JP2019508311A - 特にハイブリッドモータ車両のための熱管理システム - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの熱機関および１つの電気モータ（１２）を備えるハイブリッドモータ車両のための熱管理システムに関し、前記システム（１０）は、熱機関を冷却するための少なくとも１つの第１の回路（１４）と、少なくとも電気モータ（１２）および関連付けられたパワーエレクトロニクス手段（１８）を冷却するための第２の回路（１６）と、を備える。本発明は、前記第２の冷却回路（１６）が車両の乗員室の内部を暖房するための少なくとも１つの加熱ラジエータ（２０）を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、特にハイブリッドモータ車両のための熱管理システムに関する。

より詳細には、本発明は、少なくとも１つの熱機関および１つの電気モータを含むハイブリッドモータ車両のための熱管理システムに関し、前記システムは、少なくとも
− 少なくとも１つの第１の冷却液を循環させることによって車両の熱機関を冷却するための第１の冷却回路と、
− 少なくとも１つの第２の冷却液を循環させることによって少なくとも電気モータおよび前記電気モータに関連付けられたパワー電子手段を冷却するための第２の冷却回路と、
を備える。

限定されるものではないが、特にハイブリッドモータ車両において実施されるそのような熱管理（ｈｅａｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）システム（温度管理（ｔｈｅｒｍｏ−ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）システムとも呼ばれる）の例は、従来技術から知られている。

自動車両分野において、用語「ハイブリッド」とは、２つのタイプのエネルギーを使用する２つのタイプの駆動システムが車両に装備されていることを意味する。

ハイブリッド車両は、特に、車両が移動するのに必要なエネルギーを全体的に提供する少なくとも１つの熱機関と、その動作を最適化するのを支援する１つまたは複数の電気モータと、を備える。

それ自体知られているやり方で、ハイブリッド車両では、駆動システムの３つの主要なファミリー、すなわち「マイクロハイブリッド」、「マイルドハイブリッド」、および「フルハイブリッド」を識別することができ、前記ファミリーのうちの１つのカテゴリー化は、使用される電気モータの動力に依存して決定される。

１つまたは複数の電気モータを熱機関と組み合わせるために多くの組合せが可能であり、それぞれが特定の特性を有する。

そのような「ハイブリッド」車両は、プラグインハイブリッド電気車両（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の略称である頭字語「ＰＨＥＶ」を使用しても参照される。

ハイブリッド車両の暖房システムは、一般に、燃焼動力車両の暖房システムと同一であり、ハイブリッド動作モードのみが変化する。暖房の立ち上げは、暖房に必要なカロリーを熱機関の冷却回路に提供するために、熱機関の動作によって決定される。

車両の暖房システムは、一般に、熱機関の冷却回路と組み合わされた少なくとも１つの加熱ラジエータ（または「ユニットヒータ」）を備える。

熱機関とは異なり、電気モータは、高いエネルギー効率を有し、その結果、車両を暖房するために使用することができるエネルギー（カロリー）がほとんどまたは全くないことが確認されている。

しかしながら、そのようなハイブリッドモータ車両において熱管理を改善すること、より詳細には、最適なやり方で暖房機能を提供することが望ましい。

本発明の目的は、特に、車両の乗員室の内部の暖房を改善するために、ハイブリッドモータ車両の熱管理システムのための新規の設計を提案し、一方で前記熱管理システムを簡素化することである。

この目的に関して、本発明は、第２の冷却回路が第１の冷却回路から分離されており、車両の乗員室の内部を暖房するための、前記第２の冷却回路に配置された少なくとも１つの加熱ラジエータを備えることを特徴とする、上記のタイプの熱管理システムを提案する。

高温冷却回路と呼ばれる熱機関の第１の冷却回路と、特に電気モータに関連付けられている低温冷却回路と呼ばれる第２の冷却回路とが互いに分離されていることが有利である。

２つの別個の、切り離された冷却回路を有する冷却システムのそのような設計は、脱ガスを容易にするのにさらに役立つ。

そのようなシステムの結果として、動作中に熱機関によって生成されたカロリーは、ハイブリッドモータ車両の乗員室の内部を暖房することが可能となるように回収される。したがって、熱機関から回収されたカロリーは、電気モータおよび電気モータに関連付けられたパワーエレクトロニクスユニットによって生成されたカロリーに追加される。

前記少なくとも１つの加熱ラジエータ（または「ユニットヒータ」）は、乗員室を暖房する前記機能に選択的に寄与するために、第２の低温冷却回路に配置されることが有利である。

加熱ラジエータ（または「ユニットヒータ」）のこの配置により、有利には、特にソレノイド弁、ウォータポンプ、脱ガスタンクなどの必要な手段の数を減少させることによって、冷却システム、特に低温冷却回路と呼ばれる第２の冷却回路を簡素化することが可能になる。

本発明の他の特徴によると、
− 第２の冷却回路が前記少なくとも１つの加熱ラジエータに並列に取り付けられた少なくとも１つの脱ガスタンクを備え、
− 熱機関の第１の冷却回路と第２の冷却回路とを、少なくとも１つの水／水熱交換器を介して選択的に伝熱接触させ、
− 前記少なくとも１つの水／水熱交換器が第２の冷却回路をバイパスするように取り付けられ、
− 第２の冷却回路が選択的に第２の冷却液を加熱するように制御される加熱手段を備え、
− 前記加熱手段が車両の乗員室の内部を暖房するための前記少なくとも１つの加熱ラジエータの上流に配置され、
− 第２の冷却回路が第２の冷却液の温度を測定するための手段を備え、
− 第２の冷却回路が少なくとも１つの冷却ラジエータと、前記少なくとも１つのラジエータをバイパスする分岐と、を備え、
− 第２の冷却回路が前記冷却ラジエータの下流に配置された少なくとも１つのサーキュレータを備え、
− 第２の冷却回路が前記電気モータに関連付けられた少なくとも１つの高電圧バッテリを前記第２の冷却液によって冷却するための冷却ループを備える。

本発明の他の特徴および利点は、以下の記載を読むことによってより明らかになるであろう。理解をさらに改善するために、ハイブリッド車両の熱管理システムの一部を示し、本発明の一実施形態によるユニットヒータを備える第２の冷却回路をより詳細に示す図１を参照する。

ハイブリッドモータ車両（図示せず）のための熱管理システム１０（または温度管理システム）の概略図である。

そのようなハイブリッド車両は、熱機関（図示せず）および少なくとも１つの電気モータ１２を備える。

車両の熱管理システム１０は、少なくとも１つの第１の冷却液を循環させることによって車両の熱機関を冷却するための高温冷却回路と呼ばれる少なくとも第１の冷却回路１４を備える。

図１では、熱機関の冷却回路１４は、詳細には示されておらず、矢印によって概略的に示されている。

車両の熱管理システム１０は、低温冷却回路と呼ばれる第２の冷却回路１６を備える。

第２の冷却回路１６は、特に、少なくとも１つの第２の冷却液を循環させることによって、少なくとも電気モータ１２および前記電気モータ１２に関連付けられたパワー電子手段１８を冷却することが意図されている。

本発明によると、第２の冷却回路１６は、一般に、車両の乗員室の内部を暖房するためのユニットヒータとも呼ばれる少なくとも１つの加熱ラジエータ２０を備える。

本実施形態において、前記第２の冷却回路１６の第２の冷却液は、少なくとも充電器２２および／またはＤＣ／ＤＣコンバーター２４および／または第２の電気モータ２６、ならびに前記電気モータ１２および前記関連付けられたパワー電子手段１８と伝熱接触している。

第２の冷却回路１６は、本事例では、前記少なくとも１つの加熱ラジエータ２０（またはユニットヒータ）に並列に取り付けられた少なくとも１つの脱ガスタンク２８を備える。

熱機関の第１の冷却回路１４と第２の冷却回路１６が、少なくとも１つの水／水熱交換器３０を介して、選択的に伝熱接触していることが有利である。

第１の冷却液が流れる（高温冷却回路と呼ばれる）熱機関の第１の冷却回路１２、および第２の冷却液が流れる（低温冷却回路と呼ばれる）第２の冷却回路１６は、有利には、互いに分離されている。

それ自体公知のやり方で、車両で使用される冷却液は、主として、伝熱流体の主成分を形成する水から成り、この水に、例えば、不凍性および／または耐食性を有する添加物が追加されることが有利である。

前記少なくとも１つの水／水熱交換器３０は、第２の冷却回路をバイパスするように、バイパス分岐３１に取り付けられるのが好ましい。

水／水熱交換器３０は、熱機関１２の第１の冷却流体から第２の冷却流体に、より詳細には熱機関１２が動作しているときに、カロリーを移すことができることが有利である。

第２の冷却回路１６は、前記少なくとも１つの水／水熱交換器３０を備えるバイパス分岐３１内の第２の冷却液の流れを選択的に制御するための、熱交換器３０の上流に配置された制御手段３２を備える。

制御手段３２は、三方弁から構成されるのが好ましい。

ここに示されない変形形態では、前記水／水熱交換器３０は、第２の冷却回路１６内の前記第２の冷却液の流れを選択的に制御するように操作される統合制御手段を備える。

そのような変形形態では、本図に示される実施形態とは異なり、前記バイパス分枝３１は、排除され、バイパス機能は、熱交換器３０に直接組み込まれる。

ここに示されない変形形態では、第２の冷却回路１６は、そのような水／水熱交換器３０を備えなくてもよい。

この場合、前記水／水熱交換器３０を介して伝達されない熱機関１２からのカロリーを補償するために追加の加熱手段が設けられることが有利である。

そのような追加の加熱手段は、頭字語ＨＶＡＣとも呼ばれる「暖房、換気および空調（Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）」システムに組み込まれる。

ＨＶＡＣシステムの前記追加の加熱手段は、例えば、空気を加熱するための加熱素子、特に、自己調整を可能にするＰＴＣ（「正の温度係数（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）」の頭字語）抵抗器などの加熱素子を備えるのが好ましい。

第２の冷却回路１６は、前記第２の冷却液を加熱するように選択的に制御される加熱手段３４を備えることが有利である。

加熱手段３４は、例えば、第２の冷却液を所与の設定点温度に加熱することができるボイラを形成するための電気抵抗器を備える。

そのような加熱手段３４を使用して、特に、前記熱機関の暖機を支援するために、熱機関の第１の冷却回路１４の第１の冷却液を加熱することもできることが有利である。

その場合、伝熱は、水／水熱交換器３０を介して、第２の冷却液から熱機関の第１の冷却液へ反対方向に行なわれる。

このように、加熱手段３４によって加熱された第２の液体を使用して第１の冷却液を加熱することによって、熱機関を始動させる場合の摩擦を低減させることができることが有利である。

加熱手段３４は、車両の乗員室の内部を暖房するための前記少なくとも１つの加熱ラジエータ２０（またはユニットヒータ）の上流に配置される。

第２の冷却回路１６は、第２の冷却液の温度を測定するための温度測定手段３６を備える。

第２の冷却液の温度を測定するための前記手段３６は、前記少なくとも１つの加熱ラジエータ２０の上流かつ前記加熱手段３４の下流に配置されるのが好ましい。

第２の冷却回路１６は、少なくとも１つの冷却ラジエータ３８を備える。

第２の冷却回路１６は、前記冷却ラジエータ３８をバイパスするためのバイパス分枝３９を備えることが有利である。

第２の冷却回路１６は、前記冷却ラジエータ３８の下流に配置された三方弁などの制御手段４０を備える。

前記制御手段４０および前記バイパス分枝３９の結果として、第２の冷却液は、冷却ラジエータ３８を通過しても、通過しなくてもよい。

第２の冷却液が前記冷却ラジエータ３８を通過しないように制御手段４０を制御して、それにより、前記第２の冷却液のカロリーを保持して、前記カロリーの一部またはすべてを使用して、車両の乗員室を単に暖房する代わりに別の機能を実行することが有利である。

これは、例えば、車両が非常に低い外気温で、すなわち極端に寒い状態で使用される場合であり得る。

具体的には、その場合、第２の冷却液中に存在するカロリーを、例えば、電気モータに関連付けられた高電圧バッテリを加熱するために使用することもできる。

図１に示す実施形態では、第２の冷却回路１６は、前記電気モータ１２に関連付けられた高電圧バッテリと呼ばれる少なくとも１つのバッテリ４４を前記第２の冷却液によって冷却するための冷却ループ４２を備える。

例えば、第２の冷却液を高電圧バッテリ４４のそのような冷却ループ４２に流すことができる。

高電圧バッテリ４４の前記冷却ループ４２は、少なくとも１つの冷却器４６を備えるのが好ましい。

高電圧バッテリ４４の前記冷却ループ４２は、少なくとも１つのサーキュレータ４８を備え、前記サーキュレータ４８は、前記冷却器４６と前記少なくとも１つの高電圧バッテリ４４との間に配置されるのが好ましい。

高電圧バッテリ４４の冷却ループ４２は、冷却ループ４２の冷却液の流れを制御するように選択的に制御される制御手段５０を備えることが有利である。

前記冷却ループ４２の制御手段５０は、例えば、三方弁から構成される。

制御手段５０によって、特に、前記ループ４２と第２の冷却回路１６との間で第２の冷却液を選択的に流すことが可能になる。制御手段５０の位置に応じて、前記冷却ループ４２は、第２の冷却回路１６から隔離され、流れが遮断され得る。

本実施形態では、高電圧バッテリ４４の冷却ループ４２は、第２の冷却回路１６に接続されている。

ここに示されない変形形態では、高電圧バッテリ４４の冷却ループ４２は、第２の冷却回路１６から分離されている。

高電圧バッテリ４４の前記冷却ループ４２は、少なくとも温度測定手段５２を備えるのが好ましい。

前記温度測定手段５２は、前記ループ４２の第２の冷却液の温度を測定するために、冷却器４６の下流に、好ましくはサーキュレータ４８の下流かつ高電圧バッテリ４４の上流に配置されることが有利である。

第２の冷却回路１６は、前記冷却ラジエータ３８の下流に配置された少なくとも１つのサーキュレータを備えるのが好ましい。

第２の冷却回路１６は、２つのサーキュレータ、すなわち第１のサーキュレータ５４および第２のサーキュレータ５６をそれぞれ備えることが有利である。

本実施形態では、第１のサーキュレータ５４および第２のサーキュレータ５６は、前記冷却ラジエータ３８の下流で直列に配置されている。

本実施形態では、２つのサーキュレータ５４および５６は、前記冷却ラジエータ３８および前記冷却ラジエータ３８のバイパス分枝３９に関連付けられた制御手段４０の下流に配置されている。

２つのサーキュレータ５４および５６は、前記少なくとも１つの電気モータ１２および関連付けられたパワー電子手段１８を備える第２の冷却回路１６の区間の上流に配置されている。

図１に示す実施形態は、本発明による熱管理システム１０の非限定的な例として提供されている。

本発明は、少なくとも１つの熱機関および１つの電気モータ１２を備えるハイブリッドモータ車両のための熱管理システムに関するという点で産業上利用可能であり、前記システム１０は、熱機関の少なくとも１つの第１の冷却回路１４と、少なくとも電気モータ１２および関連付けられたパワーエレクトロニクス手段１８を冷却するための１つの第２の冷却回路１６と、を備え、前記第２の冷却回路１６が車両の乗員室の内部を暖房するための少なくとも１つの加熱ラジエータ２０（またはユニットヒータ）を備えることを特徴とする。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの熱機関および１つの電気モータ（１２）を備えるハイブリッドモータ車両のための熱管理システム（１０）であって、少なくとも
   少なくとも１つの第１の冷却液を循環させることによって、前記車両の前記熱機関を冷却するための第１の冷却回路（１４）と、
   少なくとも１つの第２の冷却液を循環させることによって、少なくとも前記電気モータ（１２）および前記電気モータ（１２）に関連付けられたパワー電子手段（１８）を冷却するための第２の冷却回路（１６）と、
   を備え、
   前記第２の冷却回路（１６）が、前記第１の冷却回路（１４）から分離されており、前記車両の前記乗員室の内部を暖房するための、前記第２の冷却回路（１６）に配置された少なくとも１つの加熱ラジエータ（２０）を備えることを特徴とする、熱管理システム（１０）。
2. 前記第２の冷却回路（１６）が、前記少なくとも１つの加熱ラジエータ（２０）に並列に取り付けられた少なくとも１つの脱ガスタンク（２８）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記熱機関の前記第１の冷却回路（１４）と前記第２の冷却回路（１６）が、少なくとも１つの水／水熱交換器（３０）を介して、選択的に伝熱接触していることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの水／水熱交換器（３０）が、前記第２の冷却回路（１６）をバイパスするように取り付けられていることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第２の冷却回路（１６）が、選択的に前記第２の冷却液を加熱するように制御される加熱手段（３４）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記加熱手段（３４）が、前記車両の前記乗員室の前記内部を暖房するための前記少なくとも１つの加熱ラジエータ（２０）の上流に配置されていることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 前記第２の冷却回路（１６）が、前記第２の冷却液の温度を測定するための手段（３６）を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記第２の冷却回路（１６）が、少なくとも１つの冷却ラジエータ（３８）と、前記少なくとも１つのラジエータ（３８）をバイパスする分岐（３９）と、を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記第２の冷却回路（１６）が、前記冷却ラジエータ（３８）の下流に配置された少なくとも１つのサーキュレータ（５４、５６）を備えることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第２の冷却回路（１６）が、前記電気モータ（１２）に関連付けられた少なくとも１つの高電圧バッテリ（４４）を前記第２の冷却液によって冷却するための冷却ループ（４２）を備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。

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