JP2024063474A - 車両用熱マネジメントシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】電池の温度の調節を効率良く行いつつも、暖房能力を向上させること。【解決手段】電池冷却モードでは、第2熱交換器82にて第2冷媒によって冷却された冷却水が、電池32から吸熱することにより電池32が冷却される。電池暖機モードでは、第2熱交換器82にて第2冷媒から放熱された冷却水が、電池32に放熱することにより電池32が暖機される。暖房補助モードでは、第2冷媒が第2熱交換器82にて冷却水に放熱することで冷却水が暖められるとともに、暖められた冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱することで第1冷媒が暖められる。これにより、車室内の暖房能力が向上する。【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。
車両用熱マネジメントシステムは、車室内を空調するために冷媒が循環する冷媒回路を備えている。また、車両用熱マネジメントシステムは、電池の温度を調節するために熱媒体が循環する熱媒体回路を備えている。
ここで、例えば、寒冷地などの外気温が極低温の環境下では、車室内の暖房を効率良く行うことができない虞がある。よって、外気温が極低温の環境下であっても、車室内の暖房を効率良く行うために、暖房能力を向上させることが望まれている。そこで、車両用熱マネジメントシステムにおいては、冷媒回路及び熱媒体回路に連結される熱交換器を備えているものが知られている。熱交換器は、冷媒回路を流れる冷媒と熱媒体回路を流れる熱媒体との熱交換を行う。さらに、車両用熱マネジメントシステムにおいて、熱媒体回路を流れる熱媒体を加熱する加熱ユニットを備えたものが、例えば特許文献1に開示されている。これによれば、加熱ユニットが熱媒体回路を流れる熱媒体を加熱することにより、電池を熱媒体によって効率良く暖機することができる。さらには、冷媒と熱媒体との熱交換が熱交換器にて行われることにより、冷媒が、加熱ユニットにより加熱された熱媒体によって暖められるため、暖房能力が向上する。
しかしながら、特許文献1では、例えば、電池を冷却したい場合に、加熱ユニットにより熱媒体を冷却することができないため、電池の温度の調節を効率良く行うことができない。したがって、電池の温度の調節を効率良く行いつつも、暖房能力を向上させることが望まれている。
上記課題を解決する車両用熱マネジメントシステムは、車室内を空調するために第1冷媒が循環する第1冷媒回路と、電池の温度を調節するために熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記熱媒体の温度を調節するために第2冷媒が循環する第2冷媒回路であって、前記第2冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記第2冷媒と外気との熱交換を行う外気熱交換器、及び前記第2冷媒を減圧する膨張弁を有する第2冷媒回路と、前記第1冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第1冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第1熱交換器と、前記第2冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第2冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第2熱交換器と、前記第1冷媒回路、前記熱媒体回路、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2冷媒回路は、前記制御部の制御によって、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記外気熱交換器に向けて流す第1切換状態と、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記第2熱交換器に向けて流す第2切換状態と、に切換可能な方向切換部を有し、前記制御部は、前記方向切換部を前記第1切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記外気熱交換器にて外気に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記第2熱交換器にて前記熱媒体から吸熱することで前記熱媒体を冷却し、冷却された前記熱媒体が前記電池から吸熱することにより前記電池を冷却する電池冷却モードと、前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記外気熱交換器にて外気から吸熱し、放熱された前記熱媒体が前記電池に放熱することにより前記電池を暖機する電池暖機モードと、前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱することで前記熱媒体を暖め、暖められた前記熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱することで前記第1冷媒を暖めて前記車室内の暖房を行う暖房補助モードと、に切換可能である。
これによれば、電池冷却モードでは、第2熱交換器にて第2冷媒によって冷却された熱媒体が、電池から吸熱することにより電池が冷却される。電池暖機モードでは、第2熱交換器にて第2冷媒から放熱された熱媒体が、電池に放熱することにより電池が暖機される。暖房補助モードでは、第2冷媒が第2熱交換器にて熱媒体に放熱することで熱媒体が暖められるとともに、暖められた熱媒体が第1熱交換器にて第1冷媒に放熱することで第1冷媒が暖められる。これにより、車室内の暖房能力が向上する。以上により、電池の温度の調節を効率良く行いつつも、暖房能力を向上させることができる。
上記車両用熱マネジメントシステムにおいて、前記熱媒体回路は、前記電池の温度の調節に加えて、前記電池の電力によって駆動する駆動機器の温度を調節し、前記熱媒体回路は、熱媒体を循環させる第1ポンプ、及び前記熱媒体と前記電池との熱交換を行う電池熱交換器を有するとともに前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器が連結されている第1循環回路と、熱媒体を循環させる第2ポンプ、前記熱媒体と前記駆動機器との熱交換を行う駆動機器熱交換器、及び前記熱媒体の放熱を行うラジエータを有する第2循環回路と、を備え、前記第1循環回路と前記第2循環回路とは、接続通路を介して並列接続されており、前記熱媒体回路は、前記制御部の制御によって、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を許容する許容状態と、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を遮断する遮断状態と、に切換可能な切換弁を有しているとよい。
これによれば、制御部の制御によって、切換弁を許容状態にすることにより、接続通路を介した第1循環回路と第2循環回路との間の熱媒体の流れが許容される。したがって、電池の温度の調節と駆動機器の温度の調節とを一括して行うことができる。一方で、制御部の制御によって、切換弁を遮断状態とすることにより、接続通路を介した第1循環回路と第2循環回路との間の熱媒体の流れが遮断される。したがって、電池の温度の調節と駆動機器の温度の調節とをそれぞれ独立して行うことができる。
上記車両用熱マネジメントシステムにおいて、前記熱媒体回路では、前記電池から吸熱した熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱するように設定可能であるとよい。これによれば、電池から吸熱した熱媒体を効率良く放熱することができる。したがって、電池の冷却をさらに効率良く行うことができる。
上記車両用熱マネジメントシステムにおいて、前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記電池熱交換器にて前記電池から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第2循環回路へ流れて、前記ラジエータにて放熱するように設定可能であるとよい。これによれば、電池から吸熱した熱媒体を効率良く放熱することができる。したがって、電池の冷却をさらに効率良く行うことができる。
上記車両用熱マネジメントシステムにおいて、前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記駆動機器熱交換器にて前記駆動機器から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第1循環回路へ流れて、前記電池熱交換器にて前記電池に放熱するように設定可能であるとよい。これによれば、駆動機器熱交換器にて駆動機器から吸熱した熱媒体が、電池熱交換器にて電池に放熱するため、電池の暖機をさらに効率良く行うことができる。
上記車両用熱マネジメントシステムにおいて、前記電池冷却モード又は前記電池暖機モードの少なくとも一方においては、前記切換弁を前記遮断状態に切り換えるとよい。
これによれば、電池冷却モード又は電池暖機モードの少なくとも一方においては、切換弁を遮断状態とすることにより、電池の温度の調節と駆動機器の温度の調節とをそれぞれ独立して行うことができる。
これによれば、電池冷却モード又は電池暖機モードの少なくとも一方においては、切換弁を遮断状態とすることにより、電池の温度の調節と駆動機器の温度の調節とをそれぞれ独立して行うことができる。
上記車両用熱マネジメントシステムにおいて、前記圧縮機の圧縮方式が速度型であるとよい。
これによれば、例えば、圧縮機の圧縮方式が容積型である場合に比べると、コンパクトな圧縮機を適用しつつも、比較的多くの第2冷媒を圧縮して吐出することが可能となる。
これによれば、例えば、圧縮機の圧縮方式が容積型である場合に比べると、コンパクトな圧縮機を適用しつつも、比較的多くの第2冷媒を圧縮して吐出することが可能となる。
この発明によれば、電池の温度の調節を効率良く行いつつも、暖房能力を向上させることができる。
以下、車両用熱マネジメントシステムを具体化した一実施形態を図1~図6にしたがって説明する。本実施形態の車両用熱マネジメントシステムは、例えば、電気自動車に搭載されている。
<車両用熱マネジメントシステム10の全体構成>
図1に示すように、車両用熱マネジメントシステム10は、第1冷媒回路11と、熱媒体回路31と、第2冷媒回路61と、第1熱交換器81と、第2熱交換器82と、制御部90と、を備えている。
図1に示すように、車両用熱マネジメントシステム10は、第1冷媒回路11と、熱媒体回路31と、第2冷媒回路61と、第1熱交換器81と、第2熱交換器82と、制御部90と、を備えている。
<第1冷媒回路11>
第1冷媒回路11は、車室内を空調するために第1冷媒が循環する。第1冷媒回路11は、第1圧縮機12と、暖房用室内熱交換器13と、第1室外熱交換器14と、冷房用室内熱交換器15と、第1アキュムレータ16と、を有している。
第1冷媒回路11は、車室内を空調するために第1冷媒が循環する。第1冷媒回路11は、第1圧縮機12と、暖房用室内熱交換器13と、第1室外熱交換器14と、冷房用室内熱交換器15と、第1アキュムレータ16と、を有している。
第1圧縮機12は、第1冷媒を圧縮して吐出する。暖房用室内熱交換器13は、第1冷媒と車室内に供給される室内空気との熱交換を行う。第1室外熱交換器14は、第1冷媒と外気との熱交換を行う。冷房用室内熱交換器15は、第1冷媒と車室内に供給される室内空気との熱交換を行う。第1アキュムレータ16は、第1圧縮機12へのガス状の第1冷媒の流出を許容し、且つ、第1圧縮機12への液状の第1冷媒の流出を阻止する。
第1圧縮機12と暖房用室内熱交換器13とは、第1配管17によって接続されている。第1配管17の第1端は、第1圧縮機12の吐出口に接続されている。第1配管17の第2端は、暖房用室内熱交換器13の入口に接続されている。
暖房用室内熱交換器13と第1室外熱交換器14とは、第2配管18によって接続されている。第2配管18の第1端は、暖房用室内熱交換器13の出口に接続されている。第2配管18の第2端は、第1室外熱交換器14の入口に接続されている。
第1室外熱交換器14と冷房用室内熱交換器15とは、第3配管19によって接続されている。第3配管19の第1端は、第1室外熱交換器14の出口に接続されている。第3配管19の第2端は、冷房用室内熱交換器15の入口に接続されている。
冷房用室内熱交換器15と第1アキュムレータ16とは、第4配管20によって接続されている。第4配管20の第1端は、冷房用室内熱交換器15の出口に接続されている。第4配管20の第2端は、第1アキュムレータ16の入口に接続されている。
第1アキュムレータ16と第1圧縮機12とは、第5配管21によって接続されている。第5配管21の第1端は、第1アキュムレータ16の出口に接続されている。第5配管21の第2端は、第1圧縮機12の吸入口に接続されている。
第1冷媒回路11は、第1分岐配管22と、第2分岐配管23と、第3分岐配管24と、を有している。第1分岐配管22は、第2配管18と第3配管19とを接続している。第1分岐配管22の第1端は、第2配管18に接続されている。第1分岐配管22の第2端は、第3配管19に接続されている。したがって、第1分岐配管22は、第2配管18の途中から分岐して第3配管19に接続されている。
第2分岐配管23は、第3配管19と第4配管20とを接続している。第2分岐配管23の第1端は、第3配管19における第1分岐配管22との接続箇所よりも冷房用室内熱交換器15寄りの部分に接続されている。第2分岐配管23の第2端は、第4配管20に接続されている。したがって、第2分岐配管23は、第3配管19における第1分岐配管22との接続箇所よりも冷房用室内熱交換器15寄りの部分から分岐して第4配管20に接続されている。
第3分岐配管24は、第3配管19と第4配管20とを接続している。第3分岐配管24の第1端は、第3配管19における第2分岐配管23との接続箇所よりも冷房用室内熱交換器15寄りの部分に接続されている。第3分岐配管24の第2端は、第4配管20における第2分岐配管23との接続箇所よりも冷房用室内熱交換器15寄りの部分に接続されている。したがって、第3分岐配管24は、第3配管19における第2分岐配管23との接続箇所よりも冷房用室内熱交換器15寄りの部分から分岐して、第4配管20における第2分岐配管23との接続箇所よりも冷房用室内熱交換器15寄りの部分に接続されている。
第1冷媒回路11は、第1可変絞り25と、第2可変絞り26と、第3可変絞り27と、を有している。第1可変絞り25は、第2配管18に設けられている。第1可変絞り25は、第2配管18における第1分岐配管22との接続箇所よりも第1室外熱交換器14寄りの部分に配置されている。第1可変絞り25は、第2配管18の流路断面積を調整可能に構成されている。第1可変絞り25は、電磁弁である。第1可変絞り25は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第1可変絞り25の駆動を制御して、第1可変絞り25の開度を調整可能である。第1可変絞り25は、第2配管18の流路断面積を小さくして第2配管18を絞ることにより、第2配管18を流れる第1冷媒を減圧する。したがって、第1可変絞り25は、第1冷媒回路11を流れる第1冷媒を減圧する第1膨張弁として機能する。
第2可変絞り26は、第3配管19に設けられている。第2可変絞り26は、第3配管19における第3分岐配管24との接続箇所よりも冷房用室内熱交換器15寄りの部分に配置されている。第2可変絞り26は、第3配管19の流路断面積を調整可能に構成されている。第2可変絞り26は、電磁弁である。第2可変絞り26は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第2可変絞り26の駆動を制御して、第2可変絞り26の開度を調整可能である。第2可変絞り26は、第3配管19の流路断面積を小さくして第3配管19を絞ることにより、第3配管19を流れる第1冷媒を減圧する。したがって、第2可変絞り26は、第1冷媒回路11を流れる第1冷媒を減圧する第1膨張弁として機能する。
第3可変絞り27は、第3分岐配管24に設けられている。第3可変絞り27は、第3分岐配管24の流路断面積を調整可能に構成されている。第3可変絞り27は、電磁弁である。第3可変絞り27は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第3可変絞り27の駆動を制御して、第3可変絞り27の開度を調整可能である。第3可変絞り27は、第3分岐配管24の流路断面積を小さくして第3分岐配管24を絞ることにより、第3分岐配管24を流れる第1冷媒を減圧する。したがって、第3可変絞り27は、第1冷媒回路11を流れる第1冷媒を減圧する第1膨張弁として機能する。
第1冷媒回路11は、第1開閉弁28と、第2開閉弁29と、第3開閉弁30と、を有している。第1開閉弁28は、第2配管18に設けられている。第1開閉弁28は、第2配管18における第1分岐配管22との接続箇所よりも第1室外熱交換器14寄りの部分であって、且つ、第1可変絞り25よりも暖房用室内熱交換器13寄りの部分に配置されている。第1開閉弁28は、第2配管18における第1冷媒の流れを許容する開弁状態と、第2配管18における第1冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切換可能に構成されている。第1開閉弁28は、電磁弁である。第1開閉弁28は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第1開閉弁28の駆動を制御して、第1開閉弁28を開弁状態と閉弁状態とに切換可能である。
第2開閉弁29は、第1分岐配管22に設けられている。第2開閉弁29は、第1分岐配管22における第1冷媒の流れを許容する開弁状態と、第1分岐配管22における第1冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切換可能に構成されている。第2開閉弁29は、電磁弁である。第2開閉弁29は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第2開閉弁29の駆動を制御して、第2開閉弁29を開弁状態と閉弁状態とに切換可能である。
第3開閉弁30は、第2分岐配管23に設けられている。第3開閉弁30は、第2分岐配管23における第1冷媒の流れを許容する開弁状態と、第2分岐配管23における第1冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切換可能に構成されている。第3開閉弁30は、電磁弁である。第3開閉弁30は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第3開閉弁30の駆動を制御して、第3開閉弁30を開弁状態と閉弁状態とに切換可能である。
<熱媒体回路31>
熱媒体回路31は、電池32の温度を調節するために熱媒体としての冷却水が循環する。また、熱媒体回路31は、電池32の温度の調節に加えて、電池32の電力によって駆動するインバータ33、及びモータジェネレータ34の温度を調節する。インバータ33及びモータジェネレータ34は、電池32の電力によって駆動する駆動機器である。
熱媒体回路31は、電池32の温度を調節するために熱媒体としての冷却水が循環する。また、熱媒体回路31は、電池32の温度の調節に加えて、電池32の電力によって駆動するインバータ33、及びモータジェネレータ34の温度を調節する。インバータ33及びモータジェネレータ34は、電池32の電力によって駆動する駆動機器である。
電池32は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。インバータ33は、電池32から供給された電力に基づいて、モータジェネレータ34の駆動を制御する。モータジェネレータ34は、インバータ33によって駆動されることにより電動機として電気自動車の走行用の駆動力を発生させる。また、モータジェネレータ34は、電気自動車の制動時に発電機として回生電力を発生させる。モータジェネレータ34から発生した回生電力は、インバータ33を介して電池32に供給される。
熱媒体回路31は、第1循環回路35と、第2循環回路36と、を備えている。第1循環回路35は、第1ポンプ37、及び電池熱交換器38を有している。第1ポンプ37は、第1循環回路35を流れる冷却水を循環させる。第1ポンプ37は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第1ポンプ37の駆動を制御する。電池熱交換器38は、電池32と熱的に結合されている。電池熱交換器38は、冷却水と電池32との熱交換を行う。
第2循環回路36は、第2ポンプ39、インバータ熱交換器40、モータ熱交換器41、及びラジエータ42を有している。第2ポンプ39は、第2循環回路36を流れる冷却水を循環させる。第2ポンプ39は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第2ポンプ39の駆動を制御する。
インバータ熱交換器40は、インバータ33と熱的に結合されている。インバータ熱交換器40は、冷却水とインバータ33との熱交換を行う。したがって、インバータ熱交換器40は、冷却水と駆動機器との熱交換を行う駆動機器熱交換器である。
モータ熱交換器41は、モータジェネレータ34と熱的に結合されている。モータ熱交換器41は、冷却水とモータジェネレータ34との熱交換を行う。したがって、モータ熱交換器41は、冷却水と駆動機器との熱交換を行う駆動機器熱交換器である。
ラジエータ42は、冷却水と外気との熱交換を行う。そして、ラジエータ42は、冷却水の放熱を行う。
熱媒体回路31は、接続通路としての第1接続通路43及び第2接続通路44を備えている。第1接続通路43及び第2接続通路44は、配管である。第1接続通路43及び第2接続通路44は、第1循環回路35と第2循環回路36とを接続している。したがって、第1循環回路35と第2循環回路36とは、第1接続通路43及び第2接続通路44を介して並列接続されている。
熱媒体回路31は、接続通路としての第1接続通路43及び第2接続通路44を備えている。第1接続通路43及び第2接続通路44は、配管である。第1接続通路43及び第2接続通路44は、第1循環回路35と第2循環回路36とを接続している。したがって、第1循環回路35と第2循環回路36とは、第1接続通路43及び第2接続通路44を介して並列接続されている。
熱媒体回路31は、切換弁としての第1切換弁45を有している。第1切換弁45は、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cを有している。第1切換弁45は、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cそれぞれを開閉可能に構成されている。第1切換弁45は、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cそれぞれの連通を切り換える三方弁である。第1切換弁45は、電磁弁である。第1切換弁45は、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cそれぞれの開度を調整可能に構成されている。第1切換弁45は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第1切換弁45の駆動を制御する。
熱媒体回路31は、第2切換弁46を有している。第2切換弁46は、第4口46a、第5口46b、第6口46c、及び接続口46dを有している。第2切換弁46は、第4口46a、第5口46b、及び第6口46cそれぞれを開閉可能に構成されている。第2切換弁46は、第4口46a、第5口46b、及び第6口46cそれぞれの連通を切り換える三方弁である。第2切換弁46は、電磁弁である。第2切換弁46は、第4口46a、第5口46b、及び第6口46cそれぞれの開度を調整可能に構成されている。なお、接続口46dは、常に開放されている。第2切換弁46は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、第2切換弁46の駆動を制御する。
第1ポンプ37と第1切換弁45とは第6配管47によって接続されている。第6配管47の第1端は、第1ポンプ37の吐出口に接続されている。第6配管47の第2端は、第1切換弁45の第1口45aに接続されている。
第1切換弁45と電池熱交換器38とは第7配管48によって接続されている。第7配管48の第1端は、第1切換弁45の第2口45bに接続されている。第7配管48の第2端は、電池熱交換器38の入口に接続されている。
電池熱交換器38と第1ポンプ37とは第8配管49によって接続されている。第8配管49の第1端は、電池熱交換器38の出口に接続されている。第8配管49の第2端は、第1ポンプ37の吸入口に接続されている。
第2ポンプ39とモータ熱交換器41とは、第9配管50によって接続されている。第9配管50の第1端は、第2ポンプ39の吐出口に接続されている。第9配管50の第2端は、モータ熱交換器41の入口に接続されている。
モータ熱交換器41と第2切換弁46とは、第10配管51によって接続されている。第10配管51の第1端は、モータ熱交換器41の出口に接続されている。第10配管51の第2端は、第2切換弁46の第4口46aに接続されている。
第2切換弁46とラジエータ42とは、第11配管52によって接続されている。第11配管52の第1端は、第2切換弁46の第5口46bに接続されている。第11配管52の第2端は、ラジエータ42の入口に接続されている。
ラジエータ42とインバータ熱交換器40とは、第12配管53によって接続されている。第12配管53の第1端は、ラジエータ42の出口に接続されている。第12配管53の第2端は、インバータ熱交換器40の入口に接続されている。
インバータ熱交換器40と第2ポンプ39とは、第13配管54によって接続されている。第13配管54の第1端は、インバータ熱交換器40の出口に接続されている。第13配管54の第2端は、第2ポンプ39の吸入口に接続されている。
第2循環回路36は、バイパス通路55を有している。バイパス通路55は、配管である。バイパス通路55は、第2切換弁46と第12配管53とを接続している。バイパス通路55の第1端は、第2切換弁46の第6口46cに接続されている。バイパス通路55の第2端は、第12配管53に接続されている。
第1接続通路43は、第1切換弁45と第2切換弁46とを接続している。第1接続通路43の第1端は、第1切換弁45の第3口45cに接続されている。第1接続通路43の第2端は、第2切換弁46の接続口46dに接続されている。
第2接続通路44は、第1循環回路35の第8配管49と第2循環回路36の第12配管53とを接続している。第2接続通路44の第1端は、第12配管53におけるバイパス通路55との接続箇所と対応する部分に接続されている。第2接続通路44の第2端は、第8配管49に接続されている。
第1切換弁45は、制御部90の制御によって、第1接続通路43を介した第1循環回路35と第2循環回路36との連通を許容する許容状態と、第1接続通路43を介した第1循環回路35と第2循環回路36との連通を遮断する遮断状態と、に切換可能である。
第1切換弁45は、許容状態のときには、少なくとも第3口45cが開弁した状態になっている。第1切換弁45は、遮断状態のときには、少なくとも第3口45cが閉弁した状態になっている。
<第2冷媒回路61>
第2冷媒回路61は、熱媒体回路31を流れる冷却水の温度を調節するために第2冷媒が循環する。第2冷媒回路61は、第2圧縮機62、第2室外熱交換器63、第2膨張弁64、及び第2アキュムレータ65を有している。
第2冷媒回路61は、熱媒体回路31を流れる冷却水の温度を調節するために第2冷媒が循環する。第2冷媒回路61は、第2圧縮機62、第2室外熱交換器63、第2膨張弁64、及び第2アキュムレータ65を有している。
第2圧縮機62は、第2冷媒を圧縮して吐出する圧縮機である。第2圧縮機62は、速度型の圧縮機である。したがって、本実施形態では、第2冷媒を圧縮して吐出する圧縮機の圧縮方式が速度型である。第2室外熱交換器63は、第2冷媒と外気との熱交換を行う外気熱交換器である。第2膨張弁64は、第2冷媒回路61を流れる第2冷媒を減圧する膨張弁である。第2アキュムレータ65は、第2圧縮機62へのガス状の第2冷媒の流出を許容し、且つ、第2圧縮機62への液状の第2冷媒の流出を阻止する。
第2冷媒回路61は、方向切換部66を有している。方向切換部66は、第1口66a、第2口66b、第3口66c、及び第4口66dと、を有している。方向切換部66は、第1口66a、第2口66b、第3口66c、及び第4口66dそれぞれの連通を切り換える四方弁である。方向切換部66は、電磁弁である。方向切換部66は、第1口66a、第2口66b、第3口66c、及び第4口66dそれぞれの開度を調整可能に構成されている。方向切換部66は、制御部90に電気的に接続されている。制御部90は、方向切換部66の駆動を制御する。
第2圧縮機62と方向切換部66とは、第14配管67によって接続されている。第14配管67の第1端は、第2圧縮機62の吐出口に接続されている。第14配管67の第2端は、方向切換部66の第1口66aに接続されている。
方向切換部66と第2室外熱交換器63とは、第15配管68によって接続されている。第15配管68の第1端は、方向切換部66の第2口66bに接続されている。第15配管68の第2端は、第2室外熱交換器63の入口に接続されている。
第2室外熱交換器63と第2膨張弁64とは、第16配管69によって接続されている。第16配管69の第1端は、第2室外熱交換器63の出口に接続されている。第16配管69の第2端は、第2膨張弁64の入口に接続されている。
第2膨張弁64と方向切換部66とは、第17配管70によって接続されている。第17配管70の第1端は、第2膨張弁64の出口に接続されている。第17配管70の第2端は、方向切換部66の第3口66cに接続されている。
方向切換部66と第2アキュムレータ65とは、第18配管71によって接続されている。第18配管71の第1端は、方向切換部66の第4口66dに接続されている。第18配管71の第2端は、第2アキュムレータ65の入口に接続されている。
第2アキュムレータ65と第2圧縮機62とは、第19配管72によって接続されている。第19配管72の第1端は、第2アキュムレータ65の出口に接続されている。第19配管72の第2端は、第2圧縮機62の吸入口に接続されている。
<第1熱交換器81>
第1熱交換器81は、第1冷媒回路11の第3分岐配管24及び第1循環回路35の第6配管47に連結されている。したがって、第1熱交換器81は、第1冷媒回路11及び熱媒体回路31に連結されている。第1熱交換器81は、第3分岐配管24における第3可変絞り27よりも第4配管20寄りに位置する部分に連結されている。第1熱交換器81の内部は、第3分岐配管24の一部を構成している。また、第1熱交換器81の内部は、第6配管47の一部を構成している。そして、第1熱交換器81は、第3分岐配管24を流れる第1冷媒と第6配管47を流れる冷却水との熱交換を行う。したがって、第1熱交換器81は、第1冷媒回路11を循環する第1冷媒と熱媒体回路31を循環する冷却水との熱交換を行う。
第1熱交換器81は、第1冷媒回路11の第3分岐配管24及び第1循環回路35の第6配管47に連結されている。したがって、第1熱交換器81は、第1冷媒回路11及び熱媒体回路31に連結されている。第1熱交換器81は、第3分岐配管24における第3可変絞り27よりも第4配管20寄りに位置する部分に連結されている。第1熱交換器81の内部は、第3分岐配管24の一部を構成している。また、第1熱交換器81の内部は、第6配管47の一部を構成している。そして、第1熱交換器81は、第3分岐配管24を流れる第1冷媒と第6配管47を流れる冷却水との熱交換を行う。したがって、第1熱交換器81は、第1冷媒回路11を循環する第1冷媒と熱媒体回路31を循環する冷却水との熱交換を行う。
<第2熱交換器82>
第2熱交換器82は、第2冷媒回路61の第17配管70及び第1循環回路35の第6配管47に連結されている。したがって、第2熱交換器82は、第2冷媒回路61及び熱媒体回路31に連結されている。第1循環回路35には、第1熱交換器81及び第2熱交換器82が連結されている。第2熱交換器82は、第17配管70における第2膨張弁64が設けられている箇所よりも方向切換部66寄りに位置する部分に連結されている。第2熱交換器82の内部は、第17配管70の一部を構成している。第2熱交換器82は、第6配管47における第1熱交換器81が連結されている箇所よりも第1切換弁45寄りに位置する部分に連結されている。第2熱交換器82の内部は、第6配管47の一部を構成している。そして、第2熱交換器82は、第17配管70を流れる第2冷媒と第6配管47を流れる冷却水との熱交換を行う。したがって、第2熱交換器82は、第2冷媒回路61を循環する第2冷媒と熱媒体回路31を循環する冷却水との熱交換を行う。
第2熱交換器82は、第2冷媒回路61の第17配管70及び第1循環回路35の第6配管47に連結されている。したがって、第2熱交換器82は、第2冷媒回路61及び熱媒体回路31に連結されている。第1循環回路35には、第1熱交換器81及び第2熱交換器82が連結されている。第2熱交換器82は、第17配管70における第2膨張弁64が設けられている箇所よりも方向切換部66寄りに位置する部分に連結されている。第2熱交換器82の内部は、第17配管70の一部を構成している。第2熱交換器82は、第6配管47における第1熱交換器81が連結されている箇所よりも第1切換弁45寄りに位置する部分に連結されている。第2熱交換器82の内部は、第6配管47の一部を構成している。そして、第2熱交換器82は、第17配管70を流れる第2冷媒と第6配管47を流れる冷却水との熱交換を行う。したがって、第2熱交換器82は、第2冷媒回路61を循環する第2冷媒と熱媒体回路31を循環する冷却水との熱交換を行う。
<方向切換部66の第1切換状態及び第2切換状態>
方向切換部66は、制御部90の制御によって、第1切換状態と、第2切換状態と、に切換可能である。方向切換部66は、第1切換状態になると、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒を第2室外熱交換器63に向けて流す。方向切換部66の第1切換状態は、第1口66aと第2口66bとが連通し、且つ、第3口66cと第4口66dとが連通した状態である。一方で、方向切換部66は、第2切換状態になると、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒を第2熱交換器82に向けて流す。方向切換部66の第2切換状態は、第1口66aと第3口66cとが連通し、且つ、第2口66bと第4口66dとが連通した状態である。
方向切換部66は、制御部90の制御によって、第1切換状態と、第2切換状態と、に切換可能である。方向切換部66は、第1切換状態になると、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒を第2室外熱交換器63に向けて流す。方向切換部66の第1切換状態は、第1口66aと第2口66bとが連通し、且つ、第3口66cと第4口66dとが連通した状態である。一方で、方向切換部66は、第2切換状態になると、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒を第2熱交換器82に向けて流す。方向切換部66の第2切換状態は、第1口66aと第3口66cとが連通し、且つ、第2口66bと第4口66dとが連通した状態である。
<制御部90>
制御部90は、中央処理制御装置(CPU)を備えている。制御部90は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)等により構成されるメモリを備えている。制御部90は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。
制御部90は、中央処理制御装置(CPU)を備えている。制御部90は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)等により構成されるメモリを備えている。制御部90は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。
車両用熱マネジメントシステム10は、電池温度センサ91を備えている。電池温度センサ91は、電池32の温度を検出するように構成されている。電池温度センサ91は、制御部90に電気的に接続されている。電池温度センサ91によって検出された電池32の温度に関する検出信号は、制御部90に出力される。
車両用熱マネジメントシステム10は、インバータ温度センサ92を備えている。インバータ温度センサ92は、インバータ33の温度を検出するように構成されている。インバータ温度センサ92は、制御部90に電気的に接続されている。インバータ温度センサ92によって検出されたインバータ33の温度に関する検出信号は、制御部90に出力される。
車両用熱マネジメントシステム10は、モータ温度センサ93を備えている。モータ温度センサ93は、モータジェネレータ34の温度を検出するように構成されている。モータ温度センサ93は、制御部90に電気的に接続されている。モータ温度センサ93によって検出されたモータジェネレータ34の温度に関する検出信号は、制御部90に出力される。
車両用熱マネジメントシステム10は、外気温センサ94を備えている。外気温センサ94は、外気温を検出するように構成されている。外気温センサ94は、制御部90に電気的に接続されている。外気温センサ94によって検出された外気温に関する検出信号は、制御部90に出力される。
車両用熱マネジメントシステム10は、室内温度センサ95を備えている。室内温度センサ95は、車室内の温度を検出するように構成されている。室内温度センサ95は、制御部90に電気的に接続されている。室内温度センサ95によって検出された車室内の温度に関する検出信号は、制御部90に出力される。
制御部90には、第1冷媒回路11、熱媒体回路31、及び第2冷媒回路61の作動を制御する制御プログラムが予め記憶されている。したがって、制御部90は、第1冷媒回路11、熱媒体回路31、及び第2冷媒回路61の作動を制御する。
制御部90には、車室内の冷房を行う冷房モードと、車室内の暖房を行う暖房モードと、に第1冷媒回路11の作動を切り換えるプログラムが予め記憶されている。したがって、制御部90は、車室内の冷房を行う冷房モードと、車室内の暖房を行う暖房モードと、に第1冷媒回路11の作動を切換可能である。
制御部90には、電池32を冷却する電池冷却モードと、電池32を暖機する電池暖機モードと、車室内の暖房を行う暖房補助モードと、に切り換えるプログラムが予め記憶されている。したがって、制御部90は、電池冷却モードと、電池暖機モードと、暖房補助モードと、に切換可能である。なお、暖房補助モードは、暖房モードとは別のモードで車室内の暖房を行うモードである。
制御部90は、車両に設けられる空調ECU96に電気的に接続されている。制御部90は、空調ECU96から送信される運転指令に関する信号を受信する。制御部90は、空調ECU96から受信した運転指令に基づいて、冷房モード、暖房モード、及び暖房補助モードのいずれかに切り換える。
制御部90には、車室内の冷房を行う旨の運転指令に関する信号を空調ECU96から受信した場合に、冷房モードにて車室内の冷房を行うプログラムが予め記憶されている。また、制御部90は、車室内の暖房を行う旨の運転指令に関する信号を空調ECU96から受信したとする。このとき、外気温センサ94により検出される外気温が、予め設定された温度よりも高い場合には、暖房モードにて車室内の暖房を行うプログラムが予め記憶されている。一方で、外気温センサ94により検出される外気温が、予め設定された温度以下である場合には、暖房補助モードにて車室内の暖房を行うプログラムが予め記憶されている。なお、「予め設定された温度」とは、例えば、-10℃である。
制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度が目標温度よりも高い場合には、電池冷却モードを行うプログラムが予め記憶されている。また、制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度が目標温度よりも低い場合には、電池暖機モードを行うプログラムが予め記憶されている。
制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度が目標温度よりも高い場合には、ラジエータ放熱モードを行うプログラムが予め記憶されている。また、制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度が目標温度よりも低い場合には、駆動機器熱源モードを行うプログラムが予め記憶されている。
例えば、電池温度センサ91により検出される電池32の温度が目標温度よりも高かったとする。この場合、制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度と、目標温度との差が、予め設定された閾値よりも大きい場合には、電池冷却モードを行うプログラムが予め記憶されている。一方で、制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度と、目標温度との差が、予め設定された閾値よりも小さい場合には、ラジエータ放熱モードを行うプログラムが予め記憶されている。
例えば、電池温度センサ91により検出される電池32の温度が目標温度よりも低かったとする。この場合、制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度と、目標温度との差が、予め設定された閾値よりも大きい場合には、電池暖機モードを行うプログラムが予め記憶されている。一方で、制御部90には、電池温度センサ91により検出される電池32の温度と、目標温度との差が、予め設定された閾値よりも小さい場合には、駆動機器熱源モードを行うプログラムが予め記憶されている。
制御部90は、室内温度センサ95により検出される車室内の温度が目標温度となるように、第1冷媒回路11、熱媒体回路31、及び第2冷媒回路61の作動を制御する。制御部90は、電池温度センサ91により検出される電池32の温度が目標温度となるように、第1冷媒回路11、熱媒体回路31、及び第2冷媒回路61の作動を制御する。制御部90は、インバータ温度センサ92により検出されるインバータ33の温度が目標温度となるように、第1冷媒回路11、熱媒体回路31、及び第2冷媒回路61の作動を制御する。制御部90は、モータ温度センサ93により検出されるモータジェネレータ34の温度が目標温度となるように、第1冷媒回路11、熱媒体回路31、及び第2冷媒回路61の作動を制御する。
[実施形態の作用]
次に、本実施形態の作用について説明する。
<冷房モード>
冷房モードでは、制御部90の制御により、第1開閉弁28、第1可変絞り25、及び第2可変絞り26が開弁状態となっている。このとき、第1可変絞り25の開度は全開になっている。よって、第1可変絞り25は、第1膨張弁として機能していない。一方で、第2可変絞り26の開度は小さくなっている。よって、第2可変絞り26は、第1膨張弁として機能している。また、冷房モードでは、制御部90の制御により、第2開閉弁29、第3開閉弁30、及び第3可変絞り27が閉弁状態となっている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
<冷房モード>
冷房モードでは、制御部90の制御により、第1開閉弁28、第1可変絞り25、及び第2可変絞り26が開弁状態となっている。このとき、第1可変絞り25の開度は全開になっている。よって、第1可変絞り25は、第1膨張弁として機能していない。一方で、第2可変絞り26の開度は小さくなっている。よって、第2可変絞り26は、第1膨張弁として機能している。また、冷房モードでは、制御部90の制御により、第2開閉弁29、第3開閉弁30、及び第3可変絞り27が閉弁状態となっている。
これにより、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒は、第1配管17、暖房用室内熱交換器13、第2配管18、第1室外熱交換器14、第3配管19、冷房用室内熱交換器15、第4配管20、第1アキュムレータ16、及び第5配管21の順に流れる。なお、冷房モードでは、第1冷媒が暖房用室内熱交換器13を流れても、暖房用室内熱交換器13にて第1冷媒と外気との熱交換が行われないようになっている。
冷房モードでは、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒が、第1室外熱交換器14にて外気に放熱する。第1室外熱交換器14にて外気に放熱した第1冷媒は、第2可変絞り26で減圧される。第2可変絞り26で減圧された第1冷媒は、冷房用室内熱交換器15にて室内空気から吸熱する。これにより、室内空気が冷却される。そして、冷房用室内熱交換器15にて室内空気から吸熱した第1冷媒は、第1アキュムレータ16を経由して第1圧縮機12へ還流される。
<暖房モード>
暖房モードでは、制御部90の制御により、第1開閉弁28、第1可変絞り25、及び第3開閉弁30が開弁状態となっている。このとき、第1可変絞り25の開度は小さくなっている。よって、第1可変絞り25は、第1膨張弁として機能している。また、暖房モードでは、制御部90の制御により、第2開閉弁29、第2可変絞り26、及び第3可変絞り27が閉弁状態となっている。
暖房モードでは、制御部90の制御により、第1開閉弁28、第1可変絞り25、及び第3開閉弁30が開弁状態となっている。このとき、第1可変絞り25の開度は小さくなっている。よって、第1可変絞り25は、第1膨張弁として機能している。また、暖房モードでは、制御部90の制御により、第2開閉弁29、第2可変絞り26、及び第3可変絞り27が閉弁状態となっている。
これにより、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒は、第1配管17、暖房用室内熱交換器13、第2配管18、第1室外熱交換器14、第3配管19、第2分岐配管23、第4配管20、第1アキュムレータ16、及び第5配管21の順に流れる。
暖房モードでは、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒が、暖房用室内熱交換器13にて室内空気に放熱する。これにより、室内空気が暖められる。暖房用室内熱交換器13にて室内空気に放熱した第1冷媒は、第1可変絞り25で減圧される。第1可変絞り25で減圧された第1冷媒は、第1室外熱交換器14にて外気から吸熱する。そして、第1室外熱交換器14にて外気から吸熱した第1冷媒は、第1アキュムレータ16を経由して第1圧縮機12へ還流される。
<電池冷却モード>
図2では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池冷却モードで運転しているときの第1冷媒、冷却水、及び第2冷媒の流れを矢印で示している。また、図2では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池冷却モードで運転しているときの第1熱交換器81及び第2熱交換器82での熱の動きを太い矢印で示している。なお、図2は、車両用熱マネジメントシステム10における電池冷却モードの一例を示している。
図2では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池冷却モードで運転しているときの第1冷媒、冷却水、及び第2冷媒の流れを矢印で示している。また、図2では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池冷却モードで運転しているときの第1熱交換器81及び第2熱交換器82での熱の動きを太い矢印で示している。なお、図2は、車両用熱マネジメントシステム10における電池冷却モードの一例を示している。
図2に示すように、電池冷却モードでは、制御部90の制御により方向切換部66の駆動が制御されて、方向切換部66が第1切換状態に切り換えられている。電池冷却モードでは、方向切換部66において、第1口66aと第2口66bとが連通し、且つ、第3口66cと第4口66dとが連通した状態になっている。これにより、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒は、第14配管67、第15配管68、第2室外熱交換器63、第16配管69、第2膨張弁64、第17配管70、第18配管71、第2アキュムレータ65、及び第19配管72の順に流れる。
電池冷却モードでは、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒が第2室外熱交換器63にて外気に放熱する。第2室外熱交換器63にて外気に放熱した第2冷媒は、第2膨張弁64で減圧される。第2膨張弁64で減圧された第2冷媒は、第17配管70を流れる。このとき、第2冷媒は、第2熱交換器82にて第1循環回路35を流れる冷却水から吸熱する。これにより、冷却水が冷却される。そして、第2熱交換器82にて冷却水から吸熱した第2冷媒は、第2アキュムレータ65を経由して第2圧縮機62へ還流される。
図2に示す電池冷却モードでは、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a及び第2口45bが開弁し、且つ、第3口45cが閉弁した状態になっている。したがって、車両用熱マネジメントシステム10において、図2に示す電池冷却モードにおいては、第1切換弁45を遮断状態に切り換える。
電池冷却モードにおける熱媒体回路31では、制御部90の制御により第1ポンプ37が駆動している。したがって、第1循環回路35では、冷却水が循環している。そして、第1ポンプ37から第6配管47へ流出して、第2熱交換器82にて第2冷媒により冷却された冷却水は、電池熱交換器38にて電池32から吸熱する。これにより、電池32が冷却水によって冷却される。電池32から吸熱した冷却水は、第8配管49を介して第1ポンプ37へ還流する。
図2に示す電池冷却モードにおける熱媒体回路31では、制御部90の制御により第2ポンプ39が駆動している。したがって、第2循環回路36では、冷却水が循環している。また、図2に示す電池冷却モードでは、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、第4口46a及び第5口46bが開弁し、且つ、第6口46cが閉弁した状態になっている。
これにより、第2ポンプ39から第9配管50を介してモータ熱交換器41に供給された冷却水は、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱する。これにより、モータジェネレータ34が冷却水によって冷却される。モータジェネレータ34から吸熱した冷却水は、第10配管51、第2切換弁46、及び第11配管52を介してラジエータ42に供給される。ラジエータ42に供給された冷却水は、ラジエータ42にて外気に放熱する。これにより、冷却水が外気により冷却される。ラジエータ42にて外気により冷却された冷却水は、第12配管53を介してインバータ熱交換器40に供給される。インバータ熱交換器40に供給された冷却水は、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱する。これにより、インバータ33が冷却水によって冷却される。インバータ33から吸熱した冷却水は、第13配管54を介して第2ポンプ39へ還流する。
図2に示す電池冷却モードでは、第1切換弁45が遮断状態に切り換わっている。したがって、第1接続通路43を介した第1循環回路35と第2循環回路36との間の冷却水の流れが遮断されている。第1接続通路43を介した第1循環回路35から第2循環回路36への冷却水の流れが生じていないことから、第2接続通路44を介した第2循環回路36から第1循環回路35への冷却水の流れも生じない。よって、電池32の温度の調節とインバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節とがそれぞれ独立して行われている。
図2に示す電池冷却モードにおける第1冷媒回路11では、制御部90の制御により、第2開閉弁29及び第3可変絞り27が開弁状態となっている。このとき、第3可変絞り27の開度は小さくなっている。よって、第3可変絞り27は、第1膨張弁として機能している。また、図2に示す電池冷却モードでは、制御部90の制御により、第1開閉弁28、第3開閉弁30、第1可変絞り25、及び第2可変絞り26が閉弁状態となっている。
これにより、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒は、第1配管17、暖房用室内熱交換器13、第2配管18、第1分岐配管22、第3配管19、第3分岐配管24、第4配管20、第1アキュムレータ16、及び第5配管21の順に流れる。
図2に示す電池冷却モードでは、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒が、暖房用室内熱交換器13にて室内空気に放熱する。これにより、室内空気が暖められる。暖房用室内熱交換器13にて室内空気に放熱した第1冷媒は、第3可変絞り27で減圧される。第3可変絞り27で減圧された第1冷媒は、第1熱交換器81にて冷却水から吸熱する。したがって、熱媒体回路31では、電池32から吸熱した冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱する。このように、熱媒体回路31では、電池32から吸熱した冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱するように設定可能である。そして、第1熱交換器81にて冷却水から吸熱した第1冷媒は、第1アキュムレータ16を経由して第1圧縮機12へ還流される。
このように、電池冷却モードでは、方向切換部66を第1切換状態に切り換えることで、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒が第2室外熱交換器63にて外気に放熱し、放熱後に第2膨張弁64で減圧され第2熱交換器82にて冷却水から吸熱する。これにより、第2冷媒が冷却水を冷却する。そして、電池冷却モードでは、冷却された冷却水が電池32から吸熱することにより電池32を冷却する。
<電池暖機モード>
図3では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池暖機モードで運転しているときの冷却水及び第2冷媒の流れを矢印で示している。また、図3では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池暖機モードで運転しているときの第2熱交換器82での熱の動きを太い矢印で示している。なお、図3は、車両用熱マネジメントシステム10における電池暖機モードの一例を示している。
図3では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池暖機モードで運転しているときの冷却水及び第2冷媒の流れを矢印で示している。また、図3では、車両用熱マネジメントシステム10が、電池暖機モードで運転しているときの第2熱交換器82での熱の動きを太い矢印で示している。なお、図3は、車両用熱マネジメントシステム10における電池暖機モードの一例を示している。
図3に示すように、電池暖機モードでは、制御部90の制御により方向切換部66の駆動が制御されて、方向切換部66が第2切換状態に切り換えられている。電池暖機モードでは、方向切換部66において、第1口66aと第3口66cとが連通し、且つ、第2口66bと第4口66dとが連通した状態になっている。これにより、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒は、第14配管67、第17配管70、第2膨張弁64、第16配管69、第2室外熱交換器63、第15配管68、第18配管71、第2アキュムレータ65、及び第19配管72の順に流れる。
電池暖機モードでは、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒が、第17配管70を流れる。このとき、第2冷媒は、第2熱交換器82にて第1循環回路35を流れる冷却水に放熱する。これにより、冷却水が暖められる。第2熱交換器82にて冷却水に放熱した第2冷媒は、第2膨張弁64で減圧される。第2膨張弁64で減圧された第2冷媒は、第2室外熱交換器63にて外気から吸熱する。そして、第2室外熱交換器63にて外気から吸熱した第2冷媒は、第2アキュムレータ65を経由して第2圧縮機62へ還流される。
図3に示す電池暖機モードでは、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a及び第2口45bが開弁し、且つ、第3口45cが閉弁した状態になっている。したがって、車両用熱マネジメントシステム10において、図3に示す電池暖機モードにおいては、第1切換弁45を遮断状態に切り換える。よって、車両用熱マネジメントシステム10は、電池冷却モード又は電池暖機モードの少なくとも一方においては、第1切換弁45を遮断状態に切り換える。
電池暖機モードにおける熱媒体回路31では、制御部90の制御により第1ポンプ37が駆動している。したがって、第1循環回路35では、冷却水が循環している。そして、第2熱交換器82にて第2冷媒により暖められた冷却水は、電池熱交換器38にて電池32に放熱する。これにより、電池32が冷却水によって暖機される。電池32に放熱した冷却水は、第8配管49を介して第1ポンプ37へ還流する。
このように、電池暖機モードでは、方向切換部66を第2切換状態に切り換えることで、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒が第2熱交換器82にて冷却水に放熱し、放熱後に第2膨張弁64で減圧され第2室外熱交換器63にて外気から吸熱する。そして、電池暖機モードでは、放熱された冷却水が電池32に放熱することにより電池32を暖機する。
図3に示す電池暖機モードにおける熱媒体回路31では、制御部90の制御により第2ポンプ39が駆動している。したがって、第2循環回路36では、冷却水が循環している。また、図3に示す電池暖機モードでは、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、第4口46a及び第6口46cが開弁し、且つ、第5口46bが閉弁した状態になっている。
これにより、第2ポンプ39からの冷却水は、第9配管50、モータ熱交換器41、第10配管51、第2切換弁46、バイパス通路55、第12配管53、インバータ熱交換器40、及び第13配管54の順に流れる。したがって、第2循環回路36を流れる冷却水は、ラジエータ42を迂回した状態で第2循環回路36を循環する。よって、第2循環回路36を循環する冷却水は、ラジエータ42にて外気に放熱されることが無い。その結果、第2循環回路36を循環する冷却水は、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34からほとんど吸熱せず、さらには、インバータ熱交換器40にてインバータ33からほとんど吸熱しない状態で、第2循環回路36を循環している。
図3に示す電池暖機モードでは、第1切換弁45が遮断状態に切り換わっている。したがって、第1接続通路43を介した第1循環回路35と第2循環回路36との間の冷却水の流れが遮断されている。第1接続通路43を介した第1循環回路35から第2循環回路36への冷却水の流れが生じていないことから、第2接続通路44を介した第2循環回路36から第1循環回路35への冷却水の流れも生じない。よって、電池32の温度の調節とインバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節とがそれぞれ独立して行われている。
なお、図3に示す電池暖機モードでは、第1圧縮機12の駆動が停止している。したがって、図3に示す電池暖機モードでは、第1冷媒回路11の作動が停止されている。よって、図3に示す電池暖機モードにおいて、車両用熱マネジメントシステム10では、第1冷媒回路11による車室内の空調が行われていない。
<暖房補助モード>
図4では、車両用熱マネジメントシステム10が、暖房補助モードで運転しているときの第1冷媒、冷却水、及び第2冷媒の流れを矢印で示している。また、図4では、車両用熱マネジメントシステム10が、暖房補助モードで運転しているときの第1熱交換器81及び第2熱交換器82での熱の動きを太い矢印で示している。なお、図4は、車両用熱マネジメントシステム10における暖房補助モードの一例を示している。
図4では、車両用熱マネジメントシステム10が、暖房補助モードで運転しているときの第1冷媒、冷却水、及び第2冷媒の流れを矢印で示している。また、図4では、車両用熱マネジメントシステム10が、暖房補助モードで運転しているときの第1熱交換器81及び第2熱交換器82での熱の動きを太い矢印で示している。なお、図4は、車両用熱マネジメントシステム10における暖房補助モードの一例を示している。
図4に示すように、暖房補助モードでは、制御部90の制御により方向切換部66の駆動が制御されて、方向切換部66が第2切換状態に切り換えられている。暖房補助モードでは、方向切換部66において、第1口66aと第3口66cとが連通し、且つ、第2口66bと第4口66dとが連通した状態になっている。これにより、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒は、第14配管67、第17配管70、第2膨張弁64、第16配管69、第2室外熱交換器63、第15配管68、第18配管71、第2アキュムレータ65、及び第19配管72の順に流れる。
暖房補助モードでは、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒が、第17配管70を流れる。このとき、第2冷媒は、第2熱交換器82にて第1循環回路35を流れる冷却水に放熱する。これにより、冷却水が暖められる。第2熱交換器82にて冷却水に放熱した第2冷媒は、第2膨張弁64で減圧される。第2膨張弁64で減圧された第2冷媒は、第2室外熱交換器63にて外気から吸熱する。そして、第2室外熱交換器63にて外気から吸熱した第2冷媒は、第2アキュムレータ65を経由して第2圧縮機62へ還流される。
図4に示す暖房補助モードでは、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a及び第3口45cが開弁し、且つ、第2口45bが閉弁した状態になっている。さらに、図4に示す暖房補助モードでは、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、第6口46cが開弁し、且つ、第4口46a及び第5口46bが閉弁した状態になっている。
暖房補助モードにおける熱媒体回路31では、制御部90の制御により第1ポンプ37が駆動している。したがって、第1循環回路35では、冷却水が循環している。また、図4に示す暖房補助モードでは、第2ポンプ39の駆動が停止している。よって、第1ポンプ37からの冷却水は、第6配管47、第1切換弁45、第1接続通路43、第2切換弁46、バイパス通路55、第2接続通路44、及び第8配管49の順に流れる。したがって、第1循環回路35を流れる冷却水は、電池熱交換器38を迂回した状態で第1循環回路35を循環する。よって、第1循環回路35を循環する冷却水は、電池熱交換器38にて電池32と熱交換が行われることが無い。
暖房補助モードにおける第1冷媒回路11では、制御部90の制御により、第2開閉弁29及び第3可変絞り27が開弁状態となっている。このとき、第3可変絞り27の開度は小さくなっている。よって、第3可変絞り27は、第1膨張弁として機能している。また、暖房補助モードでは、制御部90の制御により、第1開閉弁28、第3開閉弁30、第1可変絞り25、及び第2可変絞り26が閉弁状態となっている。
これにより、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒は、第1配管17、暖房用室内熱交換器13、第2配管18、第1分岐配管22、第3配管19、第3分岐配管24、第4配管20、第1アキュムレータ16、及び第5配管21の順に流れる。
暖房補助モードでは、第1圧縮機12から吐出された第1冷媒が、暖房用室内熱交換器13にて室内空気に放熱する。これにより、室内空気が暖められる。暖房用室内熱交換器13にて室内空気に放熱した第1冷媒は、第3可変絞り27で減圧される。第3可変絞り27で減圧された第1冷媒は、第1熱交換器81にて冷却水から吸熱する。したがって、第2熱交換器82にて第2冷媒により暖められた冷却水は、第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱する。これにより、第1冷媒が冷却水によって暖められる。そして、第1熱交換器81にて冷却水から吸熱した第1冷媒は、第1アキュムレータ16を経由して第1圧縮機12へ還流される。
暖房補助モードでは、第2冷媒が第2熱交換器82にて冷却水に放熱することで冷却水が暖められるとともに、暖められた冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱することで第1冷媒が暖められる。これにより、暖房能力が向上している。
このように、暖房補助モードでは、方向切換部66を第2切換状態に切り換えることで、第2圧縮機62から吐出された第2冷媒が第2熱交換器82にて冷却水に放熱することで冷却水を暖める。そして、暖房補助モードでは、第2熱交換器82にて第2冷媒によって暖められた冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱することで第1冷媒を暖めて車室内の暖房を行う。
<ラジエータ放熱モード>
図5では、車両用熱マネジメントシステム10が、ラジエータ放熱モードで運転しているときの冷却水の流れを矢印で示している。なお、図5では、車両用熱マネジメントシステム10におけるラジエータ放熱モードの一例を示している。図5に示すラジエータ放熱モードでは、第1圧縮機12及び第2圧縮機62の駆動が停止されている。したがって、図5に示すラジエータ放熱モードでは、第1冷媒回路11及び第2冷媒回路61の作動が停止されている。よって、図5に示すラジエータ放熱モードにおいて、車両用熱マネジメントシステム10では、第1冷媒回路11による車室内の空調が行われていない。
図5では、車両用熱マネジメントシステム10が、ラジエータ放熱モードで運転しているときの冷却水の流れを矢印で示している。なお、図5では、車両用熱マネジメントシステム10におけるラジエータ放熱モードの一例を示している。図5に示すラジエータ放熱モードでは、第1圧縮機12及び第2圧縮機62の駆動が停止されている。したがって、図5に示すラジエータ放熱モードでは、第1冷媒回路11及び第2冷媒回路61の作動が停止されている。よって、図5に示すラジエータ放熱モードにおいて、車両用熱マネジメントシステム10では、第1冷媒回路11による車室内の空調が行われていない。
図5に示すように、ラジエータ放熱モードでは、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cが開弁した状態になっている。したがって、ラジエータ放熱モードでは、第1切換弁45を許容状態に切り換える。また、ラジエータ放熱モードでは、制御部90の制御により第1ポンプ37が駆動している。したがって、第1循環回路35では、冷却水が循環している。
図5に示すラジエータ放熱モードでは、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、第5口46bが開弁し、且つ、第4口46a及び第6口46cが閉弁した状態になっている。また、図5に示すラジエータ放熱モードでは、第2ポンプ39の駆動が停止している。よって、第2循環回路36において、インバータ熱交換器40、第13配管54、第9配管50、モータ熱交換器41、及び第10配管51では、冷却水の流れが生じていない。
第1ポンプ37からの冷却水は、第6配管47から第1切換弁45に流れ、第1切換弁45において、その一部の冷却水が、第7配管48を介して電池熱交換器38に流れる。第1切換弁45において、第7配管48を介して電池熱交換器38に流れた冷却水は、電池熱交換器38にて電池32から吸熱する。これにより、電池32が冷却水によって冷却される。電池32から吸熱した冷却水は、第8配管49を介して第1ポンプ37へ還流する。
また、第1ポンプ37からの冷却水は、第6配管47から第1切換弁45に流れて、第1切換弁45において、その一部の冷却水が、第1接続通路43を介して第2切換弁46に流れる。第2切換弁46に流れた冷却水は、第11配管52を介してラジエータ42に流れ、ラジエータ42にて外気に放熱する。これにより、冷却水が外気により冷却される。ラジエータ42にて外気により冷却された冷却水は、第12配管53、第2接続通路44、及び第8配管49を介して第1ポンプ37へ還流する。
このように、第1切換弁45は、許容状態においてラジエータ42と連通するとともに第2ポンプ39、インバータ熱交換器40、及びモータ熱交換器41と連通しないラジエータ連通状態に切換可能である。そして、図5に示すラジエータ放熱モードでは、第1切換弁45をラジエータ連通状態とする。
このように、第1切換弁45を許容状態に切り換えることで、電池熱交換器38にて電池32から吸熱した冷却水が、第1接続通路43を介して第2循環回路36へ流れて、ラジエータ42にて放熱するように設定可能である。これによれば、電池32から吸熱した冷却水が効率良く放熱するため、電池32の冷却がさらに効率良く行われる。
<駆動機器熱源モード>
図6では、車両用熱マネジメントシステム10が、駆動機器熱源モードで運転しているときの冷却水の流れを矢印で示している。なお、図6では、車両用熱マネジメントシステム10における駆動機器熱源モードの一例を示している。図6に示す駆動機器熱源モードでは、第1圧縮機12及び第2圧縮機62の駆動が停止されている。したがって、図6に示す駆動機器熱源モードでは、第1冷媒回路11及び第2冷媒回路61の作動が停止されている。よって、図6に示す駆動機器熱源モードにおいて、車両用熱マネジメントシステム10では、第1冷媒回路11による車室内の空調が行われていない。
図6では、車両用熱マネジメントシステム10が、駆動機器熱源モードで運転しているときの冷却水の流れを矢印で示している。なお、図6では、車両用熱マネジメントシステム10における駆動機器熱源モードの一例を示している。図6に示す駆動機器熱源モードでは、第1圧縮機12及び第2圧縮機62の駆動が停止されている。したがって、図6に示す駆動機器熱源モードでは、第1冷媒回路11及び第2冷媒回路61の作動が停止されている。よって、図6に示す駆動機器熱源モードにおいて、車両用熱マネジメントシステム10では、第1冷媒回路11による車室内の空調が行われていない。
図6に示すように、駆動機器熱源モードでは、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cが開弁した状態になっている。したがって、駆動機器熱源モードでは、第1切換弁45を許容状態に切り換える。また、駆動機器熱源モードでは、制御部90の制御により第1ポンプ37が駆動している。したがって、第1循環回路35では、冷却水が循環している。
図6に示す駆動機器熱源モードでは、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、第4口46a及び第6口46cが開弁し、且つ、第5口46bが閉弁した状態になっている。また、駆動機器熱源モードでは、制御部90の制御により第2ポンプ39が駆動している。よって、第2循環回路36において、第2ポンプ39からの冷却水は、第9配管50、モータ熱交換器41、第10配管51、第2切換弁46、及びバイパス通路55を介して第12配管53に流れる。そして、第12配管53に流れた冷却水の一部が、インバータ熱交換器40に流れる。インバータ熱交換器40に流れた冷却水は、第13配管54を介して第2ポンプ39へ還流する。
駆動機器熱源モードでは、モータ熱交換器41を流れる冷却水が、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱する。これにより、モータジェネレータ34が冷却水によって冷却される。また、駆動機器熱源モードでは、インバータ熱交換器40を流れる冷却水が、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱する。これにより、インバータ33が冷却水によって冷却される。
駆動機器熱源モードでは、第1ポンプ37からの冷却水が、第6配管47から第1切換弁45に流れて、第1切換弁45において、その一部の冷却水が、第1接続通路43を介して第2切換弁46に流れる。第2切換弁46に流れた冷却水は、バイパス通路55を介して第12配管53に流れる。したがって、第1循環回路35から第1接続通路43を介して第2循環回路36へ流れる冷却水の分だけ、第2循環回路36を流れている冷却水が、第2接続通路44を介して第8配管49へ流出する。したがって、駆動機器熱源モードでは、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱するとともに、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱した冷却水が、第2接続通路44を介して第1循環回路35へ流れる。
駆動機器熱源モードでは、第1ポンプ37からの冷却水が、第6配管47から第1切換弁45に流れ、第1切換弁45において、その一部の冷却水が、第7配管48を介して電池熱交換器38に流れる。第1切換弁45において、第7配管48を介して電池熱交換器38に流れた冷却水は、電池熱交換器38にて電池32に放熱する。これにより、電池32が冷却水によって暖機される。電池32に放熱した冷却水は、第8配管49を介して第1ポンプ37へ還流する。
このように、駆動機器熱源モードでは、第1切換弁45を許容状態に切り換える。これにより、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱するとともに、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱した冷却水が、第2接続通路44を介して第1循環回路35へ流れる。そして、第2循環回路36から第2接続通路44を介して第1循環回路35へ流れた冷却水が、電池熱交換器38にて電池32に放熱するように設定可能である。これによれば、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱するとともに、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱した冷却水が、電池熱交換器38にて電池32に放熱するため、電池32の暖機がさらに効率良く行われる。
[実施形態の効果]
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)電池冷却モードでは、第2熱交換器82にて第2冷媒によって冷却された冷却水が、電池32から吸熱することにより電池32が冷却される。電池暖機モードでは、第2熱交換器82にて第2冷媒から放熱された冷却水が、電池32に放熱することにより電池32が暖機される。暖房補助モードでは、第2冷媒が第2熱交換器82にて冷却水に放熱することで冷却水が暖められるとともに、暖められた冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱することで第1冷媒が暖められる。これにより、車室内の暖房能力が向上する。以上により、電池32の温度の調節を効率良く行いつつも、暖房能力を向上させることができる。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)電池冷却モードでは、第2熱交換器82にて第2冷媒によって冷却された冷却水が、電池32から吸熱することにより電池32が冷却される。電池暖機モードでは、第2熱交換器82にて第2冷媒から放熱された冷却水が、電池32に放熱することにより電池32が暖機される。暖房補助モードでは、第2冷媒が第2熱交換器82にて冷却水に放熱することで冷却水が暖められるとともに、暖められた冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱することで第1冷媒が暖められる。これにより、車室内の暖房能力が向上する。以上により、電池32の温度の調節を効率良く行いつつも、暖房能力を向上させることができる。
(2)制御部90の制御によって、第1切換弁45を許容状態にすることにより、第1接続通路43を介した第1循環回路35と第2循環回路36との間の冷却水の流れが許容される。したがって、電池32の温度の調節とインバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節とを一括して行うことができる。一方で、制御部90の制御によって、第1切換弁45を遮断状態とすることにより、第1接続通路43を介した第1循環回路35と第2循環回路36との間の冷却水の流れが遮断される。したがって、電池32の温度の調節とインバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節とをそれぞれ独立して行うことができる。
(3)熱媒体回路31では、電池32から吸熱した冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱するように設定可能である。これによれば、電池32から吸熱した冷却水を効率良く放熱することができる。したがって、電池32の冷却をさらに効率良く行うことができる。
(4)第1切換弁45を許容状態に切り換えることで、電池熱交換器38にて電池32から吸熱した冷却水が、第1接続通路43を介して第2循環回路36へ流れて、ラジエータ42にて放熱するように設定可能である。これによれば、電池32から吸熱した冷却水を効率良く放熱することができる。したがって、電池32の冷却をさらに効率良く行うことができる。
(5)第1切換弁45を許容状態に切り換えることで、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱するとともに、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱した冷却水が、第2接続通路44を介して第1循環回路35へ流れる。そして、第2循環回路36から第2接続通路44を介して第1循環回路35へ流れた冷却水が、電池熱交換器38にて電池32に放熱するように設定可能である。これによれば、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱するとともに、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱した冷却水が、電池熱交換器38にて電池32に放熱するため、電池32の暖機をさらに効率良く行うことができる。
(6)電池冷却モード又は電池暖機モードの少なくとも一方においては、第1切換弁45を遮断状態とすることにより、電池32の温度の調節とインバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節とをそれぞれ独立して行うことができる。
(7)第2圧縮機62の圧縮方式が速度型である。これによれば、例えば、第2圧縮機62の圧縮方式が容積型である場合に比べると、コンパクトな圧縮機を適用しつつも、比較的多くの第2冷媒を圧縮して吐出することが可能となる。
[変更例]
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 図7に示すように、例えば、ラジエータ放熱モードでは、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、第4口46a及び第5口46bが開弁し、且つ、第6口46cが閉弁した状態になっていてもよい。そして、制御部90の制御により第2ポンプ39が駆動していてもよい。このように、ラジエータ放熱モードのときに、第1切換弁45が、許容状態においてラジエータ42と連通し、且つ、第2ポンプ39、インバータ熱交換器40、及びモータ熱交換器41とも連通する状態であってもよい。そして、ラジエータ放熱モードにおける第2循環回路36において、インバータ熱交換器40、第13配管54、第9配管50、モータ熱交換器41、及び第10配管51に冷却水の流れが生じていてもよい。この場合、ラジエータ放熱モードでは、電池32から吸熱した冷却水に加えて、インバータ33及びモータジェネレータ34から吸熱した冷却水もラジエータ42にて放熱される。
○ 図8に示すように、暖房補助モードを行っているときに、熱媒体回路31において電池32を暖機してもよい。また、図8に示す実施形態のように、モータ熱交換器41にてモータジェネレータ34から吸熱するとともに、インバータ熱交換器40にてインバータ33から吸熱した冷却水を、第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱してもよい。これによれば、モータジェネレータ34及びインバータ33から生じる熱も暖房を行う際の熱として利用することができる。したがって、車室内の暖房能力がさらに向上する。
○ 実施形態において、電池冷却モードを行っているときに、第2ポンプ39の駆動が停止していてもよい。要は、電池冷却モードを行っているときに、第2循環回路36における冷却水の循環が行われておらず、インバータ33及びモータジェネレータ34の冷却が行われていなくてもよい。
○ 実施形態において、電池冷却モードを行っているときに、熱媒体回路31では、電池32から吸熱した冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱しないように設定してもよい。この場合、電池冷却モードでは、第1圧縮機12の駆動が停止していてもよい。したがって、電池冷却モードを行っているときに、第1冷媒回路11の作動が停止されており、第1冷媒回路11による車室内の空調が行われていなくてもよい。
○ 実施形態において、電池冷却モードを行っているときに、熱媒体回路31では、電池32から吸熱した冷却水が第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱しないように設定してもよい。この場合、第1冷媒回路11が、例えば、冷房モードを行っていてもよい。
○ 実施形態において、電池冷却モードを行っているときに、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cが開弁した状態になっていてもよい。要は、電池冷却モードを行っているときに、第1切換弁45が許容状態に切り換わっていてもよい。これによれば、電池32の温度の調節とインバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節とを一括して行うことができる。
○ 実施形態において、電池冷却モードを行っているときに、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cが開弁した状態になっていてもよい。要は、電池冷却モードを行っているときに、第1切換弁45が許容状態に切り換わっていてもよい。そして、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、第4口46a及び第6口46cが開弁し、且つ、第5口46bが閉弁した状態になっていてもよい。これによれば、熱媒体回路31では、電池32から吸熱した冷却水に加えて、インバータ33及びモータジェネレータ34から吸熱した冷却水も第1熱交換器81にて第1冷媒に放熱するように設定可能である。
○ 実施形態において、電池冷却モードを行っているときに、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cが開弁した状態になっていてもよい。要は、電池冷却モードを行っているときに、第1切換弁45が許容状態に切り換わっていてもよい。そして、制御部90の制御により第2切換弁46の駆動が制御されて、例えば、第5口46bが開弁し、且つ、第4口46a及び第6口46cが閉弁した状態になっていてもよい。このようにして、電池冷却モードを行っているときに、電池熱交換器38にて電池32から吸熱した冷却水を、第1接続通路43を介して第2循環回路36へ流して、ラジエータ42にて放熱するように設定してもよい。
○ 実施形態において、電池暖機モードを行っているときに、第2ポンプ39の駆動が停止していてもよい。要は、電池暖機モードを行っているときに、第2循環回路36における冷却水の循環が行われておらず、インバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節が行われていなくてもよい。
○ 実施形態において、電池暖機モードを行っているときに、例えば、第1冷媒回路11が作動することにより、冷房モードを行っていてもよいし、暖房モードを行っていてもよい。
○ 実施形態において、電池暖機モードを行っているときに、制御部90の制御により第1切換弁45の駆動が制御されて、第1口45a、第2口45b、及び第3口45cが開弁した状態になっていてもよい。要は、電池暖機モードを行っているときに、第1切換弁45が許容状態に切り換わっていてもよい。これによれば、電池32の温度の調節とインバータ33及びモータジェネレータ34の温度の調節とを一括して行うことができる。
○ 実施形態において、熱媒体回路31を循環する熱媒体は、冷却水に限らない。要は、熱媒体回路31を循環する熱媒体は、電池32、インバータ33、及びモータジェネレータ34の温度を調節可能であれば特に限定されるものではない。
上記実施形態は、以下の付記に記載する構成を含む。
<付記1>
車室内を空調するために第1冷媒が循環する第1冷媒回路と、
電池の温度を調節するために熱媒体が循環する熱媒体回路と、
前記熱媒体の温度を調節するために第2冷媒が循環する第2冷媒回路であって、前記第2冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記第2冷媒と外気との熱交換を行う外気熱交換器、及び前記第2冷媒を減圧する膨張弁を有する第2冷媒回路と、
前記第1冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第1冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第1熱交換器と、
前記第2冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第2冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第2熱交換器と、
前記第1冷媒回路、前記熱媒体回路、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2冷媒回路は、前記制御部の制御によって、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記外気熱交換器に向けて流す第1切換状態と、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記第2熱交換器に向けて流す第2切換状態と、に切換可能な方向切換部を有し、
前記制御部は、
前記方向切換部を前記第1切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記外気熱交換器にて外気に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記第2熱交換器にて前記熱媒体から吸熱することで前記熱媒体を冷却し、冷却された前記熱媒体が前記電池から吸熱することにより前記電池を冷却する電池冷却モードと、
前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記外気熱交換器にて外気から吸熱し、放熱された前記熱媒体が前記電池に放熱することにより前記電池を暖機する電池暖機モードと、
前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱することで前記熱媒体を暖め、暖められた前記熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱することで前記第1冷媒を暖めて前記車室内の暖房を行う暖房補助モードと、に切換可能である車両用熱マネジメントシステム。
<付記1>
車室内を空調するために第1冷媒が循環する第1冷媒回路と、
電池の温度を調節するために熱媒体が循環する熱媒体回路と、
前記熱媒体の温度を調節するために第2冷媒が循環する第2冷媒回路であって、前記第2冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記第2冷媒と外気との熱交換を行う外気熱交換器、及び前記第2冷媒を減圧する膨張弁を有する第2冷媒回路と、
前記第1冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第1冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第1熱交換器と、
前記第2冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第2冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第2熱交換器と、
前記第1冷媒回路、前記熱媒体回路、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2冷媒回路は、前記制御部の制御によって、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記外気熱交換器に向けて流す第1切換状態と、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記第2熱交換器に向けて流す第2切換状態と、に切換可能な方向切換部を有し、
前記制御部は、
前記方向切換部を前記第1切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記外気熱交換器にて外気に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記第2熱交換器にて前記熱媒体から吸熱することで前記熱媒体を冷却し、冷却された前記熱媒体が前記電池から吸熱することにより前記電池を冷却する電池冷却モードと、
前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記外気熱交換器にて外気から吸熱し、放熱された前記熱媒体が前記電池に放熱することにより前記電池を暖機する電池暖機モードと、
前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱することで前記熱媒体を暖め、暖められた前記熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱することで前記第1冷媒を暖めて前記車室内の暖房を行う暖房補助モードと、に切換可能である車両用熱マネジメントシステム。
<付記2>
前記熱媒体回路は、前記電池の温度の調節に加えて、前記電池の電力によって駆動する駆動機器の温度を調節し、
前記熱媒体回路は、
熱媒体を循環させる第1ポンプ、及び前記熱媒体と前記電池との熱交換を行う電池熱交換器を有するとともに前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器が連結されている第1循環回路と、
熱媒体を循環させる第2ポンプ、前記熱媒体と前記駆動機器との熱交換を行う駆動機器熱交換器、及び前記熱媒体の放熱を行うラジエータを有する第2循環回路と、を備え、
前記第1循環回路と前記第2循環回路とは、接続通路を介して並列接続されており、
前記熱媒体回路は、前記制御部の制御によって、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を許容する許容状態と、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を遮断する遮断状態と、に切換可能な切換弁を有している<付記1>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
前記熱媒体回路は、前記電池の温度の調節に加えて、前記電池の電力によって駆動する駆動機器の温度を調節し、
前記熱媒体回路は、
熱媒体を循環させる第1ポンプ、及び前記熱媒体と前記電池との熱交換を行う電池熱交換器を有するとともに前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器が連結されている第1循環回路と、
熱媒体を循環させる第2ポンプ、前記熱媒体と前記駆動機器との熱交換を行う駆動機器熱交換器、及び前記熱媒体の放熱を行うラジエータを有する第2循環回路と、を備え、
前記第1循環回路と前記第2循環回路とは、接続通路を介して並列接続されており、
前記熱媒体回路は、前記制御部の制御によって、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を許容する許容状態と、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を遮断する遮断状態と、に切換可能な切換弁を有している<付記1>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
<付記3>
前記熱媒体回路では、前記電池から吸熱した熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱するように設定可能である<付記1>又は<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
前記熱媒体回路では、前記電池から吸熱した熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱するように設定可能である<付記1>又は<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
<付記4>
前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記電池熱交換器にて前記電池から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第2循環回路へ流れて、前記ラジエータにて放熱するように設定可能である<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記電池熱交換器にて前記電池から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第2循環回路へ流れて、前記ラジエータにて放熱するように設定可能である<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
<付記5>
前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記駆動機器熱交換器にて前記駆動機器から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第1循環回路へ流れて、前記電池熱交換器にて前記電池に放熱するように設定可能である<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記駆動機器熱交換器にて前記駆動機器から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第1循環回路へ流れて、前記電池熱交換器にて前記電池に放熱するように設定可能である<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
<付記6>
前記電池冷却モード又は前記電池暖機モードの少なくとも一方においては、前記切換弁を前記遮断状態に切り換える<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
前記電池冷却モード又は前記電池暖機モードの少なくとも一方においては、前記切換弁を前記遮断状態に切り換える<付記2>に記載の車両用熱マネジメントシステム。
<付記7>
前記圧縮機の圧縮方式が速度型である<付記1>~<付記6>のいずれか一項に記載の車両用熱マネジメントシステム。
前記圧縮機の圧縮方式が速度型である<付記1>~<付記6>のいずれか一項に記載の車両用熱マネジメントシステム。
10…車両用熱マネジメントシステム、11…第1冷媒回路、31…熱媒体回路、32…電池、33…駆動機器であるインバータ、34…駆動機器であるモータジェネレータ、35…第1循環回路、36…第2循環回路、37…第1ポンプ、38…電池熱交換器、39…第2ポンプ、40…駆動機器熱交換器であるインバータ熱交換器、41…駆動機器熱交換器であるモータ熱交換器、42…ラジエータ、43…接続通路としての第1接続通路、44…接続通路としての第2接続通路、45…切換弁としての第1切換弁、61…第2冷媒回路、62…圧縮機である第2圧縮機、63…外気熱交換器である第2室外熱交換器、64…膨張弁である第2膨張弁、66…方向切換部、81…第1熱交換器、82…第2熱交換器、90…制御部。
Claims (7)
- 車室内を空調するために第1冷媒が循環する第1冷媒回路と、
電池の温度を調節するために熱媒体が循環する熱媒体回路と、
前記熱媒体の温度を調節するために第2冷媒が循環する第2冷媒回路であって、前記第2冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、前記第2冷媒と外気との熱交換を行う外気熱交換器、及び前記第2冷媒を減圧する膨張弁を有する第2冷媒回路と、
前記第1冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第1冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第1熱交換器と、
前記第2冷媒回路及び前記熱媒体回路に連結され、前記第2冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う第2熱交換器と、
前記第1冷媒回路、前記熱媒体回路、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2冷媒回路は、前記制御部の制御によって、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記外気熱交換器に向けて流す第1切換状態と、前記圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記第2熱交換器に向けて流す第2切換状態と、に切換可能な方向切換部を有し、
前記制御部は、
前記方向切換部を前記第1切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記外気熱交換器にて外気に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記第2熱交換器にて前記熱媒体から吸熱することで前記熱媒体を冷却し、冷却された前記熱媒体が前記電池から吸熱することにより前記電池を冷却する電池冷却モードと、
前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱し、放熱後に前記膨張弁で減圧され前記外気熱交換器にて外気から吸熱し、放熱された前記熱媒体が前記電池に放熱することにより前記電池を暖機する電池暖機モードと、
前記方向切換部を前記第2切換状態に切り換えることで、前記圧縮機から吐出された第2冷媒が前記第2熱交換器にて前記熱媒体に放熱することで前記熱媒体を暖め、暖められた前記熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱することで前記第1冷媒を暖めて前記車室内の暖房を行う暖房補助モードと、に切換可能である車両用熱マネジメントシステム。 - 前記熱媒体回路は、前記電池の温度の調節に加えて、前記電池の電力によって駆動する駆動機器の温度を調節し、
前記熱媒体回路は、
熱媒体を循環させる第1ポンプ、及び前記熱媒体と前記電池との熱交換を行う電池熱交換器を有するとともに前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器が連結されている第1循環回路と、
熱媒体を循環させる第2ポンプ、前記熱媒体と前記駆動機器との熱交換を行う駆動機器熱交換器、及び前記熱媒体の放熱を行うラジエータを有する第2循環回路と、を備え、
前記第1循環回路と前記第2循環回路とは、接続通路を介して並列接続されており、
前記熱媒体回路は、前記制御部の制御によって、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を許容する許容状態と、前記接続通路を介した前記第1循環回路と前記第2循環回路との連通を遮断する遮断状態と、に切換可能な切換弁を有している請求項1に記載の車両用熱マネジメントシステム。 - 前記熱媒体回路では、前記電池から吸熱した熱媒体が前記第1熱交換器にて前記第1冷媒に放熱するように設定可能である請求項1又は請求項2に記載の車両用熱マネジメントシステム。
- 前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記電池熱交換器にて前記電池から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第2循環回路へ流れて、前記ラジエータにて放熱するように設定可能である請求項2に記載の車両用熱マネジメントシステム。
- 前記切換弁を前記許容状態に切り換えることで、前記駆動機器熱交換器にて前記駆動機器から吸熱した熱媒体が、前記接続通路を介して前記第1循環回路へ流れて、前記電池熱交換器にて前記電池に放熱するように設定可能である請求項2に記載の車両用熱マネジメントシステム。
- 前記電池冷却モード又は前記電池暖機モードの少なくとも一方においては、前記切換弁を前記遮断状態に切り換える請求項2に記載の車両用熱マネジメントシステム。
- 前記圧縮機の圧縮方式が速度型である請求項1に記載の車両用熱マネジメントシステム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022171454A JP2024063474A (ja) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | 車両用熱マネジメントシステム |
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