CN113597506B - 热控制装置和热控制方法 - Google Patents

热控制装置和热控制方法 Download PDF

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Abstract

热控制装置，其设置在车辆中，该车辆包括使冷却剂循环的第一热回路以及在改变制冷剂的状态的同时使制冷剂循环并且能够与第一热回路进行热交换的第二热回路。当存在来自第二热回路的放热请求时，热控制装置包括确定单元，该确定单元配置为确定用于放热的多个单元中的每个单元的运转量，以使得满足放热请求，以及该多个单元的耗电量值的和最小化。

Description

热控制装置和热控制方法
技术领域
本发明涉及热控制装置和热控制方法。
背景技术
日本专利申请公开第2015-186989号(JP2015-186989A)公开了一种包括制冷回路、低冷却剂温度回路和高冷却剂温度回路的车辆空调设备。该车辆空调设备使得制冷回路和高冷却剂温度回路能够经由冷凝器与彼此进行热交换，并使得制冷回路和低冷却剂温度回路能够经由制冷剂-冷却剂热交换器与彼此进行热交换。在JP2015-186989A中描述的车辆空调设备中，通过提供能在制冷回路与低冷却剂温度回路之间进行热交换的过冷却(subcooling，SC)冷凝器，并使用SC冷凝器来促进制冷回路的制冷剂的冷却，能够实现制冷回路效率的提高。
发明内容
在JP2015-186989A中描述的车辆空调设备中，可以通过驱动制冷回路的压缩机或高冷却剂温度回路的水泵而在制冷回路与高冷却剂温度回路之间传递热。然而，当驱动压缩机或水泵时，完全没有考虑其耗电量，因而可能会浪费整个车辆中的电力。
因此，本发明提供了能够使预定量的热被从用于冷却乘客室的热回路传递到用于使冷却剂循环的热回路并且能够使热传递所需求的耗电量降低的热控制装置和热控制方法。
根据本发明第一方面的热控制装置安装在车辆中，该车辆包括第一热回路和第二热回路；第一热回路包括配置为使冷却剂循环的水泵、配置为将冷却剂的热散发到车辆的外部的散热器、以及配置为增加穿过散热器的空气的量的散热器风扇；第二热回路包括压缩机，压缩机配置为在改变制冷剂的状态的同时使制冷剂循环并与第一热回路进行热交换。热控制装置包括第一计算单元、确定单元、第二计算单元和决定单元；第一计算单元配置为计算第一热回路所请求的吸热量和请求要从第二热回路排放到第一热回路的放热量；确定单元配置为确定是否将所述热从散热器散发到车辆的外部；第二计算单元配置为，当确定单元确定将所述热从散热器散发到车辆的外部时，基于第一热回路所请求的吸热量和第二热回路所请求的放热量来计算散热器所请求的散热量；决定单元配置为，当确定单元确定将所述热从散热器散发到车辆的外部时，决定压缩机、水泵和散热器风扇的运转量，以使得该运转量满足由第一计算单元计算的第二热回路的放热量和由第二计算单元计算的散热器的散热量，以及水泵、压缩机和散热器风扇的耗电量值的和最小化。
根据本发明的第二方面的热控制方法在车辆中执行，该车辆包括第一热回路和第二热回路，第一热回路包括配置为使冷却剂循环的水泵、配置为将冷却剂的热散发到车辆的外部的散热器、以及配置为增加穿过散热器的空气的量的散热器风扇；第二热回路包括压缩机，压缩机配置为在改变制冷剂的状态的同时使制冷剂循环并且能够与第一热回路进行热交换。热控制方法包括：计算第一热回路所请求的吸热量和请求要从第二热回路排放到第一热回路的放热量；确定是否将热从散热器散发到车辆的外部；当确定将所述热从散热器散发到车辆的外部时，基于第一热回路所请求的吸热量和第二热回路所请求的放热量来计算散热器所请求的散热量；以及当确定将所述热从散热器散发到车辆的外部时，决定压缩机、水泵和散热器风扇的运转量，以使得该运转量满足所计算的第二热回路的放热量和所计算的散热器的散热量，以及水泵、压缩机和散热器风扇的耗电量值的和最小化。
根据本发明，可以提供能够将预定量的热从用于冷却乘客室的热回路传递到用于使冷却剂循环的热回路并且降低热传递所需求的耗电量的热控制装置和热控制方法。
附图说明
以下将参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，其中相同的标记表示相同的元素，且其中：
图1为示意性地示出根据一实施例的热控制装置和热回路的配置的功能框图；
图2为示出图1中所示的热回路的配置的示例的框图；
图3为示出由图1中所示的热控制装置执行的控制处理的流程图；
图4为示意性示出水冷冷凝器的配置的图；
图5为示意性示出散热器的配置的图；
图6A为示出为了将制冷剂回路中产生的热排放到车辆的外部而被驱动的单元中耗电量的组合的示例的图；以及
图6B为示出图6A中所示的模式A和模式B中的耗电量的和的图。
具体实施方式
根据本发明一实施例的热控制装置设置在车辆中，该车辆包括使冷却剂循环的高温冷却回路以及在改变制冷剂的状态的同时使制冷剂循环并且能够与高温冷却回路进行热交换的制冷剂回路。当存在来自制冷剂回路的放热请求时，用于放热的多个单元的运转量被确定为使得满足放热请求并且单元的耗电量的和最小化。通过此控制，可以满足制冷剂回路的放热请求并减少放热所需的耗电量。
实施例
配置
图1为示意性地示出根据一实施例的热控制装置和热回路的配置的功能框图。图2为示出图1中所示的热回路的配置的示例的框图。
图1中所示的热控制装置1是如下的装置：该装置安装在车辆中，该车辆包括至少两个热回路，该至少两个热回路包括高温冷却回路HT和制冷剂回路RE，并且该装置控制从制冷剂回路RE向高温冷却回路HT的热传递以及从高温冷却回路HT向车辆的外部的热排放。在本实施例中，另外提供了使电池等冷却的低温冷却回路LT作为热回路。高温冷却回路HT、制冷剂回路RE和低温冷却回路LT各自包括用于使热介质循环的流道。
参考图2，高温冷却回路HT是使冷却剂循环的回路，并且其包括加热器芯11、电加热器12、高温冷却散热器(在下文中简称为“散热器”)13、开关阀14、水泵(在图中用“W/P”表示)15和电散热器风扇16。高温冷却回路HT具有在将热积蓄在用于加热乘员室的冷却剂中的功能，以及通过热交换将从制冷剂回路RE接收的热散发到车辆的外部的功能。加热器芯11是包括冷却剂在其中流动的管道和翅片的单元，以及加热器芯11执行冷却剂与穿过翅片的空气之间的热交换。电加热器12是当冷却剂的温度不足时加热冷却剂的单元。散热器13是用空气使冷却剂冷却的单元，以及散热器13包括散热器芯和翅片，该散热器芯包括冷却剂在其中流动的管道，以及该散热器芯在穿过翅片的空气与冷却剂之间执行热交换。电散热器风扇16是设置在散热器13的散热器芯的后方并且向散热器芯强制地吹送空气的单元。用于增加或减少穿过散热器芯的空气量的格栅风门可以设置在散热器芯的前方。水泵15是使冷却剂在高温冷却回路HT中循环的单元。测量冷却剂的温度的温度传感器17设置在高温冷却回路HT中。
制冷剂回路RE是这样的回路：该回路在改变制冷剂的状态的同时使制冷剂循环，并且该回路包括压缩机21、水冷冷凝器22、膨胀阀23、蒸发器24、电磁阀25、膨胀阀26、制冷机27和电磁阀28。由压缩机21压缩的制冷剂在水冷冷凝器22中使用高温冷却回路HT的冷却剂而被冷却和冷凝。在水冷冷凝器22中制冷剂的冷凝过程中，从制冷剂向高温冷却回路HT的冷却剂放热。通过将由水冷冷凝器22冷凝的制冷剂从膨胀阀23喷洒到蒸发器24中，以在电磁阀25打开的状态下使制冷剂膨胀，能够从蒸发器24周围的空气中吸热。通过将由水冷冷凝器22冷凝的制冷剂从膨胀阀26喷洒到制冷机27中，以在电磁阀28打开的状态下使制冷剂膨胀，能够从低温冷却回路LT的冷却剂中吸热。可以取决于压缩机21的输出和高温冷却回路HT的水泵15的输出来控制从制冷剂回路RE排放到高温冷却回路HT的热量。
在图2中所示的热回路的配置示例中，设置了鼓风机40。鼓风机40是取决于乘客室中的空调状态(制冷、加热或除湿加热等)而向加热器芯11和蒸发器24中的一者或两者强制地吹送空气的单元。
低温冷却回路LT是使冷却剂循环的回路，并且低温冷却回路LT包括电池31、电力控制单元(在下文中称为“PCU”)32、变速驱动桥(在下文中称为“T/A”)33、散热器34和水泵35。电池31是对供应给行走马达(travelling motor)的电力进行储存的单元。PCU32是包括驱动行走马达的逆变器和转换电压的DCDC转换器的单元，且该PCU 32控制供应给行走马达的电力。T/A 33是其中行走马达、发电机、动力分流机构和变速器结合为一体的单元。散热器34是用空气使冷却剂冷却的单元，以及散热器13包括散热器芯和翅片，该散热器芯包括冷却剂在其中流动的管道，以及该散热器芯在穿过翅片的空气与冷却剂之间执行热交换。散热器34可以另外包括格栅风门和/或散热器风扇。格栅风门设置在散热器芯的前方并且增加或减少穿过散热器芯的空气量。散热器风扇设置在散热器芯的后方并且向散热器芯强制地吹送空气。水泵35是使冷却剂在低温冷却回路LT中循环的单元。低温冷却回路LT经由制冷机27耦接至制冷剂回路RE，以使得能够进行热交换，并且低温冷却回路LT的热能够传递到制冷剂回路RE。可以基于水泵35的输出、制冷剂回路RE的膨胀阀26的开度、压缩机21的输出等来控制从低温冷却回路LT传递到制冷剂回路RE的热量。
由于设置了低温冷却回路LT以冷却电池31、PCU 32和T/A 33并确保它们的可靠性，因此在低温冷却回路LT中循环的冷却剂的温度通常保持为低于在高温冷却回路HT中循环的冷却剂的温度。在以下描述中，为了区分高温冷却回路HT中的冷却剂与低温冷却回路LT中的冷却剂的目的，前者可以称为“高温冷却剂”，而后者可以称为“低温冷却剂”。
在图2中，例示了安装在电动马达驱动车辆中的热回路，但是根据本实施例的热控制装置能够应用于混合动力车辆。在混合动力车辆中，高温冷却回路HT能够用于冷却引擎。
返回参考图1，热控制装置1包括第一计算单元2、确定单元3、第二计算单元4、确定单元5和指示单元6。第一计算单元2计算水冷冷凝器22所请求的放热量，即请求从制冷剂回路RE排放到高温冷却回路HT的放热量。确定单元3基于空调的设定等来确定是否要将热从高温冷却回路HT的散热器13散发到车辆的外部。当要将热从散热器13散发到车辆的外部时，确定单元3基于预定条件确定是否要驱动电散热器风扇16。当确定单元3确定要将热从散热器13散发到车辆的外部时，第二计算单元4基于高温冷却回路HT所请求的吸热量以及请求要从制冷剂回路RE经由水冷冷凝器22排放到高温冷却回路HT的放热量，计算散热器13所请求的散热量。确定单元5基于来自确定单元3的确定结果和来自第一计算单元2和第二计算单元4的计算结果，确定制冷剂回路RE的压缩机21、高温冷却回路HT的水泵15和电散热器风扇16的运转量(驱动量)。指示单元6基于由确定单元5确定的运转量来指示单元的控制器对单元进行驱动。
热控制装置1可以经由车载网络与热回路中包括的单元通信并且可以从这些单元获取热请求。来自这些单元的热请求是包括每个单元所请求的吸热量或每个单元所请求的放热量的值的信息。吸热量或放热量可以由每单位时间所传递的热能的量(功率，单位：W)表达。
控制处理
以下将参考图3至图6B描述由第一计算单元2、确定单元3、第二计算单元4、确定单元5和指示单元6执行的处理流的细节。
图3为示出由图1中所示的热控制装置执行的控制处理的流程图。图3中所示的控制处理流以车辆的起动开始，并且以预定时间间隔被重复执行，直到车辆的运转停止。
步骤S1：第一计算单元2计算高温冷却回路HT所请求的吸热量和水冷冷凝器22所请求的放热量。高温冷却回路HT的请求吸热量是加热乘客室所需求的吸热量。水冷冷凝器22的请求放热量，是制冷剂回路RE所请求的要从水冷冷凝器22排放到高温冷却回路HT的放热量，并且是制冷剂回路RE的单元所请求的用于冷却乘客室的放热量与低温冷却回路LT所请求的要经由制冷机27排放到制冷剂回路RE的用于冷却电池31等的放热量的和。制冷剂回路RE的单元连同对乘客室的冷却所请求的放热量，是通过压缩压缩机21中的制冷剂而产生的放热量与由蒸发器24从空气吸收的吸热量的和。第一计算单元2通过通信从空调设备的控制器获取高温冷却回路HT的加热器芯11所请求的吸热量。第一计算单元2通过通信从单元的控制器获取制冷剂回路RE的单元和低温冷却回路LT的单元所请求的放热量。第一计算单元2通过将制冷剂回路RE的单元所请求的放热量与低温冷却回路LT的单元所请求的放热量相加，来计算制冷剂回路RE所请求的要从水冷冷凝器22排放的放热量。通过将吸热量和放热量表达为每单位时间所传递的热能的量(功率，单位：W)，可以容易地计算制冷剂回路RE所请求的要从水冷冷凝器22排放的放热量，并且容易地执行与高温冷却回路HT所请求的吸热量的比较。此后，处理流进行至步骤S2。
加热器芯11所请求的吸热量，是由空调设备的控制器基于乘客室中的温度、高温冷却剂的温度、用于加热乘客室的设定温度等来估计的。制冷剂回路RE的单元所请求的放热量，是由单元的控制器基于乘客室的温度、制冷剂温度、用于冷却乘客室的设定温度等来估计的。低温冷却回路LT的单元所请求的放热量，是由单元的控制器基于电池31的SOC或者当前温度和目标温度、PCU 32和T/A 33的当前温度和目标温度、冷却剂的温度等来估计的。单元所请求的放热量，可以是基于例如地图数据估计的，在该地图数据中，吸热量的时间变化或者改变控制目标的温度(空气温度、冷却剂温度等)所需求的放热量被从当前温度预先映射到控制目标值。
步骤S2：确定单元3确定是否要将热从高温冷却回路HT的散热器13散发到车辆的外部。例如，在冷却乘客室时，由于高温冷却剂的温度通过在水冷冷凝器22中冷却制冷剂回路RE的制冷剂而增加，但是在冷却乘客室时不需要将热储存在高温冷却回路HT的冷却剂中，因此，确定单元3确定要将热从散热器13散发。在加热乘客室时，由于热被储存在高温冷却剂中，因此，确定单元3确定不将热从散热器13散发。在对乘客室进行除湿加热时，制冷剂回路RE中产生的放热被传递到高温冷却回路HT以用于除湿，并且可以用于对乘客室进行加热，但当来自制冷剂回路RE的放热量大于高温冷却回路HT所请求的吸热量(即加热乘客室所需的热量)时，确定单元3确定要将热从散热器13散发，以将过多的热排放到车辆的外部。当步骤S2的确定结果为是时，处理流进行至步骤S3，否则，处理流进行至步骤S7。
步骤S3：当确定单元3确定要将热从散热器13散发到车辆的外部时，第二计算单元4计算散热器13所请求的散热量，即，从散热器13散发的热量。散热器13的请求散热量可以基于高温冷却回路HT所请求的吸热量和制冷剂回路RE所请求的要经由水冷冷凝器22排放到高温冷却回路HT的放热量来计算。例如，在冷却乘客室时，由于高温冷却回路HT所请求的吸热量为零，因此在步骤S1中计算的水冷冷凝器22所请求的放热量为散热器13所请求的散热量。在对乘客室进行除湿加热时，在步骤S1中计算的水冷冷凝器22所请求的散热量与高温冷却回路HT所请求的吸热量之差为散热器13所请求的散热量。此后，处理流进行至步骤S4。
步骤S4：确定单元3确定是否要驱动电散热器风扇16。当散热器13的散热容量低时，可以通过驱动电散热器风扇16来增加空气穿过散热器13的速度并提高散热容量。可以基于高温冷却剂的温度和车辆速度来设定步骤S4的确定条件。例如，当高温冷却剂的温度大于或等于预定阈值T1且车辆速度小于或等于预定阈值V1时，确定单元3可以确定要驱动电散热器风扇16。在这种情况下，当车辆速度大于预定阈值V1并且高温冷却剂的温度大于或等于预定阈值T2(其中T2>T1)时，确定单元3可以确定要驱动电散热器风扇16。当步骤S4的确定结果为是时，处理流进行至步骤S5，否则，处理流进行至步骤S6。
步骤S5：确定压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的运转量，以使得满足在步骤S1中计算的水冷冷凝器22所请求的放热量以及在步骤S3中计算的散热器13所请求的散热量，并且使得制冷剂回路RE的压缩机21、水泵15和高温冷却回路HT的电散热器风扇16的耗电量值的和最小化。
图4中示意性地示出了水冷冷凝器的配置。在水冷冷凝器22中，高温冷却剂的入口温度定义为Thi，高温冷却剂的出口温度定义为Tho，制冷剂的入口温度定义为Tri，制冷剂的出口温度定义为Tro，在制冷剂入口处制冷剂与高温冷却剂之间的温度差定义为ΔTwci，以及在制冷剂出口处制冷剂与高温冷却剂之间的温度差定义为ΔTwco。在这种情况下，从水冷冷凝器22排放的热量Qwc(总传热量)Qwc由等式1表达。制冷剂与高温冷却剂之间的温度差ΔTwc(对数平均温度差)和水冷冷凝器22的传热系数Kwc分别由等式2和等式3表达。
等式1
Qwc＝Kwc×Awc×ΔTwc
等式2
等式3
在此，参考符号如下：
Qwc：水冷冷凝器22的散热量；
Kwc：水冷冷凝器22的传热系数；
Awc：水冷冷凝器22的传热面积；
ΔTwc：制冷剂与高温冷却剂之间的温度差；
ΔTwci：在制冷剂入口处制冷剂与高温冷却剂之间的温度差；
ΔTwco：在制冷剂出口处制冷剂与高温冷却剂之间的温度差；
hre：在制冷剂回路RE侧的传热系数；以及
hht：在高温冷却回路HT侧的传热系数。
图5中示意性地示出了散热器的配置。在散热器13中，高温冷却剂的入口温度定义为Thi，高温冷却剂的出口温度定义为Tho，外部空气的入口温度定义为Tai，外部空气的出口温度定义为Tao，在高温冷却剂入口处高温冷却剂与外部空气之间的温度差定义为ΔTradi，以及在高温冷却剂出口处高温冷却剂与外部空气之间的温度差定义为ΔTrado。在这种情况下，从散热器13散发的热量(总传热量)Qrad由等式4表达。高温冷却剂与外部空气之间的温度差ΔTrad(对数平均温度差)和散热器13的传热系数Krad分别由等式5和等式6表达。
等式4
Qrad＝Krdd×Arad×ΔTrad
等式5
等式6
在此，参考符号如下：
Qrad：散热器13的散热量；
Krad：散热器13的传热系数；
Arad：散热器13的传热面积；
ΔTrad：高温冷却剂与外部空气之间的温度差；
ΔTradi：在高温冷却剂入口处高温冷却剂与外部空气之间的温度差；
ΔTrado：在高温冷却剂出口处高温冷却剂与外部空气之间的温度差；
hht：在高温冷却回路HT侧的传热系数；以及
hrd：在外部空气侧的传热系数。
如等式1至3所表达的，水冷冷凝器22的散热量是通过制冷剂与高温冷却剂之间的温度差、传热面积以及制冷剂回路RE侧和高温冷却回路HT侧的传热系数来确定的。制冷剂回路RE侧和高温冷却回路HT侧的传热系数取决于制冷剂和高温冷却剂的流量(流速)。如等式4至6所表达的，散热器13的散热量是通过高温冷却剂与外部空气之间的温度差、传热面积以及高温冷却回路侧和外部空气侧的传热系数来确定的。高温冷却回路HT侧和外部空气侧的传热系数取决于高温冷却剂的流量(流速)和穿过散热器13的空气速度。水冷冷凝器22的放热量和散热器13的散热量可以通过压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的运转量的组合来控制，并且存在满足水冷冷凝器22所请求的放热量和散热器13所请求的散热量的压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的运转量的多个组合。
图6A为示出为了将制冷剂回路中产生的热排放到车辆的外部而被驱动的单元中耗电量的组合的示例的图。图6B为示出图6A中所示的模式A和模式B中的耗电量的和的图。在图6A和图6B中，纵轴代表每个单元的耗电量。由于每个单元的耗电量与对应单元的运转量(输出)呈正相关，因此在图6A和图6B中每个单元中的耗电量越大意味着运转量越大。
例如，满足水冷冷凝器22的相同的请求放热量和散热器13的相同的请求散热量的水泵15、电散热器风扇16和压缩机21的运转量的组合，包括图6A中所示的模式A和模式B。模式A是使得压缩机21的耗电量变得相对更大的单元的运转量的组合。模式B是使得水泵15、电散热器风扇16和压缩机21的耗电量值变得几乎相同的单元的运转量的组合。在模式A和模式B中的任何模式中，水泵15、电散热器风扇16和压缩机21的运转量能够满足水冷冷凝器22和散热器13所请求的散热量，但是，水泵15、电散热器风扇16和压缩机21的耗电量值的和在模式A和模式B之间不同，如图6B中所示。在图6A和图6B中所示的示例中，通过采用模式B，可以进一步降低满足来自车辆整体的热请求所需要的耗电量。
因此，在步骤S5中，确定单元5计算单元的运转量，以使得满足水冷冷凝器22的请求放热量和散热器13的请求散热量，并且压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的耗电量值的和最小化。具体地，首先，确定单元5计算压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的耗电量值，该耗电量值使得：在通过压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的耗电量值的组合确定的水冷冷凝器22的放热量和散热器13的散热量大于或等于在步骤S1中计算的水冷冷凝器22的请求放热量和在步骤S3中计算的散热器13的请求散热量的条件下，压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的耗电量值的和最小化。步骤S5中单元的耗电量值的计算可以理解为用于最小化由等式7表达的J的最优化问题。步骤S5中的约束同时满足等式8和等式9。由于放热量(散热量)Q是耗电量W的函数，因此可以预先通过实验获取指示Q与W之间关系的地图数据，并且可以使用线性规划方法、遗传算法等计算最优解。当通过实验获取地图数据时，可以使用实验设计方法。然后，确定单元5确定压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的运转量，以使得压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的耗电量值变为所计算的耗电量的最优解。压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的运转量可以基于通过实验预先获取的运转量与耗电量之间的关系来计算。当通过实验已知了单元的运转量的最佳组合时，可以根据通过实验获取的地图数据而不是使用优化计算来唯一地确定单元的运转量。此后，处理流进行至步骤S8。
等式7
J＝Wwp+Wcp+Wrdf
等式8
等式9
在此，参考符号如下：
Wwp：水泵15的耗电量；
Wcp：压缩机21的耗电量；
Wrdf：电散热器风扇16的耗电量；
Qwc：水冷冷凝器22的放热量；
Qwc条：水冷冷凝器22的请求放热量；
Qrad：散热器13的散热量；以及
Qrad条：散热器13的请求散热量。
步骤S6：确定单元5计算单元的运转量，以使得满足水冷冷凝器22的请求放热量和散热器13的请求散热量，并且压缩机21和水泵15的耗电量值的和最小化。具体地，首先，确定单元5计算压缩机21和水泵15的耗电量值，该耗电量值使得：在通过压缩机21和水泵15的耗电量值的组合确定的水冷冷凝器22的放热量和散热器13的散热量分别大于或等于在步骤S1中计算的水冷冷凝器22的请求放热量和在步骤S3中计算的散热器13的请求散热量的条件下，压缩机21和水泵15的耗电量值的和最小化。步骤S6中单元的耗电量值的计算可以理解为用于最小化由等式10表达的J的最优化问题。步骤S6中的约束同时满足等式11和等式12。由于放热量(散热量)Q是耗电量W的函数，因此可以预先通过实验获取指示Q与W之间关系的地图数据，并且可以使用线性规划方法、遗传算法等计算最优解。当通过实验获取地图数据时，可以使用实验设计方法。然后，确定单元5确定压缩机21和水泵15的运转量，以使得压缩机21和水泵15的耗电量值变为所计算的耗电量的最优解。压缩机21和水泵15的运转量可以如上所述地基于通过实验预先获取的运转量与耗电量之间的关系来计算。当通过实验已知了单元的运转量的最优组合时，可以根据通过实验获取的地图数据而不是使用优化计算来唯一地确定单元的运转量。确定单元5将所计算的最优解确定为压缩机21和水泵15的运转量，并且处理流进行至步骤S9。
等式10
J＝Wwp+Wcp
等式11
等式12
在此，参考符号如下：
Wwp：水泵15的耗电量；
Wcp：压缩机21的耗电量；
Qwc：水冷冷凝器22的放热量；
Qwc条：水冷冷凝器22的请求放热量；
Qrad：散热器13的散热量；以及
Qrad条：散热器13的请求散热量。
由于步骤S6的处理是在步骤S4中确定将不驱动电散热器风扇16时执行的，因此，在这种情况下电散热器风扇16的耗电量值为零。相应地，满足步骤S6中的优化条件与压缩机21、水泵15和电散热器风扇16的耗电量值的和最小化具有相同的含义。
步骤S7：确定单元5计算单元的运转量，以使得满足水冷冷凝器22的请求放热量，并且压缩机21和水泵15的耗电量值的和最小化。具体地，首先，确定单元5计算压缩机21和水泵15的耗电量值，该耗电量值使得：在通过压缩机21和水泵15的耗电量值的组合确定的水冷冷凝器22的放热量大于或等于在步骤S1中计算的水冷冷凝器22的请求放热量的条件下，压缩机21和水泵15的耗电量值的和最小化。步骤S7中单元的耗电量值的计算可以理解为用于最小化由等式13表达的J的优化问题。步骤S7中的约束满足等式14。由于放热量(散热量)Q是耗电量W的函数，因此可以预先通过实验获取指示Q与W之间关系的地图数据，并且可以使用线性规划方法、遗传算法等计算最优解。当通过实验获取地图数据时，可以使用实验设计方法。然后，确定单元5确定压缩机21和水泵15的运转量，以使得压缩机21和水泵15的耗电量值变为所计算的耗电量的最优解。压缩机21和水泵15的运转量可以如上所述地基于通过实验预先获取的运转量与耗电量之间的关系来计算。当通过实验已知了单元的运转量的最优组合时，可以根据通过实验获取的地图数据而不是使用优化计算来唯一地确定单元的运转量。确定单元5将所计算的最优解确定为压缩机21和水泵15的运转量，并且处理流进行至步骤S9。
等式13
J＝Wwp+Wcp
等式14
在此，参考符号如下：
Wwp：水泵15的耗电量；
Wcp：压缩机21的耗电量；
Qwc：水冷冷凝器22的放热量；以及
Qwc条：水冷冷凝器22的请求放热量。
等式8、等式9、等式11、等式12和等式14中约束的不等式符合优化问题中的一般描述方法。在步骤S5至S7的优化条件中，由于放热量(散热量)Q一般是单元的耗电量W的单调非递减函数，因此一般通过最小化J的值来满足约束下的等式。
步骤S8：指示单元6基于在步骤S5中确定的运转量来指示电散热器风扇16的控制器驱动电散热器风扇16。此后，处理流进行至步骤S9。
步骤S9：指示单元6基于在步骤S5至S7中确定的运转量来指示压缩机21的控制器驱动压缩机21。此后，处理流进行至步骤S10。
步骤S10：指示单元6基于在步骤S5至S7中确定的运转量来指示水泵15的控制器驱动水泵15。此后，处理流结束。
优点等
如上所述，当存在来自制冷剂回路RE的放热请求时，根据本实施例的热控制装置1确定要被驱动的单元的运转量，以使得满足放热请求，并且被驱动以从制冷剂回路RE向高温冷却回路HT传递热的单元和被驱动以在必要时从高温冷却回路HT向车辆的外部放热的单元的耗电量值的和最小化。相应地，能够在将期望的热量从制冷剂回路RE传递到高温冷却回路HT的同时减少传递热所需求的耗电量。
通过将对于热控制装置1执行控制处理所使用的吸热量和放热量统一为每单位时间所传递的热能的量，能够容易地执行对热请求的收集。
在上述实施例中，单元和热回路的吸热量或放热量以每单位时间所传递的热能的量(以W为单位)表达，但是单元和热回路的吸热量或放热量也可以以预定控制时间所需的热能的量(以J为单位)来表达。
根据本实施例的热控制装置1可以通过使包括处理器、例如ROM和RAM的存储装置、和输入输出接口的计算机读取存储装置中存储的程序并执行该程序来实现。在这种情况下，通过使处理器执行程序，可以实施图1和图3中所示的第一计算单元2、确定单元3、第二计算单元4、确定单元5和指示单元6的功能。计算机可以是用于控制热量的专用ECU或者可以是安装在车辆中的现有ECU。在本实施例中，热控制装置1已经被如上描述，但是本发明也可以被理解为被实体化并且其中存储了用于执行图3中所示的处理流的程序的非暂态性计算机可读记录介质，或者被理解为通过执行图3中所示的处理流来控制热量的方法。
本发明可被用作控制来自设置在车辆中的制冷剂回路的热传递的热控制装置。

Claims (5)

1.热控制装置，其安装在车辆中，所述车辆包括：
第一热回路，其包括配置为使冷却剂循环的水泵、配置为将所述冷却剂的热散发到所述车辆的外部的散热器、以及配置为增加穿过所述散热器的空气的量的散热器风扇；以及
第二热回路，其包括压缩机，所述压缩机配置为在改变制冷剂的状态的同时使所述制冷剂循环并与所述第一热回路进行热交换，
其特征在于，所述热控制装置包括：
第一计算单元，其配置为计算所述第一热回路所请求的吸热量和请求要从所述第二热回路排放到所述第一热回路的放热量；
确定单元，其配置为确定是否将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部；
第二计算单元，其配置为，当所述确定单元确定将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部时，基于所述第一热回路所请求的所述吸热量和所述第二热回路所请求的所述放热量来计算所述散热器所请求的散热量；以及
决定单元，其配置为，当所述确定单元确定将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部时，决定所述压缩机、所述水泵和所述散热器风扇的运转量，以使得所述运转量满足由所述第一计算单元计算的所述第二热回路的所述放热量和由所述第二计算单元计算的所述散热器的所述散热量，以及所述水泵、所述压缩机和所述散热器风扇的耗电量值的和最小化。
2.根据权利要求1所述的热控制装置，其特征在于，所述决定单元配置为，当所述确定单元确定将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部时，确定所述水泵和所述压缩机的所述运转量，以使得所述运转量满足由所述第一计算单元计算的所述第二热回路的所述放热量，以及所述水泵和所述压缩机的耗电量值的和最小化。
3.根据权利要求1所述的热控制装置，其特征在于，所述决定单元配置为，当所述确定单元确定将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部时：
计算所述压缩机和所述散热器风扇的耗电量值，所述耗电量值使得：在通过所述水泵、所述压缩机和所述散热器风扇的所述耗电量值的组合确定的所述第二热回路的放热量和所述散热器的散热量分别大于或等于由所述第一计算单元计算的所述第二热回路的所述放热量和由所述第二计算单元计算的所述散热器的所述散热量的条件下，所述水泵、所述压缩机和所述散热器风扇的所述耗电量值的所述和最小化；以及
确定所述水泵、所述压缩机和所述散热器风扇的所述运转量，以使得所述水泵、所述压缩机和所述散热器风扇的所述耗电量值变成所计算的耗电量值。
4.根据权利要求2所述的热控制装置，其特征在于，所述决定单元配置为，当所述确定单元确定不将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部时：
计算所述水泵和所述压缩机的耗电量值，所述耗电量值使得：在通过所述水泵和所述压缩机的所述耗电量值的组合确定的所述第二热回路的放热量大于或等于由所述第一计算单元计算的所述第二热回路的所述放热量的条件下，所述水泵和所述压缩机的所述耗电量值的所述和最小化；以及
确定所述水泵和所述压缩机的所述运转量，以使得所述水泵和所述压缩机的所述耗电量值变成所计算的耗电量值。
5.热控制方法，其在车辆中执行，所述车辆包括：
第一热回路，其包括配置为使冷却剂循环的水泵、配置为将所述冷却剂的热散发到所述车辆的外部的散热器、以及配置为增加穿过所述散热器的空气的量的散热器风扇；以及
第二热回路，其包括压缩机，所述压缩机配置为在改变制冷剂的状态的同时使所述制冷剂循环并且能够与所述第一热回路进行热交换，
其特征在于，所述热控制方法包括：
计算所述第一热回路所请求的吸热量和请求要从所述第二热回路排放到所述第一热回路的放热量；
确定是否将热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部；
当确定将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部时，基于所述第一热回路所请求的所述吸热量和所述第二热回路所请求的所述放热量来计算所述散热器所请求的散热量；以及
当确定将所述热从所述散热器散发到所述车辆的所述外部时，决定所述压缩机、所述水泵和所述散热器风扇的运转量，以使得所述运转量满足所计算的所述第二热回路的所述放热量和所计算的所述散热器的所述散热量，以及所述水泵、所述压缩机和所述散热器风扇的耗电量值的和最小化。
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