DE112014001522B4

DE112014001522B4 - Wärmemanagementsystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE112014001522B4
Application number: DE112014001522.9T
Authority: DE
Inventors: Nobuharu Kakehashi; Yoshiki Katoh; Norihiko Enomoto; Michio Nishikawa; Kengo Sugimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: US9650940B2; WO2014148024A1; CN105051345A; DE112014001522T5; JP5962556B2; US20160153343A1; JP2014181594A; CN105051345B

Abstract

Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, das umfasst:
eine erste Pumpe (11) und eine zweite Pumpe (12), die geeignet sind, ein erstes Wärmemedium anzusaugen und abzugeben;
einen Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher (13), der Wärme zwischen Außenluft und dem ersten Wärmemedium austauscht, das von der ersten Pumpe (11) oder der zweiten Pumpe (12) abgegeben wird;
mehrere Vorrichtungen (14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75, 76), durch die das erste Wärmemedium zirkuliert;
einen Motorkühlkreis (40), der zulässt, dass ein zweites Wärmemedium durch einen Verbrennungsmotor (43) zirkuliert;
eine Motorpumpe (42), die geeignet ist, das zweite Wärmemedium anzusaugen und abzugeben;
einen Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18), der Wärme zwischen dem ersten Wärmemedium und dem zweiten Wärmemedium austauscht;
ein erstes Schaltventil (19), das geeignet ist, eine Strömung des ersten Wärmemediums zu schalten, wobei das erste Schaltventil (19) in einem Strömungsweg angeordnet ist, in dem eine Wärmemediumabgabeseite der ersten Pumpe (11) und eine Wärmemediumabgabeseite der zweiten Pumpe (12) parallel zueinander geschaltet sind und die mehreren Vorrichtungen und der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) parallel zueinander geschaltet sind; und
ein zweites Schaltventil (20), das geeignet ist, eine Strömung des ersten Wärmemediums zu schalten, wobei das zweite Schaltventil (20) in einem anderen Strömungsweg angeordnet ist, in dem eine Wärmemediumansaugseite der ersten Pumpe (11) und eine Wärmemediumansaugseite der zweiten Pumpe (12) parallel zueinander geschaltet sind und die mehreren Vorrichtungen und der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) parallel zueinander geschaltet sind, wobei
das erste Schaltventil (19) in Bezug auf die mehreren Vorrichtungen (14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75, 76) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zwischen einem Zustand, in dem das von der ersten Pumpe (1!) abgegebene erste Wärmemedium strömt, und einem anderen Zustand, in dem das von der zweiten Pumpe (12) abgegebene erste Wärmemedium strömt, umschaltet, und
das zweite Schaltventil (20) in Bezug auf die mehreren Vorrichtungen (14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75, 76) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zwischen einem Zustand, in dem das erste Wärmemedium in die erste Pumpe (11) strömt, und einem anderen Zustand, in dem das erste Wärmemedium in die zweite Pumpe (12) strömt, umschaltet.

Description

Quererweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2013 - 056 099 , eingereicht am 19. März 2013, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind. Die zugehörige Nr. der Patentveröffentlichung lautet JP 2014 - 181 594 A .
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug.
Hinterarundtechnik
Herkömmlicherweise wurde zum Beispiel, wie in dem Patentdokument 1 offenbart, eine Wärmesteuerung vorgeschlagen, die einen Motorgenerator, einen Inverter, eine Batterie und einen Fahrzeugraum eines Elektrofahrzeugs kühlt.
Die Wärmesteuerung in der verwandten Technik umfasst einen Kühlkreis, der die Zirkulation eines Kühlmittels zum Kühlen des Motorgenerators und des Inverters zulässt, einen ersten Zirkulationskreis, der die Zirkulation eines Kühlmittels zum Kühlen der Batterie und des Fahrzeugraums zulässt und einen zweiten Zirkulationskreis, der die Zirkulation eines Kühlmittels, das einen Außenwärmetauscher durchläuft und Wärme mit Außenluft austauscht, zulässt.
Ferner umfasst die Wärmesteuerung ein erstes Ventil, das zwischen dem Kühlkreis und dem ersten Zirkulationskreis verbindet und trennt, ein zweites Ventil, das die Kühlschaltung entweder mit dem ersten Zirkulationskreis oder dem zweiten Zirkulationskreis verbindet, und ein drittes Ventil, das zwischen dem Kühlkreis und dem zweiten Zirkulationskreis verbindet und trennt. Die jeweiligen Ventile werden gesteuert, um den Verbindungsgegenstand des Kühlkreises zwischen dem ersten Zirkulationskreis und dem zweiten Zirkulationskreis umzuschalten.
Wärme kann von einer Wärmeübertragungsvorrichtung zwischen dem Kühlmittel, das durch den ersten Zirkulationskreis zirkuliert, und dem Kühlmittel, das durch den zweiten Zirkulationskreis zirkuliert, übertragen werden. Die Wärmeübertragungsvorrichtung überträgt zwischen den Kühlmitteln in den ersten und zweiten Zirkulationskreisen die Wärme von dem Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur auf das Kühlmittel mit einer hohen Temperatur.
Die Wärme des Kühlmittels in dem ersten Zirkulationskreis wird durch die Wärmeübertragungsvorrichtung auf das Kühlmittel in dem zweiten Zirkulationskreis übertragen, und die Wärme des Kühlmittels in dem zweiten Zirkulationskreis wird durch den Außenwärmetauscher, der die Batterie und den Fahrzeugraum kühlen kann, in die Außenluft abgegeben.
Der Kühlkreis wird unter Verwendung der ersten bis dritten Ventile mit dem ersten Zirkulationskreis oder dem zweiten Zirkulationskreis verbunden, so dass die Wärme des Kühlmittels in dem Kühlkreis durch den Außenwärmetauscher in dem zweiten Zirkulationskreis in die Außenluft abgegeben werden kann, wodurch der Motorgenerator und der Inverter gekühlt werden.
Dokumente der verwandten Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. JP 2011 - 121 551 A
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. JP 2013 - 230 805 A
Patentdokument 3: deutsche Patentveröffentlichung Nr. DE 11 2013 000 832 T5
Patentdokument 4: europäische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. EP 2 517 919 A1
Patentdokument 5: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. JP 2000 - 274 240 A
Patentdokument 6: deutsche ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. DE 10 2011 090 125 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben durch ihre Untersuchungen herausgefunden, dass das Kühlsystem der verwandten Technik, das konstruiert ist, um mehrere Vorrichtungen einschließlich eines Motorgenerators, eines Inverters und einer Batterie zu kühlen, vorteilhafterweise nur einen Außenwärmetauscher benötigt. Jedoch könnte das Kühlsystem insgesamt zu einem komplizierteren Aufbau führen. Insbesondere, wenn die Anzahl von Vorrichtungen zunimmt, neigt der gesamte Kreislaufaufbau dazu, komplizierter zu werden.
Die Vorrichtungen, die eine Kühlung erfordern, umfassen neben dem Motorgenerator, dem Inverter und der Batterie zum Beispiel einen AGRKühler und einen Ansaugluftkühler. Diese Vorrichtungen haben verschiedene erforderliche Kühltemperaturen.
Um die jeweiligen Vorrichtungen geeignet zu kühlen, wird vorgeschlagen, dass das Kühlmittel, das durch die jeweiligen Vorrichtungen zirkuliert, zwischen den Vorrichtungen umschaltbar ist, was entsprechend der Anzahl von Vorrichtungen zu einer Zunahme der Anzahl von Zirkulationskreisen führt. Zusammen mit der Zunahme wird auch die Anzahl von Ventilen, die zwischen dem Kühlkreis und den jeweiligen Zirkulationskreisen verbinden, vergrößert, was zu einer sehr komplizierten Struktur für einen Strömungsweg, der jeden Zirkulationskreis mit dem Kühlkreis verbindet, führt.
Aus diesem Grund haben die Erfinder der vorlegenden Anmeldung in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP 2013 - 230 805 A (auf die hier nachstehend als früheres Anmeldungsbeispiel Bezug genommen wird, Patentanmeldung Nr. JP 2012 - 278 552 ) bereits eine vereinfachte Struktur eines Fahrzeugwärmemanagementsystems vorgeschlagen, das ein Wärmemedium zwischen den Vorrichtungen, durch welche das Wärmemedium zirkuliert, umschalten kann.
Wie in dem früheren Anmeldungsbeispiel beschrieben, sind die Vorrichtungen zwischen den ersten und zweiten Schaltventilen, die konstruiert sind, um den Fluss der Wärmemedien umzuschalten, parallel geschaltet. Mit einer derartigen einfachen Struktur können die Wärmemedien, die durch die Vorrichtungen zirkulieren, zwischen den Vorrichtungen umgeschaltet werden.
Jedoch betrachtet das frühere Anmeldungsbeispiel in der Anwendung auf Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren (Brennkraftmaschinen) nicht das Zusammenwirken mit einem Motorkühlkreis, den ein Motorkühlmittel durchläuft. Somit kann das Anwendungsbeispiel Wärme innerhalb des Fahrzeugs durch Austauschen der Wärme zwischen dem Verbrennungsmotor und den Vorrichtungen, die zwischen die ersten und zweiten Schaltventile geschaltet sind, nicht effizient nutzen.
Zum Beispiel können die Vorrichtungen nicht mit Abwärme von dem Verbrennungsmotor geheizt werden. Noch kann der Verbrennungsmotor mit Abwärme von den Vorrichtungen aufgewärmt werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der vorangehenden Gegebenheiten gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, das Wärme zwischen mehreren Vorrichtungen und einem Verbrennungsmotor austauschen kann, während ein Wärmemedium, das durch mehrere Vorrichtungen zirkuliert, umgeschaltet wird.
Um die vorangehende Aufgabe zu lösen, umfasst ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine erste Pumpe, eine zweite Pumpe, einen Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher, mehrere Vorrichtungen, einen Motorkühlkreis, eine Motorpumpe, einen Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher, ein erstes Schaltventil und ein zweites Schaltventil.
Die erste Pumpe und die zweite Pumpe sind geeignet, ein erstes Wärmemedium anzusaugen und abzugeben. Der Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher tauscht Wärme zwischen Außenluft und dem ersten Wärmemedium aus, das von der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe abgegeben wird. Das erste Wärmemedium zirkuliert durch mehrere Vorrichtungen. Der Motorkühlkreis lässt zu, dass ein zweites Wärmemedium durch einen Verbrennungsmotor zirkuliert, wobei die Motorpumpe geeignet ist, das zweite Wärmemedium anzusaugen und abzugeben. Der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher tauscht Wärme zwischen dem ersten Wärmemedium und dem zweiten Wärmemedium aus. Das erste Schaltventil ist geeignet, eine Strömung des ersten Wärmemediums zu schalten, und in einem Strömungsweg angeordnet, in dem eine Wärmemediumabgabeseite der ersten Pumpe und eine Wärmemediumabgabeseite der zweiten Pumpe parallel zueinander geschaltet sind, und die mehreren Vorrichtungen und der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher sind parallel zueinander geschaltet. Außerdem ist das zweite Schaltventil geeignet, eine Strömung des ersten Wärmemediums zu schalten, und ist in einem anderen Strömungsweg angeordnet, in dem eine Wärmemediumansaugseite der ersten Pumpe und eine Wärmemediumansaugseite der zweiten Pumpe parallel zueinander geschaltet sind, und die mehreren Vorrichtungen und der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher sind parallel zueinander geschaltet.
Das erste Schaltventil schaltet in Bezug auf die mehreren Vorrichtungen und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher zwischen einem Zustand, in dem das von der ersten Pumpe abgegebene erste Wärmemedium strömt, und einem anderen Zustand, in dem das von der zweiten Pumpe abgegebene erste Wärmemedium strömt, um.
Das zweite Schaltventil schaltet in Bezug auf die mehreren Vorrichtungen und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher zwischen einem Zustand, in dem das erste Wärmemedium in die erste Pumpe strömt, und einem anderen Zustand, in dem das erste Wärmemedium in die zweite Pumpe strömt, um.
Auf diese Weise sind die erste Pumpe und die zweite Pumpe parallel zu dem ersten Schaltventil und dem zweiten Schaltventil geschaltet. Außerdem sind die mehreren Vorrichtungen parallel zwischen die ersten und zweiten Schaltventile geschaltet, und die ersten und zweiten Schaltventile sind geeignet, die Strömung des ersten Wärmemediums für die mehreren Vorrichtungen umzuschalten. Folglich können die mehreren Vorrichtungen zwischen der Zirkulation des Wärmemediums auf einer ersten Pumpenseite und der Zirkulation des Wärmemediums auf einer zweiten Pumpenseite umgeschaltet werden.
Da der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher ferner bereitgestellt ist, um Wärme zwischen dem ersten Wärmemedium und dem zweiten Wärmemedium des Motorkühlkreises auszutauschen, kann die Wärme über den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher zwischen den mehreren Vorrichtungen und dem Verbrennungsmotor ausgetauscht werden.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Fahrzeugwärmemanagementsystems gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Querschnittdiagramm einer Innenklimatisierungseinheit in der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Steuerung des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Diagramm zur Erklärung einer ersten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der ersten Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm zur Erklärung einer zweiten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Diagramm zur Erklärung einer dritten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der ersten Ausführungsform.
7 ist ein Diagramm zur Erklärung einer vierten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der ersten Ausführungsform.
8 ist ein Diagramm zur Erklärung einer fünften Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Diagramm zur Erklärung einer sechsten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der ersten Ausführungsform.
10 ist ein Diagramm zur Erklärung einer ersten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform.
11 ist eine Vorderansicht einer Kühlmittelheizung, eines Modulators, eines ersten Unterkühlers und eines zweiten Unterkühlers in der zweiten Ausführungsform.
12 ist ein Diagramm zur Erklärung einer zweiten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der zweiten Ausführungsform.
13 ist ein Diagramm zur Erklärung einer dritten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der zweiten Ausführungsform.
14 ist ein Diagramm zur Erklärung einer vierten Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der zweiten Ausführungsform.
15 ist ein Diagramm zur Erklärung einer fünften Betriebsart des Fahrzeugwärmemanagementsystems in der zweiten Ausführungsform.
16 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Fahrzeugwärmemanagementsystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
17 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Fahrzeugwärmemanagementsystems gemäß einer vierten Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die gleichen oder äquivalenten Teile in den nachstehenden Ausführungsformen sind über die Figuren hinweg durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt.
(Erste Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung basierend auf 1 bis 9 beschrieben. Ein in 1 gezeigtes Fahrzeugwärmemanagementsystem 10 wird verwendet, um die Temperatur verschiedener Vorrichtungen, die auf einem Fahrzeug oder einem Inneren des Fahrzeugs montiert sind, auf eine geeignete Höhe einzustellen.
In dieser Ausführungsform wird ein Wärmemanagementsystem 10 auf ein Hybridfahrzeug angewendet, das die Antriebskraft zum Fahren sowohl von einem Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine) als auch einem Elektromotor zum Fahren erhalten kann.
Das Hybridfahrzeug dieser Ausführungsform ist als ein Plug-in-Hybridfahrzeug aufgebaut, das die Batterie (fahrzeugmontierte Batterie), die auf dem Fahrzeug montiert ist, mit Leistung laden kann, die von einer externen Leistungsquelle (Netzstromquelle) während des Stopps des Fahrzeugs geliefert wird. Zum Beispiel kann eine Lithiumionenbatterie als die Batterie verwendet werden.
Eine Antriebskraft, die von einem Verbrennungsmotor ausgegeben wird, wird nicht nur zum Fahren des Fahrzeugs, sondern auch zum Betreiben eines Generators verwendet. Leistung, die von dem Generator erzeugt wird, und Leistung die von der externen Leistungsquelle geliefert wird, können in der Batterie gespeichert werden. Die in der Batterie gespeicherte Leistung kann nicht nur an den Elektromotor zum Fahren, sondern auch an verschiedene fahrzeugmontierte Vorrichtungen, wie etwa elektrische Komponenten, die in einem Kühlsystem enthalten sind, geliefert werden.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Wärmemanagementsystem 10 eine erste Pumpe 11, eine zweite Pumpe 12, einen Strahler 13, einen Kühlmittelkühler 14, eine Kühlmittelheizung 15, einen Ansaugluftkühler 16, einen Kühlerkern 17, einen Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, ein erstes Schaltventil 19 und ein zweites Schaltventil 20.
Die erste Pumpe 11 und die zweite Pumpe 12 sind elektrische Pumpen, die konstruiert sind, um ein Kühlmittel (erstes Wärmemedium) anzusaugen und abzugeben. Das Kühlmittel ist ein Fluid als das Wärmemedium. In dieser Ausführungsform wird eine Flüssigkeit, die wenigstens Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder ein Nanofluid enthält, als das Kühlmittel verwendet.
Der Strahler 13 ist ein Strahler (Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher), der durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft Wärme des Kühlmittels in die Außenluft abführt. Die Kühlmittelauslassseite des Strahlers 13 ist mit der Kühlmittelansaugseite der ersten Pumpe 11 verbunden. Ein Außengebläse 21 ist ein elektrisches Gebläse zum Blasen der Außenluft zu dem Strahler 13. Der Strahler 13 und das Außengebläse 21 sind auf der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet. Folglich kann der Strahler 13 während des Fahrens des Fahrzeugs der Fahrtluft zugewandt sein.
Der Kühlmittelkühler 14 ist ein niederdruckseitiger Wärmetauscher (Wärmemediumkühler), der das Kühlmittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einem Niederdruckkältemittel eines Kältekreislaufs 22 kühlt. Die Kühlmitteleinlassseite des Kühlmittelkühlers 14 ist mit der Kühlmittelabgabeseite der zweiten Pumpe 12 verbunden.
Der Kühlmittelkühler 14 dient als ein Verdampfer des Kältekreislaufs 22. Die Kühlmittelheizung 15 dient als ein Kondensator des Kältekreislaufs 22.
Der Kältekreislauf 22 ist eine Verdampfungskompressionskühlvorrichtung, die einen Kompressor 23, die Kühlmittelheizung 15 als den Kondensator, ein Expansionsventil 24 und den Kühlmittelkühler 14 als den Verdampfer umfasst. Der Kältekreislauf 22 dieser Ausführungsform verwendet ein Fluorkohlenwasserstoffkältemittel als das Kältemittel und bildet einen unterkritischen Kältekreislauf, dessen hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt.
Der Kompressor 23 ist ein elektrischer Kompressor, der von Leistung angetrieben wird, die von der Batterie geliefert wird. Der Kompressor 23 saugt das Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 an und komprimiert es, um das komprimierte Kältemittel davon abzugeben. Die Kühlmittelheizung 15 ist ein hochdruckseitiger Wärmetauscher (Wärmemediumheizung), der ein hochdruckseitiges Kältemittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel, das von dem Kompressor 23 abgegeben wird, und dem Kühlmittel kondensiert.
Das Expansionsventil 24 ist eine Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Expandieren eines flüssigphasigen Kältemittels, das von der Kühlmittelheizung 15 kondensiert wird. Der Kühlmittelkühler 14 ist ein niederdruckseitiger Wärmetauscher, der ein Niederdruckkältemittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Niederdruckkältemittel, das von dem Expansionsventil 24 dekomprimiert und expandiert wird, verdampft. Das gasphasige Kältemittel, das an dem Kühlmittelkühler 14 verdampft wird, wird in den Kompressor 23 gesaugt und von ihm komprimiert.
Der Strahler 13 dient dazu, das Kühlmittel durch die Außenluft zu kühlen, während der Kühlmittelkühler 14 dazu dient, das Kühlmittel durch das Niederdruckkältemittel des Kältekreislaufs 22 zu kühlen. Folglich ist die Temperatur des von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlten Kühlmittels niedriger als die des von dem Strahler 13 gekühlten Kühlmittels.
Insbesondere kann der Strahler 13 das Kühlmittel nicht auf eine Temperatur kühlen, die niedriger als die der Außenluft ist, während der Kühlmittelkühler 14 das Kühlmittel auf eine niedrigere Temperatur als die der Außenluft kühlen kann.
Hier nachstehend wird auf das Kühlmittel, das von der Außenluft in dem Strahler 13 gekühlt wird, als ein „Zwischentemperaturkühlmittel“ Bezug genommen und auf das Kühlmittel, das von dem Niederdruckkältemittel des Kältekreislaufs 22 in dem Kühlmittelkühler 14 gekühlt wird, wird als ein „Niedertemperaturkühlmittel“ Bezug genommen.
Der Ansaugluftkühler 16 ist ein Wärmetauscher, der Ansaugluft durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Ansaugluft auf einer hohen Temperatur, die von einem Turbolader für einen Verbrennungsmotor komprimiert wird, kühlt. Die Ansaugluft wird vorzugsweise auf etwa 30°C herunter gekühlt.
Der Kühlerkern 17 ist ein Kühlwärmetauscher, der Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Luft in das Fahrzeuginnere kühlt.
Der Ansaugluftkühler 16, der Kühlerkern 17 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 sind Temperatureinstellzielvorrichtungen (Vorrichtungen, die gekühlt werden sollen/Vorrichtungen, die geheizt werden sollen), deren Temperatur entweder durch ein Zwischentemperaturkühlmittel oder ein Niedertemperaturkühlmittel Temperatur eingestellt (gekühlt/geheizt) wird.
Die erste Pumpe 11 ist in einem ersten Pumpenströmungsweg 31 angeordnet. Der Strahler 13 ist auf einer Ansaugseite der ersten Pumpe 11 in dem ersten Pumpenströmungsweg 31 angeordnet. Die zweite Pumpe 12 ist in einem zweiten Pumpenströmungsweg 32 angeordnet.
Der Kühlmittelkühler 14 ist in einem Kühlmittelheizungsströmungsweg 33 angeordnet. Die Kühlmittelheizung 15 ist in einem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34 angeordnet. Der Ansaugluftkühler 16 ist in einem Ansaugluftkühlerströmungsweg 35 angeordnet. Der Kühlerkern 17 ist in einem Kühlerkernströmungsweg 36 angeordnet. Der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 ist in einem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 angeordnet.
Der erste Pumpenströmungsweg 31, der zweite Pumpenströmungsweg 32, der Kühlmittelkühlerströmungsweg 33, der Kühlmittelheizungsströmungsweg 34, der Ansaugluftkühlerströmungsweg 35, der Kühlerkernströmungsweg 36 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 sind mit dem ersten Schaltventil 19 und dem zweiten Schaltventil 20 verbunden.
Jedes der ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 ist ein Strömungsumschaltabschnitt, der die Strömung von Kühlmittel umschaltet.
Das erste Schaltventil 19 umfasst zwei Einlässe für das Kühlmittel und fünf Auslässe für das Kühlmittel. Das zweite Schaltventil 20 umfasst drei Auslässe für das Kühlmittel und fünf Einlässe für das Kühlmittel.
Ein erster Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelabgabeseite der ersten Pumpe 11 verbunden.
Ein zweiter Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelabgabeseite der zweiten Pumpe 12 verbunden.
Ein erster Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittelkühlerströmungswegs 33 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlmittelkühlers 14 verbunden.
Ein zweiter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittelheizungsströmungswegs 34 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite der Kühlmittelheizung 15 verbunden.
Ein dritter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Ansaugluftkühlerströmungswegs 35 verbunden. Mit anderen Worten ist der dritte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Ansaugluftkühlers 16 verbunden.
Ein vierter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlerkernströmungswegs 36 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlerkerns 17 verbunden.
Ein fünfter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der fünfte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Ein erster Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmitteleinlassseite des Strahlers 13 verbunden.
Ein zweiter Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelansaugseite der zweiten Pumpe 12 verbunden.
Ein dritter Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit einem Ende eines Umleitungsströmungswegs 38 verbunden. Der Umleitungsströmungsweg 38 ist ein Strömungsweg, um zuzulassen, dass das Kühlmittel unter Umgehung des Strahlers 13 strömt. Das andere Ende des Umleitungsströmungswegs 38 ist mit einem Teil zwischen dem Strahler 13 und der ersten Pumpe 11 in dem ersten Pumpenströmungsweg 31 verbunden.
Ein erster Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittelkühlerströmungswegs 33 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittelkühlers 14 verbunden.
Ein zweiter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittelheizungsströmungswegs 34 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite der Kühlmittelheizung 15 verbunden.
Ein dritter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Ansaugluftkühlerströmungswegs 35 verbunden. Mit anderen Worten ist der dritte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Ansaugluftkühlers 16 verbunden.
Ein vierter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlerkernströmungswegs 36 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlerkerns 17 verbunden.
Ein fünfter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der fünfte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Das erste Schaltventil 19 kann aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den zwei Einlässen und den fünf Auslässen umzuschalten. Das zweite Schaltventil 20 kann aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den drei Auslässen und den fünf Einlässen umzuschalten.
Beispiele für die Strukturen der ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 werden nachstehend kurz beschrieben. Jedes der ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 umfasst ein Gehäuse, das eine Außenhülle bildet, und einen Ventilkörper, der in dem Gehäuse aufgenommen ist. Der Einlass und Auslass für das Kühlmittel sind an vorgegebenen Positionen des Gehäuses ausgebildet und der Ventilkörper wird gedreht, wodurch der Verbindungszustand zwischen dem Einlass und dem Auslass für das Kühlmittel geändert wird.
Der Ventilkörper des ersten Schaltventils 19 und der Ventilkörper des zweiten Schaltventils 20 werden in Zusammenwirkung mit einem gemeinsamen Elektromotor gedreht. Alternativ können der Ventilkörper des ersten Schaltventils 19 und der Ventilkörper des zweiten Schaltventils 20 sich durch einen anderen Elektromotor unabhängig voneinander drehen.
Das Wärmemanagementsystem 10 umfasst einen Motorkühlkreis 40. Der Motorkühlkreis 40 umfasst einen Zirkulationsströmungsweg 41, der zulässt, dass das Motorkühlmittel (zweites Wärmemedium) durch ihn strömt. Der Zirkulationsströmungsweg 41 baut einen Hauptströmungsweg des Motorkühlkreises 40 auf. In dieser Ausführungsform wird eine Flüssigkeit, die wenigstens Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder ein Nanofluid enthält, als das Motorkühlmittel verwendet.
In dem Zirkulationsströmungsweg 41 sind eine Motorpumpe 42, ein Verbrennungsmotor 43, der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, ein Heizungskern 44 und ein CVT-Wärmer 45 in dieser Reihenfolge nacheinander angeordnet.
Die Motorpumpe 42 ist eine elektrische Pumpe zum Ansaugen und Abgeben des Motorkühlmittels. Der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 ist ein Wärmetauscher (Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher), der Wärme zwischen dem Motorkühlmittel, das durch den Motorkühlkreis 40 zirkuliert, und dem Kühlmittel, das durch die erste Pumpe 11 oder die zweite Pumpe 12 zirkuliert, austauscht.
Der Heizungskern 44 ist ein Heizwärmetauscher, der Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Luft in das Fahrzeuginnere heizt.
Der CVT-Wärmer 45 ist ein Wärmetauscher zum Heizen eines CVT-Öls (Schmieröls) durch Austauschen von Wärme zwischen dem CVT-ÖI für die Verwendung in einem CVT (stufenlos variables Getriebe) und dem Kühlmittel.
Ein Teil des Zirkulationsströmungswegs 41 auf der Kühlmittelauslassseite des Verbrennungsmotors 43 ist mit einem Ende eines Motorstrahlerströmungswegs 46 verbunden. Das andere Ende des Motorstrahlerströmungswegs 46 ist mit einem Teil auf einer Ansaugseite der Motorpumpe 42 in dem Zirkulationsströmungsweg 41 verbunden.
Der Motorstrahlerströmungsweg 46 ist mit einem Motorstrahler 47 versehen. Der Motorstrahler 47 ist eine Motorwärmeabführungsvorrichtung (Motorwärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher), die Luft zwischen dem Kühlmittel und Luft außerhalb des Fahrzeugraums (auf die hier nachstehend als eine „Außenluft“ Bezug genommen wird) austauscht, um die Wärme des Kühlmittels in die Außenluft abzuführen.
Die Außenluft wird von einem Außengebläse 21 zu dem Motorstrahler 47 geblasen. Wenngleich in der Figur weggelassen, ist der Motorstrahler 47 in der Außenluftströmungsrichtung in dem Vorderteil des Fahrzeugs auf der strömungsabwärtigen Seite des Strahlers 13 angeordnet.
Ein Thermostat 48 ist in einem Verbindungsabschnitt zwischen dem anderen Ende des Motorstrahlerströmungswegs 46 und dem Zirkulationsströmungsweg 41 angeordnet. Der Thermostat 48 ist ein auf die Kühlmitteltemperatur ansprechendes Ventil, das aus einem mechanischen Mechanismus aufgebaut ist, der konstruiert ist, um einen Kühlmittelströmungsweg zu öffnen und zu schließen, indem ein Ventilkörper unter Verwendung eines Thermowachses (Temperaturabtastelement), dessen Volumen sich ansprechend auf die Temperatur ändert, verschoben wird.
Insbesondere wenn die Temperatur von Kühlmittel unter einer vorgegebenen Temperatur (zum Beispiel weniger als 80°C) ist, schließt der Thermostat 48 den Strahlerströmungsweg 46. Wenn die Temperatur von Kühlmittel über der vorgegebenen Temperatur (zum Beispiel 80°C oder höher ist), öffnet der Thermostat 48 den Motorströmungsweg 46.
Wie in 2 gezeigt, sind der Kühlerkern 17 und der Heizungskern 44 in einem Gehäuse 51 einer Innenklimatisierungseinheit 50 aufgenommen. Ein Innengebläse 52 ist ein elektrisches Gebläse zum Blasen der Innenluft oder Außenluft zu dem Kühlerkern 17 und dem Heizungskern 44.
Der Heizungskern 44 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung des Kühlerkerns 17 in dem Gehäuse 51 angeordnet. Eine Luftmischklappe 53 ist zwischen dem Kühlerkern 17 und dem Heizungskern 44 in dem Gehäuse 51 angeordnet.
Die Luftmischklappe 53 dient als eine Luftvolumenverhältniseinstelleinrichtung, die ein Verhältnis des Volumens der Luft, die den Heizungskern 44 durchläuft, zu dem der Luft, die den Heizungskern 44 umgeht, einstellt.
Nun wird eine elektrische Steuerung des Wärmemanagementsystems 10 unter Bezug auf 3 beschrieben. Eine Steuerung 60 besteht aus einem bekannten Mikrocomputer einschließlich CPU, ROM, RAM, etc. und einer peripheren Schaltung davon. Die Steuerung führt basierend auf Klimatisierungssteuerprogrammen, die in dem ROM gespeichert sind, verschiedene Arten von Berechnungen und Verarbeitungen durch. Die Steuerung 60 dient als eine Steuereinheit, die den Betrieb der ersten Pumpe 11, der zweiten Pumpe 12, des Kompressors 23, der Motorpumpe 42, eines Schaltventil-Elektromotors 61 und ähnlicher, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind, steuert.
Der Schaltventil-Elektromotor 61 ist ein Schaltventilantriebsabschnitt, der den Ventilkörper des ersten Schaltventils 19 und den Ventilkörper des zweiten Schaltventils 20 antreibt.
Die Steuerung 60 hat eine Steuereinheit, die integral mit verschiedenen Arten von Vorrichtungen aufgebaut ist, die gesteuert werden sollen, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind. Die Struktur (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs jeder der Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, baut die Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der entsprechenden Vorrichtung, die gesteuert werden soll, auf.
In dieser Ausführungsform wirkt insbesondere die Struktur (Hardware und Software), die den Betrieb des Schaltventil-Elektromotors 61 steuert, als eine Schaltventilsteuerung 60a. Die Schaltventilsteuerung 60a kann unabhängig von der Steuerung 60 bereitgestellt werden.
Erfassungssignale von einer Gruppe von Sensoren einschließlich eines Innenluftsensors 62, eines Außenluftsensors 63, eines ersten Wassertemperatursensors 64, eines zweiten Wassertemperatursensors 65 und ähnliche werden in die Eingangsseite der Steuerung 60 eingegeben.
Der Innenluftsensor 62 ist eine Erfassungseinrichtung (Innenlufttemperaturerfassungseinrichtung), die die Temperatur von Innenluft (die Temperatur des Fahrzeuginneren) erfasst. Ein Außenluftsensor 63 ist eine Erfassungseinrichtung (Außenlufttemperaturerfassungseinrichtung), die die Temperatur der Außenluft erfasst. Ein erster Wassertemperatursensor 64 ist eine Erfassungseinrichtung (erste Wärmemediumtemperaturerfassungseinrichtung), die die Temperatur von Kühlmittel unmittelbar, nachdem es den Strahler 13 durchläuft, erfasst.
Der zweite Wassertemperatursensor 65 ist eine Erfassungseinrichtung (zweite Wärmemediumtemperaturerfassungseinrichtung), die die Temperatur von Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 erfasst. Zum Beispiel erfasst der zweite Wassertemperatursensor 65 die Temperatur des Motorkühlmittels unmittelbar, nachdem es den Verbrennungsmotor 43 durchläuft.
Ein Bediensignal wird von einem Klimaanlagenschalter 66 in die Eingangsseite der Steuerung 60 eingegeben. Der Klimaanlagenschalter 66 ist ein Schalter, der konstruiert ist, um eine Klimaanlage zwischen ein und aus (kurzum ein und aus der Kühlung) umzuschalten, und ist in der Nähe eines Armaturenbretts in dem Fahrzeugraum angeordnet.
Nun wird der Betrieb der vorstehend erwähnten Struktur beschrieben. Die Steuerung 60 steuert die Betriebe der ersten Pumpe 11, der zweiten Pumpe 12, des Kompressors 23, der Motorpumpe 42, des Schaltventil-Elektromotors 61 und ähnlicher, wobei zwischen verschiedenen Betriebsarten umgeschaltet wird. Verschiedene Betriebsarten umfassen zum Beispiel eine in 4 gezeigte erste Betriebsart, eine in 5 gezeigte zweite Betriebsart, eine in 6 gezeigte dritte Betriebsart und eine in 7 gezeigte vierte Betriebsart, für welche die Steuerung das Umschalten durchführt.
4 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, der durchgeführt wird, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf eine erste Betriebsart geschaltet werden. Die erste Betriebsart wird hauptsächlich im Winter durchgeführt, um den Verbrennungsmotor 43 aufzuwärmen. Zum Beispiel wird die erste Betriebsart durchgeführt, wenn die Temperatur des Motorkühlmittels als geringer als die vorgegebene Temperatur bestimmt wird.
In der ersten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33 und dem Kühlerkernströmungsweg 36 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34, dem Ansaugluftkühlerströmungsweg 35 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, der Kühlmittelkühler 14, der Kühlerkern 17 und der Strahler 13 einen ersten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, die Kühlmittelheizung 15, der Ansaugkühler 16 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 einen zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 4 gezeigt, parallel durch den Kühlmittelkühler 14 und den Kühlerkern 17 und dann durch den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch einen dicken durchgezogenen Pfeil von 4 angezeigt, parallel durch die Kühlmittelheizung 15, den Ansaugluftkühler 16 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Strahler 13, wobei zugelassen wird, dass das Kühlmittel in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt. Dann tauscht das Kühlmittel, das in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, an dem Kühlmittelkühler 14 Wärme mit dem Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme aus der Außenluft auf.
Das Kältemittel, das in dem Kühlmittekühler 14 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, tauscht an der Kühlmittelheizung 15 Wärme mit dem Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis aus, wodurch das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis geheizt wird. Das heißt, der Wärmepumpenbetrieb zum Pumpen der Wärme der Außenluft in das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis kann erreicht werden.
Das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel tauscht in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 Wärme mit dem Motorkühlmittel aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich kann das Motorkühlmittel des Motorkühlkreises 40 in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt werden.
Folglich kann der Heizungskern 44 in dem Motorkühlkreis 40 Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, heizen, wodurch die Luftheizung des Fahrzeuginneren durchgeführt wird, und der CVT-Wärmer 45 kann das CVT-Öl erwärmen, wodurch der Verbrennungsmotor 43 gewärmt wird.
Wenn zum Beispiel die Außentemperatur 0°C ist, ist die Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelkreis etwa -10°C, die Kühlmitteltemperatur in dem zweiten Kühlmittelkreis ist etwa 50°C und die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 ist etwa 40°C. In diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
5 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, der durchgeführt wird, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 10 auf die zweite Betriebsart geschaltet werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung in Bezug auf die zweite Betriebsart werden der Betrieb des Kühlmittelkreises und des Motorkühlkreises 40 nachstehend beschrieben und die Erklärung des Betriebs des zweiten Kühlmittelkreises wird weggelassen.
Die zweite Betriebsart wird durchgeführt, wenn Frost, der hauptsächlich im Winter auf dem Strahler 13 gebildet wird, von diesem entfernt wird.
In der zweiten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37.
Auf diese Weise bilden die erste Pumpe 11 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 den ersten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis). In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 5 angezeigt, nacheinander durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
Wenn das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, tauscht das Kühlmittel mit dem Kühlmittel in dem Kühlmittelkühlkreis 40 (Hochtemperaturkühlmittelkreis) Wärme aus, um Wärme daraus aufzunehmen. Folglich wird das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 mit Abwärme von dem Verbrennungsmotor 18 geheizt. Da das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizte Kühlmittel durch den Strahler 13 strömt, kann der an dem Strahler 13 haftende Frost entfernt werden.
Wenn zum Beispiel die Außenlufttemperatur 0°C ist, ist die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 etwa 60°C, und die Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlkreis ist etwa 30°C. In diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
6 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, der durchgeführt wird, wenn die ersten und zweien Schaltventils 19 und 20 auf die dritte Betriebsart umgeschaltet werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die Betriebe bezüglich der dritten Betriebsart des zweiten Kühlmittelkreises und des Motorkühlkreises 40 nachstehend beschrieben, und die Erklärung des Betriebs des ersten Kühlmittelkreises wird weggelassen.
Die dritte Betriebsart wird hauptsächlich im Winter durchgeführt, wenn die Kühlmitteltemperatur in dem Motorkühlkreis 40 (Hochtemperaturkühlkreis) ausreichend hoch ist.
In der dritten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Ansaugluftkühlerströmungsweg 35 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37.
Auf diese Weise bilden die zweite Pumpe 12, der Ansaugluftkühler 16 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 den zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis). Wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 6 angezeigt, strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel parallel durch den Ansaugluftkühler 16 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
Wenn das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, tauscht das Kühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 Wärme mit dem Motorkühlmittel aus, um Wärme daraus aufzunehmen. Folglich wird das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 mit Abwärme von dem Verbrennungsmotor 43 geheizt. Da das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizte Kühlmittel durch den Ansaugluftkühler 16 strömt, kann die Ansaugluft in den Verbrennungsmotor an dem Ansaugluftkühler 16 gewärmt werden.
Wenn zum Beispiel die Außenlufttemperatur 0°C ist, ist die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 etwa 60°C, und die Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlkreis ist etwa 50°C. In diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
7 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, der durchgeführt wird, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die vierte Betriebsart geschaltet werden. Die vierte Betriebsart wird hauptsächlich im Sommer durchgeführt, wenn der Motor 43 gestoppt wird.
In der vierten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34, dem Ansaugluftkühlerströmungsweg 35 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33 und dem Kühlerkernströmungsweg 36.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, die Kühlmittelheizung 15, der Ansaugluftkühler 16, der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und der Strahler 13 den ersten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, der Kühlmittelkühler 14 und der Kühlerkern 17 den zweiten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 7 angezeigt, parallel durch die Kühlmittelheizung 15, den Ansaugluftkühler 16 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und dann durch den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlkreislauf strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 7 angezeigt, parallel durch den Kühlmittelkühler 14 und den Kühlerkern 17, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das Niedertemperaturkühlmittel, das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlt wird, durch den Kühlerkern 17, wobei zugelassen wird, dass das Kühlmittel in dem Kühlerkern 17 Wärme aus der Außenluft aufnimmt. Folglich kann die Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, von dem Kühlerkern 17 gekühlt werden, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird.
Dann tauscht das Kühlmittel, das in dem Kühlerkern 17 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, an dem Kühlmittelkühler 14 Wärme mit dem Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel des Kältekreislaufs 22 in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme aus der Außenluft auf.
Das Kältemittel, das in dem Kühlmittelkühler 14 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, tauscht in dem zweiten Kühlmittelkreis an der Kühlmittelheizung 15 Wärme mit dem Kühlmittel aus, wodurch das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis geheizt wird.
Das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel tauscht Wärme mit dem Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 aus, wenn es durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, um Wärme davon abzuführen. Folglich wird das Motorkühlmittel des Motorkühlkreises 40 in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt.
In diesem Fall öffnet der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 durch den Motorstrahler 47 strömt. Folglich kann die Wärme des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 an dem Motorstrahler 47 in die Außenluft abgeführt werden.
Das heißt, in der vierten Betriebsart kann die an der Kühlmittelheizung 15 erzeugte Wärme an zwei Strahlern, nämlich dem Strahler 13 und dem Motorstrahler 47, in die Außenluft abgeführt werden, wodurch die Wärmeabführungskapazität an die Außenluft verbessert wird.
8 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, der durchgeführt wird, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die fünfte Betriebsart geschaltet werden.
Die fünfte Betriebsart wird hauptsächlich im Winter durchgeführt, wenn die Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelkreis ausreichend hoch ist.
In der fünften Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Umleitungsströmungsweg 38, dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33, dem Kühlerkernströmungsweg 36 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34 und dem Ansaugluftkühlerströmungsweg 35.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, der Kühlmittelkühler 14, der Kühlerkern 17 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 einen ersten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, die Kühlmittelheizung 15 und der Ansaugluftkühler 16 einen zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 8 angezeigt, parallel durch den Kühlmittelkühler 14, den Kühlerkern 17 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 8 angezeigt, parallel durch die Kühlmittelheizung 15 und den Ansaugluftkühler 16, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, ohne durch den Strahler 13 zu strömen, wodurch das Kühlmittel Wärme aus dem Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 aufnimmt, um an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt zu werden. Dann tauscht das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizte Kühlmittel an dem Kühlmittelkühler 14 mit dem Kühlmittel des Kältekreislaufs 22 Wärme aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel des Kältekreislaufs 22 in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Abwärme von dem Verbrennungsmotor 43 auf.
Das Kältemittel, das an dem Kühlmittelkühler 14 Abwärme von dem Verbrennungsmotor 43 aufnimmt, tauscht in dem zweiten Kühlmittelkreis an der Kühlmittelheizung 15 Wärme mit dem Kühlmittel aus, wodurch das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis geheizt wird.
Da das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel durch den Ansaugluftkühler 16 strömt, kann die Ansaugluft in den Verbrennungsmotor an dem Ansaugluftkühler 16 geheizt werden.
Im Gegensatz zu der ersten Betriebsart nimmt der Strahler 13 in der fünften Betriebsart keine Wärme aus der Außenluft auf, was keine Frostbildung an dem Strahler 13 bewirkt.
Wenn die Außenlufttemperatur zum Beispiel 0°C ist, ist die Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelkreis etwa 0°C, die Kühlmitteltemperatur in dem zweiten Kühlmittelkreis ist etwa 50°C, und die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 ist etwa 60°C. In diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
9 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, der durchgeführt wird, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die sechste Betriebsart geschaltet werden. Die sechste Betriebsart wird hauptsächlich im Sommer durchgeführt, wenn der Verbrennungsmotor 43 arbeitet.
In der sechsten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33, dem Ansaugluftkühlerströmungsweg 35 und dem Kühlerkernströmungsweg 36.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, die Kühlmittelheizung 15, der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und der Strahler 13 den ersten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaurkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, der Kühlmittelkühler 14, der Ansaugluftkühler 16 und der Kühlerkern 17 den zweiten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 9 angezeigt, parallel durch die Kühlmittelheizung 15 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und dann durch den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 9 angezeigt, parallel durch den Kühlmittelkühler 14, den Ansaugluftkühler 16 und den Kühlerkern 17, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das durch den Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Ansaugluftkühler 16 und den Kühlerkern 17, wodurch das Kühlmittel an dem Ansaugluftkühler 16 Wärme aus der Motoransaugluft aufnimmt und auch an dem Kühlerkern 17 Wärme aus der Außenluft ansaugt. Folglich kann die Motoransaugluft durch den Ansaugluftkühler 16 gekühlt werden, und die in das Fahrzeuginnere geblasene Luft kann von dem Motorkühler 17 gekühlt werden, wodurch das Fahrzeuginnere gekühlt wird.
Dann tauscht das Kühlmittel, das an dem Ansaugluftkühler 16 und dem Kühlerkern 17 Wärme aus der Motoransaugluft und der Außenluft aufnimmt, an dem Kühlmittelkühler 14 mit dem Kältemittel des Kältekreislaufs 22 Wärme aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel das Kältekreislaufs 22 an dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme aus der Motoransaugluft und der Außenluft auf.
Das Kältemittel, das an dem Kühlmittelkühler 14 Wärme aus der Motoransaugluft und der Außenluft aufnimmt, tauscht an der Kühlmittelheizung 15 mit dem Kühlmittel in dem zweiten Kühlkreis Wärme aus, wodurch das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis geheizt wird.
Das Kühlmittel, das von der Kühlmittelheizung 15 geheizt wird, tauscht mit dem Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 Wärme aus, wenn es durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, wodurch es Wärme davon abführt. Folglich kann das Motorkühlmittel des Motorkühlkreises 40 in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 gekühlt werden.
In diesem Fall öffnet der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 durch den Motorstrahler 47 strömt. Folglich kann die Wärme des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 an dem Motorstrahler 47 in die Außenluft abgegeben werden.
Das Kühlmittel, das an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 Wärme aus dem Motorkühlkreis 40 aufnimmt, tauscht an dem Strahler 13 Wärme mit Außenluft aus, wodurch Wärme davon abgeführt wird, um gekühlt zu werden.
Das heißt, in der sechsten Betriebsart kann die an dem Motor 43 erzeugte Wärme an zwei Strahlern, nämlich dem Strahler 13 und dem Motorstrahler 47 in die Außenluft abgeführt werden, wodurch die Wärmeabführungskapazität an die Außenluft vergrößert wird.
In dieser Ausführungsform sind die erste Pumpe 11 und die zweite Pumpe 12 mit dem ersten Schaltventil 19 und dem zweiten Schaltventil 20 parallel verbunden, die Vorrichtungen 14, 15, 16 und 17 sind parallel zwischen die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 geschaltet, und die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 schalten die Strömung des ersten Wärmemediums zwischen den Vorrichtungen 14, 15, 16 und 17 um. Somit können die Vorrichtungen 14, 15, 16 und 17 zwischen dem Zirkulationszustand des Kühlmittels auf der Seite der ersten Pumpe 11 und dem Kühlmitteizirkulationszustand auf der Seite der zweiten Pumpe 12 umschalten.
Ferner ist der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 für den Austausch von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Motorkühlmittel bereitgestellt, so dass die Wärme zwischen den Vorrichtungen 14, 15, 16 und 17 und dem Motor 43 über den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 ausgetauscht werden kann.
In dieser Ausführungsform können die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die erste Betriebsart) implementieren, in der das Kühlmittel auf einer Seite der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Kühlmittelkühler 14 und den Strahler 13 zirkuliert und auf einer Seite der anderen der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch die Kühlmittelheizung 15 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert.
Folglich wird die Wärme der Außenluft an dem Strahler 13 in dem Kühlmittel aufgenommen und die Wärme des Kühlmittels wird an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, der den Motor 43 durch Wärmepumpen der Außenluft heizen kann, in das Motorkühlmittel abgeführt.
Wenn zum Beispiel bestimmt wird, dass die Temperatur des Motorkühlmittels geringer als die vorgegebene Temperatur ist, wird die Betriebsart ausgeführt, so dass der gekühlte Verbrennungsmotor 43 durch Wärmepumpen der Außenluft aufgewärmt werden kann.
Insbesondere können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die zweite Betriebsart und die sechste Betriebsart) implementieren, in der zugelassen wird, dass das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Strahler 13 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert.
Auf diese Weise kann die Wärme des Motorkühlmittels über das Kühlmittel an den Strahler 13 zugeführt werden. Folglich kann wie in der zweiten Betriebsart die Abwärme von dem Verbrennungsmotor 43 verwendet werden, um den auf dem Strahler 13 ausgebildeten Frost zu schmelzen, oder wie in der sechsten Betriebsart kann der Strahler 13 verwendet werden, um den Verbrennungsmotor 43 zu kühlen.
In dieser Ausführungsform können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die dritte Betriebsart) implementieren, in der zugelassen wird, dass das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Ansaugluftkühler 16 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert.
Auf diese Weise kann die Wärme des Motorkühlmittels über das Kühlmittel an den Ansaugluftkühler 16 geliefert werden. Folglich kann die Abwärme von dem Verbrennungsmotor 43 den Ansaugluftkühler 16 heizen.
In dieser Ausführungsform können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die vierte Betriebsart) implementieren, in der zugelassen wird, dass das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch die Kühlmittelheizung 15, den Strahler 13 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt.
Folglich kann die Wärme, die an der Kühlmittelheizung 15 von dem hochtemperaturseitigen Kältemittel in das Kühlmittel abgeführt wurde, sowohl an dem Strahler 13 als auch dem Motorstrahler 47 weiter in die Außenluft abgeführt werden.
In dieser Ausführungsform können die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die fünfte Betriebsart) implementieren, in der das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Kühlmittelkühler 14 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert und das Kühlmittel auf einer Seite der anderen der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch die Kühlmittelheizung 15 und den Ansaugluftkühler 16 zirkuliert.
Folglich wird die Wärme des Motorkühlmittels an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 in dem Kühlmittel aufgenommen und die Wärme des Kühlmittels wird an den Ansaugluftkühler 16 geliefert, was den Ansaugluftkühler 16 heizen kann, indem die in dem Verbrennungsmotor 43 gehaltene Wärme wärmegepumpt wird.
(Zweite Ausführungsform)
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind, wie in 10 gezeigt, in Bezug auf die Anordnung der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform anstelle des Ansaugluftkühlers 16, ein Batteriekühler 70 und ein Invertermotorkühler 71 bereitgestellt.
Der Batteriekühler 70 hat einen Strömungsdurchgang für Kühlmittel und kühlt die Batterie durch Abführen der Wärme von der Batterie in das Kühlmittel. Die Temperatur der Batterie wird vorzugsweise zu dem Zweck, die Verringerung der Ausgangsleistung und des Ladewirkungsgrads, ihre Verschlechterung und ähnliches zu verhindern, in einem Bereich von etwa 10 bis 40°C gehalten.
Der Invertermotorkühler 71 hat einen Strömungsdurchgang für Kühlmittel und kühlt einen Inverter und/oder den Fahrelektromotor durch Anwenden der Wärme von dem Inverter und/oder dem Fahrelektromotor auf das Kühlmittel. Der Inverter ist ein Leistungswandler, der eine Gleichstrom- (DC-) Leistung, die von der Batterie geliefert wird, in eine Wechselstrom- (AC-) Spannung umwandelt, um die Wechselspannung an den Fahrelektromotor auszugeben. Die Temperatur des Inverters wird zu dem Zweck, seine Verschlechterung oder ähnliches zu verhindern, vorzugsweise auf 65°C oder niedriger gehalten.
Der Batteriekühler 70 ist in einem Batteriekühlerströmungsweg 72 angeordnet. Der Invertermotorkühler 71 ist in einem Invertermotorkühlerströmungsweg 73 angeordnet.
In dem Batteriekühlerströmungsweg 72 ist ein erster Unterkühler 74 auf der strömungsabwärtigen Seite der Kühlmittelströmung des Batteriekühlers 70 angeordnet. In dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 ist ein zweiter Unterkühler 75 auf der strömungsabwärtigen Seite der Kühlmittelströmung des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 angeordnet.
Der erste Unterkühler 74 und der zweite Unterkühler 75 sind Wärmetauscher (Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher), die ein flüssigphasiges Kältemittel weiter kühlen, um einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels durch Austauchen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und des von der Kühlmittelheizung 15 kondensierten flüssigphasigen Kältemittels weiter zu vergrößern.
In dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34 ist ein Teilheizungskern 76 auf der strömungsabwärtigen Seite der Kühlmittelströmung der Kühlmittelheizung 15 angeordnet. Wenngleich nicht gezeigt, ist der Teilheizungskern 76 auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung des Heizungskerns 44 in dem Gehäuse 51 der Innenklimatisierungseinheit 50 angeordnet.
Der Verbrennungsmotor 43 ist mit einem Wärmeisolator 77 überzogen. Folglich können heiße oder kalte Wärme in dem Verbrennungsmotor 43 gespeichert werden. Das heißt, der Verbrennungsmotor 43 speichert die Wärme/Kälte darin.
Das erste Schaltventil 19 umfasst zwei Einlässe für das Kühlmittel und sechs Auslässe für das Kühlmittel. Das zweite Schaltventil 20 umfasst drei Auslässe für das Kühlmittel und sechs Einlässe für das Kühlmittel.
Ein erster Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelabgabeseite der ersten Pumpe 11 verbunden.
Ein zweiter Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelabgabeseite der zweiten Pumpe 12 verbunden.
Ein erster Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittelkühlerströmungswegs 33 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlmittelkühlers 14 verbunden.
Ein zweiter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittelheizungsströmungswegs 34 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite der Kühlmittelheizung 15 verbunden.
Ein dritter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlerkernströmungswegs 36 verbunden. Mit anderen Worten ist der dritte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlerkerns 17 verbunden.
Ein vierter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Batteriekühlerströmungswegs 72 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Batteriekühlers 70 verbunden.
Ein fünfter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Invertermotorkühlerströmungswegs 73 verbunden. Mit anderen Worten ist der fünfte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Invertermotorkühlers 71 verbunden.
Ein sechster Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der sechste Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Ein erster Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmitteleinlassseite des Strahlers 13 verbunden.
Ein zweiter Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelansaugseite der zweiten Pumpe 12 verbunden.
Ein dritter Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit einem Ende des Umleitungsströmungswegs 38 verbunden. Der Umleitungsströmungsweg 38 ist ein Strömungsweg, um zuzulassen, dass das Kühlmittel unter Umgehung des Strahlers 13 strömt. Das andere Ende des Umleitungsströmungswegs 38 ist mit einem Teil zwischen dem Strahler 13 und der Kühlmittelansaugöffnung der ersten Pumpe 11 in dem ersten Pumpenströmungsweg 31 verbunden.
Ein erster Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittelkühlerströmungswegs 33 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittelkühlers 14 verbunden.
Ein zweiter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittelheizungsströmungswegs 34 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Teilheizungskerns 76 verbunden.
Ein dritter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlerkernströmungswegs 36 verbunden. Mit anderen Worten ist der dritte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlerkerns 17 verbunden.
Ein vierter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Batteriekühlerströmungswegs 72 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des ersten Unterkühlers 74 verbunden.
Ein fünfter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Invertermotorkühlerströmungswegs 73 verbunden. Mit anderen Worten ist der fünfte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Invertermotorkühlers 71 verbunden.
Ein sechster Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der sechste Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Das erste Schaltventil 19 kann aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den zwei Einlässen und den sechs Auslässen umzuschalten. Das zweite Schaltventil 20 kann ebenfalls aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den drei Auslässen und den sechs Einlässen umzuschalten.
Wie in 11 gezeigt, sind der erste Unterkühler 74 und der zweite Unterkühler 75 mit der Kühlmittelheizung 15 und einem Modulator 78 integriert. Die in 11 gezeigten Aufwärts- und Abwärtspfeile zeigen die Vertikalrichtung (Richtung der Schwerkraft) in einem fahrzeugmontierten Zustand an. Die in 11 gezeigten Links- und Rechtspfeile zeigen die Querrichtung (Horizontalrichtung) in dem fahrzeugmontierten Zustand an.
Der Modulator 78 ist ein Flüssigkeitssammler (Gas-Flüssigkeits-Abscheider), der das von der Kühlmittelheizung 15 kondensierte Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel abscheidet, um das überschüssige Kältemittel darin zu lagern, während nur das flüssigphasige Kältemittel dazu gebracht wird, zu der strömungsabwärtigen Seite zu strömen.
Die Kühlmittelheizung 15, der Modulator 78, der erste Unterkühler 74 und der zweite Unterkühler 75 sind als ein laminierter Wärmetauscher integriert, der durch Stapeln und Verbinden einer Anzahl plattenartiger Elemente ausgebildet ist, und in der Laminierrichtung in dieser Reihenfolge der plattenartigen Elemente (in der Links- und Rechtsrichtung von 11) angeordnet. Die zahlreichen plattenartigen Elemente sind durch Löten miteinander verbunden.
Die Kühlmittelheizung 15, der erste Unterkühler 74 und der zweite Unterkühler 75 umfassen jeweils mehrere Rohre und Behälterabschnitte. Die Rohre sind angeordnet, um in der Laminierrichtung der plattenartigen Elemente (in der Links- und Rechtsrichtung von 11) laminiert zu werden, womit zugelassen wird, dass das Kühlmittel und das Kältemittel unabhängig durch sie hindurch zirkulieren.
Ferner sind die Rohre derart angeordnet, dass sie ihre Längsrichtung parallel zu der Vertikalrichtung haben. Die Behälterabschnitte sind auf beiden Seiten der Rohre angeordnet, um das Kühlmittel und das Kältemittel für die Rohre zu verteilen und zu sammeln.
Der obere Behälterabschnitt der Kühlmittelheizung 15 ist mit einem Einlass 15a (Kältemitteleinlass) für das Kältemittel und einem Auslass 15b (Wärmemediumauslass) für das Kühlmittel versehen. Der untere Behälterabschnitt der Kühlmittelheizung 15 ist mit einem Auslass 15c (Kältemittelauslass) für das Kältemittel und einem Einlass 15d (Wärmemediumeinlass) für das Kühlmittel versehen.
Folglich strömt das Kältemittel in der Kühlmittelheizung 15 von dem Einlass 15a in den oberen Behälterabschnitt und wird dann von dem oberen Behälterabschnitt an die Rohre für ein Kältemittel verteilt. Die Kältemittel werden, nachdem sie die Kältemittelrohre durchlaufen haben, in dem unteren Behälterabschnitt gesammelt, um aus dem Auslass 15c zu strömen.
In der Kühlmittelheizung 15 strömt das Kühlmittel von dem Einlass 15d in den unteren Behälterabschnitt und wird dann von dem unteren Behälterabschnitt an Rohre für ein Kühlmittel (Rohre für ein Wärmemedium) verteilt. Die Kühlmittel werden, nachdem sie die Kühlmittelrohre durchlaufen haben, in dem oberen Behälterabschnitt gesammelt, um aus dem Auslass 15 zu strömen.
Der Kältemitteleinlass 15a der Kühlmittelheizung 15 ist an einem Ende in der Rohrlaminierrichtung der Kühlmittelheizung 15 (an dem in 11 gezeigten linken Ende) angeordnet und in Richtung einer Seite in der Rohrlaminierrichtung (Linksrichtung in 11) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemitteleinlass 15a an einem Ende der Kühlmittelheizung 15 entgegengesetzt zu dem Modulator 78 angeordnet und in Richtung der Seite entgegengesetzt zu dem Modulator 78 geöffnet.
Der Kältemittelauslass 15c der Kühlmittelheizung 15 ist an dem anderen Ende in der Rohrlaminierrichtung der Kühlmittelheizung 15 (an dem in 11 gezeigten rechten Ende) angeordnet und in Richtung der anderen Seite in der Rohrlaminierrichtung (in 11 nach rechts gezeigt) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemittelauslass 15c an einem Ende der Kühlmittelheizung 15 auf einer Seite des Modulators 78 angeordnet und in Richtung des Modulators 78 geöffnet.
Der Einlass 15d und der Auslass 15b für die Kühlmittelheizung 15 sind zwischen beiden Enden in der Rohrlaminierrichtung der Kühlmittelheizung angeordnet (beide Enden in der Rechts-Linksrichtung von 11). Folglich lässt die Kühlmittelheizung 15 nicht zu, dass die Kühlmittelströmung eine Kehrtwende macht.
Der Einlass 15d und der Auslass 15b für das Kühlmittel der Kühlmittelheizung 15 sind geöffnet, während sie in die Richtung senkrecht zu der Rohrlaminierrichtung der Rohre orientiert sind. In dem in 11 gezeigten Beispiel sind der Einlass 15d und der Auslass 15b für das Kühlmittel der Kühlmittelheizung 15 in die Richtung parallel zu den Kältemittelrohren und den Kühlmittelrohren (in der Vertikalrichtung) geöffnet.
Der Modulator 78 ist mit einem Einlass 78a für ein Kältemittel (Kältemitteleinlass) und einem Auslass 78b für ein Kältemittel (Kältemittelauslass) ausgebildet.
Der Kältemitteleinlass 78a des Modulators 78 ist in der Rohrlaminierrichtung an einem Ende des Modulators 78 (an dem in 11 gezeigten linken Ende) angeordnet und in Richtung einer Seite in der Rohrlaminierrichtung (in 11 nach links gezeigt) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemitteleinlass 78a an einem Ende des Modulators 78 entgegengesetzt zu dem ersten Unterkühler 74 angeordnet und in Richtung der Seite entgegengesetzt zu dem ersten Unterkühler 74 geöffnet. Der Kältemitteleinlass 78a des Modulators 78 ist dem Kältemittelauslass 15c der Kühlmittelheizung 15 überlagert.
Der Kältemittelauslass 78b ist an dem anderen Ende des Modulators 78 in der Rohrlaminierrichtung (an dem in 11 gezeigten rechten Ende) angeordnet und in Richtung der anderen Seite in der Rohrlaminierrichtung (in 11 nach rechts gezeigt) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemittelauslass 78b an einem Ende des Modulators 78 auf einer Seite des ersten Unterkühlers 74 angeordnet und in Richtung der ersten Unterkühlers 74 geöffnet.
Der untere Behälterabschnitt des ersten Unterkühlers 74 ist mit einem Einlass 74a für ein Kältemittel (Kältemitteleinlass) und einem Auslass 74b für ein Kühlmittel (Wärmemediumauslass) versehen. Der obere Behälterabschnitt des ersten Unterkühlers 74 ist mit einem Auslass 74c für ein Kältemittel (Kältemittelauslass) und einem Einlass 74d für ein Kühlmittel (Wärmemediumeinlass) versehen.
Folglich strömt das Kältemittel in dem ersten Unterkühler 74 von dem Einlass 74a in den unteren Behälterabschnitt und wird dann durch den unteren Behälterabschnitt an die Kältemittelrohre verteilt. Die Kältemittel werden, nachdem sie die Kältemittelrohre durchlaufen haben, in dem oberen Behälterabschnitt gesammelt, um aus dem Auslass 74c zu strömen.
In dem ersten Unterkühler 74 strömt das Kühlmittel von dem Einlass 74d in den oberen Behälterabschnitt und wird dann von dem oberen Behälterabschnitt an die Kühlmittelrohre (Wärmemediumrohre) verteilt. Die Kühlmittel werden, nachdem sie die Kühlmittelrohre durchlaufen haben, in dem unteren Behälterabschnitt gesammelt, um aus dem Auslass 74b zu strömen.
Der Kältemitteleinlass 74a des ersten Unterkühlers 74 ist an einem Ende in der Rohrlaminierrichtung des ersten Unterkühlers 74 (an dem in 11 gezeigten linken Ende) angeordnet und in Richtung einer Seite in der Rohrlaminierrichtung (in 11 nach links gezeigt) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemitteleinlass 74a an einem Ende des ersten Unterkühlers 74 entgegengesetzt zu dem zweiten Unterkühler 75 angeordnet und in Richtung der Seite entgegengesetzt zu dem zweiten Unterkühler 75 geöffnet. Der Kältemitteleinlass 74a des ersten Unterkühlers 74 ist dem Kältemittelauslass 78b des Modulators 78 überlagert.
Der Kältemittelauslass 74c des ersten Unterkühlers ist an dem anderen Ende in der Rohrlaminierrichtung des ersten Unterkühlers 74 (an dem in 11 gezeigten rechten Ende) angeordnet und in Richtung der anderen Seite in der Rohrlaminierrichtung (in 11 nach rechts gezeigt) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemittelauslass 74c an einem Ende des ersten Unterkühlers 74 auf einer Seite des zweiten Unterkühlers 75 angeordnet und in Richtung der Seite entgegengesetzt zu dem zweiten Unterkühler 75 geöffnet.
Der Kühlmitteleinlass 74d und der Auslass 74b des ersten Unterkühlers sind zwischen beiden Enden in der Rohrlaminierrichtung des ersten Unterkühlers 74 (beide Enden in den Links- und Rechtsrichtungen in 11) angeordnet. Somit lässt es der erste Unterkühler 74 nicht zu, dass das Kühlmittel mit einer Kehrtwendung strömt.
Der Kühlmitteleinlass 74d und der Auslass 74b des ersten Unterkühlers sind geöffnet, während sie in die Richtung senkrecht zu der Rohrlaminierrichtung orientiert sind. In dem in 11 gezeigten Beispiel sind der Kühlmitteleinlass 74d und der Auslass 74b des ersten Unterkühlers 74 in die Richtung parallel zu den Kältemittelrohren und den Kühlmittelrohren (in der Vertikalrichtung) geöffnet.
Der obere Behälterabschnitt des zweiten Unterkühlers 75 ist mit einem Einlass 75a für ein Kältemittel (Kältemitteleinlass) und einem Auslass 75b für ein Kühlmittel (Wärmemediumauslass) versehen. Der untere Behälterabschnitt des zweiten Unterkühlers 75 ist mit einem Auslass 75c für ein Kältemittel (Kältemittelauslass) und einem Einlass 75d für ein Kühlmittel (Wärmemediumeinlass) versehen.
Folglich strömt das Kältemittel in dem zweiten Unterkühler 75 von dem Einlass 75a in den oberen Behälterabschnitt und wird dann von dem oberen Behälterabschnitt an die Kältemittelrohre verteilt. Die Kältemittel werden, nachdem sie die Kältemittelrohre durchlaufen haben, in dem unteren Behälterabschnitt gesammelt, um aus dem Auslass 75c zu strömen.
In dem zweiten Unterkühler 75 strömt das Kühlmittel von dem Einlass 75d in den unteren Behälterabschnitt und wird dann von dem unteren Behälterabschnitt an die Kühlmittelrohre (Wärmemediumrohre) verteilt. Die Kühlmittel werden, nachdem sie die Kühlmittelrohre durchlaufen haben, in dem oberen Behälterabschnitt gesammelt, um aus dem Auslass 75b zu strömen.
Der Kältemitteleinlass 75a des zweiten Unterkühlers 75 ist an einem Ende in der Rohrlaminierrichtung des zweiten Unterkühlers 75 (an dem in 11 gezeigten linken Ende) angeordnet und in Richtung einer Seite in der Rohrlaminierrichtung (in 11 nach links gezeigt) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemitteleinlass 75a an einem Ende des zweiten Unterkühlers 75 auf der Seite des ersten Unterkühlers 74 angeordnet und in Richtung der Seite des ersten Unterkühlers 74 geöffnet. Der Kältemitteleinlass 75a des zweiten Unterkühlers 75 ist dem Kältemittelauslass 74c des ersten Unterkühlers 74 überlagert.
Der Kältemittelauslass 75c des zweiten Unterkühlers 75 ist an dem anderen Ende in der Rohrlaminierrichtung des zweiten Unterkühlers 75 (an dem in 11 gezeigten rechten Ende) angeordnet und in Richtung der anderen Seite in der Rohrlaminierrichtung (in 11 nach rechts gezeigt) geöffnet. Insbesondere ist der Kältemittelauslass 75c an einem Ende des zweiten Unterkühlers 75 entgegengesetzt zu dem ersten Unterkühler 74 angeordnet und in Richtung der zu dem ersten Unterkühler 74 entgegengesetzten Seite geöffnet.
Der Kühlmitteleinlass 75d und der Auslass 75d des zweiten Unterkühlers 75 sind zwischen beiden Enden in der Rohrlaminierrichtung des zweiten Unterkühlers 75 (beide Enden in den Links- und Rechtsrichtungen von 11) angeordnet. Folglich lässt der zweite Unterkühler 75 nicht zu, dass die Kühlmittelströmung eine Kehrtwende macht.
Der Kühlmitteleinlass 75d und der Auslass 75d des zweiten Unterkühlers 75 sind geöffnet, während sie in die Richtung senkrecht zu der Rohrlaminierrichtung orientiert sind. In dem in 11 gezeigten Beispiel sind der Kühlmitteleinlass 75d und der Auslass 75b des zweite Unterkühlers 75 in die Richtung parallel zu den Kältemittelrohren und den Kühlmittelrohren (in der Vertikalrichtung) geöffnet.
Mit der vorstehend erwähnten Struktur strömt das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch die Kühlmittelheizung 15, den Modulator 78, den ersten Unterkühler 74 und den zweiten Unterkühler 75.
In der Kühlmittelheizung 15 strömt das Kältemittel von der Oberseite zu der Unterseite, während das Kühlmittel von der Unterseite zu der Oberseite strömt. In dem ersten Unterkühler 74 strömt das Kältemittel von der Unterseite zu der Oberseite, während das Kühlmittel von der Oberseite zu der Unterseite strömt. In dem zweiten Unterkühler 75 strömt das Kältemittel von der Unterseite zu der Oberseite, während das Kühlmittel von der Oberseite zu der Unterseite strömt.
Das heißt, die Kältemittel- und die Kühlmittelströmung durch die Kühlmittelheizung 15, den ersten Unterkühler 74 und den zweiten Unterkühler 75 sind zueinander entgegengesetzt.
Beachten Sie, dass der Kältemitteleinlass und Auslass und der Kühlmitteleinlass und Auslass in der Kühlmittelheizung 15, dem Modulator 78, dem ersten Unterkühler 74 und dem zweiten Unterkühler 75 umgekehrt sein können.
10 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die erste Betriebsart geschaltet werden. Die erste Betriebsart wird hauptsächlich im Winter während des Ladens einer Batterie durchgeführt.
In der ersten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, der Kühlmittelkühler 14 und der Strahler 13 einen ersten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, die Kühlmittelheizung 15, der Teilheizungskern 76 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 einen zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 10 angezeigt, durch den Kühlmittelkühler 14 und dann durch den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 10 angezeigt, durch die Kühlmittelheizung 15, den Teilheizungskern 76 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Strahler 13, wobei zugelassen wird, dass das Kühlmittel in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt. Dann tauscht das Kühlmittel, das in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, an dem Kühlmittelkühler 14 mit dem Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 Wärme aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme aus Außenluft auf.
Das Kältemittel, das in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme aus der Außenluft aufnimmt, tauscht an der Kühlmittelheizung 15 mit dem Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis Wärme aus, wodurch das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis geheizt wird. Das heißt, der Wärmepumpenbetrieb zum Pumpen der Wärme von Außenluft in das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis kann erreicht werden.
Das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel tauscht Wärme mit dem Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 aus, wenn es durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, womit es Wärme davon abführt. Somit kann das Motorkühlmittel des Motorkühlkreises 40 in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt werden.
Folglich kann der Verbrennungsmotor 43 in dem Motorkühlkreis 40 geheizt werden. In dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 43 mit dem Wärmeisolator 77 überzogen. Somit kann der Verbrennungsmotor 43 Wärme darin speichern.
Beachten Sie, dass in der ersten Betriebsart vor dem Erreichen dieses Betriebszustands auch zugelassen wird, dass das Kühlmittel durch den Batteriekühler 70 strömt, um dadurch die Batterie zu heizen, um Wärme in der Batterie zu speichern.
Wenn die Außentemperatur zum Beispiel 0°C ist, ist die Kühlmitteltemperatur in dem Kühlmittelkreis etwa -10°C, die Kühlmitteltemperatur in dem zweiten Kühlmittelkreis ist etwa 70°C, und die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 ist etwa 60°c. In diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
12 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die zweite Betriebsart geschaltet werden. Die zweite Betriebsart wird hauptsächlich im Winter unmittelbar nach der ersten Betriebsart und vor dem Start des Fahrelektromotors durchgeführt.
In der zweiten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Invertermotorkühlerströmungsweg 73 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, der Invertermotorkühler 71 und der Strahler 13 einen ersten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, die Kühlmittelheizung 15, der Teilheizungskern 76 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 einen zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 12 angezeigt, durch den Invertermotorkühler 71 und dann durch den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 12 angezeigt, durch die Kühlmittelheizung 15, den Teilheizungskern 76 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem Motorkühlkreis 40 wird das Kühlmittel mit Wärme geheizt, die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeichert ist. Das Kühlmittel, das mit der in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherten Wärme geheizt wird, strömt durch den Heizungskern 44, um die Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, zu heizen.
Das Kühlmittel, das mit Wärme geheizt wird, die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeichert ist, tauscht Wärme mit dem Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis aus, wenn es durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, wodurch Wärme davon abgeführt wird. Folglich kann das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt werden.
Das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis, das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt wird, führt Wärme in Luft ab, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, wenn es durch den Teilheizungskern 76 strömt, so dass die Luft in das Fahrzeuginnere an dem Teilheizungskern 76 geheizt werden kann, wodurch das Fahrzeuginnere geheizt wird.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das Kühlmittel, das an dem Strahler 13 von der Außenluft gekühlt wird, durch den Invertermotorkühler 71, um das Kühlen des Inverters zu ermöglichen.
13 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die dritte Betriebsart geschaltet werden. Die dritte Betriebsart wird durchgeführt, nachdem die zweite Betriebsart durchgeführt wurde und bevor die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 verringert wird, um die Temperatur von Luft, die in das Fahrzeug geblasen wird, zu verringern, wodurch ein Fahrgast nicht ausreichend Wärme empfinden kann.
In der dritten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Umleitungsströmungsweg 38, dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33, dem Batteriekühlerströmungsweg 72, dem Invertermotorkühlerströmungsweg 73 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, der Kühlmittelkühler 14, der Batteriekühler 70, der Invertermotorkühler 71 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 einen ersten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, die Kühlmittelheizung 15 und der Teilheizungskern 76 einen zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 13 angezeigt, parallel durch den Kühlmittekühler 14, den Batteriekühler 70 und den Invertermotorkühler 71, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 13 angezeigt, nacheinander durch die Kühlmittelheizung 15 und den Nebenheizungskern 76, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das Niedertemperaturkühlmittel, das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlt wird, durch den Batteriekühler 70 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, wodurch das Kühlmittel an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 Wärme von der Batterie und dem Motorkühlmittel aufnimmt.
Das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis, das an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 Wärme von der Batterie und dem Motorkühlmittel des Motorkühlkreises 40 aufnimmt, tauscht an dem Kühlmittelkühler 14 mit dem Kältemittel des Kältekreislaufs Wärme aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel des Kältekreislaufs 22 in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme von der Batterie und dem Motorkühlmittel auf.
Das Kältemittel, das an dem Kühlmittelkühler 14 Wärme von der Batterie und dem Motorkühlmittel aufnimmt, tauscht an der Kühlmittelheizung 15 mit dem Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis Wärme aus, wodurch das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis geheizt wird. Das heißt, der Wärmepumpenbetrieb zum Vergrößern der Wärme der Batterie und des Motorkühlmittels kann erreicht werden.
Das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel tauscht beim Strömen durch den Teilheizungskern 76 mit der Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, Wärme aus, wodurch Wärme davon abgeführt wird. Somit heizt der Teilheizungskern 76 die Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll.
Der Teilheizungskern 76 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung in dem Heizungskern 44 angeordnet, wodurch die Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, von dem Heizungskern 44 und dem Teilheizungskern 76 in dieser Reihenfolge geheizt wird und dann in das Fahrzeuginnere geblasen wird.
Folglich wird die in der Batterie und dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherte Wärme in die Luft in das Fahrzeuginnere wärmegepumpt, was es möglich macht, das Fahrzeuginnere zu heizen.
Wenn zum Beispiel die Außenlufttemperatur 0°C ist, ist die Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelkreis etwa 20°C, die Kühlmitteltemperatur in dem zweiten Kühlmittelkreis ist etwa 70°C und die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 ist etwa 40°C. in diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlerweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
Wenn die dritte Betriebsart im Winter während des Betriebs des Verbrennungsmotors 43 durchgeführt wird, kann die Abwärme von dem Verbrennungsmotor 43 von dem Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 aufgenommen werden, von dem Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 an dem Kühlmittelkühler 14 aufgenommen werden, an der Kühlmittelheizung 15 in das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreis abgeführt werden und an dem Teilheizungskern 76 in die Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, abgeführt werden.
Folglich kann die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherte Abwärme in die Luft in das Fahrzeuginnere wärmegepumpt werden, was es möglich macht, das Fahrzeuginnere zu heizen.
14 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die vierte Betriebsart geschaltet werden. Die vierte Betriebsart wird hauptsächlich im Sommer während des Ladens der Batterie durchgeführt.
In der vierten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33, dem Kühlerkernströmungsweg 36, dem Batteriekühlerströmungsweg 72, dem Invertermotorkühlerströmungsweg 73 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, die Kühlmittelheizung 15, der Teilheizungskern 76 und der Strahler 13 einen ersten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, der Kühlmittelkühler 14, der Kühlerkern 17, der Batteriekühler 70, der Invertermotorkühler 71 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 einen zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 14 angezeigt, nacheinander durch die Kühlmittelheizung 15 und den Teilheizungskern 76 und dann durch den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 14 angezeigt, parallel durch den Kühlmittelkühler 14, den Kühlerkern 17, den Batteriekühler 70, den Invertermotorkühler 71 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, wobei das Kühlmittel an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 Wärme aus dem Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreislauf 40 aufnimmt. Folglich wird das Motorkühlmittel in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 gekühlt.
Das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 gekühlte Motorkühlmittel strömt durch den Verbrennungsmotor 43, wodurch der Verbrennungsmotor 43 gekühlt wird, so dass die kalte Wärme in dem Verbrennungsmotor 43 gespeichert werden kann. Wenn der Verbrennungsmotor 43 einmal auf etwa 10°C gekühlt ist, werden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 umgeschaltet, um die Zirkulation des Kühlmittels zu dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 in dem zweiten Kühlmittelkreis zu beenden.
Ferner strömt das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Batteriekühler 70, wodurch die Batterie gekühlt wird, wobei kalte Wärme in der Batterie gespeichert werden kann. Wenn die Batterie einmal auf etwa 10°C gekühlt ist, werden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 umgeschaltet, um die Zirkulation des Kühlmittels zu dem Batteriekühler 70 in dem zweiten Kühlmittelkreis zu beenden.
Wenn die Außentemperatur zum Beispiel 35°C ist, ist die Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelkreis etwa 45°C, die Kühlmitteltemperatur in dem zweiten Kühlmittelkreis ist etwa 10°C und die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motokühlkreis 40 ist etwa 20°C. In diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
15 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die fünfte Betriebsart geschaltet werden. Die fünfte Betriebsart wird unmittelbar nach der vierten Betriebsart und nach dem Starten des Fahrelektromotors hauptsächlich im Sommer durchgeführt.
In der fünften Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittelheizungsströmungsweg 34, dem Batteriekühlerströmungsweg 72, dem Invertermotorkühlerströmungsweg 73 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlmittelkühlerströmungsweg 33 und dem Kühlerkernströmungsweg 36.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, die Kühlmittelheizung 15, der Teilheizungskern 76, der Batteriekühler 70, der erste Unterkühler 74, der Invertermotorkühler 71, der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, der zweite Unterkühler 75 und der Strahler 13 einen ersten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, die Kühlmittelheizung 14 und der Kühlerkern 17 einen zweiten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 15 angezeigt, durch die Kühlmittelheizung 15, den Teilheizungskern 76, den Batteriekühler 70, den ersten Unterkühler 74, den Invertermotorkühler 71, den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und den zweiten Unterkühler 75 und dann durch den Strahler 13, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 15 angezeigt, parallel durch den Kühlmittelkühler 14 und den Kühlerkern 17, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem ersten Kühlmittelkreis wird das Kühlmittel an dem Batteriekühler 70 mit kalter Wärme, die in der Batterie gespeichert ist, gekühlt und dann strömt das von dem Batteriekühler 70 gekühlte Kühlmittel durch den ersten Unterkühler 74. Folglich tauscht das Kühlmittel mit dem flüssigphasigen Kältemittel, das von der Kühlmittelheizung 15 kondensiert wird, in dem ersten Unterkühler 74 Wärme aus, um die Wärme aufzunehmen. Folglich unterkühlt der erste Unterkühler 74 das von der Kühlmittelheizung 15 kondensierte flüssigphasige Kältemittel.
In dem ersten Kühlmittelkreis tauscht das Kühlmittel an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 Wärme mit dem Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich wird das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 mit der in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherten kalten Wärme gekühlt, und dann strömt das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 gekühlte Kühlmittel durch den zweiten Unterkühler 75. Folglich tauscht das Kühlmittel an dem zweiten Unterkühler 75 mit dem von der Kühlmittelheizung 15 kondensierten flüssigphasigen Kältemittel Wärme aus, um die Wärme aufzunehmen. Folglich unterkühlt der zweite Unterkühler 75 das von der Kühlmittelheizung 15 kondensierte flüssigphasige Kältemittel.
In der fünften Betriebsart wird das von der Kühlmittelheizung 15 kondensierte flüssigphasige Kältemittel in dem ersten Unterkühler 74 durch die in der Batterie gespeicherte kalte Wärme unterkühlt, und in dem zweiten Unterkühler 75 wird das von der Kühlmittelheizung 15 kondensierte flüssigphasige Kältemittel durch die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherte kalte Wärme unterkühlt, so dass die Zirkulationsmenge des Kältemittels in dem Kältekreislauf 22 verringert werden kann, um die Verbrauchsleistung des Kompressors 23 zu verringern.
Wenn die Außenlufttemperatur zum Beispiel 35°C ist, ist die Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittelkreis etwa 40°C, die Kühlmitteltemperatur in dem zweiten Kühlmittelkreis ist etwa 10°C und die Temperatur des Motorkühlmittels in dem Motorkühlkreis 40 ist etwa 10°C. In diesem Fall schließt der Thermostat 48 den Motorstrahlerströmungsweg 46, wodurch das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 nicht durch den Motorstrahler 47 strömt.
Wie in der ersten Ausführungsform können in dieser Ausführungsform die Vorrichtungen 14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75 und 76 zwischen dem Zirkulationszustand des Kühlmittels auf der Seite der ersten Pumpe 11 und dem Zirkulationszustand des Kühlmittels auf der Seite der zweiten Pumpe 12 umgeschaltet werden. Ferner kann die Wärme zwischen den Vorrichtungen 14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75 und 76 und dem Verbrennungsmotor 43 über den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 ausgetauscht werden.
In dieser Ausführungsform können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die erste Betriebsart) implementieren, in der das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Kühlmittelkühler 14 und den Strahler 13 strömt, und das Kühlmittel auf einer Seite der anderen der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch die Kühlmittelheizung 15 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert.
Folglich wird an dem Strahler 13 die Wärme der Außenluft in dem Kühlmittel aufgenommen und die Wärme des Kühlmittels wird an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 in das Motorkühlmittel abgeführt, wobei der Verbrennungsmotor 43 durch Wärmepumpen der Außenluft geheizt werden kann.
Wenn zum Beispiel die Batterie mit Leistung geladen wird, die von einer externen Leistungsquelle geliefert wird, wird die vorstehende Betriebsart durchgeführt, so dass die von der externen Leistungsquelle gelieferte Leistung verwendet werden kann, um die Außenluft wärmezupumpen, um die heiße Wärme in dem Verbrennungsmotor 43 zu speichern.
In dieser Ausführungsform können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die vierte Betriebsart) implementieren, in der das Kühlmittel auf einer Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Kühlmittelkühler 14 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert und das Kühlmittel auf einer Seite der anderen der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch die Kühlmittelheizung 15 und den Kühlmittel-Außenluft-Wärmetauscher 13 zirkuliert.
Folglich wird an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 die Wärme des Motorkühlmittels in dem Kühlmittel aufgenommen, was den Verbrennungsmotor 43 mit dem Motorkühlmittel, dessen Wärme aufgenommen wird, kühlen kann.
Wenn die Batterie zum Beispiel mit der Leistung geladen wird, die von der externen Leistungsquelle geliefert wird, wird die vorstehende Betriebsart durchgeführt, so dass die von der externen Leistungsquelle gelieferte Leistung verwendet werden kann, um die kalte Wärme in dem Verbrennungsmotor 43 zu speichern.
In dieser Ausführungsform können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die zweite Betriebsart) implementieren, in der zugelassen wird, dass das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Heizungskern 76 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert.
Auf diese Weise kann die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherte heiße Wärme über das Kühlmittel an den Heizungskern 76 geliefert werden. Folglich kann die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherte heiße Wärme verwendet werden, um das Fahrzeuginnere zu heizen.
In dieser Ausführungsform können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die fünfte Betriebsart) implementieren, in der zugelassen wird, dass das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den zweiten Unterkühler 75 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert.
Auf diese Weise kann die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherte kalte Wärme über das Kühlmittel an den zweiten Unterkühler 75 geliefert werden. Folglich kann die in dem Verbrennungsmotor 43 gespeicherte kalte Wärme verwendet werden, um den Unterkühlungsgrad des Kältemittels zu verbessern.
In dieser Ausführungsform können das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 eine Betriebsart (zum Beispiel die dritte Betriebsart) implementieren, in der das Kühlmittel auf der Seite einer der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch den Kühlmittelkühler 14 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 zirkuliert und das Kühlmittel auf einer Seite der anderen der ersten und zweiten Pumpen 11 und 12 durch die Kühlmittelheizung 15 und den Heizungskern 76 zirkuliert.
Folglich wird an dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 die Wärme des Motorkühlmittels in dem Kühlmittel aufgenommen, und die Wärme des Kühlmittels wird an den Heizungskern 76 geliefert, der das Fahrzeuginnere durch Wärmepumpen der in dem Verbrennungsmotor 43 gehaltenen Wärme heizen kann.
In dieser Ausführungsform sind der Kühlmitteleinlass 15d und der Kühlmittelauslass 15b der Kühlmittelheizung 15 zwischen beiden Enden der Kühlmittelheizung 15 in der Laminierrichtung der Kältemittelrohre und der Wärmemediumrohre angeordnet. Folglich lässt es die Kühlmittelheizung 15 nicht zu, dass die Kühlmittelströmung eine Kehrtwende macht.
Ebenso sind der Kühlmitteleinlas 74d und der Kühlmittelauslass 74b des ersten Unterkühlers 74 zwischen beiden Enden des ersten Unterkühlers 74 in der Laminierrichtung der Kältemittelrohre und der Wärmemediumrohre angeordnet. Folglich lässt es der erste Unterkühler 74 nicht zu, dass die Kältemittelströmung eine Kehrtwende macht.
Ebenso sind der Kühlmitteleinlas 75d und der Kühlmittelauslass 75b des zweiten Unterkühlers 75 zwischen beiden Enden des zweiten Unterkühlers 75 in der Laminierrichtung der Kältemittelrohre und der Wärmemediumrohre angeordnet. Folglich lässt es der zweite Unterkühler 75 nicht zu, dass die Kältemittelströmung eine Kehrtwende macht.
(Dritte Ausführungsform)
In der dritten Ausführungsform ist die Anordnung des Strahlers 13, des Kühlmittelkühlers 14 und der Kühlmittelheizung 15 in Bezug auf die Anordnung der ersten Ausführungsform, wie in 16 gezeigt, modifiziert, und der Batteriekühler 70, der Invertermotorkühler 71, ein Motorumleitungsströmungsweg 80, eine Motorteilpumpe 81 und ein Dreiwegeventil 82 sind hinzugefügt.
Der Strahler 13 ist in einem Strahlerströmungsweg 83 angeordnet. Der Kühlmittelkühler 14 ist auf der Kühlmittelabgabeseite der zweiten Pumpe 12 in dem zweiten Pumpenströmungsweg 32 angeordnet. Die Kühlmittelheizung 15 ist auf der Kühlmittelabgabeseite der ersten Pumpe 11 in dem ersten Pumpenströmungsweg 31 angeordnet.
Der Batteriekühler 70 ist in dem Batteriekühlerströmungsweg 72 angeordnet. Der Invertermotorkühler 71 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Kühlmittelströmung des Batteriekühlers 70 in dem Batteriekühlerströmungsweg 72 angeordnet.
Der Motorumleitungsströmungsweg 80 ist ein Strömungsweg, der zulässt, dass das aus dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und dem Heizungskern 44 strömende Motorkühlmittel in den Motorkühlkreis 40 strömt, während es den CVT-Wärmer 45 und den Verbrennungsmotor 43 umgeht.
Ein Ende des Motorumleitungsströmungswegs 80 ist mit einem Teil zwischen dem Heizungskern 44 und dem CVT-Wärmer 45 in dem Zirkulationsströmungsweg 41 des Motorkühlkreises 40 verbunden. Das andere Ende des Motorumleitungsströmungswegs 80 ist mit einem Teil zwischen dem Verbrennungsmotor 43 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 in dem Zirkulationsströmungsweg 41 des Motorkühlkreises 40 verbunden.
Die Motorteilpumpe 81 ist eine elektrische Pumpe, die das Motorkühlmittel ansaugt und abgibt, und ist in dem Motorumleitungsströmungsweg 80 angeordnet. Die Motorteilpumpe 81 ist in dem Motorumleitungsströmungsweg 80 angeordnet, um das aus dem Heizungskern 44 strömende Motorkühlmittel anzusaugen und das angesaugte Motorkühlmittel in Richtung des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 abzugeben.
Das Dreiwegeventil 82 ist ein Strömungswegschalter, der geeignet ist, zwischen der Zirkulation des Motorkühlmittels durch den Zirkulationsströmungsweg 41, ohne durch den Motorumleitungsströmungsweg 80 zu strömen, und der Zirkulation des Motorkühlmittels durch den Motorumleitungsströmungsweg 80, der den CVT-Wärmer 45 und den Verbrennungsmotor 43 umgeht, umzuschalten. Das Dreiwegeventil 82 ist an einem Verbindungsteil zwischen dem Motorumleitungsströmungsweg 80 und dem Zirkulationsströmungsweg 41 angeordnet.
Das erste Schaltventil 19 umfasst zwei Einlässe für das Kühlmittel und vier Auslässe für das Kühlmittel. Das zweite Schaltventil 20 umfasst zwei Auslässe für das Kühlmittel und vier Einlässe für das Kühlmittel.
Ein erster Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelauslassseite der Kühlmittelheizung 15 verbunden.
Ein zweiter Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittelkühlers 14 verbunden.
Ein erster Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlerkernströmungswegs 36 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlerkerns 17 verbunden.
Ein zweiter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Strahlerströmungswegs 83 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Strahlers 13 verbunden. Ein dritter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit der Kühlmitteleinlassseite des Batteriekühlers 70 verbunden.
Ein vierter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Ein erster Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelansaugseite der ersten Pumpe 11 verbunden.
Ein zweiter Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelansaugseite der zweiten Pumpe 12 verbunden.
Ein erster Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlerkernströmungswegs 36 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlerkerns 17 verbunden.
Ein zweiter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Strahlerströmungswegs 83 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Strahlers 13 verbunden.
Ein dritter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Batteriekühlerströmungswegs 72 verbunden. Mit anderen Worten ist der dritte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Invertermotorkühlers 71 verbunden.
Ein vierter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Das erste Schaltventil 19 kann aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den zwei Einlässen und den vier Auslässen umzuschalten. Das zweite Schaltventil 20 kann ebenfalls aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den zwei Auslässen und den vier Einlässen umzuschalten.
16 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die erste Betriebsart geschaltet werden. Die erste Betriebsart wird hauptsächlich im Winter während des Stopps des Verbrennungsmotors 43 durchgeführt.
In der ersten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Kühlerkernströmungsweg 36, dem Strahlerströmungsweg 83 und dem Batteriekühlerströmungsweg 72.
In der ersten Betriebsart schaltet das Dreiwegeventil 82 einen Strömungsweg derart, dass das Motorkühlmittel, das aus dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und dem Heizungskern 44 strömt, durch den Motorumleitungsströmungsweg 80 strömt, während es den CVT-Wärmer 45 und den Verbrennungsmotor 43 umgeht.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, die Kühlmittelheizung 15 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 den ersten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, der Kühlmittelkühler 14, der Kühlerkern 17, der Strahler 13, der Batteriekühler 70 und der Invertermotorkühler 71 den zweiten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 16 angezeigt, durch die Kühlmittelheizung 15 und dann durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 16 gezeigt, durch den Kühlmittelkühler 14 und dann durch den Kühlerkern 17, den Strahler 13, den Batteriekühler 70 und den Invertermotorkühler 71, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem Motorkühlkreis 40 strömt das von der Motorteilpumpe 81 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 16 angezeigt, nacheinander durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und den Heizungskern 44, um in die Motorteilpumpe 81 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Strahler 13, wobei zugelassen wird, dass das Kühlmittel in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt. Dann tauscht das Kühlmittel, das in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, in dem Kältekreislauf 22 an dem Kühlmittelkühler 14 Wärme austauscht, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme aus der Außenluft auf.
Das Kältemittel, das in dem Kühlmittelkühler 14 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, tauscht in dem ersten Kühlmittelkreis an der Kühlmittelheizung 15 Wärme mit dem Kühlmittel aus, wodurch das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis geheizt wird. Das heißt, es kann der Wärmepumpenbetrieb zum Pumpen der Wärme aus der Außenluft in das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis erreicht werden.
Das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel tauscht mit dem Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 Wärme aus, wenn es durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, wobei es Wärme davon abführt. Folglich kann das Motorkühlmittel des Motorkühlkreises 40 in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt werden.
Das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40, das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt wird, tauscht mit Luft, die in das Innere des Fahrzeugs geblasen werden soll, Wärme aus, wenn es durch den Heizungskern 44 strömt, um dadurch Wärme davon in die Luft abzuführen. Folglich heizt der Heizungskern 44 die Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, wodurch das Heizen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Da das Kühlmittel nicht durch den Verbrennungsmotor 43 und den CVT-Wärmer 45 in dem Motorkühlkreis 40 strömt, kann die Wärme des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreis effektiv für den Wärmeaustausch mit dem Heizungskern 44 verwendet werden, wodurch die Heizleistung verbessert wird.
(Vierte Ausführungsform)
In einer vierten Ausführungsform ist die Anordnung des Heizungskerns 44 und des Invertermotorkühlers 71 in Bezug auf die Anordnung der dritten Ausführungsform, wie in 17 gezeigt, modifiziert und anstelle des Kühlerkerns 17 ist ein Verdampfer 90 hinzugefügt.
Der Heizungskern 44 ist in einem Heizungskernströmungsweg 91 angeordnet. Der Invertermotorkühler 71 ist in einem Invertermotorkühlerströmungsweg 92 angeordnet.
Der Kältekreislauf 22 umfasst ein Verdampferexpansionsventil 93 und ein elektromagnetisches Ventil 94. Das Verdampferexpansionsventil 93 und der Verdampfer 90 sind in dem Kältekreislauf 22 parallel zu dem Expansionsventil 24 und dem Kühlmittelkühler 14 angeordnet.
Das elektromagnetische Ventil 94 öffnet und schließt einen Kältemittelströmungsweg, der von der Kühlmittelheizung 15 zu dem Expansionsventil 24 führt. Folglich schaltet das elektromagnetische Ventil 94 die Zirkulation des Kältemittels durch das Expansionsventil 24 und den Kühlmittelkühler 14 diskontinuierlich.
Wenngleich nicht gezeigt, ist der Verdampfer 90 auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung in dem Heizungskern 44 innerhalb des Gehäuses 51 angeordnet.
Das erste Schaltventil 19 umfasst zwei Einlässe für das Kühlmittel und fünf Auslässe für das Kühlmittel. Das zweite Schaltventil 20 umfasst zwei Auslässe für das Kühlmittel und fünf Einlässe für das Kühlmittel.
Ein erster Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelauslassseite der Kühlmittelheizung 15 verbunden.
Ein zweiter Einlass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittelkühlers 14 verbunden.
Ein erster Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Strahlerströmungswegs 83 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Strahlers 13 verbunden.
Ein zweiter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Heizungskernströmungswegs 91 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Heizungskerns 44 verbunden.
Ein dritter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Batteriekühlerströmungswegs 72 verbunden. Mit anderen Worten ist der dritte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Batteriekühlers 70 verbunden.
Ein vierter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Invertermotorkühlerströmungswegs 92 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Invertermotorkühlers 71 verbunden.
Ein fünfter Auslass des ersten Schaltventils 19 ist mit einem Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der fünfte Auslass des ersten Schaltventils 19 mit der Kühlmitteleinlassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Ein erster Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des ersten Pumpenströmungswegs 31 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelansaugseite der ersten Pumpe 11 verbunden.
Ein zweiter Auslass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des zweiten Pumpenströmungswegs 32 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Auslass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelansaugseite der zweiten Pumpe 12 verbunden.
Ein erster Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Strahlerströmungswegs 83 verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Strahlers 13 verbunden.
Ein zweiter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Heizungskernströmungswegs 91 verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Heizungskerns 44 verbunden.
Ein dritter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Batteriekühlerströmungswegs 72 verbunden. Mit anderen Worten ist der dritte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Batteriekühlers 70 verbunden.
Ein vierter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Invertermotorkühlerströmungswegs 92 verbunden. Mit anderen Worten ist der vierte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Invertermotorkühlers 71 verbunden.
Ein fünfter Einlass des zweiten Schaltventils 20 ist mit dem anderen Ende des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungswegs 37 verbunden. Mit anderen Worten ist der fünfte Einlass des zweiten Schaltventils 20 mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 verbunden.
Das erste Schaltventil 19 kann aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den zwei Einlässen und den fünf Auslässen umzuschalten. Das zweite Schaltventil 20 kann ebenfalls aufgebaut sein, um die Verbindungszustände willkürlich oder selektiv zwischen den zwei Auslässen und den fünf Einlässen umzuschalten.
17 zeigt den Betrieb des Wärmemanagementsystems 10, wenn die ersten und zweiten Schaltventile 19 und 20 auf die erste Betriebsart geschaltet werden. Die erste Betriebsart wird hauptsächlich im Winter während des Stopps des Verbrennungsmotors 43 durchgeführt.
In der ersten Betriebsart verbinden das erste Schaltventil 19 und das zweite Schaltventil 20 den ersten Pumpenströmungsweg 31 mit dem Heizungskernströmungsweg 91 und dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscherströmungsweg 37 und verbinden auch den zweiten Pumpenströmungsweg 32 mit dem Strahlerströmungsweg 83, dem Batteriekühlerströmungsweg 72 und dem Invertermotorkühlerströmungsweg 92.
Folglich bilden die erste Pumpe 11, die Kühlmittelheizung 15, der Heizungskern 44 und der Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 den ersten Kühlmittelkreis (Zwischentemperaturkühlmittelkreis), während die zweite Pumpe 12, der Kühlmittelkühler 14, der Strahler 13, der Batteriekühler 70 und der Invertermotorkühler 71 den zweiten Kühlmittelkreis (Niedertemperaturkühlmittelkreis) bilden.
In dem ersten Kühlmittelkreis strömt das von der ersten Pumpe 11 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile von 17 angezeigt, durch die Kühlmittelheizung 15 und dann durch den Heizungskern 44 und den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18, um in die erste Pumpe 11 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von der zweiten Pumpe 12 abgegebene Kühlmittel, wie durch dicke abwechselnd lang und kurz gestrichelte Pfeile von 17 angezeigt, durch den Kühlmittelkühler 14 und dann durch den Strahler 13, den Batteriekühler 70 und den Invertermotorkühler 71, um in die zweite Pumpe 12 gesaugt zu werden.
In dem zweiten Kühlmittelkreis strömt das von dem Kühlmittelkühler 14 gekühlte Niedertemperaturkühlmittel durch den Strahler 13, wobei zugelassen wird, dass das Kühlmittel in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt. Dann tauscht das Kühlmittel, das in dem Strahler 13 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, an dem Kühlmittelkühler 14 mit dem Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 Wärme aus, um Wärme davon abzuführen. Folglich nimmt das Kältemittel in dem Kältekreislauf 22 in dem Kühlmittelkühler 14 über das Kühlmittel Wärme aus der Außenluft auf.
Das Kältemittel, das in dem Kühlmittelkühler 14 Wärme aus der Außenluft aufnimmt, tauscht an der Kühlmittelheizung 15 mit dem Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis Wärme aus, wodurch das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis geheizt wird. Das heißt, es kann der Wärmepumpenbetrieb zum Pumpen von Wärme aus der Außenluft in das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreis erreicht werden.
Das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel tauscht beim Strömen durch den Heizungskern 44 Wärme mit der Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, aus, wobei es Wärme davon abführt. Folglich heizt der Heizungskern 44 die Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, wodurch das Heizen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Ferner tauscht das von der Kühlmittelheizung 15 geheizte Kühlmittel in dem Motorkühlkreis 40 mit dem Motorkühlmittel Wärme aus, wenn es durch den Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 strömt, wodurch es Wärme davon abführt. Folglich kann das Motorkühlmittel des Motorkühlkreises 40 in dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt werden.
Das Motorkühlmittel in dem Motorkühlkreis 40, das von dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 geheizt wird, strömt durch den CVT-Wärme 45 und den Verbrennungsmotor 43, wodurch das Aufwärmen des Verbrennungsmotors 43 ermöglicht wird, während das CVT-ÖI erwärmt wird.
In dem Verdampfer 90 tauscht das niederdruckseitige Kältemittel des Kältekreislaufs 22 Wärme mit der Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, aus, wodurch die Luft in das Fahrzeuginnere gekühlt wird. Folglich kann das Fahrzeuginnere gekühlt werden.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorstehend erwähnten anderen Ausführungsformen können geeignet miteinander kombiniert werden. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können wie folgt an den vorstehenden Ausführungsformen vorgenommen werden.
(1) Verschiedene Vorrichtungen können als Temperatureinstellzielvorrichtungen (Vorrichtung, die gekühlt werden soll/Vorrichtung, die geheizt werden soll), deren Temperatur von dem Kühlmittel eingestellt (gekühlt/geheizt) wird, verwendet werden.
Zum Beispiel kann die Temperatureinstellzielvorrichtung ein Wärmetauscher sein, der in einen Sitz eingebaut ist, auf dem ein Fahrgast sitzt, und der konstruiert ist, um den Sitz durch das Kühlmittel zu kühlen oder zu heizen. Ein Abgaskühler, der Abgas von einem Verbrennungsmotor mit einem Kühlmittel kühlt, kann als die Temperatureinstellzielvorrichtung verwendet werden.
Die Anzahl von Temperatureinstellzielvorrichtungen kann geeignet geändert werden.
(2) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Kühlmittelkühler 14, der das Kühlmittel mit dem Niederdruckkältemittel in dem Kältekreislauf 22 kühlt, als der Kühler zum Herunterkühlen des Kühlmittels auf eine niedrigere Temperatur als die Außenlufttemperatur verwendet. Jedoch kann eine Peltiervorrichtung als der Kühler verwendet werden.
(3) In jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird das Kühlmittel als das Wärmemedium (erstes Wärmemedium) verwendet, das die Temperatur der Temperatureinstellzielvorrichtung (Vorrichtung, die gekühlt werden soll/Vorrichtung, die geheizt werden soll) einstellt. Alternativ können verschiedene Medien, wie etwa Öl, als das Wärmemedium verwendet werden.
Nanofluid kann als das Wärmemedium verwendet werden. Das Nanofluid ist ein Fluid, in das Nanopartikel mit einem Partikeldurchmesser der Größenordnung von Nanometern gemischt sind. Das Mischen von Nanopartikeln in das Wärmemedium kann neben der gleichen Wirkung der Verringerung eines Gefrierpunkts wie bei der Verwendung eines Kühlmittels unter Verwendung von Ethylenglykol (sogenannte Frostschutzlösung) die folgenden Auswirkungen haben.
Das heißt, die vorstehend erwähnten Wirkungen können die Verbesserung einer Wärmeleitfähigkeit in einem spezifischen Temperaturbereich, die Erhöhung einer Wärmekapazität des Wärmemediums, die Verhinderung der Korrosion einer Metallleitung und der Verschlechterung eines Gummirohrs und die Verbesserung einer Fließfähigkeit des Wärmemediums bei einer sehr niedrigen Temperatur umfassen.
Diese Wirkungen ändern sich abhängig von der Zusammensetzung, Form und dem Zusammensetzungsverhältnis von Nanopartikeln und Zusätzen.
Mit dieser Anordnung kann die Wärmeleitfähigkeit verbessert werden und sie kann somit den gleichen Kühlwirkungsgrad erreichen, auch wenn das vorstehende Wärmemedium, das die Nanopartikel enthält, in einer kleinen Menge im Vergleich zu einem Kühlmittel unter Verwendung von Ethylenglykol verwendet wird.
Die Wärmekapazität des Wärmemediums kann erhöht werden, um dadurch die Kältemenge, die in dem Wärmemedium selbst gespeichert ist (kalte Wärme, die aufgrund der latenten Wärme gespeichert ist) zu vergrößern.
Da die Menge an gespeicherter kalter Wärme vergrößert wird, kann die Temperatur der Vorrichtung in dem Wärmemanagementsystem eingestellt werden, obwohl der Kompressor 23 nicht arbeitet, indem insbesondere die Vorrichtung mit der gespeicherten kalten Wärme eine Weile lang gekühlt oder geheizt wird, was die Leistung für das Fahrzeugwärmemanagementsystem einsparen kann.
Ein Seitenverhältnis eines Nanopartikels ist vorzugsweise größer oder gleich 50. Dies liegt daran, dass eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit erreicht werden kann. Der Begriff „Seitenverhältnis“ wie er hier verwendet wird, bedeutet eine Formkennzahl, die ein Verhältnis zwischen den Längs- und Seitenabmessungen des Nanopartikels anzeigt.
Nanopartikel können beliebig Au, Ag, Cu und C umfassen. Insbesondere können als Atome der Nanopartikel ein Au-Nanopartikel, ein Ag-Nanodraht, ein CNT (Kohlenstoffnanoröhrchen), ein Graphen, ein Graphit-Kern-Schalen-Nanopartikel (Kornkörper mit einer Struktur, die das vorstehend erwähnte Atom umgibt, wie etwa ein Kohlenstoffnanoröhrchen), ein Au-Nanopartikel, der CNT enthält, verwendet werden.
(4) Der Kältekreislauf 22 in jeder der vorstehenden Ausführungsformen verwendet ein Fluorkohlenwasserstoffkältemittel als das Kältemittel. Jedoch ist die Art des Kältemittels nicht auf eine derartige Art von Kältemittel beschränkt. Insbesondere kann auch ein natürliches Kältemittel wie etwa Kohlendioxid, ein kohlenwasserstoffbasiertes Kältemittel und ähnliches ebenfalls als das Kältemittel verwendet werden.
Der Kältekreislauf 22 in jeder der vorstehenden Ausführungsformen bildet einen unterkritischen Kältekreislauf, dessen hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Alternativ kann der Kältekreislauf 22 einen überkritischen Kältekreislauf bilden, dessen hochdruckseitiges Kältemittel den kritischen Druck des Kältemittels übersteigt.
(5) Wenngleich in der vorstehenden zweiten Ausführungsform die in dem Verbrennungsmotor 43 und der Batterie gespeicherte kalte Wärme verwendet wird, um das Hochdruckkältemittel des Kältekreislaufs 22 in der fünften Betriebsart zu unterkühlen, kann die kalte Wärme, die in dem Verbrennungsmotor 43 und der Batterie gespeichert ist, verwendet werden, um die Luft des Fahrzeuginneren, des Inverters und ähnliches zu kühlen.
(6) Wenngleich die Wärme-/Kältespeicherung in der zweiten Ausführungsform in der Batterie über den Batteriekühler 70 durchgeführt wird, kann eine Vorrichtung, die konstruiert ist, um die Wärme-/Kältespeicherung durchzuführen, parallel zu dem Batteriekühler 70 angeordnet sein. In diesem Fall ist ein Unterkühler strömungsabwärtig von der Kühlmittelströmung der Vorrichtung angeordnet, um die Wärme-/Kältespeicherung durchzuführen, wobei die gespeicherte kalte Wärme zurückgewonnen werden kann.
Geeignete Kältespeichermittel oder Wärmespeichermittel, die in der Vorrichtung verwendet werden, die die Wärme-/Kältespeicherung durchführt, können zum Beispiel Paraffin, Natrium, Acetat-Hydrat und ähnliches umfassen.
(7) Wenngleich die jeweiligen Ausführungsformen die Beispiele zeigen, in denen das Fahrzeugwärmemanagementsystem 10 auf ein Hybridfahrzeug angewendet wird, kann das Fahrzeugwärmemanagementsystem 10 auf jedes andere Fahrzeug auch ohne einen Elektromotor zum Fahren angewendet werden, das eine Antriebskraft von einem Verbrennungsmotor erhält.

Claims

Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, das umfasst: eine erste Pumpe (11) und eine zweite Pumpe (12), die geeignet sind, ein erstes Wärmemedium anzusaugen und abzugeben; einen Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher (13), der Wärme zwischen Außenluft und dem ersten Wärmemedium austauscht, das von der ersten Pumpe (11) oder der zweiten Pumpe (12) abgegeben wird; mehrere Vorrichtungen (14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75, 76), durch die das erste Wärmemedium zirkuliert; einen Motorkühlkreis (40), der zulässt, dass ein zweites Wärmemedium durch einen Verbrennungsmotor (43) zirkuliert; eine Motorpumpe (42), die geeignet ist, das zweite Wärmemedium anzusaugen und abzugeben; einen Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18), der Wärme zwischen dem ersten Wärmemedium und dem zweiten Wärmemedium austauscht; ein erstes Schaltventil (19), das geeignet ist, eine Strömung des ersten Wärmemediums zu schalten, wobei das erste Schaltventil (19) in einem Strömungsweg angeordnet ist, in dem eine Wärmemediumabgabeseite der ersten Pumpe (11) und eine Wärmemediumabgabeseite der zweiten Pumpe (12) parallel zueinander geschaltet sind und die mehreren Vorrichtungen und der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) parallel zueinander geschaltet sind; und ein zweites Schaltventil (20), das geeignet ist, eine Strömung des ersten Wärmemediums zu schalten, wobei das zweite Schaltventil (20) in einem anderen Strömungsweg angeordnet ist, in dem eine Wärmemediumansaugseite der ersten Pumpe (11) und eine Wärmemediumansaugseite der zweiten Pumpe (12) parallel zueinander geschaltet sind und die mehreren Vorrichtungen und der Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) parallel zueinander geschaltet sind, wobei das erste Schaltventil (19) in Bezug auf die mehreren Vorrichtungen (14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75, 76) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zwischen einem Zustand, in dem das von der ersten Pumpe (1!) abgegebene erste Wärmemedium strömt, und einem anderen Zustand, in dem das von der zweiten Pumpe (12) abgegebene erste Wärmemedium strömt, umschaltet, und das zweite Schaltventil (20) in Bezug auf die mehreren Vorrichtungen (14, 15, 16, 17, 44, 70, 71, 74, 75, 76) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zwischen einem Zustand, in dem das erste Wärmemedium in die erste Pumpe (11) strömt, und einem anderen Zustand, in dem das erste Wärmemedium in die zweite Pumpe (12) strömt, umschaltet.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mehreren Vorrichtungen einen Wärmemediumkühler (14), der geeignet ist, das erste Wärmemedium durch Austauschen von Wärme zwischen einem niederdruckseitigen Kältemittel eines Kältekreislaufs (22) und dem ersten Wärmemedium zu kühlen, und eine Wärmemediumheizung (15), die geeignet ist, das erste Wärmemedium durch Austauschen von Wärme zwischen einem hochdruckseitigen Kältemittel eines Kältekreislaufs (22) und dem ersten Wärmemedium zu heizen, umfasst, und das erste Schaltventil (19) und das zweite Schaltventil (20) fähig sind, eine Betriebsart zu implementieren, in der das erste Wärmemedium auf einer Seite einer der ersten Pumpe (11) und der zweiten Pumpe (12) durch den Wärmemediumkühler (14) und den Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher (13) zirkuliert und das erste Wärmemedium auf einer Seite der anderen der ersten Pumpe (11) und der zweiten Pumpe (12) durch die Wärmemediumheizung (15) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zirkuliert.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 2, das ferner umfasst: eine Steuerung (60a), die den Betrieb des ersten Schaltventils (19) und des zweiten Schaltventils (20) steuert, um die Betriebsart durchzuführen, wenn eine Temperatur des zweiten Wärmemediums als niedriger als eine vorgegebene Temperatur bestimmt wird.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 2, das in einem Fahrzeug verwendet wird, das fähig ist, eine Batterie mit Leistung zu laden, die von einer externen Leistungsquelle geliefert wird, wobei das Wärmemanagementsystem umfasst: einen Kompressor (23), der von Leistung, die von der Batterie geliefert wird, angetrieben wird und geeignet ist, ein Kältemittel in dem Kältekreislauf (22) anzusaugen und abzugeben; und eine Steuerung (60a), die den Betrieb des ersten Schaltventils (19) und des zweiten Schaltventils (20) steuert, um die Betriebsart durchzuführen, wenn die Batterie mit Leistung geladen wird, die von der externen Leistungsquelle geliefert wird.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die mehreren Vorrichtungen einen Wärmemediumkühler (14), der geeignet ist, das erste Wärmemedium durch Austauschen von Wärme zwischen einem niederdruckseitigen Kältemittel eines Kältekreislaufs (22) und dem ersten Wärmemedium zu kühlen, und eine Wärmemediumheizung (15), die geeignet ist, das erste Wärmemedium durch Austauschen von Wärme zwischen einem hochdruckseitigen Kältemittel eines Kältekreislaufs (22) und dem ersten Wärmemedium zu heizen, umfasst, und das erste Schaltventil (19) und das zweite Schaltventil (20) fähig sind, eine Betriebsart zu implementieren, in der das erste Wärmemedium auf einer Seite einer der ersten Pumpe (11) und der zweiten Pumpe (12) durch den Wärmemediumkühler (14) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zirkuliert und das erste Wärmemedium auf einer Seite der anderen der ersten Pumpe (11) und der zweiten Pumpe (12) durch die Wärmemediumheizung (15) und den Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher (13) zirkuliert.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das erste Schaltventil (19) und das zweite Schaltventil (20) fähig sind, eine Betriebsart zu implementieren, in der das erste Wärmemedium auf einer Seite einer der ersten Pumpe (11) und der zweiten Pumpe (12) durch den Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher 13 und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zirkuliert.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die mehreren Vorrichtungen eine Temperatureinstellzielvorrichtung (16, 75, 76) umfassen, in der die Temperatur durch das erste Wärmemedium eingestellt wird, und das erste Schaltventil (19) und das zweite Schaltventil (20) fähig sind, eine Betriebsart zu implementieren, in der das erste Wärmemedium auf einer Seite der ersten Pumpe (11) oder der zweiten Pumpe (12) durch die Temperatureinstellzielvorrichtung (16, 17, 74, 75, 76) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zirkuliert.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, das ferner umfasst: einen Motorheizmedium-Außenluft-Wärmetauscher (47), der geeignet ist, Wärme zwischen dem zweiten Wärmemedium und Außenluft auszutauschen, wobei die mehreren Vorrichtungen eine Wärmemediumheizung (15) umfassen, die das erste Wärmemedium durch Austauschen von Wärme zwischen einem hochdruckseitigen Kältemittel eines Kältekreislaufs (22) und dem ersten Wärmemedium heizt, und ein erstes Schaltventil (19) und ein zweites Schaltventil (20) fähig sind, eine Betriebsart zu implementieren, in der das erste Wärmemedium auf einer Seite der ersten Pumpe (11) oder der zweiten Pumpe (12) durch die Wärmemediumheizung (15), den Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher (13) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zirkuliert.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die mehreren Vorrichtungen umfassen: einen Wärmemediumkühler (14), der das erste Wärmemedium durch Austauschen von Wärme zwischen einem niederdruckseitigen Kältemittel eines Kältekreislaufs (22) und dem ersten Wärmemedium kühlt, eine Wärmemediumheizung (15), die das erste Wärmemedium durch Austauschen von Wärme zwischen einem hochdruckseitigen Kältemittel des Kältekreislaufs (22) und dem ersten Wärmemedium heizt, und eine Temperatureinstellzielvorrichtung (16, 76), in der die Temperatur von dem ersten Wärmemedium eingestellt wird, wobei das erste Schaltventil (19) und das zweite Schaltventil (20) fähig sind, eine Betriebsart zu implementieren, in der das erste Wärmemedium auf einer Seite der ersten Pumpe (11) oder der zweiten Pumpe (12) durch den Wärmemediumkühler (14) und den Wärmemedium-Wärmemedium-Wärmetauscher (18) zirkuliert und das erste Wärmemedium auf einer Seite der anderen der ersten Pumpe (11) oder der zweiten Pumpe (12) durch die Wärmemediumheizung (15) und die Temperatureinstellzielvorrichtung (16, 76) zirkuliert.
Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die mehreren Vorrichtungen einen Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher (74, 75) umfassen, der Wärme zwischen dem aus der Wärmemediumheizung (14) strömenden Kältemittel und dem ersten Wärmemedium austauscht, die Wärmemediumheizung (15) und der Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher (74, 75) jeweils aufgebaut sind, indem mehrere Kältemittelrohre für die Zirkulation des Kältemittels und mehrere Wärmemediumrohre für die Zirkulation des ersten Wärmemediums laminiert sind, ein Wärmemediumeinlass (15d) und ein Wärmemediumauslass (15b) der Wärmemediumheizung (15) zwischen beiden Enden der Wärmemediumheizung (15) in einer Laminierrichtung der Kältemittelrohre und der Wärmemediumrohre angeordnet sind, und ein Wärmemediumeinlass (74d, 75d) und ein Wärmemediumauslass (74b, 75b) des Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauschers (74, 75) zwischen beiden Enden des Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauschers (74, 75) in einer Laminierrichtung der Kältemittelrohre und der Wärmemediumrohre angeordnet sind.