CN113442672A - 电动汽车用的热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供高效地利用外部气体的热的电动汽车用的热管理系统。热管理系统用于电动汽车。第一热交换器在第一热介质与外部气体之间交换热。第二热交换器在车室空调器的第二热介质与第一热介质之间交换热。第一流路通过油冷却器和变换器冷却器，连接于第一热交换器的入口和出口。第二流路通过第二热交换器，连接于第一热交换器的入口和出口。流路阀能够选择将第一流路连接于第一热交换器且切断从第二流路向第一热交换器的第一热介质的流动的第一阀位置和将第二流路连接于第一热交换器且切断从第一流路向第一热交换器的第一热介质的流动的第二阀位置。控制器在第一流路内的第一热介质的温度超过预定的温度上限值的情况下以选择第一阀位置的方式控制流路阀且使油泵工作。

Description

电动汽车用的热管理系统
技术领域
本说明书公开的技术涉及电动汽车用的热管理系统。作为本说明书中的“电动汽车”，包括混合动力车以及燃料电池车。
背景技术
在电动汽车中，适当地利用行驶用的马达的热和外部气体的热，抑制用于温度调整的电气设备的消耗电力，这使得续航距离增加。在专利文献1中，提出了综合地管理外部气体的热、马达、逆变器以及蓄电池的热来适当地利用电动汽车的各部分的热的热管理系统。
专利文献1的热管理系统具备第一温度调整回路和第二温度调整回路。第一温度调整回路对行驶用的马达和对马达供给电力的电力变换器进行冷却。第二温度调整回路调整车室的温度。在第一温度调整回路中，第一热介质在油冷却器、对电力变换器进行冷却的冷却器(变换器冷却器)以及散热器中循环。油冷却器利用第一热介质来冷却对马达进行冷却的油。在第二温度调整回路中，第二热介质在车室空调用的冷机与空调室外机之间循环。散热器与空调室外机相邻地设置，在第一热介质与第二热介质之间也交换热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-213337号公报
发明内容
在专利文献1的热管理系统中，能够在第一温度调整回路(马达和电力变换器的温度调整回路)的散热器与第二温度调整回路(车室的温度调整回路)的空调室外机之间交换热。发明者们研究了将在马达和电力变换器的热的排出中利用的散热器(以下，称为第一热交换器)积极地用于车室的温度调整。即，将在第一温度调整回路的第一热介质与第二温度调整回路的第二热介质之间进行热交换的第二热交换器、第二流路以及流路阀装入到热管理系统。此外，以下，将连接油冷却器、变换器冷却器以及第一热交换器的流路称为第一流路。
第二流路通过第二热交换器，并且连接于第一热交换器的入口和出口。第一流路也连接于第一热交换器的入口和出口。第一热交换器在第一流路的循环系统和第二流路的循环系统中共用。流路阀能够选择第一阀位置和第二阀位置。当选择第一阀位置时，流路阀将第一流路连接于第一热交换器，并且切断从第二流路向第一热交换器的第一热介质的流动。当选择第二阀位置时，流路阀将第二流路连接于第一热交换器，并且切断从第一流路向第一热交换器的热介质的流动。
在选择第一阀位置时，通过了油冷却器和变换器冷却器的热介质能够在第一热交换器中与外部气体进行热交换，但是通过第二热交换器的第一热介质无法与外部气体进行热交换。在选择第二阀位置时，通过了第二热交换器的第一热介质能够在第一热交换器中与外部气体进行热交换，但是通过了油冷却器和变换器冷却器的第一热介质无法与外部气体进行热交换。
当起因于电力变换器的温度上升而第一热介质的温度上升时，流路阀选择第一阀位置，电力变换器的热在第一热交换器中被释放。在起因于马达(油)的温度上升而第一热介质的温度上升时，流路阀也选择第一阀位置，马达(油)的热在第一热交换器中被释放。马达与第一热介质经由油来交换热。因电力变换器的温度上升而第一热介质的温度上升的定时与因马达的温度上升而第一热介质的温度上升的定时不同。当分别起因于电力变换器的温度上升和马达的温度上升而第一阀位置频繁地被选择时，使第一热介质在第二热交换器与第一热交换器之间循环的机会减少。本说明书公开的技术要解决上述课题。
本说明书公开的热管理系统用于电动汽车。热管理系统具备油冷却器、油泵、变换器冷却器、第一热交换器、第二热交换器、第一流路、第二流路、流路阀、旁通流路、控制器。
油冷却器利用第一热介质来冷却对行驶用的马达进行冷却的油。油泵使油在油冷却器与马达之间循环。变换器冷却器利用第一热介质来冷却对马达供给电力的电力变换器。第一热交换器在第一热介质与外部气体之间交换热。第二热交换器在车室空调器的第二热介质与第一热介质之间交换热。第一流路通过油冷却器和变换器冷却器，连接于第一热交换器的入口和出口。第二流路通过第二热交换器，连接于第一热交换器的入口和出口。
流路阀能够选择第一阀位置和第二阀位置。当选择第一阀位置时，流路阀将第一流路连接于第一热交换器，并且切断从第二流路向第一热交换器的第一热介质的流动。当选择第二阀位置时，流路阀将第二流路连接于第一热交换器，并且切断从第一流路向第一热交换器的第一热介质的流动。在选择第二阀位置时，旁通流路使第一热介质绕过第一热交换器而在油冷却器与变换器冷却器之间循环。控制器在第一流路内的第一热介质的温度超过预定的温度上限值的情况下，以选择第一阀位置的方式控制流路阀，并且使油泵工作。
在本说明书公开的热管理系统中，在选择第一阀位置时，使油泵工作。油的热被传递到第一热介质，并且第一热介质的热在第一热交换器中被释放到外部气体。第一热介质和油的温度都下降。起因于马达的温度上升而第一阀位置被选择的频度变低，使第一热介质在第二热交换器与第一热交换器之间循环的机会增加。
本说明书公开的技术的详细内容和进一步的改良通过以下的“具体实施方式”进行说明。
附图说明
图1是示出实施例的热管理系统的图。
图2是示出第二阀位置处的第一热介质的流动的回路图。
图3是示出第一阀位置处的第一热介质的流动的回路图。
图4是示出第一实施例的热管理系统中的各值的变化的时序图。
图5是示出第二实施例的热管理系统中的各值的变化的时序图。
符号说明
10：第一热回路；11：第一流路；12：第二流路；13：旁通流路；14：蓄电池流路；15：温度传感器；20：第二热回路；22、32：循环路；30：第三热回路；41：低温散热器；41i：入口；41о：出口；42、49、65、73：三通阀；43：驱动桥；44：油泵；45：油冷却器；46：SPU；46c：SPU冷却器；47：PCU；47c：PCU冷却器；48、53、72：泵；50：加热器；51：蓄电池；52：冷机；55：马达；61、64：膨胀阀；63：蒸发器；66：压缩机；67：冷凝器；68：调制器；71：电加热器；74：加热芯；75：高温散热器；80：控制器；100：热管理系统。
具体实施方式
以下列举本说明书公开的热管理装置的技术要素。此外，以下的各技术要素分别独立有用。
本说明书公开的热管理系统特别是对于实施将外部气体的热用于车室制热的热泵工作有效。控制器也可以能够执行热泵模式，在该热泵模式下，使流路阀选择第二阀位置，在第一热交换器中从外部气体向第一热介质传热，在第二热交换器中从第一热介质向第二热介质传热。换言之，在热泵模式下，控制器使流路阀选择第二阀位置，将温度比外部气体的温度低的第一热介质送到第一热交换器，将温度比从外部气体吸热的第一热介质的温度低的第二热介质送到第二热交换器。控制器当在执行热泵模式的过程中第一热交换器的入口和出口处的第一热介质的温度差低于预定的温度差阈值时，将流路阀从第二阀位置切换到第一阀位置，并且使油泵工作。当霜附着于第一热交换器时，第一热交换器的性能下降，第一热交换器的入口和出口处的第一热介质的温度差低于预定的温度差阈值。此时，将流路阀从第二阀位置切换到第一阀位置，将因电力变换器和马达(油)的热而变热的第一热介质送到第一热交换器。能够利用高温的第一热介质来去除第一热交换器的霜。
控制器也可以在热泵模式以外时，如果油的温度(油温度)低于第一下限值，则使所述油泵停止，在热泵模式时，如果油温度低于比第一下限值低的第二下限值，则使所述油泵停止。最好在热泵模式时尽可能使第二流路与第一热交换器连接的时间变长。通过降低热泵模式时的油温度的下限值，能够使直至马达(油)的温度接下来达到上限值为止的时间变长。其结果，第二流路与第一热交换器连接的时间变长。
(第一实施例)
参照附图，说明第一实施例的热管理系统100。图1示出热管理系统100的回路图。热管理系统100搭载于电动汽车，调整车载的设备和车室的温度。热管理系统100调整行驶用的马达55、积蓄用于马达55的电力的蓄电池51、对马达55供给电力的SPU(Smart PowerUnit，智能电源单元)46以及PCU(Power Control Unit，动力控制单元)47的温度。
蓄电池51的输出超过200伏特。在蓄电池51输出大的电力时，蓄电池51发热。SPU46将蓄电池51的电力分配给包括PCU47的几个设备。SPU46中内置有DCDC转换器，将蓄电池51的电力降压而供给到辅机(车载的小电力设备)。PCU47将蓄电池51的直流电力变换为交流电力，供给到马达55。SPU46和PCU47也在工作过程中发热。SPU46的PCU47的主要的发热源为电力变换用的开关元件。
热管理系统100的主要的功能是对马达55、蓄电池51、SPU46、PCU47进行冷却，但当在寒冷地区行驶时，有时还对这些器件进行加热。
热管理系统100具有第一热回路10、第二热回路20以及第三热回路30。在第一热回路10、第二热回路20以及第三热回路30各自的内部流过热介质。在第一热回路10、第二热回路20以及第三热回路30之间，热介质的流路是独立的。第一热回路10、第二热回路20以及第三热回路30内的热介质的材料既可以相同，也可以不同。例如，作为热介质，能够使用氢氟碳化合物(Hydrofluorocarbons)。在本说明书中，将在第一热回路10内流过的热介质称为第一热介质。将在第二热回路20内流过的热介质称为第二热介质，将在第三热回路30内流过的热介质称为第三热介质。
第一热回路10调整车载的设备的温度。第二热回路20和第三热回路30调整车室的温度。在对车载的设备进行冷却的情况下，第一热回路10将第一热介质的热释放到外部气体。在车室的制热开关被打开的情况下，第一热回路10有时利用外部气体的热对第二热介质进行加热。在本说明书中，着眼于对车室进行制热并对设备进行冷却的情况。在本实施例中，省略关于设备的升温和车室的制冷的说明。
第一热回路10具有第一流路11、第二流路12、旁通流路13、蓄电池流路14。如先前所叙述那样，第一热回路10对SPU46、PCU47、马达55、蓄电池51进行冷却。马达55经由油而由第一热介质冷却。
第一流路11通过SPU46、PCU47、油冷却器45，一端连接于低温散热器41的入口41i，另一端连接于低温散热器41的出口41o。第一流路11中设置有泵48。泵48将第一流路11内的第一热介质加压输送。以泵48为起始点，按照油冷却器45、低温散热器41、SPU46、PCU47的顺序流过第一热介质。
在SPU46的内部配备有SPU冷却器46c，在PCU47的内部配备有PCU冷却器47c。第一流路11中连接有SPU冷却器46c和PCU冷却器47c。第一热介质通过SPU冷却器46c和PCU冷却器47c，对SPU46和PCU47进行冷却。
对油冷却器45连接有油循环路18。油循环路18通过驱动桥43的内部。驱动桥43中内置有马达55。油循环路18的一部分通过马达55的滑动部(即，轴承部)。即，油循环路18内的油兼作马达55的润滑油。油循环路18中设置有油泵44。油泵44使油循环路18内的油循环。对马达55进行冷却的油在油冷却器45中由第一热介质冷却。
对SPU46、PCU47、马达55(油冷却器45的油)进行冷却的第一热介质通过低温散热器41。第一热介质的热在低温散热器41中释放到外部气体。低温散热器41在第一热介质与外部气体之间交换热。
对第一流路11连接有旁通流路13。旁通流路13的一端经由三通阀42连接于第一流路11的下游侧，另一端连接于第一流路11的上游侧。
第一流路11利用三通阀42连接于低温散热器41和旁通流路13的一方。三通阀42能够切换第一阀位置和第二阀位置。在第一阀位置处，三通阀42将第一流路11连接于低温散热器41，并且从旁通流路13切断第一流路11。在第二阀位置处，三通阀42将第一流路11连接于旁通流路13，并且从低温散热器41切断第一流路11。当在三通阀42将第一流路11连接于低温散热器41的状态(即第一阀位置)下泵48工作时，第一热介质在SPU46、PCU47、油冷却器45、低温散热器41中循环。SPU46、PCU47、马达55(油)的热经由第一热介质释放到外部气体。
当在三通阀42将第一流路11连接于旁通流路13的状态(即，第二阀位置)下泵48工作时，第一热介质对低温散热器41进行旁通，并在SPU46、PCU47、油冷却器45中循环。因SPU46、PCU47、马达55(油)的热而第一热介质的温度上升。三通阀42由控制器80控制。关于三通阀42的控制将在后面叙述。
第二流路12通过冷机52，一端连接于低温散热器41的入口41i，另一端连接于低温散热器41的出口41o。低温散热器41由第一流路11和第二流路12共用。第二流路12中设置有泵53。泵53将第二流路12内的第一热介质加压输送。在冷机52中通过第二热回路20的循环路22。冷机52将第一热介质的热转移到第二热介质。即，冷机52在第一热介质与第二热介质之间交换热。关于冷机52的作用将在后面叙述。
对第二流路12连接有蓄电池流路14。蓄电池流路14通过蓄电池51。蓄电池流路14的一端在冷机52的下游经由三通阀49连接于第二流路12。蓄电池流路14的另一端在泵53的上游连接于第二流路12。
利用三通阀49将冷机52连接到低温散热器41和蓄电池流路14中的一方。三通阀49能够切换第一阀位置和第二阀位置。在第一阀位置处，三通阀49将冷机52连接于蓄电池流路14，并且从低温散热器41切断冷机52。在第二阀位置处，三通阀49将冷机52连接于低温散热器41，并且从蓄电池流路14切断冷机52。当在三通阀49将冷机52连接于蓄电池流路14的状态(即，第一阀位置)下泵53工作时，第一热介质在冷机52与蓄电池51之间循环。第一热介质对蓄电池51进行冷却，温度变高的第一热介质在冷机52中由第二热介质冷却。当在三通阀49将冷机52连接于低温散热器41的状态(即，第二阀位置)下泵53工作时，第一热介质在第二流路12中流过，在冷机52与低温散热器41之间循环。第一热介质在冷机52与低温散热器41之间循环是在热泵模式时。关于热泵模式将在后面叙述。
在蓄电池流路14的相比蓄电池51靠上游侧配备有加热器50。当在寒冷地区等蓄电池51的温度下降时在加热器50中对第一热介质进行加热，利用温度变高的第一热介质对蓄电池51进行加热。
如先前所叙述那样，第二热回路20和第三热回路30调整车室的温度。第二热回路20主要用于对车室的空气进行冷却。第二热回路20具备循环路22、蒸发器63、压缩机66、蒸发器压力调节器62(EPR62)、冷凝器67、调制器68。
循环路22中配备有三通阀65。三通阀65能够切换第一阀位置和第二阀位置。在第一阀位置时，三通阀65将冷凝器67和蒸发器63进行连接。在第二阀位置时，三通阀65将冷凝器67和冷机52进行连接。
在对车室进行冷却时，三通阀65选择第一阀位置。在压缩机66中被压缩并成为高温的气体的第二热介质在冷凝器67中被冷却，变化为液体。在调制器68中只有液体的第二热介质流到三通阀65。液体的第二热介质通过膨胀阀64和蒸发器63，汽化并且温度急剧地下降。车室的空气由温度下降后的第二热介质冷却。第二热介质通过EPR62，再次在压缩机66中被压缩。
三通阀65在热泵模式时切换到第二阀位置，将冷凝器67和冷机52进行连接。在车室制热时选择热泵模式，详细内容将在后面叙述。在热泵模式时，在压缩机66中被压缩并成为高温的气体的第二热介质在冷凝器67中将热释放到第三热介质，变化为液体。在调制器68中只有液体的第二热介质流到三通阀65。液体的第二热介质通过膨胀阀61和冷机52，汽化并且温度急剧地下降。温度下降后的第二热介质从通过冷机52的第一热介质吸收热。温度上升后的第二热介质在压缩机66中被压缩，温度进一步上升。温度变高的第二热介质在冷凝器67中将热释放到第三热介质。
第三热回路30主要用于对车室的空气进行加热。第三热回路30具备循环路32、电加热器71、加热芯74、泵72、高温散热器75、三通阀73。由流经加热芯74的高温的第三热介质对车室的空气进行加热。
在对车室的空气进行加热的情况下，利用三通阀73将冷凝器67、电加热器71以及加热芯74连接。如先前所叙述那样，在热泵模式时，在冷凝器67中，由高温的第二热介质对第三热介质进行加热。在加热后的第三热介质通过加热芯74时，车室的空气被加热。在第三热介质的热不足时，电加热器71对第三热介质进行加热。
当在热管理系统100中热过多的情况下，三通阀73将冷凝器67和高温散热器75进行连接。经由冷凝器67从第二热介质转移到第三热介质的热在高温散热器75中释放到外部气体。
当在热管理系统100中选择车室制热模式时，如先前所叙述那样，车室的空气由通过加热芯74的第三热介质加热。在车室制热模式时，还利用外部气体的热或者蓄电池51的热。第一热回路10的第一热介质被外部气体的热或者蓄电池51的热加热。在冷机52中，第二热介质被高温的第一热介质加热。通过了冷机52的第二热介质在压缩机66中被压缩，温度进一步上升。高温的第二热介质在冷凝器67中对第三热介质进行加热。第三热介质在加热芯74中对车室内的空气进行加热。将利用外部气体的热的情况称为热泵模式。
说明热泵模式。在热泵模式下，在低温散热器41中第一热介质被外部气体的热加热，高温的第一热介质在冷机52中对第二热介质进行加热。第二热介质的热对车室的空气进行加热的过程与上述一样。在本说明书中，说明直至将外部气体的热转移到车室空调用的第二热介质为止的过程。此外，热泵模式在由冷机52冷却的第一热介质的温度比外部气体的温度低时实施。
热泵模式由控制器80执行。当选择热泵模式时，控制器80将三通阀42、49保持于第二阀位置。图2示出此时的第一热介质的流动。在图2中，示出第二热回路20的循环路22的一部分，省略第二热回路20的其它结构以及第三热回路30的图示。
在热泵模式下，控制器80同步地控制三通阀42、49。在热泵模式时，控制器80将三通阀42、49都保持于第二位置。图2示出此时的第一热介质的流动。在图2中，仅示出了第二热回路20的一部分(循环路22)，省略第二热回路20的剩余部分和第三热回路30的图示。
在热泵模式时，控制器80将三通阀42、49保持于第二阀位置，将第二流路12连接于低温散热器41，切断从第一流路11向低温散热器41的第一热介质的流动。第一热介质如图2的虚线箭头F1所示，在冷机52与低温散热器41之间循环。此时，第一流路11内的第一热介质绕过低温散热器41，在SPU46、PCU47以及油冷却器45中循环。
先说明流经第二流路12的第一热介质。由冷机52冷却后的第一热介质流入到低温散热器41。第一热介质在通过低温散热器41的期间，由外部气体加热。由外部气体加热后的第一热介质在冷机52中对第二热介质进行加热。如前所述，车室的空气被第二热介质的热加热。即，在热泵模式下，外部气体的热活用于车室的制热。在冷机52中第一热介质的温度下降。温度下降后的第一热介质返回到低温散热器41，再次从外部气体吸收热。
在热泵模式下，如图2中的虚线箭头F2所示，第一流路11内的第一热介质不通过低温散热器41。流经第一流路11的第一热介质的温度持续上升。当流经第一流路11的第一热介质的温度变得过高时，无法对SPU46、PCU47、马达55进行冷却。在第一热回路10中，在SPU46与PCU47之间设置有温度传感器15，控制器80监视通过了SPU冷却器46c的第一热介质的温度。在通过了SPU46的第一热介质的温度(温度传感器15的测量值)超过温度上限值的情况下，控制器80将三通阀42、49切换到第一阀位置。
图3示出三通阀42、49切换到第一阀位置时的第一热介质的流动。当三通阀42、49切换到第一阀位置时，第一流路11与低温散热器41连接，第二流路12从低温散热器41被切断。控制器80继续泵48的工作。其结果，如图3的虚线箭头F3所示，在第一流路11内超过温度上限值的第一热介质流入到低温散热器41。流入到低温散热器41的第一热介质的温度比外部气体的温度高。因此，通过低温散热器41的第一热介质向外部气体释放热。向外部气体释放热而温度下降后的第一热介质对SPU46和PCU47进行冷却。
控制器80在将第一流路11的三通阀42切换到第一阀位置时，将第二流路12的三通阀49也切换到第一阀位置。当三通阀49切换到第一阀位置时，冷机52从低温散热器41被切断。即，第二流路12从低温散热器41被切断。如先前所叙述那样，在热泵模式下，流经第二流路12的第一热介质的温度比外部气体的温度低，流经第一流路11的第一热介质的温度比外部气体的温度高。当流经第一流路11和第二流路12的第一热介质合流时，流经第二流路12的第一热介质的温度上升。控制器80在第一流路11与低温散热器41连接而温度比外部气体温度高的第一热介质与低温散热器41进行热交换的期间，将第二流路12与低温散热器41进行切断。由此，防止流经第一流路11和第二流路12的第一热介质合流。
当将三通阀42、49切换到第一阀位置时，冷机52从低温散热器41被切断。通过了冷机52的第一热介质不通过低温散热器41。在三通阀42保持第一阀位置的期间，基于热泵模式的外部气体的利用被中断。
控制器80在热泵模式下，将三通阀42、49切换到第一阀位置，并且使油泵44工作。通过使油泵44工作，从而马达55的热经由油转移到第一热介质。吸收SPU46和PCU47的热，进而吸收马达55的热后的第一热介质在低温散热器41中流过，并散热。
控制器80在油的温度超过预定的上限值的情况下，使油泵工作。但是，在热泵模式时，控制器80将三通阀42切换到第一阀位置，并且即使油的温度达不到上限值，也使油泵44工作。通过这样的控制，马达55的热在低温散热器41中被释放。
参照图4，说明在热泵模式下，将三通阀42切换到第一阀位置，并且使油泵44工作的优点。
图4的(A)示出了温度传感器15(参照图1)测定的第一热介质的温度变化。图4的(B)示出了在油循环路18中循环的油的温度变化。图4的(C)示出了油泵44的导通断开的定时。此外，在图4的(A)～(C)中，用实线表示热泵模式时的各值的变化，用虚线表示热泵模式以外时的各值的变化。
如参照图2所说明那样，在热泵模式下，控制器80将三通阀42、49保持于第二阀位置。由于SPU46、PCU47以及马达55的发热，如图4的(A)所示，第一流路11内的第一热介质的温度逐渐上升。在第一热介质的温度超过上限温度hu时(时刻t1)，控制器80将三通阀42、49从第二阀位置切换到第一阀位置。第一流路11连接于低温散热器41，从SPU46等吸收热后的第一热介质在低温散热器41中流过。第一流路11内的第一热介质由低温散热器41冷却而其温度逐渐下降。此时，第二流路12从低温散热器41被切断，基于热泵模式的外部气体的利用中断。
如图4的(B)所示，油的温度通过马达55的工作而逐渐上升。最初，说明热泵模式以外时的油的温度变化。控制器80在第一热介质的温度超过上限温度hu的情况下(时刻t1)，将三通阀42、49切换到第一阀位置。在时刻t1以后，第一热介质的温度下降。
马达55的主要的发热源为线圈，SPU46和PCU47的主要的发热源为开关元件。马达55的热容量比SPU46和PCU47的开关元件的热容量大。马达55的热容量大，所以油的温度缓慢上升。如果在时刻t1，油的温度未超过合适范围的上限值ou，则控制器80不使油泵44工作。其结果，如图4的(B)的虚线所示，即使过了时刻t1，油的温度也上升。
在时刻t2，控制器80使三通阀42、49从第一阀位置恢复到第二阀位置。第一流路11从低温散热器41被切断。第一流路11内的第一热介质的温度再次上升。另一方面，在时刻t2以后，第二流路12再次连接于低温散热器41，热泵模式再次开始。
在时刻to1，油的温度超过上限值ou。油的温度超过上限值ou，所以控制器80使油泵44工作(参照图4的(C))。其结果，油由第一热介质冷却，温度下降。控制器80在油的温度低于第一下限值od1的情况下(时刻to2)，使油泵44停止(参照图4的(C))。其结果，油冷却器45中的油与第一热介质的热交换结束，油的温度再次逐渐上升。每当油的温度超过上限值ou时，控制器80使油泵44工作(时刻to3、to5)。每当油的温度低于第一下限值od1时，控制器80使油泵44停止(时刻to4、to6)。
在油泵44工作的期间，油的热转移到第一热介质，第一热介质的温度上升(时刻to1至to2、时刻to3至to4、时刻to5至to6)。
第一热介质的温度在时刻t1、to2、to4、to6达到上限温度hu。每当第一热介质的温度达到上限温度hu时，控制器80将三通阀42、49从第二阀位置切换到第一阀位置。三通阀42、49以高的频度被切换。每当将三通阀42、49切换到第一阀位置时，基于热泵模式的外部气体的热的活用被中断。在车室制热模式时，当热泵模式频繁地被中断时，为了补充不足的热量，控制器80使电加热器71(参照图1)工作。为了利用电加热器71产生热而消耗电力。
上述现象起因于由于PCU47(SPU46)与马达55的热容量的不同而比SPU46和PCU47产生热量的定时延迟地油的温度上升。在实施例的热管理系统100中，控制器80在热泵模式时，以抑制三通阀42、49切换到第一阀位置的频度的方式控制油泵。
接下来，在本实施例中，说明热泵模式时的控制器80的控制。
实施例的控制器80在热泵模式下，在将三通阀42、49从第二阀位置切换到第一阀位置的同时，使油泵44工作。在热泵模式下，控制器80在第一热介质的温度超过上限温度hu时(时刻t1)，与三通阀42、49向第一阀位置的切换同步地，使油泵44工作。其结果，油的热(马达55的热)经由油冷却器45而转移到第一热介质。吸收了SPU46和PCU47的热和油的热(马达55的热)的第一热介质在低温散热器41中流过，这些热被释放到外部气体。经由第一热介质而油的热(马达55的热)也同时被释放到外部气体。
控制器80在油的温度低于第二下限值оd2的情况下(时刻t2)，使油泵44停止，并且将三通阀42、49这双方切换到第二阀位置。以后，每当第一热介质的温度超过上限温度hu时，控制器80将三通阀42、49切换到第一阀位置，并且使油泵44工作(时刻t3)。每当油的温度低于第二下限值оd2时，控制器80使油泵44停止，并且将三通阀42、49这双方切换到第二阀位置(时刻t4)。当三通阀42、49切换到第二阀位置时，热泵模式再次开始，外部气体的热用于车室的制热。
如以上说明，控制器80在热泵模式下，将三通阀42、49从第二阀位置切换到第一阀位置，并且使油泵44工作。通过这样的控制，切换三通阀42、49的频度下降。能够将外部气体效率良好地活用于车室制热。
在选择车室制热模式的状况下有时外部气体温度低。当外部气体温度低，温度比外部气体温度更低的第一热介质在低温散热器41中流过时，有可能会附着霜。当霜附着于低温散热器41时，低温散热器41的热交换效率下降。外部气体的热对车室制热的利用效率下降。结霜所致的热交换效率的下降被表现为低温散热器41的入口41i和出口41o处的第一热介质的温度之差。控制器80也可以除了上述控制之外，在低温散热器41的入口41i和出口41o处的第一热介质的温度差低于预定的温度差阈值时，将三通阀42、49这双方切换到第一阀位置，并且使油泵44工作。能够利用油的热使附着于低温散热器41的霜融化。
(第二实施例)
说明第二实施例的热管理系统。第二实施例的热管理系统的构造与第一实施例的热管理系统(图1)相同，但控制器80执行的控制与第一实施例的情况不同。
控制器80在执行热泵模式的过程中，为了避免向低温散热器41的结霜，定期地切换三通阀42、49。在执行热泵模式的过程中，控制器80以预定的周期将三通阀42、49从第二阀位置切换到第一阀位置，并且使油泵44工作。控制器80当经过预定的保持时间时，将三通阀42、49从第一阀位置切换到第二阀位置，并且使油泵停止。通过将从油得到热的高温的第一热介质以预定的周期送到低温散热器41，能够防止结霜。
另外，控制器80当在将三通阀42、49切换到第一阀位置之前油的温度比第一热介质的温度高的情况下，使油泵44工作，利用油的热来提高第一热介质的温度。在将三通阀42、49切换到第一阀位置时，高温的第一热介质在低温散热器41中流过。能够期待进一步的除霜效果。
参照图5，具体地说明控制器80的处理的一个例子。图5的(A)示出了温度传感器15(参照图1)测定的第一热介质的温度变化。图5的(B)示出了在油循环路18中循环的油的温度变化。图5的(C)示出了油泵44的输出变化。在图5的(C)中，用百分比示出了油泵44的输出。
控制器80在执行热泵模式的过程中，将三通阀42、49这双方保持于第二阀位置，利用外部气体的热对车室内进行制热。控制器80在执行热泵模式的过程中，按照周期s1将三通阀42、49这双方切换到第一阀位置，当经过预定时间ds时，使三通阀42、49这双方恢复到第二阀位置。
如参照图2所说明那样，在热泵模式下，控制器80将三通阀42、49保持于第二阀位置。如图5的(A)所示，第一流路11内的第一热介质的温度因SPU46以及PCU47的热而逐渐上升。马达55也发热，油的温度上升。在图5的时刻t5，油的温度变得比第一热介质的温度高。当油的温度超过第一热介质的温度时，控制器80使油泵44工作。在油冷却器45中热从油传递到第一热介质。此时(时刻t5以后)，控制器80如图5的(C)所示，将油泵44的输出Op设定为最大(100％)。其结果，如图5的(A)的时刻t5至时刻t6之间所示，第一热介质的温度急剧地上升。另一方面，如图5的(B)所示，在时刻t5至时刻t6之间，油的温度上升率变小。
第二实施方式的热管理系统100的控制器80在将三通阀42、49切换到第一阀位置之前使油泵44工作，利用油的热对第一热介质进行加热。当控制器80将三通阀42、49切换到第一阀位置时，吸收油的热后的第一热介质在低温散热器41中流过。第二实施方式的热管理系统100能够还利用油的热对低温散热器41进行除霜。同时，油的热也被散热到外部气体。
另外，如图5的(C)所示，控制器80从时刻t6起，使油泵44的输出逐渐下降。其结果，油循环路18中的油的流量减少。在油冷却器45中从油传递到第一热介质的热量减少。因此，如图5的(B)所示，油的温度上升率从时刻t6起再次变高。另一方面，在时刻t6以后，第一热介质从油吸收的热量减少，所以第一热介质的温度上升率比从时刻t5至时刻t6为止的期间低。其结果，第一热介质的温度超过上限温度hu的定时变迟。在图5的例子中，即使经过周期s1，第一热介质的温度也达不到上限温度hu。控制器80不论周期s1如何，如果第一热介质的温度超过上限温度hu，则必须将三通阀42、49切换到第一阀位置，在低温散热器41中释放第一热介质的热。通过使油泵44的输出逐渐下降，从而第一热介质的温度上升率下降，无需在周期s1的中途切换三通阀42、49。即，三通阀42、49的切换频度不会变高。
此外，在油的温度超过上限值оu的情况、马达55的温度超过阈值的情况等，应使油的冷却优先的情况下，控制器80必须降低油泵44的输出。
当经过周期s1时(时刻ts)，控制器80将三通阀42、49切换到第一阀位置。通过三通阀42、49的切换，第一流路11的第一热介质流入到低温散热器41，第一热介质的热被释放到外部气体。其结果，如图5的(A)所示，在时刻ts以后，第一热介质的温度下降。第一热介质的温度下降，所以如图5的(B)所示，油的温度也下降。控制器80当之后经过预定时间ds时(时刻t7)，使三通阀42、49恢复到第二阀位置，并且使油泵44停止。在时刻t7以后，第一流路11内的第一热介质和油的温度再次上升。控制器80每隔周期s1将三通阀42、49从第二阀位置切换到第一阀位置。
在时刻t8，油的温度再次超过第一热介质的温度。在时刻t8至时刻t10也重复时刻t5至时刻t7下的处理。第一流路11的第一热介质在低温散热器41中以周期s1反复流过，防止结霜。
此外，控制器80也可以当在经过预定时间ds之前油的温度低于第二下限值的情况下，使油泵44停止。能够防止油的温度过度下降。另外，周期s1以及预定时间ds根据泵48以及油泵44的能力、油以及第一流路11的第一热介质的设定温度等条件而不同。例如，也可以在马达55的温度相对于油的温度明显高的情况下，缩短周期s1，提高向第一阀位置的切换频度，从而降低油泵44的输出。
叙述与在实施例中说明的技术有关的留意点。SPU36、PCU47为“电力变换器”的一个例子，SPU冷却器46c和PCU冷却器47c为“变换器冷却器”的一个例子。低温散热器41为“第一热交换器”的一个例子，冷机52为“第二热交换器”的一个例子。在上述实施方式中，三通阀42、49构成“流路阀”。
以下列举上述实施例的变形例。
(第一变形例)
在上述第一实施例中，记载有执行热泵模式的情况下的控制器80的控制，但热管理系统100不限于图1的结构。例如，第二热交换器也可以是从第二热介质传热到第一热介质的器件。控制器80将三通阀42、49保持于第二阀位置，将第二流路12连接于低温散热器41，将第二热介质的热经由第一热介质从低温散热器41释放。控制器80将三通阀42、49切换到第一阀位置，并且驱动油泵44。吸收油的热后的第一热介质在低温散热器41中被冷却。油的热有效地被释放到外部气体。
(第二变形例)
在第一实施例中，控制器80在第一热介质的低温散热器41的入口41i和出口41o的温度差低于温度差阈值的情况下，判定为存在在低温散热器41中结霜的风险。控制器80在判定为存在结霜的风险的情况下，将三通阀42、49从第二阀位置切换到第一阀位置，并且使油泵44工作。在第二变形例中，控制器80例如根据通过低温散热器41的外部气体的风速来判定结霜。
(第三变形例)
在上述实施例中，控制器80在热泵模式时，如果油的温度低于第二下限值оd2，则使油泵44的工作停止。在第三变形例中，也可以代替此，控制器80在第一热介质的温度低于下限值时使油泵44的工作停止。
(第四变形例)
在上述实施例中，使用两个三通阀42、49来控制第一热介质的流动，但不限定于此。例如，在不具备蓄电池流路14的热管理系统中，也可以代替三通阀49而设置从低温散热器41切断第二流路12的断流阀。
以上，详细地说明了本发明的具体例，但这些仅仅是例示，并不限定权利要求书。在权利要求书所记载的技术中，包括对以上例示出的具体例进行各种变形、变更的例子。在本说明书或者附图中说明的技术要素单独地或者通过各种组合发挥技术有用性，并不限定于在申请时记载于权利要求的组合。另外，在本说明书或者附图中例示出的技术能够同时达到多个目的，达到其中的一个目的本身具有技术有用性。

Claims (3)

1.一种热管理系统，是电动汽车用的热管理系统，具备：
油冷却器，利用第一热介质来冷却对行驶用的马达进行冷却的油；
油泵，使油在所述油冷却器与所述马达之间循环；
变换器冷却器，利用所述第一热介质来冷却对所述马达供给电力的电力变换器；
第一热交换器，在所述第一热介质与外部气体之间交换热；
第二热交换器，在车室空调器的第二热介质与所述第一热介质之间交换热；
第一流路，是所述第一热介质流经的流路，通过所述油冷却器和所述变换器冷却器，并且连接于所述第一热交换器的入口和出口；
第二流路，是所述第一热介质流经的流路，通过所述第二热交换器，并且连接于所述第一热交换器的所述入口和所述出口；
流路阀，能够选择将所述第一流路连接于所述第一热交换器并且切断从所述第二流路向所述第一热交换器的所述第一热介质的流动的第一阀位置和将所述第二流路连接于所述第一热交换器并且切断从所述第一流路向所述第一热交换器的所述第一热介质的流动的第二阀位置；
旁通流路，在所述第二阀位置被选择时，使所述第一热介质绕过所述第一热交换器而在所述油冷却器与所述变换器冷却器之间循环；以及
控制器，控制所述流路阀和所述油泵，
所述控制器在所述第一流路内的所述第一热介质的温度超过预定的温度上限值的情况下，以选择所述第一阀位置的方式控制所述流路阀，并且使所述油泵工作。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，
所述控制器能够执行热泵模式，在该热泵模式下，使所述流路阀选择所述第二阀位置，在所述第一热交换器中从所述外部气体向所述第一热介质传热，在所述第二热交换器中从所述第一热介质向所述第二热介质传热，
所述控制器当在执行所述热泵模式的过程中所述入口和所述出口处的所述第一热介质的温度差低于预定的温度差阈值时，将所述流路阀从所述第二阀位置切换到所述第一阀位置，并且使所述油泵工作。
3.根据权利要求2所述的热管理系统，其中，
所述控制器在所述热泵模式以外时，如果所述油的温度即油温度低于第一下限值，则使所述油泵停止，
所述控制器在所述热泵模式时，如果所述油温度低于比所述第一下限值低的第二下限值，则使所述油泵停止。
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