JP2020152277A - 熱要求調停装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<構成>
図1は、実施形態に係る熱要求調停装置及び熱回路の概略構成を示す機能ブロック図である。
L3:図3に示した熱要求収集フェーズでは、まず、レイヤー3の制御として、各熱回路に含まれる、吸熱または排熱を行うユニットの制御装置が、要求する吸熱量または排熱量を算出する。ユニットの制御装置は、ユニットの吸熱量または排熱量を、制御目標値(温度)に達するために必要な単位時間当たりの吸熱量または排熱量として算出する。各熱回路の熱媒体が異なるため、温度のみで熱回路間の熱要求を集約及び調停することは困難であるが、熱要求の単位を統一することにより、レイヤー2における熱要求の集約とレイヤー1における各熱回路の熱要求の比較及び調整を容易に行うことができる。
L1:図4に示した回答フェーズでは、まず、熱要求調停装置1は、レイヤー1の制御として、熱要求収集フェーズで収集した各熱回路の要求熱量の調停を行い、各熱回路に許容する吸熱量または排熱量を割り当てる。この際、熱要求調停装置1は、熱回路間の移動可能熱量を取得し、取得した移動可能熱量に基づいて、各熱回路に割り当てる熱量を決定する。低温冷却回路LTからチラー41を介した冷媒回路REへの移動可能熱量は、低温冷却回路LTのウォーターポンプ25により制御される低温冷却水の流速と、冷却水及び冷媒の温度差とに基づいて算出することができる。また、冷媒回路REから高温冷却回路HTへの移動可能熱量は、冷媒回路に含まれるコンプレッサ31の制御量と、冷媒及び高温冷却水との温度差に基づいて算出することができる。また、図2に示した高温冷却回路HT及び低温冷却回路LTのようにラジエータ13及び24が設けられている場合は、熱要求調停装置1は、更に、ラジエータ13及び24の一方または両方から車外への放熱可能量を取得し、取得した放熱可能量を更に考慮して、各熱回路に割り当てる吸熱量または排熱量を決定することが好ましい。
図5A及び図5Bは、熱要求調停装置が熱要求を調停するために実行する制御処理を示すフローチャートである。図5A及び図5Bに示す制御処理は、車両の始動に伴って開始され、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
図7A〜図7Eは、熱要求調停処理の第1の具体例を説明するための図であり、図8は、各ユニットの要求熱量を算出する方法の一例を示す図である。第1の具体例は、高温冷却回路HTで吸熱要求が発生し、低温冷却回路LT及び冷媒回路REで排熱要求が発生したケースを想定したものである。尚、図7A〜図7Eにおいて、縦軸の正方向は、熱媒体からのユニットの吸熱量を表し、縦軸の負方向は、熱媒体への排熱量を表す。また、低温冷却回路LTから冷媒回路REへの移動量をチラー41の排熱量とし、冷媒回路REから高温冷却回路HTへの移動量を水冷コンデンサ42の排熱量とする。図における吸熱量及び排熱量の表し方は、後述する図9A〜図10Eにおいても同様である。
Qreq_ht=Qreq_htr
Qreq_re=Qreq_eva+Qreq_cp
Qreq_lt=Qreq_bat+Qreq_pcu+Qreq_ta
図9A〜図9Eは、熱要求調停処理の第2の具体例を説明するための図である。第2の具体例は、冷房使用時に、冷媒回路REを利用して低温冷却回路LTのユニットを冷却するケースを想定したものである。この例では、低温冷却回路LTのラジエータ24だけでバッテリ21の冷却が十分に行えず、低温冷却回路LTの排熱を冷媒回路REを介して車外に排出する必要があるものとする。
Qreq_ht=Qreq_htrad
Qreq_re=Qreq_eva+Qreq_cp
Qreq_lt=Qreq_bat+Qreq_ta+Qreq_pcu
図10A〜図10Eは、熱要求調停処理の第3の具体例を説明するための図である。第3の具体例は、空調の非使用時に、低温冷却回路LTのバッテリ21を冷却するケースを想定したものである。この例では、低温冷却回路LTのラジエータ24だけでバッテリ21の冷却が十分に行えず、低温冷却回路LTの排熱を冷媒回路REを介して車外に排出する必要があるものとする。
Qreq_ht=Qreq_re=0
Qreq_lt=Qreq_bat
以上説明したように、本実施形態に係る熱要求調停装置1では、複数のユニットの熱要求に対する制御を階層化し、熱回路内における熱量の配分と、熱回路間における要求熱量の調停(各熱回路の要求熱量の調整)とを別の制御階層で行う。したがって、熱回路間における要求熱量の調停の際には、各ユニットの熱要求を個別に考慮する必要がなく、熱回路内における熱量の配分の際には、熱回路間の要求熱量を考慮する必要がない。したがって、車両に搭載される複数のユニットからの熱要求の調停と各ユニットに対する熱量の配分とを効率的に行うことが可能となる。また、各ユニットの個別の熱要求は熱回路間の要求熱量の調停時に直接参照されないため、車種やグレード、パワートレインの構成等により、熱回路のそれぞれを構成するユニットが異なる場合でも本実施形態に係る熱要求調停装置1を適用することができ、汎用性に優れる。
尚、上記の実施形態では、ユニット及び熱回路の吸熱量または排熱量を単位時間当たりの熱エネルギーの移動量(W単位)で表す例を説明したが、ユニット及び熱回路の吸熱量または排熱量を所定の制御時間に渡って要する熱エネルギーの量(J単位)としても良い。この場合、熱回路間の移動可能熱量も要求熱量と同様に単位時間当たりの熱エネルギーの移動量で表される。各ユニットが要求する吸熱量または排熱量を熱エネルギーの量で表した場合でも、図5A〜図6で説明した制御処理によって、要求熱量の集約、調停及び配分を容易に行うことができ、熱回路を構成するユニット変更による影響も低減できる。
2 取得部
3 算出部
4 調停部
5 配分部
13 ラジエータ
24 ラジエータ
41 チラー
42 水冷コンデンサ
HT 高温冷却回路
LT 低温冷却回路
RE 冷媒回路
Claims (6)
- 高温の冷却水を循環させることが可能な第1の熱回路と、低温の冷却水を循環させることが可能な第2の熱回路と、冷媒を状態変化させながら循環させ、前記第1の熱回路及び前記第2の熱回路のそれぞれと熱交換可能な第3の熱回路と、前記第1〜第3の熱回路を循環するいずれかの熱媒体を介して吸熱または放熱を行う複数のユニットとを備える車両に搭載され、前記複数のユニットの熱要求を調停する熱要求調停装置であって、
前記複数のユニットのそれぞれが要求する吸熱量または排熱量を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記複数のユニットのそれぞれが要求する吸熱量または排熱量に基づいて、前記第1〜第3の熱回路のそれぞれが要求する吸熱量または排熱量を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記第1〜第3の熱回路のそれぞれが要求する吸熱量または排熱量と、前記第2の熱回路から前記第3の熱回路への移動可能熱量と、前記第3の熱回路から前記第1の熱回路への移動可能熱量とに基づいて、前記第1〜第3の熱回路のそれぞれに割り当てる吸熱量または排熱量を決定する調停部と、
前記調停部が決定した吸熱量または排熱量に基づいて、前記第1〜第3の熱回路に含まれるユニットのそれぞれに吸熱量または排熱量を配分する配分部とを備える、熱要求調停装置。 - 前記吸熱量、前記排熱量及び前記移動可能熱量は、単位時間当たりに移動する熱エネルギーの量により表される、請求項1に記載の熱要求調停装置。
- 前記第1の熱回路は、前記冷却水を冷却する第1のラジエータを備え、
前記調停部は、更に、前記第1のラジエータの放熱可能量に基づいて、前記第1〜第3の熱回路のそれぞれに割り当てる吸熱量または排熱量を決定する、請求項1または2に記載の熱要求調停装置。 - 前記第2の熱回路は、前記冷却水を冷却する第2のラジエータを備え、
前記調停部は、更に、前記第2のラジエータの放熱可能量に基づいて、前記第1〜第3の熱回路のそれぞれに割り当てる吸熱量または排熱量を決定する、請求項1〜3のいずれかに記載の熱要求調停装置。 - 前記第2の熱回路と前記第3の熱回路とは、第1の熱交換器を介して結合されており、
前記配分部は、前記第2の熱回路に割り当てられた排熱量を、前記第2の熱回路から前記第1の熱交換器を介して前記第3の熱回路に移動させる移動熱量として決定する、請求項1〜4のいずれかに記載の熱要求調停装置。 - 前記第1の熱回路と前記第3の熱回路とは、第2の熱交換器を介して結合されており、
前記配分部は、前記第2及び第3の熱回路に割り当てられた排熱量の和を、前記第3の熱回路から前記第2の熱交換器を介して前記第1の熱回路に移動させる移動熱量として決定する、請求項1〜5のいずれかに記載の熱要求調停装置。
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