JP2024000918A - temperature control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度制御装置に関する。 The present invention relates to a temperature control device.
特許文献1には、エンジン冷却水とバッテリ冷却水との熱交換器と、この熱交換器に冷却水を供給する流路及び切替弁を備え、エンジンの排熱をバッテリに供給してバッテリを暖機する技術が開示されている。 Patent Document 1 includes a heat exchanger for engine cooling water and battery cooling water, a flow path and a switching valve for supplying the cooling water to this heat exchanger, and supplies exhaust heat from the engine to the battery to recharge the battery. A technique for warming up is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、エンジンの排熱を用いてバッテリを加温するための簡易的な仕組みに検討の余地がある。 However, in the technology disclosed in Patent Document 1, there is room for consideration of a simple mechanism for warming the battery using engine exhaust heat.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易的な仕組みで、エンジンの排熱を用いてバッテリを加温することができる温度制御装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a temperature control device that can heat a battery using engine exhaust heat with a simple mechanism. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る温度制御装置は、エンジンの排熱を用いてバッテリの加温制御を実施する温度制御装置であって、前記エンジンの排熱を回収した第1冷却水と熱交換を行って空調風を温めるための第1ヒータコアが設けられた前記第1冷却水が循環する第1冷却水回路と、熱源装置からの熱を回収した第2冷却水と熱交換を行って前記空調風を温めるための第2ヒータコア、前記第2冷却水と熱交換を行う第1ラジエータ、及び、前記第1ラジエータへの前記第2冷却水の流量を切り替える第1切替弁、が設けられた前記第2冷却水が循環する第2冷却水回路と、前記バッテリからの熱を回収した第3冷却水と熱交換を行う第2ラジエータ、及び、前記第2ラジエータへの前記第3冷却水の流量を切り替える第2切替弁、が設けられた前記第3冷却水が循環する第3冷却水回路と、において、前記第1ヒータコアと前記第2ヒータコアとが近接して配置されており、前記第1ラジエータと前記第2ラジエータとが近接して配置されており、前記エンジン、前記第1ヒータコア、前記第2ヒータコア、前記第1切替弁、前記第1ラジエータ、前記第2ラジエータ、前記第2切替弁、前記バッテリ、の順で熱が移動するように、前記第1切替弁及び前記第2切替弁を制御することを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objects, a temperature control device according to the present invention is a temperature control device that performs battery heating control using exhaust heat of an engine. a first cooling water circuit in which the first cooling water circulates, and a first cooling water circuit, in which the first cooling water circulates, is provided with a first heater core for heating the conditioned air by exchanging heat with the first cooling water that has been recovered; 2. A second heater core for exchanging heat with the second cooling water to warm the conditioned air, a first radiator for exchanging heat with the second cooling water, and a flow rate of the second cooling water to the first radiator. a second cooling water circuit in which the second cooling water circulates and is provided with a first switching valve for switching; a second radiator that exchanges heat with the third cooling water that recovers heat from the battery; a third cooling water circuit in which the third cooling water circulates, the third cooling water circuit is provided with a second switching valve that switches the flow rate of the third cooling water to the second radiator; The first radiator and the second radiator are arranged close to each other, the engine, the first heater core, the second heater core, the first switching valve, and the first radiator. , the first switching valve and the second switching valve are controlled so that heat is transferred to the second radiator, the second switching valve, and the battery in this order.
本発明に係る温度制御装置は、簡易的な仕組みで、エンジンの排熱を用いてバッテリを加温することができるという効果を奏する。 The temperature control device according to the present invention has the advantage of being able to heat a battery using engine exhaust heat with a simple mechanism.
以下に、本発明に係る温度制御装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。本発明に係る温度制御装置は、例えば、エンジン及び電動モータを共に走行用駆動力源として用いて走行するプラグインハイブリッド車両(PHEV)などに適用される。 Embodiments of the temperature control device according to the present invention will be described below. Note that the present invention is not limited to this embodiment. The temperature control device according to the present invention is applied to, for example, a plug-in hybrid vehicle (PHEV) that runs using both an engine and an electric motor as driving power sources for driving.
図1は、実施形態に係る温度制御装置100がバッテリ加温制御に用いる、第1冷却水回路1、第2冷却水回路2、第3冷却水回路3、及び、冷凍サイクル4の概略構成を示した図である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a first cooling water circuit 1, a second
第1冷却水回路1は、冷却水通路10a,10b、エンジン11及び第1ヒータコア12などが設けられている。第1ヒータコア12は、エンジン排熱暖房用ヒータコアであって、後述する室内空調ユニット5のケーシング54内に配置され、エンジン11の排熱を回収した第1冷却水と熱交換を行って、ケーシング54内の空調風(送風空気)を加熱するために設けられている。
The first cooling water circuit 1 is provided with
第1冷却水回路1では、不図示の電動ウォータポンプなどを用いて、エンジン11を冷却する第1冷却水が循環可能なように、エンジン11と第1ヒータコア12とが冷却水通路10a,10bによって接続されている。
In the first coolant circuit 1, the engine 11 and the
第2冷却水回路2は、冷却水通路20a~20f、熱源装置21、第2ヒータコア22、第1熱交換器23、第1切替弁24、及び、第1ラジエータ25などが設けられている。なお、熱源装置21としては、例えば、ヒートポンプシステムや電気ヒータなどを用いることができる。第2ヒータコア22は、EV走行暖房用ヒータコアであって、後述する室内空調ユニット5のケーシング54内に配置され、熱源装置21からの熱を回収した第2冷却水と熱交換を行って、ケーシング54内の空調風を加熱するために設けられている。また、第2ヒータコア22は、第1ヒータコア12と近接して配置されており、第1ヒータコア12と第2ヒータコア22との間で熱移動が可能となっている。
The second
冷却水通路20aは、熱源装置21と第2ヒータコア22とを接続している。冷却水通路20bは、第2ヒータコア22と第1熱交換器23とを接続している。冷却水通路20cは、第1熱交換器23と第1切替弁24とを接続している。冷却水通路20dは、第1切替弁24と熱源装置21とを接続している。冷却水通路20eは、第1切替弁と第1ラジエータ25とを接続している。冷却水通路20fは、第1ラジエータ25と第1熱交換器23とを接続している。
The
第2冷却水回路2では、不図示の電動ウォータポンプなどを用いて、熱源装置21から第2ヒータコア22、第2ヒータコア22から第1熱交換器23、第1熱交換器23から第1切替弁24、第1切替弁24から熱源装置21、第1切替弁24から第1ラジエータ25、及び、第1ラジエータ25から第1熱交換器23、に第2冷却水が流れるように循環させる。なお、第1切替弁24は、温度制御装置100の制御の下で、閉状態と開状態とを変えることができる弁であって、熱源装置21と第1ラジエータ25とのそれぞれに流れる第2冷却水の流量を切り替える。例えば、第1切替弁24は、冷却水通路20dと冷却水通路20eとのどちらか一方に対して閉状態とし他方に対して開状態とすることによって、第1切替弁24から第2冷却水が流れ込む対象を熱源装置21と第1ラジエータ25とで切り替える。
In the second
第3冷却水回路3には、冷却水通路30a~30g、バッテリ31、第2熱交換器32、第2切替弁33、第2ラジエータ34、及び、発熱体35などが設けられている。なお、発熱体35としては、車両を走行させる駆動源である駆動モータや、この駆動モータとバッテリ31との間で電力の変換を行うインバータなどが挙げられる。第2ラジエータ34は、第1ラジエータ25と近接して配置されており、第1ラジエータ25と第2ラジエータ34との間で熱移動が可能となっている。
The third
冷却水通路30aは、バッテリ31と第2熱交換器32とを接続している。冷却水通路30bは、第2熱交換器32と第2切替弁33とを接続している。冷却水通路30cは、第2切替弁33とバッテリ31とを接続している。冷却水通路30dは、第2切替弁33と第2ラジエータ34とを接続している。冷却水通路30eは、第2ラジエータ34と第2熱交換器32とを接続している。冷却水通路30fは、第2ラジエータ34と発熱体35とを接続している。冷却水通路30gは、発熱体35と第2切替弁33とを接続している。
第3冷却水回路3では、不図示の電動ウォータポンプなどを用いて、バッテリ31から第2熱交換器32へ、第2熱交換器32から第2切替弁33へ、第2切替弁33からバッテリ31または第2ラジエータ34へ、第2ラジエータ34から第2熱交換器32及び発熱体35へ、並びに、発熱体35から第2切替弁33へ、第3冷却水が流れるように循環させる。
In the third
なお、第2切替弁33は、温度制御装置100の制御の下で、閉状態と開状態とを変えることができる弁であって、バッテリ31と第2ラジエータ34とのそれぞれに流れる第3冷却水の流量を切り替える。例えば、第2切替弁33は、冷却水通路30cと冷却水通路30dとのどちらか一方に対して閉状態とし他方に対して開状態とすることによって、第2切替弁33から第3冷却水が流れ込む対象をバッテリ31と第2ラジエータ34とで切り替える。
The
冷凍サイクル4では、第2熱交換器32とコンプレッサ41とが冷媒通路40aで接続されており、コンプレッサ41と第1熱交換器23とが冷媒通路40bで接続されており、第1熱交換器23と第2熱交換器32とが冷媒通路40cで接続されている。
In the
冷凍サイクル4では、コンプレッサ41から第1熱交換器23へ、第1熱交換器23から第2熱交換器32へ、並びに、第2熱交換器32からコンプレッサ41へ、冷媒が流れるように循環させる。
In the
なお、第1熱交換器23では、第2冷却水回路2を循環する第2冷却水と、冷凍サイクル4を循環する冷媒との間で熱交換が行われる。また、第2熱交換器32では、第3冷却水回路3を循環する第3冷却水と、冷凍サイクル4を循環する冷媒との間で熱交換が行われる。
Note that, in the
これにより、第3冷却水回路3において、バッテリ31から受熱した第3冷却水の熱は、第2熱交換器32で冷凍サイクル4内を循環する冷媒に移動し、第1熱交換器23で第2冷却水回路2を循環する第2冷却水に移動する。第2冷却水は、第1熱交換器23から第1切替弁24によって第1ラジエータ25へ流入することにより、第2冷却水の熱が第1ラジエータ25から外気へ放出される。また、第3冷却水回路3では、バッテリ31から第2熱交換器32と第2切替弁33とを経由して第2ラジエータ34へ第3冷却水が流入する流入経路も形成可能となっている。
As a result, in the third
図2は、実施形態に係る室内空調ユニット5の概略構成を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the indoor
室内空調ユニット5は、温度が調整された空調風を車室内に吹き出すために設けられている。室内空調ユニット5は、送風機51、エバポレータ52、エアミックスダンパ53、第1ヒータコア12、第2ヒータコア22、及び、これらを収納するケーシング54によって構成されている。室内空調ユニット5には、暖房手段として、エンジン11を始動させてエンジン排熱を用いるエンジン排熱暖房手段を構成する第1ヒータコア12と、EV走行(エンジン11の停止時)で熱源装置21からの熱を用いるEV走行暖房手段を構成する第2ヒータコア22とが配置されている。
The indoor
ケーシング54は、送風機51によって生成される空調風の通路を構成している。ケーシング54には、空調風の流れ方向における上流側端部に外気導入口55が形成されている。外気導入口55は、ケーシング54の内部に外気(車室外空気)を導入するために設けられている。外気導入口55の近傍には、送風機51が設けられている。
The
送風機51に対して空調風の流れ方向における下流側には、エバポレータ52が配置されている。ケーシング54内におけるエバポレータ52の下流側には、エアミックスダンパ53及び仕切壁56が設けられている。そして、この仕切壁56によって、ケーシング54内に加熱用通路54a及びバイパス通路54bが形成されている。
An
加熱用通路54aには、第1ヒータコア12及び第2ヒータコア22が配置されている。このため、加熱用通路54aを通過する空調風は、第1ヒータコア12及び第2ヒータコア22の冷却水の温度が空調風の温度よりも高い場合に加熱される。バイパス通路54bは、空調風が第1ヒータコア12及び第2ヒータコア22を迂回可能なように設けられている。エアミックスダンパ53は、加熱用通路54a及びバイパス通路54bを通過する風量の割合を調整することにより、車室内に供給される空調風の温度を調整するように構成されている。また、ケーシング54には、空調風の流れ方向における下流側端部に車室内に空調風を吹き出す吹き出し口57が形成されている。
The
室内空調ユニット5においては、第2ヒータコア22の温度が所定温度(少なくとも第1ヒータコア12の温度)よりも高ければ、第2ヒータコア22から第1ヒータコア12が受熱する構成となっている。例えば、第1ヒータコア12と第2ヒータコア22とが空隙を介して近接して配置されており、空気を媒体にして第2ヒータコア22から第1ヒータコア12が受熱する構成を採用することができる。また、第1ヒータコア12と第2ヒータコア22とが物理的につながった構成を採用することもできる。また、第1ヒータコア12と第2ヒータコア22とが熱伝導材を介してつながった構成を採用することもできる。
In the indoor
実施形態に係る温度制御装置100は、第1切替弁24の開状態と閉状態とを切り替えて第2冷却水回路2における第2冷却水の流れを制御したり、第2切替弁33の開状態と閉状態とを切り替えて第3冷却水回路3における第3冷却水の流れを制御したりする。実施形態に係る温度制御装置100としては、例えば、プラグインハイブリッド車両(PHEV)に搭載された電子制御装置(ECU)などを用いることができる。
The temperature control device 100 according to the embodiment controls the flow of the second cooling water in the second
図3は、バッテリ加温制御の実施時における熱の流れを示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing the flow of heat when performing battery heating control.
実施形態に係る温度制御装置100は、図3中に矢印で示すような、エンジン11、第1ヒータコア12、第2ヒータコア22、第1熱交換器23、第1切替弁24、第1ラジエータ25、第2ラジエータ34、第2熱交換器32、第2切替弁33、バッテリ31、の順で熱が移動するような熱の流れを実現するように、各電動ウォータポンプや第1切替弁24及び第2切替弁33などを制御するバッテリ加温制御を実施することができる。
The temperature control device 100 according to the embodiment includes an engine 11, a
実施形態に係る温度制御装置100がバッテリ加温制御を実施することによって、エンジン11の排熱をバッテリ31に供給し、エンジン11の排熱を利用してバッテリ31を加温することができる。これにより、バッテリ31が低温であることによって生じ得る、バッテリ31の出力不足(車両走行性能の低下)や、バッテリ31の抵抗増加(電力消費悪化)などを軽減することができる。また、実施形態に係る温度制御装置100は、バッテリ加温制御専用の熱交換器やラジエータや切替弁などを既存の各冷却水回路に対して追加で設けることなく、簡易的な仕組みで、エンジン11の排熱を用いてバッテリ31を加温することができる。
By performing battery heating control by the temperature control device 100 according to the embodiment, exhaust heat from the engine 11 can be supplied to the
図4は、温度制御装置100が実施するバッテリ加温制御の一例を示したフローチャートである。なお、バッテリ加温制御の実施条件としては、エンジン動作中、且つ、バッテリ温度が予め設定された閾値以下の場合としている。バッテリ温度は、例えば、バッテリ31に設けた温度センサによって検知された検知結果を用いることができる。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of battery heating control performed by the temperature control device 100. Note that the conditions for implementing the battery heating control are that the engine is operating and the battery temperature is below a preset threshold value. As the battery temperature, for example, a detection result detected by a temperature sensor provided in the
まず、温度制御装置100は、エンジン動作中であるか否かを判断する(ステップS1)。温度制御装置100は、エンジン動作中ではないと判断した場合(ステップS1にてNo)、一連の制御を終了する。一方、温度制御装置100は、エンジン動作中であると判断した場合(ステップS1にてYes)、バッテリ温度<閾値の関係を満たすか否かを判断する(ステップS2)。温度制御装置100は、バッテリ温度<閾値の関係を満たさないと判断した場合(ステップS2にてNo)、一連の制御を終了する。一方、温度制御装置100は、バッテリ温度<閾値の関係を満たすと判断した場合(ステップS2にてYes)、バッテリ加温制御を実施する(ステップS3)。そして、温度制御装置100は、一例の制御を終了する。 First, the temperature control device 100 determines whether the engine is in operation (step S1). If the temperature control device 100 determines that the engine is not in operation (No in step S1), it ends the series of controls. On the other hand, if the temperature control device 100 determines that the engine is in operation (Yes in step S1), it determines whether the relationship of battery temperature<threshold value is satisfied (step S2). If the temperature control device 100 determines that the relationship of battery temperature<threshold value is not satisfied (No in step S2), it ends the series of controls. On the other hand, if the temperature control device 100 determines that the relationship of battery temperature<threshold value is satisfied (Yes in step S2), it performs battery heating control (step S3). Then, the temperature control device 100 ends the example control.
図5は、温度制御装置100が実施するバッテリ加温制御の他例を示したフローチャートである。なお、バッテリ加温制御の実施条件としては、エンジン動作中、且つ、バッテリ温度が予め設定された閾値以下、且つ、エアミックスダンパ作動中の場合としている。 FIG. 5 is a flowchart showing another example of battery heating control performed by the temperature control device 100. Note that the conditions for implementing the battery heating control are that the engine is in operation, the battery temperature is below a preset threshold, and the air mix damper is in operation.
まず、温度制御装置100は、エンジン動作中であるか否かを判断する(ステップS11)。温度制御装置100は、エンジン動作中ではないと判断した場合(ステップS11にてNo)、一連の制御を終了する。一方、温度制御装置100は、エンジン動作中であると判断した場合(ステップS11にてYes)、バッテリ温度<閾値の関係を満たすか否かを判断する(ステップS12)。温度制御装置100は、バッテリ温度<閾値の関係を満たさないと判断した場合(ステップS12にてNo)、一連の制御を終了する。一方、温度制御装置100は、バッテリ温度<閾値の関係を満たすと判断した場合(ステップS12にてYes)、エアミックスダンパ作動中であるか否かを判断する(ステップS13)。温度制御装置100は、エアミックスダンパ作動中ではないと判断した場合(ステップS13にてNo)、一連の制御を終了する。一方、温度制御装置100は、エアミックスダンパ作動中であると判断した場合(ステップS13にてYes)、バッテリ加温制御を実施する(ステップS14)。そして、温度制御装置100は、一例の制御を終了する。 First, the temperature control device 100 determines whether the engine is in operation (step S11). If the temperature control device 100 determines that the engine is not in operation (No in step S11), it ends the series of controls. On the other hand, if the temperature control device 100 determines that the engine is in operation (Yes in step S11), it determines whether the relationship of battery temperature<threshold value is satisfied (step S12). If the temperature control device 100 determines that the relationship of battery temperature<threshold value is not satisfied (No in step S12), it ends the series of controls. On the other hand, if the temperature control device 100 determines that the relationship of battery temperature<threshold value is satisfied (Yes in step S12), it determines whether the air mix damper is in operation (step S13). If the temperature control device 100 determines that the air mix damper is not in operation (No in step S13), it ends the series of controls. On the other hand, if the temperature control device 100 determines that the air mix damper is in operation (Yes in step S13), it performs battery heating control (step S14). Then, the temperature control device 100 ends the example control.
これにより、エアミックスダンパ作動中は、エンジン用ヒータコアに室内空調に必要な熱量が十分供給できており、車室内暖房性能を低下させることなく、バッテリ加温可能な条件にてバッテリ加温を実施することができる。 As a result, when the air mix damper is operating, sufficient heat is supplied to the engine heater core for indoor air conditioning, and the battery can be heated under conditions that allow battery heating without reducing vehicle interior heating performance. can do.
1 第1冷却水回路、2 第2冷却水回路、3 第3冷却水回路、11 エンジン、12 第1ヒータコア、21 熱源装置、22 第2ヒータコア、24 第1切替弁、25 第1ラジエータ、31 バッテリ、33 第2切替弁、34 第2ラジエータ、100 温度制御装置。 1 First cooling water circuit, 2 Second cooling water circuit, 3 Third cooling water circuit, 11 Engine, 12 First heater core, 21 Heat source device, 22 Second heater core, 24 First switching valve, 25 First radiator, 31 battery, 33 second switching valve, 34 second radiator, 100 temperature control device.
Claims (1)
前記エンジンの排熱を回収した第1冷却水と熱交換を行って空調風を温めるための第1ヒータコアが設けられた前記第1冷却水が循環する第1冷却水回路と、
熱源装置からの熱を回収した第2冷却水と熱交換を行って前記空調風を温めるための第2ヒータコア、前記第2冷却水と熱交換を行う第1ラジエータ、及び、前記第1ラジエータへの前記第2冷却水の流量を切り替える第1切替弁、が設けられた前記第2冷却水が循環する第2冷却水回路と、
前記バッテリからの熱を回収した第3冷却水と熱交換を行う第2ラジエータ、及び、前記第2ラジエータへの前記第3冷却水の流量を切り替える第2切替弁、が設けられた前記第3冷却水が循環する第3冷却水回路と、
において、
前記第1ヒータコアと前記第2ヒータコアとが近接して配置されており、
前記第1ラジエータと前記第2ラジエータとが近接して配置されており、
前記エンジン、前記第1ヒータコア、前記第2ヒータコア、前記第1切替弁、前記第1ラジエータ、前記第2ラジエータ、前記第2切替弁、前記バッテリ、の順で熱が移動するように、前記第1切替弁及び前記第2切替弁を制御することを特徴とする温度制御装置。 A temperature control device that performs battery heating control using engine exhaust heat,
a first cooling water circuit in which the first cooling water circulates, the first cooling water circuit being provided with a first heater core for heating the conditioned air by exchanging heat with the first cooling water that has recovered exhaust heat from the engine;
a second heater core for warming the conditioned air by exchanging heat with second cooling water that has recovered heat from the heat source device; a first radiator for exchanging heat with the second cooling water; and a first radiator. a second cooling water circuit in which the second cooling water circulates, the second cooling water circuit being provided with a first switching valve that switches the flow rate of the second cooling water;
The third radiator is provided with a second radiator that exchanges heat with the third cooling water that has recovered heat from the battery, and a second switching valve that switches the flow rate of the third cooling water to the second radiator. a third cooling water circuit in which cooling water circulates;
In,
the first heater core and the second heater core are arranged close to each other,
the first radiator and the second radiator are arranged close to each other,
the first heater core, the second heater core, the first switching valve, the first radiator, the second radiator, the second switching valve, and the battery so that heat is transferred in this order. A temperature control device that controls a first switching valve and a second switching valve.
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