JP2024001400A - 車両用熱マネジメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車載電池冷却と車室内空調を適切に行い、低温時でも車室内を効果的に暖房する。
【解決手段】第１冷媒回路１は第１冷媒を循環させて電池熱交換器１１にて車載電池を温度調整する。冷却水回路２は冷却水で電気部品３２を冷却する。第２冷媒回路３は第２冷媒を循環させて車室内を暖房する。第１冷媒／冷却水熱交換器４が第１冷媒回路１と冷却水回路２とを連結し、第２冷媒／冷却水熱交換器５が冷却水回路２と第２冷媒回路３とを連結する。２段ヒートポンプモードで、第１冷媒回路１の第１冷媒が外気から吸熱するとともに第１冷媒／冷却水熱交換器４にて冷却水回路２の冷却水に放熱し、第２冷媒回路３の第２冷媒が第２冷媒／冷却水熱交換器５にて冷却水回路２の冷却水から吸熱するとともに内気加熱器５２にて室内空気に放熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用熱マネジメントシステムに関する。

電気自動車（ＢＥＶ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ、Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等、主に電力で走行する車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等が搭載されている。

電池は充放電時に発熱し、高温状態が継続すると劣化が促進する。走行用モータやＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の電気部品も高速走行時等に過度に高温になると損傷や作動不良の懸念がある。このため、電気自動車等には、一般に、電池や電気部品を冷却する冷却水回路等の冷却システムが搭載されている。

他方、車室内の暖房に内燃機関の燃焼排熱を利用できない電気自動車等においては、車室内の暖房に、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータやヒートポンプ回路を利用している。

しかし、車載電池をエネルギー源とするＰＴＣヒータを用いた暖房では、エネルギー消費効率が相対的に低く、航続距離が短くなるという課題がある。また、ヒートポンプ回路を用いた暖房では、車載電池に加えて空気熱もエネルギー源とするため、エネルギー消費効率はＰＴＣヒータを用いた暖房に比べて高いものの、寒冷地などで外気温が極めて低い時に十分に暖房できないという課題がある。

特許文献１には、電気自動車等に適用して好適な従来の車両用熱マネジメントシステムが開示されている。この車両用熱マネジメントシステムでは、ヒートポンプ回路で車室内を空調するとともに、冷却水回路で電池や電気部品を冷却している。そして、冷媒／冷却水熱交換器によってヒートポンプ回路と冷却水回路とを連結し、この冷媒／冷却水熱交換器をヒートポンプ回路の暖房モードにおける蒸発器として機能させている。

これにより、車室内の暖房時に、電池や電気部品を冷却水で冷却しつつ、冷媒／冷却水熱交換器にて、電池や電気部品を冷却して高温になった冷却水からヒートポンプ回路の冷媒に放熱させている。こうして電池や電気部品の排熱を熱源に有効利用して車室内を暖房することで、車室内の暖房と電池や電気部品の冷却とを効率的に行っている。

特開２０１０－１１１２６９号公報

近年、地球環境の改善の観点から、自動車業界においては電気自動車等の電池搭載車両が注目され、その普及率も高まっている。このため、電池搭載車両において電池や電気部品の冷却と車室内の空調とを適切に行えるシステムに関しても新規な開発が求められている。

特に、寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房できれば好都合である。

さらに、電池は過度に低温になると、電池出力が低下する。このため、電池を加熱することもできれば、電池出力の安定化につながる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、電池搭載車両において車載電池の温度調整と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することのできる車両用熱マネジメントシステムを提供することを解決すべき技術課題とする。

本発明の車両用熱マネジメントシステムは、吸入口から吸入した第１冷媒を圧縮して吐出口から吐出する第１圧縮機と、第１冷媒と車載電池とを熱交換させる電池熱交換器と、第１冷媒と外気とを熱交換させる外気熱交換器と、第１冷媒を減圧させる第１絞り部とを有し、前記車載電池の温度を調整する第１冷媒回路と、
冷却液を圧送するポンプを有し、車載発熱体を冷却する冷却液回路と、
第２冷媒を吸入するとともに吸入した第２冷媒を圧縮して吐出する第２圧縮機と、第２冷媒と車室内に供給される室内空気とを熱交換させる内気熱交換器と、第２冷媒を減圧させる第３絞り部とを有し、前記車室内を空調する第２冷媒回路と、
前記第１冷媒回路及び前記冷却液回路に組み込まれ、第１冷媒と冷却液とを熱交換させる第１冷媒／冷却液熱交換器と、
前記第２冷媒回路及び前記冷却液回路に組み込まれ、第２冷媒と冷却液とを熱交換させる第２冷媒／冷却液熱交換器と、
前記第１冷媒回路、前記冷却液回路及び前記第２冷媒回路の作動を制御する制御部とを備え、
前記第１冷媒回路は、前記電池熱交換器及び前記第１絞り部が設けられた第１流路と、前記第１流路と並列接続され、前記第１冷媒／冷却液熱交換器及び第１冷媒を減圧させる第２絞り部が設けられた第２流路とを含み、
前記第１冷媒回路は、前記第１圧縮機、前記外気熱交換器、前記第１絞り部、前記電池熱交換器及び前記第１圧縮機の順で第１冷媒を循環させる第１循環経路と、前記第１圧縮機、前記電池熱交換器、前記第１絞り部、前記外気熱交換器及び前記第１圧縮機の順で第１冷媒を循環させる第２循環経路と、前記第１圧縮機、前記第１冷媒／冷却液熱交換器、前記第２絞り部、前記外気熱交換器及び前記第１圧縮機の順で第１冷媒を循環させる第３循環経路とに第１冷媒の循環経路を切り替える循環経路切替部をさらに有し、
前記第１冷媒回路は、前記制御部の制御により、前記車載電池を冷却する電池冷却モード、前記車載電池を加熱する電池暖機モード及び前記車室内を暖房する２段ヒートポンプモードで作動し、
前記電池冷却モードでは、前記循環経路切替部により前記循環経路が前記第１循環経路に切り替えられ、
前記電池暖機モードでは、前記循環経路切替部により前記循環経路が前記第２循環経路に切り替えられ、
前記２段ヒートポンプモードでは、前記循環経路切替部により前記循環経路が前記第３循環経路に切り替えられ、
前記２段ヒートポンプモードにおいて、前記冷却液回路では、冷却液が前記第１冷媒／冷却液熱交換器にて第１冷媒から吸熱するとともに前記第２冷媒／冷却液熱交換器にて第２冷媒に放熱し、
前記２段ヒートポンプモードにおいて、前記第２冷媒回路では、前記第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が前記第２冷媒回路の凝縮器として機能する前記内気熱交換器にて室内空気に放熱し、放熱後に前記第３絞り部で減圧された第２冷媒が前記第２冷媒回路の蒸発器として機能する前記第２冷媒／冷却液熱交換器にて冷却液から吸熱することを特徴とする。

本発明の車両用熱マネジメントシステムでは、第１冷媒回路において、電池熱交換器及び第１絞り部が設けられた第１流路と、第１冷媒／冷却液熱交換器及び第２絞り部が設けられた第２流路とが並列に接続されている。そして、第１冷媒回路における第１冷媒の循環経路は、制御部が循環経路切替部を切替制御することにより、第１循環経路と、第２循環経路と、第３循環経路とに切り替えられる。

第１循環経路では、第１圧縮機、外気熱交換器、第１絞り部、電池熱交換器及び第１圧縮機の順で第１冷媒が循環する。第２循環経路では、第１圧縮機、電池熱交換器、第１絞り部、外気熱交換器及び第１圧縮機の順で第１冷媒が循環する。第３循環経路では、第１圧縮機、第１冷媒／冷却液熱交換器、第２絞り部、外気熱交換器及び第１圧縮機の順で第１冷媒が循環する。本明細書における「絞り部」とは、開度が一定の固定絞り及び開度が可変の可変絞りの双方を含み、可変絞りとしては、例えば弁開度が０％～１００％の範囲で調整可能な電子式の膨張弁を挙げることができる。

この車両用熱マネジメントシステムは、制御部の制御により、第１冷媒回路が電池冷却モード、電池暖機モード及び２段ヒートポンプモードで作動する。

電池冷却モードでは、循環経路切替部により、第１冷媒の循環経路が第１循環経路に切り替えられる。これにより、第１循環経路では、第１圧縮機で圧縮された第１冷媒が第１冷媒回路の凝縮器として機能する外気熱交換器にて外気に放熱し、放熱後に第１絞り部で減圧された第１冷媒が第１冷媒回路の蒸発器として機能する電池熱交換器にて車載電池から吸熱する。その結果、車載電池が冷却される。本明細書における「車載電池」とは、車両に搭載される電池のことで、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池等の二次電池やその他の電池が含まれる。

電池暖機モードでは、循環経路切替部により、第１冷媒の循環経路が第２循環経路に切り替えられる。これにより、第２循環経路では、第１圧縮機で圧縮された第１冷媒が第１冷媒回路の凝縮器として機能する電池熱交換器にて車載電池に放熱し、放熱後に第１絞り部で減圧された第１冷媒が第１冷媒回路の蒸発器として機能する外気熱交換器にて外気から吸熱する。その結果、車載電池が加熱される。

こうして電池冷却モード及び電池暖機モードでは、第１冷媒回路の冷却能力及び加熱能力に応じて車載電池を冷却及び加熱することができるので、車載電池の適切な温度調整が可能になる。

また、２段ヒートポンプモードでは、循環経路切替部により、第１冷媒の循環経路が第３循環経路に切り替えられる。これにより、第３循環経路では、第１圧縮機で圧縮された第１冷媒が第１冷媒回路の蒸発器として機能する外気熱交換器にて外気から吸熱する。吸熱後の第１冷媒は、第１圧縮機で圧縮されて高温になり、第１冷媒回路の凝縮器として機能する第１冷媒／冷却液熱交換器にて冷却液に放熱する。放熱後の第１冷媒は、第２絞り部で減圧されて、外気熱交換器に導入される。

２段ヒートポンプモードにおいて、車載発熱体を冷却する冷却液回路では、回路内を循環する冷却液が、第１冷媒／冷却液熱交換器にて第１冷媒から吸熱するとともに車載発熱体からも吸熱し、かつ、第２冷媒／冷却液熱交換器にて第２冷媒に放熱する。本明細書における「冷却液」とは、車両用の冷却水、すなわちクーラント液が含まれる。本明細書における「車載発熱体」とは、電池熱交換器で温度調節する車載電池以外の発熱体を意味し、例えば車両の走行用モータやＰＣＵ等の電気部品を挙げることができる。

２段ヒートポンプモードにおいて、車室内を空調する第２冷媒回路では、第２冷媒が、第２冷媒回路の蒸発器として機能する第２冷媒／冷却液熱交換器にて冷却液から吸熱する。冷却液によって加熱された吸熱後の第２冷媒は、第２圧縮機で圧縮されてさらに高温になり、第２冷媒回路の凝縮器として機能する内気熱交換器にて室内空気に放熱して、車室内を暖房する。放熱後の第２冷媒は、第３絞り部で減圧されて、第２冷媒／冷却液熱交換器に導入される。

こうして２段ヒートポンプモードでは、第１冷媒回路で外気から吸熱した空気熱及び冷却液回路で車載発熱体から吸熱した車載発熱体の排熱を熱源とするとともに、２つの冷媒回路で冷媒の圧縮を２回行うことにより、第２冷媒回路における第２冷媒を効果的に加熱して高温にすることができる。このため、寒冷地などで外気温が低い時でも、第１冷媒回路の加熱能力及び第２冷媒回路の加熱能力に応じて、第２冷媒回路で車室内を効果的に暖房することができる。

したがって、この車両用熱マネジメントシステムによれば、電池搭載車両において車載電池の温度調整と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することができる。

循環経路切替部は、方向切替部と、流路切替部とを有することが好ましい。方向切替部は、第１圧縮機で圧縮された第１冷媒の循環方向を切り替える。流路切替部は、方向切替部と第１流路又は第２流路とを選択的に接続させる。

方向切替部は、四方弁又は第１開閉弁群を有することが好ましい。流路切替部は、三方弁又は第２開閉弁群を有することが好ましい。

方向切替部の四方弁は、吸入口と流路切替部とを接続するとともに吐出口と外気熱交換器とを接続する第１接続状態と、吸入口と外気熱交換器とを接続するとともに吐出口と流路切替部とを接続する第２接続状態とに切り替わる。

方向切替部の第１開閉弁群は、第１開閉弁、第２開閉弁、第３開閉弁及び第４開閉弁よりなる。第１開閉弁は、吸入口と流路切替部とを接続する第１接続路に設けられる。第２開閉弁は、吐出口と外気熱交換器とを接続する第２接続路に設けられる。第３開閉弁は、吸入口と外気熱交換器とを接続する第３接続路に設けられる。第４開閉弁は、吐出口と流路切替部とを接続する第４接続路に設けられる。

流路切替部の三方弁は、方向切替部と第１流路とを接続する第３接続状態と、方向切替部と第２流路とを接続する第４接続状態とに切り替わる。

流路切替部の第２開閉弁群は、第５開閉弁及び第６開閉弁よりなる。第５開閉弁は、第１流路に設けられて方向切替部と電池熱交換器との間に配置される。第６開閉弁は、第２流路に設けられて方向切替部と第１冷媒／冷却液熱交換器との間に配置される。

この場合、四方弁内における流路の切り替えや、第１開閉弁群における第１開閉弁～第４開閉弁の開閉切替により、第１圧縮機で圧縮された第１冷媒の循環方向を切り替えることができる。また、三方弁内における流路の切り替えや、第２開閉弁群における第５開閉弁及び第６開閉弁の開閉切替により、第１圧縮機と第１流路又は第２流路とを選択的に接続することができる。

本発明の車両用熱マネジメントシステムによれば、電池搭載車両において車載電池の冷却と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することができる。

図１は、実施例１の車両用熱マネジメントシステムを概念的に示すシステム構成図である。 図２は、実施例１の車両用熱マネジメントシステムの全体構成を模式的に示すシステム構成図である。 図３は、実施例１の車両用熱マネジメントシステムに係り、電池冷却モードを説明するシステム構成図である。 図４は、実施例１の車両用熱マネジメントシステムに係り、電池暖機モードを説明するシステム構成図である。 図５は、実施例１の車両用熱マネジメントシステムに係り、冷却水加熱モードを説明するシステム構成図である。 図６は、実施例１の車両用熱マネジメントシステムに係り、２段ヒートポンプモードを説明するシステム構成図である。 図７は、実施例２の車両用熱マネジメントシステムに係り、車室内冷房冷却水冷却モードを説明するシステム構成図である。 図８は、実施例３の車両用熱マネジメントシステムの全体構成を模式的に示すシステム構成図である。

以下、本発明を具体化した実施例１～３を図面を参照しつつ説明する。実施例１～３の車両用熱マネジメントシステムは、電動モータから走行用の駆動力を得る電池搭載車両に搭載される。電池搭載車両としては、例えば、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車を挙げることができる。実施例１～３の車両用熱マネジメントシステムは、車室内の空調を行うとともに、車載電池及び車載発熱体の温度調整を行う。

車載電池は、走行用モータに電力を供給するための蓄電装置を構成する。車載電池は複数の電池セルを有し、各電池セルはリチウムイオン二次電池等の二次電池よりなる。車載発熱体は、例えば、モータやＰＣＵ等の電気部品のことである。

（実施例１）
この車両用熱マネジメントシステムは、図１にシステム構成図を概念的に示すように、第１冷媒回路１と、冷却水回路２と、第２冷媒回路３と、第１冷媒／冷却水熱交換器４と、第２冷媒／冷却水熱交換器５と、制御部６とを備えている。冷却水回路２は、本発明の冷却液回路の一例である。第１冷媒／冷却水熱交換器４は、本発明の第１冷媒／冷却液熱交換器の一例である。第２冷媒／冷却水熱交換器５は、本発明の第２冷媒／冷却液熱交換器の一例である。

第１冷媒／冷却水熱交換器４は、第１冷媒回路１及び冷却水回路２の双方に組み込まれて、第１冷媒回路１と冷却水回路２とを連結している。第２冷媒／冷却水熱交換器５は、冷却水回路２及び第２冷媒回路３の双方に組み込まれて、冷却水回路２と第２冷媒回路３とを連結している。

第１冷媒回路１は、回路内を循環する第１冷媒Ｒ１と車載電池との熱交換により、車載電池の温度調整を行う。また、第１冷媒回路１は、回路内を循環する第１冷媒Ｒ１と冷却水回路２の冷却水Ｌとの熱交換により、冷却水Ｌの温度調整を行う。冷却水Ｌは、本発明の熱媒体としての冷却液の一例である。本実施例における冷却水ＬはＬＬＣである。

第１冷媒回路１は、第１圧縮機１０と、電池熱交換器１１と、固定絞り１２と、第１冷媒／冷却水熱交換器４と、第１膨張弁１３と、外気熱交換器１４とを備えている。第１圧縮機１０、電池熱交換器１１、固定絞り１２、第１冷媒／冷却水熱交換器４、第１膨張弁１３及び外気熱交換器１４は、第１冷媒流路１５によって接続されている。固定絞り１２は、本発明の第１絞り部の一例である。第１膨張弁１３は、本発明の第２絞り部の一例である。

第１冷媒流路１５は、電池熱交換器１１及び固定絞り１２が設けられた第１流路１５ａと、第１冷媒／冷却水熱交換器４及び第１膨張弁１３が設けられた第２流路１５ｂとを有する。第１流路１５ａと第２流路１５ｂとは並列に接続されている。

第１圧縮機１０は、吸入口１０ａから吸入した第１冷媒媒Ｒ１を圧縮して吐出口１０ｂから吐出する。第１圧縮機１０は、第１冷媒Ｒ１を第１冷媒流路１５内で循環させる。電池熱交換器１１は、第１冷媒Ｒ１と車載電池とを熱交換させる。第１流路１５ａは車載電池に隣接された温調用流路に接続されている。電池熱交換器１１内において、この温調用流路を流通する第１冷媒Ｒ１と車載電池とが熱交換することで、車載電池の温度調整が行われる。固定絞り１２は、その絞り開度に応じて第１冷媒Ｒ１を減圧する。第１膨張弁１３は、弁開度が０％～１００％の範囲で調整可能な電子式の膨張弁である。第１膨張弁１３の弁開度は制御部６により制御される。第１冷媒／冷却水熱交換器４は、第１冷媒回路１を循環する第１冷媒Ｒ１と、冷却水回路２を循環する冷却水Ｌとを熱交換させる。外気熱交換器１４は、第１冷媒Ｒ１と外気とを熱交換させる。

第１冷媒回路１は循環経路切替部１６を備えている。循環経路切替部１６は、第１冷媒回路１における第１冷媒Ｒ１の循環経路を、第１循環経路１７(図３参照）と、第２循環経路１８(図４参照）と、第３循環経路１９（図５及び図６参照）とに切り替える。第１循環経路１７には、第１圧縮機１０と、外気熱交換器１４と、固定絞り１２と、電池熱交換器１１とが設けられている。第１循環経路１７は、第１圧縮機１０、外気熱交換器１４、固定絞り１２、電池熱交換器１１及び第１圧縮機１０の順で第１冷媒Ｒ１を循環させる。第２循環経路１８には、第１圧縮機１０と、電池熱交換器１１と、固定絞り１２と、外気熱交換器１４とが設けられている。第２循環経路１８は、第１圧縮機１０、電池熱交換器１１、固定絞り１２、外気熱交換器１４及び第１圧縮機１０の順で第１冷媒Ｒ１を循環させる。第３循環経路１９には、第１圧縮機１０と、第１冷媒／冷却水熱交換器４と、第１膨張弁１３と、外気熱交換器１４とが設けられている。第３循環経路１９は、第１圧縮機１０、第１冷媒／冷却水熱交換器４、第１膨張弁１３、外気熱交換器１４及び第１圧縮機１０の順で第１冷媒Ｒ１を循環させる。

循環経路切替部１６は、方向切替部としての四方弁２０と、流路切替部としての三方弁２１とを有する。

四方弁２０は、第１冷媒Ｒ１の循環方向、すなわち第１冷媒流路１５における第１冷媒Ｒ１の循環方向を切り替える。具体的には、四方弁２０は、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が流路切替部としての三方弁２１に向かう第１循環方向と、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が外気熱交換器１４に向かう第２循環方向とに切り替える。

四方弁２０は、第１接続状態と、第２接続状態とに切り替わる。四方弁２０の第１接続状態では、第１圧縮機１０の吸入口１０ａと三方弁２１とが接続されるとともに、第１圧縮機１０の吐出口１０ｂと外気熱交換器１４とが接続される（図３及び図７参照）。四方弁２０の第２接続状態では、第１圧縮機１０の吸入口１０ａと外気熱交換器１４とが接続されるとともに、第１圧縮機１０の吐出口１０ｂと三方弁２１とが接続される（図４～図６参照）。四方弁２０は、制御部６の制御により、第１接続状態と第２接続状態とに切り替えられる。

三方弁２１は、第３接続状態と、第４接続状態とに切り替わる。三方弁２１の第３接続状態では、四方弁２０と第１流路１５ａとが接続される(図３及び図４参照）。三方弁２１の第４接続状態では、四方弁２０と第２流路１５ｂとが接続される（図５～図７参照）。三方弁２１は、制御部６の制御により、第３接続状態と第４接続状態とに切り替えられる。

冷却水回路２は、第１ウォーターポンプ３０と、第２ウォーターポンプ３１と、電気部品３２と、第２冷媒／冷却水熱交換器５と、第１冷媒／冷却水熱交換器４と、ラジエータ用三方弁３４と、ラジエータ３５とを備えている。第１ウォーターポンプ３０及び第２ウォーターポンプ３１は、制御部６により制御されて、冷却水Ｌを回路内で循環させる。冷却水回路２内における冷却水Ｌの循環方向は、図１において反時計回り方向となる。第２冷媒／冷却水熱交換器５は、本発明の第２冷媒／冷却液熱交換器の一例である。第１ウォーターポンプ３０及び第２ウォーターポンプ３１は、本発明のポンプの一例である。電気部品３２は、本発明の車載発熱体の一例である。

冷却水回路２は、第１冷却水流路３６と、第２冷却水流路３７と、第３冷却水流路３８と、第１バイパス流路３９とを有する。第１冷却水流路３６と第２冷却水流路３７とが、第３冷却水流路３８に対して並列に接続されている。第１冷却水流路３６には、第１ウォーターポンプ３０と、電気部品３２とが設けられている。第２冷却水流路３７には、第２ウォーターポンプ３１と、第２冷媒／冷却水熱交換器５とが設けられている。第３冷却水流路３８には、第１冷媒／冷却水熱交換器４と、ラジエータ３５とが設けられている。第１冷却水流路３６は電気部品３２に内蔵又は隣接された冷却用流路に接続されており、電気部品３２においてこの冷却用流路を冷却水Ｌが流通することで、電気部品３２が冷却される。

第１バイパス流路３９は、ラジエータ３５をバイパスする。ラジエータ用三方弁３４は、第３冷却水流路３８を流れる冷却水Ｌをラジエータ３５に流すか、第１バイパス流路３９に流すかを切り替える。ラジエータ用三方弁３４は、制御部６により制御される。

冷却水回路２では、第１ウォーターポンプ３０が作動することにより、電気部品３２、第１冷媒／冷却水熱交換器４、ラジエータ３５又は第１バイパス流路３９の順で冷却水Ｌが流れ、また、第２ウォーターポンプ３１が作動することにより、第２冷媒／冷却水熱交換器５、第１冷媒／冷却水熱交換器４、ラジエータ３５又は第１バイパス流路３９の順で冷却水Ｌが流れる。

冷却水回路２は、回路内を循環する冷却水Ｌと電気部品３２との熱交換により、電気部品３２の温度調整を行う。冷却水回路２は、ラジエータ３５における回路内を循環する冷却水Ｌと外気との熱交換により、外気から吸熱して冷却水Ｌを加熱したり、外気に放熱して冷却水Ｌを冷却したりする。ラジエータ３５の近傍には、ラジエータ３５に外気を送風する図示しない冷却ファンが設けられている。なお、冷却水Ｌが第１バイパス流路３９を通るときは、ラジエータ３５の機能は停止する。冷却水Ｌがラジエータ３５を通るときでも、冷却ファンが停止していれば、冷却水Ｌが実質的に外気と熱交換することはない。

第２冷媒回路３は、回路内を循環する第２冷媒Ｒ２と車室内へ送られる室内空気との熱交換により、車室内の空調を行う。また、第２冷媒回路３は、回路内を循環する第２冷媒Ｒ２と冷却水回路２の冷却水Ｌとの熱交換により、冷却水Ｌから吸熱して冷却水Ｌを冷却したり、冷却水Ｌに放熱して冷却水Ｌを加熱したりする。

第２冷媒回路３は、第２圧縮機５０と、内気加熱器５１と、第２膨張弁５２と、第２冷媒／冷却水熱交換器５と、第３膨張弁５３と、内気冷却器５４とを備えている。第２圧縮機５０、内気加熱器５１、第２膨張弁５２、第２冷媒／冷却水熱交換器５、第３膨張弁５３及び内気冷却器５４は、この順で第２冷媒流路５５によって接続されている。第２膨張弁５２は、本発明の第３絞り部の一例である。内気加熱器５１は、本発明の内気熱交換器の一例である。

第２圧縮機５０は、制御部６により制御され、第２冷媒Ｒ２を圧縮して第２冷媒流路５５を循環させる。第２冷媒回路３における第２冷媒Ｒ２の循環方向は図１の反時計回り方向である。すなわち、第２圧縮機５０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は内気加熱器５１に向かう。

第２膨張弁５２及び第３膨張弁５３はいずれも、弁開度が０％～１００％の範囲で調整可能な電子式の膨張弁である。第２膨張弁５２及び第３膨張弁５３の弁開度は制御部６により制御される。

第２冷媒回路３は、第２バイパス流路５６と、第３バイパス流路５７とを有する。第２バイパス流路５６は内気加熱器５１をバイパスし、第３バイパス流路５７は内気冷却器５４をバイパスする。第２バイパス流路５６には加熱器用開閉弁５８が設けられ、第３バイパス流路５７には冷却器用開閉弁５９が設けられている。加熱器用開閉弁５８及び冷却器用開閉弁５９の開閉切替は制御部６により制御される。

第２冷媒流路５５を流れる第２冷媒Ｒ２は、加熱器用開閉弁５８が閉じており、かつ、第２膨張弁５２が開いているときに、内気加熱器５１側を流れ、加熱器用開閉弁５８が開き、かつ、第２膨張弁５２が全閉状態のときに、第２バイパス流路５６側を流れる。また、第２冷媒流路５５を流れる第２冷媒Ｒ２は、冷却器用開閉弁５９が閉じており、かつ、第３膨張弁５３が開いているときに、内気冷却器５４側を流れ、冷却器用開閉弁５９が開き、かつ、第３膨張弁５３が全閉状態のときに、第３バイパス流路５７側を流れる。

内気加熱器５１は、図示しない送風ファンによって車室内に送られる室内空気と第２冷媒Ｒ２とを熱交換させる。内気加熱器５１が第２冷媒回路３の凝縮器として機能するときは、内気加熱器５１にて第２冷媒Ｒ２が室内空気に放熱する。第２冷媒Ｒ２との熱交換によって加熱された室内空気は、図示しない送風ファンによって車室内に送られて車室内の暖房に供される。第２冷媒Ｒ２が第２バイパス流路５６を通るときは、内気加熱器５１の機能は停止する。

内気冷却器５４は、図示しない送風ファンによって車室内に送られる室内空気と第２冷媒Ｒ２とを熱交換させる。内気冷却器５４が第２冷媒回路２の蒸発器として機能するときは、内気冷却器５４にて第２冷媒Ｒ２が室内空気から吸熱する。第２冷媒Ｒ２との熱交換によって冷却された室内空気は、図示しない送風ファンによって車室内に送られて車室内の冷房に供される。第２冷媒Ｒ２が第３バイパス流路５７を通るときは、内気冷却器５４の機能は停止する。

制御部６は、電子制御装置よりなり、第１冷媒回路１、冷却水回路２及び第２冷媒回路３の作動を制御する。

制御部６は、第１冷媒回路１において、第１圧縮機１０、四方弁２０、三方弁２１及び第１膨張弁１３の作動を制御する。制御部６は、冷却水回路２において、第１ウォーターポンプ３０、第２ウォーターポンプ３１、ラジエータ用三方弁３４及び図示しない冷却ファンの作動を制御する。制御部６は、第２冷媒回路３において、第２圧縮機５０、第２膨張弁５２、第３膨張弁５３、加熱器用開閉弁５８、冷却器用開閉弁５９及び図示しない送風ファンの作動を制御する。

上記構成を有する電池温調システムを備えた車両用熱マネジメントシステムの作動について、以下に説明する。

（電池冷却モード）
図３に示すように、第１冷媒回路１は、制御部６の制御により、電池冷却モードで作動する。電池冷却モードにおける第１冷媒回路１は、外気に放熱するとともに車載電池を冷却する。

電池冷却モードにおける第１冷媒回路１では、循環経路切替部１６により、第１冷媒Ｒ１の循環経路が第１循環経路１７に切り替えられる。

具体的には、循環経路切替部１６の方向切替部である四方弁２０が第１接続状態に切り替わり、吸入口１０ａと三方弁２１とが接続されるとともに、吐出口１０ｂと外気熱交換器１４とが接続される。これにより、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が外気熱交換器１４に向かう第２循環方向に切り替わる。

また、循環経路切替部１６の流路切替部である三方弁２１が第３接続状態に切り替わり、四方弁２０と第１流路１５ａとが接続される。

また、制御部６の制御により、第１膨張弁１３の弁開度が０％とされ、第１膨張弁１３が全閉状態とされる。

これにより、第１循環経路１７では、第１圧縮機１０で圧縮されて吐出口１０ｂから吐出された第１冷媒Ｒ１が四方弁２０を介して外気熱交換器１４に向かい、第１冷媒回路１の凝縮器として機能する外気熱交換器１４にて外気に放熱する。放熱後の第１冷媒Ｒ１は、固定絞り１２で減圧される。固定絞り１２で減圧された第１冷媒Ｒ１は、第１冷媒回路１の蒸発器として機能する電池熱交換器１１にて車載電池から吸熱する。その結果、車載電池が冷却される。電池熱交換器１１にて車載電池から吸熱した第１冷媒Ｒ１は三方弁２１を通過した後、四方弁２０を介して第１圧縮機１０の吸入口１０ａに導入される。

こうして単独で作動する第１冷媒回路１により、第１冷媒回路１の冷却能力に応じて車載電池を効果的に冷却することができる。

（電池暖機モード）
図４に示すように、第１冷媒回路１は、制御部６の制御により、電池暖機モードで作動する。電池暖機モードにおける第１冷媒回路１は、外気から吸熱するとともに車載電池を暖機する。

電池暖機モードにおける第１冷媒回路１では、循環経路切替部１６により、第１冷媒Ｒ１の循環経路が第２循環経路１８に切り替えられる。

具体的には、循環経路切替部１６の方向切替部である四方弁２０が第２接続状態に切り替わり、吸入口１０ａと外気熱交換器１４とが接続されるとともに、吐出口１０ｂと三方弁２１とが接続される。これにより、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が三方弁２１に向かう第１循環方向に切り替わる。

また、循環経路切替部１６の流路切替部である三方弁２１が第３接続状態に切り替わり、四方弁２０と第１流路１５ａとが接続される。

これにより、第２循環経路１８では、第１圧縮機１０で圧縮されて吐出口１０ｂから吐出された第１冷媒Ｒ１が四方弁２０を介して三方弁２１に向かい、三方弁２１を通過後、第１冷媒回路１の凝縮器として機能する電池熱交換器１１にて車載電池に放熱する。その結果、車載電池が加熱される。放熱後に固定絞り１２で減圧された第１冷媒Ｒ１が第１冷媒回路１の蒸発器として機能する外気熱交換器１４にて外気から吸熱する。吸熱後の第１冷媒Ｒ１は、四方弁２０を介して第１圧縮機１０の吸入口１０ａに導入される。

こうして単独で作動する第１冷媒回路１により、第１冷媒回路１の加熱能力に応じて車載電池を効果的に暖機することができる。

（冷却水加熱モード）
図５に示すように、第１冷媒回路１及び冷却水回路２は、制御部６の制御により、冷却水加熱モードで作動する。冷却水加熱モードにおける第１冷媒回路１は、外気から吸熱するとともに冷却水Ｌを加熱する。

冷却水加熱モードにおける第１冷媒回路１では、循環経路切替部１６により、第１冷媒Ｒ１の循環経路が第３循環経路１９に切り替えられる。

具体的には、循環経路切替部１６の方向切替部である四方弁２０が第２接続状態に切り替わり、吸入口１０ａと外気熱交換器１４とが接続されるとともに、吐出口１０ｂと三方弁２１とが接続される。これにより、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が三方弁２１に向かう第１循環方向に切り替わる。

また、循環経路切替部１６の流路切替部である三方弁２１が第４接続状態に切り替わり、四方弁２０と第２流路１５ｂとが接続される。さらに、制御部６の制御により、第１膨張弁１３が所定の開状態とされる。

これにより、第３循環経路１９では、第１圧縮機１０で圧縮されて吐出口１０ｂから吐出された第１冷媒Ｒ１が四方弁２０を介して三方弁２１に向かい、三方弁２１を通過後、第１冷媒回路１の凝縮器として機能する第１冷媒／冷却水熱交換器４にて冷却水Ｌに放熱する。その結果、冷却水Ｌが加熱される。放熱後に第１膨張弁１３で減圧された第１冷媒Ｒ１が第１冷媒回路１の蒸発器として機能する外気熱交換器１４にて外気から吸熱する。吸熱後の第１冷媒Ｒ１は、四方弁２０を介して第１圧縮機１０の吸入口１０ａに導入される。

こうして単独で作動する第１冷媒回路１により、第１冷媒回路１の加熱能力に応じて冷却水Ｌを効果的に加熱することができる。

冷却水加熱モードにおける冷却水回路２では、制御部６の制御により、第１ウォーターポンプ３０が作動する。また、制御部６の制御により、冷却水Ｌが第１バイパス流路３９を通るようにラジエータ用三方弁３４が切り替えられるか、図示しない冷却ファンが停止される。

これにより、冷却水回路２では、回路内を循環する冷却水Ｌは、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１と熱交換して第１冷媒Ｒ１から吸熱する。

冷却水回路２内を循環する冷却水Ｌよりも外気温が高い場合は、冷却水Ｌがラジエータ３５を通るようにラジエータ用三方弁３４を切り替えるとともに、図示しない冷却ファンを作動させてもよい。これにより冷却水Ｌはラジエータ３５にて外気から吸熱する。

こうして冷却水回路２では、加熱された冷却水Ｌにより電気部品３２を加熱することができる。

(２段ヒートポンプモード）
図６に示すように、第１冷媒回路１、冷却水回路２及び第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、２段ヒートポンプモードで作動する。２段ヒートポンプモードでは、車室内を空調する第２冷媒回路３が車室内を暖房するように作動するとともに、車載電池の温度を調整する第１冷媒回路１が冷却水回路２の冷却水Ｌを加熱するように作動する。

２段ヒートポンプモードでは、第１冷媒回路１が冷却水加熱モードと同様に作動する。

すなわち、２段ヒートポンプモードにおける第１冷媒回路１では、循環経路切替部１６により、第１冷媒Ｒ１の循環経路が第３循環経路１９に切り替えられる。

具体的には、四方弁２０が第２接続状態に切り替わり、吸入口１０ａと外気熱交換器１４とが接続されるとともに、吐出口１０ｂと三方弁２１とが接続される。これにより、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が三方弁２１に向かう第１循環方向に切り替わる。

また、循環経路切替部１６の流路切替部である三方弁２１が第４接続状態に切り替わり、四方弁２０と第２流路１５ｂとが接続される。さらに、制御部６の制御により、第１膨張弁１３が所定の開状態とされる。

これにより、第３循環経路１９では、第１圧縮機１０で圧縮されて吐出口１０ｂから吐出された第１冷媒Ｒ１が四方弁２０を介して三方弁２１に向かい、三方弁２１を通過後、第１冷媒回路１の凝縮器として機能する第１冷媒／冷却水熱交換器４にて冷却水Ｌに放熱する。その結果、冷却水Ｌが加熱される。放熱後に第１膨張弁１３で減圧された第１冷媒Ｒ１が第１冷媒回路１の蒸発器として機能する外気熱交換器１４にて外気から吸熱する。吸熱後の第１冷媒Ｒ１は、四方弁２０を介して第１圧縮機１０の吸入口１０ａに導入される。

２段ヒートポンプモードにおける冷却水回路２では、制御部６の制御により、第１ウォーターポンプ３０及び第２ウォーターポンプ３１が作動する。また、制御部６の制御により、冷却水Ｌが第１バイパス流路３９を通るようにラジエータ用三方弁３４が切り替えられるか、図示しない冷却ファンが停止される。

これにより、冷却水回路２では、回路内を循環する冷却水Ｌは、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１と熱交換して第１冷媒Ｒ１から吸熱するとともに、電気部品３２からも吸熱し、かつ、第２冷媒／冷却水熱交換器５にて第２冷媒Ｒ２と熱交換して第２冷媒Ｒ２に放熱する。

なお、冷却水回路２内を循環する冷却水Ｌよりも外気温が高い場合は、冷却水Ｌがラジエータ３５を通るようにラジエータ用三方弁３４を切り替えるとともに、図示しない冷却ファンを作動させてもよい。これにより冷却水Ｌはラジエータ３５にて外気から吸熱する。

２段ヒートポンプモードにおける第２冷媒回路３では、制御部６に制御により、加熱器用開閉弁５８が閉状態にされるとともに第２膨張弁５２が所定の開状態とされ、かつ、冷却器用開閉弁５９が開状態にされるとともに第３膨張弁５３が全閉状態とされる。

これにより、第２圧縮機５０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は、内気加熱器５１に導入される。内気加熱器５１は第２冷媒回路３の凝縮器として機能し、内気加熱器５１にて第２冷媒Ｒ２が室内空気に放熱する。加熱された室内空気は、車室内の暖房に供される。放熱後の第２冷媒Ｒ２は第２膨張弁５２で減圧されて第２冷媒／冷却水熱交換器５に導入される。第２冷媒／冷却水熱交換器５は第２冷媒回路３の蒸発器として機能し、第２冷媒／冷却水熱交換器５にて第２冷媒Ｒ２が冷却水回路２の冷却水Ｌから吸熱する。吸熱後の第２冷媒Ｒ２は第３バイパス流路５７を通って第２圧縮機５０に導入される。

こうして２段ヒートポンプモードでは、第１冷媒回路１で外気から吸熱した空気熱及び冷却水回路２で電気部品３２から吸熱した電気部品３２の排熱を熱源とするとともに、第１冷媒回路１及び第２冷媒回路３で冷媒の圧縮を２回行うことにより、第２冷媒回路３における第２冷媒Ｒ２を効果的に加熱して高温にすることができる。このため、寒冷地などで外気温が低い時でも、第１冷媒回路１の加熱能力及び第２冷媒回路３の加熱能力に応じて、第２冷媒回路３で車室内を効果的に暖房することができる。

したがって、この車両用熱マネジメントシステムによれば、電池搭載車両において車載電池の温度調整と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することができる。

(実施例２）
図７に示すように、実施例２の車両用熱マネジメントシステムは、第１冷媒回路１において、本発明の第１絞り部として、実施例１における固定絞り１２の代わりに、弁開度が０％～１００％の範囲で調整可能な電子式の第４膨張弁２２を採用している。

この車両用熱マネジメントシステムにおける第１冷媒回路１、冷却水回路２及び第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、車室内冷房冷却水冷却モードで作動する。

（車室内冷房冷却水冷却モード）
車室内冷房冷却水冷却モードにおける第１冷媒回路１では、制御部６が循環経路切替部１６を制御することで、第１冷媒Ｒ１の循環経路が第４循環経路２３に切り替えられる。

具体的には、循環経路切替部１６の方向切替部である四方弁２０が第１接続状態に切り替わり、吸入口１０ａと三方弁２１とが接続されるとともに、吐出口１０ｂと外気熱交換器１４とが接続される。これにより、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が外気熱交換器１４に向かう第２循環方向に切り替わる。

また、循環経路切替部１６の流路切替部である三方弁２１が第４接続状態に切り替わり、四方弁２０と第２流路１５ｂとが接続される。さらに、制御部６の制御により、第１膨張弁１３が所定の開状態とされ、かつ、第４膨張弁２２の弁開度が０％とされて第４膨張弁２２が全閉状態とされる。

これにより、第４循環経路２３では、第１圧縮機１０で圧縮されて吐出口１０ｂから吐出された第１冷媒Ｒ１が四方弁２０を介して外気熱交換器１４に向かい、第１冷媒回路１の凝縮器として機能する外気熱交換器１４にて外気に放熱する。放熱後に第１膨張弁１３で減圧された第１冷媒Ｒ１が第１冷媒回路１の蒸発器として機能する第１冷媒／冷却水熱交換器４にて冷却水Ｌから吸熱する。その結果冷却水Ｌが冷却される。吸熱後の第１冷媒Ｒ１は、三方弁２１を通過後、四方弁２０を介して第１圧縮機１０の吸入口１０ａに導入される。

こうして第１冷媒回路１により、第１冷媒回路１の冷却能力に応じて冷却水Ｌを効果的に冷却することができる。

車室内冷房冷却水冷却モードにおける冷却水回路２では、制御部６の制御により、第２ウォーターポンプ３１及び図示しない冷却ファンが作動する。また、制御部６の制御により、冷却水Ｌがラジエータ３５を通るようにラジエータ用三方弁３４が切り替えられる。

これにより、冷却水回路２では、回路内を循環する冷却水Ｌは、後述するように第２冷媒／冷却水熱交換器５にて第２冷媒Ｒ２から吸熱する一方、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１に放熱するとともに、ラジエータ３５にて外気に放熱する。

また、冷却水回路２では、必要に応じて制御部６の制御により、第１ウォーターポンプ３０を作動させれば、電気部品３２を冷却水Ｌで冷却することができる。

車室内冷房冷却水冷却モードにおける第２冷媒回路３では、制御部６に制御により、加熱器用開閉弁５８が開状態にされるとともに第２膨張弁５２が全閉状態とされ、かつ、冷却器用開閉弁５９が閉状態とされるとともに第３膨張弁５３が所定の開状態とされる。

これにより、第２圧縮機５０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は、第２バイパス流路５６を通って、第１冷媒／冷却水熱交換器５に導入される。第２冷媒／冷却水熱交換器５は第２冷媒回路３の凝縮器として機能し、第２冷媒／冷却水熱交換器５にて第２冷媒Ｒ２が冷却水Ｌに放熱する。放熱後の第２冷媒Ｒ２は第３膨張弁５３で減圧されて内気冷却器５４に導入される。内気冷却器５４は、第２冷媒回路３の蒸発器として機能し、内気冷却器５４にて第２冷媒Ｒ２が室内空気から吸熱する。冷却された室内空気は、車室内の冷房に供される。吸熱後の第２冷媒Ｒ２は第２圧縮機５０に導入される。

こうして車室内冷房冷却水冷却モードでは、第２冷媒回路３で車室内を冷房しながら、第１冷媒回路１の冷却能力に応じて冷却水Ｌを冷却することができる。その結果、車室内を冷房しながら、電気部品３２を効果的に冷却することができる。

(実施例３）
図８に示すように、実施例３の車両用熱マネジメントシステムは、第１冷媒回路１において、循環経路切替部１６の構成を変更している。

実施例３における循環経路切替部１６は、方向切替部として、実施例１における四方弁２０の代りに第１開閉弁群２４を有する。また、この循環経路切替部１６は、流路切替部として、実施例１における三方弁２１の代りに第２開閉弁群２６を有する。

第１開閉弁群２４は、第１冷媒流路１５における第１冷媒Ｒ１の循環方向を切り替える。具体的には、第１開閉弁群２４は、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が流路切替部としての第２開閉弁群２６に向かう第１循環方向と、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が外気熱交換器１４に向かう第２循環方向とに切り替える。

第１開閉弁群２４は、４個の第１開閉弁２４ａ、第２開閉弁２４ｂ、第３開閉弁２４ｃ、第４開閉弁２４ｄを有している。第１～第４開閉弁２４ａ～２４ｄの開閉切替は、制御部６により制御される。

第１開閉弁２４ａは、圧縮機１０の吸入口１０ａと流路切替部としての第２開閉弁群２６とを接続する第１接続路２５ａに設けられている。第２開閉弁２４ｂは、圧縮機１０の吐出口１０ｂと外気熱交換器１４とを接続する第２接続路２５ｂに設けられている。第３開閉弁２４ｃは、圧縮機１０の吸入口１０ａと外気熱交換器１４とを接続する第３接続路２５ｃに設けられている。第４開閉弁２４ｄは、圧縮機１０の吐出口１０ｂと流路切替部としての第２開閉弁群２６とを接続する第４接続路２５ｄに設けられている。

第１開閉弁２４ａ及び第２開閉弁２４ｂが閉状態とされ、第３開閉弁２４ｃ及び第４開閉弁２４ｄが開状態とされることで、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１は流路切替部としての第２開閉弁群２６に向かう第１循環方向となる。一方、第１開閉弁２４ａ及び第２開閉弁２４ｂが開状態とされ、第３開閉弁２４ｃ及び第４開閉弁２４ｄが閉状態とされることで、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ２は外気熱交換器１４に向かう第２循環方向となる。

第２開閉弁群２６は、方向切替部としての第１開閉弁群２４と第１流路１５ａとを接続する第３接続状態と、方向切替部としての第１開閉弁群２４と第２流路１５ｂとを接続する第４接続状態とに切り替える。

第２開閉弁群２６は、２個の第５開閉弁２６ａ、第６開閉弁２６ｂを有している。第５開閉弁２６ａ及び第６開閉弁２６ｂの開閉切替は、制御部６により制御される。

第５開閉弁２６ａは、第１流路１５ａに設けられて、方向切替部としての第１開閉弁群２４と電池熱交換器１１との間に配置されている。第６開閉弁２６ｂは、第２流路１５ｂに設けられて、方向切替部としての第１開閉弁群２４と第１冷媒／冷却水熱交換器４との間に配置されている。

第５開閉弁２６ａが開状態とされ、かつ第６開閉弁２６ｂが閉状態とされることで、方向切替部としての第１開閉弁群２４と第１流路１５ａとが接続された第３接続状態となる。また、第５開閉弁２６ａが閉状態とされ、かつ第６開閉弁２６ｂが開状態とされることで、方向切替部としての第１開閉弁群２４と第２流路１５ｂとが接続された第４接続状態となる。

その他の構成は実施例１と同様である。したがって、この車両用熱マネジメントシステムも実施例１と同様の作用効果を奏する。

以上において、本発明を実施例１～３に即して説明したが、本発明は上記実施例１～３に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例１及び２では、方向切替部として四方弁２０を採用するとともに、流路切替部として三方弁２１を採用した。また、実施例３では、方向切替部として第１開閉弁群２４を採用するとともに、流路切替部として第２開閉弁群２６を採用した。本発明はこれらに限定されず、例えば、方向切替部として第１開閉弁群を採用するとともに、流路切替部として三方弁を採用したり、あるいは方向切替部として四方弁を採用するとともに、流路切替部として第２開閉弁群を採用したりしてもよい。

また、実施例１又は３の第１冷媒回路１において、第１絞り部として、固定絞り１２の代りに弁開度が調整可能な電子式の膨張弁を採用してもよい。

また、第２冷媒回路３において、加熱器用開閉弁５８の代りに第２バイパス流路５６の入り口側に三方弁を設けてもよいし、同様に冷却器用開閉弁５９の代りに第３バイパス流路５７の入り口側に三方弁を設けてもよい。

本発明の車両用熱マネジメントシステムは、電池搭載車両に利用することができる。

１…第１冷媒回路
２…冷却水回路（冷却液回路）
３…第２冷媒回路
４…第１冷媒／冷却水熱交換器（第１冷媒／冷却液熱交換器）
５…第２冷媒／冷却水熱交換器（第２冷媒／冷却液熱交換器）
６…制御部
１０…第１圧縮機
１１…電池熱交換器
１２…固定絞り（第１絞り部）
１３…第１膨張弁（第２絞り部）
１４…外気熱交換器
１５…第１冷媒流路
１５ａ…第１流路
１５ｂ…第２流路
１６…循環経路切替部
１７…第１循環流路
１８…第２循環流路
１９…第３循環経路
２０…四方弁（方向切替部）
２１…三方弁（流路切替部）
２２…第４膨張弁（第１絞り部）
２４…第１開閉弁群（方向切替部）
２４ａ～２４ｄ…第１～第４開閉弁
２５ａ～２５ｄ…第１～第４接続路
２６…第２開閉弁群（流路切替部）
２６ａ…第５開閉弁
２６ｂ…第６開閉弁
３０…第１ウォーターポンプ（ポンプ）
３１…第２ウォーターポンプ（ポンプ）
３２…電気部品（車載発熱体）
５０…第２圧縮機
５１…内気加熱器（内気熱交換器）
５２…第２膨張弁（第３絞り部）

Claims (2)

1. 吸入口から吸入した第１冷媒を圧縮して吐出口から吐出する第１圧縮機と、第１冷媒と車載電池とを熱交換させる電池熱交換器と、第１冷媒と外気とを熱交換させる外気熱交換器と、第１冷媒を減圧させる第１絞り部とを有し、前記車載電池の温度を調整する第１冷媒回路と、
   冷却液を圧送するポンプを有し、車載発熱体を冷却する冷却液回路と、
   第２冷媒を吸入するとともに吸入した第２冷媒を圧縮して吐出する第２圧縮機と、第２冷媒と車室内に供給される室内空気とを熱交換させる内気熱交換器と、第２冷媒を減圧させる第３絞り部とを有し、前記車室内を空調する第２冷媒回路と、
   前記第１冷媒回路及び前記冷却液回路に組み込まれ、第１冷媒と冷却液とを熱交換させる第１冷媒／冷却液熱交換器と、
   前記第２冷媒回路及び前記冷却液回路に組み込まれ、第２冷媒と冷却液とを熱交換させる第２冷媒／冷却液熱交換器と、
   前記第１冷媒回路、前記冷却液回路及び前記第２冷媒回路の作動を制御する制御部とを備え、
   前記第１冷媒回路は、前記電池熱交換器及び前記第１絞り部が設けられた第１流路と、前記第１流路と並列接続され、前記第１冷媒／冷却液熱交換器及び第１冷媒を減圧させる第２絞り部が設けられた第２流路とを含み、
   前記第１冷媒回路は、前記第１圧縮機、前記外気熱交換器、前記第１絞り部、前記電池熱交換器及び前記第１圧縮機の順で第１冷媒を循環させる第１循環経路と、前記第１圧縮機、前記電池熱交換器、前記第１絞り部、前記外気熱交換器及び前記第１圧縮機の順で第１冷媒を循環させる第２循環経路と、前記第１圧縮機、前記第１冷媒／冷却液熱交換器、前記第２絞り部、前記外気熱交換器及び前記第１圧縮機の順で第１冷媒を循環させる第３循環経路とに第１冷媒の循環経路を切り替える循環経路切替部をさらに有し、
   前記第１冷媒回路は、前記制御部の制御により、前記車載電池を冷却する電池冷却モード、前記車載電池を加熱する電池暖機モード及び前記車室内を暖房する２段ヒートポンプモードで作動し、
   前記電池冷却モードでは、前記循環経路切替部により前記循環経路が前記第１循環経路に切り替えられ、
   前記電池暖機モードでは、前記循環経路切替部により前記循環経路が前記第２循環経路に切り替えられ、
   前記２段ヒートポンプモードでは、前記循環経路切替部により前記循環経路が前記第３循環経路に切り替えられ、
   前記２段ヒートポンプモードにおいて、前記冷却液回路では、冷却液が前記第１冷媒／冷却液熱交換器にて第１冷媒から吸熱するとともに前記第２冷媒／冷却液熱交換器にて第２冷媒に放熱し、
   前記２段ヒートポンプモードにおいて、前記第２冷媒回路では、前記第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が前記第２冷媒回路の凝縮器として機能する前記内気熱交換器にて室内空気に放熱し、放熱後に前記第３絞り部で減圧された第２冷媒が前記第２冷媒回路の蒸発器として機能する前記第２冷媒／冷却液熱交換器にて冷却液から吸熱することを特徴とする車両用熱マネジメントシステム。
2. 前記循環経路切替部は、前記第１圧縮機で圧縮された第１冷媒の循環方向を切り替える方向切替部と、前記方向切替部と前記第１流路又は前記第２流路とを選択的に接続させる流路切替部とを有し、
   前記方向切替部は、前記吸入口と前記流路切替部とを接続するとともに前記吐出口と前記外気熱交換器とを接続する第１接続状態と、前記吸入口と前記外気熱交換器とを接続するとともに前記吐出口と前記流路切替部とを接続する第２接続状態とに切り替わる四方弁か、又は、前記吸入口と前記流路切替部とを接続する第１接続路に設けられた第１開閉弁、前記吐出口と前記外気熱交換部とを接続する第２接続路に設けられた第２開閉弁、前記吸入口と前記外気熱交換器とを接続する第３接続路に設けられた第３開閉弁及び前記吐出口と前記流路切替部とを接続する第４接続路に設けられた第４開閉弁よりなる第１開閉弁群を有し、
   前記流路切替部は、前記方向切替部と前記第１流路とを接続する第３接続状態と、前記方向切替部と前記第２流路とを接続する第４接続状態とに切り替わる三方弁か、又は、前記第１流路に設けられて前記方向切替部と前記電池熱交換器との間に配置された第５開閉弁及び前記第２流路に設けられて前記方向切替部と前記第１冷媒／冷却液熱交換器との間に配置された第６開閉弁よりなる第２開閉弁群を有する請求項１記載の車両用熱マネジメントシステム。

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