CN108136872A - 车载热利用装置 - Google Patents

Abstract

一种车载热利用装置(10)，包括：发动机流体回路(12)，流体在发动机流体回路中循环以冷却发动机(18)；加热器流体回路(14)，其经过回收排气(28)的热的排热回收设备(26)和用于将所述流体的热散热到车辆内部的车辆内部换热器(24)；冷热流体回路(16)，其经过散热换热器(34)，所述散热换热器被包括在冷却剂被压缩机(32)压缩并且经压缩的冷却剂膨胀的制冷循环(30)中；第一切换单元(52)，其被构造成在连接状态与断开状态之间选择性地切换发动机流体回路(12)与加热器流体回路(14)的状态；第二切换单元(54)，其被构造成在连接状态与断开状态之间选择性地所述加热器流体回路(14)与冷热流体回路(16)的状态。

Description

车载热利用装置

技术领域

本发明涉及一种车载热利用装置。

背景技术

日本专利申请公开第6-219150号(JP6-219150A)提出了一种设置有蒸发器和冷凝器的空调器，其在制冷剂循环中循环流体以使用换热器使流体接收或吸收制冷剂热。更具体地，公开了一种空调器，其在夏季在蒸发器与空调散热器之间以及在冷凝器与外部散热器之间循环流体，而在冬季在蒸发器与外部散热器之间以及在冷凝器与空调散热器之间循环流体。

发明内容

根据日本专利申请公开第6-219150号(JP6-219150A)中公开的空调器，通过在蒸发器与外部散热器之间以及在冷凝器与空调散热器之间循环流体，车辆内部可以在冬季使用发动机以外的热源来加热。然而，在寒冷季节存在使车辆内部加热更快的改进的余地。

另外，根据日本专利申请公开第6-219150号(JP6-219150A)中公开的空调器，由于在寒冷季节的预热操作期间由发动机加热冷却剂的热量用于车辆内部加热，因此预热操作时间增加，并且由于机械损失导致燃料效率降低。

本发明提供一种可以在寒冷季节更快速地加热车辆内部而不增加预热操作时间的车载热利用装置。

根据本发明的第一方案的车载热利用装置包括：发动机流体回路，流体在所述发动机流体回路中循环以冷却发动机；加热器流体回路，所述流体在所述加热器流体回路中循环，所述加热器流体回路经过排热回收设备和用于将所述流体的热散热到车辆内部的车辆内部换热器，所述排热回收设备被构造成回收排气的热；冷热流体回路，所述流体在所述冷热流体回路中循环，所述冷热流体回路经过散热换热器，所述散热换热器被包括在制冷剂被压缩机压缩以及经压缩的所述制冷剂膨胀的制冷循环中；第一切换单元，其设置在所述发动机流体回路与所述加热器流体回路之间，所述第一切换单元被构造成在所述第一切换单元的连接状态与所述第一切换单元的断开状态之间选择性地切换状态，所述第一切换单元的所述连接状态是所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接的状态，所述第一切换单元的所述断开状态是所述发动机流体回路与所述加热器流体回路断开的状态；第二切换单元，其设置在所述加热器流体回路与所述冷热流体回路之间，所述第二切换单元被构造成在所述第二切换单元的连接状态与所述第二切换单元的断开状态之间选择性地切换状态，所述第二切换单元的所述连接状态是所述加热器流体回路与所述冷热流体回路连接的状态，所述第二切换单元的所述断开状态是所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开的状态；以及循环单元，其在当所述加热器流体回路和所述冷热流体回路通过所述第二切换单元而置于所述连接状态时，使已经经过所述散热换热器的流体在所述加热器流体回路中循环。

根据上述的方案，随着流体在发动机流体回路中沿着用于冷却发动机的循环路径循环，所述发动机被流体冷却。

在所述加热器流体回路中，随着流体沿着经过车辆内部换热器的循环路径循环，所述车辆内部被由流体加热的车辆内部换热器加热。

在冷热流体回路中，随着流体沿着经过制冷循环中包括的散热换热器的循环路径循环，流体被散热换热器加热。

设置在发动机流体回路与加热器流体回路之间的第一切换单元在连接状态与断开状态之间选择性地选择状态，在所述连接状态，发动机流体回路与加热器流体回路连接，在所述断开状态，发动机流体回路与加热器流体回路断开，从而允许发动机流体回路与加热器流体回路连接或断开。

设置在加热器流体回路与冷热流体回路之间的第二切换单元在连接状态与断开状态之间选择性地选择状态，在所述连接状态，加热器流体回路与冷热流体回路连接，在所述断开状态，加热器流体回路与冷热流体回路断开，从而允许加热器流体回路与冷热流体回路连接或断开。

通过第二切换单元将加热器流体回路和冷热流体回路置于连接状态，已经经过散热换热器的流体通过循环单元在加热器流体回路中循环。

设置上述的构造能够使当在寒冷季节在发动机流体回路与加热器流体回路通过第一切换单元断开的情况下执行预热操作时的发动机预热操作时间比当发动机流体回路与加热器流体回路连接的情况下执行预热操作时的发动机预热操作时间短。此时,通过由第二切换单元将加热器流体回路和冷热流体回路置于连接状态，已经经过散热换热器的流体通过循环单元在加热器流体回路中循环。因此，加热器流体回路中的流体能够被两个热源加热(散热换热器和排热回收设备)以用于加热车辆内部。结果是，能够更快地加热车辆内部。

在根据第一方案的车载热利用装置中，所述循环单元可以是设置在所述冷热流体回路中的泵。

作为本发明的第二方案，在根据第一方案所述的车载热利用装置中，所述冷热流体回路可以经过车载受热设备。

根据第二方案，所述车载受热设备能够通过由散热换热器加热的流体加热。

作为本发明的第三方案，根据第一方案或第二方案的车载热利用装置可以包括：第一换热器，其对所述发动机流体回路的流体的热进行散热，以及第二换热器。所述第二换热器可以可选择性地连接至冷冷却剂回路和热冷却剂回路。所述冷冷却剂回路可以经过被包括在所述制冷循环中的吸热换热器，并且所述热冷却剂回路可以经过所述散热换热器。

根据上述的方案，流体的热能够被一个第二换热器吸收并散热。

根据第三方案所述的车载热利用装置可以包括：连接单元，其将所述第二换热器选择性地连接到冷冷却剂回路或热冷却剂回路。

该构造允许冷冷却剂或热冷却剂选择性地连接到第二换热器。

根据第一方案至第三方案所述的车载热利用装置可以包括：检测单元，其检测在所述发动机流体回路中循环的流体的温度；以及控制单元。所述控制单元可以被配置为：当由所述检测单元检测到的温度低于或等于预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路断开，所述加热器流体回路和所述冷热流体回路连接，并且所述压缩机运转，并且当由所述检测单元检测到的温度高于所述预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开，并且所述压缩机停止。

即，流体循环路线能够通过控制单元在预热操作时间和预热操作终止时间之间被切换。

根据第二方案所述的车载热利用装置可以包括：检测单元，其检测在所述发动机流体回路中循环的流体的温度；外部气温传感器，其检测车辆外部的外部气温；以及控制单元。所述控制单元可以被配置为：当由所述检测单元检测到的温度低于或等于预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路断开，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路连接，并且所述压缩机运转；当由所述检测单元检测到的温度高于所述预定温度并且由所述外部气温传感器检测到的外部气温低于第二预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开，并且所述压缩机运转；并且当由所述检测单元检测到的温度高于所述预定温度并且由所述外部气温传感器检测到的外部气温高于所述第二预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开，并且所述压缩机停止。

在第三方案中，当车载热利用装置包括选择性地将第二换热器连接到冷冷却剂回路或热冷却剂回路时，所述连接单元可以被构造成当所述车辆执行车辆内部空气调节时连接所述第二换热器与所述热冷却剂回路，并且当所述车辆执行车辆内部加热时连接所述第二换热器与所述冷冷却剂回路。

如上所述，本发明实现了提供一种能够在寒冷季节在不增加预热操作时间的情况下更快速地加热车辆内部的车载热利用装置的效果。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是示出第一实施例的车载热利用装置的概要构造的图示；

图2是示出第一实施例的车载热利用装置的控制系统的构造的框图；

图3是示出第一实施例的车载热利用装置的预热操作终止时的状态的图示；

图4是示出由第一实施例的车载热利用装置的控制单元执行的处理流程的示例的流程图；

图5是示出第二实施例的车载热利用装置的概要构造的图示；

图6是示出第二实施例的车载热利用装置的控制系统的概要构造的框图；

图7是示出第二实施例的车载热利用装置的预热操作终止时的状态的图示；

图8是示出由第二实施例的车载热利用装置的控制单元执行的处理流程的示例的流程图；

图9是示出第三实施例的车载热利用装置的概要构造的图示；

图10是示出第三实施例的车载热利用装置的控制系统的概要构造的框图；

图11是示出第三实施例的车载热利用装置的预热操作终止时的状态的图示；以及

图12是示出由第三实施例的车载热利用装置的控制单元执行的处理流程的示例的流程图。

具体实施方式

以下参照附图详细描述实施例的示例。实施例的车载热利用装置是可以利用由安装在车辆上的发动机等产生的热来加热车辆内部的装置。该装置不仅可以安装在安装有发动机的汽车上，而且可以安装在安装有电动机和发动机两者的混合动力汽车上。

(第一实施例)

首先，下面描述第一实施例的车载热利用装置。图1是示出第一实施例的车载热利用装置的概要构造的图示。

如图1所示，本实施例的车载热利用装置10包括发动机流体回路12、加热器流体回路14以及冷热流体回路16。冷却剂作为一种流体在每个流体回路中循环。尽管在本实施例中使用冷却剂(诸如防冻流体)作为流体，但也可以使用诸如水的其他流体。

发动机流体回路12是冷却剂沿着对发动机18进行冷却的循环路径循环的循环路径。在该循环路径中，利用水泵(W/P)20使冷却剂循环。在发动机流体回路12中，用作第一换热器的第一散热器22经由恒温器(未示出)连接，并且冷却剂根据恒温器的开/关状态在第一散热器22中循环。也就是说，当冷却剂的温度低于或等于预定温度(例如，预热操作终止温度)时，恒温器关闭，并且在这种情况下，冷却剂不在第一散热器22中循环。相反，当冷却剂的温度高于预定温度时，恒温器接通以使冷却剂循环到第一散热器22以散热。第一散热器22的容量、电风扇的风量以及恒温器开/关温度被设定以使得在发动机流体回路12中循环的冷却剂的温度变为低于或等于预定温度TW1。发动机流体回路12的水泵20可以是通过发动机18的驱动而运行的机械式水泵，或可以是电气运行的电动水泵。在本实施例的示例中，使用了机械式水泵。

加热器流体回路14是设置在车辆内侧的用于冷却发动机18的冷却剂的循环路径。加热器流体回路14包括用作车辆内部换热器的加热器芯24和排热回收设备26。

加热器芯24是用于加热车辆内部的换热器。冷却剂的热从加热器芯24散热以加热车辆内部。

设置在排气管28的路径上的排热回收设备26可以利用排气管28的热来加热冷却剂，发动机18的排气经由排气管28排出。也就是说，车载热利用装置10可以利用由排热回收设备26回收的热来加热用于加热车辆内部的冷却剂。

冷热流体回路16是冷却剂沿着经过制冷循环30所包括的换热器的循环路径循环的循环路径。冷热流体回路16能够利用制冷循环30中包括的换热器对冷却剂进行加热或冷却。

更具体地，制冷循环30包括用作压缩单元的压缩机32、用作散热换热器的热冷却剂加热器34、用作吸热换热器的冷冷却剂冷却器36、以及起到热泵的作用的膨胀阀38。也就是说，通过由压缩机32压缩制冷剂并通过由膨胀阀38膨胀制冷剂的同时使制冷剂循环，经压缩的制冷剂的热由热冷却剂加热器34散热以加热冷却剂并且热通过冷冷却剂冷却器36被吸收到膨胀的制冷剂中以使冷却剂冷却。

更详细地，冷热流体回路16包括：作为冷却剂经过冷冷却剂冷却器36被冷却的循环路径的冷冷却剂回路40；以及作为冷却剂经过热冷却剂加热器34被加热的循环路径的热冷却剂回路42。冷冷却剂回路40包括冷冷却剂水泵44、第二散热器48和冷却器芯50。在该回路中，冷冷却剂水泵44被驱动以使冷却剂按冷冷却剂冷却器36、第二散热器48和冷却器芯50的顺序循环。为了使用的目的，当需要车辆内部加热时，如果外部气温阈值低于或等于预定温度，则存在冷却剂旁通回路(未示出)，其中冷却剂在该回路中循环而不经过冷却器芯50。第二散热器可以设置在第一散热器之前。另一方面，热冷却剂回路42包括热冷却剂水泵46，其被驱动以使冷却剂在该回路中循环。电动水泵适用于冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46。热冷却剂水泵46起到循环单元的作用。在热冷却剂回路42中循环的冷却剂的温度被设定为比发动机流体回路的温度TW1低的温度TW2，并且在冷冷却剂回路40中循环的冷却剂的温度被设定为比温度TW2低的温度TW3。

在本实施例中，作为第一切换单元的切换阀52设置在发动机流体回路12与加热器流体回路14之间，并且同时，作为第二切换单元的四通阀54设置在加热器流体回路14与冷热流体回路16之间。

切换阀52在连接状态与断开状态之间切换状态，在连接状态，发动机流体回路12与加热器流体回路14连接，在断开状态，发动机流体回路12与加热器流体回路14断开。四通阀54在连接状态与断开状态之间切换状态，在连接状态，加热器流体回路14与冷热流体回路16连接，在断开状态，加热器流体回路14与冷热流体回路16断开。也就是说，切换阀52和四通阀54可以用于切换冷却剂循环的路径。

图1示出发动机流体回路12与加热器流体回路14通过切换阀52断开并且加热器流体回路14与冷热流体回路16通过四通阀54连接的状态。

接下来，描述本实施例的车载热利用装置10的控制系统的构造。图2是示出第一实施例的车载热利用装置10的控制系统的概要构造的框图。

本实施例的车载热利用装置10包括控制单元60，该控制单元60控制冷却剂循环的路径的切换。

控制单元60由包括诸如中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)等组件的微型计算机配置。

用作检测单元的冷却剂温度传感器62、切换阀致动器64、四通阀致动器66、压缩机32、冷冷却剂水泵44以及热冷却剂水泵46连接到控制单元60。切换阀致动器64对应于第一切换单元，而四通阀致动器66对应于第二切换单元。

冷却剂温度传感器62检测冷却剂的温度并将检测结果输出到控制单元60。在本实施例中，例如设置在发动机机体中的冷却剂温度传感器62检测循环在发动机流体回路12中循环的冷却剂的温度。

切换阀致动器64驱动切换阀52以将发动机流体回路和加热器流体回路的状态在连接状态和断开状态之间切换。

四通阀致动器66驱动四通阀54，以将加热器流体回路和冷热流体回路的状态在连接状态和断开状态之间切换。

压缩机32在被驱动时压缩制冷循环30中的制冷剂并使其循环。

冷冷却剂水泵44在被驱动时使冷却剂回路40中的冷却剂按冷冷却剂冷却器36、第二散热器48和冷却器芯50的顺序循环。

热冷却剂水泵46在被驱动时使冷却剂在热冷却剂回路42中循环。

在如上所述构造的车载热利用装置10中，当在寒冷季节开始车辆内部加热时，控制单元60可以控制切换阀致动器64、四通阀致动器66和压缩机32的驱动以更快地加热车辆内部。

更具体地，当在寒冷季节进行预热操作时，如图1所示通过四通阀54将加热器流体回路14和冷热流体回路16置于连接状态，可以在寒冷季节更快速地加热车辆内部。也就是说，冷却剂在加热器流体回路14中由排热回收设备26加热，同时在冷热流体回路16中由热冷却剂加热器34加热。因此，可以通过由两个热源加热冷却剂并且通过使加热器芯24散热而更快速地加热车辆内部。此时，通过切换阀52使发动机流体回路12和加热器流体回路14置于断开状态，能够在不使用对车辆内部加热的热的状态下执行预热操作。即，该构造防止了热被用于车辆内部加热、预热操作时间增加、并且由于机械损失导致燃料效率降低的状况。

另一方面，当预热操作终止时，如图3所示，发动机流体回路12和加热器流体回路14通过切换阀52置于连接状态。另外，加热器流体回路14和冷热流体回路16在压缩机32的运转停止的状态下通过四通阀54置于断开状态。这种连接状态在节约了运转压缩机32所需的能量的同时，利用两个热源，即发动机18和排热回收设备26，来维持车辆内部加热。

接下来，描述本实施例的车载热利用装置10的控制单元60执行的具体处理。图4是示出第一实施例的车载热利用装置10的控制单元60的处理的流程的示例的流程图。假设当点火开关(未示出)接通时处理开始来描述图4中的处理。

在步骤100中，控制单元60获取冷却剂温度传感器62的检测结果以检测发动机冷却剂温度，并且处理进行到步骤102。

在步骤102中，控制单元60判定检测到的发动机冷却剂温度是否低于或等于预定温度T1。如果判定为肯定，则处理进行到步骤104；如果判定为否定，则处理进行到步骤108。预定温度T1可以是在该温度下需要预热操作的预定温度。

在步骤104中，控制单元60关闭切换阀52并打开四通阀54，然后，处理进行到步骤106。即，控制单元60使切换阀致动器64致动切换阀52，使得发动机流体回路12与加热器流体回路14置于断开状态，另外使四通阀致动器66致动四通阀54，使得加热器流体回路14与冷热流体回路16置于连接状态。

在步骤106中，控制单元60接通水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32，之后进行到步骤112。因此，产生了图1中所示的状态。在该状态，利用两个热源，即制冷循环30中的排热回收设备26和热冷却剂加热器34，对冷却剂进行加热，并且由加热器芯24散热，因此，车辆内部加热得更快。

另一方面，在步骤108中，控制单元60打开切换阀52并关闭四通阀54，然后，处理进行到步骤110。即，控制单元60使切换阀致动器64致动切换阀52，使得发动机流体回路12与加热器流体回路14置于连接状态，并使四通阀致动器66致动四通阀54，使得加热器流体回路14与冷热流体回路16置于断开状态。

在步骤110中，控制单元60关断水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32，然后，处理进行到步骤112。因此，产生了图3所示的状态。在该状态，在预热操作后，通过发动机18和排热回收设备26这两个热源维持车辆内部加热。

之后，在步骤112中，控制单元60判定发动机是否停止。该判定通过判定点火开关(未示出)是否关断来进行。如果判定结果为否定，则处理返回到步骤100以重复上述处理。如果判定为肯定，则该一系列处理终止。

上述由控制单元60以这种方式执行的控制防止了在寒冷季节的预热操作期间热用于车辆内部加热，从而更快地提高发动机流体回路12中的冷却剂的温度，结果预热操作时间减少。另外，两个热源(加热器流体回路14的排热回收设备26和冷热流体回路16的热冷却剂加热器34)用于加热由加热器芯24使用的冷却剂以加热车辆内部，从而在寒冷季节更快速地加热车辆内部。

(第二实施例)

接着，下面描述第二实施例的车载热利用装置11。图5是示出第二实施例的车载热利用装置的概要构造的图示。对于与第一实施例中的构造相同的构造，使用相同的附图标记，并且省略详细描述。

本实施例的车载热利用装置11是具有与第一实施例的车载热利用装置10的基本构造类似的基本构造的第一实施例的变形例。该车载热利用装置11与第一实施例的车载热利用装置10的不同之处在于，冷热流体回路16的热冷却剂回路42还包括作为车载受热设备的逆变器56。

在本实施例中，冷热流体回路16安装有诸如逆变器56的车载受热设备，由此添加了防止车载受热设备冻结的功能。

例如安装在混合动力汽车上的逆变器56在电力供应之前将从蓄电池供应到电动机的电力从直流电转换成交流电。在本实施例中，如果存在冻结的可能性，则逆变器56被车载热利用装置11加热以防止冻结。

因为诸如逆变器56的功能部件如果被加热到发动机流体回路12的温度TW1则可能被损坏，因此利用由发动机流体回路12加热冷却剂，需要精确的流量控制以防止其被冻结。但是，在本实施例中，逆变器56设置在冷热流体回路16的热冷却剂回路42中，另外，热冷却剂回路42的设定温度仅能够上升到比第一实施例中所述的温度TW1低的温度TW2。因此，该控制比使用由发动机流体回路12加热冷却剂时更容易。

尽管逆变器56用作车载受热设备的示例，但是本实施例不限于此。例如，车载受热设备可以是节气门体。另外，可以适用如果加热到发动机流体回路12的温度TW1则可能损坏的部件。

图6是示出第二实施例的车载热利用装置11的控制系统的概要构造的框图。对于与第一实施例中的构造相同的构造，使用相同的附图标记，并且省略详细描述。

如图6所示，本实施例的车载热利用装置11的控制系统的构造与第一实施例的控制系统的构造不同之处仅在于，控制单元60还包括外部气温传感器58。其他构造与第一实施例中的构造相同，因此省略详细描述。

外部气温传感器58检测车辆的外部气温并将检测结果输出到控制单元60。在本实施例中，控制单元60根据外部气温传感器58的检测结果判定在预热操作终止之后是否维持压缩机32的运转，然后控制压缩机32的运转。即，在本实施例中，如果逆变器56有可能被冻结，则压缩机32的运转被维持以通过热冷却剂回路42的热冷却剂加热器34加热逆变器56。

更具体地，当在寒冷季节执行预热操作时，通过如在第一实施例中那样通过四通阀54将加热器流体回路14和冷热流体回路16置于连接状态，能够在寒冷季节更快地加热车辆内部。即，由于冷却剂在加热器流体回路14中被排热回收设备26加热，同时在冷热流体回路16中由热冷却剂加热器34加热，所以车辆内部能够通过由两个热源加热冷却剂并且通过使加热器芯24散热来更快速地加热。此时，通过切换阀52使发动机流体回路12与加热器流体回路14置于断开状态，能够在不使用用于车辆内部加热的热的状态下来执行预热操作。即，该构造防止了：热被用于车辆内部加热、预热操作时间增加、并且由于机械损失而导致燃料效率降低的状况。另外，在本实施例中，由于发动机流体回路12与加热器流体回路14被置于断开状态，因此在逆变器56中循环的冷却剂的温度只能升高到比发动机流体回路12的温度TW1低的温度TW2。因此，能够在确保诸如逆变器的功能部件耐高温的能力的同时防止冻结。

另一方面，当预热操作终止时，如图7所示，通过由切换阀52将发动机流体回路12与加热器流体回路14置于连接状态并且通过由四通阀54将加热器流体回路14与冷热流体回路16置于断开状态，通过发动机18和排热回收设备26这两个热源维持了车辆内部加热。此时，本实施例根据外部气温判定是否维持压缩机32的运转。如果外部气温低于或等于预定温度(例如，0℃)，则压缩机32不关断，而是维持压缩机32的运转以允许热冷却剂加热器34加热冷热流体回路16中的冷却剂。以这种方式加热冷却剂能够维持防止逆变器56的冻结。

接下来，描述如上所述构造的本实施例的车载热利用装置11的控制单元60执行的具体处理。图8是示出第二实施例的车载热利用装置11的控制单元60的处理的流程的示例的流程图。假设当点火开关(未示出)接通时开始处理来描述图8中的处理。对于与第一实施例中的处理相同的处理，使用相同的附图标记。

在步骤100中，控制单元60获取冷却剂温度传感器62的检测结果以检测发动机冷却剂温度，并且处理进行到步骤102。

在步骤102中，控制单元60判定检测到的发动机冷却剂温度是否低于或等于预定温度T1。如果判定为肯定，则处理进行到步骤104；如果判定为否定，则处理进行到步骤107。预定温度T1可以是在该温度下需要预热操作的预定温度。

在步骤104中，控制单元60关闭切换阀52并打开四通阀54，然后，处理进行到步骤106。即，控制单元60使切换阀致动器64致动切换阀52，使得发动机流体回路12与加热器流体回路14置于断开状态，另外使四通阀致动器66致动四通阀54，使得加热器流体回路14与冷热流体回路16置于连接状态。

在步骤106中，控制单元60接通水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32，之后进入步骤112。结果，产生了图5中所示的状态。在该状态，利用制冷循环30中的排热回收设备26和热冷却剂加热器34这两个热源对冷却剂进行加热，并且由加热器芯24散热，因此，车辆内部加热得更快。

另一方面，在步骤107中，控制单元60获取外部气温传感器58的检测结果以检测外部气温，并且处理进行到步骤108。步骤107可以在步骤102之前执行。

在步骤108中，控制单元60打开切换阀52并关闭四通阀54，然后，处理进行到步骤109。即，控制单元60使切换阀致动器64致动切换阀52，使得发动机流体回路12,与加热器流体回路14置于连接状态，并且使四通阀致动器66致动四通阀54，使得加热器流体回路14与冷热流体回路16置于断开状态。

在步骤109中，控制单元60判定外部气温是否低于或等于预定外部气温(例如0℃)，并且基于该结果判定是否升高逆变器56的温度。如果判定为否定，则处理进行到步骤110；如果判定为肯定，则处理进行到步骤111。

在步骤110中，控制单元60关断水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32，然后，处理进行到步骤112。结果，产生了图7中所示的状态。在该状态，在预热操作后，通过发动机18和排热回收设备26这两个热源维持车辆内部加热。

另一方面，在步骤111中，控制单元60保持水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32的接通状态，并且之后，处理进行到步骤112。结果，产生了图7中所示的状态。在该状态，在预热操作后，通过发动机18和排热回收设备26这两个热源保持车辆内部加热，同时通过热冷却剂加热器34对冷却剂的加热维持防止逆变器56的冻结。

之后，在步骤112中，控制单元60判定发动机是否停止。该判定通过判定点火开关(未示出)是否关断来进行。如果判定为否定，则处理返回到步骤100以重复上述处理。如果判定为肯定，则该一系列处理终止。

由控制单元60执行的如上所述的控制具有与第一实施例的控制类似的效果，并且同时防止可能被高温损坏的诸如逆变器的车载受热设备的冻结。

尽管当外部气温低于或等于预定温度时，在本实施例中压缩机32不关断但维持了压缩机32的运转，以允许热冷却剂加热器34加热冷热流体回路16中的冷却剂以加热逆变器56，但本实施例不限于此。例如，也可以检测逆变器56而不是外部空气的温度，根据逆变器56的温度执行控制。

(第三实施例)

接下来，下面描述第三实施例的车载热利用装置13。图9是示出第三实施例的车载热利用装置的概要构造的图示。对于与第一实施例中的构造相同的构造，使用相同的附图标记，并且省略详细描述。

本实施例的车载热利用装置13是具有与第一实施例的车载热利用装置10的基本构造类似的基本构造的第一实施例的变形例。车载热利用装置13与第一实施例的车载热利用装置10的不同之处在于，第二散热器的连接可以选择性地在冷冷却剂回路40与热冷却剂回路42之间切换。

在本实施例中，如图9所示提供三通阀68，一个在第二散热器48之前，另一个在第二散热器48之后，每一个均作为连接单元。

连接到第二散热器48的两端、冷冷却剂回路40和热冷却剂回路42的三通阀68在冷冷却剂回路40与热冷却剂回路42之间选择性地切换第二散热器48的连接。这个选择性连接切换允许第二散热器48根据来自车辆的请求(加热器请求、空调器请求和其他冷热平衡请求)在冷却剂和外部空气之间执行热交换。

图10是示出第三实施例的车载热利用装置13的控制系统的概要构造的框图。对于与第一实施例中的构造相同的构造，使用相同的附图标记，并且省略详细描述。

如图10所示，本实施例的车载热利用装置13的控制系统的构造与第一实施例的控制系统的构造的不同仅在于，控制单元60还包括三通阀致动器70。由于其它构造与第一实施例中的构造相同，因此省略详细描述。

三通阀致动器70驱动在第二散热器48之前和之后设置的三通阀68，以在冷冷却剂回路40和热冷却剂回路42之间选择性地切换第二散热器48的连接。在本实施例中，控制单元60根据来自车辆的请求切换三通阀致动器70。

如果外部气温高于进入第二散热器48的流体的温度，则第二散热器48吸热，并且如果外部气温低于进入第二散热器的流体的温度，则第二散热器48散热。当整个车辆系统需要热时(例如，在冬季需要加热器时)需要吸热，而当不需要热时(例如，在夏季需要空气调节)需要散热。为了满足这种需要，控制单元60根据本实施例的来自车辆的请求来控制三通阀68，以在冷冷却剂回路40和热冷却剂回路42之间选择性地切换第二散热器48的连接。同时，控制单元60控制冷冷却剂水泵44、热冷却剂水泵46和压缩机32的运转。

更具体地，当执行预热操作时，如图9所示，通过切换阀52将发动机流体回路12与加热器流体回路14置于断开状态，并且通过四通阀54将加热器流体回路14与冷热流体回路16置于连接状态。另外，第二散热器48通过三通阀68连接到冷冷却剂回路40，并且接通水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32。通过这样做，冷却剂被排热回收设备26和热冷却剂加热器34这两个热源加热，并且热被加热器芯24散热以加热车辆内部。

另一方面，如果在预热操作终止后需要空气调节，则如图11所示，发动机流体回路12与加热器流体回路14通过切换阀52被置于连接状态，并且加热器流体回路14与冷热流体回路16通过四通阀54被置于断开状态。此后，通过三通阀68将第二散热器48的连接从冷冷却剂回路40切换到热冷却剂回路42，并且维持水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32的接通状态。通过这样做，车辆内部被冷却器芯50冷却。

接下来，描述如上所述配置的本实施例的车载热利用装置13的控制单元60执行的具体处理。图12是示出第三实施例的车载热利用装置13的控制单元60的处理的流程的示例的流程图。假设当点火开关(未示出)接通时开始处理来描述图12中的该处理。对于与第一实施例中的处理相同的处理，使用相同的附图标记。

在步骤100中，控制单元60获取冷却剂温度传感器62的检测结果以检测发动机冷却剂温度，并且处理进行到步骤102。

在步骤102中，控制单元60判定检测到的发动机冷却剂温度是否低于或等于预定温度T1。如果判定为肯定，则处理进行到步骤104；而如果判定为否定，则处理进行到步骤108。预定温度T1可以是在该温度下需要预热操作的预定温度。

在步骤104中，控制单元60关闭切换阀52并打开四通阀54，然后，处理进行到步骤105。即，控制单元60使切换阀致动器64致动切换阀52，使得发动机流体回路12与加热器流体回路14置于断开状态，并且另外使四通阀致动器66致动四通阀54，使得加热器流体回路14与冷热流体回路16置于连接状态。

在步骤105中，控制单元60将经由三通阀68进行的第二散热器48的连接切换到冷冷却剂回路40，此后，处理进行到步骤106。即，控制单元60使三通阀致动器70致动三通阀68，使得经由三通阀68进行的第二散热器48的连接切换到冷冷却剂回路40以允许在冷冷却剂回路40中循环的冷却剂在第二散热器48中循环。

在步骤106中，控制单元60接通水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32，之后该处理进行到步骤112。结果，产生了如图9所示的状态。在该状态下，通过制冷循环30中的排热回收设备26和热冷却剂加热器34这两个热源对冷却剂进行加热，并且由加热器芯24散热，因此，车辆内部加热得更快。

另一方面，在步骤108中，控制单元60打开切换阀52并关闭四通阀54，此后，处理进行到步骤113。即，控制单元60使切换阀致动器致动切换阀52，使得发动机流体回路12与加热器流体回路14置于连接状态，并且使四通阀致动器66致动四通阀54，使得加热器流体回路14与冷热流体回路16置于断开状态。

在步骤113中，控制单元60根据来自车辆的请求切换三通阀68，并且控制水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32的运转，并且之后，处理进行到步骤112。例如，当如上所述通过来自车辆的请求需要空气调节时，三通阀68被致动以将第二散热器48的连接从冷冷却剂回路40切换到热冷却剂回路42，并且如图11中所示维持水泵(冷冷却剂水泵44和热冷却剂水泵46)和压缩机32的接通状态。通过这样做，车辆内部被冷却器芯50冷却。不仅可以冷却车辆内部，而且可以冷却车载设备。

之后，在步骤112中，控制单元60判定发动机是否停止。该判定通过判定点火开关(未示出)是否关闭来进行。如果判定为否定，则处理返回到步骤100以重复上述处理。如果判定为肯定，则该一系列处理终止。

如上所述由控制单元60执行的控制允许第二散热器48的连接根据在预热操作终止之后取决于外部气温做出的来自车辆的请求在冷冷却剂回路40与热冷却剂回路42之间切换。换句话说，冷却剂可以被一个散热器加热和冷却。

尽管在以上实施例中由致动器(切换阀致动器64、四通阀致动器66和三通阀致动器70)驱动阀(切换阀52、四通阀54和三通阀68)，但是本发明不限于此。例如，实施例可以以手动切换阀或手动切换至少一个阀的这种方式构造。

尽管在以上实施例中第二实施例和第三实施例作为第一实施例的变形例单独地描述，但是也可以组合第二实施例和第三实施例。

在第一实施例和第二实施例中省略冷却器芯50的构造是可能的。

尽管在以上实施例中描述了在加热器流体回路14中设置排热回收设备26的示例，但是本发明不限于此。例如，可以代替排热回收设备26而在加热器流体回路14中的冷却剂的循环路径中设置排气再循环装置(EGR)或驱动桥(transaxle)。

在上述实施例中由控制单元60执行的处理可以是通过运行程序由计算机执行的软件处理，或者可以是由硬件执行的处理。作为替代，该处理可以是软件和硬件的组合。当通过软件执行处理时使用的程序可以分布地存储在各种类型的记录介质上。

显而易见的是，本发明不限于上述实施例，并且除了上述实施例之外，可以在不脱离本发明的精神下实现各种变形。

Claims (8)

1.一种车载热利用装置，包括：

发动机流体回路，流体在所述发动机流体回路中循环以冷却发动机；

加热器流体回路，所述流体在所述加热器流体回路中循环，所述加热器流体回路经过排热回收设备和用于将所述流体的热散热到车辆内部的车辆内部换热器，所述排热回收设备被构造成回收排气的热；

冷热流体回路，所述流体在所述冷热流体回路中循环，所述冷热流体回路经过散热换热器，所述散热换热器被包括在制冷剂被压缩机压缩并且经压缩的所述制冷剂膨胀的制冷循环中；

第一切换单元，其设置在所述发动机流体回路与所述加热器流体回路之间，所述第一切换单元被构造成在所述第一切换单元的连接状态与所述第一切换单元的断开状态之间选择性地切换状态，所述第一切换单元的所述连接状态是所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接的状态，所述第一切换单元的所述断开状态是所述发动机流体回路与所述加热器流体回路断开的状态；

第二切换单元，其设置在所述加热器流体回路与所述冷热流体回路之间，所述第二切换单元被构造成在所述第二切换单元的连接状态与所述第二切换单元的断开状态之间选择性地切换状态，所述第二切换单元的所述连接状态是所述加热器流体回路与所述冷热流体回路连接的状态，所述第二切换单元的所述断开状态是所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开的状态；以及

循环单元，其在当所述加热器流体回路和所述冷热流体回路通过所述第二切换单元而置于所述连接状态时，使已经经过所述散热换热器的流体在所述加热器流体回路中循环。

2.根据权利要求1所述的车载热利用装置，其中，

所述循环单元是设置在所述冷热流体回路中的泵。

3.根据权利要求1或2所述的车载热利用装置，其中，

所述冷热流体回路经过车载受热设备。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车载热利用装置，还包括：

第一换热器，其对所述发动机流体回路的流体的热进行散热，以及

第二换热器，所述第二换热器能够选择性地连接至冷冷却剂回路和热冷却剂回路，所述冷冷却剂回路经过被包括在所述制冷循环中的吸热换热器，所述热冷却剂回路经过所述散热换热器。

5.根据权利要求4所述的车载热利用装置，还包括：

连接单元，其将所述第二换热器选择性地连接到冷冷却剂回路或热冷却剂回路。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的车载热利用装置，还包括：

检测单元，其检测在所述发动机流体回路中循环的流体的温度，以及

控制单元，其被配置为：

当由所述检测单元检测到的温度低于或等于预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路断开，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路连接，并且所述压缩机运转，并且

当由所述检测单元检测到的温度高于所述预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开，并且所述压缩机停止。

7.根据权利要求3所述的车载热利用装置，还包括：

检测单元，其检测在所述发动机流体回路中循环的流体的温度，

外部气温传感器，其检测车辆外部的外部气温，以及

控制单元，其被配置为：

当由所述检测单元检测到的温度低于或等于预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路断开，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路连接，并且所述压缩机运转；

当由所述检测单元检测到的温度高于所述预定温度并且由所述外部气温传感器检测到的外部气温低于第二预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开，并且所述压缩机运转；并且

当由所述检测单元检测到的温度高于所述预定温度并且由所述外部气温传感器检测到的外部气温高于所述第二预定温度时，控制所述第一切换单元、所述第二切换单元和所述压缩机，使得所述发动机流体回路与所述加热器流体回路连接，所述加热器流体回路与所述冷热流体回路断开，并且所述压缩机停止。

8.根据权利要求5所述的车载热利用装置，其中，

所述连接单元被构造成当所述车辆执行车辆内部空气调节时连接所述第二换热器与所述热冷却剂回路，并且当所述车辆执行车辆内部加热时连接所述第二换热器与所述冷冷却剂回路。