JP2023122100A - Thermal management system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温調対象に熱媒体を循環させて温調する熱マネジメントシステムに関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来より、例えば電動車両(電気自動車、ハイブリッド自動車等)に搭載されるバッテリ(電池)や走行用電動モータ、インバータ等(以下、温調対象と称する)は発熱を生じる。そのため、熱媒体を複数の温調対象に循環させて温調するものや、車室内を空調するためのヒートポンプ回路(冷媒回路)を用い、放熱器で放熱する冷媒(フロン冷媒)と吸熱器内で吸熱する冷媒で熱媒体(水等)を加熱、冷却し、この熱媒体を熱媒体回路で温調対象に循環させることで温調する熱マネジメントシステムが開発されている(例えば、特許文献1、2、3参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a battery (battery), an electric motor for running, an inverter, and the like (hereinafter referred to as a temperature control target) mounted on, for example, an electric vehicle (electric vehicle, hybrid vehicle, etc.) generate heat. Therefore, a heat pump circuit (refrigerant circuit) is used to control the temperature by circulating the heat medium to multiple temperature control targets, or a heat pump circuit (refrigerant circuit) is used to air the vehicle interior. A heat management system has been developed that heats and cools a heat medium (such as water) with a refrigerant that absorbs heat in a heat medium circuit and circulates the heat medium through a temperature control target (for example,
しかしながら、例えば特許文献2や特許文献3の構成では、空調用のヒータコアやクーラコア用の熱交換器に加えて、温調対象用の熱交換器をヒートポンプ回路に設ける必要がある。そこで、例えばクーラコアに循環される熱媒体と、ヒータコアに循環される熱媒体で、温調対象に流れる熱媒体を冷却、加熱して温調することが考えられるが、熱交換効率が悪く、費用対効果が小さい。
However, in the configurations of
また、例えばヒータコアやクーラコアに流れる熱媒体を、温調対象にも流すことが考えられるが、温調対象側に流れた熱媒体が、導入された分だけクーラコア側やヒータコア側にそれぞれ戻るとは限らず、偏りが生じて何れかの熱媒体の量が過剰となり、リザーブタンクが満杯になってしまうと云う問題も生じる。 Also, for example, it is conceivable that the heat medium flowing through the heater core or cooler core is also made to flow to the temperature control target, but the heat medium that has flowed to the temperature control target side returns to the cooler core side or heater core side by the amount introduced. However, there is also a problem that the amount of one of the heat medium becomes excessive due to the unevenness, and the reserve tank becomes full.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、熱媒体を温調対象に循環させて温調する際に、安価で効率よく温調対象を温調可能となり、且つ、熱媒体の偏りに伴う問題も解消することができる熱マネジメントシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such conventional technical problems, and when circulating a heat medium to a temperature control target to control the temperature, it is possible to inexpensively and efficiently adjust the temperature of the temperature control target, Another object of the present invention is to provide a heat management system that can solve the problem associated with uneven heating medium.
上記課題を解決するために、本発明の熱マネジメントシステムは、温調対象に熱媒体を循環させて温調する熱媒体回路を備えたものであって、熱媒体を温調対象に循環させる循環部を有する温調回路と、この温調回路に接続されると共に、熱媒体を加熱する加熱部を有し、当該加熱部により加熱された熱媒体が循環される高温熱媒体回路と、温調回路に接続されると共に、熱媒体を冷却する冷却部を有し、当該冷却部により冷却された熱媒体が循環される低温熱媒体回路と、高温熱媒体回路を流れる熱媒体と低温熱媒体回路を流れる熱媒体を選択的に温調回路に導入する温度調整部と、温調回路から高温熱媒体回路又は低温熱媒体回路に熱媒体を戻す経路上に設けられ、熱媒体を貯留する貯留部を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the heat management system of the present invention includes a heat medium circuit that circulates a heat medium to a temperature control target to control the temperature, and includes a heat medium circuit that circulates the heat medium to the temperature control target. a high-temperature heat medium circuit connected to the temperature control circuit and having a heating part for heating a heat medium, in which the heat medium heated by the heating part is circulated; and a temperature control A low-temperature heat medium circuit connected to a circuit and having a cooling part for cooling a heat medium, in which the heat medium cooled by the cooling part is circulated, and a heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit and the low-temperature heat medium circuit and a reservoir for storing the heat medium provided on the path for returning the heat medium from the temperature control circuit to the high-temperature heat-medium circuit or the low-temperature heat-medium circuit. characterized by comprising
請求項2の発明の熱マネジメントシステムは、上記発明において貯留部は、熱媒体を高温熱媒体回路に戻す高温側出口を有する高温側貯留室と、熱媒体を低温熱媒体回路に戻す低温側出口を有する低温側貯留室を有すると共に、温度調整部が高温熱媒体回路から温調回路に熱媒体を導入する際に、貯留部の高温側貯留室と温調回路とを接続する流路切替部を備えたことを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項3の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において貯留部の高温側貯留室と低温側貯留室は断熱壁により仕切られ、且つ、それらの上部は相互に連通されていることを特徴とする。
The heat management system of the invention of
請求項4の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において温度調整部は、高温熱媒体回路を流れる熱媒体の温度が所定値より低い場合に、当該熱媒体を温調回路に導入することを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項5の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において温度調整部は、温調回路を流れる熱媒体の温度が、前記所定値より高いもう一つの所定値以上となった場合に、低温熱媒体回路から温調回路に熱媒体を導入することを特徴とする。 In the heat management system of the invention of claim 5, in each of the inventions described above, the temperature control unit controls the low-temperature heat when the temperature of the heat medium flowing through the temperature control circuit becomes equal to or higher than another predetermined value higher than the predetermined value. The heat medium is introduced from the medium circuit to the temperature control circuit.
請求項6の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において温度調整部、又は、当該温度調整部及び流路切替部は、内部を流れる流体の温度を感知する感温部を有して当該流体の流路を切り替える流路切替弁であることを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項7の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において温調対象は車両に搭載されたバッテリ、車両の走行用モータ、若しくは、当該モータを駆動するインバータであることを特徴とする。 A heat management system according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the object of temperature control is a battery mounted on a vehicle, a motor for running the vehicle, or an inverter that drives the motor.
請求項8の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において高温熱媒体回路は、加熱部により加熱された熱媒体が循環されて車両の車室内を暖房するためのヒータコアを有し、低温熱媒体回路は、冷却部により冷却された熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコアを有することを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項9の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器と、この放熱器で放熱した冷媒を減圧する減圧部と、この減圧部で減圧された冷媒を吸熱させる吸熱器を有するヒートポンプ回路を備え、放熱器と高温熱媒体回路の加熱部とが熱交換関係に設けられ、吸熱器と低温熱媒体回路の冷却部とが熱交換関係に設けられていることを特徴とする。
The heat management system of the invention of
本発明によれば、温調対象に熱媒体を循環させて温調する熱媒体回路を備えた熱マネジメントシステムにおいて、熱媒体を温調対象に循環させる循環部を有する温調回路と、この温調回路に接続されると共に、熱媒体を加熱する加熱部を有し、当該加熱部により加熱された熱媒体が循環される高温熱媒体回路と、温調回路に接続されると共に、熱媒体を冷却する冷却部を有し、当該冷却部により冷却された熱媒体が循環される低温熱媒体回路と、高温熱媒体回路を流れる熱媒体と低温熱媒体回路を流れる熱媒体を選択的に温調回路に導入する温度調整部を備えているので、温調回路の温調対象に高温熱媒体回路の熱媒体を流して温調対象を暖機し、或いは、低温熱媒体回路の熱媒体を流して温調対象を冷却することで、熱交換ロスの少ない効率的な温調対象の温調を実現することができるようになる。 According to the present invention, in a heat management system including a heat medium circuit that regulates the temperature by circulating a heat medium to a temperature control target, the temperature control circuit has a circulation part that circulates the heat medium to the temperature control target; a high-temperature heat medium circuit connected to the temperature control circuit and having a heating unit that heats the heat medium and through which the heat medium heated by the heating unit is circulated; A low-temperature heat medium circuit in which a heat medium cooled by the cooling part is circulated, and a heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit and a heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit are selectively temperature-controlled. Since it has a temperature adjustment part introduced into the circuit, the heat medium of the high-temperature heat medium circuit is flowed to the temperature control target of the temperature control circuit to warm up the temperature control target, or the heat medium of the low-temperature heat medium circuit is flowed. By cooling the object to be temperature controlled by using the heat exchanger, it is possible to realize efficient temperature control of the object to be temperature controlled with little heat exchange loss.
この場合、本発明では温調回路から高温熱媒体回路又は低温熱媒体回路に熱媒体を戻す経路上に、熱媒体を貯留する貯留部を設けたので、高温熱媒体回路と低温熱媒体回路において熱媒体の偏りが生じることも解消することができる。また、貯留部を設ける構造であるので、コストの上昇も最小限に抑えることもできる。 In this case, in the present invention, since a reservoir for storing the heat medium is provided on the path for returning the heat medium from the temperature control circuit to the high temperature heat medium circuit or the low temperature heat medium circuit, the high temperature heat medium circuit and the low temperature heat medium circuit It is also possible to eliminate the unevenness of the heat medium. Moreover, since it is a structure in which a storage part is provided, an increase in cost can be minimized.
また、請求項2の発明によれば、上記に加えて貯留部に、熱媒体を高温熱媒体回路に戻す高温側出口を有する高温側貯留室と、熱媒体を低温熱媒体回路に戻す低温側出口を有する低温側貯留室を構成し、温度調整部が高温熱媒体回路から温調回路に熱媒体を導入する際に、貯留部の高温側貯留室と温調回路とを接続する流路切替部を設けたので、高温熱媒体回路から導入された熱媒体は貯留部の高温側貯留室から高温熱媒体回路に、低温熱媒体回路から導入された熱媒体は貯留部の低温側貯留室から低温熱媒体回路に、それぞれ戻すことができるようになる。 Further, according to the second aspect of the invention, in addition to the above, the high temperature side storage chamber having a high temperature side outlet for returning the heat medium to the high temperature heat medium circuit and the low temperature side for returning the heat medium to the low temperature heat medium circuit. A low-temperature side storage chamber having an outlet is configured, and a flow path switching that connects the high-temperature side storage chamber of the storage part and the temperature control circuit when the temperature control unit introduces the heat medium from the high-temperature heat medium circuit to the temperature control circuit. The heat medium introduced from the high-temperature heat medium circuit flows from the high-temperature side storage chamber of the storage section to the high-temperature heat-medium circuit, and the heat medium introduced from the low-temperature heat medium circuit flows from the low-temperature side storage chamber of the storage section. Each can be returned to the low-temperature heat transfer medium circuit.
この場合、請求項3の発明の如く貯留部の高温側貯留室と低温側貯留室を断熱壁により仕切ることにより、高温熱媒体回路に戻る熱媒体と低温熱媒体回路に戻る熱媒体との間の熱交換を抑制し、各回路における熱ロスも抑えることができるようになる。また、高温側貯留室と低温側貯留室の上部を相互に連通することにより、例えば、高温熱媒体回路から導入された熱媒体が温調回路を経て低温側貯留室に流入した場合でも、両室の間で熱媒体量の調整が行われ、低温側貯留室が満杯となってしまう不都合も防止することができるようになる。
In this case, by partitioning the high-temperature side storage chamber and the low-temperature side storage chamber of the storage section with a heat insulating wall as in the invention of
また、請求項4の発明の如く温度調整部が、高温熱媒体回路を流れる熱媒体の温度が所定値より低い場合に、当該熱媒体を温調回路に導入するようにすれば、温調対象の過剰な加熱を防止することができるようになる。
Further, when the temperature of the heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit is lower than a predetermined value, the temperature control unit introduces the heat medium into the temperature control circuit as in the invention of
更に、請求項5の発明の如く温度調整部が、温調回路を流れる熱媒体の温度が、前記所定値より高いもう一つの所定値以上となった場合に、低温熱媒体回路から温調回路に熱媒体を導入することで、温調対象の過熱を確実に防止することができるようになる。 Further, as in the fifth aspect of the invention, the temperature control unit is configured to change the temperature of the heat medium flowing through the temperature control circuit from the low-temperature heat medium circuit to the temperature control circuit when the temperature of the heat medium flowing through the temperature control circuit becomes equal to or higher than another predetermined value higher than the predetermined value. By introducing the heat medium to the temperature control target, overheating can be reliably prevented.
この場合、温度調整部や流路切替部は、請求項6の発明の如く内部を流れる流体の温度を感知する感温部を有して当該流体の流路を切り替える流路切替弁で構成すれば、電子的な制御も不要となり、システムのコストを削減することが可能となる。 In this case, the temperature adjusting section and the flow path switching section may be constituted by a flow path switching valve that has a temperature sensing section that senses the temperature of the fluid flowing inside and switches the flow path of the fluid as in the sixth aspect of the invention. If so, electronic control becomes unnecessary, and the cost of the system can be reduced.
ここで、温調対象としては請求項7の発明の如く例えば電動車両に搭載されたバッテリや、電動車両の走行用電動モータ、当該走行用電動モータを駆動するインバータが考えられる。 Here, as a temperature control target, for example, a battery mounted on an electric vehicle, an electric motor for running the electric vehicle, and an inverter for driving the electric motor for running can be considered as the object of temperature control.
尚、高温熱媒体回路としては、請求項8の発明の如く加熱部により加熱された熱媒体が循環されて車両の車室内を暖房するためのヒータコアを有するもの、低温熱媒体回路としては、冷却部により冷却された熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコアを有するものが考えられるが、その場合には、請求項9の発明の如く冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器と、この放熱器で放熱した冷媒を減圧する減圧部と、この減圧部で減圧された冷媒を吸熱させる吸熱器を有するヒートポンプ回路を設け、放熱器と高温熱媒体回路の加熱部とを熱交換関係に設けると共に、吸熱器と低温熱媒体回路の冷却部とを熱交換関係に設ける。 The high-temperature heat medium circuit includes a heater core for circulating the heat medium heated by the heating unit to heat the interior of the vehicle, and the low-temperature heat medium circuit includes a cooling It is conceivable to have a cooler core for cooling the interior of the vehicle by circulating the heat medium cooled by the section. a heat pump circuit having a radiator for dissipating heat from the refrigerant discharged from the compressor, a decompression section for decompressing the refrigerant radiated by the radiator, and a heat absorber for absorbing heat from the decompressed refrigerant by the decompression section, and the heating section of the high temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship, and the heat absorber and the cooling section of the low temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship.
これにより、電動車両の車室内を空調するためのヒートポンプ回路や高温熱媒体回路、低温熱媒体回路を利用して温調対象の温調を行うことができるようになる。また、温調対象を加熱する必要が無い場合には、前述したように高温熱媒体回路を流れる熱媒体は温調回路に流れなくなるので、ヒータコアにはより高温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の暖房も支障無く行えるようになる。更に、温調対象を冷却する必要が無い場合には、前述したように低温熱媒体回路を流れる熱媒体は温調回路に流れなくなるので、クーラコアにはより低温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の冷房も支障無く行えるようになる。 As a result, the heat pump circuit, the high-temperature heat medium circuit, and the low-temperature heat medium circuit for air-conditioning the interior of the electric vehicle can be used to control the temperature of the temperature control target. Further, when there is no need to heat the temperature control target, the heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit does not flow into the temperature control circuit as described above, so that the heat medium having a higher temperature is circulated through the heater core. As a result, the vehicle interior can be heated without problems. Furthermore, when there is no need to cool the temperature control target, the heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit does not flow into the temperature control circuit as described above, so that a heat medium with a lower temperature is circulated through the cooler core. As a result, air conditioning in the passenger compartment can be performed without any trouble.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
(1)熱マネジメントシステム1の構成
図1は本発明の一実施例の熱マネジメントシステム1の構成を示している。実施例の熱マネジメントシステム1は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両の車室内を空調すると共に、実施例で採りあげるバッテリ2の他、走行用電動モータやインバータ等の温調対象を温調する車両用空気調和装置であり、ヒートポンプ回路3と、熱媒体回路4と、制御装置6を備えた構成とされている。尚、本出願において、バッテリは燃料電池も含む概念とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
(1) Configuration of
実施例のヒートポンプ回路3は、冷媒(フロン冷媒)を圧縮する圧縮機7と、この圧縮機7から吐出された冷媒(高温冷媒)を放熱させる放熱器8と、放熱器8で放熱した冷媒を減圧する減圧部としての膨張弁9と、この膨張弁9で減圧された冷媒が蒸発して吸熱する吸熱器11と、アキュムレータ12が冷媒配管により順次環状に接続された冷媒回路を備えており、通常は電動車両のボンネット下の所謂エンジンルームに配設されている。
The
熱媒体回路4は水等の熱媒体が流通する回路であり、この実施例では冷却部13(熱交換器)と、加熱部14(熱交換器)と、クーラコア16と、ヒータコア17と、循環部としての第1~第3ポンプ21~23と、ラジエータ29と、本発明の温度調整部を構成するサーモバルブ30及びサーモバルブ31と、本発明の流路切替部を構成するサーモバルブ45と、8つの三方弁32~39と、逆止弁41と、所定容量のリザーブタンクから構成される本発明の貯留部26を備え、それらが後述する如く熱媒体配管で接続されている。
The
尚、実施例の三方弁32~39は三つの接続口を備え、全ての接続口を連通する状態と、それらのうちの二つの接続口のみを連通する状態(合わせて四つの状態)に切り替えることが可能とされた弁装置である。
The three-
この場合、冷却部13の出口は熱媒体配管C1により三方弁32の第1接続口に接続され、三方弁32の第2接続口は熱媒体配管C2により三方弁33の第3接続口に接続されている。三方弁33の第1接続口は熱媒体配管C4によりクーラコア16の入口に接続され、クーラコア16の出口は熱媒体配管C5により三方弁34の第1接続口に接続されている。三方弁34の第2接続口は熱媒体配管C6により三方弁35の第1接続口に接続され、三方弁35の第2接続口は熱媒体配管C7により第1ポンプ21の入口に接続されている。第1ポンプ21の出口は熱媒体配管C8により冷却部13の入口に接続されている。
In this case, the outlet of the cooling
三方弁33の第2接続口は熱媒体配管C10によりサーモバルブ30(温度調整部を構成する)の後述するメインバルブポートMVに接続されており、サーモバルブ30の後述するバイパスバルブポートBVは熱媒体配管C11により熱媒体配管C42と熱媒体配管C43の接続点に接続されている。
A second connection port of the three-
サーモバルブ30の後述する混合水ポートXVは熱媒体配管C14と熱媒体配管C41により第3ポンプ23の入口に接続されており、第3ポンプ23の出口は熱媒体配管C15によりバッテリ2(温調対象)の入口に接続されている。尚、バッテリ2の周囲には入口と出口を有して熱媒体が流れるジャケット構造が構成され、このジャケット構造を介してバッテリ2は熱媒体と熱交換する構成とされている。そして、バッテリ2の入口とはこのジャケット構造の入口であり、バッテリ2の出口、即ち、ジャケット構造の出口は熱媒体配管C16と熱媒体配管C12により逆止弁41の入口に接続されている。逆止弁41の出口は熱媒体配管C13により貯留部26の後述する低温側貯留室61の上部に連通して接続されている。この逆止弁41は貯留部26の方向が順方向とされている。
A mixed water port XV of the
ここで、貯留部26の内部は、図3に拡大して示すように断熱壁62により前述した低温側貯留室61と高温側貯留室63とに仕切られている。断熱壁62は貯留部26の底壁から起立しているが、天壁までは到達しておらず、それにより低温側貯留室61と高温側貯留室63は、それらの上部において相互に連通している(図3)。
Here, the inside of the
熱媒体配管C42は熱媒体配管C16と熱媒体配管C12の接続点に接続されており、熱媒体配管C43はサーモバルブ45(流路切替部)の後述するバイパスバルブポートBVに接続されている。サーモバルブ45の後述する混合水ポートXVは熱媒体配管C44により貯留部26の高温側貯留室63の上部に連通して接続されている。
The heat medium pipe C42 is connected to a connection point between the heat medium pipe C16 and the heat medium pipe C12, and the heat medium pipe C43 is connected to a bypass valve port BV of the thermo valve 45 (flow path switching portion), which will be described later. A later-described mixed water port XV of the
貯留部26の低温側貯留室61の底部に形成された低温側出口61Aには、熱媒体配管C46の一端が接続されており、この熱媒体配管C46の他端は、三方弁34の第3接続口に接続されている。また、貯留部26の高温側貯留室63の底部に形成された高温側出口63Aには、熱媒体配管C45の一端が接続されており、この熱媒体配管C45の他端はヒータコア17の入口に接続されている。
One end of a heat medium pipe C46 is connected to the low
サーモバルブ45の後述するメインバルブポートMVは熱媒体配管C47によりサーモバルブ31(温度調整部)の後述するメインバルブポートMVに接続されている。このサーモバルブ31の後述するバイパスバルブポートBVは熱媒体配管C40により熱媒体配管C14と熱媒体配管C41の接続点に接続されており、サーモバルブ31の後述する混合水ポートXVには熱媒体配管C19が接続されている。
A main valve port MV of the
上記第3ポンプ23、熱媒体配管C15、バッテリ2のジャケット構造、熱媒体配管C16、熱媒体配管C42、熱媒体配管C11、サーモバルブ30、熱媒体配管C14、熱媒体配管C41で構成される閉ループと、熱媒体配管C10、熱媒体配管C12、逆止弁41、熱媒体配管C13が本発明における温調回路42を構成している。
A closed loop composed of the
また、冷却部13、熱媒体配管C1、三方弁32、熱媒体配管C2、三方弁33、熱媒体配管C4、クーラコア16、熱媒体配管C5、三方弁34、熱媒体配管C6、三方弁35、熱媒体配管C7、第1ポンプ21、熱媒体配管C8が、後述する冷房モードでの本発明における低温熱媒体回路43を構成する。熱媒体配管C10はこの場合の低温熱媒体回路43と温調回路42との接続部を構成する。サーモバルブ30はこの熱媒体配管C10(接続部)に接続され、低温熱媒体回路43から温調回路42への熱媒体の流入を制御する。
Also, the cooling
また、加熱部14の出口は熱媒体配管C17により三方弁36の第3接続口に接続されている。三方弁36の第1接続口は熱媒体配管C19により前述した如くサーモバルブ31の混合水ポートXVに接続され、サーモバルブ31の後述するメインバルブポートMVは前述した如く熱媒体配管C47によりサーモバルブ45のメインバルブポートMVに接続されている。
Also, the outlet of the
また、前述した如く熱媒体配管C45はヒータコア17の入口に接続されており、ヒータコア17の出口は熱媒体配管C20により三方弁38の第1接続口に接続されている。三方弁38の第2接続口は熱媒体配管C21により第2ポンプ22の入口に接続され、第2ポンプ22の出口は熱媒体配管C22により加熱部14の入口に接続されている。
As described above, the heat medium pipe C45 is connected to the inlet of the
この加熱部14、熱媒体配管C17、三方弁36、熱媒体配管C19、サーモバルブ31、熱媒体配管C47、サーモバルブ45、熱媒体配管C44、貯留部26の高温側貯留室63、熱媒体配管C45、ヒータコア17、熱媒体配管C20、三方弁38、熱媒体配管C21、第2ポンプ22、熱媒体配管C22が本発明における高温熱媒体回路44を構成する。
The
貯留部26は、温調回路42から高温熱媒体回路44又は低温熱媒体回路43に熱媒体を戻す経路に位置する。即ち、この戻す経路とは、高温熱媒体回路44については、サーモバルブ31、熱媒体配管C47、サーモバルブ45、熱媒体配管C43、熱媒体配管C44、熱媒体配管C45であり、低温熱媒体回路43については、熱媒体配管C12、逆止弁41、熱媒体配管C13、熱媒体配管C46となる。また、サーモバルブ31は、高温熱媒体回路44から温調回路42への熱媒体の流入を制御する。更に、サーモバルブ45は、熱媒体配管C42からの熱媒体を熱媒体配管C44に流すか、熱媒体配管C47からの熱媒体を熱媒体配管C44に流すかを切り替える制御を行う。
The
また、三方弁36の第2接続口は熱媒体配管C24により三方弁37の第1接続口に接続されており、三方弁37の第3接続口は熱媒体配管C25によりラジエータ29の入口に接続されている。ラジエータ29の出口は熱媒体配管C26により三方弁39の第2接続口に接続されており、三方弁39の第1接続口は熱媒体配管C27により三方弁38の第3接続口に接続されている。
The second connection port of the three-
更に、三方弁37の第2接続口は熱媒体配管C28により三方弁32の第3接続口に接続されており、三方弁35の第3接続口は熱媒体配管C29により三方弁39の第3接続口に接続されている。冷却部13、熱媒体配管C1、三方弁32、熱媒体配管C28、三方弁37、熱媒体配管C25、ラジエータ29、熱媒体配管C26、三方弁39、熱媒体配管C29、三方弁35、熱媒体配管C7、第1ポンプ21、熱媒体配管C8が、後述する暖房モードでの本発明における低温熱媒体回路43Aを構成することになる。この場合、熱媒体配管C2と熱媒体配管C10が、低温熱媒体回路43Aと温調回路42との接続部を構成する。
Furthermore, the second connection port of the three-
図1において46は、電動車両の車室内に空調用の空気を供給するHVACユニットであり、内部の空気流通路47に送給する空気を内気と外気で切り替える吸込切替ダンパ48と、室内ファン49が設けられている。そして、前述したクーラコア16とヒータコア17は、この室内ファン49の下流側の空気流通路47内に順次配設されている。
In FIG. 1,
(2)サーモバルブ(温度調整部)30、31、サーモバルブ45(流路切替部)の構成
図2は前述したサーモバルブ(温度調整部)30、31、及び、サーモバルブ45(流路切替部)の断面図である。サーモバルブ30、サーモバルブ31及びサーモバルブ45は基本的には同一の構造であるが、使い方が異なっている。即ち、サーモバルブ30は熱媒体配管C10(温調回路42と低温熱媒体回路43、43Aの接続部分)に接続され、サーモバルブ31は熱媒体配管C19(温調回路42と高温熱媒体回路44の接続部分)に接続されている。また、サーモバルブ45は熱媒体配管C43(温調回路42と貯留部26の接続部分)に接続されている。
(2) Configurations of thermo valves (temperature adjustment units) 30 and 31 and thermo valve 45 (flow path switching unit) FIG. part). The
そして、何れもハウジング51と、メインバルブ52と、バイパスバルブ53と、感温部54と、スプリング56、57を備えている。ハウジング51には、前述したメインバルブポートMV、バイパスバルブポートBV、及び、混合水ポートXVが形成され、更にハウジング51内は混合室58とされている。
Each of them includes a
メインバルブポートMVは開口59を介して混合室58と連通しており、バイパスバルブポートBVは混合室58に連通している。そして、メインバルブ52は感温部54とスプリング56、57の作用により、開口59を開閉すると共に、バイパスバルブ53はバイパスバルブポートBVを開閉する。尚、混合水ポートXVは混合室58と連通している。
Main valve port MV communicates with mixing
感温部54は、メインバルブ52とバイパスバルブ53に接続されており、内部にはワックス(例えば、パラフィンワックス)が内蔵されて伸縮する構造とされている。感温部54は混合室58内の熱媒体の温度により伸縮し、メインバルブ52とバイパスバルブ53を移動させ、開口59とバイパスバルブポートBVの開度を調節する。
The
尚、サーモバルブ31の混合室58内の熱媒体の温度とは、後述する如く混合水ポートXVから流入した熱媒体の温度(高温熱媒体回路44を流れる熱媒体の温度)である。また、サーモバルブ30の混合室58内の熱媒体の温度とは、後述する如くバイパスバルブポートBVから流入した熱媒体の温度、又は、当該熱媒体とメインバルブポートMVから開口59を介して流入した熱媒体が混合された熱媒体の温度であり、何れの混合室58内の熱媒体の温度も温調回路42を流れる熱媒体の温度である。また、サーモバルブ45の混合室58内の熱媒体の温度とは、後述する如くバイパスバルブポートBVから流入した熱媒体の温度、又は、メインバルブポートMVから流入した熱媒体の温度である。
The temperature of the heat medium in the mixing
サーモバルブ31のメインバルブポートMVには前述した如く熱媒体配管C40が接続されており、バイパスバルブポートBVには熱媒体配管C47が接続され、混合水ポートXVは熱媒体配管C19に接続されている。また、サーモバルブ45のメインバルブポートMVには前述した如く熱媒体配管C47が接続されており、バイパスバルブポートBVには熱媒体配管C43が接続され、混合水ポートXVは熱媒体配管C44に接続されている。
As described above, the heat medium pipe C40 is connected to the main valve port MV of the
そして、サーモバルブ31及びサーモバルブ45は、混合室58内の熱媒体の温度が所定値T1(例えば、+30℃)より低い場合、メインバルブ52が開口59を閉じ、バイパスバルブ53がバイパスバルブポートBVを開く。これにより、サーモバルブ31は高温熱媒体回路44の熱媒体を混合水ポートXVから混合室58内に導入し、バイパスバルブポートBVから熱媒体配管C40に流すことで、温調回路42に高温熱媒体回路44の高温熱媒体を導入する。また、サーモバルブ45は温調回路42から熱媒体配管C43に流れた熱媒体をバイパスバルブポートBVから混合室58内に導入し、混合水ポートXVから熱媒体配管C44を経て貯留部26の高温側貯留室63に流す。
When the temperature of the heat medium in the mixing
一方、サーモバルブ31及びサーモバルブ45は、混合室58内の熱媒体の温度が所定値T1以上になると、メインバルブ52が開口59を開き、バイパスバルブ53がバイパスバルブポートBVを閉じる。これにより、サーモバルブ31は混合水ポートXVから流入した熱媒体を開口59からメインバルブポートMVに流し、熱媒体配管C47に流出させ、サーモバルブ45はメインバルブポートMVから開口59を経て混合室58内に流入した熱媒体を、混合水ポートXVから熱媒体配管C44を経て貯留部26の高温側貯留室63に流すように設定されている。即ち、この状態では高温熱媒体回路44の熱媒体は温調回路42には導入されない。
On the other hand, the
他方、サーモバルブ30のメインバルブポートMVには前述した如く低温熱媒体回路43に接続された熱媒体配管C10が接続されており、バイパスバルブポートBVには熱媒体配管C11が接続され、混合水ポートXVには熱媒体配管C14が接続される。そして、混合室58内の熱媒体の温度が前述した所定値T1より高いもう一つの所定値T2(例えば、+40℃)より低い場合、メインバルブ52が開口59を閉じ、バイパスバルブ53がバイパスバルブポートBVを開き、混合室58内の熱媒体の温度が所定値T2以上となると、メインバルブ52が開口59を開き始め、低温熱媒体回路43から熱媒体(後述する低温熱媒体)が混合室58内に導入される設定とされている。尚、サーモバルブ30、31、45のメインバルブ52については、開口59を閉じている状態でメインバルブポートMVからは僅かながら熱媒体が混合室58に流れる構造とされている。
On the other hand, the heat medium pipe C10 connected to the low-temperature
以上の構成で、実施例の熱マネジメントシステム1の動作を説明する。
(3)暖房モードとバッテリ2(温調対象)の温調
先ず、制御装置6による暖房モードについて説明する。図1中の各矢印は暖房モードにおける熱媒体の流れ方を示している。暖房モードでは制御装置6は、三方弁32が熱媒体配管C1、C28、C2を連通する状態とし、三方弁33は熱媒体配管C2と熱媒体配管C10のみを連通する状態とする。また、三方弁34は熱媒体配管C6と熱媒体配管C46のみを連通する状態とし、三方弁35は熱媒体配管C6、C7、C29を連通する状態とする。また、三方弁36は熱媒体配管C17と熱媒体配管C19のみを連通する状態とし、三方弁37は熱媒体配管C25と熱媒体配管C28のみを連通する状態とする。また、三方弁39は熱媒体配管C26と熱媒体配管C29のみを連通する状態とし、三方弁38は熱媒体配管C20と熱媒体配管C21のみを連通する状態に切り替える。
The operation of the
(3) Heating Mode and Temperature Control of Battery 2 (Temperature Control Target) First, the heating mode by the
そして、圧縮機7、各ポンプ21、22、23、室内ファン49を運転する。これにより、第1ポンプ21から吐出された熱媒体は冷却部13、ラジエータ29を順次経て第1ポンプ21に吸い込まれるかたちで低温熱媒体回路43A内を循環される。また、氷点下の低外気温条件では、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから混合室58に流入する熱媒体の温度は低いので(所定値T2より低い)、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じ、バイパスバルブ53によりバイパスバルブポートBVを開いている。これにより、温調回路42の閉ループ内を熱媒体が循環される(図1に矢印で示す)。
Then, the
また、第2ポンプ22から吐出された熱媒体は加熱部14を経てサーモバルブ31に至る。ここで、氷点下の低外気温条件では、サーモバルブ31の混合水ポートXVから混合室58に流入する熱媒体の温度も低いので(所定値T1より低い)、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じ、バイパスバルブ53によりバイパスバルブポートBVを開く。また、サーモバルブ45もメインバルブ52により開口59を閉じ、バイパスバルブ53によりバイパスバルブポートBVを開くので、サーモバルブ31に至った熱媒体は熱媒体配管C40を経て温調回路42に導入される。即ち、サーモバルブ45はサーモバルブ31が高温熱媒体回路44から温調回路42に熱媒体を導入する際、貯留部26の高温側貯留室63と温調回路42を連通するかたちとなる。
Also, the heat medium discharged from the
熱媒体配管C40を経た熱媒体は、熱媒体配管C41にて温調回路42の閉ループ内を循環する熱媒体と共に第3ポンプ23に吸い込まれる。そして、熱媒体配管C15からバッテリ2に循環されて当該バッテリ2を加熱する。これにより、バッテリ2の暖機が行われることになる。温調回路42内に導入された分の熱媒体は、熱媒体配管C42から熱媒体配管C43に流れ、サーモバルブ45のバイパスバルブポートBVから混合室58を経て混合水ポートXVから熱媒体配管C44に流出し、貯留部26の高温側貯留室63に流入する。
The heat medium passing through the heat medium pipe C40 is sucked into the
この高温側貯留室63に流入した熱媒体は一旦貯留され、熱媒体配管C45から流出してヒータコア17に流入する。そして、ヒータコア17から流出した熱媒体は、第2ポンプ22に吸い込まれるかたちで高温熱媒体回路44内を循環される。図4の実線矢印はこの状態を示しており、これを熱媒体回路4の第1経路状態とする。
The heat medium flowing into the high-temperature
圧縮機7が運転されることで放熱器8では冷媒が放熱し、吸熱器11では冷媒が吸熱するので、放熱器8では加熱部14を流れる熱媒体が高温の冷媒により加熱される。この加熱された熱媒体は、前述した如く温調回路42に導入されるので、バッテリ2は加熱される。また、貯留部26を経た熱媒体は次にヒータコア17に循環されるので、室内ファン49から車室内に送給される空気はヒータコア17により加熱され、これにより車室内の暖房が行われる。
When the
他方、吸熱器11では冷却部13を流れる熱媒体が冷媒により吸熱されて冷却される。この冷却された低温熱媒体はラジエータ29に循環され、外気により暖められる。即ち、外気中の熱を汲み上げる。この汲み上げられた熱はヒートポンプ回路3により放熱器8に搬送され、バッテリ2の加熱や、車室内の暖房に利用されることになる。
On the other hand, in the
運転開始後、高温熱媒体回路44を循環する熱媒体の温度は上昇していく。そして、サーモバルブ31の混合水ポートXVから混合室58内に流入する熱媒体の温度が前述した所定値T1(+30℃)以上まで上昇すると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてバイパスバルブ53とメインバルブ52を移動させ、バイパスバルブポートBVを閉じ、開口59を開く。また、そのような状態ではサーモバルブ45のバイパスバルブポートBVから混合室58に流入する熱媒体の温度も所定値T1以上に上昇するので、サーモバルブ45の感温部54も係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてバイパスバルブ53とメインバルブ52を移動させ、バイパスバルブポートBVを閉じ、開口59を開く。
After the start of operation, the temperature of the heat medium circulating in the high-temperature
これにより、サーモバルブ31の混合水ポートXVから流入した熱媒体は混合室58内を経て開口59を通過し、メインバルブポートMVから熱媒体配管C47に流出し、サーモバルブ45、熱媒体配管C44を経て貯留部26の高温側貯留室63に流入するようになる。そして、熱媒体配管C45を経てヒータコア17に流れるようになる。図5、図6中の実線矢印はこの状態を示しており、これを熱媒体回路4の第2経路状態とする。即ち、高温熱媒体回路44から温調回路42には熱媒体が導入されなくなるので、バッテリ2の過剰な加熱は防止される。
As a result, the heat medium flowing in from the mixed water port XV of the
その後、バッテリ2の自己発熱により温調回路42の閉ループ内を循環される熱媒体の温度は上昇していく。そして、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから混合室58内に流入する熱媒体の温度が前述した所定値T2(+40℃)以上になると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52を移動させ、開口59を開き始める。これにより、低温熱媒体回路43を流れる低温熱媒体の一部が、三方弁32で分流され、熱媒体配管C2、三方弁33、熱媒体配管C10を経てメインバルブポートMVからサーモバルブ30内に入り、開口59から混合室58内に流入し始める(図6中に破線矢印で示す)。
Thereafter, the self-heating of the
開口59から流入した熱媒体は、バイパスバルブポートBVから流入した熱媒体と混合室58内で混合され、混合水ポートXVから熱媒体配管C14に流出する。そして、第3ポンプ23に吸い込まれ、バッテリ2に向けて吐出されるようになる。これにより、バッテリ2には温度が下がった熱媒体が循環されるので、バッテリ2は冷却されるようになる。
The heat medium that has flowed in from the
バッテリ2を経て熱媒体配管C16に流出した熱媒体からは、もともと温調回路42の閉ループ内を循環していた分の熱媒体が熱媒体配管C42に流れ、熱媒体配管C10を経て低温熱媒体回路43から導入された分の熱媒体は、熱媒体配管C12に分流され、逆止弁41、熱媒体配管C13を経て貯留部26の低温側貯留室61に流入する。
From the heat medium flowing out to the heat medium pipe C16 through the
この低温側貯留室61に流入した熱媒体は一旦貯留され、熱媒体配管C46から流出して三方弁34に至り、低温熱媒体回路43に戻される(図6中破線矢印で示す)。これを熱媒体回路4の第3経路状態とする。このとき、貯留部26の高温側貯留室63には高温熱媒体回路44を流れる熱媒体が貯留されているが、断熱壁62により両室61、63は仕切られているので、高温熱媒体回路44の熱媒体と低温熱媒体回路43の熱媒体が熱交換することは防止、若しくは、最低限に抑えられる。
The heat medium flowing into the low temperature
尚、上述の如く低温熱媒体回路43から導入された低温熱媒体によりバッテリ2が冷却され、サーモバルブ30の混合室58内の熱媒体(混合された熱媒体)の温度が前述した所定値T2より低くなると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じる。これにより、再び第2経路状態に戻され、熱媒体は温調回路42の閉ループ内を循環するかたちに復帰する。以上のように、サーモバルブ31やサーモバルブ30により、温調回路42には高温熱媒体回路44を流れる熱媒体と低温熱媒体回路43Aを流れる熱媒体が選択的に導入され、バッテリ2は最適温度範囲(例えば、+10℃以上、+40℃以下の目標温度)に維持されるようになる。
The
また、前述した如く高温熱媒体回路44から温調回路42に熱媒体を導入している状態(第1経路状態)において、バッテリ2を経た熱媒体の一部が図4中破線矢印で示すように熱媒体配管C12に流入した場合、当該熱媒体は貯留部26の低温側貯留室61に流入することになるが、貯留部26内の低温側貯留室61と高温側貯留室63の上部は、前述した如く連通されているので、断熱壁62を超えた分の熱媒体は高温側貯留室63側に流入する。これにより、両室61、63の熱媒体の量は調整されることになる。
In the state (first path state) in which the heat medium is introduced from the high-temperature
(4)冷房モードとバッテリ(温調対象)2の温調
次に、制御装置6による冷房モードについて説明する。図7中の各矢印は冷房モードにおける熱媒体の流れ方を示している。冷房モードでは制御装置6は、三方弁32が熱媒体配管C1と熱媒体配管C2のみを連通する状態とし、三方弁33は熱媒体配管C2、C4、C10を連通する状態とする。また、三方弁34は熱媒体配管C5、C6、C46を連通する状態とし、三方弁35は熱媒体配管C6と熱媒体配管C7のみを連通する状態とする。また、三方弁36は熱媒体配管C17と熱媒体配管C24のみを連通する状態とし、三方弁37は熱媒体配管C24と熱媒体配管C25のみを連通する状態とする。また、三方弁39は熱媒体配管C26と熱媒体配管C27のみを連通する状態とし、三方弁38は熱媒体配管C27と熱媒体配管C21のみを連通する状態に切り替える。
(4) Cooling Mode and Temperature Control of Battery (Temperature Control Target) 2 Next, the cooling mode by the
そして、圧縮機7、各ポンプ21、22、23、室内ファン49を運転する。これにより、第1ポンプ21から吐出された熱媒体は、冷却部13、クーラコア47を順次経て第1ポンプ21に吸い込まれるかたちで低温熱媒体回路43内を循環される。また、第2ポンプ22から吐出された熱媒体は、加熱部14、ラジエータ29を順次経て第2ポンプ22に吸い込まれるかたちで循環される。
Then, the
一方、圧縮機7が運転されることで前述同様に放熱器8では冷媒が放熱し、吸熱器11では冷媒が吸熱するので、吸熱器11では冷却部13を流れる熱媒体が冷媒により吸熱されて冷却される。この冷却された低温熱媒体はクーラコア16に循環されるので、室内ファン49から車室内に送給される空気はクーラコア16により冷却され、これにより車室内の冷房が行われる。他方、放熱器8では加熱部14を流れる熱媒体が高温の冷媒により加熱される。この加熱された高温熱媒体はラジエータ29に循環され、外気中に放熱する。
On the other hand, when the
運転開始当初は温調回路42内を循環する熱媒体の温度も前述した所定値T2より低いので、第3ポンプ23から吐出された熱媒体はバッテリ(温調対象)2を経てサーモバルブ30に至り、再び第3ポンプ23に吸い込まれるかたちで温調回路42の閉ループ内を循環されることになる。即ち、サーモバルブ30は混合水ポートXVから混合室58内に流入する熱媒体の温度に基づき、バイパスバルブ53によりバイパスバルブポートBVを開き、メインバルブ52により開口59を閉じるので、第3ポンプ23により温調回路42の閉ループ内を熱媒体が循環されることになる。図7中の実線矢印はこの状態を示しており、これを熱媒体回路4の第4経路状態とする。
At the beginning of the operation, the temperature of the heat medium circulating in the
その後、バッテリ2の自己発熱により温調回路42の閉ループ内を循環される熱媒体の温度は上昇していく。そして、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから混合室58内に流入する熱媒体の温度が前述した所定値T2(+40℃)以上になると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52を移動させ、開口59を開き始める。これにより、低温熱媒体回路43を流れる低温熱媒体の一部が、三方弁33で分流され、熱媒体配管C10を経てメインバルブポートMVからサーモバルブ31内に入り、開口59から混合室58内に流入し始める(図7中に破線矢印で示す)。
Thereafter, the self-heating of the
開口59から流入した熱媒体は、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから流入した熱媒体と混合室58内で混合され、混合水ポートXVから熱媒体配管C14に流出する。そして、第3ポンプ23に吸い込まれ、バッテリ2に向けて吐出されるようになる。これにより、バッテリ2には温度が下がった熱媒体が循環されるので、バッテリ2は冷却されるようになる。
The heat medium flowing from the
バッテリ2を経て熱媒体配管C16に流出した熱媒体からは、もともと温調回路42の閉ループ内を循環していた分の熱媒体が熱媒体配管C42に流れ、熱媒体配管C10を経て低温熱媒体回路43から導入された分の熱媒体は、熱媒体配管C12に分流され、逆止弁41、熱媒体配管C13を経て貯留部26の低温側貯留室61に流入する。この低温側貯留室61に流入した熱媒体は一旦貯留され、熱媒体配管C46から流出して三方弁34に至り、低温熱媒体回路43に戻される(図7中破線矢印で示す)。これを熱媒体回路4の第5経路状態とする。
From the heat medium flowing out to the heat medium pipe C16 through the
尚、上述の如く低温熱媒体回路43から導入された低温熱媒体によりバッテリ2が冷却され、サーモバルブ30の混合室58内の熱媒体(混合された熱媒体)の温度が前述した所定値T2より低くなると、サーモバルブ30の感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じる。これにより、再び第4経路状態に戻され、熱媒体は温調回路42の閉ループ内を循環するかたちに復帰する。以上により、冷房モードにおいても、バッテリ2は最適温度範囲(例えば、+10℃以上、+40℃以下の目標温度)に維持されるようになる。
The
以上のように本発明によれば、高温熱媒体回路44を流れる熱媒体と低温熱媒体回路43、43Aを流れる熱媒体を選択的に温調回路42に導入するサーモバルブ31、30(温度調整部)を備えているので、温調回路42のバッテリ2に高温熱媒体回路44や低温熱媒体回路43、43Aの熱媒体を流して、熱交換ロスの少ない効率的なバッテリ2の温調を実現することができるようになる。
As described above, according to the present invention, the
この場合、温調回路42から高温熱媒体回路44又は低温熱媒体回路43、43Aに熱媒体を戻す経路上に、熱媒体を貯留する貯留部26を設けたので、高温熱媒体回路44と低温熱媒体回路43において熱媒体の偏りが生じることも解消することができる。また、貯留部26(リザーブタンク)を設ける構造であるので、コストの上昇も最小限に抑えることもできる。
In this case, since the
また、実施例では貯留部26に、熱媒体を高温熱媒体回路44に戻す高温側出口63Aを有する高温側貯留室63と、熱媒体を低温熱媒体回路43、43Aに戻す低温側出口61Aを有する低温側貯留室61を構成し、サーモバルブ31が高温熱媒体回路44から温調回路42に熱媒体を導入する際に、貯留部26の高温側貯留室63と温調回路42とを接続するサーモバルブ45(流路切替部)を設けたので、高温熱媒体回路44から導入された熱媒体は貯留部26の高温側貯留室63から高温熱媒体回路44に、低温熱媒体回路43から導入された熱媒体は貯留部26の低温側貯留室61から低温熱媒体回路43、43Aに、それぞれ戻すことができるようになる。
In the embodiment, the
この場合、実施例では貯留部26の高温側貯留室63と低温側貯留室61を断熱壁62により仕切るようにしたので、高温熱媒体回路44に戻る熱媒体と低温熱媒体回路43、43Aに戻る熱媒体との間の熱交換を抑制し、各回路44、43(43A)における熱ロスも抑えることができるようになる。また、高温側貯留室63と低温側貯留室61の上部を相互に連通させているので、高温熱媒体回路44から導入された熱媒体が温調回路42を経て低温側貯留室61に流入した場合でも、両室61、63の間で熱媒体量の調整が行われ、低温側貯留室61が満杯となって熱媒体が温調回路42側に逆流する等の不都合も防止することができるようになる。
In this case, in the embodiment, the high temperature
また、実施例ではサーモバルブ31(温度調整部)が、高温熱媒体回路44を流れる熱媒体の温度が所定値T1より低い場合に、当該熱媒体を温調回路42に導入するようにしたので、バッテリ2の過剰な加熱を防止することができるようになる。
Further, in the embodiment, the thermo valve 31 (temperature control unit) introduces the heat medium into the
更に、サーモバルブ30(温度調整部)が、温調回路42を流れる熱媒体の温度が、所定値T1より高いもう一つの所定値T2以上となった場合に、低温熱媒体回路43、43Aから温調回路42に熱媒体を導入するようにしたので、バッテリ2の過熱を確実に防止することができるようになる。
Further, when the temperature of the heat medium flowing through the
この場合、実施例では温度調整部や流路切替部を、内部を流れる流体の温度を感知する感温部54を有して当該流体の流路を切り替える流路切替弁であるサーモバルブにて構成しているので、電子的な制御も不要となり、システムのコストを削減することが可能となる。
In this case, in the embodiment, the temperature adjustment part and the flow path switching part are replaced by a thermo valve, which is a flow path switching valve that has a
尚、温調対象としては前述した電動車両に搭載されたバッテリ2や、電動車両の走行用電動モータ、当該走行用電動モータを駆動するインバータが考えられる。
It should be noted that the object of temperature control can be the
また、実施例では高温熱媒体回路44を、加熱部14により加熱された熱媒体が循環されて車両の車室内を暖房するためのヒータコア17を有するものとした。また、低温熱媒体回路43を、冷却部13により冷却された熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコア16を有するものとした。そして、圧縮機7と、放熱器8と、膨張弁9と、吸熱器11を有するヒートポンプ回路3を設け、放熱器8と高温熱媒体回路44の加熱部14とを熱交換関係に設けると共に、吸熱器11と低温熱媒体回路43、43Aの冷却部13とを熱交換関係に設けた。
In the embodiment, the high-temperature
これにより、電動車両の車室内を空調するためのヒートポンプ回路3や高温熱媒体回路44、低温熱媒体回路43、43Aを利用してバッテリ2の温調を行うことができるようになる。また、バッテリ2を加熱する必要が無い場合には、高温熱媒体回路44を流れる熱媒体は温調回路42に流れなくなるので、ヒータコア17にはより高温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の暖房も支障無く行えるようになる。更に、バッテリ2を冷却する必要が無い場合には、低温熱媒体回路43を流れる熱媒体はバッテリ42に流れなくなるので、クーラコア16にはより低温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の冷房も支障無く行えるようになる。
As a result, the temperature of the
尚、実施例で示した数値や構成は、それらに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。特に、実施例ではサーモバルブが熱媒体の流路を切り替えるようにしているが、本出願においては完全に切り替えずに、少量は双方に流れる場合も含む概念とする。また、実施例では電動車両の車両用空気調和装置を例に取り上げて説明したが、請求項7~請求項9以外の発明ではそれに限らず、熱媒体を循環させて温調対象を温調する各種熱マネジメントシステムに本発明は適用可能である。
It goes without saying that the numerical values and configurations shown in the examples are not limited to them, and can be changed without departing from the scope of the present invention. In particular, in the embodiments, the thermo valve switches the flow path of the heat medium, but in the present application, the concept includes the case where a small amount flows in both directions without completely switching. Further, in the embodiments, the vehicle air conditioner for an electric vehicle was taken up as an example, but the inventions other than
1 熱マネジメントシステム
2 バッテリ(温調対象)
3 ヒートポンプ回路
4 熱媒体回路
7 圧縮機
8 放熱器
9 膨張弁(減圧部)
11 吸熱器
13 冷却部
14 加熱部
16 クーラコア
17 ヒータコア
21 第1ポンプ
22 第2ポンプ
23 第3ポンプ(循環部)
26 貯留部
30、31 サーモバルブ(温度調整部)
32~39 三方弁
42 温調回路
43、43A 低温熱媒体回路
44 高温熱媒体回路
45 サーモバルブ(流路切替部)
61 低温側貯留室
61A 低温側出口
62 断熱壁
63 高温側貯留室
63A 高温側出口
1
3
11
26
32 to 39 three-
61 low temperature
Claims (9)
前記熱媒体を前記温調対象に循環させる循環部を有する温調回路と、
該温調回路に接続されると共に、前記熱媒体を加熱する加熱部を有し、当該加熱部により加熱された前記熱媒体が循環される高温熱媒体回路と、
前記温調回路に接続されると共に、前記熱媒体を冷却する冷却部を有し、当該冷却部により冷却された前記熱媒体が循環される低温熱媒体回路と、
前記高温熱媒体回路を流れる前記熱媒体と前記低温熱媒体回路を流れる前記熱媒体を選択的に前記温調回路に導入する温度調整部と、
前記温調回路から前記高温熱媒体回路又は前記低温熱媒体回路に前記熱媒体を戻す経路上に設けられ、前記熱媒体を貯留する貯留部を備えたことを特徴とする熱マネジメントシステム。 A heat management system comprising a heat medium circuit that regulates temperature by circulating a heat medium to a temperature control target,
a temperature control circuit having a circulation unit that circulates the heat medium to the temperature control target;
a high-temperature heat medium circuit connected to the temperature control circuit and having a heating unit for heating the heat medium, in which the heat medium heated by the heating unit is circulated;
a low-temperature heat medium circuit connected to the temperature control circuit and having a cooling unit for cooling the heat medium, through which the heat medium cooled by the cooling unit is circulated;
a temperature control unit that selectively introduces the heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit and the heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit into the temperature control circuit;
A heat management system comprising a reservoir for storing the heat medium, provided on a path for returning the heat medium from the temperature control circuit to the high-temperature heat medium circuit or the low-temperature heat medium circuit.
前記温度調整部が前記高温熱媒体回路から前記温調回路に前記熱媒体を導入する際に、前記貯留部の前記高温側貯留室と前記温調回路とを接続する流路切替部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱マネジメントシステム。 The storage section has a high temperature side storage chamber having a high temperature side outlet for returning the heat medium to the high temperature heat medium circuit, and a low temperature side storage chamber having a low temperature side outlet for returning the heat medium to the low temperature heat medium circuit. ,
a flow path switching unit that connects the high temperature side storage chamber of the storage unit and the temperature control circuit when the temperature control unit introduces the heat medium from the high temperature heat medium circuit to the temperature control circuit The thermal management system of claim 1, characterized by:
前記低温熱媒体回路は、前記冷却部により冷却された前記熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコアを有することを特徴とする請求項1乃至請求項7のうちの何れかに記載の熱マネジメントシステム。 The high-temperature heat medium circuit has a heater core for circulating the heat medium heated by the heating unit to heat the interior of the vehicle,
8. The low-temperature heat medium circuit has a cooler core for circulating the heat medium cooled by the cooling unit to cool the interior of the vehicle. The thermal management system described in .
前記放熱器と前記高温熱媒体回路の前記加熱部とが熱交換関係に設けられ、
前記吸熱器と前記低温熱媒体回路の前記冷却部とが熱交換関係に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちの何れかに記載の熱マネジメントシステム。 A compressor that compresses a refrigerant, a radiator that dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor, a decompression section that decompresses the refrigerant that has dissipated heat from the radiator, and a heat absorption of the refrigerant decompressed by the decompression section. a heat pump circuit having a heat absorber that causes
the radiator and the heating portion of the high-temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship,
9. A heat management system according to claim 1, wherein said heat absorber and said cooling portion of said low-temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship.
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