JP2022043745A - 熱管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリを従来よりも的確に温度管理する。【解決手段】バッテリの出力を走行駆動装置に給電することにより走行動力を発生させる車両に備えられ、バッテリの温度を管理する熱管理システムであって、所定の熱管理用熱媒を冷却する冷却装置と、走行駆動装置の輻射熱を熱管理用熱媒に回収するバッテリ用熱交換器と、冷却装置、バッテリ用熱交換器及びバッテリとの間に少なくとも設けられ、熱管理用熱媒が供給自在かつ回収自在な熱媒流路と、該熱媒流路の途中部位に設けられ、熱管理用熱媒の流れを設定する電磁弁と、バッテリの温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出信号及び車両の状態信号に基づいて電磁弁を制御する制御装置とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、熱管理システムに関する。

下記特許文献１には、車両用熱管理システムが開示されている。この車両用熱管理システムは、複数の熱媒体流通機器、第１ポンプ及び第２ポンプが第１切替弁及び第２切替弁に接続されており、ヒータコアが第１切替弁及び第２切替弁のうち少なくとも一方及び熱媒体回路に接続されており、切替手段によって第３ポンプが吸入して吐出した熱媒体がヒータコアに循環するように切り替える。このような車両用熱管理システムによれば、熱媒体流通機器に循環する熱媒体を切り替える車両用熱管理システムの構成を簡素化することが可能であり、また熱利用機器において発熱機器の熱を利用できるようにすることが可能である。

特開２０１４－２１８２３７号公報

ところで、上記車両用熱管理システムでは、複数の熱媒体流通機器及びヒータコアが並列になるように配管が接続されており、またこれらの上流及び下流に配置された第１切替弁及び第２切替弁で熱媒体を流す対象を選定し、上記対象から流出した熱媒体を熱媒体流通機器の１つであるラジエータあるいは第２ポンプ用流路を介して上記対象の上流に戻す簡素な構成になっている。

しかしながら、冷却や加熱の対象（熱管理対象）となる車載機器は、使用温度範囲等が各々異なっている。上記車両用熱管理システムは、このような使用温度範囲を考慮したものではないので車載機器を的確に温度管理することができない。例えば、車載機器の1つであるバッテリには推奨される使用温度範囲があり、この使用温度範囲以外の温度域で使用すると、本来の性能が発揮できなかったり、劣化を促進させる虞があり、的確な温度管理が要求される車載機器である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、バッテリを従来よりも的確に温度管理することが可能な熱管理システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、熱管理システムに係る第１の解決手段として、バッテリの出力を走行駆動装置に給電することにより走行動力を発生させる車両に備えられ、前記バッテリの温度を管理する熱管理システムであって、所定の熱管理用熱媒を冷却する冷却装置と、前記走行駆動装置の輻射熱を前記熱管理用熱媒に回収するバッテリ用熱交換器と、前記冷却装置、前記バッテリ用熱交換器及び前記バッテリとの間に少なくとも設けられ、前記熱管理用熱媒が供給自在かつ回収自在な熱媒流路と、該熱媒流路の途中部位に設けられ、前記熱管理用熱媒の流れを設定する電磁弁と、前記バッテリの温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出信号及び前記車両の状態信号に基づいて前記電磁弁を制御する制御装置とを備える、という手段を採用する。

本発明では、熱管理システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記車両が前記バッテリを強制充電する充電装置を備えている場合、前記熱媒流路は、前記熱管理用熱媒を前記充電装置に流通させるように設けられる、という手段を採用する。

本発明では、熱管理システムに係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記車両が車両用空調装置を備えている場合、前記車両用空調装置を流通する空調用熱媒と前記熱管理用熱媒とを熱交換させる排熱回収用熱交換器をさらに備え、前記制御装置は、前記排熱回収用熱交換器に前記熱管理用熱媒に流通させる、という手段を採用する。

本発明では、熱管理システムに係る第４の解決手段として、上記第１～第３のいずれかの解決手段において、前記車両が前記走行用バッテリから車両バッテリに電力を充電させる電力変換器を備えている場合、前記熱媒流路は、前記熱管理用熱媒を前記電力変換器に流通させるように設けられる、という手段を採用する。

本発明では、熱管理システムに係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記電力変換器は、前記熱媒流路において前記走行駆動装置と直列に設けられる、という手段を採用する。

本発明では、熱管理システムに係る第６の解決手段として、上記第１～第５のいずれかの解決手段において、前記熱媒流路は、前記熱管理用熱媒を前記走行駆動装置に流通させるように設けられる、という手段を採用する。

本発明によれば、バッテリを従来よりも的確に温度管理することが可能である。

本発明の一実施形態に係る熱管理システムの全体構成を示すシステム構成図である。 本発明の一実施形態における空調装置の全体構成を示すシステム構成図である。 本発明の一実施形態において、バッテリの低温時かつ車両の走行時における熱管理用熱媒の流れを示す流路系統図（ａ）及びバッテリの低温時かつバッテリの強制充電時における熱管理用熱媒の流れを示す流路系統図（ｂ）である。 本発明の一実施形態において、バッテリの低温時かつ車両の走行時かつ空調装置の使用時における熱管理用熱媒の流れを示す流路系統図（ａ）及びバッテリの高温時かつ車両の走行時における熱管理用熱媒の流れを示す流路系統図（ｂ）である。 本発明の一実施形態において、バッテリの高温時かつバッテリの強制充電時における熱管理用熱媒の流れを示す流路系統図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る熱管理システムは、図１に示すように、車両ラジエータ１、第１ポンプ２、ＤＣ/ＤＣコンバータ３、ＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）４、走行モータ５、排熱回収用熱交換器６、バッテリ用熱交換器７、第２ポンプ８、走行用バッテリ９、車載充電器１０、三方弁１１、熱媒流路１２及び制御装置１３を備えている。

これら車載機器のうち、車両ラジエータ１、排熱回収用熱交換器６及びバッテリ用熱交換器７は、本発明の冷却装置に相当する。また、電磁弁１１は、本発明の電磁弁に相当する。さらに、ＰＣＵ６及び走行モータ５は、車両の車輪を回転駆動する走行駆動装置Ｋを構成している。

このような熱管理システムは、ハイブリッド自動車や電気自動車のように走行モータ５（電動機）を動力源として走行する車両に搭載され、走行駆動装置Ｋ等の熱を利用して走行用バッテリ９の温度を管理するシステムである。すなわち、本実施形態における車両は、走行用バッテリ９の出力に基づいて走行動力を発生させる電動車両である。

本実施形態における車両は、走行用バッテリ９の出力をＰＣＵ４（電力変換器）で電力変換して走行モータ５（電動機）に給電することにより走行動力を発生させるものである。すなわち、この車両は、バッテリの出力を走行駆動装置Ｋに給電することにより走行動力を発生させる自動車である。また、本実施形態に係る熱管理システムは、このような車両に備えられ、走行駆動装置Ｋ等で発生する熱を利用して走行用バッテリ９の温度を管理するものである。

便宜上、熱媒流路１２について先に説明する。この熱媒流路１２は、図１に示されているように、車両ラジエータ１、第１ポンプ２、ＤＣ/ＤＣコンバータ３、ＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）４、走行モータ５、排熱回収用熱交換器６、バッテリ用熱交換器７、第２ポンプ８、走行用バッテリ９、車載充電器１０及び三方弁１１を相互接続する配管である。

この熱媒流路１２は、車両ラジエータ１、第１ポンプ２、ＤＣ/ＤＣコンバータ３、ＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）４、走行モータ５、排熱回収用熱交換器６、バッテリ用熱交換器７、第２ポンプ８、走行用バッテリ９、車載充電器１０及び三方弁１１に対して、所定の熱管理用熱媒が供給自在かつ回収自在な管路である。なお、この熱管理用熱媒は、例えば不凍液（液体）である。

車両ラジエータ１は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して第１ポンプ２、排熱回収用熱交換器６、バッテリ用熱交換器７、第２ポンプ８及び三方弁１１に接続されている。この車両ラジエータ１は、走行時に流通する外気との熱交換によって熱管理用熱媒を冷却する冷却装置である。なお、この車両ラジエータ１は、主に車両の走行時に熱管理用熱媒に対する冷却機能を発揮する冷却装置である。

第１ポンプ２は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して車両ラジエータ１、ＤＣ/ＤＣコンバータ３、バッテリ用熱交換器７及び第２ポンプ８に接続されている。この第１ポンプ２は、制御装置１３によって制御される被制御機器であり、熱管理用熱媒を車両ラジエータ１からＤＣ/ＤＣコンバータ３に向けて流動させる第１の流動源である。

ＤＣ/ＤＣコンバータ３は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して第１ポンプ２及びＰＣＵ４に接続されている。このＤＣ/ＤＣコンバータ３は、比較的高電圧の走行用バッテリ９の出力を降圧して車両バッテリ（図示略）に出力する降圧器であり、車両の走行時及び走行用バッテリ９の充電時において作動する。このようなＤＣ/ＤＣコンバータ３は、発熱機器であり、走行用バッテリ９の出力を用いて車両バッテリ（図示略）を強制充電する。

ＰＣＵ４は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介してＤＣ/ＤＣコンバータ３及び走行モータ５に接続されている。このＰＣＵ４は、車両に別途設けられている走行制御装置によって制御される被制御機器であり、走行用バッテリ９から供給される直流電力を交流電力に変換して走行モータ５に供給する。このようなＰＣＵ４は、車両の走行時に発熱する発熱機器であり、熱管理用熱媒を加熱する加熱装置として機能する。

走行モータ５は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介してＰＣＵ４及び排熱回収用熱交換器６に接続されている。この走行モータ５は、ＰＣＵ４から給電される交流電力に応じた所望の走行駆動力を発生させる電動機である。このような走行モータ５は、発熱機器であり、上述したＰＣＵ４と同様に熱管理用熱媒を加熱する加熱機器として機能する。

排熱回収用熱交換器６は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して車両ラジエータ１、走行モータ５及び三方弁１１に接続されている。この排熱回収用熱交換器６は、車室の空調を担う車両用空調装置との間で熱の授受を行う熱交換器である。このような排熱回収用熱交換器６は、車両用空調装置との熱交換によって熱管理用熱媒を冷却する冷却装置として機能する。

バッテリ用熱交換器７は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して車両ラジエータ１、第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１に接続されている。このバッテリ用熱交換器７は、走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）に対向するように設けられており、走行駆動装置Ｋの輻射熱を熱管理用熱媒に回収する。

すなわち、バッテリ用熱交換器７は、走行駆動装置Ｋと熱結合することにより気液間（つまり空気と熱管理用熱媒との間）で熱を回収する熱交換器である。このようなバッテリ用熱交換器７は、空気と熱管理用熱媒との熱交換効率が極力高くなるように、極力広い面積で走行駆動装置Ｋと対向している。

第２ポンプ８は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して車両ラジエータ１、第１ポンプ２及び走行用バッテリ９に接続されている。この第２ポンプ８は、制御装置１３によって制御される被制御機器であり、車両ラジエータ１から吸引した熱管理用熱媒を走行用バッテリ９に向けて吐出する第２の流動源である。

走行用バッテリ９は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して第２ポンプ８及び車載充電器１０に接続されている。この走行用バッテリ９は、車両に別途設けられるバッテリ制御装置によって制御される被制御機器であり、バッテリ制御装置による制御の下でＰＣＵ４に所定電圧の直流電力を出力する。

このような走行用バッテリ９には推奨される所定の使用温度範囲がある。例えばリチウムイオン電池の場合、放電時の推奨使用温度範囲が－２０℃～＋６０℃であり、充電時の推奨使用温度範囲が０℃～＋４５℃である。走行用バッテリ９は、この推奨使用温度範囲以外の温度域で使用すると、本来の性能が発揮できなかったり、劣化を促進させる虞がある。したがって、走行用バッテリ９を効率的に運用するためには、走行用バッテリ９の使用温度範囲を管理する必要がある。

このような事情から走行用バッテリ９には温度センサ９ａが設けられている。この温度センサ９ａは、走行用バッテリ９の温度（バッテリ温度）を検出し、当該バッテリ温度を示す検出信号を制御装置１３に出力する。すなわち、温度センサ９ａは、制御装置１３に対して制御量を提供する検出器である。このような温度センサ９ａの検出信号は、走行用バッテリ９の温度状態を示す機器状態信号である。

車載充電器１０は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して走行用バッテリ９及び三方弁１１に接続されている。この車載充電器１０は、系統電源から所定電圧の直流電力を生成し、当該直流電力を充電電力として走行用バッテリ９に出力する。このような車載充電器１０は、走行用バッテリ９を強制充電するときに作動する車載機器であり、走行用バッテリ９を強制充電する際に熱管理用熱媒を加熱する加熱装置として機能する。

三方弁１１は、熱媒流路１２の途中部位に設けられ、熱媒流路１２を介して車両ラジエータ１、排熱回収用熱交換器６、バッテリ用熱交換器７及び車載充電器１０に接続されている。すなわち、この三方弁１１は、３つの入出力ポートａ～ｃを備え、第１入出力ポートａに熱媒流路１２を介して車両ラジエータ１及び排熱回収用熱交換器６が接続されている。

また、この三方弁１１は、第２入出力ポートｂに熱媒流路１２を介して車載充電器１０が接続されている。さらに、この三方弁１１は、第３入出力ポートｃに熱媒流路１２を介してバッテリ用熱交換器７が接続されている。このような三方弁１１は、制御装置１３によって制御される被制御機器である。すなわち、三方弁１１は、制御装置１３によって制御されることによって、第１入出力ポートａ～ｃの接続関係が適宜設定される制御弁である。

制御装置１３は、上述した走行系熱管理システムと充電系熱管理システムとを統一的に管理する集中管理装置である。この制御装置１３は、上述した温度センサ９ａの検出信号（機器状態信号）及び車両の上位制御装置から入力される上位状態信号に基づて、被制御機器である第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１を制御する。

すなわち、この制御装置１３は、熱管理システムを構成する車載機器の状態を示す機器状態信号と当該車載機器以外の車両機器の動作状態を示す上位状態信号とに基づいて車両の動作状態を判断し、この判断結果に基づいて各被制御機器を制御する。なお、上記上位状態信号は、車両の動作状態を示す信号であり、熱管理システムの外部から制御装置１３に入力される状態信号である。

このような制御装置１３は、例えばソフトウエア制御装置である。すなわち、この制御装置１３は、自身が予め記憶している制御プログラムに基づいて所定の制御処理を実行することにより、上記機器状態信号及び上位状態信号に基づいて第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１を制御する。

続いて、図２を参照して本実施形態における車両空調装置について説明する。
この車両空調装置は、図示するように、圧縮機１５、室内コンデンサ１６、第１膨張弁１７、第１開閉弁１８、室外コンデンサ１９、第２膨張弁２０、第２開閉弁２１、エバポレータ２２、アキュームレータ２３、排熱回収用熱交換器６及び空調用熱媒流路２４を備えている。

便宜上、空調用熱媒流路２４について先に説明すると、この空調用熱媒流路２４は、空調機器である圧縮機１５、室内コンデンサ１６、第１膨張弁１７、第１開閉弁１８、室外コンデンサ１９、第２膨張弁２０、第２開閉弁２１、エバポレータ２２、アキュームレータ２３及び排熱回収用熱交換器６を相互に接続する配管である。この空調用熱媒流路２４は、各空調機器に対して所定の空調用熱媒が供給自在かつ回収自在である。

車両空調装置では、空調用熱媒が空調用熱媒流路２４を介して各空調機器間を循環する間に液体と気体との間で相変化することによって、各空調機器間で熱を移動させる。すなわち、この車両空調装置は、空調用熱媒の相変化を利用して車室を加熱／冷却するヒートポンプ機構である。

圧縮機１５は、上述した空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、吸入端が空調用熱媒流路２４を介してアキュームレータ２３の出力端に接続され、また吐出端が空調用熱媒流路２４を介して室内コンデンサ１６に接続されている。この圧縮機１５は、所定の空調制御装置（図示略）によって制御される被制御機器であり、また液体状態の空調用熱媒を加圧凝縮させる凝縮器として機能する。

すなわち、圧縮機１５は、アキュームレータ２３から吸引した気体状態の空調用熱媒を圧縮することにより液体状態の空調用熱媒とし、当該液体状態の空調用熱媒を吐出端から室内コンデンサ１６に向けて送り出す。このような圧縮機１５は、空調用熱媒流路２４において空調用熱媒を所定方向に流動化させる熱媒流動源でもある。

室内コンデンサ１６は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、入力端が空調用熱媒流路２４を介して圧縮機１５に接続され、出力端が空調用熱媒流路２４を介して第１膨張弁１７及び第１開閉弁１８に接続されている。この室内コンデンサ１６は、車室内に設けられた冷却器であり、また上記空調制御装置の被制御機器である。このような室内コンデンサ１６は、圧縮機１５から供給される液体状態の空調用熱媒を冷却して第１膨張弁１７及び第１開閉弁１８に向けて排出する。

第１膨張弁１７は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、一端が空調用熱媒流路２４を介して第１開閉弁１８の一端及び室内コンデンサ１６の出力端に接続され、また他端が第１開閉弁１８の他端及び室外コンデンサ１９の入力端に接続されている。この第１膨張弁１７は、上記空調制御装置の被制御機器であり、空調用熱媒の一端から他端への流通を許容／遮断する。

第１開閉弁１８は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、一端が空調用熱媒流路２４を介して第１膨張弁１７の一端及び室内コンデンサ１６の出力端に接続され、また他端が第１膨張弁１７の他端及び室外コンデンサ１９の入力端に接続されている。この第１開閉弁１８は、上記空調制御装置の被制御機器であり、空調用熱媒の一端から他端への流通を許容／遮断する。

室外コンデンサ１９は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、入力端が空調用熱媒流路２４を介して第１膨張弁１７の他端及び第１開閉弁１８の他端に接続され、また出力端が空調用熱媒流路２４を介して第２膨張弁２０の一端及び第２開閉弁２１の一端に接続されている。

この室外コンデンサ１９は、車室外に設けられた冷却器であり、また上記空調制御装置の被制御機器である。このような室外コンデンサ１９は、第１膨張弁１７の他端あるいは第１開閉弁１８から供給される液体状態の空調用熱媒を冷却して第２膨張弁２０及び第２開閉弁２１に向けて排出する。

第２膨張弁２０は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、一端が空調用熱媒流路２４を介して室外コンデンサ１９の出力端及び第２開閉弁２１の一端に接続され、他端がエバポレータ２２の入力端に接続されている。このような第２膨張弁２０は、上記空調制御装置の被制御機器であり、空調用熱媒のエバポレータ２２への供給を許容／遮断する。

第２開閉弁２１は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、一端が空調用熱媒流路２４を介して室外コンデンサ１９の出力端及び第２膨張弁２０の一端に接続され、また他端が空調用熱媒流路２４を介して排熱回収用熱交換器６の入力端に接続されている。この第２開閉弁２１は、上記空調制御装置の被制御機器であり、空調用熱媒の排熱回収用熱交換器６への供給を許容／遮断する。

エバポレータ２２は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、入力端が空調用熱媒流路２４を介して第２膨張弁２０の他端に接続され、また出力端が排熱回収用熱交換器６の出力端及びアキュームレータ２３の入力端に接続されている。このエバポレータ２２は、第２膨張弁２０から流入する液体状態の空調用熱媒を減圧することによって蒸発（気化）させる蒸発器（気化器）であり、気体状態の空調用熱媒をアキュームレータ２３に排出する。

排熱回収用熱交換器６は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、また入力端が空調用熱媒流路２４を介して第２開閉弁２１の他端に接続され、出力端が空調用熱媒流路２４を介してエバポレータ２２の出力端及びアキュームレータ２３の入力端に接続されている。この排熱回収用熱交換器６は、上記エバポレータ２２と同様に液体状態の空調用熱媒を蒸発（気化）させる蒸発器（気化器）として機能する。すなわち、この排熱回収用熱交換器６は、液体状態の空調用熱媒を上述した熱管理用熱媒と熱交換させることによって蒸発（気化）させる。

アキュームレータ２３は、空調用熱媒流路２４の途中部位に設けられ、入力端が空調用熱媒流路２４を介して排熱回収用熱交換器６の出力端及びエバポレータ２２の出力端に接続され、また出力端が空調用熱媒流路２４を介して圧縮機１５の吸入端に接続されている。このアキュームレータ２３は、気体状態の空調用熱媒を貯留する所定容積の気体容器であり、排熱回収用熱交換器６あるいはエバポレータ２２から流入する気体状態の空調用熱媒を均圧化して圧縮機１５に供給する。

このような車両空調装置では、空調制御装置によって排熱回収用熱交換器６あるいはエバポレータ２２の何れかに液体状態の空調用熱媒が選択的に供給される。すなわち、空調制御装置は、第１膨張弁１７、第１開閉弁１８、第２膨張弁２０及び第２開閉弁２１の状態を適宜設定することによって、排熱回収用熱交換器６あるいはエバポレータ２２の何れかに液体状態の空調用熱媒を選択的に供給させ、車両空調装置をヒートポンプとして機能させる。

次に、本実施形態に係る熱管理システムの動作について、図３～図５に示す流路系統図を参照して詳しく説明する。

最初に、図３（ａ）を参照して「低温走行時」の動作について説明する。
この低温走行時は、制御装置１３が温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９が低温状態にあると判断し、また上位状態信号に基づいて車両が走行中であると判断した場合に関する。

この場合、制御装置１３は、検出信号が示すバッテリ温度を所定の低温しきい値と比較し、バッテリ温度が低温しきい値を下回る場合に走行用バッテリ９が低温状態であると判断する。なお、上記低温しきい値は、例えば上述した推奨使用温度範囲の下限値近傍に設定される。

このような低温走行時において、制御装置１３は、第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１を制御することにより、図３（ａ）に矢印で示すような熱管理用熱媒の循環流路を形成させる。すなわち、制御装置１３は、温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９の加熱が必要と判断し、バッテリ用熱交換器７と車載充電器１０とを接続するように三方弁１１を設定する。

そして、制御装置１３は、このような三方弁１１の設定状態において、第１ポンプ２及び第２ポンプ８を作動させる。この結果、熱管理用熱媒は、図示するように、熱媒流路１２に沿って第１ポンプ２→ＤＣ/ＤＣコンバータ３→ＰＣＵ４→走行モータ５→排熱回収用熱交換器６→車両ラジエータ１→第１ポンプ２の順で循環する循環流路（第１循環流路）を流れる。また、熱管理用熱媒は、熱媒流路１２に沿って第２ポンプ８→走行用バッテリ９→車載充電器１０→三方弁１１→バッテリ用熱交換器７→第２ポンプ８の順で循環する循環流路（第２循環流路）を流れる。

すなわち、低温走行時では、第１ポンプ２から吐出した第１循環流路の熱管理用熱媒は、ＤＣ/ＤＣコンバータ３及び走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）で加熱された後に車両ラジエータ１で冷却されて所定温度に戻る。また、この低温走行時では、バッテリ用熱交換器７を流通する第２循環流路の熱管理用熱媒が走行駆動装置Ｋからの輻射によって加熱される。

そして、バッテリ用熱交換器７で加熱された熱管理用熱媒が第２ポンプ８を介して走行用バッテリ９に流通することにより走行用バッテリ９を加熱する。すなわち、低温走行時では車両が走行状態にあるので、走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）は作動状態にあり、少なくとも５０℃を超える温度域まで発熱しているが、車両ラジエータ１は十分な冷却能力を発揮し得る状態にある。したがって、走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）は、熱管理用熱媒の流通によって十分に冷却される。

また、この低温走行時では、走行用バッテリ９は、走行駆動装置Ｋの輻射熱を利用して加熱された第２循環流路の熱管理用熱媒によって加熱されるので、推奨使用温度範囲の温度を維持する。第２循環流路の熱管理用熱媒は、第２循環流路の流路長が比較的短いので、走行用バッテリ９を比較的急速に加熱することができる。

続いて、図３（ｂ）を参照して「低温充電時」の動作について説明する。
この低温充電時は、制御装置１３が温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９が低温状態にあると判断し、また上位状態信号に基づいて車両が強制充電中であると判断した場合に関する。この車両が強制充電中において、車両は走行停止状態であり、よって走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）は作動を停止している。

この低温充電時において、制御装置１３は、検出信号が示すバッテリ温度を所定の低温しきい値と比較し、バッテリ温度が低温しきい値を下回る場合に走行用バッテリ９が低温状態であると判断する。なお、上記低温しきい値は、例えば上述した推奨使用温度範囲の下限値近傍の温度に設定される。

このような低温充電時において、制御装置１３は、第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１を制御することにより、図３（ａ）に矢印で示すような熱管理用熱媒の循環流路を形成させる。すなわち、制御装置１３は、温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９の加熱が必要と判断し、バッテリ用熱交換器７と車載充電器１０とを接続するように三方弁１１を設定する。

そして、制御装置１３は、このような三方弁１１の設定状態において、第２ポンプ８のみを作動させる。この結果、熱管理用熱媒は、図示するように、熱媒流路１２に沿って第２ポンプ８→走行用バッテリ９→車載充電器１０→三方弁１１→バッテリ用熱交換器７→第２ポンプ８の順で循環する第２循環流路を流通する。すなわち、この低温充電時には、第１ポンプ２が作動停止状態に設定されるので、熱管理用熱媒は上述した第１循環流路を流通することなく、専ら第２循環流路を流通する。

このような低温充電時には、第１循環流路の熱管理用熱媒が車載充電器１０によって加熱される。そして、車載充電器１０で加熱された熱管理用熱媒がバッテリ用熱交換器７及び第２ポンプ８を介して走行用バッテリ９に流通することにより、走行用バッテリ９が加熱される。すなわち、低温充電時では車両が走行状態にないので走行駆動装置Ｋは発熱しないが、車載充電器１０が作動状態にあって発熱するので、走行用バッテリ９を加熱することが可能であり、以って推奨使用温度範囲の温度を維持することができる。

続いて、図４（ａ）を参照して「暖房使用低温走行時」の動作について説明する。
この暖房使用低温走行時は、制御装置１３が温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９が低温状態にあると判断し、また上位状態信号に基づいて車両が走行中かつ車両空調装置が暖房として作動中であると判断した場合に関する。

この場合、制御装置１３は、検出信号が示すバッテリ温度を所定の低温しきい値と比較し、バッテリ温度が低温しきい値を下回る場合に走行用バッテリ９が低温状態であると判断する。なお、上記低温しきい値は、例えば上述した推奨使用温度範囲の下限値近傍に設定される。

この暖房使用低温走行時において、制御装置１３は、第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１を制御することにより、図４（ａ）に矢印で示すような熱管理用熱媒の循環流路を形成させる。すなわち、制御装置１３は、温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９の加熱が必要と判断し、バッテリ用熱交換器７と車載充電器１０とを接続するように三方弁１１を設定する。

そして、制御装置１３は、このような三方弁１１の設定状態において、第１ポンプ２及び第２ポンプ８を作動させる。また、この場合には、図２に示した車両空調装置において、第１膨張弁１７及び第２開閉弁２１が閉状態かつ第１開閉弁１８及び第２膨張弁２０が開状態に設定され、また圧縮機１５が作動状態にある。

この結果、熱管理用熱媒は、熱媒流路１２に沿って第１ポンプ２→ＤＣ/ＤＣコンバータ３→ＰＣＵ４→走行モータ５→排熱回収用熱交換器６→車両ラジエータ１→第１ポンプ２の順で循環する循環流路（第１循環流路）を流れる。また、熱管理用熱媒は、このような第１循環流路に加えて、熱媒流路１２に沿って第２ポンプ８→走行用バッテリ９→車載充電器１０→三方弁１１→バッテリ用熱交換器７→第２ポンプ８の順で循環する循環流路（第２循環流路）を流れる。

また、車両空調装置において、空調用熱媒は、空調用熱媒流路２４に沿って圧縮機１５→室内コンデンサ１６→第１膨張弁１７→室外コンデンサ１９→第２開閉弁２１→排熱回収用熱交換器６→アキュームレータ２３の順で循環する循環流路（第３循環流路）を流れる。

このような暖房使用低温走行時では、第１ポンプ２から吐出した第１循環流路の熱管理用熱媒は、ＤＣ/ＤＣコンバータ３及び走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）で加熱された後に車両ラジエータ１で冷却されて所定温度に戻る。また、この暖房使用低温走行時では、バッテリ用熱交換器７を流通する第２循環流路の熱管理用熱媒が走行駆動装置Ｋからの輻射によって加熱される。

そして、暖房使用低温走行時には、バッテリ用熱交換器７で加熱された熱管理用熱媒が第２ポンプ８を介して走行用バッテリ９に流通することにより、走行用バッテリ９を加熱する。すなわち、暖房使用低温走行時では車両が走行状態にあるので、走行駆動装置Ｋは作動状態にあり、少なくとも５０℃を超える温度域まで発熱しているが、車両ラジエータ１は十分な冷却能力を発揮し得る状態にある。したがって、走行駆動装置Ｋは、熱管理用熱媒の流通によって十分に冷却される。

また、この暖房使用低温走行時では、走行用バッテリ９は、走行駆動装置Ｋの輻射熱を利用して加熱された第２循環流路の熱管理用熱媒によって加熱されるので、推奨使用温度範囲の温度を維持する。第２循環流路の熱管理用熱媒は、第２循環流路の流路長が比較的短いので、走行用バッテリ９を比較的急速に加熱することができる。

さらに、この暖房使用低温走行時では、走行駆動装置Ｋで加熱された熱管理用熱媒が排熱回収用熱交換器６を流通する。一方、車両空調装置では、液体状態の空調用熱媒が排熱回収用熱交換器６を流通する。この結果、液体状態の空調用熱媒は、熱管理用熱媒との熱交換によって加熱され、気体状態の空調用熱媒に相変化する。すなわち、車両空調装置は、熱回収用熱交換器６が気化器（蒸発器）として機能し、また室内コンデンサ１６及び室外コンデンサ１９が冷却器（凝縮器）として機能することによって暖房装置として機能する。

続いて、図４（ｂ）を参照して「高温走行時」の動作について説明する。
この高温走行時は、制御装置１３が温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９が高温状態にあると判断し、また上位状態信号に基づいて車両が走行中であると判断した場合に関する。

すなわち、制御装置１３は、検出信号が示すバッテリ温度を所定の高温しきい値と比較し、バッテリ温度が高温しきい値を上回る場合に走行用バッテリ９が高温状態であると判断する。なお、上記高温しきい値は、例えば上述した推奨使用温度範囲の上限値近傍に設定される。

この高温走行時において、制御装置１３は、第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１を制御することにより、図４（ｂ）に矢印で示すような熱管理用熱媒の循環流路を形成させる。すなわち、制御装置１３は、温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９の冷却が必要であると判断し、車両ラジエータ１及び排熱回収用熱交換器６を車載充電器１０と接続するように三方弁１１を設定する。

すなわち、制御装置１３は、高温走行時においてバッテリ用熱交換器７を車両ラジエータ１、排熱回収用熱交換器６及び車載充電器１０の何れにも接続させない。そして、制御装置１３は、このような三方弁１１の設定状態において、第１ポンプ２及び第２ポンプ８を作動させる。

この結果、熱管理用熱媒は、熱媒流路１２に沿って第１ポンプ２→ＤＣ/ＤＣコンバータ３→ＰＣＵ４→走行モータ５→排熱回収用熱交換器６→車両ラジエータ１→第１ポンプ２の順で循環する循環流路（第１循環流路）を流れる。また、車両ラジエータ１から排出される熱管理用熱媒は、第１ポンプ２だけではなく第２ポンプ８にも吸引されるので、熱管理用熱媒は、熱媒流路１２に沿って第２ポンプ８→走行用バッテリ９→車載充電器１０→三方弁１１→車両ラジエータ１→第２ポンプ８の順で循環する循環流路（第４循環流路）を流れる。

すなわち、高温走行時では、第１ポンプ２から吐出した第１循環流路の熱管理用熱媒は、ＤＣ/ＤＣコンバータ３及び走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）で加熱された後に車両ラジエータ１で冷却されて所定温度に戻る。また、これに加えて、車両ラジエータ１で冷却された熱管理用熱媒が第２ポンプ８を介して走行用バッテリ９に流通する。この結果、高温状態にある走行用バッテリ９は熱管理用熱媒によって冷却され、推奨使用温度範囲の温度を維持する。

続いて、図５を参照して「高温充電時」の動作について説明する。
この高温充電時は、制御装置１３が温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９が高温状態にあると判断し、また上位状態信号に基づいて車両が強制充電中であると判断した場合に関する。

この場合、制御装置１３は、上記検出信号が示すバッテリ温度を所定の高温しきい値と比較し、バッテリ温度が高温しきい値を下回る場合に走行用バッテリ９が高温状態であると判断する。なお、上記高温しきい値は、例えば上述した推奨使用温度範囲の上限値近傍の温度に設定される。

この高温充電時において、制御装置１３は、第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１を制御することにより、図５に矢印で示すような熱管理用熱媒の循環流路を形成させる。すなわち、制御装置１３は、温度センサ９ａの検出信号に基づいて走行用バッテリ９の冷却が必要であると判断し、車両ラジエータ１及び排熱回収用熱交換器６を車載充電器１０と接続するように三方弁１１を設定する。

すなわち、制御装置１３は、高温充電時において、バッテリ用熱交換器７を車両ラジエータ１、排熱回収用熱交換器６及び車載充電器１０の何れにも接続させない。そして、制御装置１３は、このような三方弁１１の設定状態において、第２ポンプ８のみを作動させ、第１ポンプ２を作動停止状態とする。

この結果、熱管理用熱媒は、熱媒流路１２に沿って第２ポンプ８→走行用バッテリ９→車載充電器１０→三方弁１１→車両ラジエータ１→第２ポンプ８の順で循環する循環流路（第４循環流路）を流れる。すなわち、高温充電時において、熱管理用熱媒は、第１ポンプ２、ＤＣ/ＤＣコンバータ３、ＰＣＵ４、走行モータ５、排熱回収用熱交換器６及びバッテリ用熱交換器７を流通しない。

このような高温充電時には、所定温度の熱管理用熱媒が車載充電器１０によって加熱される。そして、車載充電器１０で加熱された熱管理用熱媒は、三方弁１１を介して車両ラジエータ１に供給されることによって冷却されて所定温度に戻る。そして、このような所定温度の熱管理用熱媒が第２ポンプ８を介して走行用バッテリ９に流通することにより、走行用バッテリ９が冷却される。

このような本実施形態では、走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）の輻射熱を熱管理用熱媒に回収するバッテリ用熱交換器７を備え、温度センサ９ａの検出信号に基づいて制御装置１３で判定される走行用バッテリ９の温度（バッテリ温度）及び上位状態信号に基づいて制御装置１３で判定される車両の状態に応じて第１ポンプ２、第２ポンプ８及び三方弁１１の動作状態を切替える。

すなわち、本実施形態では、バッテリ用熱交換器７が回収した走行駆動装置Ｋの輻射熱を走行用バッテリ９の温度管理に利用する。このような本実施形態によれば、走行用バッテリ９を従来よりも的確に温度管理することが可能である。

また、本実施形態によれば、車載充電器１０（充電装置）が備えられており、熱管理用熱媒を車載充電器１０（充電装置）に流通させるように熱媒流路１２が設けられているので、車載充電器１０による走行用バッテリ９の強制充電時においても走行用バッテリ９の温度を的確に管理することが可能である。

また、本実施形態によれば、排熱回収用熱交換器６が備えられており、当該排熱回収用熱交換器６に熱管理用熱媒に流通させるように熱媒流路１２が設けられているので、車両用空調装置との連携が可能である。したがって、本実施形態によれば、走行駆動装置Ｋ等の熱を車両の空調に有効活用することが可能である。

また、本実施形態によれば、ＤＣ/ＤＣコンバータ３（電力変換器）が備えられており、熱管理用熱媒をＤＣ/ＤＣコンバータ３（電力変換器）に流通させるように熱媒流路１２が設けられているので、ＤＣ/ＤＣコンバータ３の熱をも利用して走行用バッテリ９の温度を的確に管理することが可能である。

また、本実施形態によれば、熱管理用熱媒を走行駆動装置Ｋ（ＰＣＵ４及び走行モータ５）に流通させるように熱媒流路１２が設けられているので、走行駆動装置Ｋの輻射熱だけではなく走行駆動装置Ｋの伝導熱をも利用して走行用バッテリ９の温度を的確に管理することが可能である。

また、本実施形態によれば、ＤＣ/ＤＣコンバータ３（電力変換器）が熱媒流路１２において走行駆動装置Ｋと直列に設けられているので、走行駆動装置Ｋの発熱に加えてＤＣ/ＤＣコンバータ３の発熱をも利用して熱管理用熱媒を加熱することができる。すなわち、本実施形態によれば、ＤＣ/ＤＣコンバータ３あるいは走行駆動装置Ｋの何れか一方のみを利用して熱管理用熱媒を加熱する場合に比較して熱管理用熱媒を高温に加熱することができる。したがって、本実施形態によれば、例えば走行用バッテリ９が低温状態にある場合に、走行用バッテリ９をより急速に加熱することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、車両の状態信号として外部の上位制御装置から得られる上位状態信号を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、車両の走行状態／停止状態及び／あるいは走行用バッテリ９の充電状態／非充電状態を熱管理システムを構成する車載機器の動作情報に基づいて判断してもよい。

より具体的には、走行駆動系Ｋの作動状態を示す走行機器状態信号と車載充電装置１０（充電装置）の作動状態を示す充電機器状態信号を制御装置１３に入力する。制御装置１３は、走行機器状態信号に基づいて、走行駆動系Ｋが作動していれば車両の走行状態と判断し、また走行駆動系Ｋが作動していなければ車両の停止状態と判断する。

また、制御装置１３は、充電機器状態信号に基づいて、車載充電装置１０が作動していれば走行用バッテリ９の充電状態と判断し、また車載充電装置１０が作動していなければ走行用バッテリ９の非充電状態と判断する。このような変形例によれば、上位制御装置に依存することなく熱管理システムの制御を完結することができる。

（２）上記実施形態では、図１等に示す熱媒流路１２を採用したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図１等に示す熱媒流路１２の接続形態は、あくまで一例であり、必要に応じて種々の変形例が考えられる。例えば熱媒流路１２では三方弁１１を用いて各車載機器を接続したが、三方弁１１以外の１あるいは複数の弁を用いて熱媒流路を構成してもよい。

（３）上記実施形態では、走行駆動装置Ｋの輻射熱をバッテリ用熱交換器７で回収するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、走行駆動装置Ｋに加えて、ＤＣ/ＤＣコンバータ３の輻射熱をバッテリ用熱交換器７で回収するようにしてもよい。すなわち、走行駆動装置Ｋに加えてＤＣ/ＤＣコンバータ３をバッテリ用熱交換器７と熱結合させてもよい。

（４）上記実施形態では、熱管理用熱媒を冷却する冷却装置として車両ラジエータ１及び排熱回収用熱交換器６を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、車両用空調装置と連携させる必要がない場合には、排熱回収用熱交換器６を削除してもよい。

（５）上記実施形態では、熱管理用熱媒がＰＣＵ４を流通した後に走行モータ５に流通するように熱媒流路１２を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＰＣＵ４と走行モータ５とを並列接続するように設けてもよい。

（６）上記実施形態では、ＤＣ/ＤＣコンバータ３、走行駆動装置Ｋ及び排熱回収用熱交換器６を直列に設けたが、本発明はこれに限定されない。熱媒流路１２が複雑になるものの、例えばＤＣ/ＤＣコンバータ３、走行駆動装置Ｋ及び排熱回収用熱交換器６を並列接続するように熱媒流路１２を設けてもよい。

Ｋ 走行駆動装置
１ 車両ラジエータ
２ 第１ポンプ
３ ＤＣ/ＤＣコンバータ（電力変換器）
４ ＰＣＵ
５ 走行モータ
６ 排熱回収用熱交換器
７ バッテリ用熱交換器
８ 第２ポンプ
９ 走行用バッテリ
１０ 車載充電器
１１ 三方弁
１２ 熱媒流路
１３ 制御装置
１５ 圧縮機
１６ 室内コンデンサ
１７ 第１膨張弁
１８ 第１開閉弁
１９ 室外コンデンサ
２０ 第２膨張弁
２１ 第２開閉弁
２２ エバポレータ
２３ アキュームレータ
２４ 空調用熱媒流路

Claims (6)

1. 走行用バッテリの出力を走行駆動装置に給電することにより走行動力を発生させる車両に備えられ、前記走行用バッテリの温度を管理する熱管理システムであって、
   所定の熱管理用熱媒を冷却する冷却装置と、
   前記走行駆動装置の輻射熱を前記熱管理用熱媒に回収するバッテリ用熱交換器と、
   前記冷却装置、前記バッテリ用熱交換器及び前記走行用バッテリとの間に少なくとも設けられ、前記熱管理用熱媒が供給自在かつ回収自在な熱媒流路と、
   該熱媒流路の途中部位に設けられ、前記熱管理用熱媒の流れを設定する電磁弁と、
   前記走行用バッテリの温度を検出する温度センサと、
   該温度センサの検出信号及び前記車両の状態信号に基づいて前記電磁弁を制御する制御装置とを備えることを特徴とする熱管理システム。
2. 前記車両が前記走行用バッテリを強制充電する充電装置を備えている場合、
   前記熱媒流路は、前記熱管理用熱媒を前記充電装置に流通させるように設けられることを特徴とする請求項１に記載の熱管理システム。
3. 前記車両が車両用空調装置を備えている場合、
   前記車両用空調装置を流通する空調用熱媒と前記熱管理用熱媒とを熱交換させる排熱回収用熱交換器をさらに備え、
   前記制御装置は、前記排熱回収用熱交換器に前記熱管理用熱媒に流通させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱管理システム。
4. 前記車両が前記走行用バッテリから車両バッテリに電力を充電させる電力変換器を備えている場合、
   前記熱媒流路は、前記熱管理用熱媒を前記電力変換器に流通させるように設けられることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の熱管理システム。
5. 前記電力変換器は、前記熱媒流路において前記走行駆動装置と直列に設けられることを特徴とする請求項４に記載の熱管理システム。
6. 前記熱媒流路は、前記熱管理用熱媒を前記走行駆動装置に流通させるように設けられることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の熱管理システム。
   

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