态下,第二转换阀20使得入口20b和20d与出口20e连接,也使得入口20a和20c与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图25和26中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图25和26中的实线箭头所示允许进入入口20a和20c的冷却剂从出口20f流出。
图27示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第三状态时冷却系统10的操作(第三模式)。
在第三状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19c和19f连接,也使得入口19b与出口19d连接,由此关闭出口19e。因此,第一转换阀19如图27中的实线箭头所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19c和19f流出,也如图27中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19d流出,由此防止冷却剂从出口19e排出。
在第三状态下,第二转换阀20使得入口20a和20d与出口20e连接,也使得入口20b与出口20f连接,由此关闭入口20c。因此,第二转换阀20如图27中的实线箭头所示允许进入入口20a和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图27中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20f流出,由此防止冷却剂从入口20c中流出。
以下将参考图28来说明本实施例的冷却剂冷却器14、冷凝器50和过冷却器60的详细结构。
冷却剂冷却器14、冷凝器50和过冷却器60被包含在箱-管类型的一个热交换器61中。具体地,过冷却器60被设置在冷却剂冷却器14和冷凝器50之间。
热交换器61包括热交换器芯部61a、箱部61b和61c以及两个分隔部61d和61d。热交换器芯部61a包括多个管,冷却剂和制冷剂经由这些管独立地流动。这些管并联地堆叠在彼此之上。
箱部61b和61c被设置在管的两侧,从而相对于这些管分配和收集冷却剂和制冷剂。箱部61b和61c的内部空间被一分隔构件(未示出)分隔成允许冷却剂从中流过的空间,以及允许制冷剂从中流过的另一空间。
两个分隔部61d和61d在管的堆叠方向(图28的左右方向)上将箱部61b和61c的内部分成三个空间。热交换器61相对于分隔部61d在管的堆叠方向上的一侧(图28的右侧)构成了冷却剂冷却器14,而热交换器61相对于分隔部61d在管的堆叠方向上的另一侧(图28的左侧)构成了冷凝器50,由此在分隔部61d和61d之间的间隙用作过冷却器60。
构成热交换器芯部61a、箱部61b和61c以及分隔部61d的构件由金属(例如,铝合金)形成,并且通过钎焊而被接合在一起。
用作冷却剂冷却器14的箱部61b的一部分设置有用于冷却剂的入口61e和用于制冷剂的出口61f。用作冷却剂冷却器14的箱部61c的另一部分设置有用于冷却剂的出口61g和用于制冷剂的入口61h。
因此,在冷却剂冷却器14中,冷却剂从入口61e流动到箱部61b,然后通过箱部61b而分配到用于冷却剂的管中。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部61c中,然后从出口61g流出。
在冷却剂冷却器14中,制冷剂从入口61h流入到箱部61c中,然后通过箱部61c而分配到用于制冷剂的管中。制冷剂在已经经过用于制冷剂的管之后被收集到箱部61b中,然后从出口61f排出。
用作冷凝器50的箱部61b的一部分设置有用于冷却剂的入口61i。用于使得制冷剂流过的孔61j形成在分隔部61的一部分中,该分隔部用于将箱部61b的内部空间分成用于冷凝器50的箱体空间和用于过冷却器60的另一箱体空间。用作冷凝器50的箱部61c的另一部分设置有用于冷却剂的出口61k和用于制冷剂的入口61l。
因此,在冷凝器50中,冷却剂从入口61i流动到箱部61b,然后通过箱部61b而分配到用于冷却剂的管中。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部61c中,然后从出口61k流出。
在冷凝器50中,制冷剂从入口61l流入到箱部61c中,然后通过箱部61c而分配到用于制冷剂的管中。制冷剂在已经经过用于制冷剂的管之后被收集到箱部61b中,以经由分隔部61d的孔61j而从过冷却器60中流出。
用作过冷却器60的箱部61b的一部分设置由用于冷却剂的出口61m。用作过冷却器60的另一箱部61c的另一部分设置由用于冷却剂的入口61n和用于制冷剂的出口61o。
因此,在过冷却器60中,冷却剂从入口61n流入到箱部61c,然后经由箱部61c而被分配到用于冷却剂的管。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部61b,以从出口61m中流出。
在过冷却器60中,制冷剂经由分隔部61d的孔61j流入到箱部61b,然后经由箱部61b而被分配到用于制冷剂的管。制冷剂在已经经过用于制冷剂的管之后被收集到箱部61c,以从出口61o中流出。
以下,将说明上述结构的操作。当电池被外部电源充电时,控制器执行如图25所示的第一模式。
在第一模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20处于如图25所示的第一状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23,由此将电磁阀59转换到打开状态。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19f连接,也使得入口19b与出口19c和19e连接。第二转换阀20使得入口20b和20d与出口20e连接,也使得入口20a和20c与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、逆变器冷却器16、冷凝器50、加热器芯部51和散热器13形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、过冷却器60和电池冷却器15形成。
也就是,如图25中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到逆变器冷却器16和冷凝器50,以并联地流过逆变器冷却器16和冷凝器50。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51和逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀20收集以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图25的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而分流到冷却剂冷却器14和过冷却器60以并联地流过冷却剂冷却器14和过冷却器60。流过过冷却器60的冷却剂串联地流过电池冷却器15。流过电池冷却器15和冷却剂冷却器14的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
以此方式,在第一模式中,由散热器13所冷却的中温冷却剂流过逆变器冷却器16、冷凝器50和加热器芯部51,而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过过冷却器60和电池冷却器15。
结果,逆变器和冷凝器50的高压制冷剂被中温冷却剂冷却,电池和过冷却器60的液相制冷剂被低温冷却剂冷却。因此,冷能量被储存在电池中。
当电池被外部电源充电时,制冷循环22的压缩机23被从外界电源供给的电能驱动。因此,在第一模式中,将冷能量储存在使用从外界电源供给的电能的电池中。
在第一模式中,蒸发器55在进入到车辆内部的吹送空气和制冷循环22的低压制冷剂之间交换热量,由此冷却进入到车辆内部的吹送空气。在第一模式中,冷凝器50在中温冷却剂和制冷循环22的高压制冷剂之间交换热量,由此来加热中温冷却剂,而加热器芯部51在进入到车辆内部的吹送空气和中温冷却剂之间交换热量,由此加热进入到车辆内部的吹送空气。
因此,处于期望温度的被调节空气能够被用于调节车辆内部的空气的温度。例如,当在乘客乘坐到车辆之前给电池充电时,能够执行预先的空气调节以在乘客乘坐之前执行车辆内部的空气调节。
当电池不被外界电源充电且车辆内部需要冷却时,控制器40执行如图26所示的第二模式。
在第二模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图26所示的第一状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23,由此将电磁阀59转换到关闭状态。也就是,第二模式使得第一和第二转换阀19和20具有与第一模式相同的状态,但是与第一模式的不同之处在于电磁阀59被关闭。
因此,制冷循环22的低压制冷剂不流经冷却剂冷却器14,结果冷却剂不被冷却剂冷却器14冷却。然而,在第一模式中,在电池冷却器15中,冷却剂被储存在电池中的冷能量冷却。
因为由电池冷却器15冷却的低温冷却剂流过过冷却器60,过冷却器60的液相制冷剂(高压制冷剂)被低温冷却剂冷却。
因此,在第二模式中,储存在电池中的冷能量能够用于过冷制冷循环22的高压制冷剂,这能够提高制冷循环22的效率,由此达到节省能量的效果。
注意在第二模式中,在电磁阀59打开的状态下低温冷却剂能够被冷却剂冷却器14冷却。
当电池处于预定温度(例如,40℃)或之下因此不需要冷却时,且当车辆内部需要被加热时,控制器40执行如图27所示的第三模式。
在第三模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图27所示的第二状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23,由此将电磁阀59转换到打开状态。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19c和19f连接,也使得入口19b与出口19d连接,由此关闭出口19e。第二转换阀20使得入口20a和20d与出口20e连接,也使得入口20b与出口20f连接,由此关闭入口20c。
因此,第一冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14、逆变器冷却器16和散热器13形成,而第二冷却回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、冷凝器50和加热器芯部51形成。
也就是,如图27中的实线箭头所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到冷却剂冷却器14和逆变器冷却器16以并联地流过冷却剂冷却器14和逆变器冷却器16。流过冷却剂冷却器14和逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀20收集以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11
另一方面,如图27的带箭头的长短交替虚线所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而串联地流过冷凝器50和加热器芯部51,然后经由第二转换阀20而被吸入到第二泵12。
因此,在第三模式下,由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂流过逆变器冷却器16,这样能够通过低温冷却剂冷却逆变器。
在此情况下,电池处于预定温度(例如,40℃)或之下,因此不需要被冷却,从而到电池冷却器15的冷却剂循环被停止。
在第三模式下,由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂流过散热器13,从而允许冷却剂在散热器13中从外部空气吸收热量。然后,已经在散热器13中从外部空气吸收热量的冷却剂在冷却剂冷却器14中与制冷循环22的制冷剂交换热量,以此将其热量消散出去。因此,在冷却剂冷却器14中,制冷循环22的制冷剂经由冷却剂而从外部空气吸收热量。
已经在冷却剂冷却器14中从外部空气吸收热量的制冷剂在冷凝器50中与中温冷却剂回路的冷却剂交换热量,由此中温冷却剂回路的冷却剂被加热。被冷凝器50加热的中温冷却剂回路的冷却剂在流动经过加热器芯部51时与已经经过蒸发器55的吹送空气交换热量,以此将其热量消散出去。因此,加热器芯部51加热已经经过蒸发器55的吹送空气。因此,第三模式通过从外部空气吸收热量能够达到加热车辆内部的热泵加热的效果。
由加热器芯部51加热的吹送空气是被蒸发器55中的制冷循环22的低压制冷剂冷却和除湿的干燥冷空气。因此,在第三模式中,能够执行除湿加热。
可选地,当电池的温度在第三模式中增大时,中温冷却剂或低温冷却剂可循环到电池冷却器15中,由此冷却电池。
在此实施方式中,当电池被外部电源供给的电能充电时,电磁阀59被打开以允许制冷循环的低压制冷剂流入冷却剂冷却器14中,从而由冷却剂冷却器14冷却的冷却剂流过电池冷却器15,由此来冷却电池。因此,由制冷循环22所形成的冷能量能够被储存在电池中。
在电池被外部电源供给的电能充电之后,流过电池冷却器15的冷却剂流过过冷却器60,从而使得流过过冷却器60的制冷剂能够被储存在电池中的冷能量所冷却,进一步提高了制冷循环22的效率。此时,电磁阀59被关闭以防止制冷循环的低压制冷剂流进冷却剂冷却器14,由此降低制冷循环22上的冷却负载。
因此,例如,当在车辆的行驶期间不能使用外部电源时,储存在电池中的冷能量能够用于冷却温度调节设备,由此降低电能消耗。
在此实施方式中,过冷却器60和电池冷却器15被串联地连接在一起,与过冷却器60和电池冷却器15并联地连接在一起的情况相比,这能够有效地利用储存在电池冷却器15中的冷能量而冷却经由过冷却器60而加热的冷却剂。
第四实施方式
在本公开的第四实施方式中,如图29所示,吸入空气冷却器65(温度调节设备)被添加到上述第三实施方式的结构中。吸入空气冷却器65是热交换器,其通过在冷却剂和由发动机的增压器而压缩的处于高温下的吸入空气之间交换热量而冷却吸入空气。吸入空气优选地被冷却到大约30℃。
吸入空气冷却器65的冷却剂入口侧被连接到第一转换阀19的出口19g。吸入空气冷却器65的冷却剂出口侧被连接到第二转换阀20的入口20g。
在此实施方式中,过冷却器60被连接到冷却剂冷却器14的制冷剂出口侧和第二转换阀20的入口20a。
第一转换阀19被构造为能够在入口19a和19b以及出口19c、19d、19e、19f和19g之间在三种连通状态之间转换。第二转换阀20也构造为能够在入口20a、20b、20c、20d和20g以及出口20e和20f之间在三种连通状态之间转换。
图30示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第一状态时冷却系统10的操作(第一模式)。
在第一状态下,第一转换阀19使得入口19a与出口19d、19f和19g连接,也使得入口19b与出口19c和19e连接。因此,第一转换阀19如图30中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d、19f和19g流出,也如图30的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c和19e流出。
在第一状态中,第二转换阀20使得入口20b、20d和20g与出口20e连接,也使得入口20a和20c与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图30中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b、20d和20g的冷却剂从出口20e流出,也如图30的实线箭头所示允许进入入口20a和20c的冷却剂从出口20f流出。
图31示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第二状态时冷却系统10的操作(第二模式)。
在第二状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e、19f和19g连接。因此,第一转换阀19如图31中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d流出,也如图31的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c、19e、19f和19g流出。
在第二状态中,第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a、20c、20d和20g与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图31中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20e流出,也如图31的实线箭头所示允许进入入口20a、20c、20d和20g的冷却剂从出口20f流出。
图32示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第三状态时冷却系统10的操作(第三模式)。
在第三状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19c和19f连接,也使得入口19b与出口19d、19e和19g连接。因此,第一转换阀19如图32中的实线箭头所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19c和19f流出,也如图32的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19d、19e和19g流出。
在第三状态中,第二转换阀20使得入口20a和20d与出口20e连接,也使得入口20b、20c和20g与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图32中的实线箭头所示允许进入入口20a和20d的冷却剂从出口20e流出,也如图32的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b、20c和20g的冷却剂从出口20f流出。
现在,将说明上述结构的操作。当由外部空气传感器42检测到的外部空气温度是高于15℃而低于40℃时,控制器40执行如图30所示的第一模式。
在第一模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图30所示的第一状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23,由此将电磁阀59转换到打开状态。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d、19f和19g连接,也使得入口19b与出口19c和19e连接。第二转换阀20使得入口20b、20d和20g与出口20e连接,也使得入口20a和20c与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、逆变器冷却器16、冷凝器50、加热器芯部51、吸入空气冷却器65、散热器13形成,而第二冷却回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、过冷却器60和电池冷却器15形成。
也就是,如图30中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到逆变器冷却器16、冷凝器50和吸入空气冷却器65以并联地流过逆变器冷却器16、冷凝器50和吸入空气冷却器65。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51、逆变器冷却器16和吸入空气冷却器65的冷却剂被第二转换阀20收集以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图30的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而分流到冷却剂冷却器14和电池冷却器15以并联地流过冷却剂冷却器14和电池冷却器15。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过过冷却器60。流过过冷却器60和电池冷却器15的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
因此,在第一模式中,由散热器13所冷却的中温冷却剂流过逆变器冷却器16、冷凝器50、加热器芯部51以及吸入空气冷却器65,然而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过过冷却器60和电池冷却器15。
结果,逆变器、吸入空气和冷凝器50的高压制冷剂被中温冷却剂冷却,过冷却器60的液相制冷剂和电池被低温冷却剂冷却。
在第一模式中,蒸发器55在进入到车辆内部的吹送空气和制冷循环22的低压制冷剂之间交换热量,由此冷却进入到车辆内部的吹送空气。在第一模式中,冷凝器50在中温冷却剂和制冷循环22的高压制冷剂之间交换热量,由此来加热中温冷却剂,而加热器芯部51在进入到车辆内部的吹送空气和中温冷却剂之间交换热量,由此加热进入到车辆内部的吹送空气。因此处于期望温度的被调节空气能够用于调节车厢内部的空气的温度。
当由外部空气传感器42检测到的外部空气温度为40℃以上时,控制器40执行如图31所示的第二模式。
在第二模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图31所示的第二状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23,由此将电磁阀59转换到打开状态。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e、19f和19g连接。第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a和20c、20d和20g与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、冷凝器50、加热器芯部51和散热器13形成,而第二冷却回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、过冷却器60、电池冷却器15、逆变器冷却器16和吸入空气冷却器65形成。
也就是,如图31中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而串联地经过冷凝器50和加热器芯部51,然后经由第二转换阀20而被吸入到第一泵11。
另一方面,如图31的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而分流到冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16和吸入空气冷却器65。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过过冷却器60。流过过冷却器60、电池冷却器15、逆变器冷却器16和吸入空气冷却器65的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
因此,在第二模式中,由散热器13所冷却的中温冷却剂流过冷凝器50和加热器芯部51,而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过过冷却器60、电池冷却器15、逆变器冷却器16和吸入空气冷却器65。
结果,冷凝器50的高压制冷剂被中温冷却剂冷却,过冷却器60的液相制冷剂、电池、逆变器和吸入空气被低温冷却剂冷却。
在第二模式中,蒸发器55在进入到车辆内部的吹送空气和制冷循环22的低压制冷剂之间交换热量,由此冷却进入到车辆内部的吹送空气。在第二模式中,冷凝器50在制冷循环22的高压制冷剂和中温冷却剂之间交换热量,由此来加热中温冷却剂,而加热器芯部51在中温冷却剂和进入到车辆内部的吹送空气之间交换热量,由此加热进入到车辆内部的吹送空气。因此处于期望温度的被调节空气能够用于调节车厢内部的空气的温度。
即使在执行第一模式的过程中,在忽然加速的情况下,诸如在启动时,低温冷却剂被允许流过吸入空气冷却器65,由此利用低温冷却剂以与第二模式相同的方式来冷却吸入空气。因此,即使吸入空气温度由于忽然加速时增压压力增加而增加,吸入空气也能够被充分冷却以提高燃料效率。
当由外部空气传感器42检测到的外部空气温度是0℃或以下时,控制器40执行如图32所示的第三模式。
在第三模式中,控制器40控制用于转换阀门的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图32所示的第三状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23,由此将电磁阀59转换到打开状态。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19c和19f连接,也使得入口19b与出口19d、19e和19g连接。第二转换阀20使得入口20a和20d与出口20e连接,也使得入口和20b、20c和20g与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14、过冷却器60、逆变器冷却器16和散热器13形成,而第二冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、电池冷却器15、冷凝器50、加热器芯部51、吸入空气冷却器65形成。
也就是,如图32的实线箭头所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到冷却剂冷却器14和逆变器冷却器16。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过过冷却器60。流过过冷却器60和逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第一泵11。
另一方面,如图32的带箭头的长短交替虚线所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到电池冷却器15、冷凝器50和吸入空气冷却器65。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51、电池冷却器15以及吸入空气冷却器65的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
在第三模式中,被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过逆变器冷却器16,这使得能够通过低温冷却剂来冷却逆变器。
在第三模式中,由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂流过散热器13,从而允许冷却剂在散热器13中从外部空气吸收热量。然后,已经在散热器13中从外部空气吸收热量的冷却剂在冷却剂冷却器14中与制冷循环22的制冷剂交换热量,以此将其热量消散出去。因此,在冷却剂冷却器14中,制冷循环22的制冷剂经由冷却剂而从外部空气吸收热量。
已经在冷却剂冷却器14中从外部空气吸收热量的制冷剂在冷凝器50中与中温冷却剂回路的冷却剂交换热量,由此中温冷却剂回路的冷却剂被加热。被冷凝器50加热的中温冷却剂回路的冷却剂在流动经过加热器芯部51时与已经经过蒸发器55吹送空气交换热量,以此将其热量消散出去。因此,加热器芯部51加热已经经过蒸发器55的吹送空气。因此,第三模式通过从外部空气吸收热量能够达到加热车辆内部的热泵加热的效果。
由加热器芯部51加热的吹送空气是被蒸发器55冷却和除湿的干燥冷空气。因此,在第三模式中,能够执行除湿加热。
在第三模式中,被冷凝器50加热的中温冷却剂流过电池冷却器15和吸入空气冷却器65。因此,第三模式能够通过加热电池而提高电池的输出,并且通过加热吸入空气而促进燃料的雾化,进一步提高燃料的效率。特别是,在由于冷的发动机而使得燃料很难雾化的冷启动时刻,促进燃料的雾化可提高燃烧效率。
第五实施方式
虽然在第二实施方式中,散热器13连接在第二转换阀20的出口20e和第一泵11的吸入侧之间,但是在第五实施方式中,如图33所示,散热器13连连接在第一转换阀19的出口19g和第二转换阀20的入口20g之间。
散热器13的冷却剂入口侧连接到第一转换阀19的出口19g。散热器13的冷却剂出口侧连接到第二转换阀20的入口20g。
第一转换阀19被构造为能够在入口19a和19b以及出口19c、19d、19e、19f和19g之间在两种连通状态之间转换。第二转换阀20也构造为能够在入口20a、20b、20c、20d和20g以及出口20e和20f之间在两种连通状态之间转换。
图34示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第一状态时冷却系统10的操作(第一模式)。
在第一状态下,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19e连接,也使得入口19b与出口19c、19f和19g连接。因此,第一转换阀19如图34中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d和19e流出,也如图34的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c、19f和19g流出。
在第一状态中,第二转换阀20使得入口20b和20c与出口20e连接,也使得入口20a、20d和20g与出口20f连接。因此,第二转换阀20如图34中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b和20c的冷却剂从出口20e流出,也如图34的实线箭头所示允许进入入口20a、20d和20g的冷却剂从出口20f流出。
图35示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第二状态时冷却系统10的操作(第二模式)。
在第二状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e、19f连接,由此关闭出口19g。因此,第一转换阀19如图35中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d流出,也如图35的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c、19e、19f流出,由此防止冷却剂从出口19g流出。
在第二状态中,第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a、20c、20d与出口20f连接,由此关闭入口20g。因此,第二转换阀20如图35中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20e流出,也如图35的实线箭头所示允许进入入口20a、20c、20d的冷却剂从出口20f流出,由此防止冷却剂流入入口20g。
当在冬天外部空气的温度特别低(例如,0℃)的情况下电池由外部电源供给的电能充电时,控制器40执行如图34所示的第一模式。
在第一模式下,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图34所示的第一状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19e连接,也使得入口19b与出口19c、19f和19g连接。第二转换阀20使得入口20b和20c与出口20e连接,也使得入口和20a、20d和20g与出口20f连接。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、电池冷却器15、冷凝器50和加热器芯部51形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18、逆变器冷却器16和散热器13形成。
也就是,如图34的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂通过第一转换阀19而被分流到电池冷却器15和冷凝器50从而并联的流过电池冷却器15和冷凝器50。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51、电池冷却器15的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第一泵11。
另一方面,如图34的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到冷却剂冷却器14、逆变器冷却器16和散热器13。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过冷却器芯部18。流过冷却器芯部18、逆变器冷却器16和散热器13的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
在第一模式中,被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过逆变器冷却器16和冷却器芯部18,这使得能够通过低温冷却剂来冷却逆变器和进入到车辆内部的吹送空气。
在第一模式中,由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂流过散热器13,从而允许冷却剂在散热器13中从外部空气吸收热量。然后,已经在散热器13中从外部空气吸收热量的冷却剂在冷却剂冷却器14中与制冷循环22的制冷剂交换热量,以此将其热量消散出去。因此,在冷却剂冷却器14中,制冷循环22的制冷剂经由冷却剂而从外部空气吸收热量。
在冷却剂冷却器14中已经从外部空气吸收热量的制冷剂在冷凝器50中与中温冷却剂回路的冷却剂交换热量,由此中温冷却剂回路的冷却剂被加热。被冷凝器50加热的中温冷却剂回路的冷却剂在流动经过加热器芯部51时与已经经过冷却器芯部18的吹送空气交换热量,以此将其热量消散出去。因此,加热器芯部51加热已经经过冷却器芯部18的吹送空气。因此,第一模式通过从外部空气吸收热量能够达到加热车辆内部的热泵加热的效果。
由加热器芯部51加热的吹送空气是被冷却器芯部18冷却和除湿的干燥冷空气。因此,在第一模式中,能够执行除湿加热。
例如,当在乘客乘坐到车辆之前给电池充电时,能够执行预先的空气调节以在乘客乘坐之前执行车辆内部的空气调节。
此外,在第一模式中,由冷凝器50加热的中温冷却剂流过电池冷却器15,从而暖能量能够通过加热电池而被储存在电池中。在此实施方式中,在第一模式中,电池被加热到大约40℃。
当来自外部电源的电能对电池进行的充电被完成且车辆开始行驶时,控制器40执行如图35所示的第二模式。
在第二模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一转换阀19和第二转换阀20进入如图35所示的第二状态,以操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接,由此关闭出口19g。第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口和20a、20c和20d与出口20f连接,由此关闭入口20g。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、冷凝器50和加热器芯部51形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18、电池冷却器15、逆变器冷却器16形成,因此停止止朝向散热器13的制冷剂循环。
也就是,如图35的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而串联地流过冷凝器50和加热器芯部50,然后经由第二转换阀20而被吸入到第一泵11。
另一方面,如图35的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过冷却器芯部18。流过冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀20收集以被吸入到第二泵12。
在第二模式中,被冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过电池冷却器15,从而允许低温冷却剂在电池冷却器15中从电池吸收热量。然后,在电池冷却器15中从电池吸收热量的冷却剂在冷却剂冷却器14中与制冷循环22的制冷剂交换热量,以此将其热量消散出去。因此,在冷却剂冷却器14中,制冷循环22的制冷剂经由冷却剂从电池吸收热量。
已经在冷却剂冷却器14中从电池吸收热量的制冷剂在冷凝器50中与中温冷却剂回路的冷却剂交换热量,由此中温冷却剂回路的冷却剂被加热。被冷凝器50加热的中温冷却剂回路的冷却剂在流动经过加热器芯部51时与已经经过冷却器芯部18的吹送空气交换热量,以此将其热量消散出去。因此,加热器芯部51加热已经经过冷却器芯部18的吹送空气。因此,第二模式通过从电池吸收热量能够达到加热车辆内部的热泵加热的效果。
由加热器芯部51加热的吹送空气是被冷却器芯部18冷却和除湿的干燥冷空气。因此,在第二模式中,能够执行除湿加热。
在此实施方式中,在第一模式中,电池被加热到大约40℃,因此,在第二模式中,通过从40℃的电池吸收热量能够达到热泵效果。因此,与制冷循环22的低压制冷剂从外部空气(例如,0℃)吸收热量的情况相比,该实施方式能够在较高的温度下操作热管理系统,由此提高热泵的操作效率。
在第二模式中,冷却剂不会循环经过散热器13,并且散热器13不会从外部空气吸收热量,这能够防止散热器13形成霜。
第六实施方式
虽然在上述的各个实施方式中,温度调节设备以举例的方式包括冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17、冷却器芯部18、冷凝器50和吸入空气冷却器65,但是在第六实施方式中,如图36所示,温度调节设备包括吸入空气冷却器65、燃料冷却器66和车载电子设备冷却器67。
燃料冷却器66是通过在供给到发动机的燃料和冷却剂之间交换热量而冷却燃料的热交换器,车载电子设备冷却器67是通过在车载电子设备和冷却剂之间交换热量而冷却车载电子设备的热交换器。因此,多种设备能够用作温度调节设备。
如同此实施方式,冷凝器50能够被连接到第一泵11的排出侧和第一转换阀19的入口19a。
第七实施方式
虽然在上述的第三实施方式中,用于冷却剂的出口61g和入口61n形成在热交换器61的箱部61c的构成冷却剂冷却器14和过冷却器60的那些部分中,但是在第七实施方式中,如图37所示,用于冷却剂的出口61g和入口61n被去除,用于允许制冷剂从其中通过的孔61p形成在如下的分隔部61d的一部分中,该分隔部61d将箱部61b的内部空间分成用于冷却剂冷却器14的箱体空间和用于过冷却器60的另一箱体空间。
因此,在冷却剂冷却器14中,冷却剂从入口61e流入到箱部61b,然后通过箱部61b而被分配到用于冷却剂的管。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部61c,以从分隔部61d的孔61p流入到过冷却器60中。
在过冷却器60中,冷却剂经由分隔部61d的孔61p而流入到箱部61b,然后通过箱部61c而被分配到用于冷却剂的管。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部61b以从出口61m流出。
该实施方式相对于第三实施方式的热交换器61而言能够去除用于冷却剂的出口61g和入口61n,因此能够简化冷却剂管的连接结构。
第八实施方式
虽然在第七实施方式中,冷却剂冷却器14、冷凝器50和过冷却器60被包含在同一个热交换器61中,但是在第八实施方式中,如图38所示,冷却剂冷却器14、冷凝器50和膨胀阀25被结合在一起。
冷却剂冷却器14由箱-管类型的热交换器组成,且包括热交换器芯部14a、箱部14b和14c。热交换器芯部14a包括多个管,冷却剂和制冷剂经由这些管独立地流动。这些管并联地堆叠在彼此之上。箱部14b和14c被设置在管的两侧,从而相对于这些管分配和收集冷却剂和制冷剂。
构成热交换器芯部14a、箱部14b和14c的构件由金属(例如,铝合金)形成,并且通过钎焊而被接合在一起。
冷凝器50由箱-管类型的热交换器组成,且包括热交换器芯部50a、箱部50b和50c。热交换器芯部50a包括多个管,冷却剂和制冷剂经由这些管独立地流动。这些管并联地堆叠在彼此之上。箱部50b和50c被设置在管的两侧,从而相对于这些管分配和收集冷却剂和制冷剂。
构成热交换器芯部50a、箱部50b和50c的构件由金属(例如,铝合金)形成,并且通过钎焊而被接合在一起。
冷却剂冷却器14和冷凝器50在管的堆叠方向上(在图38的水平方向上)并联地设置。具体地,膨胀阀25在被夹在冷却剂冷却器14和冷凝器50之间的情况下被固定。
膨胀阀25是热膨胀阀,通过机械系统调节该热膨胀阀的开口,从而从冷却剂冷却器14中流出的制冷剂的过热度处于预定的范围内。膨胀阀25具有温度感测部25a,其用于感测位于冷却剂冷却器14的出口侧的制冷剂的过热度。
冷却剂冷却器14的一个箱部14c被设置有用于冷却剂的入口14e和用于制冷剂的出口14f。用于制冷剂的出口14f被叠加在膨胀阀25的温度感测部25a的制冷剂入口上。
冷却剂冷却器14的另一箱部14b被设置由用于冷却剂的出口14g和用于制冷剂的入口14h。用于制冷剂的入口14h被叠加在膨胀阀25的制冷剂出口上。
因此,在冷却剂冷却器14中,冷却剂从入口14e流入到箱部14c,然后通过箱部14c而分配到用于冷却剂的管中。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部14b中,然后从出口14g流出。
在冷却剂冷却器14中,被膨胀阀25减压的制冷剂从入口14h流入到箱部14b中,然后在箱部14b中分配到用于制冷剂的管中。已经经过用于制冷剂的管的制冷剂被收集到箱部14c中,以从出口14f流入到膨胀阀25的温度感测部25a中。膨胀阀25的温度感测部25a设置有用于制冷剂的出口25b。
冷凝器50的一个箱部50b被设置有用于冷却剂的入口50e和用于制冷剂的出口50f。用于制冷剂的出口50f被叠加在膨胀阀25的制冷剂入口上。冷凝器50的另一箱部50c被设置有用于冷却剂的出口50g和用于制冷剂的入口50h。
因此,在冷凝器50中,冷却剂从入口50e流入到箱部50b,然后通过箱部50b分配到用于冷却剂的管中。冷却剂在已经经过用于冷却剂的管之后被收集到箱部50c中,然后从出口50g流出。
在冷凝器50中,制冷剂从入口50h流入到箱部50c中,然后通过箱部50c分配到用于制冷剂的管中。已经经过用于制冷剂的管的制冷剂被收集到箱部50b中,然后从出口50f流入到膨胀阀25中。从出口50f流入到膨胀阀25中的制冷剂被膨胀阀25减压而流进冷却剂冷却器14中。
该实施方式在冷却剂冷却器14和膨胀阀25之间以及冷凝器50和膨胀阀25之间不需要任何制冷剂管,因此能够简化制冷剂管之间的连接结构。
第九实施方式
虽然在上述的第一实施方式中,根据由外部空气传感器42所检测到的外部空气温度来转换操作模式,但是在第九实施方式中,根据逆变器的温度和电池的温度来转换操作模式。
第一转换阀19能够在入口19a和19b与出口19c、19d、19e和19f之间在四种连通状态之间转换。第二转换阀20也能够在入口20a、20b、20c和20d与出口20e和20f之间在四种连通状态之间转换。
图39示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第一状态时冷却系统10的操作(第一模式)。
在第一状态下,第一转换阀19关闭入口19a且使得入口19b与出口19c、19d、19e和19f连接。因此,第一转换阀19不允许冷却剂进入到入口19a,但是如图39的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c、19d、19e和19f流出。
在第一状态中,第二转换阀20关闭出口20e,且使得入口20a、20b、20c和20d与出口20f连接。因此,第二转换阀20不允许冷却剂从出口20e流出,但是如图39的实线箭头所示允许进入入口20a、20b、20c和20d的冷却剂从出口20f流出。
图40示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第二状态时冷却系统10的操作(第二模式)。
在第二状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接。因此,第一转换阀19如图40中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d流出,也如图40的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c、19e和19f流出。
在第二状态中,第二转换阀20使得入口20a、20c和20d与出口20f连接,也使得入口20b与出口20e连接。因此,第二转换阀20如图40中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20e流出,也如图40的实线箭头所示允许进入入口20a、20c和20d的冷却剂从出口20f流出。
图41示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第三状态时冷却系统10的操作(第三模式)。
在第三状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19e连接,也使得入口19b与出口19c和19f连接。因此,第一转换阀19如图41中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d和19e流出,也如图41的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19c和19f流出。
在第三状态中,第二转换阀20使得入口20a和20d与出口20f连接,也使得入口20b和20c与出口20e连接。因此,第二转换阀20如图41中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b和20c的冷却剂从出口20e流出,也如图41的实线箭头所示允许进入入口20a和20d的冷却剂从出口20f流出。
图42示出了当第一和第二转换阀19和20转换到第四状态时冷却系统10的操作(第四模式)。
在第四状态中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19e和19f连接,由此关闭出口19c。因此,第一转换阀19如图42中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口19a的冷却剂从出口19d流出,也如图42的实线箭头所示允许进入入口19b的冷却剂从出口19e和19f流出,由此防止冷却剂从出口19c流出。
在第四状态中,第二转换阀20使得入口20c和20d与出口20f连接,也使得入口20b与出口20e连接,由此关闭入口20a。因此,第二转换阀20如图42中的带箭头的长短交替虚线所示允许进入入口20b的冷却剂从出口20e流出,也如图42的实线箭头所示允许进入入口20c和20d的冷却剂从出口20f流出,由此防止冷却剂从入口20a流出。
接下来,将参考图43来说明冷却系统10的电控制器。除了第一实施方式的上述结构之外,冷却系统10的电控制器具有如下的结构:来自逆变器温度传感器45和电池温度传感器46的检测信号被输入到控制器40的输入侧。
逆变器温度传感器45是用于检测逆变器的温度的逆变器温度检测器。例如,逆变器温度传感器45可检测从逆变器冷却器16流出的冷却剂的温度。电池温度传感器46是用于检测电池的温度的电池温度检测器。例如,电池温度传感器46可检测从电池冷却器15中流出的冷却剂的温度。
以下将参考图44来说明该实施方式的由控制器40执行的控制程序。控制器40执行根据图44的流程图的计算机程序。
首先,在步骤S200中,确定由逆变器温度传感器45检测到的逆变器温度Tinv是否超过60℃。
当逆变器温度Tinv确定为不超过60℃时,逆变器的冷却优先级确定为不高,然后操作进行到步骤S210,在此步骤中,执行如图39所示的第一模式。
在第一模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于如图39所示的第一状态,由此操作第二泵12以及压缩机23,并停止第一泵11。
因此,第一转换阀19关闭入口19a,且使得入口19b与出口19c、19d、19e和19f连接。第二转换阀20使得入口20a、20b、20c和20d与出口20f连接,并且关闭出口20e。
因此,低温冷却剂回路由第二泵12、冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17和冷却器芯部18形成,并且不形成中温冷却剂回路。
也就是,如图39中的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂流过冷却剂冷却器14,且经由第一转换阀19而被分流到电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17和冷却器芯部18。然后,并联地流过电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17和冷却器芯部18的冷却剂被收集到第二转换阀20以被吸入到第二泵12。
相反地,如图39中的带箭头的虚线所示,冷却剂不从第一泵11中排出,且不流过散热器13。
因此,在第一模式中,由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过电池冷却器15、逆变器冷却器16、废气冷却器17和冷却器芯部18。结果,电池、逆变器、废气和进入到车辆内部的吹送空气被低温冷却剂冷却。
当在步骤S200中逆变器温度Tinv确定为超过60℃时,逆变器的冷却优先级确定为高,然后操作进行到步骤S220。在步骤S220中,确定逆变器温度Tinv是否少于70℃。
当逆变器温度Tinv确定为是70℃或以上时,逆变器被认为处于一个异常高的温度,并且操作进行到步骤S230,在步骤S230中,警示灯被点亮。因此,乘客能够得知逆变器处于异常高的温度之下。
当逆变器温度Tinv确定为是低于70℃时,逆变器被认为没有处于一个异常高的温度,并且操作进行到步骤S240,在步骤S240中,警示灯被关掉。因此,乘客能够得知逆变器没有处于异常高的温度之下。
在步骤S230和步骤S240以后的步骤S250中,可以确定中温冷却剂回路的冷却剂(中温冷却剂)是否循环通过废气冷却器17。具体地,基于第一和第二转换阀19和20的操作状态来确定中温冷却剂回路的冷却剂(中温冷却剂)是否循环通过废气冷却器17。
当中温冷却剂确定为不循环通过废气冷却器17时,操作进行到步骤S260,从而降低废气的冷却能力。在步骤S260中,执行如图40所示的第二模式。
在第二模式中,控制器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于如图40所示的第二状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接。第二转换阀20使得入口20a、20c和20d与出口20f连接,也使得入口20b与出口20e连接。
因此,中温冷却剂回路由第一泵11、废气冷却器17和散热器13形成,而低温冷却剂回路由第二泵12、冷却剂冷却器14、电池冷却器15、逆变器冷却器16和冷却器芯部18形成。
也就是,如图40中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而流过废气冷却器17,然后经由第二转换阀20流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图40中的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂流过冷却剂冷却器14,经由第一转换阀19被分流到电池冷却器15、逆变器冷却器16和冷却器芯部18。并联地流过电池冷却器15、逆变器冷却器16和冷却器芯部18的冷却剂被收集到第二转换阀20从而被吸入到第二泵12。
因此,在第二模式中,由散热器13所冷却的中温冷却剂流过废气冷却器17,而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过电池冷却器15、逆变器冷却器16和冷却器芯部18。结果,废气由中温冷却剂冷却,电池、逆变器和进入到车辆内部的吹送空气被低温冷却剂冷却。
因此,与废气也被低温冷却剂冷却的第一模式相比,逆变器的冷却能力能够被提高。
当中温冷却剂被确定为在步骤S250中循环通过废气冷却器17时,操作进行到步骤S270。在步骤S270中,确定由电池温度传感器46所检测到的电池温度Tbatt是否超过50℃。
当电池温度Tbatt确定为不超过50℃时,电池的冷却优先级被确定为不高,操作进行到步骤S280,其中执行在图41中示出的第三模式。
在第三模式中,冷却器40控制用于转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于如图41所示的第三状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23。
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d和19e连接,也使得入口19b与出口19c和19f连接。第二转换阀20使得入口20a和20d与出口20f连接,也使得入口20b和20c与出口20e连接。
因此,中温冷却剂回路由第一泵11、电池冷却器15、废气冷却器17和散热器13形成,而低温冷却剂回路由第二泵12、冷却剂冷却器14、逆变器冷却器16和冷却器芯部18形成。
也就是,如图41中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而被分流到电池冷却器15和废气冷却器17。然后并联地流过电池冷却器15和废气冷却器17的冷却剂被收集到第二转换阀20以流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图41中的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂流过冷却剂冷却器14,从而经由第一转换阀19被分流到逆变器冷却器16和冷却器芯部18。并联地流过逆变器冷却器16和冷却器芯部18的冷却剂被收集到第二转换阀20从而被吸入到第二泵12。
因此,在第二模式中,由散热器13冷却的中温冷却剂流过电池冷却器15和废气冷却器17,而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过逆变器冷却器16、冷却器芯部18。结果,电池和废气由中温冷却剂所冷却,逆变器和进入到车辆内部的吹送空气被低温冷却剂冷却。
因此,与电池也能够被低温冷却剂所冷却的第二模式相比,逆变器的冷却能力能够被提高。
当在步骤S270中电池温度Tbatt确定为超过50℃时,电池的冷却优先级被确定为高,操作进行到步骤S290,其中执行在图42中示出的第四模式。
在第四模式中,控制器40控制转换阀的电动机30,使得第一和第二转换阀19和20处于到如图42所示的第四状态,由此操作第一和第二泵11和12以及压缩机23
因此,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19e和19f连接,由此关闭出口19c。第二转换阀20关闭入口20a,且使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20c和20d与出口20f连接。
因此,中温冷却剂回路由第一泵11、废气冷却器17和散热器13形成,而低温冷却剂回路由第二泵12、冷却剂冷却器14、电池冷却器15和逆变器冷却器16形成。
也就是,如图42中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19流过废气冷却器17,然后经由第二阀20流过散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图41中的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂流过冷却剂冷却器14,从而经由第一转换阀19被分流到电池冷却器15和逆变器冷却器16。并联地流过电池冷却器15和逆变器冷却器16的冷却剂被收集到第二转换阀20从而被吸入到第二泵12。相反地,如图41中的带箭头的虚线所示,冷却剂不循环通过冷却器芯部18。
以此方式,在第二模式中,由散热器13冷却的中温冷却剂流过废气冷却器17,而由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过电池冷却器15和逆变器冷却器16,由此停止冷却剂朝向冷却器芯部18循环。结果,电池和废气由中温冷却剂所冷却,逆变器被低温冷却剂冷却,由此停止进入到车辆内部的吹送空气的冷却(也就是,空气调节)。
因此,与进入到车辆内部的吹送空气也能够被低温冷却剂所冷却的第二模式相比,电池和逆变器的冷却能力能够被提高。
在此实施方式中,当逆变器温度Tinv比预定温度(在该实施例中是60℃)高时,执行第三模式以使得冷却剂在逆变器冷却器16和第二泵12之间循环,并在上述电池冷却器15和第一泵11之间循环。因此,当逆变器温度高时,与具有较大热容量的电池相比,具有较小热容量的逆变器能够首先被冷却。结果,在抑制电池的温度增加的同时,能够有效地冷却逆变器。
第十实施方式
如图45所示,本公开的第十实施方式除了包括第一实施方式的结构之外还包括用于在其中储存冷却剂的冷却剂箱体70。
冷却剂箱体70设置有第一冷却剂出/入口70a以及第二冷却剂出/入口70b。第一冷却剂出/入口70a被连接到设置在第二转换阀20的出口20e和散热器13的冷却剂入口侧之间的第一分支部71。第二冷却剂出/入口70b被连接到设置在第二转换阀20的出口20f和第二泵12的吸入侧之间的第二分支部72。
因此,位于第一泵11的吸入侧的第一冷却剂回路(第一泵11侧的冷却剂回路)的冷却剂流路经由冷却剂箱体70与第二泵12的吸入侧的第二冷却剂回路(第二泵12侧的冷却剂回路)的冷却剂流路连通。
在此实施方式中,第一冷却剂回路与第二冷却剂回路连通,这能够平衡第一和第二冷却剂回路之间的内部压强。因此,作用在第一和第二转换阀19和20的每一个内部的阀元件上的压强差能够被降低,从而防止转换阀中的冷却剂的泄露。
例如,假设第一冷却剂回路和第二冷却剂回路在一个泵的排出侧和另一泵的吸入侧上彼此连通,与泵的吸入侧连通的冷却剂回路可能具有异常增大的内部压强。相反地,在此实施方式中,第一冷却剂回路和第二冷却剂回路在两个泵的吸入侧彼此连通,这能够防止冷却剂回路的内部压强异常增大,由此促使部件的设计具有更好的耐压性。
第十一实施方式
虽然在第十实施方式中,第一冷却剂回路和第二冷却剂回路在两个泵的吸入侧彼此连通,但是在本发明的第十一实施方式中,如图46所示,第一冷却剂回路和第二冷却剂回路在两个泵的排出侧彼此连通。
具体地,第一冷却剂回路的第一分支部71设置在第一泵11的排出侧和第一转换阀19的入口19a之间,第二冷却剂回路的第二分支部72设置在第二泵12的排出侧和第一转换阀19的入口19b之间。
虽然在第十实施方式中,冷却剂箱体70设置有用于与第一冷却剂回路连通的第一冷却剂出/入口70a和用于与第二冷却剂回路连通的第二冷却剂出/入口70b,然而在第十一实施方式中,冷却剂箱体70设置有连接到第一和第二冷却剂回路的一个冷却剂出/入口70c。
连接到冷却剂箱体70的冷却剂出/入口70c的一个冷却剂管件被分支成朝向第一分支部71和第二分支部72的两个部分。
该实施方式能够获得与上述的第十实施方式的操作和效果相同的操作和效果。
第十二实施方式
如图47所示,除了第二实施方式的结构之外,本公开的第十二实施方式包括循环流路80、第三泵81、三通阀82和入口水温传感器83。
循环流路80是如下的流路,制冷剂在不流经第一和第二转换阀19和20的情况下循环经过该流路。循环流路80具有连接到电池冷却器15的冷却剂出口侧的一端,和连接到电池冷却器15的冷却剂入口侧的另一端。
循环流路80被设置成与用于电池冷却器的流路84(非循环流路)并联。用于电池冷却器的流路84是设置电池冷却器15的流路。流路84具有连接到第一转换阀19的出口19e的一端和连接到第二转换阀20的入口20c的另一端。
在如图47所示的示例中,循环流路80和用于电池冷却器的流路84的位于电池冷却器附近的部分接合在一起从而形成一个流路。因此,在电池冷却器15和第二转换阀20之间,流路被分流到循环流路80和用于电池冷却器的流路84,而在电池冷却器15和第一转换阀19之间,循环流路80和用于电池冷却器的流路84被合并。
第三泵81是适用于抽吸和排放冷却剂(热介质)的电泵,且被设置在循环流路80中。在图47的示例中,第三泵81被设置在循环流路80的分支部中而不是用于电池冷却器的流路84中(或者,形成与用于电池冷却器的流路84不同的流路的部分)。
三通阀82是用于在循环流路80和用于电池冷却器的流路84的打开和关闭之间转换的循环转换阀,且因此被设置在循环流路80和用于电池冷却器的流路84的分支部中。
当三通阀82打开循环流路80和用于电池冷却器的流路84时,流自电池冷却器15的冷却剂循环通过循环流路80以流进电池冷却器15。相反地,当三通阀82打开用于电池冷却器的流路84且关闭循环流路80时,流自电池冷却器15的冷却剂流过用于电池冷却器的流路84以流进第二转换阀20。
入口水温传感器83被设置在电池冷却器15的冷却剂入口侧。入口水温传感器83是用于检测流进电池冷却器15的冷却剂的温度(流入热介质温度)的流入温度检测器。
通过控制器40来控制第三泵81和三通阀82的操作。来自入口水温传感器83的检测信号被输入到控制器40。
将参考图48来说明由本实施例的控制器40执行的控制程序。控制器40执行根据图48的流程的计算机程序。
在步骤S300中,首先,确定电池是否需要被冷却。具体地,当电池温度等于或高于第一预定温度(例如,35℃)时,电池的冷却被认为是必要的。相反地,当电池温度比第一预定温度低时,电池的冷却被认为是没有必要的。
当电池的冷却被认为有必要时,操作进行到步骤S310,其中在此步骤中,确定电池温度是否超过了目标冷却温度(例如,40℃)。当电池温度确定为超过目标冷却温度时,操作进行到步骤S320。当电池温度确定为不超过目标冷却温度时,操作返回到步骤S300。
在步骤S320中,控制第一转换阀19、第二转换阀20、三通阀82和第三泵81的操作,从而实现如图49所示的第一冷却模式(非循环模式)。
在第一冷却模式中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c、19e和19f连接,然而,第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a、20c和20d与出口20f连接。
在第一冷却模式中,三通阀82打开用于电池冷却器的流路84以关闭循环流路80,从而关闭第三泵81。
因此,形成了如图49中的带箭头的长短交替虚线所示的第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)和如图49中的实线箭头所示的第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、冷凝器50、加热器芯部51和散热器13形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18、电池冷却器15和逆变器冷却器16形成。
也就是,如图49中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而串联地流过冷凝器50和加热器芯部51,然后流过第二转换阀20和散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图49中的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到冷却剂冷却器14、电池冷却器15和逆变器冷却器16。冷却剂并联地流过冷却剂冷却器14、电池冷却器15和逆变器冷却器16。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过冷却器芯部18。流过冷却器芯部18的冷却剂、流过电池冷却器15的冷却剂和流过逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀12收集以被吸入到第二泵12。
如上所述,在第一冷却模式中,由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过电池冷却器15。因此电池由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂冷却。
在随后的步骤S330中,确定由入口水温传感器83检测到的冷却剂温度(下文中,称为“电池冷却器入口水温”)是否处于第一冷却确定温度Tc1(例如,10℃)之下。第一冷却确定温度Tc1是基于电池的可用温度范围(例如,从10℃到40℃)之内的下限温度而确定的温度,并且预先地被存储在控制器40中。
当电池冷却器入口水温被确定为比第一冷却确定温度Tc1低时,操作进行到步骤S340。当电池冷却器入口水温被确定为不比第一冷却确定温度Tc1低时,操作返回到步骤S310。
在步骤S340中,第一转换阀19、第二转换阀20、三通阀82和第三泵81的操作被控制以实现如图50所示的第二冷却模式(循环模式)。
在第二冷却模式中,第一转换阀19使得入口19a与出口19d连接,也使得入口19b与出口19c和19f连接,并且关闭出口19e,第二转换阀20使得入口20b与出口20e连接,也使得入口20a和20d与出口20f连接,由此关闭入口20c。
在第二冷却模式中,三通阀82打开循环流路80以关闭用于电池冷却器的流路84,从而使得第三泵81工作。
因此,形成了如图50中的实线箭头所示的第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)和如图50中的带箭头的长短交替虚线所示的第二冷却剂回路(低温冷却剂回路),以及如图50中的带箭头的一长两短交替虚线所示的内部循环回路。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第一泵11、冷凝器50、加热器芯部51和散热器13形成。第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第二泵12、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18和逆变器冷却器16形成。内部循环回路由第三泵81和电池冷却器15形成。
也就是,如图50中的带箭头的长短交替虚线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而串联地流过冷凝器50和加热器芯部51,然后流过第二转换阀20和散热器13,由此被吸入到第一泵11。
另一方面,如图50中的实线箭头所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到冷却剂冷却器14和逆变器冷却器16,以并联地流过冷却剂冷却器14和逆变器冷却器16。流过冷却剂冷却器14的冷却剂串联地流过冷却器芯部18。流过冷却器芯部18和逆变器冷却器16的冷却剂被第二转换阀12收集以被吸入到第二泵12。
此外,如图50中的带箭头的一长两短交替虚线所示,从第三泵81中排出的冷却剂流过电池冷却器15,从而被吸入到第三泵81。
如上所述,在第二冷却模式中,循环通过内部循环流路的冷却剂流过电池冷却器15。因此,由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂不流过电池冷却器15。
在随后的步骤S350中,确定电池冷却器入口水温是否超过第二冷却确定温度Tc2(例如,12℃)。第二冷却确定温度Tc2是比第一冷却确定温度Tc1高的温度,且预先被存储在控制器40中。
当电池冷却器入口水温被确定为超过第二冷却确定温度Tc2时,操作进行到步骤S310。当电池冷却器入口水温被确定为不超过第二冷却确定温度Tc2时,操作返回到步骤S350。
另一方面,当在步骤S300中确定电池冷却没有必要时,操作进行到步骤S360,在此步骤中,确定电池是否需要被加热。具体地,当电池温度比第二预定温度(例如,15℃)低时,电池的加热被认为是有必要的。相反地,当电池温度等于或高于第二预定温度时,电池的加热被认为是没有必要的。
当电池的加热被认为有必要时,操作进行到步骤S370,在此步骤中,确定电池温度是否低于目标加热温度(例如,10℃)。当电池温度确定为低于目标加热温度时,操作进行到步骤S380。当电池温度确定为不低于目标加热温度时,操作返回到步骤S300。
在步骤S380中,控制第一转换阀19、第二转换阀20、三通阀82和第三泵81的操作,从而实现如图51所示的第一加热模式(非循环模式)。
在第一加热模式中,第一转换阀19使得入口19a与出口19c连接,也使得入口19b与出口19d和19e连接,然而,第二转换阀20使得入口20a与出口20e连接,也使得入口20b和20c与出口20f连接。
在第一加热模式中,三通阀82打开用于电池冷却器的流路84以关闭循环流路80,从而使得第三泵81停止工作。
因此,形成了如图51中的带箭头的长短交替虚线所示的第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)和如图51中的实线箭头所示的第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、电池冷却器15、冷凝器50和加热器芯部51形成,然而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18和散热器13形成。
也就是,如图51中的带箭头的长短交替虚线所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而分流到电池冷却器15和冷凝器50以并联地流过电池冷却器15和冷凝器50。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过电池冷却器15和加热器芯部51的冷却剂被第二转换阀20收集,由此被吸入到第二泵12。
另一方面,如图51中的实线箭头所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19串联地流过冷却剂冷却器14和冷却器芯部18,然后经由第二转换阀12和散热器13被吸入到第一泵11。
如上所述,在第一加热模式中,由冷凝器50所加热的中温冷却剂流过电池冷却器15。因此,电池被由冷凝器50加热的中温冷却剂加热。
在随后的步骤S390中,确定电池冷却器入口水温是否超过第一加热确定温度Tw1(例如,40℃)。该第一加热确定温度Tw1是基于电池的可使用温度范围(例如,从10℃到40℃)内的上限温度所确定的温度,并且被预先存储在控制器40中。
当电池冷却器入口水温被确定为超过第一加热确定温度Tw1时,操作进行到步骤S400。当电池冷却器入口水温被确定为不超过第一加热确定温度Tw1时,操作返回到步骤S370。
在步骤S400中,控制第一转换阀19、第二转换阀20、三通阀82和第三泵81的操作,以实现如图52所示的第二加热模式(非循环模式)。
在第二加热模式中,第一转换阀19使得入口19a与出口19c连接,也使得入口19b与出口19d连接,并且关闭出口10e,第二转换阀20使得入口20a与出口20e连接,也使得入口20b与出口20f连接,并关闭入口20c。
在第二加热模式中,三通阀82打开循环流路80以关闭用于电池冷却器的流路84,从而使得第三泵81工作。
因此,形成了如图52中的带箭头的长短交替虚线所示的第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)和如图52中的实线箭头所示的第二冷却剂回路(低温冷却剂回路),以及如图52中的带箭头的一长两短交替虚线所示的内部循环回路。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、冷凝器50和加热器芯部51形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18和散热器13形成。
也就是,如图52中的带箭头的长短交替虚线所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而串联地流过冷凝器50和加热器芯部51,然后经由第二转换阀20被吸入到第二泵12。
另一方面,如图52中的带箭头的实线所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19串联地流过冷却剂冷却器14和冷却器芯部18,然后经由第二转换阀12被吸入到第一泵11。
此外,如图52中的带箭头的一短两长交替虚线所示,从第三泵81中排出的冷却剂流过电池冷却器15,以被吸入到第三泵81。
如上所述,在第二加热模式中,循环通过内部循环回路的冷却剂流过电池冷却器15。因此,由冷凝器50加热的中温冷却剂不流过电池冷却器15。
在以下的步骤S410中,确定电池冷却器入口水温是否低于第二加热确定温度Tw2(例如,38℃)。该第二加热确定温度Tw2比第一加热确定温度Tw1低,并且被预先存储在控制器40中。
当电池冷却器入口水温被确定为低于第二加热确定温度Tw2时,操作返回到步骤S370。当电池冷却器入口水温被确定为不超过第一冷却确定温度Tc1时,操作进行到步骤S410。
另一方面,当在步骤S360中电池加热确定为不需要时,操作进行到步骤S420。在步骤S420中,确定形成电池的电池单元之间的温差,即,具有最高温度的电池单元和具有最低温度的另一电池单元之间的温差,是否超过预定值(例如,5℃)。
当电池单元之间的温差确定为超过预定值时,操作进行到步骤S430,其中在该步骤中,第一转换阀19、第二转换阀20、三通阀82以及第三泵81的操作被控制以实现如图53所示的电池温度均衡操作模式(循环模式)。
在电池温度均衡操作模式中,第一转换阀19闭合出口19e,第二转换阀20闭合入口20e。在电池温度均衡操作模式中,三通阀82打开循环流路80以关闭用于电池冷却器的流路84,从而使得第三泵81工作。
因此,形成了如图53中的带箭头的一长两短交替虚线所示的内部循环回路。因此,如图53中的带箭头的一长两短交替虚线所示,从第三泵80中排出的冷却剂流过电池冷却器15以被吸入到第三泵80。
如上所示,在电池温度均衡操作模式中,循环通过中间循环回路的冷却剂流过电池冷却器15。因此,由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂和由冷凝器50加热的中温冷却剂不流过电池冷却器15。
当在步骤S240中电池单元之间的温差确定为不超过预定值时,操作返回到步骤S300。
在此实施方式中,当需要电池冷却时,一旦电池冷却器入口水温变得比第一冷却确定温度Tc1低时,第一冷却模式被转换到第二冷却模式,这能够优化电池的操作,同时保证冷却性能。在下文中,将说明这样做的理由。
流入到电池冷却器15中的冷却剂的温度优选地处于10至40℃的范围内。这是因为电池最优的操作温度范围是从10至40℃。也就是,当电池温度超过40℃时,电池的退化被加快,这将导致电池使用寿命的降低,或者导致电池的故障。另一方面,当电池温度比10℃低时,电池的化学反应被抑制以降低电池的输入/输出,这将使得车辆加速性能降低,或者降低电池再生和充电的效率。
因为电池的输出或内部电阻取决于温度,所以电池温度的巨大改变将导致电池的输入和输出性能的巨大改变,这使得电池的可控性更差。此外,电池温度的剧烈改变也导致电池内部温度的变化,这将降低电池的寿命。
相反地,当试图保证冷却性能时,流入冷却器芯部18中的冷却剂的温度优选地处于0到10℃范围内。
因此,对于电池冷却器15和冷却器芯部18来说,流入其中的冷却剂的适当温度范围不同。
在此方面中,在第二冷却模式中,循环通过内部循环回路的冷却剂流过电池冷却器15,并且由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂不流过电池冷却器15,从而循环通过内部循环回路的冷却剂由来自电池的热量加热,这导致了冷却剂温度的逐渐增加。
即使由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂的温度比第一冷却确定温度Tc1低,流过电池冷却器15的冷却剂的温度能够等于或高于第一冷却确定温度Tc1。该实施例防止了电池由于电池的温度低于可用温度范围而造成的电池的输入和输出退化,也防止了电池的充电效率的降低。
另一方面,由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流入冷却器芯部18。具有等于或低于第一冷却确定温度Tc1的低温冷却剂能够流入到冷却器芯部18,从而保证冷却性能。
此外,当循环通过内部循环回路的冷却剂的温度在第二冷却模式中逐渐增加以超过第二冷却确定温度Tc2时,第二冷却模式被转换到第一冷却模式,由此由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂被引入到电池冷却器15。因此,能够防止流过电池冷却器15的冷却剂的温度连续地增加到比第二冷却确定温度Tc2高很多。
类似地,为了保证加热性能,例如加热器芯部51中的冷却剂的温度优选地处于50至60℃范围内。流入电池冷却器15和加热器芯部51的冷却剂的适当温度范围不同。
在此实施方式中,考虑到这一点,当电池需要被加热时,一旦电池冷却器入口水温超过第一加热确定温度Tw1时,第一加热模式被转换到第二加热模式,这能够优化电池的操作,同时保证加热性能。
也就是,在第二加热模式中,循环通过内部循环回路的冷却剂流过电池冷却器15,且由冷凝器50加热的中温冷却剂不流过电池冷却器15,从而循环通过内部冷却回路的冷却剂被电池冷却,导致了冷却剂温度的逐渐降低。
即使由冷凝器50加热的中温冷却剂的温度超过第一加热确定温度Tw1,流过电池冷却器15的冷却剂的温度也能够等于或高于第一加热确定温度Tw1。该实施方式能够防止由于电池温度超过可用的温度范围而造成的电池快速退化和电池使用寿命的降低,以及防止电池的故障。
另一方面,由冷凝器50加热的中温冷却剂流进加热器芯部51。具有等于或低于第一加热确定温度Tw1的温度的中温冷却剂能够流入加热器芯部51从而保证加热性能。
一旦循环经过内部循环回路的冷却剂的温度在第二加热模式中逐渐降低成比第二加热确定温度Tw2低时,第二加热模式被转换到第一加热模式,由此由冷凝器50加热的中温冷却剂被引入到电池冷却器15。因此,流动通过电池冷却器15的冷却剂的温度能够被防止连续降低到比第二加热确定温度Tw2低很多。
在此实施例中,在电池不需要加热也不需要冷却的情况下,当形成电池的电池单元之间的温差超过预定值(例如,5℃)时,执行电池温度均衡操作模式,从而冷却剂能够循环通过电池冷却器15以降低形成电池的电池单元之间的温差。在下文中,将说明其原因。
一般地,电池被安装在车辆的地板或行李区域的下面。尤其是,在电动汽车等中,电池被安装成分散的,因为各个电池的体积较大,这导致了各电池单元周围的温度分布,造成了各个电池单元的温度的变化。
电池单元之间的温度之差导致了各个单元的内部阻抗的变化,这导致了由各个单元产生的热量、各个单元的输出、电池单元的退化速度等的变化,这不利地造成了电池组的输出的降低和电池组使用寿命的降低。
从此点出发,即使在此实施例中,电池不需要加热也不需要冷却,但是一旦电池单元之间的温差超过预定值(例如,5℃),执行电池温度均衡操作模式以允许冷却剂流过电池冷却器15,从而电池单元之间的温度差能够降低。
在电池温度均衡操作模式中,循环通过内部循环回路的冷却剂流过电池冷却器15,由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂和由冷凝器50加热的中温冷却剂不流过电池冷却器15。
因此,当空气调节没有必要时,也就是,当冷却剂不需要被冷却剂冷却器14冷却并且也不需要被冷凝器50加热时,冷却剂被允许循环通过电池冷却器15。
当空气调节没有必要时,能够在不允许冷却剂循环通过第一和第二冷却剂回路的情况下使冷却剂循环通过电池冷却器15,这与第一和第二冷却剂回路的冷却剂循环通过电池冷却器15的情况相比,能够降低水流阻力,此外进一步减低了泵的能量消耗。
第十三实施方式
虽然在第十二实施方式中,循环流路80被设置为用于电池冷却器15,但是在第十三实施例方式中,如图54所示,循环流路80被设置为用于冷却器芯部18。
循环流路80设置成与用于冷却器芯部的流路85并联。用于冷却器芯部的流路85是设置有冷却器芯部18的流路。流路85具有连接到第一转换阀19的出口19c的一端和连接到第二转换阀20的入口20a的另一端。
循环流路80的一端连接到冷却器芯部18的冷却剂出口侧,循环流路80的另一端连接到冷却器芯部18的冷却剂入口侧。
在如图54所示的示例中,在冷却器芯部18附近处的循环流路80的一部分和用于冷却器芯部的流路85的一部分组合在一起以形成一个流路。因此,在冷却器芯部18和第二转换阀20之间,流路被分支到循环流路80和用于冷却器芯部的流路85,而在冷却器芯部18和第一转换阀19之间,循环流路80和用于冷却器芯部的流路85组合为一个流路。
三通阀82设置在循环流路80和用于冷却器芯部的流路85之间的分支部中,且适用于在循环流路80和用于冷却器芯部的流路85的打开和关闭之间转换。
也就是,当三通阀82打开循环流路80且关闭用于冷却器芯部的流路85时,流自冷却器芯部18的冷却剂循环通过循环流路80以进入到冷却器芯部18。相反地,当三通阀82打开用于冷却器芯部的流路85且关闭循环流路80时,流自冷却器芯部18的冷却剂循环通过冷却器芯部18以流进第二转换阀20。
入口水温传感器83被放置在冷却器芯部18的冷却剂入口侧。入口水温传感器83适用于检测流进冷却器芯部18的冷却剂的温度(吸入热介质温度)。
虽然在上述的第十二实施例中,冷却剂冷却器14和冷却器芯部18串联地设置在相同的流路中,但是在本实施例中,冷却剂冷却器14和冷却器芯部18并联地设置在不同的流路中。
也就是,冷却剂冷却器14的冷却剂入口侧连接到第一转换阀19的出口19g。冷却剂冷却器14的冷却剂出口侧连接到第二转换阀20的入口20g。
第一转换阀19能够在入口19a和19b以及出口19c、19d、19e、19f和19g之间转换连通状态。第二转换阀20也能够在入口20a、20b、20c、20d和20g以及出口20e和20f之间转换连通状态。
虽然在上述实施例中已经省略了说明,但是如图54所示,空气混合门86被设置在室内空气调节单元的壳体27内部的冷却器芯部18和加热器芯部51之间。空气混合门86是用于通过调节已经经过冷却器芯部18的吹送空气中的经过加热器芯部51和旁通过加热器芯部51的空气的量之比而控制吹入到车辆内部的被调节空气的温度的温度调节设备。
将参考图55来说明由本实施例的控制器40所执行的控制程序。控制器40执行根据图55的流程图的计算机程序。
首先,在步骤S500中,确定是否需要冷却。具体地,当空气调节开关44被打开时,确定需要冷却。相反地,当空气冷却开关44被关闭时,确定不需要冷却。
当确定需要冷却时,操作进行到步骤S510。在步骤S510中,控制第一和第二转换阀19和20、三通阀82和第三泵81的操作,从而实现如图56所示的第一冷却模式(非循环模式)。
在第一冷却模式中,第一转换阀19使得入口19a与出口19c和19g连接,也使得入口19b与出口19d和19e连接,第二转换阀20使得入口20a和20g与出口20e连接,也使得入口20b和20c与出口20f连接。
在第一冷却模式中,三通阀82打开用于冷却器芯部的流路85以关闭循环流路80,从而使得第三泵81停止工作。
因此,形成了如图56中的带箭头的长短交替虚线所示的第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)和如图56中的实线箭头所示的第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、冷凝器50、加热器芯部51和电池冷却器15形成,而第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14、冷却器芯部18和散热器13形成。
也就是,如图56中的带箭头的长短交替虚线所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而分流到冷凝器50和电池冷却器15。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51和电池冷却器15的冷却剂被第二转换阀20收集,由此被吸入到第二泵12。
另一方面,如图56中的实线箭头所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19被分流到冷却剂冷却器14和冷却器芯部18以并联地流过冷却剂冷却器14和冷却器芯部18。流过冷却剂冷却器14和冷却器芯部18的冷却剂被第二转换阀12收集以流过散热器13,因此被吸入到第一泵11。
如上所述,在第一冷却模式中,由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂流过冷却器芯部18。因此,进入到车辆内部的吹送空气被由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂冷却。
在随后的步骤S520中,确定由入口水温传感器83检测到的冷却剂温度(下文称为“冷却器芯部入口水温”)是否低于第一冷却确定温度Tf1(例如,1℃)。第一冷却确定温度Tf1是基于不会在冷却器芯部18的表面形成霜的温度范围内的下限温度而确定的温度,且被预先储存在控制器40中。代替使用冷却器芯部入口水温,还可使用冷却器芯部18的表面温度(散热片温度)。
当冷却器芯部入口水温被确定为低于第一冷却确定温度Tf1时,操作进行到步骤S530。当冷却器芯部入口水温被确定为不低于第一冷却确定温度Tf1时,操作返回到步骤S500。
在步骤S530中,控制第一转换阀19、第二转换阀20、三通阀82和第三泵81的操作,从而实现如图57所示的第二冷却模式(循环模式)。
在第二冷却模式中,第一转换阀19使得入口19a与出口19g连接,也使得入口19b与出口19d和19e连接,且关闭出口19c,然而,第二转换阀20使得入口20g与出口20e连接,也使得入口20b和20c与出口20f连接,并关闭入口20a。
在第二冷却模式中,三通阀82打开循环流路80以关闭用于冷却器芯部的流路85,从而使得第三泵81工作。
因此,形成了如图57中的带箭头的长短交替虚线所示的第一冷却剂回路(中温冷却剂回路),如图57中的实线箭头所示的第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)以及如图57中的带箭头的一长两短交替虚线所示的内部循环回路。
因此,第一冷却剂回路(中温冷却剂回路)由第二泵12、冷凝器50、加热器芯部51和电池冷却器15形成。第二冷却剂回路(低温冷却剂回路)由第一泵11、冷却剂冷却器14和散热器13形成。内部循环回路由第三泵81和冷却器芯部18形成。
也就是,如图57中的带箭头的长短交替虚线所示,从第二泵12中排出的冷却剂经由第一转换阀19而分流到冷凝器50和电池冷却器15。流过冷凝器50的冷却剂串联地流过加热器芯部51。流过加热器芯部51和电池冷却器15的冷却剂汇合到第二转换阀20,由此被吸入到第二泵12。
另一方面,如图57中的实线箭头所示,从第一泵11中排出的冷却剂经由第一转换阀19而流过冷却剂冷却器14。流过冷却剂冷却器14的冷却剂通过第二转换阀20和散热器13然后被吸入到第一泵11。
此外,如图57中的带箭头的一长两短的虚线所示,从第三泵81中排出的冷却剂流过冷却器芯部18以被吸入到第三泵81。
如上所述,在第二冷却模式中,循环通过内部循环回路的冷却剂流过冷却器芯部18。因此,由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂不流过冷却器芯部18。
在以下的步骤S540中,确定冷却器芯部入口水温是否超过第二冷却确定温度Tf2(第二冷却确定温度)。第二冷却确定温度Tf2是比第一冷却确定温度Tf1高的温度(例如,3℃),并且被预先存储在控制器40中。
当冷却器芯部入口水温确定为超过第二冷却确定温度Tf2时,操作返回到步骤S500。当冷却器芯部入口水温确定为不超过第二冷却确定温度Tf2时,操作返回到步骤S540。
在此实施方式中,当需要冷却时,一旦冷却器芯部入口水温变得比第一冷却确定温度Tf1低,那么第一冷却模式转换到第二冷却模式,这能够抑制在冷却器芯部18的表面形成霜冻(霜)。在下文中,将说明上述描述的原因。
当冷却器芯部18的表面温度比0℃低时,附着到冷却器芯部18的表面的冷凝水被冷冻以形成霜冻(霜)。结果,冷却器芯部18的空气通道被关闭以降低进入到车辆内部的吹送空气的量,由此降低空气调节性能。因此,流入到冷却器芯部18的冷却剂的温度的适当范围等于或高于0℃。
从此点考虑,在此实施方式中,当需要冷却时,一旦在第一冷却模式中冷却器芯部入口水温低于第一冷却确定温度Tf1,那么第一冷却模式被转换到第二冷却模式,从而循环通过内部循环回路的冷却剂流过冷却器芯部18,并且由冷却剂冷却器14冷却的低温冷却剂不流过冷却器芯部18。
此时,循环通过内部循环回路的冷却剂被进入到车辆内部的吹送空气加热,逐渐增加其温度。即使由冷却剂冷却器14所冷却的低温冷却剂的温度比第一冷却确定温度Tf1低,但是流过冷却器芯部18的冷却剂温度能够等于或高于第一冷却确定温度Tf1,这能够抑制在冷却器芯部18的表面形成霜冻(霜)。
第十四实施方式
虽然在第十二实施方式中,第三泵81被设置在循环流路80中的从用于电池冷却器的流路84中分出的一部分中,但是在第十四实施方式中,如图58所示,第三泵81被设置在循环流路80的与用于电池冷却器的流路84结合为一体的一部分中(靠近电池冷却器15)。
该实施方式能够获得与上述的第十二实施方式的操作和效果相同的操作和效果。此外,在此实施方式中,第三泵81一直工作,由此到电池冷却器15的冷却剂的供给能够被控制为在非循环模式(第一冷却模式等)和循环模式(第二冷却模式等)之间的转换中不会停止。
第十五实施方式
在本发明的第十五实施方式中,如图59所示,相对于上述的第十二实施方式的设置改变冷却剂冷却器14、冷凝器50和散热器13的设置。
冷却剂冷却器14被设置在第二泵12和第一转换阀19之间。也就是,冷却剂冷却器14的冷却剂入口侧连接到第二泵12的冷却剂排出侧,冷却剂冷却器14的冷却剂出口侧连接到第一转换阀19的入口19b。
冷凝器50被设置在第一泵11和第一转换阀19之间。也就是,冷凝器50的冷却剂入口侧连接到第一泵11的冷却剂排出侧,冷凝器50的冷却剂出口侧连接到第一转换阀19的入口19a。
散热器13设置在第一和第二转换阀19和20之间。也就是,散热器13的冷却剂入口侧连接到第一转换阀19的出口19g,散热器13的冷却剂出口侧连接到第二转换阀20的入口20g。
第一转换阀19构造为能够在入口19a和19b以及出口19c、19d、19e、19f和19g之间转换连通状态。第二转换阀20也构造为能够在入口20a、20b、20c、20d和20g以及出口20e和20f之间转换连通状态。
该实施方式能够获得与上述的第十二实施方式的操作和效果相同的操作和效果。
第十六实施方式
在上述的第十二实施方式中,允许冷却剂在不流过第一和第二转换阀19和20的情况下循环流过电池冷却器15,这优化了电池的操作,同时保证了空气调节性能(冷却和加热性能)。另一方面,在如图60所示的第十六实施方式中,电池冷却器15由热管类型的热交换器组成,这优化了电池的操作,同时保证了空气调节性能。
在图60中示出的上下箭头示出了车载状态下的竖直方向(重力方向)。电池冷却器15包括第一气-液相改变部151和第二气-液相改变部152,这些改变部能够适用于冷凝或蒸发制冷剂(工作流体)。
第一气-液相改变部151包括容器151a和冷却剂管151b。制冷剂以两相(也就是,气相和液相)被密封在容器151a中。冷却剂管151b的入口侧被连接到第一转换阀19的出口,冷却剂管151b的出口侧被连接到第二转换阀20的入口。冷却剂管151b的中间部被设置在容器151a中。
密封在容器151a中的制冷剂与流过冷却剂管151b的冷却剂交换热量,从而冷凝或蒸发。
第二气-液相改变部152包括使得制冷剂流过的制冷剂管152a。制冷剂管152a的一端连接到第一气-液相改变部151的容器151a的下部,也就是,液相制冷剂存在的部分。制冷剂管152a的另一端连接到第一气-液相改变部151的容器151a的上部,也就是,气相制冷剂存在的部分。
在第二气-液相改变部152中,流过制冷剂管152a的制冷剂通过被电池90加热或冷却而蒸发或冷凝。
电池90由多个电池单元组成。电池90设置有用于检测电池单元的温度的电池温度传感器91。来自电池温度传感器91的检测信号被输入到控制器40。
当流入到第一气-液相改变部151的冷却剂的温度较低时,气相制冷剂被冷却剂冷却以在第一气-液相改变部151中冷凝。同时,当液相制冷剂在第二气-液相改变部152中通过被电池90加热而蒸发时,制冷剂在第一气-液相改变部151和第二气-液相改变部152之间循环,如图60中的箭头所示,从而电池90被冷却。
相反地,当流进第一气-液相改变部151(电池冷却器15)的冷却剂的温度高时,液相制冷剂被冷却剂加热从而在第一气-液相改变部151中蒸发。同时,当气相制冷剂被电池90冷却以在第二气-液相改变部152中冷凝时,制冷剂在与图60中的箭头的方向相反的方向上在第一气-液相改变部151和第二气-液相改变部152之间循环,从而电池90被加热。
将参考图61来描述由本实施方式的控制器40所执行的控制程序。控制器40执行根据图61的流程图的计算机程序。
在步骤S600中,首先,确认电池是否需要被冷却。具体地,当电池温度等于或高于第一预确定温度(例如,35℃)时,电池的冷却被确定为是需要的。相反地,当电池温度比第一预确定温度低时,电池的冷却被确定为不需要。
当确定电池需要冷却时,操作进行到步骤S610,在此步骤中,确定电池温度是否超过目标冷却温度(例如,40℃)。当电池温度确定为超过目标冷却温度时,操作进行到步骤S620。当电池温度确定为不超过目标冷却温度时,电池返回到步骤S600。
在步骤S620中,第一和第二转换阀19和20的操作被控制,使得低温冷却剂(由冷却剂冷却器14所冷却的冷却剂)被供给到电池冷却器15。因此,电池90被冷却。
在随后的步骤S630中,确定由电池温度传感器91检测到的电池单元温度是否低于第一冷却确定温度Tc1(例如,15℃)。第一冷却确定温度Tc1是电池的可用温度范围(例如,15至35℃)的下限温度。
当电池冷却器入口水温确定为比第一冷却确定温度Tc1低时,操作进行到步骤S640。当电池冷却器入口水温确定为不比第一冷却确定温度Tc1低时,操作返回到步骤S610。
在步骤S640中,第一和第二转换阀19和20的操作被控制,使得终止将低温冷却剂(由冷却剂冷却器14所冷却的冷却剂)供给到电池冷却器15。
在随后的步骤S650中,确定电池冷却器入口水温是否超过第二冷却确定温度Tc2(例如,17℃)。第二冷却确定温度Tc2是比第一冷却确定温度Tc1高的温度。
当电池冷却器入口水温确定为超过第二冷却确定温度Tc2时,操作返回到步骤S610。当电池冷却器入口水温确定为不超过第二冷却确定温度Tc2时,操作返回到步骤S650。
另一方面,当在步骤S600中确定电池不需要冷却时,操作进行到步骤S660,在此步骤中确定电池是否需要被加热。具体地,当电池温度比第二预定温度(例如,15℃)低时,电池的加热被确定为是需要的。相反地,当电池温度等于或高于第二预确定温度时,电池的加热被确定为是不需要的。
当确定电池需要加热时,操作进行到步骤S670。当确定电池不需要在步骤S670中加热时,操作返回到步骤S600。
在的步骤S670中,确定电池温度是否低于目标加热温度(例如,10℃)。当电池温度确定为低于目标加热温度时,操作进行到步骤S680。当电池温度确定为不低于目标加热温度时,操作返回到步骤S600。
在步骤S680中,控制第一和第二转换阀19和20的操作使得高温冷却剂(由冷凝器50加热的冷却剂)被供给到电池冷却器15。因此,电池90被加热。
在随后的步骤S690中,确定由电池温度传感器91检测到的电池单元的温度是否高于第一加热确定温度Tw1(例如,35℃)。第一加热确定温度Tw1是电池的可用温度范围内(例如,15至35℃)的上限温度。
当电池冷却器入口水温确定为超过第一加热确定温度Tw1时,操作进行到步骤S700。当电池冷却器入口水温确定为不超过第一加热确定温度Tw1时,操作返回到步骤S670。
在步骤S700中,第一和第二转换阀19和20的操作被控制,使得终止将高温冷却剂供给到电池冷却器15。
在随后的步骤S710中,确定电池冷却器入口水温是否低于第二加热确定温度Tw2(例如,33℃)。第二加热确定温度Tw2是比第一加热确定温度Tw1低的温度。
当电池冷却器入口水温确定为低于第二加热确定温度Tw2时,操作返回到步骤S670。当电池冷却器入口水温确定为不低于第二加热确定温度Tw2时,操作返回到步骤S710。
在此实施方式中,当电池需要冷却时,一旦电池单元温度低于第一冷却确定温度Tc1,停止向电池冷却器15供给低温冷却剂,这防止了由于比可用电池温度范围内的温度低的电池温度而使得电池的输入输出和电池的充电效率降低。
当停止向电池冷却器15供给低温冷却剂的同时电池单元温度逐渐增加而超过第二冷却确定温度Tc2时,,低温冷却剂能够被供给到电池冷却器15以防止电池单元温度不断增加至高于第二冷却确定温度Tc2很多。
类似地,当电池需要加热时,一旦电池单元温度超过第一加热确定温度Tw1,停止向电池冷却器15供给高温冷却剂,这能够防止电池由于超过可用电池温度范围的高电池温度而快速退化、寿命降低和电池故障。
当在停止向电池冷却器15供给高温冷却剂的同时电池单元温度逐渐降低到比第二加热确定温度Tw2低时,高温冷却剂能够被供给到电池冷却器15以防止电池单元温度不断降低到比第二加热确定温度Tw2低很多。
在此实施方式中,电池冷却器15由热管类型的热交换器组成,从而即使在终止向电池冷却器15供给冷却剂时,也能够通过制冷剂的作用而降低形成电池90的电池单元之间的温度差。
第十七实施方式
虽然在上述的第十六实施方式中,电池冷却器15由热管类型的热交换器形成,但是在第十七实施方式中,如图62所示,冷却器芯部18由热管类型热交换器组成。
在图62中示出的上下箭头表示车载状态的竖直方向(重力方向)。冷却器芯部18包括第一气-液相改变部181和第二气-液相改变部182,这些改变部适用于冷凝或蒸发制冷剂。第一气-液相改变部181包括上箱体181a、冷却剂管181b。第二气-液相改变部182包括管182a、散热片182b和下箱体182c。
多个管182a形成允许制冷剂从其中流过的制冷剂流路,且彼此并联布置以具有指向竖直方向的纵向。吹送空气吹入到车辆内部的空气通道形成在管182a之间。
散热片182b是通过增加管182a和进入到车辆内部的吹送空气之间的热传递面积而促进制冷剂和进入到车辆内部的吹送空气之间的热交换的热传递促进构件。散热片182b被结合到管182a的外表面。
上箱体181a和下箱体182c中的每一个是用于相对于管182a分配制冷剂或收集制冷剂的箱体。上箱体181a被设置在大量管182a之上,且下箱体182c被设置在大量管182a之下。
冷却剂管181b被设置在上箱体181a内部。冷却剂管181b的入口侧连接到第一转换阀19的出口,且冷却剂管181b的出口侧连接到第二转换阀20的入口。
制冷剂以两相(即,气相和液相)被密封在冷却器芯部18中。具体地,液相的制冷剂被密封在管182a和下箱体182c中,气相的制冷剂被密封在上箱体181a中。
散热片182b设置有冷却器芯部温度传感器95,其用于检测散热片182b的温度,也就是,冷却器芯部18的表面的温度。来自冷却器芯部温度传感器95的检测信号被输入到控制器40中。
当流入冷却剂管181b中的冷却剂温度低时,上箱体181a中的气相制冷剂被流过冷却剂管181b的冷却剂冷却和冷凝。此时,当在各个管182a中的液相制冷剂被进入到车辆内部的吹送空气加热和蒸发时,制冷剂在上箱体181a和管182a之间循环,由此冷却进入到车辆内部的吹送空气。
将参考图63来对本实施方式的控制器40所执行的控制程序进行说明。控制器40执行根据图63的流程图的计算机程序。
在步骤S700中,首先,确定电池是否需要被冷却。具体地,当空气调节开关44被打开时,确定需要冷却。相反地,当空气调节开关44被关闭时,确定不需要冷却。
当确定需要冷却时,操作进行到步骤S710。当确定不需要冷却时,操作返回到步骤S700。
在步骤S710中,控制第一和第二转换阀19和20的操作,从而低温冷却剂(由冷却剂芯部14所冷却的冷却剂)被供给到冷却器芯部18。因此,进入车辆内部的吹送空气在冷却器芯部18中被冷却。
在随后的步骤S720中,确定由冷却器芯部温度传感器95所检测到的冷却器芯部温度比第一冷却确定温度Tf1(例如,1℃)低。第一冷却确定温度Tf1是基于不会在冷却器芯部18的表面形成霜冻的温度范围内的下限温度而确定的温度,且被预先储存在控制器40中。
当冷却器芯部温度确定为比第一冷却确定温度Tf1低时,操作进行到步骤S730。当冷却器芯部温度确定为不比第一冷却确定温度Tf1低时,操作返回到步骤S700。
在步骤S730中,控制第一和第二转换阀19和20的操作,从而停止将低温冷却剂供给到冷却器芯部18。
在随后的步骤S740中,确定冷却器芯部温度是否超过第二冷却确定温度Tf2(例如,3℃)。第二冷却确定温度Tf2是比第一冷却确定温度Tf1高的温度(例如,3℃),且预先被存储在控制器40中。
当冷却器芯部温度确定为超过第二冷却确定温度Tf2时,操作进行到步骤S700。当冷却器芯部温度确定为不超过第二冷却确定温度Tf2,操作返回到步骤S740。
在此实施方式中,当电池需要冷却时,一旦冷却器芯部温度变得比第一冷却确定温度Tf1低,停止将低温冷却剂供给到冷却器芯部18,这能够抑制在冷却器芯部18的表面上形成霜(结霜)。
当在停止将低温冷却剂供给到冷却器芯部18的同时冷却器芯部温度逐渐增加以超过第二冷却确定温度Tf2时,低温冷却剂能够被供给到冷却器芯部18以防止冷却器芯部温度不断地增加到比第二冷却确定温度Tf2高很多。
其他实施方式
本公开不限于上述实施方式,能够对所公开的实施方式进行多种修改和改变。
(1)多种设备能够用作温度调节设备。例如,使用的温度调节设备能够是包含在乘客乘坐的座位中且适用于通过冷却剂冷却和加热座位的热交换器。温度调节设备的数量能够是任意数,只要该数是复数(两个或以上)。
(2)上述的第一实施方式示出了形成在第一和第二转换阀19和20的阀元件中的孔的布置图案的一个示例。然而,形状在第一和第二转换阀19和20的阀元件中的孔的布置图案能够以多种方式改变。
通过修改形成在第一和第二转换阀19和20的阀元件中的孔的布置图案,能够以多种方式来改变冷却剂的入口和出口之间的连通状态,这能够容易地适用于说明书的改变,包括增加操作模式等。
(3)虽然在上述的第一实施方式中,基于由外侧空气传感器42检测到的外部空气温度来在第一至第三模式之间执行转换,但是也能够基于由水温传感器43所检测到的冷却剂温度而执行第一至第三模式之间的转换。
(4)虽然在上述的第三实施方式中,在第二模式中存储在电池中的冷能量被用于过冷制冷循环22的高压制冷剂,但是存储在电池中的冷能量能够用于冷却车辆内部的空气、逆变器等。
(5)在上述的实施方式中,通过制冷循环22的低压制冷剂而冷却冷却剂的冷却剂冷却器14被用作用于将冷却剂冷却到比外界温度低的低温的冷却器。然而,珀耳帖效应(Peltier)设备能够用作冷却器。
(6)在上述的各个实施例中,冷却剂能够间歇地循环通过电池冷却器15以由此控制电池的冷却能力。
(7)在上述的各个实施例中,能够根据发动机上的负载在中温冷却剂循环通过废气冷却器17的状态和低温冷却剂循环通过废气冷却器17的另一状态之间执行转换。当发动机上的负载小时,例如,当车辆在市中心行驶时,进行转换以执行低温冷却剂循环从而通过制冷剂循环22来冷却废气,这导致了返回到发动机吸气侧的废气密度的增加,由此提高了燃料效率。
(8)在上述的各个实施例中,冷却剂能够用作冷却或加热温度调节设备的热介质。可选地,多种介质,诸如油,也能够用作热介质。
(9)上述的各个实施例的制冷循环22采用碳氟化合物制冷剂作为制冷剂。然而,制冷剂的种类不限于此。具体地,诸如二氧化碳的天然冷却剂、碳氢基制冷剂等也能够用作冷却剂。
上述的各个实施例的制冷循环22形成亚临界的制冷循环,该循环的高压侧制冷剂压强不超过制冷剂的临界压强。可选地,制冷循环22可形成超临界制冷循环,该循环的高压侧制冷剂压强超过制冷剂的临界压强。
(10)在上述的各个实施例中,本公开的车辆热管理系统例如适用于混合动力车。可选地,本公开也适用于电动汽车,该电动汽车在不包含发动机的情况下从用于行驶的电动机中获得用于行驶的驱动力。
(11)在上述十二至十五实施例中,三通阀82适用于通过三通阀82在循环流路80和用于电池冷却器的流路84的打开和关闭之间转换。可选地,去除三通阀82,然后止回阀能够被设置在循环流路80中。
在此情况下,第一和第二转换阀19和20关闭用于电池冷却器的流路84,从而能够进行转换以执行循环模式(第二冷却模式,第二加热模式,电池温度均衡操作模式或第二冷却模式)。可选地,也能够通过如下的方式进行转换而执行循环模式:使第一转换阀19将用于电池冷却器的流路84连接到第一和第二冷却剂回路中的一个,并使第二转换阀20将用于电池冷却器的流路84连接到第一和第二冷却剂回路中的另一个。
(12)在第十二至第十五实施方式中,作为举例说明,内部循环回路形成在电池冷却器15或冷却器芯部18中。然而,本发明不限于此,可为其他的温度调节设备形成内部循环回路。
例如,能够为逆变器冷却器16形成内部循环回路。因此,能够调整逆变器的冷却能力,防止在逆变器产生少量的热量的行驶情况下因为将低温冷却剂引入到逆变器冷却器16而使逆变器的冷却能力过度增加。
(13)虽然在上述的第十六实施方式中,根据电池90的温度将冷却剂间歇地供给到电池冷却器15,但是可根据电池90的温度来调整供给到电池冷却器15的冷却剂的流量。
类似地,虽然在上述的十七实施方式中,根据冷却器芯部18的温度来将冷却剂间歇地供给到冷却器芯部18,但是可根据冷却器芯部18的温度来调整供给到冷却器芯部18的冷却剂的流量。
可通过控制第一和第二转换阀19和20中的至少一个的操作来调整冷却剂的流量。
(14)上述第十七实施方式的冷却剂芯部18能够设置有用于将冷凝在上箱体18中的制冷剂直接返回到下箱体182c中的制冷剂管。

Claims (24)

1.一种车辆热管理系统,所述车辆热管理系统包括:
吸入和排出热介质的第一泵(11)和第二泵(12);
在热介质和外部空气之间交换热量的热介质热交换器(13);
具有被所述热介质调节的温度的多个温度调节设备,每个温度调节设备具有允许所述热介质从其中通过的流路;
第一转换阀(19),所述第一转换阀在从所述第一泵中排出的热介质流入到所述温度调节设备的一个状态和从所述第二泵中排出的热介质流入到所述温度调节设备的另一状态之间转换热介质流入到各个温度调节设备的流入状态,其中,所述第一泵的热介质排出侧和所述第二泵的热介质排出侧彼此并联地连接,所述温度调节设备的各自的热介质入口侧彼此并联地连接;
第二转换阀(20),所述第二转换阀在从所述温度调节设备中流出的热介质流入所述第一泵的一个状态和从所述温度调节设备中流出的热介质流入所述第二泵的另一状态之间转换热介质从每个温度调节设备中流出的流出状态,其中,所述第一泵的热介质吸入侧和所述第二泵的热介质吸入侧彼此并联地连接,所述温度调节设备的各自的热介质出口侧彼此并联地连接;以及
控制器(40),其控制所述第一转换阀和所述第二转换阀的操作以在(i)热介质在所述第一泵和所述温度调节设备之间循环的一个循环状态和(ii)热介质在所述第二泵和所述温度调节设备之间循环的另一循环状态之间转换。
2.如权利要求1所述的车辆热管理系统,还包括:
检测器(42,43),所述检测器检测与在所述热介质热交换器处进行热交换之后的热介质的温度相关的温度,
其中,所述控制器根据由所述检测器检测到的温度控制所述第一转换阀和所述第二转换阀的操作。
3.如权利要求2所述的车辆热管理系统,还包括:
冷却器(14),所述冷却器将从所述第二泵(12)中排出的热介质冷却到比外部空气温度低的温度,其中
所述热介质热交换器在外部空气和从所述第一泵排出的热介质之间交换热量;且
所述控制器控制所述第一转换阀和所述第二转换阀的操作,使得当由所述检测器检测到的温度低于预定温度时,所述热介质在所述第一泵和所有的温度调节设备之间循环,并使得当由所述检测器检测到的温度高于所述预定温度时,随着所述检测器检测到的温度的增加,相对于所述第二泵(12),所述热介质循环通过的温度调节设备的数量增加。
4.如权利要求3所述的车辆热管理系统,其特征在于,
所述温度调节设备具有不同的必需冷却温度,且
所述控制器控制所述第一转换阀和所述第二转换阀,使得当由所述检测器检测到的温度高于预定温度时,随着由所述检测器检测到的温度增加,所述热介质在所述第二泵和温度调节设备之间从必须冷却温度最低的温度调节设备开始按照必需冷却温度增大的顺序循环。
5.如权利要求2所述的车辆热管理系统,还包括:
低压侧热交换器,所述低压侧热交换器在所述热介质和制冷循环的低压制冷剂之间交换热量,其中
所述低压侧热交换器的热介质入口侧被连接到所述第一转换阀,
所述低压侧热交换器的热介质出口侧被连接到所述第二转换阀,
所述第一转换阀在从所述第一泵中排出的热介质流入到所述低压侧热交换器的流入状态和从所述第二泵中排出的热介质流入到所述低压侧热交换器的另一流入状态之间转换,
所述第二转换阀在从所述低压侧热交换器中流出的热介质流出到所述第一泵的流出状态和从所述低压侧热交换器中流出的热介质流出到所述第二泵的另一流出状态之间转换,
所述温度调节设备中的一个设备是在所述热介质和所述制冷循环的高压制冷剂之间交换热量的高压侧热交换器(50),
所述热介质热交换器适于在外部空气和从所述第一泵排出的热介质之间交换热量,且
所述控制器控制所述第一转换阀和所述第二转换阀,使得当由所述检测器检测到的温度低于预定温度时,所述热介质在所述低压侧热交换器和所述第一泵之间循环并且所述热介质在所述高压侧热交换器和所述第二泵之间循环。
6.如权利要求5所述的车辆热管理系统,还包括:
加热热交换器(51),所述加热热交换器(51)利用在所述高压侧热交换器处进行热交换之后的热介质来加热将被吹入到车辆内部的空气。
7.如权利要求5所述的车辆热管理系统,适用于能够利用外部电源供给的电能为电池充电的车辆,所述车辆热管理系统还包括:
过冷却器(60),所述过冷却器利用所述热介质来冷却在所述高压侧热交换器处进行热交换之后的制冷剂;以及
开/关阀(59),所述开/关阀打开或关闭制冷剂流路,流入所述低压侧热交换器的制冷剂在所述制冷剂流路中流动,其中
在所述温度调节设备中的一个设备是使用所述热介质冷却所述电池的电池冷却器(15),
设置所述过冷却器(60),使得流过所述低压侧热交换器和所述电池冷却器之后的热介质流向所述过冷却器,且
所述控制器当电池被外部电源供给的电能充电时打开所述开/关阀,在电池被外部电源供给的电能充电之后关闭所述开/关阀。
8.如权利要求7所述的车辆热管理系统,其特征在于:
所述过冷却器的热介质入口侧连接到所述第一转换阀;且
所述过冷却器的热介质出口侧连接到所述电池冷却器的热介质入口侧。
9.如权利要求1所述的车辆热管理系统,还包括:
冷却器(14),所述冷却器将从所述第二泵中排出的热介质冷却到比外部空气温度低的温度,其中:
所述热介质热交换器适于在外部空气和从所述第一泵排出的热介质之间交换热量,
所述温度调节设备中的两个是使用热介质冷却电池的电池冷却器(15)和使用热介质冷却热容量比电池的热容量小的逆变器的逆变器冷却器(16),且
所述控制器控制所述第一转换阀和所述第二转换阀,从而当逆变器的温度高于预定温度时,所述热介质在作为温度调节设备的所述逆变器冷却器和所述第二泵之间循环,并且,所述热介质在作为温度调节设备的所述电池冷却器和所述第一泵之间循环。
10.如权利要求2所述的车辆热管理系统,还包括:
加热热交换器(51),所述加热热交换器(51)利用热介质来加热将被吹入到车辆内部的空气,其中
所述加热热交换器的热介质入口侧连接到所述第一转换阀,
所述加热热交换器的热介质出口侧连接到所述第二转换阀,
所述第一转换阀在从所述第一泵中排出的热介质流入到所述加热热交换器的状态和从所述第二泵中排出的热介质流入到所述加热热交换器的另一状态之间转换所述热介质流入到所述加热热交换器的流入状态,
所述第二转换阀在来自所述加热热交换器的热介质流入到所述第一泵的状态和来自所述加热热交换器的热介质流入到所述第二泵的另一状态之间转换热介质从所述加热热交换器中流出的流出状态,
所述温度调节设备的一个是使用热介质冷却电池的电池冷却器,
所述热介质热交换器(13)适于在外部空气和从所述第一泵排出的热介质之间交换热量,并且
所述控制器控制所述第一转换阀和所述第二转换阀,使得当由所述检测器检测到的温度低于预定温度时,热介质在所述第二泵和所述电池冷却器和所述加热热交换器中的每一个之间循环。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的车辆热管理系统,其特征在于,
所述第一转换阀适于在(i)分别单独连接到所述第一泵的热介质排出侧和所述第二泵的热介质排出侧的两个入口和(ii)分别单独连接到温度调节设备的各自的热介质入口侧的多个出口之间转换热介质的流动,且
所述第二转换阀适于在(i)分别单独连接到温度调节设备的各自的热介质出口侧的多个入口和(ii)分别单独连接到所述第一泵的热介质排出侧和所述第二泵的热介质排出侧的两个出口之间转换热介质的流动。
12.如权利要求1至4中的任一项所述的车辆热管理系统,还包括,
设置在循环流路(80)中的第三泵(81),所述热介质在不经过所述第一转换阀和所述第二转换阀的情况下循环通过所述循环流路(80),所述第三泵适于吸入和排出热介质,其中,
所述温度调节设备中的至少一个温度调节设备允许两种热介质从其中通过,所述两种热介质包括(i)流过从所述第一转换阀经由所述至少一个温度调节设备到所述第二转换阀的非循环流路的热介质和(ii)流过所述循环流路的热介质,且
所述第一转换阀和所述第二转换阀能够在允许流过所述非循环流路的热介质流过所述至少一个温度调节设备的非循环模式和允许循环流过所述循环流路的热介质流过所述至少一个温度调节设备的循环模式之间转换。
13.如权利要求12所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述第一转换阀和所述第二转换阀被操作为通过转换热介质相对于所述非循环流路的流动在所述循环模式和所述非循环模式之间转换。
14.如权利要求12所述的车辆热管理系统,还包括用于在所述非循环流路和所述循环流路中的每一个的打开和关闭之间转换的循环转换阀。
15.如权利要求12所述的车辆热管理系统,其特征在于,基于作为流入到所述至少一个温度调节设备中的热介质的温度的流入热介质温度来转换所述循环模式或所述非循环模式。
16.如权利要求15所述的车辆热管理系统,其特征在于,在所述至少一个温度调节设备的冷却操作中,当所述流入热介质温度等于或低于第一冷却确定温度时,转换到循环模式,当所述流入热介质温度等于或高于比所述第一冷却确定温度高的第二冷却确定温度时,转换到非循环模式。
17.如权利要求15所述的车辆热管理系统,其特征在于,在所述至少一个温度调节设备的加热操作中,当所述流入热介质温度等于或高于第一加热确定温度时,转换到循环模式,当所述流入热介质温度等于或低于比所述第一加热确定温度低的第二加热确定温度时,转换到非循环模式。
18.如权利要求16所述的车辆热管理系统,其特征在于,
所述至少一个温度调节设备是使用所述热介质冷却电池的电池冷却器(15),且
所述第一冷却确定温度是基于电池的可用温度范围中的下限温度而确定的温度。
19.如权利要求16所述的车辆热管理系统,其特征在于,
所述至少一个温度调节设备是使用所述热介质冷却将被吹入到车辆内部的空气的空气冷却器(18),且
所述第一冷却确定温度是基于不会在所述空气冷却器上引起结霜的温度范围中的下限温度而确定的温度。
20.如权利要求17所述的车辆热管理系统,其特征在于,
所述至少一个温度调节设备是使用所述热介质加热电池的设备,且
所述第一加热确定温度是基于电池的可用温度范围中的上限温度而确定的温度。
21.如权利要求1至4中的任一项所述的车辆热管理系统,其特征在于,至少一个所述温度调节设备是热管热交换器,所述热管热交换器包括通过在所述热介质和工作流体之间交换热量而冷凝或蒸发工作流体的第一气-液相改变部以及通过从所述工作流体中吸收或排出热量而蒸发或冷凝所述工作流体的第二气-液相改变部。
22.如权利要求21所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述控制器控制所述第一转换阀、所述第二转换阀、所述第一泵和所述第二泵中的至少一个的操作,以调整流入到所述至少一个温度调节设备的热介质的流量。
23.如权利要求21所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述至少一个温度调节设备是电池冷却器,所述电池冷却器冷却和冷凝已经从电池吸收热量的所述工作流体。
24.如权利要求21所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述至少一个温度调节设备是空气冷却器,所述空气冷却器冷却和冷凝已经从吹入车辆内部的空气中吸收热量的所述工作流体。
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