JP2021160534A - 熱要求調停装置、方法、プログラム、及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の熱回路からの熱要求を効率的に調停することができる熱要求調停装置を提供する。
【解決手段】第１冷却水を循環させることが可能な第１熱回路と、第１冷却水よりも温度が低い第２冷却水を循環させることが可能な第２熱回路と、冷媒を状態変化させながら循環させ、第１熱回路及び第２熱回路のそれぞれと熱交換可能な第３熱回路と、を備える車両に搭載され、第１熱回路、第２熱回路、及び第３熱回路の熱要求を調停する熱要求調停装置であって、第１熱回路、第２熱回路、及び第３熱回路のそれぞれが要求する吸熱量又は排熱量を取得する取得部と、第１熱回路が要求する吸熱量から第３熱回路が要求する排熱量を差し引いた差分の熱量と、第２熱回路が要求する排熱量との、いずれか大きい方の熱量を、第２熱回路と第３熱回路との間で熱交換する移動熱量の目標値として設定する設定部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載された複数の熱回路から取得する熱に関する要求を調停する熱要求調停装置などに関する。

特許文献１には、熱回路である冷凍回路、低水温回路、及び高水温回路を備え、冷凍回路と高水温回路とが熱交換器を介して熱移動が可能であり、冷凍回路と低水温回路とが熱交換器を介して熱移動が可能である、車両用空調装置が記載されている。

特開２０１５−１８６９８９号公報

特許文献１に記載の車両用空調装置において、低水温回路による排熱要求（バッテリーの冷却要求など）と、高水温回路による吸熱要求（外気ヒートポンプを用いた暖房要求など）とが、同時期に発生する場合がある。

このような場合において、低水温回路による排熱（バッテリーの冷却）を優先させて各回路間を移動させる熱量を制御すると、高水温回路での吸熱（暖房）のために必要な熱量が不足して、この不足分を補うために高水温回路の冷却水を加熱する排熱ユニット（電気ヒータなど）が使用される状況が発生し得る。このような状況では、排熱ユニットによってバッテリーの電力が消費されて電費が低下してしまう。また、高水温回路による吸熱を優先させて各回路間を移動させる熱量を制御すると、低水温回路での排熱（バッテリーの冷却）が不十分となり、特定のユニットが影響を受ける（バッテリーの劣化など）虞がある。

従って、複数の熱回路からの熱要求を調停するための仕組みには、更なる改善の余地がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の熱回路からの熱要求を効率的に調停することができる熱要求調停装置などを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、第１冷却水を循環させることが可能な第１熱回路と、第１冷却水よりも温度が低い第２冷却水を循環させることが可能な第２熱回路と、冷媒を状態変化させながら循環させ、第１熱回路及び第２熱回路のそれぞれと熱交換可能な第３熱回路と、を備える車両に搭載され、第１熱回路、第２熱回路、及び第３熱回路の熱要求を調停する熱要求調停装置であって、第１熱回路、第２熱回路、及び第３熱回路のそれぞれが要求する吸熱量又は排熱量を取得する取得部と、第１熱回路が要求する吸熱量から第３熱回路が要求する排熱量を差し引いた差分の熱量と、第２熱回路が要求する排熱量との、いずれか大きい方の熱量を、第２熱回路と第３熱回路との間で熱交換する移動熱量の目標値として設定する設定部と、を備える、熱要求調停装置である。

上記本開示の熱要求調停装置によれば、第１熱回路が要求する吸熱量から第３熱回路が要求する排熱量を差し引いた差分の熱量が、第２熱回路が要求する排熱量よりも大きい場合は、第１熱回路の吸熱要求を優先させて各熱回路間を移動させる熱量を制御するように調停を行う。この調停処理によって、第１熱回路の熱要求を満足させるために電力を消費する排熱ユニットが使用されることが回避され、電費が向上する。

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 図１に示す各熱回路の構成例を示すブロック図 熱要求調停装置が実行する調停制御の処理フローチャート 各熱回路の流路パターンの一例を説明する図 各熱回路の流路パターンの一例を説明する図 各熱回路の流路パターンの一例を説明する図 各熱回路の流路パターンの一例を説明する図 各熱回路の流路パターンの一例を説明する図 各熱回路の流路パターンの一例を説明する図

本開示の熱要求調停装置は、高温冷却回路が要求する吸熱量から冷媒回路が要求する排熱量を差し引いた差分の熱量が、低温冷却回路が要求する排熱量よりも大きい場合は、高温冷却回路の吸熱要求を優先させて各熱回路間を移動させる熱量を制御するように調停を行う。この調停処理によって、高温冷却回路の熱要求を満足させるために電力を消費する排熱ユニットが使用されることが回避され、電費が向上する。

以下、本開示の一実施形態について、熱要求調停装置が車両に搭載された場合を一例に挙げて、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜実施形態＞
［全体構成］
図１は、本開示の一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。

熱要求調停装置１０は、高温冷却回路ＨＴ、低温冷却回路ＬＴ、及び冷媒回路ＲＥの３つの熱回路を備える車両に搭載され、各熱回路に含まれる複数のユニットからの熱に関する要求（以下「熱要求」という）を調停する装置である。熱要求調停装置１０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して、各熱回路に含まれるユニットの制御装置と通信可能である。高温冷却回路ＨＴ、低温冷却回路ＬＴ、及び冷媒回路ＲＥは、それぞれ熱媒体を循環させる流路を有する。各熱回路に含まれるユニットは、熱媒体との間で熱交換を行うことができる。また、冷媒回路ＲＥは、高温冷却回路ＨＴ及び低温冷却回路ＬＴのそれぞれと熱交換可能に結合されている。ここで、ユニットからの熱要求は、ユニットが他のユニットから欲しい熱量を示す吸熱量又はユニットが他のユニットに与えたい熱量を示す排熱量の値を含む情報である。吸熱量又は排熱量は、単位時間当たりの熱エネルギーの移動量（仕事率、単位：Ｗ）で表すことができる。

熱要求調停装置１０は、取得部１１と、導出部１２と、設定部１３と、指示部１４と、を備える。取得部１１は、各熱回路に含まれる複数のユニットの制御装置から通信によって熱要求を取得する。導出部１２は、取得部１１が取得した複数のユニットの熱要求を熱回路毎に集計し、この集計した熱量を各熱回路が要求する吸熱量又は排熱量として導出する。設定部１３は、導出部１２が導出した各熱回路が要求する吸熱量又は排熱量に基づいて、少なくとも各熱回路に許容する熱量及び低温冷却回路ＬＴと冷媒回路ＲＥとの間での移動させる熱量を設定する。指示部１４は、設定部１３によって設定された内容に基づく動作を、各熱回路に対して指示する。

図２は、図１に示す高温冷却回路ＨＴ、低温冷却回路ＬＴ、及び冷媒回路ＲＥの構成例を示すブロック図である。図２においては、各熱回路において熱媒体が循環する流路を太線で示している。

高温冷却回路ＨＴは、熱媒体として冷却水（第１冷却水）を循環させる回路であり、ヒータコア２１と、電気ヒータ２２と、ラジエータ２３と、ウォーターポンプ２４と、を備える第１熱回路である。高温冷却回路ＨＴは、車室内の暖房のために冷却水に蓄熱する機能と、冷媒回路ＲＥから熱交換により受け取った熱を車外に放熱する機能とを有する。ヒータコア２１は、冷却水が流れるチューブとフィンとを有し、フィンを通過する空気と冷却水との間で熱交換を行うユニットである。電気ヒータ２２は、冷却水の温度が不足する際に冷却水を加熱するユニットである。ラジエータ２３は、冷却水を空冷するためのユニットであり、冷却水が流れるチューブとフィンを有し、フィンを通過する空気と冷却水との間で熱交換を行うラジエータコアと、ラジエータコアの前方に設けられ、ラジエータコアへの通風量を増減させるグリルシャッターと、ラジエータコアの後方に設けられ、ラジエータコアに強制通風を行うためのラジエータファンとを有する。ウォーターポンプ２４は、冷却水を循環させるユニットである。

高温冷却回路ＨＴにおいて、ヒータコア２１及びラジエータ２３は、冷却水から吸熱を行うことができるユニットである。電気ヒータ２２は、冷却水への排熱を行うことができるユニットである。また、ウォーターポンプ２４自体は、吸熱及び排熱のいずれも行わないが、冷却水の流速に応じて、ラジエータ２３の放熱量及び後述する水冷コンデンサ３３を介した冷媒回路ＲＥからの移動熱量を変化させることができるユニットである。

この高温冷却回路ＨＴは、冷却水を循環させる流路を複数のパターンに切り替えることが可能に構成されている。切り替え可能なパターンとしては、ウォーターポンプ２４によってヒータコア２１、電気ヒータ２２、ラジエータ２３、及び水冷コンデンサ３３の全てに冷却水を循環させる流路、ウォーターポンプ２４によって電気ヒータ２２、ラジエータ２３、及び水冷コンデンサ３３に冷却水を循環させる流路、及びウォーターポンプ２４によってヒータコア２１、電気ヒータ２２、及び水冷コンデンサ３３に冷却水を循環させる流路などを例示できる。各流路の切り替えは、図示しない切り替え弁の制御などによって行われる。

低温冷却回路ＬＴは、熱媒体として冷却水（第２冷却水）を循環させる回路であり、バッテリー４１と、第１駆動ユニット４２と、第２駆動ユニット４３と、ラジエータ４４と、ウォーターポンプ４５及び４６と、を備える第２熱回路である。バッテリー４１は、走行用モータに供給するための電力を蓄積するユニットである。第１駆動ユニット４２及び第２駆動ユニット４３は、車両の走行に関与するユニットであり、一例として、走行用モータを駆動するインバータや電圧変換を行うＤＣＤＣコンバータなどを含み、走行用モータに供給する電力を制御するパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）や、走行用モータ、発電機、動力分割機構、及びトランスミッションを一体化したトランスアクスル（ＴＡ）と、することができる。この第１駆動ユニット４２及び第２駆動ユニット４３は一例であって、車両の走行に関与するユニットとしては図示したものに限られない。ラジエータ４４は、空気によって冷却水を冷やす又は暖めるためのユニットであり、冷却水が流れるチューブとフィンを有し、フィンを通過する空気と冷却水との間で熱交換を行うラジエータコアと、ラジエータコアの前方に設けられ、ラジエータコアへの通風量を増減させるグリルシャッターと、ラジエータコアの後方に設けられ、ラジエータコアに強制通風を行うためのラジエータファンとを有する。ウォーターポンプ４５及び４６は、冷却水を循環させるユニットである。

低温冷却回路ＬＴにおいて、ラジエータ４４は、冷却水から吸熱を行ったり、冷却水への排熱を行ったりして、外気と冷却水との間で熱交換を行うことができるユニットである。バッテリー４１、第１駆動ユニット４２、及び第２駆動ユニット４３は、冷却水の流路の一部を構成するウォータージャケットを介して冷却水への排熱を行うことができるユニットである。また、ウォーターポンプ４５及び４６自体は、吸熱及び排熱のいずれも行わないが、冷却水の流速に応じて、バッテリー４１、第１駆動ユニット４２、第２駆動ユニット４３から冷却水への排熱量、ラジエータ４４の放熱量や吸熱量、及び後述するチラー３４を介した冷媒回路ＲＥへの移動熱量を制御することができるユニットである。この低温冷却回路ＬＴは、原則としてバッテリー４１、第１駆動ユニット４２、及び第２駆動ユニット４３を冷却して信頼性を確保するために設けられるものであるので、低温冷却回路ＬＴを循環する冷却水（第２冷却水）の温度は、通常、高温冷却回路ＨＴを循環する冷却水（第１冷却水）の温度よりも低く維持される。

この低温冷却回路ＬＴは、冷却水を循環させる流路を複数のパターンに切り替えることが可能に構成されている。切り替え可能なパターンとしては、ウォーターポンプ４５によってバッテリー４１及びチラー３４に冷却水を循環させる流路、ウォーターポンプ４５によってラジエータ４４及びチラー３４に冷却水を循環させる流路、ウォーターポンプ４６によって第１駆動ユニット４２、第２駆動ユニット４３、及びラジエータ４４に冷却水を循環させる流路、及びウォーターポンプ４６によって第１駆動ユニット４２及び第２駆動ユニット４３に冷却水を循環させる流路、などを例示できる。各流路の切り替えは、図示しない切り替え弁の制御などによって行われる。

冷媒回路ＲＥは、熱媒体である冷媒を状態変化させながら循環させる回路であり、コンプレッサ３１と、エバポレータ３２と、水冷コンデンサ３３と、チラー３４と、を備える第３熱回路である。冷媒回路ＲＥにおいては、コンプレッサ３１が圧縮した冷媒を水冷コンデンサ３３で凝縮させ、凝縮させた冷媒をエバポレータ３２に設けられた膨張弁からエバポレータ３２内に噴射して膨張させることにより、エバポレータ３２の周囲の空気から吸熱を行うことができる。冷媒回路ＲＥにおいて、コンプレッサ３１及びエバポレータ３２は、冷媒に対して排熱を行うことができるユニットである。水冷コンデンサ３３は、冷媒から吸熱し、高温冷却回路ＨＴの冷却水へ排熱することができるユニットである。チラー３４は、低温冷却回路ＬＴの冷却水から吸熱し、冷媒へ排熱することができるユニットである。

冷媒回路ＲＥは、チラー３４を介して低温冷却回路ＬＴと熱交換可能に結合されており、低温冷却回路ＬＴで発生した熱を、チラー３４を介して冷媒回路ＲＥに移動させることが可能である。また、冷媒回路ＲＥは、水冷コンデンサ３３を介して高温冷却回路ＨＴと熱交換可能に結合されており、冷媒回路ＲＥで発生した熱及び／又は低温冷却回路ＬＴから冷媒回路ＲＥに移動させた熱を、水冷コンデンサ３３を介して高温冷却回路ＨＴに移動させることが可能である。

この冷媒回路ＲＥは、冷媒を循環させる流路を複数のパターンに切り替えることが可能に構成されている。切り替え可能なパターンとしては、コンプレッサ３１によってエバポレータ３２、水冷コンデンサ３３、及びチラー３４の全てに冷媒を循環させる流路、コンプレッサ３１によって水冷コンデンサ３３及びチラー３４に冷媒を循環させる流路、及びコンプレッサ３１によってエバポレータ３２及び水冷コンデンサ３３に冷媒を循環させる流路、などを例示できる。各流路の切り替えは、図示しない切り替え弁の制御などによって行われる。

なお、図２では、電動車両（ＥＶ）に搭載される熱回路を例として説明したが、本実施形態に係る熱要求調停装置１０は、ハイブリッド車両（ＨＶ）に適用することも可能である。ハイブリッド車両の場合は、高温冷却回路ＨＴをエンジンの冷却に使用することができる。

［制御］
図３をさらに参照して、本実施形態に係る熱要求調停装置１０が行う制御を説明する。図３は、熱要求調停装置１０が実行する調停制御の処理フローチャートである。

（ステップＳ３０１）
熱要求調停装置１０の導出部１２は、取得部１１が取得した複数の熱要求に基づいて、高温冷却回路ＨＴ、低温冷却回路ＬＴ、及び冷媒回路ＲＥの各熱回路が要求する熱量をそれぞれ導出する。なお、本実施形態では、高温冷却回路ＨＴが吸熱を要求する熱量の絶対値を「要求熱量ＷHT」と、低温冷却回路ＬＴが排熱を要求する熱量の絶対値を「要求熱量ＷLT」と、冷媒回路ＲＥが排熱を要求する熱量の絶対値を「要求熱量ＷRE」として説明する。

（ステップＳ３０２）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、低温冷却回路ＬＴから要求される要求熱量ＷLTがあるか否かを判断する。排熱を要求する要求熱量ＷLTがあるか否かによって、低温冷却回路ＬＴに含まれるバッテリー４１を冷却する要求が発生しているか否かを判断することができる。低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがある場合は（Ｓ３０２、はい）、バッテリー４１の冷却要求が発生していると判断してステップＳ３０３に処理が進む。一方、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがない場合は（Ｓ３０２、いいえ）、バッテリー４１の冷却要求が発生していないと判断してステップＳ３０５に処理が進む。なお、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがない場合の中には、低温冷却回路ＬＴが熱量として吸熱（バッテリー４１の昇温など）を要求している場合なども含まれる。

（ステップＳ３０３）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、高温冷却回路ＨＴから要求される要求熱量ＷHTがあるか否かを判断する。吸熱を要求する要求熱量ＷHTがあるか否かによって、例えば車両の空調指示として暖房又は除湿暖房の要求が発生しているか否かを判断することができる。高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがある場合は（Ｓ３０３、はい）、ステップＳ３０４に処理が進む。一方、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがない場合は（Ｓ３０３、いいえ）、ステップＳ３０７に処理が進む。なお、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがない場合の中には、高温冷却回路ＨＴが熱量として排熱（ラジエータ２３からの放熱など）を要求している場合なども含まれる。

ここで、ステップＳ３０３の判断が「はい」となるケースは、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがあり、かつ、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがある場合である。一例として、バッテリー４１が高温であり、かつ、空調が暖房をしたい場合が挙げられる。この場合における各熱回路の流路パターンの一例を、図４に示す。

図４の例では、低温冷却回路ＬＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４５によってバッテリー（Ｂａｔｔ）４１及びチラー３４に冷却水を循環させる流路、及びウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４６によって第１駆動ユニット（ＤＵ１）４２、第２駆動ユニット（ＤＵ２）４３、及びラジエータ４４に冷却水を循環させる流路が、それぞれ形成される。冷媒回路ＲＥでは、コンプレッサ（ＣＭＰ）３１によって水冷コンデンサ３３及びチラー３４に冷媒を循環させる流路が形成される。高温冷却回路ＨＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２４によってヒータコア（ＨＣ）２１、電気ヒータ（Ｅ／Ｈ）２２、ラジエータ２３、及び水冷コンデンサ３３の全てに冷却水を循環させる流路が形成される。この図４の流路によって、バッテリー４１の冷却とバッテリー４１の排熱を利用した暖房とを同時に行うことができる。

また、ステップＳ３０３の判断が「いいえ」となるケースは、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがあり、かつ、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがない場合である。一例として、バッテリー４１が高温であり、かつ、空調が冷房をしたい場合が挙げられる。この場合における各熱回路の流路パターンの一例を、図５に示す。

図５の例では、低温冷却回路ＬＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４５によってバッテリー（Ｂａｔｔ）４１及びチラー３４に冷却水を循環させる流路、及びウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４６によって第１駆動ユニット（ＤＵ１）４２、第２駆動ユニット（ＤＵ２）４３、及びラジエータ４４に冷却水を循環させる流路が、それぞれ形成される。冷媒回路ＲＥでは、コンプレッサ（ＣＭＰ）３１によってエバポレータ（ＥＶＡ）３２、水冷コンデンサ３３、及びチラー３４の全てに冷媒を循環させる流路が形成される。高温冷却回路ＨＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２４によって電気ヒータ（Ｅ／Ｈ）２２、ラジエータ２３、及び水冷コンデンサ３３に冷却水を循環させる流路が形成される。この図５の流路によって、バッテリー４１の冷却と冷房とを同時に行うことができる。

（ステップＳ３０４）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTから冷媒回路ＲＥの要求熱量ＷREを差し引いた熱量である差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）が、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLT以上であるか否かを判断する。これによって、高温冷却回路ＨＴにおいて要求される吸熱量を、冷媒回路ＲＥ及び低温冷却回路ＬＴの合計排熱量で賄えるか否かを判断することができる。差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）が要求熱量ＷLT以上である場合は（Ｓ３０４、はい）、高温冷却回路ＨＴの吸熱要求を冷媒回路ＲＥ及び低温冷却回路ＬＴの排熱要求で満足できないと判断してステップＳ３０８に処理が進む。一方、差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）が要求熱量ＷLT未満である場合は（Ｓ３０４、いいえ）、高温冷却回路ＨＴの吸熱要求を冷媒回路ＲＥ及び低温冷却回路ＬＴの排熱要求で満足できると判断してステップＳ３０７に処理が進む。

（ステップＳ３０５）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、高温冷却回路ＨＴから要求される要求熱量ＷHTがあるか否かを判断する。吸熱を要求する要求熱量ＷHTがあるか否かによって、例えば車両の空調指示として暖房又は除湿暖房の要求が発生しているか否かを判断することができる。高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがある場合は（Ｓ３０５、はい）、ステップＳ３０６に処理が進む。一方、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがない場合は（Ｓ３０５、いいえ）、ステップＳ３０９に処理が進む。なお、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがない場合の中には、高温冷却回路ＨＴが熱量として排熱（ラジエータ２３からの放熱など）を要求している場合なども含まれる。

ここで、ステップＳ３０５の判断が「はい」となるケースは、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがなく、かつ、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがある場合である。一例として、バッテリー４１が低温であり、かつ、空調が暖房をしたい場合が挙げられる。

また、ステップＳ３０５の判断が「いいえ」となるケースは、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがなく、かつ、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがない場合である。一例として、バッテリー４１が低温であり、かつ、空調が冷房をしたい場合が挙げられる。この場合における各熱回路の流路パターンの一例を、図７に示す。図７の例では、低温冷却回路ＬＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４６によって第１駆動ユニット（ＤＵ１）４２、第２駆動ユニット（ＤＵ２）４３、及びラジエータ４４に冷却水を循環させる流路が形成される。冷媒回路ＲＥでは、コンプレッサ（ＣＭＰ）３１によってエバポレータ（ＥＶＡ）３２及び水冷コンデンサ３３に冷媒を循環させる流路が形成される。高温冷却回路ＨＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２４によって電気ヒータ（Ｅ／Ｈ）２２、ラジエータ２３、及び水冷コンデンサ３３に冷却水を循環させる流路が形成される。この図６の流路によって、冷房を行うことができる。

（ステップＳ３０６）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTが冷媒回路ＲＥの要求熱量ＷREを超えているか否かを判断する。これによって、高温冷却回路ＨＴにおいて要求される吸熱量を、冷媒回路ＲＥの排熱量のみで賄えるか否かを判断することができる。要求熱量ＷHTが要求熱量ＷREを超えている場合は（Ｓ３０６、はい）、高温冷却回路ＨＴの吸熱要求を冷媒回路ＲＥの排熱要求のみで満足できないと判断してステップＳ３０８に処理が進む。一方、要求熱量ＷHTが要求熱量ＷRE未満である場合は（Ｓ３０６、いいえ）、高温冷却回路ＨＴの吸熱要求を冷媒回路ＲＥの排熱要求のみで満足できると判断してステップＳ３０９に処理が進む。

ここで、ステップＳ３０６の判断が「はい」となるケースは、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがなく、かつ、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがあって、要求熱量ＷHTが要求熱量ＷREを超えている場合である。一例として、バッテリー４１が低温であり、かつ、空調が暖房をしたい場合が挙げられる。この場合における各熱回路の流路パターンの一例を、図６及び図８に示す。

図６の例では、低温冷却回路ＬＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４５によってラジエータ４４及びチラー３４に冷却水を循環させる流路、及びウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４６によって第１駆動ユニット（ＤＵ１）４２及び第２駆動ユニット（ＤＵ２）４３に冷却水を循環させる流路が、それぞれ形成される。冷媒回路ＲＥでは、コンプレッサ（ＣＭＰ）３１によって水冷コンデンサ３３及びチラー３４に冷媒を循環させる流路が形成される。高温冷却回路ＨＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２４によってヒータコア（ＨＣ）２１、電気ヒータ（Ｅ／Ｈ）２２、及び水冷コンデンサ３３に冷却水を循環させる流路が形成される。この図６の流路によって、外気温を利用したヒートポンプ暖房を行うことができる。

図８の例では、上記図６の流路パターンに加え、冷媒回路ＲＥにおいてエバポレータ（ＥＶＡ）３２にも冷媒を循環させる流路が形成される。この図８の流路によって、外気温を利用したヒートポンプ暖房とエバポレータ３２からの排熱を利用した暖房とを同時に行うことができる。

また、ステップＳ３０６の判断が「いいえ」となるケースは、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがなく、かつ、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTがあって、要求熱量ＷHTが要求熱量ＷRE未満である場合である。一例として、バッテリー４１が低温であり、かつ、空調が除湿暖房をしたい場合が挙げられる。この場合における各熱回路の流路パターンの一例を、図９に示す。

図９の例では、低温冷却回路ＬＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）４６によって第１駆動ユニット（ＤＵ１）４２、第２駆動ユニット（ＤＵ２）４３、及びラジエータ４４に冷却水を循環させる流路が形成される。冷媒回路ＲＥでは、コンプレッサ（ＣＭＰ）３１によってエバポレータ（ＥＶＡ）３２及び水冷コンデンサ３３に冷媒を循環させる流路が形成される。高温冷却回路ＨＴでは、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２４によってヒータコア（ＨＣ）２１、電気ヒータ（Ｅ／Ｈ）２２、及び水冷コンデンサ３３に冷却水を循環させる流路が形成される。この図９の流路パターンは、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTを、コンプレッサ３１及びエバポレータ３２の排熱量のみで賄えるような場合に有用である。この図９の流路によって、コンプレッサ３１及びエバポレータ３２の排熱量を利用した除湿暖房を行うことができる。

（ステップＳ３０７）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTを、チラー３４によって熱交換される熱量の目標値である目標熱交換量として設定する。これにより、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTを、チラー３４を介して冷媒回路ＲＥへ移動させることができる。そして、この移動した要求熱量ＷLTと冷媒回路ＲＥの要求熱量ＷREとを、水冷コンデンサ３３を介して高温冷却回路ＨＴへ移動させることで、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTを補うことができる。従って、熱量確保のために高温冷却回路ＨＴの電気ヒータ２２を動作させる必要がなくなる。目標熱交換量が設定されると、本調停処理が終了する。

（ステップＳ３０８）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、高温冷却回路ＨＴと冷媒回路ＲＥとから得られる差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）を、チラー３４によって熱交換される熱量の目標値である目標熱交換量として設定する。これにより、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTのうち冷媒回路ＲＥの要求熱量ＷREで不足する分を、低温冷却回路ＬＴから取得することができる。よって、低温冷却回路ＬＴから移動した要求熱量ＷLTと冷媒回路ＲＥの要求熱量ＷREとを、水冷コンデンサ３３を介して高温冷却回路ＨＴへ移動させることで、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTを補うことができる。従って、熱量確保のために高温冷却回路ＨＴの電気ヒータ２２を動作させる必要がなくなる。目標熱交換量が設定されると、本調停処理が終了する。

上記ステップＳ３０７及びＳ３０８から理解できるように、本実施形態の調停処理では、差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）と要求熱量ＷLTとのいずれか大きい方の熱量を目標熱交換量として設定する。この調停処理によって、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHT（暖房又は除湿暖房）及び低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLT（バッテリー４１の冷却）の両方を満足することができる。

ここで、要求熱量ＷLTを目標熱交換量として設定した場合（ステップＳ３０７）に、暖房に使用する熱量が集まりすぎることが懸念される。しかしながら、余剰の熱量は高温冷却回路ＨＴのラジエータ２３から排熱することができるので、暖房に必要な熱量を適切に制御することができる。また、差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）を目標熱交換量として設定した場合（ステップＳ３０８）に、バッテリー４１を冷却し過ぎてしまうことが懸念される。しかしながら、バッテリー４１の温度が予め定められた目標温度になった場合には、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTがなくなって各熱回路の流路が図４から図６に切り替えられるため、バッテリー４１が必要以上に冷却されることはない。

（ステップＳ３０９）
熱要求調停装置１０の設定部１３は、高温冷却回路ＨＴからも低温冷却回路ＬＴからも熱量の要求がないため、チラー３４によって熱交換される熱量の目標値である目標熱交換量を設定なしとする。目標熱交換量が設定されると、本調停処理が終了する。

［作用・効果］
以上のように、本開示の一実施形態に係る熱要求調停装置１０は、低温冷却回路ＬＴ、冷媒回路ＲＥ、及び高温冷却回路ＨＴの各々において熱要求が生じている場合、高温冷却回路ＨＴの要求熱量ＷHTから冷媒回路ＲＥの要求熱量ＷREを差し引いた差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）と、低温冷却回路ＬＴの要求熱量ＷLTとを比較する。そして、熱要求調停装置１０は、差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）と要求熱量ＷLTとのいずれか大きい方の熱量を、低温冷却回路ＬＴと冷媒回路ＲＥとの間で熱交換を行うチラー３４の熱交換量の目標値として設定する。

この制御によって、差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）が要求熱量ＷLTよりも大きい場合には、高温冷却回路ＨＴの吸熱要求を優先させて各熱回路間を移動させる熱量が制御されるように調停が行われるため、高温冷却回路ＨＴの電気ヒータ２２を動作させないで取得できる限られた熱を利用して、バッテリー４１の冷却と暖房との両立を図ることができる。よって、高温冷却回路ＨＴの電気ヒータ２２の使用頻度を減らすことができるため、電費が向上し、ひいては、車両の航続距離を延長することができる。

また、この制御によって、要求熱量ＷLTが差分要求熱量（ＷHT−ＷRE）よりも大きい場合には、低温冷却回路ＬＴの排熱要求を優先させて各熱回路間を移動させる熱量が制御されるように調停が行われるため、バッテリー４１を十分に冷却しつつ、要求熱量ＷLTを利用して要求熱量ＷHTを満足させることができる。よって、車両内の熱源となるユニットを効率よく使用することができる。

以上、本開示の一実施形態を説明したが、本開示は、熱要求調停装置、プロセッサとメモリとを備えた熱要求調停装置が実行する熱量調停方法、熱量調停方法を実行するための制御プログラム、制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的記憶媒体、及び熱要求調停装置を搭載した車両として捉えることが可能である。

本開示の熱要求調停装置は、車両に備わる複数の熱回路における熱量の調停を制御することに利用できる。

１０ 熱要求調停装置
１１ 取得部
１２ 導出部
１３ 設定部
１４ 指示部
２１ ヒータコア（ＨＣ）
２２ 電気ヒータ（Ｅ／Ｈ）
２３、４４ ラジエータ
２４、４５、４６ ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）
３１ コンプレッサ（ＣＭＰ）
３２ エバポレータ（ＥＶＡ）
３３ 水冷コンデンサ
３４ チラー
４１ バッテリー（Ｂａｔｔ）
４２ 第１駆動ユニット（ＤＵ１）
４３ 第２駆動ユニット（ＤＵ２）
ＨＴ 高温冷却回路
ＬＴ 低温冷却回路
ＲＥ 冷媒回路

Claims (7)

1. 第１冷却水を循環させることが可能な第１熱回路と、
   前記第１冷却水よりも温度が低い第２冷却水を循環させることが可能な第２熱回路と、
   冷媒を状態変化させながら循環させ、前記第１熱回路及び前記第２熱回路のそれぞれと熱交換可能な第３熱回路と、を備える車両に搭載され、
   前記第１熱回路、前記第２熱回路、及び前記第３熱回路の熱要求を調停する熱要求調停装置であって、
   前記第１熱回路、前記第２熱回路、及び前記第３熱回路のそれぞれが要求する吸熱量又は排熱量を取得する取得部と、
   前記第１熱回路が要求する吸熱量から前記第３熱回路が要求する排熱量を差し引いた差分の熱量と、前記第２熱回路が要求する排熱量との、いずれか大きい方の熱量を、前記第２熱回路と前記第３熱回路との間で熱交換する移動熱量の目標値として設定する設定部と、を備える、
   熱要求調停装置。
2. 前記第２熱回路が要求する排熱量は、冷却のためにバッテリーが前記第２熱回路の冷媒へ排出する熱量を含む、
   請求項１に記載の熱要求調停装置。
3. 前記第１熱回路が要求する吸熱量は、暖房又は除湿暖房のために熱交換を行うユニットが前記第１熱回路の前記第１冷却水から吸収する熱量を含む、
   請求項１又は２に記載の熱要求調停装置。
4. 前記吸熱量、前記排熱量、及び前記移動熱量は、単位時間当たりに移動する熱エネルギーの量によって表される、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱要求調停装置。
5. 第１冷却水を循環させることが可能な第１熱回路と、
   前記第１冷却水よりも温度が低い第２冷却水を循環させることが可能な第２熱回路と、
   冷媒を状態変化させながら循環させ、前記第１熱回路及び前記第２熱回路のそれぞれと熱交換可能な第３熱回路と、を備える車両に搭載され、
   前記第１熱回路、前記第２熱回路、及び前記第３熱回路の熱要求を調停する熱要求調停装置のコンピューターが実行する調停方法であって、
   前記第１熱回路、前記第２熱回路、及び前記第３熱回路のそれぞれが要求する吸熱量又は排熱量を取得するステップと、
   前記第１熱回路が要求する吸熱量から前記第３熱回路が要求する排熱量を差し引いた差分の熱量と、前記第２熱回路が要求する排熱量との、いずれか大きい方の熱量を、前記第２熱回路と前記第３熱回路との間で熱交換する移動熱量の目標値として設定するステップと、を含む、
   調停方法。
6. 第１冷却水を循環させることが可能な第１熱回路と、
   前記第１冷却水よりも温度が低い第２冷却水を循環させることが可能な第２熱回路と、
   冷媒を状態変化させながら循環させ、前記第１熱回路及び前記第２熱回路のそれぞれと熱交換可能な第３熱回路と、を備える車両に搭載され、
   前記第１熱回路、前記第２熱回路、及び前記第３熱回路の熱要求を調停する熱要求調停装置のコンピューターに実行させる制御プログラムであって、
   前記第１熱回路、前記第２熱回路、及び前記第３熱回路のそれぞれが要求する吸熱量又は排熱量を取得するステップと、
   前記第１熱回路が要求する吸熱量から前記第３熱回路が要求する排熱量を差し引いた差分の熱量と、前記第２熱回路が要求する排熱量との、いずれか大きい方の熱量を、前記第２熱回路と前記第３熱回路との間で熱交換する移動熱量の目標値として設定するステップと、を含む、
   制御プログラム。
7. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱要求調停装置を搭載した車両。

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