DE102018128401A1

DE102018128401A1 - Fahrzeugtemperaturregelsystem

Info

Publication number: DE102018128401A1
Application number: DE102018128401.2A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Ajisaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2038-11-14
Also published as: DE102018128401B4; US11001122B2; CN109808442B; US20190152287A1; JP2019093801A; CN109808442A; JP6885308B2

Abstract

Ein Fahrzeugtemperaturregelsystem umfasst: eine Leistungseinheit, die einen Motor umfasst, der durch eine Zufuhr von elektrischer Leistung von einer Batterie angetrieben wird, um Räder zu drehen; eine erste Kühleinheit, die einen ersten Wärmetauscher umfasst, der an einer Fahrzeugvorderseite der Leistungseinheit angeordnet ist, und einen ersten Zirkulationspfad, der ein Kältemittel zwischen der Leistungseinheit und dem ersten Wärmetauscher zirkulieren lässt, um einen Wärmeaustausch durchzuführen; eine zweite Kühleinheit, die einen zweiten Wärmetauscher umfasst, der an einer Fahrzeugrückseite der Leistungseinheit angeordnet ist, eine Klimatisierungseinheit, einen Kompressor und einen zweiten Zirkulationspfad, der das Kältemittel zwischen dem zweiten Wärmetauscher, der Klimatisierungseinheit und dem Kompressor zirkulieren lässt, um einen Wärmeaustausch durchzuführen; und einen Kanal, der die Klimatisierungseinheit und die Batterie verbindet und durch den kühle Luft oder warme Luft von der Klimatisierungseinheit zur Batterie geleitet wird.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugtemperaturregelsystem.
Stand der Technik
Die japanische Patentanmeldung JP 2012-156 010 A offenbart eine Batteriekühlstruktur, die mit einer Leitung bzw. einem Kanal versehen ist, die/der kühle Luft aus einer Klimaanlage zu einer Batterie leitet, und einem Zirkulationspfad, der es einer Kühlflüssigkeit ermöglicht, zur Kühlung der Batterie durch diesen zu zirkulieren. Bei dieser Struktur wird die Batterie sowohl durch die kühle Luft aus der Klimaanlage als auch durch die Kühlflüssigkeit gekühlt.
Bei dieser Struktur sind jedoch ein Kühler und ein Kondensator, die Wärmetauscher sind, nebeneinander an der Fahrzeugvorderseite oder der Fahrzeugrückseite einer Leistungseinheit angeordnet. Daher müssen die Rohre (Strömungswege bzw. -pfade) verlängert werden, um sowohl die Leistungseinheit als auch die Batterie zu kühlen, und es besteht Verbesserungspotenzial in Bezug auf die Effizienzsteigerung.
KURZFASSUNG
Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Umstände sieht die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeugtemperaturregelsystem vor, das die Temperatur einer Leistungseinheit und einer Batterie effizient regeln kann.
Ein Aspekt der Offenbarung ist ein Fahrzeugtemperaturregelsystem umfassend: eine Leistungseinheit, die einen Motor umfasst, der durch eine Zufuhr von elektrischer Leistung von einer Batterie angetrieben wird, um Räder zu drehen; eine erste Kühleinheit, die einen ersten Wärmetauscher umfasst, der an einer Fahrzeugvorderseite der Leistungseinheit angeordnet ist, und einen ersten Zirkulationspfad, der ein Kältemittel zwischen der Leistungseinheit und dem ersten Wärmetauscher zirkulieren lässt, um einen Wärmeaustausch durchzuführen; eine zweite Kühleinheit, die einen zweiten Wärmetauscher umfasst, der an einer Fahrzeugrückseite der Leistungseinheit angeordnet ist, eine Klimatisierungseinheit, einen Kompressor und einen zweiten Zirkulationspfad, der das Kältemittel zwischen dem zweiten Wärmetauscher, der Klimatisierungseinheit und dem Kompressor zirkulieren lässt, um einen Wärmeaustausch durchzuführen; und einen Kanal, der die Klimatisierungseinheit und die Batterie verbindet und durch den kühle Luft oder warme Luft von der Klimatisierungseinheit zur Batterie geleitet wird.
Das Fahrzeugtemperaturregelsystem dieses Aspekts umfasst die erste Kühleinheit und die zweite Kühleinheit. Die erste Kühleinheit umfasst den ersten Wärmetauscher, der an der Fahrzeugvorderseite der Leistungseinheit angeordnet ist, und den ersten Zirkulationspfad, der das Kältemittel zwischen der Leistungseinheit und dem ersten Wärmetauscher zirkulieren lässt, um den Wärmeaustausch durchzuführen. Die zweite Kühleinheit umfasst den zweiten Wärmetauscher, der an der Fahrzeugrückseite der Leistungseinheit angeordnet ist, die Klimatisierungseinheit, den Kompressor und den zweiten Zirkulationspfad, der das Kältemittel zwischen dem zweiten Wärmetauscher, der Klimatisierungseinheit und dem Kompressor zirkulieren lässt, um den Wärmeaustausch durchzuführen. Die Klimatisierungseinheit und die Batterie sind durch den Kanal miteinander verbunden, und kühle Luft oder warme Luft wird durch den Kanal von der Klimatisierungseinheit zur Batterie geleitet. Dadurch kann die Temperatur der Batterie geregelt werden.
Darüber hinaus können durch die Anordnung des ersten Wärmetauschers an der Fahrzeugvorderseite der Leistungseinheit und des zweiten Wärmetauschers an der Fahrzeugrückseite der Leistungseinheit zur Trennung der ersten Kühleinheit und der zweiten Kühleinheit der erste Zirkulationspfad und der zweite Zirkulationspfad jeweils verkürzt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Fahrzeugtemperaturregelsystem des vorgenannten Aspekts die Temperatur der Leistungseinheit und der Batterie effizient geregelt werden.
Der Aspekt kann ferner umfassen: einen Kühlwasserspeichertank, der zwischen der Klimatisierungseinheit und dem Kompressor im zweiten Zirkulationspfad angeordnet ist und Kühlwasser enthält, das durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel im zweiten Zirkulationspfad gekühlt wird; und einen Kühlwasserzufuhrpfad, der das Kühlwasser vom Kühlwasserspeichertank zu einem Wasserzirkulationsströmungspfad führt, der innerhalb der Batterie zirkuliert.
Bei dieser Konfiguration ist der Kühlwasserspeichertank zwischen der Klimatisierungseinheit und dem Kompressor angeordnet, und das Kühlwasser im Inneren des Kühlwasserspeichertanks wird durch Wärmeaustausch mit Kältemittel im zweiten Zirkulationspfad gekühlt. Das Kühlwasser wird vom Kühlwasserspeichertank dem Kühlwasserzufuhrpfad zugeführt. Das Kühlwasser wird über den Kühlwasserzufuhrpfad dem Wasserzirkulationsströmungspfad zugeführt, wenn beispielsweise die Temperatur der Batterie hoch ist, und der Wasserzirkulationsströmungspfad zirkuliert durch das Innere der Batterie, wodurch die Batterie gekühlt werden kann.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Batterie effektiver gekühlt werden.
Der Aspekt kann ferner Folgendes umfassen: einen Heizwasserspeichertank, der zwischen dem Kompressor und dem zweiten Wärmetauscher im zweiten Zirkulationspfad angeordnet ist und Heizwasser enthält, das durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel innerhalb des zweiten Zirkulationspfades erwärmt wird; und einen Heizwasserzufuhrpfad, der das Heizwasser vom Heizwasserspeichertank in den Wasserzirkulationsströmungspfad liefert.
Bei dieser Konfiguration ist der Heizwasserspeichertank zwischen dem Kompressor und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet, und das Heizwasser im Inneren des Heizwasserspeichertanks wird durch Wärmeaustausch mit Kältemittel im zweiten Zirkulationspfad erwärmt. Das Heizwasser wird aus dem Heizwasserspeichertank dem Heizwasserzufuhrpfad zugeführt. Das Heizwasser wird über den Heizwasserzufuhrpfad dem Wasserzirkulationsströmungspfad zugeführt, wenn beispielsweise die Temperatur der Batterie niedrig ist, und der Zirkulationswasserdurchlauf zirkuliert durch das Innere der Batterie, wodurch die Batterie erwärmt werden kann.
Gemäß dieser Konfiguration kann der Akku erwärmt werden.
Der Aspekt kann ferner einen Wechselrichter umfassen, der an einer Fahrzeugoberseite der Leistungseinheit angeordnet ist; und einen Kühlwasserströmungspfad, durch den Kühlwasser zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Wechselrichter zirkuliert.
Bei dieser Konfiguration ist der Kühlwasserströmungspfad, durch den das Kühlwasser zirkuliert, zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Wechselrichter vorgesehen. Daher kann der Wechselrichter gekühlt werden. Darüber hinaus kann durch die Anordnung des Wechselrichters an der Fahrzeugoberseite der Leistungseinheit die Länge des Kühlwasserströmungspfads im Vergleich zu einer Struktur verkürzt werden, in der die Leistungseinheit und der Wechselrichter an voneinander entfernten Positionen angeordnet sind.
Gemäß dieser Konfiguration kann der Wechselrichter effizient gekühlt werden.
Bei diesem Aspekt kann die Klimatisierungseinheit einen Abfluss umfassen, der Wasser ableitet, und das Wasser wird durch den Abfluss von der Klimatisierungseinheit zum zweiten Wärmetauscher geleitet.
Bei dieser Konfiguration kann der Wärmeaustausch im zweiten Wärmetauscher unterstützt werden, da das Wasser über den Abfluss von der Klimatisierungseinheit zum zweiten Wärmetauscher geleitet wird.
Gemäß dieser Konfiguration kann der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs im zweiten Wärmetauscher verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine allgemeine Seitenansicht eines Fahrzeugfrontbereichs, bei dem ein Fahrzeugtemperaturregelsystem gemäß einer Ausführungsform Anwendung findet;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine erste Kühleinheit darstellt, die das Fahrzeugtemperaturregelsystem gemäß der Ausführungsform konfiguriert;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine zweite Kühleinheit darstellt, die das Fahrzeugtemperaturregelsystem gemäß der Ausführungsform konfiguriert, und einen Zustand darstellt, bei dem eine Batterie gekühlt wird; und
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die zweite Kühleinheit darstellt, die das Fahrzeugtemperaturregelsystem gemäß der Ausführungsform konfiguriert, und einen Zustand darstellt, bei dem die Batterie erwärmt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Fahrzeugtemperaturregelsystem gemäß einer Ausführungsform wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass der in den Zeichnungen dargestellte Pfeil FR eine Fahrzeugvorwärtsrichtung anzeigt, der Pfeil UP eine Fahrzeugaufwärtsrichtung anzeigt und der Pfeil RH eine Rechtsrichtung in Fahrzeugbreitenrichtung anzeigt. Wenn bei der nachfolgenden Beschreibung vereinfacht auf Richtungen wie vorne/hinten, oben/unten und rechts/links verwiesen wird, beziehen sich diese Richtungen, sofern nicht anders angegeben, auf vorne/hinten in der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung, oben/unten in der Fahrzeugvertikalrichtung und rechts/links in der Fahrzeugbreitenrichtung bei Betrachtung in Fahrtrichtung.
Wie in 1 dargestellt ist, ist ein vorderer Bereich eines Fahrzeugs bzw. Fahrzeugfrontbereich 10, an dem das Fahrzeugtemperaturregelsystem der Ausführungsform Anwendung findet, mit einem Paar rechter und linker vorderer Längsträger 12 versehen, die sich in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung erstrecken (es sei angemerkt, dass 1 nur den vorderen Längsträger 12 auf der rechten Seite darstellt). Crashboxen 14 sind an den vorderen Endabschnitten der vorderen Längsträger 12 angeordnet, und an den vorderen Endabschnitten der Crashboxen 14 ist eine Stoßfängerverstärkung 16 angeordnet, deren Längsrichtung mit der Fahrzeugbreitenrichtung übereinstimmt. Auf der Vorderseite der Stoßfängerverstärkung 16 kann zusätzlich ein stoßabsorbierendes bzw. stoßdämpfendes Material angeordnet sein.
Ein Motor 18 ist zwischen dem Paar rechter und linker vorderer Längsträger 12 angeordnet. Der Motor 18 wird durch die Versorgung mit elektrischer Leistung aus einer später beschriebenen Batterie 17 angetrieben, und die vom Motor 18 erzeugte Antriebskraft wird über ein Getriebe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) und dergleichen auf Vorderräder (Räder) 23 übertragen. Das heißt, die Vorderräder 23 werden durch den Antrieb des Motors 18 gedreht. In der vorliegenden Ausführungsform bildet der Motor 18 eine Leistungseinheit.
Motorhalterungen 20 sind an der Fahrzeugoberseite des Motors 18 angeordnet, und der Motor 18 wird von einem Rahmen 22 über die Motorhalterungen 20 getragen. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Rahmen 22 im Wesentlichen in einer rechteckigen Rahmenform von der Fahrzeugvorderseite aus gesehen ausgebildet, und die Motorhalterungen 20 sind an der Unterseite eines oberen Wandabschnitts 22A des Rahmens 22 befestigt. Ein Wechselrichter 24 und ein Ladegerät 26 sind an der Oberseite des oberen Wandabschnitts 22A des Rahmens 22 befestigt. Der Wechselrichter 24 moduliert die elektrische Leistung der Batterie 17, um eine an den Motor 18 angelegte Spannung zu erzeugen.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Batterie (Batterieeinheit) 17 unter einer Bodenplatte 15 angeordnet, die eine Bodenfläche des Fahrzeugs 10 bildet. Die Batterie 17 umfasst ein Batteriegehäuse 19 und Batteriepacks 21. Das Batteriegehäuse 19 ist, in einer Draufsicht gesehen, im Wesentlichen in einer rechteckigen Kastenform ausgebildet und erstreckt sich zum hinteren Teil des Fahrzeugs 10. Am vorderen Endabschnitt des Batteriegehäuses 19 ist ein Anschlussabschnitt 19A ausgebildet, an den ein später beschriebener Kanal 78 angeschlossen ist. Ein Ausströmabschnitt 19B, durch den Luft, die in das Innere des Batteriegehäuses 19 geliefert wird, entweicht, ist am hinteren Endabschnitt des Batteriegehäuses 19 ausgebildet.
Mehrere Batteriepacks 21 befinden sich im Batteriegehäuse 19. Die in den mehreren Batteriepacks 21 gespeicherte elektrische Energie bzw. Leistung wird über ein Kabel (in den Zeichnungen nicht dargestellt) an den Motor 18 geliefert.
Ein Kühler 28, der als erster Wärmetauscher dient, ist an der Fahrzeugvorderseite des Motors 18 angeordnet. Der Kühler 28 umfasst einen Kern 28A, einen oberen Tank 28B an der Fahrzeugoberseite des Kerns 28A und einen unteren Tank 28C an der Fahrzeugunterseite des Kerns 28A. Der Kern 28A ist, wie in einer Vorderansicht zu sehen ist, im Wesentlichen in einer rechteckigen Form ausgebildet und mit mehreren Rohren, durch die Kühlwasser fließt, und Wärmeabstrahllamellen versehen (siehe 2). Das Kühlwasser wird im oberen Tank 28B und im unteren Tank 28C gespeichert. Das Kühlwasser, das aus dem oberen Tank 28B in den Kern 28A geflossen ist, durchläuft den Kern 28A und tauscht dabei Wärme mit Kühlluft aus. Das Kühlwasser wird nach dem Abkühlen im unteren Tank 28C gespeichert. Ein Kühlerlüfter 30 ist an der Fahrzeugrückseite des Kühlers 28 angeordnet. Wenn der Kühlerlüfter 30 gedreht wird, strömt Kühlluft von der Fahrzeugvorderseite zum Kühler 28.
(Erste Kühleinheit 27)
Wie in 2 dargestellt ist, wird eine erste Kühleinheit 27 durch den Kühler 28 und einen ersten Zirkulationspfad 32 gebildet. Der erste Zirkulationspfad 32 umfasst einen Strömungspfad 32A, der sich in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung von einem Endabschnitt des Motors 18 in Längsrichtung zum unteren Tank 28C des Kühlers 28 erstreckt, einen Strömungspfad 32B, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung durch den unteren Tank 28C erstreckt, und einen Strömungspfad 32C, der sich vom unteren Tank 28C zum anderen Endabschnitt des Motors 18 in Längsrichtung erstreckt. Der erste Zirkulationspfad 32 ist so konfiguriert, dass Kühlöl innerhalb des Strömungspfades 32A, des Strömungspfades 32B und des Strömungspfades 32C strömt. Im ersten Zirkulationspfad 32 ist eine Ölpumpe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) angeordnet. Durch den Betrieb der Ölpumpe zirkuliert das Kühlöl durch den ersten Zirkulationspfad 32, wodurch der Motor 18 gekühlt wird.
Zwischen dem Kühler 28 und dem Wechselrichter 24 ist ein Kühlwasserströmungspfad 34 angeordnet, durch den das Kühlwasser zirkuliert. Insbesondere ist der Kühlwasserströmungspfad 34 so angeordnet, dass er durch den Wechselrichter 24, das Ladegerät 26 und den Kühler 28 zirkuliert. Der Kühlwasserströmungspfad 34 umfasst einen Strömungspfad 34A, der sich in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung vom Ladegerät 26 zum oberen Tank 28B des Kühlers 28 erstreckt, einen Strömungspfad 34B, der sich in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung vom unteren Tank 28C zum Wechselrichter 24 erstreckt, und einen Strömungspfad 34C, der den Wechselrichter 24 und das Ladegerät 26 verbindet. Der Kühlwasserströmungspfad 34 ist so konfiguriert, dass das Kühlwasser innerhalb des Strömungspfades 34A, des Strömungspfades 34B und des Strömungspfades 34C fließt. Im Kühlwasserströmungspfad 34 ist eine Wasserpumpe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) angeordnet. Durch den Betrieb der Wasserpumpe zirkuliert das Kühlwasser durch den Kühlwasserströmungspfad 34, wodurch der Wechselrichter 24 und das Ladegerät 26 gekühlt werden.
Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Kondensator 50, der als zweiter Wärmetauscher dient, an der Fahrzeugrückseite des Motors 18 angeordnet. An der Fahrzeugrückseite des Kondensators 50 ist ein Kondensatorlüfter 51 angeordnet. Wenn der Kondensatorlüfter 51 gedreht wird, strömt Kühlluft von der Fahrzeugvorderseite zum Kondensator 50. In dieser Ausführungsform ist eine Öffnung 36A in einer unteren Abdeckung 36 gebildet, die eine untere Fläche des Fahrzeugs 10 bildet, und die Öffnung 36A ist konfiguriert, um den Luftstrom, der zwischen dem Fahrzeug 10 und der Straßenoberfläche strömt, durch die Öffnung 36A zum Kondensator 50 strömen zu lassen.
Wie in 3 dargestellt ist, umfasst der Kondensator 50 einen Kern 50A, ein rechtes Rohr 50B, das an der rechten Fahrzeugseite des Kerns 50A angeordnet ist, und ein linkes Rohr 50C, das an der linken Fahrzeugseite des Kerns 50A angeordnet ist. Der Kern 50A ist im Wesentlichen in einer rechteckigen Form ausgebildet, wie in einer Vorderansicht zu sehen ist, und ist mit mehreren Rohren, durch die ein Kältemittel fließt, und Wärmeabstrahllamellen versehen. Das Kältemittel fließt in dem rechten Rohr 50B und dem linken Rohr 50C. Das Kältemittel strömt nach unten durch den Kern 50A, während es sich zwischen dem rechten Rohr 50B und dem linken Rohr 50C hin und her schlängelt und dabei Wärme mit der Kühlluft austauscht.
(Zweite Kühleinheit 53)
Eine zweite Kühleinheit 53 wird durch den Kondensator 50, eine Klimaanlage bzw. Klimatisierungseinheit 52, einen Kompressor 66 und einen zweiten Zirkulationspfad 76 gebildet. Die Klimatisierungseinheit 52 ist mit einem Gehäuse 52A ausgestattet, das im Wesentlichen in Kastenform ausgebildet ist. Ein Verdampfer 56 und ein Heizkern 58 sind im Gehäuse 52A untergebracht (siehe 1). Die Klimatisierungseinheit 52 ist mit einem Lüfter 54 ausgestattet. Die Klimatisierungseinheit 52 ist so konfiguriert, dass durch den Betrieb des Lüfters 54 kühle Luft oder warme Luft aus der Klimatisierungseinheit 52 zugeführt wird. Die Klimatisierungseinheit 52 ist mit einem Zufuhrpfad zum Zuführen der Kaltluft oder der Warmluft in die Kabine ausgestattet.
Ein Ablauf bzw. Abfluss 60 erstreckt sich von der Unterseite der Klimatisierungseinheit 52. Der Abfluss 60 ist so ausgebildet, dass er in seiner Breite in Richtung zu seinem distalen bzw. vorderen Ende allmählich breiter wird, und am distalen Ende des Abflusses 60 ist eine Abflussöffnung 60A ausgebildet. Die Abflussöffnung 60A befindet sich oberhalb des Kondensators 50 in vertikaler Richtung des Fahrzeugs, so dass das von der Klimatisierungseinheit 52 erzeugte Wasser durch den Abfluss 60 von der Abflussöffnung 60A zum Kondensator 50 abgeleitet bzw. ausgetragen wird.
Der Kompressor 66 verdichtet Kältemittel bei einer niedrigen Temperatur und einem niedrigen Druck auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck und leitet das verdichtete Kältemittel zum Kondensator 50. In der Ausführungsform ist eine Wasserpumpe 68 integral mit dem Kompressor 66 vorgesehen, und die Wasserpumpe 68 bewirkt, dass Wasser innerhalb eines später beschriebenen Wasserzirkulationsströmungspfades 74 zirkuliert.
Der zweite Zirkulationspfad 76 ist ein Zirkulationspfad, durch den das Kältemittel einen Wärmetausch zwischen dem Kondensator 50, der Klimatisierungseinheit 52 und dem Kompressor 66 durchführen kann. Der zweite Zirkulationspfad 76 verläuft durch einen Kühlwasserspeichertank 62, der zwischen der Klimatisierungseinheit 52 und dem Kompressor 66 angeordnet ist. Der zweite Zirkulationspfad 76 erläuft ebenfalls durch einen Heizwasserspeichertank 64, der zwischen dem Kompressor 66 und dem Kondensator 50 angeordnet ist.
Der zweite Zirkulationspfad 76 ist mit einem Strömungspfad 76A ausgestattet, der sich von der Klimatisierungseinheit 52 zum Kühlwasserspeichertank 62 erstreckt, einem Strömungspfad 76B, der durch den Kühlwasserspeichertank 62 verläuft, und einem Strömungspfad 76C, der sich vom Kühlwasserspeichertank 62 zum Kompressor 66 erstreckt. Der zweite Zirkulationspfad 76 ist ebenfalls mit einem Strömungspfad 76D ausgestattet, der sich vom Kompressor 66 zum Heizwasserspeichertank 64 erstreckt, einem Strömungspfad 76E, der durch den Heizwasserspeichertank 64 verläuft, einem Strömungspfad 76F, der sich vom Heizwasserspeichertank 64 zum oberen Abschnitt des rechten Rohres 50B des Kondensators 50 erstreckt, und einem Strömungspfad 76G, der sich vom unteren Abschnitt des linken Rohres 50C des Kondensators 50 zu der Klimatisierungseinheit 52 erstreckt.
Änderungen im Zustand des Kältemittels, das durch den oben beschriebenen zweiten Zirkulationspfad 76 fließt, werden nachfolgend beschrieben. Zunächst strömt das Kältemittel im Niedertemperatur- und Niederdruckzustand durch den Strömungspfad 76A des zweiten Zirkulationspfades 76 und gelangt in den Kühlwasserspeichertank 62. Der Strömungspfad 76B ist fortlaufend mit dem Strömungspfad 76A ausgebildet und durchläuft den Kühlwasserspeichertank 62. Daher tauschen das Kältemittel und das Kühlwasser im Inneren des Kühlwasserspeichers 62 Wärme aus, wodurch das Kühlwasser im Inneren des Kühlwasserspeichers 62 gekühlt wird. Der Strömungspfad 76C ist fortlaufend mit dem Strömungspfad 76B ausgebildet und erstreckt sich bis zum Kompressor 66, und das Kältemittel wird durch den Kompressor 66 verdichtet.
Das vom Kompressor 66 verdichtete Kältemittel, das eine hohe Temperatur und einen hohen Druck erreicht hat, durchströmt den Strömungspfad 76D und gelangt in den Heizwasserspeichertank 64. Der Strömungspfad 76E ist fortlaufend mit dem Strömungspfad 76D ausgebildet und durchläuft den Heizwasserspeichertank 64. Daher tauschen das Kältemittel und das Heizwasser im Inneren des Heizwasserspeichers 64 Wärme aus, wobei das Heizwasser im Inneren des Heizwasserspeichers 64 erwärmt (aufgeheizt) wird. Der Strömungspfad 76F ist fortlaufend mit dem Strömungspfad 76E ausgebildet und erstreckt sich bis zum Kondensator 50, und das Kältemittel strömt in den oberen Teil des rechten Rohres 50B des Kondensators 50.
Das in den Kondensator 50 eingeflossene Kältemittel wird beim Durchlaufen des Kerns 50A verflüssigt, durchströmt den Strömungspfad 76G und wird durch ein Expansionsventil (in den Zeichnungen nicht dargestellt) verdampft. Danach gelangt das Kältemittel im Niederdruck- und Niedertemperaturzustand zu der Klimatisierungseinheit 52. Ein Kältekreislauf ist wie oben beschrieben konfiguriert.
Bei dieser Konfiguration ist ein Endabschnitt eines Kühlwasserzufuhrpfades 70A mit dem Kühlwasserspeichertank 62 verbunden und der andere Endabschnitt des Kühlwasserzufuhrpfades 70A ist mit einem Ventil 72 verbunden. Weiterhin ist ein Endabschnitt eines Heizwasserzufuhrpfades 70B mit dem Heizwasserspeichertank 64 verbunden und der andere Endabschnitt des Heizwasserzufuhrpfades 70B ist mit dem Ventil 72 verbunden. Das Ventil 72 und die Wasserpumpe 68 sind über einen Strömungspfad 70C miteinander verbunden. Durch Umschalten des Ventils 72 wird das Kühlwasser über den Kühlwasserzufuhrpfad 70A und den Strömungspfad 70C aus dem Kühlwasserspeichertank 62 zur Wasserpumpe 68 zugeführt, oder das Heizwasser wird über den Heizwasserzufuhrpfad 70B und den Strömungspfad 70C aus dem Heizwasserspeichertank 64 zur Wasserpumpe 68 zugeführt.
Zwischen der Wasserpumpe 68 und der Batterie 17 ist ein Wasserzirkulationsströmungspfad 74 angeordnet, durch den das Kühlwasser oder das Heizwasser zirkuliert. Der Wasserzirkulationsströmungspfad 74 umfasst einen Strömungspfad 74A, durch den das Kühlwasser oder das Heizwasser von der Wasserpumpe 68 zur Batterie 17 strömt, und einen Strömungspfad 74B, durch den das Kühlwasser oder das Heizwasser von der Batterie 17 zur Wasserpumpe 68 strömt. Darüber hinaus ist innerhalb der Batterie 17 ein Strömungspfad (in den Zeichnungen nicht dargestellt) angeordnet. Die Batteriepacks 21 werden gekühlt, indem das Kühlwasser aus dem Strömungspfad 74A in die Batterie 17 fließt. Die Batteriepacks 21 werden erwärmt (aufgeheizt), indem das Heizwasser aus dem Strömungspfad 74A in die Batterie 17 fließt.
Wie in 1 dargestellt ist, erstreckt sich eine Leitung bzw. ein Kanal 78 von der Klimatisierungseinheit 52 bis zum Batteriegehäuse 19. Die Klimatisierungseinheit 52 und das Batteriegehäuse 19 (die Batterie 17) sind durch den Kanal 78 miteinander verbunden. Dadurch wird kühle Luft oder warme Luft aus der Klimatisierungseinheit 52 durch den Kanal 78 ins Innere des Batteriegehäuses 19 geleitet.
(Funktionsweise und Auswirkungen)
Als nächstes werden die Funktionsweise und die Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei der Ausführungsform ist das Fahrzeugtemperaturregelsystem wie vorstehend beschrieben mit der ersten Kühleinheit 27 und der zweiten Kühleinheit 53 ausgestattet. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die erste Kühleinheit 27 den Kühler 28, der auf der Fahrzeugvorderseite des Motors 18, der eine Leistungseinheit ist, angeordnet ist, und den ersten Zirkulationspfad 32, der es ermöglicht, dass Kältemittel zwischen dem Motor 18 und dem Kühler 28 zirkuliert, um einen Wärmeaustausch durchzuführen. Infolgedessen kann in einem Fall, bei dem die Temperatur des Motors 18 hoch ist, das Kältemittel im ersten Zirkulationspfad 32 umgewälzt werden, um die Temperatur des Motors 18 zu senken. Somit kann die Temperatur des Motors 18 geregelt werden.
Wie in 3 dargestellt ist, umfasst die zweite Kühleinheit 53 den Kondensator 50, der auf der Fahrzeugrückseite des Motors 18 angeordnet ist, die Klimatisierungseinheit 52, den Kompressor 66 und den zweiten Zirkulationspfad 76, der es dem Kältemittel ermöglicht, zwischen dem Kondensator 50, der Klimatisierungseinheit 52 und dem Kompressor 66 zu zirkulieren, um einen Wärmeaustausch durchzuführen. Darüber hinaus sind, wie in 1 dargestellt ist, die Klimatisierungseinheit 52 und das Batteriegehäuse 19 durch den Kanal 78 miteinander verbunden, und kühle Luft oder warme Luft wird durch den Kanal 78 von der Klimatisierungseinheit 52 in das Innere des Batteriegehäuses 19 geleitet. Infolgedessen kann in einem Fall, bei dem die Temperatur der Batteriepacks 21 hoch ist, kühle Luft von der Klimatisierungseinheit 52 an die Batterie 17 zum Kühlen der Batteriepacks 21 abgegeben werden. In einem Fall, bei dem die Temperatur der Batteriepacks 21 niedrig ist, kann warme Luft aus der Klimatisierungseinheit 52 an die Batterie 17 abgegeben werden, um die Batteriepacks 21 zu erwärmen. Somit kann die Temperatur der Batteriepacks 21 (der Batterie 17) geregelt werden. Auf diese Weise können durch die Anordnung des Kühlers 28 an der Fahrzeugvorderseite des Motors 18 und des Kondensators 50 an der Fahrzeugrückseite des Motors 18 zur Trennung der ersten Kühleinheit 27 und der zweiten Kühleinheit 53 der erste Zirkulationspfad 32 und der zweite Zirkulationspfad 76 jeweils verkürzt werden. Dadurch kann die Temperatur des Motors 18 und der Batteriepacks 21 effizient geregelt werden.
Darüber hinaus ist bei der Ausführungsform, wie in 3 dargestellt ist, der Kühlwasserspeichertank 62 zwischen der Klimatisierungseinheit 52 und dem Kompressor 66 angeordnet, und das Kühlwasser wird aus dem Kühlwasserspeichertank 62 über den Kühlwasserzufuhrpfad 70A und den Strömungspfad 70C der Wasserpumpe 68 zugeführt (siehe Pfeile A1 und A2 in 3). Wenn die Wasserpumpe 68 in einem Fall arbeitet, bei dem z.B. die Temperatur der Batteriepacks 21 hoch ist, kann das aus dem Kühlwasserspeichertank 62 zugeführte Kühlwasser durch den Wasserzirkulationsströmungspfad 74 zirkulieren, um die Batteriepacks 21 zu kühlen. Somit können die Batteriepacks 21 sowohl durch die kühle Luft aus der Klimatisierungseinheit 52 als auch durch das Kühlwasser innerhalb des Wasserzirkulationsströmungspfades 74 gekühlt werden, der durch die Batterie 17 zirkuliert.
Darüber hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 dargestellt ist, der Heizwasserspeichertank 64 zwischen dem Kompressor 66 und dem Kondensator 50 angeordnet, und das Heizwasser wird aus dem Heizwasserspeichertank 64 über den Heizwasserzufuhrpfad 70B und den Strömungspfad 70C der Wasserpumpe 68 zugeführt (siehe Pfeile A3 und A4 in 4). Wenn die Wasserpumpe 68 in einem Fall arbeitet, bei dem z.B. die Temperatur der Batteriepacks 21 niedrig ist, wie z.B. im Winter, kann das aus dem Heizwasserspeichertank 64 zugeführte Heizwasser durch den Wasserzirkulationsströmungspfad 74 zirkulieren, um die Batteriepacks 21 zu erwärmen. Die Batteriepacks 21 können somit sowohl durch die warme Luft aus der Klimatisierungseinheit 52 als auch durch das Heizwasser im Wasserzirkulationsströmungspfad 74 erwärmt werden, der durch die Batterie 17 zirkuliert. Das Kühlen oder Erwärmen der Batteriepacks 21 in Abhängigkeit von der Temperatur der Batteriepacks 21 führt auf diese Weise zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Batteriepacks 21, und die Fahrleistung kann insbesondere in einem Fall, bei dem das Fahrzeug 10 ein Elektroauto ist, hervorragend aufrechterhalten werden.
Darüber hinaus ist bei der Ausführungsform, wie in 2 dargestellt ist, der Kühlwasserströmungspfad 34 angeordnet, durch den das Kühlwasser zwischen dem Kühler 28, dem Wechselrichter 24 und dem Ladegerät 26 zirkuliert. Daher können der Wechselrichter 24 und das Ladegerät 26 gekühlt werden. Darüber hinaus kann durch die Anordnung des Wechselrichters 24 und des Ladegeräts 26 auf der Fahrzeugoberseite des Motors 18 die Länge des Kühlwasserströmungspfades im Vergleich zu einer Struktur verkürzt werden, in der der Wechselrichter 24 und das Ladegerät 26 an einer Position außerhalb des Motors 18 angeordnet sind. Dadurch können der Wechselrichter 24 und das Ladegerät 26 effizient gekühlt werden.
Darüber hinaus ist bei der Ausführungsform, wie in 3 dargestellt ist, der Abfluss 60 in der Klimatisierungseinheit 52 angeordnet, und das Wasser wird aus der Abflussöffnung 60A des Abflusses 60 zum Kondensator 50 abgeleitet, wodurch der Wärmeaustausch im Kondensator 50 gefördert werden kann.
Darüber hinaus sind bei der Ausführungsform der Kompressor 66 und die Wasserpumpe 68 integral ausgebildet, so dass im Vergleich zu einer Struktur, bei der der Kompressor 66 und die Wasserpumpe 68 separat vorgesehen sind, die Anzahl der Teile reduziert werden kann.
Das Fahrzeugtemperaturregelsystem der Ausführungsform wurde vorstehend beschrieben, aber das Fahrzeugtemperaturregelsystem kann auf verschiedene Art und Weise in einem Bereich implementiert werden, der nicht von der Idee der Offenbarung abweicht. So wurde beispielsweise als die Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben, die mit dem Motor 18 als Leistungseinheit ausgestattet ist, jedoch ist das Fahrzeugtemperaturregelsystem hierauf nicht beschränkt und kann auch auf ein Hybridfahrzeug mit dem Motor 18 und einer Brennkraftmaschine angewendet werden. In diesem Fall kann bei der Konfiguration von 2 ein separater Strömungspfad vorgesehen werden, durch den das Kühlwasser zwischen dem Kühler 28 und der Brennkraftmaschine zirkuliert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012156010 A [0002]

Claims

Fahrzeugtemperaturregelsystem, aufweisend: eine Leistungseinheit (18), die einen Motor umfasst, der durch eine Zufuhr von elektrischer Leistung von einer Batterie (17) angetrieben wird, um Räder (23) zu drehen; eine erste Kühleinheit (27), die einen ersten Wärmetauscher (28) umfasst, der an einer Fahrzeugvorderseite der Leistungseinheit (18) angeordnet ist, und einen ersten Zirkulationspfad (32), der ein Kältemittel zwischen der Leistungseinheit (18) und dem ersten Wärmetauscher (28) zirkulieren lässt, um einen Wärmeaustausch durchzuführen; eine zweite Kühleinheit (53), die einen zweiten Wärmetauscher (50) umfasst, der an einer Fahrzeugrückseite der Leistungseinheit (18) angeordnet ist, eine Klimatisierungseinheit (52), einen Kompressor (66) und einen zweiten Zirkulationspfad (76), der das Kältemittel zwischen dem zweiten Wärmetauscher (50), der Klimatisierungseinheit (52) und dem Kompressor (66) zirkulieren lässt, um einen Wärmeaustausch durchzuführen; und einen Kanal (78), der die Klimatisierungseinheit (52) und die Batterie (17) verbindet und durch den kühle Luft oder warme Luft von der Klimatisierungseinheit (52) zur Batterie (17) geleitet wird.
Fahrzeugtemperaturregelsystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Kühlwasserspeichertank (62), der zwischen der Klimatisierungseinheit (52) und dem Kompressor (66) im zweiten Zirkulationspfad (76) angeordnet ist und Kühlwasser enthält, das durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel im zweiten Zirkulationspfad (76) gekühlt wird; und einen Kühlwasserzufuhrpfad (70A), der das Kühlwasser vom Kühlwasserspeichertank (62) zu einem Wasserzirkulationsströmungspfad (74) führt, der innerhalb der Batterie (17) zirkuliert.
Fahrzeugtemperaturregelsystem nach Anspruch 2, ferner aufweisend: einen Heizwasserspeichertank (64), der zwischen dem Kompressor (66) und dem zweiten Wärmetauscher (50) im zweiten Zirkulationspfad (76) angeordnet ist und Heizwasser enthält, das durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel innerhalb des zweiten Zirkulationspfades (76) erwärmt wird; und einen Heizwasserzufuhrpfad (70B), der das Heizwasser vom Heizwasserspeichertank (64) in den Wasserzirkulationsströmungspfad (74) liefert.
Fahrzeugtemperaturregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: einen Wechselrichter (24), der an einer Fahrzeugoberseite der Leistungseinheit (18) angeordnet ist; und einen Kühlwasserströmungspfad (34), durch den Kühlwasser zwischen dem ersten Wärmetauscher (28) und dem Wechselrichter (24) zirkuliert.
Fahrzeugtemperaturregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Klimatisierungseinheit (52) einen Abfluss (60) umfasst, der Wasser ableitet, und das Wasser durch den Abfluss (60) von der Klimatisierungseinheit (52) zum zweiten Wärmetauscher (50) ausgetragen wird.