JP2020200781A - Fluid circulation system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、流体循環システムに関する。 The present disclosure relates to a fluid circulation system.
従来、下記の特許文献1に記載の車両の流体循環システムがある。特許文献1に記載の流体循環システムは、熱媒体流路と、バッテリ流路と、車載機器流路と、車載機器バイパス流路とを備えている。熱媒体流路は、環状の流路であり、冷却水が循環している。熱媒体流路には、第1ポンプ、チラー、ラジエータ、及び第1流路切替弁が、冷却水の流れ方向に対して、この並び順で配置されている。バッテリ流路は、第1流路切替弁と、熱媒体流路におけるチラーの下流側の部分とを接続するように設けられている。チラーは、熱媒体流路を流れる冷却水と、車両に搭載される冷凍サイクルを流れる熱媒体との間で熱交換を行う部分である。バッテリ流路には、車両に搭載されるバッテリが配置されている。車載機器流路は、熱媒体流路におけるラジエータの上流側の部分とその下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路には、第2ポンプ、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータが、この並び順で配置されている。以下では、便宜上、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータをPCU(Power Control Unit)系と称する。車載機器バイパス流路は、車載機器流路における第2ポンプの上流側の部分とモータジェネレータの下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路と車載機器バイパス流路の下流側の部分との接続部分には第2流路切替弁が設けられている。 Conventionally, there is a vehicle fluid circulation system described in Patent Document 1 below. The fluid circulation system described in Patent Document 1 includes a heat medium flow path, a battery flow path, an in-vehicle device flow path, and an in-vehicle device bypass flow path. The heat medium flow path is an annular flow path in which cooling water circulates. In the heat medium flow path, the first pump, the chiller, the radiator, and the first flow path switching valve are arranged in this order with respect to the flow direction of the cooling water. The battery flow path is provided so as to connect the first flow path switching valve and the downstream portion of the chiller in the heat medium flow path. The chiller is a part that exchanges heat between the cooling water flowing through the heat medium flow path and the heat medium flowing through the refrigeration cycle mounted on the vehicle. A battery mounted on the vehicle is arranged in the battery flow path. The in-vehicle device flow path is provided so as to connect a portion of the heat medium flow path on the upstream side of the radiator and a portion on the downstream side thereof. The second pump, the inverter, the charger, and the motor generator are arranged in this order in the in-vehicle device flow path. Hereinafter, for convenience, the inverter, charger, and motor generator will be referred to as a PCU (Power Control Unit) system. The in-vehicle device bypass flow path is provided so as to connect a portion of the in-vehicle device flow path on the upstream side of the second pump and a portion on the downstream side of the motor generator. A second flow path switching valve is provided at a connection portion between the in-vehicle device flow path and the downstream portion of the in-vehicle device bypass flow path.
第1流路切替弁は三方弁であり、熱媒体流路を流れる冷却水を、バッテリ流路に流す状態と、バッテリ流路に流さない状態とに切り替える。第2流路切替弁も同じく三方弁であり、車載機器流路を流れる冷却水を、車載機器バイパス流路に流す状態と、車載機器バイパス流路に流さない状態とに切り替える。 The first flow path switching valve is a three-way valve, and switches the cooling water flowing through the heat medium flow path between a state in which it flows through the battery flow path and a state in which it does not flow through the battery flow path. The second flow path switching valve is also a three-way valve, and switches between a state in which the cooling water flowing through the in-vehicle device flow path flows through the in-vehicle device bypass flow path and a state in which the cooling water does not flow through the in-vehicle device bypass flow path.
特許文献1に記載の流体循環システムでは、冷却水によりPCU系やバッテリが冷却される。また、特許文献1に記載の流体循環システムでは、第1流路切替弁及び第2流路切替弁の切り替え動作を通じて、PCU系やバッテリの廃熱を冷却水に吸収した上で、その冷却水の熱を、チラーを介して冷凍サイクルの熱媒体に伝達する流路が形成される。このような流路が形成されることで、PCU系やバッテリの廃熱を、熱媒体の加熱源として用いることが可能となっている。 In the fluid circulation system described in Patent Document 1, the PCU system and the battery are cooled by the cooling water. Further, in the fluid circulation system described in Patent Document 1, the waste heat of the PCU system or the battery is absorbed by the cooling water through the switching operation of the first flow path switching valve and the second flow path switching valve, and then the cooling water is absorbed. A flow path is formed to transfer the heat of the above to the heat medium of the refrigeration cycle via the chiller. By forming such a flow path, it is possible to use the waste heat of the PCU system or the battery as a heating source of the heat medium.
ところで、特許文献1に記載される流体循環システムのように、複数の流路の切り替えを通じて冷却水の各種流れを実現しようとする場合には、三方弁等の流路を切り替えるための切替弁が複数必要となる場合がある。しかしながら、このような切替弁の個数が増加すると、流体循環システムとしての構造の複雑化が回避できないものとなる。 By the way, as in the fluid circulation system described in Patent Document 1, when various flows of cooling water are to be realized through switching of a plurality of flow paths, a switching valve for switching the flow paths such as a three-way valve is provided. You may need more than one. However, if the number of such switching valves increases, the structure of the fluid circulation system becomes complicated inevitably.
なお、このような課題は、特許文献1に記載されるような流体循環システムに限らず、複数の流路の切り替えを行う必要のある各種流体循環システムに共通する課題である。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造により複数の流路の切り替えを行うことが可能な流体循環システムを提供することにある。
It should be noted that such a problem is not limited to the fluid circulation system described in Patent Document 1, but is a problem common to various fluid circulation systems that need to switch a plurality of flow paths.
The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluid circulation system capable of switching a plurality of flow paths with a simple structure.
上記課題を解決する流体循環システム(10)は、第1流路(W11)と、第2流路(W12)と、第3流路(W13)と、第4流路(W14)と、第5流路(W15)と、流路切替弁(30)と、を備える。第1流路は、第1発熱機器(20)が配置され、第1発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる。第2流路は、第2発熱機器(21)が配置され、第2発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる。第3流路は、冷熱を発生する冷熱発生部(15)が配置され、冷熱発生部と熱交換が行われる流体が流れる。第4流路は、第1ラジエータ(11)が配置され、第1ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる。第5流路は、第2ラジエータ(12)が配置され、第2ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる。流路切替弁は、第1流路、第2流路、第3流路、第4流路、及び第5流路のそれぞれの一端部が接続される。流路切替弁は、第1流路の接続先を第3流路及び第4流路のいずれかに切り替え可能であるとともに、第2流路の接続先を第3流路及び第5流路のいずれかに切り替え可能であり、且つ第1流路及び第2流路を第3流路に接続することが可能である。 The fluid circulation system (10) that solves the above problems includes a first flow path (W11), a second flow path (W12), a third flow path (W13), a fourth flow path (W14), and a first flow path. It includes 5 flow paths (W15) and a flow path switching valve (30). A first heat generating device (20) is arranged in the first flow path, and a fluid that exchanges heat with the first heat generating device flows. A second heat generating device (21) is arranged in the second flow path, and a fluid that exchanges heat with the second heat generating device flows. A cold heat generating portion (15) for generating cold heat is arranged in the third flow path, and a fluid for which heat exchange is performed with the cold heat generating portion flows. A first radiator (11) is arranged in the fourth flow path, and a fluid that exchanges heat with the outside air flows in the first radiator. A second radiator (12) is arranged in the fifth flow path, and a fluid that exchanges heat with the outside air flows in the second radiator. The flow path switching valve is connected to one end of each of the first flow path, the second flow path, the third flow path, the fourth flow path, and the fifth flow path. The flow path switching valve can switch the connection destination of the first flow path to either the third flow path or the fourth flow path, and the connection destination of the second flow path is the third flow path or the fifth flow path. It is possible to switch to any of the above, and it is possible to connect the first flow path and the second flow path to the third flow path.
この構成によれば、複数の三方弁を用いることなく、一つの流路切替弁により第1〜第5流路の接続状態を上述のように切り替えることができる。これにより、複数の三方弁を一つの流路切替弁に置き換えることが可能であるため、構造を簡素化することができる。
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
According to this configuration, the connection state of the first to fifth flow paths can be switched as described above by one flow path switching valve without using a plurality of three-way valves. As a result, it is possible to replace a plurality of three-way valves with one flow path switching valve, so that the structure can be simplified.
The reference numerals in parentheses described in the above means and claims are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
本開示によれば、簡素な構造により複数の流路の切り替えを行うことが可能な流体循環システムを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a fluid circulation system capable of switching a plurality of flow paths with a simple structure.
以下、流体循環システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図1に示されるように、本実施形態の流体循環システム10は、車両に搭載される電池20やPCU系21を冷却水により冷却するシステムである。PCU系とは、車両に搭載されるトランスアクスルやモータジェネレータ、車両の電力を制御するためのインバータ回路等の電力関連機器を示す。本実施形態では、冷却水が流体に相当し、電池20が第1発熱機器に相当し、PCU系21が第2発熱機器に相当する。流体循環システム10は、第1ラジエータ11と、第2ラジエータ12と、第1ポンプ13と、第2ポンプ14と、チラー15と、流路切替弁30とを備えている。また、流体循環システム10は、それらの要素に冷却水を循環させるための第1〜第6流路W11〜W16を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the fluid circulation system will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are designated by the same reference numerals as much as possible in each drawing, and duplicate description is omitted.
As shown in FIG. 1, the
第1流路W11には、電池20と第1ポンプ13とが配置されている。第1流路W11には、図1に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第1流路W11の上流側の部分は第6流路W16に接続されている。第1流路W11の下流側の部分は流路切替弁30に接続されている。第1流路W11では、当該流路W11を流れる冷却水と電池20との間で熱交換が行われることにより電池20が冷却される。第1ポンプ13は、第1流路W11における電池20よりも上流側の部分に配置されている。第1ポンプ13は、図1に矢印で示される方向の冷却水の流れ、すなわち電池20から流路切替弁30に向かう方向の冷却水の流れを形成する。
A
第2流路W12には、PCU系21と第2ポンプ14とが配置されている。第2流路W12には、図1に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第2流路W12の上流側の部分は第6流路W16に接続されている。第2流路W12の下流側の部分は流路切替弁30に接続されている。第2流路W12では、当該流路W12を流れる冷却水とPCU系21との間で熱交換が行われることによりPCU系21が冷却される。第2ポンプ14は、第2流路W12におけるPCU系21よりも下流側の部分に配置されている。第2ポンプ14は、図1に矢印で示される方向の冷却水の流れ、すなわちPCU系21から流路切替弁30に向かう方向の冷却水の流れを形成する。
A
第3流路W13には、チラー15が配置されている。第3流路W13では、図1に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第3流路W13の上流側の部分は流路切替弁30に接続されている。第3流路W13の下流側の部分は第6流路W16に接続されている。チラー15は、車両に搭載されるヒートポンプサイクルを循環する熱媒体と、第3流路W13を流れる冷却水との間で熱交換を行う熱交換器として機能する。
A
ヒートポンプサイクルは、車両の空調装置の構成要素の一つであって、空調装置の空調ダクト内を流れる空調空気と熱媒体との間で熱交換を行うことにより空調空気を冷却又は加熱するシステムである。空調装置は、ヒートポンプサイクルを通じて冷却又は加熱された空調空気を、空調ダクトを通じて車室内に送風することにより、車室内の冷房又は暖房を行う。なお、ヒートポンプサイクルは、空調空気の冷却及び加熱の両方を行うものに限らず、空調空気の冷却のみを行うものであってもよい。ヒートポンプサイクルには、空調空気の冷却のみを行う冷凍サイクルが含まれる。 The heat pump cycle is one of the components of the air conditioner of a vehicle, and is a system that cools or heats the air conditioner air by exchanging heat between the air conditioner air flowing in the air conditioner duct of the air conditioner and the heat medium. is there. The air conditioner cools or heats the vehicle interior by blowing air-conditioned air cooled or heated through the heat pump cycle into the vehicle interior through an air-conditioning duct. The heat pump cycle is not limited to the one that cools and heats the conditioned air, and may be the one that only cools the conditioned air. The heat pump cycle includes a refrigeration cycle that only cools the conditioned air.
チラー15では、第3流路W13を流れる冷却水とヒートポンプサイクルの熱媒体との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の冷熱を利用して冷却水が冷却される。このように、チラー15は、冷却水を冷却することが可能な冷熱を発生する冷熱発生部に相当する。
In the
第4流路W14には、第1ラジエータ11が配置されている。第4流路W14では、図2に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第4流路W14の上流側の部分は流路切替弁30に接続されている。第4流路W14の下流側の部分は第6流路W16に接続されている。第1ラジエータ11は、内部に冷却水が流れる複数のチューブを有している。第1ラジエータ11では、複数のチューブのそれぞれの内部を流れる冷却水と、それらの外部を流れる外気との間で熱交換が行われる。このように、第4流路W14は、第1ラジエータ11において外気と熱交換する冷却水が流れる流路である。
The
第5流路W15には、第2ラジエータ12が配置されている。第5流路W15では、図1に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第5流路W15の上流側の部分は流路切替弁30に接続されている。第5流路W15の下流側の部分は第6流路W16に接続されている。第2ラジエータ12は、第1ラジエータ11と同様に、内部に冷却水が流れる複数のチューブを有している。第2ラジエータ12では、複数のチューブのそれぞれの内部を流れる冷却水と、それらの外部を流れる外気との間で熱交換が行われる。このように、第5流路W15は、第2ラジエータ12において外気と熱交換する冷却水が流れる流路である。
A
第6流路W16は、第1流路W11における電池20よりも上流側の部分、第2流路W12におけるPCU系21よりも上流側の部分、第3流路W13におけるチラー15よりも下流側の部分、第4流路W14における第1ラジエータ11よりも下流側の部分、及び第5流路W15における第2ラジエータ12よりも下流側の部分をそれぞれ連通させる。
The sixth flow path W16 is a portion upstream of the
なお、以下では、便宜上、第6流路W16のうち、第1流路W11と第4流路W14とを接続している部分を第1流路部分W161と称し、第1流路W11と第3流路W13とを接続している部分を第2流路部分W162と称し、第3流路W13と第2流路W12とを接続している部分を第3流路部分W163と称し、第2流路W12と第5流路W15とを接続している部分を第4流路部分W164と称する。 In the following, for convenience, the portion of the sixth flow path W16 connecting the first flow path W11 and the fourth flow path W14 is referred to as the first flow path portion W161, and the first flow path W11 and the first flow path W11 The portion connecting the three flow paths W13 is referred to as the second flow path portion W162, and the portion connecting the third flow path W13 and the second flow path W12 is referred to as the third flow path portion W163. The portion connecting the two flow paths W12 and the fifth flow path W15 is referred to as a fourth flow path portion W164.
流路切替弁30には、第1流路W11における電池20よりも下流側の部分、第2流路W12におけるPCU系21よりも下流側の部分、第3流路W13におけるチラー15よりも上流側の部分、第4流路W14における第1ラジエータ11よりも上流側の部分、及び第5流路W15における第2ラジエータ12よりも上流側の部分が接続されている。流路切替弁30は、第1〜第5流路W11〜W15のそれぞれの接続状態を切り替える。
The flow
図3に示されるように、流路切替弁30は、本体部31と、アクチュエータ装置37とを備えている。
本体部31は、軸線mを中心に有底円筒状に形成されている。本体部31の外周面には、流入部32a,32bと、流出部33a〜33cとが形成されている。以下では、軸線mに平行な方向をZ軸方向と称する。また、Z軸方向のうちの一方向をZ1方向と称し、その逆方向をZ2方向と称する。流入部32b及び流出部33a〜33cは、Z軸方向における同一の位置に配置されるとともに、軸線mを中心とする周方向において等角度間隔で配置されている。流入部32aは、流入部32bが配置されている位置P1からZ1方向にずれた位置に配置されている。Z1方向における本体部31の端部にはアクチュエータ装置37が取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the flow
The
図4に示されるように、本体部31の内部には、仕切壁34,35が十字状に配置されている。仕切壁34,35は、本体部31の底面からZ軸方向に延びるように形成されている。仕切壁34,35のZ1方向の上端部は、図3に示される流入部32bの位置と流入部32bの位置との中間に位置している。図4に示されるように、仕切壁34,35は、本体部31の内部に形成される内室310を4つの区画室311〜314に区画している。区画室311は流出部33cに連通されている。区画室312は流入部32bに連通されている。区画室313は流出部33bに連通されている。区画室314は流出部33aに連通されている。
As shown in FIG. 4,
図4に示されるように、本体部31の内部には、その内周面に対して摺動可能に回転部36が収容されている。回転部36は、軸線mを中心に円盤状に形成されており、軸線mを中心に本体部31に対して相対回転可能である。回転部36は、Z1方向における仕切壁34,35の上端部に接触するように配置されている。よって、Z1方向における区画室311〜314のそれぞれの開口部は回転部36により閉塞されている。
As shown in FIG. 4, the rotating
回転部36には、Z軸方向に貫通するように扇形状の切欠き360が形成されている。Z1方向における切欠き360の開口部は、回転部36よりもZ1方向に配置される本体部31の内部空間を通じて、図3に示される流入部32aに連通されている。また、Z2方向における切欠き360の開口部は、区画室311〜314の少なくとも一つに連通されている。したがって、流入部32aに流入した冷却水は、本体部31の内部空間及び回転部36の切欠き360を通じて区画室311〜314の少なくとも一つに供給される。
A fan-shaped
回転部36には、そのZ2方向の底面のみに開口するように連通溝361が形成されている。連通溝361は、回転部36よりもZ1方向に配置される本体部31の内部空間には開口していない。したがって、連通溝361には、図3に示される流入部32aを通じて冷却水が流入することはない。連通溝361は、区画室311〜314のうち、互いに隣り合う2つの区画室を連通させる。
The rotating
回転部36は、図3に示されるアクチュエータ装置37から付与されるトルクに基づいて軸線mを中心に回転する。この回転部36の回転に基づいて、流入部32a,32b及び流出部33a〜33cの接続状態が切り替わる。
具体的には、回転部36が図4に示される位置に配置されている場合、回転部36の切欠き360は区画室311に位置している。したがって、流入部32aから流入した冷却水は切欠き360及び区画室311を通じて流出部33cから排出される。また、回転部36の連通溝361は区画室312と区画室313との間に配置されている。したがって、流入部32bから流入した冷却水は、区画室312、連通溝361、及び区画室313を通じて流出部33bから排出される。
The rotating
Specifically, when the rotating
また、回転部36が図5に示される位置に配置されている場合、回転部36の切欠き360は区画室314に位置している。したがって、流入部32aから流入した冷却水は切欠き360及び区画室314を通じて流出部33aから排出される。また、回転部36の連通溝361は区画室312と区画室313との間に配置されている。したがって、流入部32bから流入した冷却水は、区画室312、連通溝361、及び区画室313を通じて流出部33bから排出される。
Further, when the rotating
さらに、回転部36が図6に示される位置に配置されている場合、回転部36の切欠き360は区画室314に位置している。したがって、流入部32aから流入した冷却水は切欠き360及び区画室314を通じて流出部33aから排出される。また、回転部36の連通溝361は区画室311と区画室312との間に配置されている。したがって、流入部32bから流入した冷却水は、区画室312、連通溝361、及び区画室311を通じて流出部33cから排出される。
Further, when the rotating
また、回転部36が図7に示される位置に配置されている場合、回転部36の切欠き360は区画室311及び区画室312に跨がるように配置されている。したがって、流入部32aから流入した冷却水は切欠き360及び区画室311を通じて流出部33cから排出されるとともに、流入部32bから流入した冷却水は区画室312、切欠き360、及び区画室311を通じて流出部33cから排出される。また、回転部36の連通溝361は区画室313と区画室314との間に配置されている。この場合、流出部33a及び流出部33bが連通溝361及び区画室313,314を介して連通されるが、流出部33aと流出部33bとの間を冷却水が流れることはない。
Further, when the rotating
このように、流路切替弁30では、回転部36が図4〜図7に示されるように回転変位することにより、流入部32a,32b及び流出部33a〜33cの接続状態を変化させることが可能となっている。
図1に示されるように、流路切替弁30の流入部32a,32bは流体循環システム10の流路W11,W12にそれぞれ接続されている。また、流路切替弁30の流出部33a〜33cは流体循環システム10の流路W14,W15,W13にそれぞれ接続されている。
In this way, in the flow
As shown in FIG. 1, the
図8に示されるように、流体循環システム10は、その動作を制御するためのECU(Electronic Control Unit)40を更に備えている。ECU40は、CPUや記憶装置等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、流体循環システム10の各種制御を実行する。
As shown in FIG. 8, the
ECU40には、流体循環システム10の制御に用いられる車両の各種状態量を検出するためのセンサ群41が接続されている。ECU40は、センサ群41により検出される各種状態量に基づいて第1ポンプ13、第2ポンプ14、及び流路切替弁30のそれぞれの動作を制御することにより、流体循環システム10を複数の運転モードで動作させる。
A
次に、流体循環システム10の動作例について説明する。
本実施形態のECU40は、流体循環システム10を、第1冷却モード、第2冷却モード、熱回収・冷却モード、熱回収モード、及び暖機モードのいずれかの運転モードで動作させる。各モードの詳細は以下の通りである。
Next, an operation example of the
The
(a1)第1冷却モード
第1冷却モードは、チラー15を利用して電池20を冷却するとともに、第2ラジエータ12を利用してPCU系21を冷却するモードである。
具体的には、ECU40は、第1冷却モードの際には、流路切替弁30のアクチュエータ装置37を制御することにより、流路切替弁30の回転部36の位置を、図4に示される位置に設定する。これにより、図1に示されるように、電池20を通過した冷却水は、第1流路W11を通じて流路切替弁30の流入部32aに流入した後、流路切替弁30の流出部33cから排出されて、第3流路W13を通じてチラー15に供給される。また、PCU系21を通過した冷却水は、第2流路W12を通じて流路切替弁30の流入部32bに流入した後、流路切替弁30の流出部33bから排出されて、第5流路W15を通じて第2ラジエータ12に供給される。
(A1) First Cooling Mode The first cooling mode is a mode in which the
Specifically, the
なお、流路切替弁30の流出部33aは、回転部36により閉塞されているため、第4流路W14には冷却水が流れない。また、第3流路W13から第6流路W16の第2流路部分W162を通じて第1流路W11へ流れる冷却水の流量と、第5流路W15から第6流路W16の第4流路部分W164を通じて第2流路W12へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第6流路W16の第3流路部分W163を介して第2流路部分W162と第4流路部分W164との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。
Since the
このような流路が流路切替弁30により形成されることで、流体循環システム10では、図1に矢印で示されるような冷却水の流れが形成される。すなわち、「第1ポンプ13→電池20→流路切替弁30→チラー15→第1ポンプ13→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第2ポンプ14→流路切替弁30→第2ラジエータ12→PCU系21→第2ポンプ14→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。この際、チラー15では、ヒートポンプサイクルを流れる熱媒体と、第3流路W13を流れる冷却水との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。このチラー15において冷却された冷却水が電池20に供給されることにより、電池20が冷却される。このように、チラー15は、第1冷却モードにおいて、冷却水を冷却するための冷熱を発生する冷熱発生部として機能する。また、第2ラジエータ12において冷却された冷却水がPCU系21に供給されることにより、PCU系21が冷却される。
By forming such a flow path by the flow
このように、第1冷却モードでは、チラー15を利用して電池20が冷却されるとともに、第2ラジエータ12を利用してPCU系21が冷却される。
(a2)第2冷却モード
第2冷却モードは、第1ラジエータ11を利用して電池20を冷却するとともに、第2ラジエータ12を利用してPCU系21を冷却するモードである。
As described above, in the first cooling mode, the
(A2) Second Cooling Mode The second cooling mode is a mode in which the
具体的には、ECU40は、第2冷却モードの際には、流路切替弁30のアクチュエータ装置37を制御することにより、流路切替弁30の回転部36の位置を図5に示される位置に設定する。これにより、図2に示されるように、電池20を通過した冷却水は、第1流路W11を通じて流路切替弁30の流入部32aに流入した後、流路切替弁30の流出部33aから排出されて、第4流路W14を通じて第1ラジエータ11に供給される。また、PCU系21を通過した冷却水は、第2流路W12を通じて流路切替弁30の流入部32bに流入した後、流路切替弁30の流出部33bから排出されて、第5流路W15を通じて第2ラジエータ12に供給される。
Specifically, the
なお、流路切替弁30の流出部33cは、回転部36により閉塞されているため、第3流路W13には冷却水が流れない。また、第4流路W14から第6流路W16の第1流路部分W161を通じて第1流路W11へ流れる冷却水の流量と、第5流路W15から第6流路W16の第4流路部分W164を通じて第2流路W12へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第6流路W16の第2流路部分W162及び第3流路部分W163を介して第1流路部分W161と第4流路部分W164との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。
Since the
このような流路が流路切替弁30により形成されることで、流体循環システム10では、図2に矢印で示されるような冷却水の流れが形成される。すなわち、「第1ポンプ13→電池20→流路切替弁30→第1ラジエータ11→第1ポンプ13→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第2ポンプ14→流路切替弁30→第2ラジエータ12→PCU系21→第2ポンプ14→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。これにより、第1ラジエータ11において冷却された冷却水が電池20に供給されることにより、電池20が冷却される。また、第2ラジエータ12において冷却された冷却水がPCU系21に供給されることにより、PCU系21が冷却される。
By forming such a flow path by the flow
このように、第1冷却モードでは、第1ラジエータ11を利用して電池20が冷却されるとともに、第2ラジエータ12を利用してPCU系21が冷却される。
(a3)熱回収・冷却モード
熱回収・冷却モードは、第1ラジエータを利用して電池20を冷却するとともに、PCU系21の廃熱をチラー15において回収、あるいはPCU系21の蓄熱を行うモードである。
As described above, in the first cooling mode, the
(A3) Heat recovery / cooling mode The heat recovery / cooling mode is a mode in which the
具体的には、ECU40は、熱回収・冷却モードの際には、流路切替弁30のアクチュエータ装置37を制御することにより、流路切替弁30の回転部36の位置を、図6に示される位置に設定する。これにより、図9に示されるように、電池20を通過した冷却水は、第1流路W11を通じて流路切替弁30の流入部32aに流入した後、流路切替弁30の流出部33aから排出されて、第4流路W14を通じて第1ラジエータ11に供給される。また、PCU系21を通過した冷却水は、第2流路W12を通じて流路切替弁30の流入部32bに流入した後、流路切替弁30の流出部33cから排出されて、第3流路W13を通じてチラー15に供給される。
Specifically, when the
なお、流路切替弁30の流出部33bは、回転部36により閉塞されているため、第5流路W15には冷却水が流れない。また、第4流路W14から第6流路W16の第1流路部分W161を通じて第1流路W11へ流れる冷却水の流量と、第3流路W13から第6流路W16の第3流路部分W163を通じて第2流路W12へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第6流路W16の第2流路部分W162を介して第1流路部分W161と第3流路部分W163との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。
Since the
このような流路が流路切替弁30により形成されることで、流体循環システム10では、図9に矢印で示されるような冷却水の流路が形成される。すなわち、「第1ポンプ13→電池20→流路切替弁30→第1ラジエータ11→第1ポンプ13→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第2ポンプ14→流路切替弁30→チラー15→PCU系21→第2ポンプ14→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。これにより、第1ラジエータ11において冷却された冷却水が電池20に供給されることにより、電池20が冷却される。また、PCU系21の熱を吸収することにより加熱された冷却水がチラー15に供給されるため、チラー15において、第3流路W13を流れる冷却水と、ヒートポンプサイクルの熱媒体との間で熱交換が行われることにより、冷却水の熱により熱媒体を加熱することができる。すなわち、PCU系21の廃熱がチラー15を通じてヒートポンプサイクルの熱媒体により回収される。ヒートポンプサイクルは、加熱されることで温度が上昇した熱媒体と、空調ダクトを流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより、空調空気を加熱することができる。このように、チラー15は、熱回収・冷却モードにおいて、冷却水との熱交換により冷却水の熱を回収する熱回収部として機能する。
By forming such a flow path by the flow
なお、ヒートポンプサイクルにおいてチラー15を循環するような熱媒体の流れが形成されていない場合には、チラー15において冷却水と熱媒体との間で熱交換が行われないため、PCU系21において加熱された冷却水がそのまま循環することになる。この場合、PCU系21の蓄熱が可能となる。
If a flow of heat medium that circulates in the
このように、熱回収・冷却モードでは、第1ラジエータ11を利用して電池20が冷却されるとともに、チラー15におけるPCU系21の廃熱の回収、あるいはPCU系21の蓄熱が行われる。
(a4)熱回収モード
熱回収モードでは、PCU系21の廃熱をチラー15において回収、あるいはPCU系21の蓄熱を行うモードである。
As described above, in the heat recovery / cooling mode, the
(A4) Heat recovery mode The heat recovery mode is a mode in which the waste heat of the
熱回収モードは、上記の熱回収・冷却モードにおいてECU40が第1ポンプ13を停止させるモードである。これにより、図10に示されるように、「第2ポンプ14→流路切替弁30→チラー15→PCU系21→第2ポンプ14→・・・」の順で流れる冷却水の流れのみが形成される。よって、PCU系21の廃熱がチラー15を通じてヒートポンプサイクルの熱媒体により回収される。
The heat recovery mode is a mode in which the
なお、この熱回収モードでも、上記の熱回収・冷却モードと同様に、ヒートポンプサイクルにおいてチラー15を循環するような熱媒体の流れが形成されていない場合には、PCU系21の蓄熱が可能となる。
このように、熱回収モードでは、チラー15におけるPCU系21の廃熱の回収、あるいはPCU系21の蓄熱が行われる。
In this heat recovery mode as well, as in the heat recovery / cooling mode described above, when the flow of the heat medium that circulates in the
As described above, in the heat recovery mode, the waste heat of the
(a5)暖機モード
暖機モードは、PCU系21の廃熱を利用して電池20の暖機を行うモードである。
具体的には、ECU40は、暖機モードの際には、流路切替弁30のアクチュエータ装置37を制御することにより、流路切替弁30の回転部36の位置を、図7に示される位置に設定する。これにより、図11に示されるように、電池20を通過した冷却水は、第1流路W11を通じて流路切替弁30の流入部32aに流入する。また、PCU系21を通過した冷却水は、第2流路W12を通じて流路切替弁30の流入部32bに流入する。流路切替弁30の流入部32a,32bに流入した冷却水は、流路切替弁30の流出部33cから排出されて、第3流路W13を通じてチラー15に供給される。
(A5) Warm-up mode The warm-up mode is a mode in which the
Specifically, in the warm-up mode, the
なお、図11に示される暖機モードでは、ヒートポンプサイクルにおいて、チラー15を循環するような熱媒体の流れが形成されていない。したがって、チラー15において、ヒートポンプサイクルの熱媒体と冷却水との間で熱交換が行われることはない。
このような流路が流路切替弁30により形成されることで、流体循環システム10では、図11に矢印で示されるような冷却水の流路が形成される。すなわち、「第1ポンプ13→電池20→流路切替弁30→チラー15→第1ポンプ13→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第2ポンプ14→流路切替弁30→チラー15→PCU系21→第2ポンプ14→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。この際、第3流路W13を流れる冷却水は、第6流路W16の第2流路部分W162を通じて第1ポンプ13により第1流路W11に吸入されるとともに、第3流路部分W163を通じて第2ポンプ14により第2流路W12に吸入されるため、第4流路W14及び第5流路W15には、冷却水の流れが形成されないか、あるいは冷却水の流れが形成され難くなっている。このような冷却水の流れにより、PCU系21の熱を吸収することにより加熱された冷却水が電池20に供給されることで、電池20を加熱することができる。
In the warm-up mode shown in FIG. 11, the flow of the heat medium that circulates in the
By forming such a flow path by the flow
このように暖機モードでは、PCU系21の廃熱を利用して電池20の暖機が行われる。
以上のように、本実施形態の流体循環システム10では、第1流路W11、第2流路W12、第3流路W13、第4流路W14、及び第5流路W15のそれぞれの一端部が流路切替弁30に接続されている。流路切替弁30は、図1,図2,図9に示されるように、第1流路W11の接続先を第3流路W13及び第4流路W14のいずれかに切り替え可能である。また、流路切替弁30は、図1,図2,図9,図10に示されるように、第1流路W11の接続先を第3流路W13及び第5流路W15のいずれかに切り替え可能である。さらに、流路切替弁30は、図11に示されるように、第1流路W11及び第2流路W12の両方を第3流路W13に接続することが可能である。このような流路切替弁30を用いれば、複数の三方弁を用いることなく、一つの流路切替弁30により第1〜第5流路W11〜W15の接続状態を図1,図2,図9〜図11に示されるように切り替えることができる。よって、複数の三方弁を一つの流路切替弁30に置き換えることが可能であるため、構造を簡素化することができる。
As described above, in the warm-up mode, the
As described above, in the
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図12に示されるように、第3流路W13には、温熱発生部22が配置されていてもよい。温熱発生部22は、第3流路W13を流れる冷却水との熱交換により冷却水の温度を上昇させることが可能な温熱を生成する部分である。このような温熱発生部22としては、PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータや、ヒートポンプシステムの水冷コンデンサを用いることができる。水冷コンデンサは、ヒートポンプサイクルを循環する熱媒体と、流体循環システム10を循環する冷却水との間で熱交換を行うことで、熱媒体の熱により冷却水を加熱する熱交換器である。このような構成によれば、温熱発生部22により冷却水を加熱することができるため、より効果的な電池20の暖機が可能となる。
The above embodiment can also be implemented in the following embodiments.
-As shown in FIG. 12, the
・流体循環システム10における第1〜第6流路W11〜W16の配置は適宜変更可能である。例えば第1〜第5流路W11〜W15のいずれかを直列に接続してもよい。
・第1発熱機器、第2発熱機器、冷熱発生部、熱回収部、及び温熱発生部としては、車両に搭載される各種機器を用いることができる。例えば、車両に換気熱交換器が搭載されている場合には、これを冷熱発生部や温熱発生部として用いることが可能である。換気熱交換器は、車室内を換気するための空気と冷却水との間で熱交換を行う機器である。例えば空調装置により冷却された空気を車室外に排出する場合には、換気熱交換器において車室内の空気と冷却水との間で熱交換を行うことにより、冷却水を冷却することが可能である。また、車両にチャージャ冷却部が搭載されている場合には、これを温熱発生部として用いることができる。チャージャ冷却部は、バッテリチャージャを冷却する部分であって、バッテリチャージャの熱により冷却水を加熱することが可能である。
-The arrangement of the first to sixth flow paths W11 to W16 in the
-As the first heat generating device, the second heat generating device, the cold heat generating unit, the heat recovery unit, and the heat generating unit, various devices mounted on the vehicle can be used. For example, when the vehicle is equipped with a ventilation heat exchanger, it can be used as a cold heat generator or a heat generator. A ventilation heat exchanger is a device that exchanges heat between air for ventilating the vehicle interior and cooling water. For example, when the air cooled by the air conditioner is discharged to the outside of the vehicle interior, the cooling water can be cooled by exchanging heat between the air inside the vehicle interior and the cooling water in the ventilation heat exchanger. is there. Further, when the vehicle is equipped with a charger cooling unit, this can be used as a heat generating unit. The charger cooling unit is a portion that cools the battery charger, and the cooling water can be heated by the heat of the battery charger.
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 -The present disclosure is not limited to the above specific examples. Specific examples described above with appropriate design changes by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the above-mentioned specific examples, and their arrangement, conditions, shape, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. The combinations of the elements included in each of the above-mentioned specific examples can be appropriately changed as long as there is no technical contradiction.
W11:第1流路
W12:第2流路
W13:第3流路
W14:第4流路
W15:第5流路
10:流体循環システム
11:第1ラジエータ
12:第2ラジエータ
13:第1ポンプ
14:第2ポンプ
15:チラー(冷熱発生部,熱回収部)
20:電池(第1発熱機器)
21:PCU系(第2発熱機器)
22:温熱発生部
30:流路切替弁
W11: 1st flow path W12: 2nd flow path W13: 3rd flow path W14: 4th flow path W15: 5th flow path 10: Fluid circulation system 11: 1st radiator 12: 2nd radiator 13: 1st pump 14: Second pump 15: Chiller (cold heat generating part, heat recovery part)
20: Battery (first heat generating device)
21: PCU system (second heat generating device)
22: Heat generation unit 30: Flow path switching valve
Claims (6)
第2発熱機器(21)が配置され、前記第2発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる第2流路(W12)と、
冷熱を発生する冷熱発生部(15)が配置され、前記冷熱発生部と熱交換が行われる流体が流れる第3流路(W13)と、
第1ラジエータ(11)が配置され、前記第1ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる第4流路(W14)と、
第2ラジエータ(12)が配置され、前記第2ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる第5流路(W15)と、
前記第1流路、前記第2流路、前記第3流路、前記第4流路、及び前記第5流路のそれぞれの一端部が接続される流路切替弁(30)と、を備え、
前記流路切替弁は、前記第1流路の接続先を前記第3流路及び前記第4流路のいずれかに切り替え可能であるとともに、前記第2流路の接続先を前記第3流路及び前記第5流路のいずれかに切り替え可能であり、且つ前記第1流路及び前記第2流路を前記第3流路に接続することが可能である
流体循環システム。 A first flow path (W11) through which a first heat generating device (20) is arranged and a fluid that exchanges heat with the first heat generating device flows flows.
A second flow path (W12) through which a second heat generating device (21) is arranged and a fluid that exchanges heat with the second heat generating device flows flows.
A third flow path (W13) in which a cold heat generating portion (15) for generating cold heat is arranged and a fluid through which heat exchange is performed with the cold heat generating portion flows flows.
A fourth flow path (W14) in which a first radiator (11) is arranged and a fluid through which heat exchange with the outside air is performed in the first radiator flows flows through the first radiator.
A fifth flow path (W15) in which a second radiator (12) is arranged and a fluid through which heat exchange with the outside air is performed in the second radiator flows flows through the second radiator.
A flow path switching valve (30) to which one end of each of the first flow path, the second flow path, the third flow path, the fourth flow path, and the fifth flow path is connected is provided. ,
The flow path switching valve can switch the connection destination of the first flow path to either the third flow path or the fourth flow path, and the connection destination of the second flow path is the third flow. A fluid circulation system that can be switched to either a path or the fifth flow path, and can connect the first flow path and the second flow path to the third flow path.
前記第2流路に配置され、前記第2発熱機器から前記流路切替弁に向かう方向の流体の流れを形成する第2ポンプ(14)と、を更に備える
請求項1に記載の流体循環システム。 A first pump (13) arranged in the first flow path and forming a fluid flow in a direction from the first heat generating device to the flow path switching valve, and
The fluid circulation system according to claim 1, further comprising a second pump (14) arranged in the second flow path and forming a flow of fluid in a direction from the second heat generating device to the flow path switching valve. ..
前記第2発熱機器は、前記電池から電力が供給されるモータジェネレータ、及び前記車両の電力を制御するための電力関連機器である
請求項1又は2に記載の流体循環システム。 The first heat generating device is a battery mounted on a vehicle.
The fluid circulation system according to claim 1 or 2, wherein the second heat generating device is a motor generator to which power is supplied from the battery, and a power-related device for controlling the power of the vehicle.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の流体循環システム。 The cold heat generating unit is a chiller (15) that cools a fluid flowing through the third flow path by the cold heat of a heat medium circulating in a heat pump cycle of an air conditioner for cooling air conditioning air blown into a vehicle interior. The fluid circulation system according to any one of 1 to 3.
請求項4に記載の流体循環システム。 The fluid circulation system according to claim 4, wherein the chiller further operates as a heat recovery unit that absorbs the heat of the fluid into the heat medium by heat exchange between the fluid flowing through the third flow path and the heat medium.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の流体循環システム。 Claims 1 to 1 further include a heat generating unit (22) arranged in the third flow path and generating heat capable of raising the temperature of the fluid by heat exchange with the fluid flowing through the third flow path. 5. The fluid circulation system according to any one of 5.
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