JP6065779B2 - 車両用熱管理システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両に用いられる熱管理システムに関する。
従来、特許文献1には、車両の複数の構成要素を調温する装置が記載されている。この従来技術における装置は、高温側の熱交換器が配置された冷却材流路、および低温側の熱交換器が配置された冷却材流路の2つの冷却材流路を備えている。
冷却材の帰還路には、調温すべき各構成要素について、それぞれ2つの冷却材流路への分岐部を備えた多方弁が配置されている。すなわち、冷却材の帰還路には、調温すべき構成要素の個数と同じ個数の多方弁が配置されている。
この従来技術によると、調温すべき各構成要素について、高温の冷却材が循環する状態と、低温の冷却材が循環する状態とを多方弁によって切り替えることができる。
特開2013−60190号公報
上記従来技術によると、冷却材の帰還路には、調温すべき構成要素の個数と同じ個数の多方弁が配置されているので、調温すべき構成要素の個数が増えるほど多方弁の個数も増加して構成が複雑化するという問題がある。
本発明は上記点に鑑みて、複数個の機器に循環する熱媒体を切り替えることのできる車両用熱管理システムの構成を簡素化することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、熱媒体を吸入して吐出する第1ポンプ(11)および第2ポンプ(12)と、
熱媒体が流通する3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)と、
3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)に対する熱媒体の流れを切り替える切替手段(21、22、60、61、62、63、64、65、66)とを備え、
切替手段(21、22、60〜66)は、
3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、第1ポンプ(11)から吐出された熱媒体が流入する状態と流入しない状態とを切り替える第1弁体(211)と、
3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、第2ポンプ(12)から吐出された熱媒体が流入する状態と流入しない状態とを切り替える第2弁体(212)と、
3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、第1ポンプ(11)へ熱媒体が流出する状態と流出しない状態とを切り替える第3弁体(221)と、
3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、第2ポンプ(12)へ熱媒体が流出する状態と流出しない状態とを切り替える第4弁体(222)とを有していることを特徴とする。
これによると、3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)に循環する熱媒体の切り替えを4つの弁体(211、212、221、222)によって行うことができ、熱媒体流通機器の個数が増加しても弁体の個数を増加させる必要がないので、構成を簡素化できる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第1実施形態の車両用熱管理システムにおける電気制御部を示すブロック図である。 第2実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第2実施形態における第1切替弁を示す斜視図である。 第2実施形態における第1切替弁を示す軸方向断面図である。 第2実施形態における第1切替弁を示す軸垂直方向断面図である。 第2実施形態における第1切替弁の第1弁体および第3弁体を円周方向に展開した展開図である。 第3実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第3実施形態における第1切替弁を示す軸方向断面図である。 第3実施形態における第2切替弁を示す軸方向断面図である。 第4実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第5実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第6実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第7実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に示す車両用熱管理システム10は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。本実施形態では、車両用熱管理システム10を、エンジン(内燃機関)および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車、または走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車に適用している。
本実施形態のハイブリッド自動車または電気自動車は、車両停車時に外部電源(商用電源)から供給された電力を、車両に搭載された電池(車載バッテリ)に充電可能に構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理システム10を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
図1に示すように、車両用熱管理システム10は、第1ポンプ11、第2ポンプ12、冷却水流通機器13、14、15、16、17、18、19、第1切替弁21および第2切替弁22を備えている。
第1ポンプ11および第2ポンプ12は、冷却水(熱媒体)を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
冷却水流通機器13、14、15、16、17、18、19、は、冷却水が流通する機器(熱媒体流通機器)である。本実施形態では、冷却水流通機器13、14、15、16、17、18、19は、冷却水冷却器13、冷却水加熱器14、クーラコア15、電池温調器16、ヒータコア17、インバータ温調器18、ラジエータ19である。
冷却水冷却器13は、冷凍サイクル25の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を冷却する冷却手段である。冷却水冷却器13の冷却水入口側(熱媒体入口側)は、第1ポンプ11の冷却水吐出側(熱媒体吐出側)に接続されている。
冷却水加熱器14は、冷凍サイクル25の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を加熱する加熱手段である。冷却水加熱器14の冷却水入口側(熱媒体入口側)は、第2ポンプ12の冷却水吐出側(熱媒体吐出側)に接続されている。
冷凍サイクル25は、圧縮機26、冷却水加熱器14、膨張弁27および冷却水冷却器13を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル25では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
圧縮機26は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、冷凍サイクル25の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機26は、エンジンが発生する動力によって駆動されるようになっていてもよい。
冷却水加熱器14は、圧縮機26から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。膨張弁27は、冷却水加熱器14から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。
冷却水冷却器13は、膨張弁27で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。冷却水冷却器13で蒸発した気相冷媒は圧縮機26に吸入されて圧縮される。
冷却水冷却器13では、冷凍サイクル25の低圧冷媒によって冷却水を冷却するので、冷却水を外気の温度よりも低温まで冷却できる。
ラジエータ19は、冷却水と外気(車室外空気)とを熱交換する熱交換器(熱媒体外気熱交換器、熱媒体空気熱交換器)である。ラジエータ19は、冷却水の温度が外気の温度よりも高い場合、冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器として機能し、冷却水の温度が外気の温度よりも低い場合、冷却水に外気の熱を吸熱させる吸熱器として機能する。
ラジエータ19には、室外送風機(図示せず)によって外気が送風される。室外送風機は、ラジエータ19に外気を送風する送風手段であり、電動送風機で構成されている。ラジエータ19および室外送風機は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ19に走行風を当てることができる。
ラジエータ19では、外気によって冷却水を冷却するので、冷却水を外気の温度まで冷却できる。
クーラコア15は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器(空気冷却器)である。したがって、クーラコア15には、冷却水冷却器13や冷熱を発生する機器等で冷却された冷却水が流通する必要がある。
ヒータコア17は、車室内への送風空気と冷却水とを熱交換させて車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器(空気加熱器)である。したがって、ヒータコア17には、冷却水加熱器14や温熱を発生する機器等で加熱された冷却水が流通する必要がある。
クーラコア15およびヒータコア17には、室内送風機(図示せず)によって内気(車室内空気)、外気、または内気と外気との混合空気が送風される。室内送風機は、クーラコア15およびヒータコア17に空気を送風する送風手段であり、電動送風機で構成されている。
クーラコア15、ヒータコア17および室内送風機は、車両用空調装置の室内空調ユニット(図示せず)のケーシング(図示せず)に収容されている。室内空調ユニットは、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されている。ケーシングは、室内空調ユニットの外殻を形成している。
ケーシングは、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。
ケーシング内の車室内送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置(図示せず)が配置されている。内外気切替装置は、ケーシングに内気と外気とを切替導入する内外気導入手段である。
ケーシングの空気流れ最下流部には、クーラコア15およびヒータコア17で温度調整された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口部が形成されている。
電池温調器16、インバータ温調器18は、冷却水が流通する流路を有し、冷却水との間で熱授受が行われる機器(温度調整対象機器)である。
電池温調器16は、電池への送風経路に配置され、送風空気と冷却水とを熱交換する熱交換器(空気熱媒体熱交換器)であってもよい。
インバータ温調器18は、冷却水の流路を有しており、インバータと冷却水とを熱交換する熱交換器である。インバータは、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用電動モータに出力する電力変換装置である。
また、この他の冷却水通水機器は走行用電動モータ、エンジン機器、蓄冷熱体、換気熱回収熱交換器、冷却水冷却水熱交換器であってもよい。
エンジン機器としては、ターボチャージャ、インタークーラ、EGRクーラ、CVTウォーマ、CVTクーラ、排気熱回収器などが挙げられる。
ターボチャージャは、エンジンの吸入空気(吸気)を過給する過給機である。インタークーラは、ターボチャージャで圧縮されて高温になった過給吸気と冷却水とを熱交換して過給吸気を冷却する吸気冷却器(吸気熱媒体熱交換器)である。
EGRクーラは、エンジンの吸気側に戻されるエンジン排気ガス(排気)と冷却水とを熱交換して排気を冷却する排気冷却水熱交換器(排気熱媒体熱交換器)である。
CVTウォーマは、CVT(無段変速機)を潤滑する潤滑油(CVTオイル)と冷却水とを熱交換してCVTオイルを加熱する潤滑油冷却水熱交換器(潤滑油熱媒体熱交換器)である。
CVTクーラは、CVTオイルと冷却水とを熱交換してCVTオイルを冷却する潤滑油冷却水熱交換器(潤滑油熱媒体熱交換器)である。
排気熱回収器は、排気と冷却水とを熱交換して冷却水に排気の熱を吸熱させる排気冷却水熱交換器(排気熱媒体熱交換器)である。
蓄冷熱体は、冷却水が持つ温熱または冷熱を蓄えるものである。蓄冷熱体の例としては、化学蓄熱材、保温タンク、潜熱型蓄熱体(パラフィンや水和物系の物質)などが挙げられる。
換気熱回収熱交換器は、換気で外に捨てられる熱(冷熱または温熱)を回収する熱交換器である。例えば、換気熱回収熱交換器が、換気で外に捨てられる熱(冷熱または温熱)を回収することによって、冷暖房に必要な動力を低減できる。
冷却水冷却水熱交換器は、冷却水と冷却水とを熱交換する熱交換器である。例えば、冷却水冷却水熱交換器が、車両用熱管理システム10の冷却水(第1ポンプ11または第2ポンプ12によって循環される冷却水)と、エンジン冷却回路(エンジン冷却用の冷却水が循環する回路)の冷却水とを熱交換することによって、車両用熱管理システム10とエンジン冷却回路との間で熱をやり取りできる。
第1ポンプ11は第1ポンプ用流路31に配置されている。第1ポンプ用流路31において第1ポンプ11の冷却水吐出側には、冷却水冷却器13が配置されている。
第2ポンプ12は第2ポンプ用流路32に配置されている。第2ポンプ用流路32において第2ポンプ12の冷却水吐出側には、冷却水加熱器14が配置されている。
ラジエータ19はラジエータ用流路39に配置されている。クーラコア15はクーラコア用流路35に配置されている。ヒータコア17はヒータコア用流路37に配置されている。電池温調器16は電池温調器用流路36に配置されている。インバータ温調器18はインバータ温調器用流路38に配置されている。 第1ポンプ用流路31、第2ポンプ用流路32、ラジエータ用流路39、クーラコア用流路35、電池温調器用流路36およびインバータ温調器用流路38は、第1切替弁21および第2切替弁22に接続されている。
第1切替弁21および第2切替弁22は、冷却水の流れを切り替える切替手段(熱媒体流れ切替手段)である。
第1切替弁21は、冷却水の入口または出口を構成する多数個のポート(第1切替弁ポート)を有する多方弁である。具体的には、第1切替弁21は、冷却水の入口として第1入口21aおよび第2入口21bを有し、冷却水の出口として第1〜第8出口21c〜21jを有している。
第2切替弁22は、冷却水の入口または出口を構成する多数個のポート(第2切替弁ポート)を有する多方弁である。具体的には、第2切替弁22は、冷却水の出口として第1出口22aおよび第2出口22bを有し、冷却水の入口として第1〜第8入口22c〜22jを有している。
第1切替弁21の第1入口21aには、第1ポンプ用流路31の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第1入口21aには、冷却水冷却器13の冷却水出口側が接続されている。
第1切替弁21の第2入口21bには、第2ポンプ用流路32の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第2入口21bには、冷却水加熱器14の冷却水出口側が接続されている。
第2ポンプ用流路32のうち冷却水加熱器14と第1切替弁21との間の部位には、ヒータコア用流路37の一端が接続されている。換言すれば、冷却水加熱器14の冷却水出口側には、ヒータコア17の冷却水入口側が接続されている。
第1切替弁21の第1出口21cおよび第5出口21gには、クーラコア用流路35の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第1出口21cおよび第5出口21gには、クーラコア15の冷却水入口側が接続されている。
第1切替弁21の第2出口21dおよび第6出口21hには、電池温調器用流路36の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第2出口21dおよび第6出口21hには、電池温調器16の冷却水入口側が接続されている。
第1切替弁21の第3出口21eおよび第7出口21iには、インバータ温調器用流路38の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第3出口21eおよび第7出口21iには、インバータ温調器18の冷却水入口側が接続されている。
第1切替弁21の第4出口21fおよび第8出口21jには、ラジエータ用流路39の一端が接続されている。換言すれば、第1切替弁21の第4出口21fおよび第8出口21jには、ラジエータ19の冷却水入口側が接続されている。
第2切替弁22の第1出口22aには、第1ポンプ用流路31の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第1出口22aには、第1ポンプ11の冷却水吸入側が接続されている。
第2切替弁22の第2出口22bには、第2ポンプ用流路32の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第2出口22bには、第2ポンプ12の冷却水吸入側が接続されている。
第2ポンプ用流路32のうち第2切替弁22と第2ポンプ12との間の部位には、ヒータコア用流路37の他端が接続されている。換言すれば、第2ポンプ12の冷却水吸入側には、ヒータコア17の冷却水出口側が接続されている。
第2切替弁22の第1入口22cおよび第5入口22gには、クーラコア用流路35の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第1入口22cおよび第5入口22gには、クーラコア15の冷却水出口側が接続されている。
第2切替弁22の第2入口22dおよび第6入口22gには、電池温調器用流路36の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第2入口22dおよび第6入口22gには、電池温調器16の冷却水出口側が接続されている。
第2切替弁22の第3入口22eおよび第7入口22iには、インバータ温調器用流路38の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第3入口22eおよび第7入口22iには、インバータ温調器18の冷却水出口側が接続されている。
第2切替弁22の第4入口22fおよび第8入口22gには、ラジエータ用流路39の他端が接続されている。換言すれば、第2切替弁22の第4入口22fおよび第8入口22gには、ラジエータ19の冷却水出口側が接続されている。
第1切替弁21は、各入口21a、21bと各出口21c〜21jとの連通状態を切り替え可能な構造になっている。第2切替弁22も、各出口22a、22bと各入口22c〜22jとの連通状態を切り替え可能な構造になっている。
具体的には、第1切替弁21は、クーラコア15、電池温調器16、インバータ温調器18およびラジエータ19のそれぞれについて、第1ポンプ11から吐出された冷却水が流入する状態と、第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入する状態と、第1ポンプ11から吐出された冷却水および第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入しない状態を切り替える。
第2切替弁22は、クーラコア15、電池温調器16、インバータ温調器18およびラジエータ19のそれぞれについて、第1ポンプ11へ冷却水が流出する状態と、第2ポンプ12へ冷却水が流出する状態と、第1ポンプ11および第2ポンプ12へ冷却水が流出しない状態とを切り替える。
第1切替弁21は、各出口21c〜21jの開度を調整可能、かつ各出口21c〜21jを閉じることが可能な構造になっている。第2切替弁22も、各入口22c〜22jの開度を調整可能、かつ各入口22c〜22jを閉じることが可能な構造になっている。
第1切替弁21および第2切替弁22は、外殻をなすケースと、ケースに収容された弁体211、212、221、222とを有し、ケースの所定の位置に冷却水の入口および出口が形成され、弁体が回転操作されることによって冷却水の入口と出口との連通状態が変化するようになっている。
第1切替弁21の弁体211、212および第2切替弁22の弁体221、222は、別個の電動モータによって独立して回転駆動される。第1切替弁21の弁体211、212および第2切替弁22の弁体221、222は、共通の電動モータによって連動して回転駆動されるようになっていてもよい。
第1切替弁21は、2つの弁体211、212を有している。第2切替弁22も、2つの弁体221、222を有している。以下では、第1切替弁21の一方の弁体211を第1弁体と言い、第1切替弁21の他方の弁体212を第2弁体と言い、第2切替弁22の一方の弁体221を第3弁体と言い、第2切替弁22の他方の弁体222を第4弁体と言う。
第1弁体211は、第1入口21aと第1〜第4出口21c〜21fとの連通状態を切り替える。第2弁体212は、第2入口21bと第5〜第8出口21g〜21jとの連通状態を切り替える。
第1弁体211は、第1切替弁21のケースに形成された弁体室に収容されている。第2弁体212も、第1切替弁21のケースに形成された弁体室に収容されている。第1切替弁21のケースは、弁体室を形成する弁体室形成部材である。
第1切替弁21のケースは、第1弁体211(第1ポンプ11側の弁体)を収容する弁体室と、第2弁体212(第2ポンプ12側の弁体)を収容する弁体室とを互いに独立して形成している。
第3弁体221は、第1出口22aと第1〜第4入口22c〜22fとの連通状態を切り替える。第4弁体222は、第2出口22bと第5〜第8入口22g〜22jとの連通状態を切り替える。
第3弁体221は、第2切替弁22のケースに形成された弁体室に収容されている。第4弁体222も、第2切替弁22のケースに形成された弁体室に収容されている。第2切替弁22のケースは、弁体室を形成する弁体室形成部材である。
第2切替弁22のケースは、第3弁体221(第1ポンプ11側の弁体)を収容する弁体室と、第4弁体222(第2ポンプ12側の弁体)を収容する弁体室とを互いに独立して形成している。
次に、車両用熱管理システム10の電気制御部を図2に基づいて説明する。制御装置50は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された第1ポンプ11、第2ポンプ12、室外送風機45、圧縮機26、室内送風機46、切替弁用電動モータ47等の作動を制御する制御手段である。
切替弁用電動モータ47は、第1切替弁21の弁体と第2切替弁22の弁体とを駆動する切替弁駆動手段である。本実施形態では、切替弁用電動モータ47として、第1切替弁21の弁体駆動用の電動モータと、第2切替弁22の弁体駆動用の電動モータとが別個に設けられている。
制御装置50は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。
本実施形態では、第1ポンプ11および第2ポンプ12の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)をポンプ制御手段50aとする。ポンプ制御手段50aは、冷却水を流動させる流動手段である。ポンプ制御手段50aを制御装置50に対して別体で構成してもよい。
本実施形態では、室外送風機45の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を室外送風機制御手段50b(送風制御手段)とする。室外送風機制御手段50bを制御装置50に対して別体で構成してもよい。
本実施形態では、圧縮機26の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を圧縮機制御手段50cとする。圧縮機制御手段50cを制御装置50に対して別体で構成してもよい。
本実施形態では、室内送風機46の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を室内送風機制御手段50d(送風制御手段)とする。室内送風機制御手段50dを制御装置50に対して別体で構成してもよい。
本実施形態では、切替弁用電動モータ47の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を切替弁制御手段50eとする。切替弁制御手段50eを制御装置50に対して別体で構成してもよい。
制御装置50の入力側には、内気センサ51、外気センサ52、第1水温センサ53、第2水温センサ54、冷媒温度センサ55等のセンサ群の検出信号が入力される。
内気センサ51は、内気温(車室内温度)を検出する検出手段(内気温度検出手段)である。外気センサ52は、外気温(車室外温度)を検出する検出手段(外気温度検出手段)である。
第1水温センサ53は、第1ポンプ用流路31を流れる冷却水の温度(例えば冷却水冷却器13から流出した冷却水の温度)を検出する検出手段(第1熱媒体温度検出手段)である。
第2水温センサ54は、第2ポンプ用流路32を流れる冷却水の温度(例えば冷却水加熱器14から流出した冷却水の温度)を検出する検出手段(第2熱媒体温度検出手段)である。
冷媒温度センサ55は、冷凍サイクル25の冷媒温度(例えば圧縮機26から吐出される冷媒の温度や、冷却水冷却器13から流出した冷却水の温度)を検出する検出手段(冷媒温度検出手段)である。冷媒温度センサ55は、冷凍サイクル25内に配置される熱交換器に配置されていてもよい。
例えば、内気温、外気温、冷却水温度および冷媒温度を、種々の物理量の検出値に基づいて推定するようにしてもよい。
冷媒温度センサ55の代わりに、冷凍サイクル25の冷媒圧力(例えば圧縮機26から吐出される冷媒の圧力や、冷却水冷却器13から流出した冷却水の圧力)を検出する冷媒圧力センサが配置されていてもよい。
制御装置50の入力側には、エアコンスイッチ57からの操作信号が入力される。エアコンスイッチ57は、エアコンのオン・オフ(換言すれば冷房のオン・オフ)を切り替えるスイッチであり、車室内の計器盤付近に配置されている。
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置50が第1ポンプ11、第2ポンプ12、圧縮機26、切替弁用電動モータ47等の作動を制御することによって、種々の作動モードに切り替えられる。
例えば、第1ポンプ用流路31と、クーラコア用流路35、電池温調器用流路36、インバータ温調器用流路38、およびラジエータ用流路39とのうち少なくとも1つの流路とで第1冷却水回路(第1熱媒体回路)が形成され、第2ポンプ用流路32と、クーラコア用流路35、電池温調器用流路36、インバータ38、ラジエータ用流路39およびヒータコア用流路37のうち少なくとも他の1つの流路とで第2冷却水回路(第2熱媒体回路)が形成される。
クーラコア用流路35、電池温調器用流路36、インバータ温調器用流路38およびラジエータ用流路39のそれぞれについて、第1冷却水回路に接続される場合と、第2冷却水回路に接続される場合とを状況に応じて切り替えることによって、クーラコア15、電池温調器16、インバータ温調器18およびラジエータ19を状況に応じて適切な温度に調整できる。
ラジエータ用流路39が第1冷却水回路に接続された場合、冷凍サイクル25のヒートポンプ運転を行うことができる。すなわち、第1冷却水回路では、冷却水冷却器13で冷却された冷却水がラジエータ19を流れるので、ラジエータ19で冷却水が外気から吸熱する。
そして、ラジエータ19にて外気から吸熱した冷却水は、冷却水冷却器13で冷凍サイクル25の冷媒と熱交換して放熱する。したがって、冷却水冷却器13では、冷凍サイクル25の冷媒が冷却水を介して外気から吸熱する。
冷却水冷却器13にて外気から吸熱した冷媒は、冷却水加熱器14にて第2冷却水回路の冷却水と熱交換して放熱する。したがって、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
ラジエータ用流路39が第2冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器14で加熱された冷却水がラジエータ19を流れるので、ラジエータ19で冷却水の熱を外気に放熱できる。
クーラコア用流路35が第1冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器13で冷却された冷却水がクーラコア15を流れるので、クーラコア15で車室内への送風空気を冷却できる。すなわち車室内を冷房できる。
電池温調器用流路36が第1冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器13で冷却された冷却水が電池温調器16を流れるので電池を冷却できる。電池温調器用流路36が第2冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器14で加熱された冷却水が電池温調器16を流れるので電池を加熱できる。
インバータ温調器用流路38が第1冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器13で冷却された冷却水がインバータ温調器18を流れるのでインバータを冷却できる。インバータ温調器用流路38が第2冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器14で加熱された冷却水がインバータ温調器18を流れるのでインバータを加熱できる。
本実施形態では、3つ以上の冷却水流通機器15、16、18、19のそれぞれについて、第1ポンプ11から吐出された冷却水が流入する状態と流入しない状態とを切り替える第1弁体211と、3つ以上の冷却水流通機器15、16、18、19のそれぞれについて、第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入する状態と流入しない状態とを切り替える第2弁体212と、3つ以上の冷却水流通機器15、16、18、19のそれぞれについて、第1ポンプ11へ冷却水が流出する状態と流出しない状態とを切り替える第3弁体221と、3つ以上の冷却水流通機器15、16、18、19のそれぞれについて、第2ポンプ12へ冷却水が流出する状態と流出しない状態とを切り替える第4弁体222とを有している。
これによると、3つ以上の冷却水流通機器15、16、18、19に循環する冷却水の切り替えを4つの弁体211、212、221、222によって行うことができ、冷却水流通機器の個数が増加しても弁体の個数を増加させる必要がないので、構成を簡素化できる。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222のうち2つの弁体が互いに機械的に連結され、残余の2つの弁体も互いに機械的に連結されている。
具体的には、図3に示すように、第1弁体211と第3弁体221とが機械的に連結され、第2弁体212と第4弁体222とが機械的に連結されている。
第1弁体211および第3弁体221から構成される第1切替弁61は、第1入口61a、第1出口61b、第2出口61c、第3出口61d、第4出口61e、第5出口61f、第2入口61g、第3入口61h、第4入口61iおよび第5入口61jを有している。
第2出口61c、第3出口61d、第4出口61eおよび第5出口61fは、第1弁体211によって開閉される。第2入口61g、第3入口61h、第4入口61iおよび第5入口61jは、第3弁体221によって開閉される。
第1入口61aは、冷却水冷却器13の冷却水出口側に接続されている。第1出口61bは、冷却水冷却器13の冷却水入口側に接続されている。
第2出口61cは、クーラコア15の冷却水入口側に接続されている。第3出口61dは、電池温調器16の冷却水入口側に接続されている。第4出口61eは、インバータ温調器18の冷却水入口側に接続されている。第5出口61fは、ラジエータ19の冷却水入口側に接続されている。
第2入口61gは、クーラコア15の冷却水出口側に接続されている。第3入口61hは、電池温調器16の冷却水出口側に接続されている。第4入口61iは、インバータ温調器18の冷却水出口側に接続されている。第5入口61jは、ラジエータ19の冷却水出口側に接続されている。
第2弁体212および第4弁体222から構成される第2切替弁62は、第1入口62a、第1出口62b、第2出口62c、第3出口62d、第4出口62e、第5出口62f、第2入口62g、第3入口62h、第4入口62iおよび第5入口62jを有している。
第2出口62c、第3出口62d、第4出口62eおよび第5出口62fは、第2弁体212によって開閉される。第2入口62g、第3入口62h、第4入口62iおよび第5入口62jは、第4弁体222によって開閉される。
第1入口62aは、冷却水加熱器14の冷却水出口側に接続されている。第1出口62bは、冷却水加熱器14の冷却水入口側に接続されている。
第2出口62cは、クーラコア15の冷却水入口側に接続されている。第3出口62dは、電池温調器16の冷却水入口側に接続されている。第4出口62eは、インバータ温調器18の冷却水入口側に接続されている。第5出口62fは、ラジエータ19の冷却水入口側に接続されている。
第2入口62gは、クーラコア15の冷却水出口側に接続されている。第3入口62hは、電池温調器16の冷却水出口側に接続されている。第4入口62iは、インバータ温調器18の冷却水出口側に接続されている。第5入口62jは、ラジエータ19の冷却水出口側に接続されている。
第1切替弁61および第2切替弁62は、冷却水の流れを切り替える切替部60(切替手段)を構成している。
図4は、第1弁体211および第3弁体221から構成される第1切替弁61を示す斜視図である。第1切替弁61は、第1弁体211および第3弁体221の回転軸611を有している。回転軸611は、切替弁用電動モータ(図示せず)に連結されている。したがって、第1弁体211および第3弁体221が連動して回転駆動される。
図4の括弧内の符号は、第2弁体212および第4弁体222から構成される第2切替弁62に対応する符号である。第2切替弁62は、第1切替弁61と同様の構造を有しており、第2弁体212および第4弁体222の回転軸621を有している。回転軸621は、切替弁用電動モータ(図示せず)に連結されている。したがって、第2弁体212および第4弁体222が連動して回転駆動される。
図5は、第1切替弁61を回転軸621と平行に回転軸621の中心で切断した断面図である。図6は、第1切替弁61を回転軸621に対して垂直に第1弁体211の部分で切断した断面図である。図6の括弧内の符号は、第1切替弁61を第3弁体221の部分で切断した断面に対応する符号である。
第1切替弁61のケース612は、第1弁体211を収容する弁体室612aと、第3弁体221を収容する弁体室612bとを独立して形成している。第1切替弁61のケース612は、弁体室612a、612bを形成する弁体室形成部材である。
第1弁体211および第3弁体221は、円筒状に形成されており、共通の回転軸611によって機械的に連結されている。
ケース612は略円筒状に形成されている。ケース612のうち第1弁体211側の端面(図6の上端面)には、第1入口61aが形成されている。ケース612のうち第3弁体221側の端面(図6の下端面)には、第1出口61bが形成されている。
ケース612のうち第1弁体211側の円周面には、第2出口61c、第3出口61d、第4出口61eおよび第5出口61fが形成されている。ケース612のうち第3弁体221側の円周面には、第2入口61g、第3入口61h、第4入口61iおよび第5入口61jが形成されている。
第1弁体211の円周面には、第2出口61c、第3出口61d、第4出口61eおよび第5出口61fと重合可能な孔211aが形成されている。第1弁体211が回転して孔211aの位置が変化することによって、第2出口61c、第3出口61d、第4出口61eおよび第5出口61fが開閉される。
第3弁体221の円周面には、第2入口61g、第3入口61h、第4入口61iおよび第5入口61jと重合可能な孔221aが形成されている。第3弁体221が回転して孔221aの位置が変化することによって、第2入口61g、第3入口61h、第4入口61iおよび第5入口61jが開閉される。
第1弁体211および第3弁体221は、基本的に、第2出口61cおよび第2入口61gの開閉状態が互いに同じになるように形成されている。すなわち、第2出口61cが開状態の場合、第2入口61gも開状態になり、第2出口61cが閉状態の場合、第2入口61gも閉状態になる。
同様に、第1弁体211および第3弁体221は、基本的に、第3出口61dおよび第3入口61hの開閉状態が互いに同じになり、第4出口61eおよび第4入口61iの開閉状態が互いに同じになり、第5出口61fおよび第5入口61jの開閉状態が互いに同じになるように形成されている。
これにより、上記実施形態と同様に、冷却水流通機器15、16、18、19に循環する冷却水を切り替えることができる。
図7は、第1弁体211および第3弁体221による出口61c、61d、61e、61fおよび入口61g、61h、61i、61jの開閉タイミングを説明するための図であり、第1弁体211および第3弁体221を周方向に展開した展開図である。
図7中の二点鎖線は、ケース612の出口61c、61d、61e、61fおよび入口61g、61h、61i、61jを示している。図7中の矢印は、第1弁体211および第3弁体221の回転方向を示している。
第3弁体221の孔221aは、第1弁体211の孔211aと比較して、回転方向と逆方向に拡大された形状になっている。具体的には、図7の左側の孔221aのように楕円形状になっていたり、図7の中央の孔221aのように切欠形状が設けられていたり、図7の右側の孔221aのように小さな孔が設けられていたりする。
これによると、第1切替弁61で冷却水の流れを切り替えるために第1弁体211および第3弁体221を矢印方向に回転させると、図7に示すように出口61c、61d、61e、61fが先に閉じられ、入口61g、61h、61i、61jが遅れて閉じられる。
その結果、第1切替弁61に接続される機器15、16、18、19に流入する冷却水が先に遮断され、機器15、16、18、19から流出する冷却水が遅れて遮断される。したがって、機器15、16、18、19に対する冷却水の流れを切り替える際に、機器15、16、18、19の内圧が上昇することを抑制できるので、機器15、16、18、19に過剰な応力が作用することを抑制でき、ひいては機器15、16、18、19を保護できる。
同様の理由により、第1弁体211および第3弁体221は、出口61c、61d、61e、61fおよび入口61g、61h、61i、61jを開ける際、入口61g、61h、61i、61jが先に開けられ、出口61c、61d、61e、61fが遅れて開けられるように形成されている。
第2切替弁62の内部構造は、図5〜図7に示す第1切替弁61の内部構造と同様であるので、図示および説明を省略する。
第2弁体212および第4弁体222は、基本的に、第2出口62cおよび第2入口62gの開閉状態が互いに同じになり、第3出口62dおよび第3入口62hの開閉状態が互いに同じになり、第4出口62eおよび第4入口62iの開閉状態が互いに同じになり、第5出口62fおよび第5入口62jの開閉状態が互いに同じになるように形成されている。
第2弁体212および第4弁体222は、出口62c、62d、62e、62fおよび入口62g、62h、62i、62jを閉じる際、出口62c、62d、62e、62fが先に閉じられ、入口62g、62h、62i、62jが遅れて閉じられるように形成されている。
第2弁体212および第4弁体222は、出口62c、62d、62e、62fおよび入口62g、62h、62i、62jを開ける際、入口62g、62h、62i、62jが先に開けられ、出口62c、62d、62e、62fが遅れて開けられるように形成されている。
本実施形態では、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222のうち2つの弁体が互いに機械的に連結されている。これにより、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222を駆動する機構を簡素化できる。
本実施形態では、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222のうち残余の2つの弁体が互いに機械的に連結されている。これによると、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222を駆動する機構を一層簡素化できる。
本実施形態では、第1弁体211と第3弁体221とが互いに機械的に連結されている。これによると、第1ポンプ11側の弁体211、221同士が連結されているので、第1ポンプ11側の低温冷却水と第2ポンプ12側の高温冷却水とが混合したり、第1ポンプ11側の低温冷却水と第2ポンプ12側の高温冷却水との間で熱伝達が行われたりすることを抑制できる。
本実施形態では、第2弁体212と第4弁体222とが互いに機械的に連結されている。これによると、第2ポンプ12側の弁体212、222同士が連結されているので、第1ポンプ11側の低温冷却水と第2ポンプ12側の高温冷却水とが混合したり、第1ポンプ11側の低温冷却水と第2ポンプ12側の高温冷却水との間で熱伝達が行われたりすることを抑制できる。
本実施形態において、第1切替弁61と第2切替弁62とが一体化されて1つの切替弁60が構成されていてもよい。例えば、第1切替弁61のケースと第2切替弁62のケースとが機械的に連結されていてもよい。第1切替弁61のケースと第2切替弁62のケースとが一体成形されていてもよい。
(第3実施形態)
上記第2実施形態では、第1弁体211と第3弁体221とが機械的に連結され、第2弁体212と第4弁体222とが機械的に連結されているが、本実施形態では、図8に示すように、第1弁体211と第2弁体212とが機械的に連結され、第3弁体221と第4弁体222とが機械的に連結されている。
第1弁体211および第2弁体212から構成される第1切替弁63は、第1入口63a、第2入口63b、第1出口63c、第2出口63d、第3出口63e、第4出口63f、第5出口63g、第6出口63h、第7出口63iおよび第8出口63jを有している。
第1出口63c、第2出口63d、第3出口63eおよび第4出口63fは、第1弁体211によって開閉される。第5出口63g、第6出口63h、第7出口63iおよび第8出口63jは、第2弁体212によって開閉される。
第1入口63aは、冷却水冷却器13の冷却水出口側に接続されている。第2入口63bは、冷却水加熱器14の冷却水出口側に接続されている。
第1出口63cおよび第5出口63gは、クーラコア15の冷却水入口側に接続されている。第2出口63dおよび第6出口63hは、電池温調器16の冷却水入口側に接続されている。
第3出口63eおよび第7出口63iは、インバータ温調器18の冷却水入口側に接続されている。第4出口63fおよび第8出口63jは、ラジエータ19の冷却水入口側に接続されている。
第3弁体221および第4弁体222から構成される第2切替弁64は、第1出口64a、第2出口64b、第1入口64c、第2入口64d、第3入口64e、第4入口64f、第5入口64g、第6入口64h、第7入口64iおよび第8入口64jを有している。
第1入口64c、第2入口64d、第3入口64eおよび第4入口64fは、第3弁体221によって開閉される。第5入口64g、第6入口64h、第7入口64iおよび第8入口64jは、第4弁体222によって開閉される。
第1出口64aは、冷却水冷却器13の冷却水入口側に接続されている。第2出口64bは、冷却水加熱器14の冷却水入口側に接続されている。
第1入口64cおよび第5入口64gは、クーラコア15の冷却水出口側に接続されている。第2入口64dおよび第6入口64hは、電池温調器16の冷却水出口側に接続されている。
第3入口64eおよび第7入口64iは、インバータ温調器18の冷却水出口側に接続されている。第4入口64fおよび第8入口64jは、ラジエータ19の冷却水出口側に接続されている。
第1切替弁63および第2切替弁64は、冷却水の流れを切り替える切替部60(切替手段)を構成している。
第1切替弁63および第2切替弁64の基本構造は、図4〜図6に示す上記第2実施形態の第1切替弁61と同様である。
図9は、第1切替弁63を回転軸631と平行に回転軸631の中心で切断した断面図である。
第1切替弁63のケース632は、第1弁体211(第1ポンプ11側の弁体)を収容する第1ポンプ側弁体室632aと、第2弁体212(第2ポンプ12側の弁体)を収容する第2ポンプ側弁体室632bとを独立して形成している。第1切替弁63のケース632は、弁体室632a、632bを形成する弁体室形成部材である。
第1弁体211および第2弁体212は、共通の回転軸631によって互いに機械的に連結されている。第1弁体211の円周面には、第1出口63c、第2出口63d、第3出口63eおよび第4出口63fと重合可能な孔211aが形成されている。第2弁体212の円周面には、第5出口63g、第6出口63h、第7出口63iおよび第8出口63jと重合可能な孔212aが形成されている。
第1切替弁63において、第1弁体211を収容する第1ポンプ側弁体室632aと第2弁体212を収容する第2ポンプ側弁体室632bとを仕切る隔壁632cには断熱性を持たせるのが好ましい。第1弁体211を流れる低温冷却水と第2弁体212を流れる高温冷却水との間での熱伝達を抑制できるからである。例えば、隔壁632cに空気層を設けることによって断熱性を持たせればよい。断熱性に優れた材質で隔壁632cを形成することによって断熱性を持たせてもよい。
図10は、第2切替弁64を回転軸641と平行に回転軸641の中心で切断した断面図である。
第2切替弁64のケース642は、第3弁体221(第1ポンプ11側の弁体)を収容する第1ポンプ側弁体室642aと、第4弁体222(第2ポンプ12側の弁体)を収容する第2ポンプ側弁体室642bとを独立して形成している。第2切替弁64のケース642は、弁体室632a、632bを形成する弁体室形成部材である。
第3弁体221および第4弁体222は、共通の回転軸641によって互いに機械的に連結されている。第3弁体221の円周面には、第1入口64c、第2入口64d、第3入口64eおよび第4入口64fと重合可能な孔221aが形成されている。第4弁体222の円周面には、第5入口64g、第6入口64h、第7入口64iおよび第8入口64jと重合可能な孔212aが形成されている。
第1切替弁63と同様の理由により、第2切替弁64において、第3弁体221を収容する第1ポンプ側弁体室642aと第4弁体222を収容する第2ポンプ側弁体室642bとを仕切る隔壁642cには断熱性を持たせるのが好ましい。
第1弁体211および第2弁体212は、基本的に、第1出口63cおよび第5出口63gの開閉状態が互いに逆になり、第2出口63dおよび第6出口63hの開閉状態が互いに逆になり、第3出口63eおよび第7出口63iの開閉状態が互いに逆になり、第4出口63fおよび第8出口63jの開閉状態が互いに逆になるように形成されている。
第3弁体221および第4弁体222は、基本的に、第1入口64cおよび第5入口64gの開閉状態が互いに逆になり、第2入口64dおよび第6入口64hの開閉状態が互いに逆になり、第3入口64eおよび第7入口64iの開閉状態が互いに逆になり、第4入口64fおよび第8入口64jの開閉状態が互いに逆になるように形成されている。
これにより、上記実施形態と同様に、冷却水流通機器15、16、18、19に循環する冷却水を切り替えることができる。
本実施形態では、第1切替弁63のケース632および第2切替弁64のケース642は、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222のうち第1ポンプ11側の弁体211、221を収容する第1ポンプ側弁体室632a、642aと、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222のうち第2ポンプ12側の弁体212、222を収容する第2ポンプ側弁体室632b、642bとを互いに独立して形成している。
これにより、第1弁体211、第2弁体212、第3弁体221および第4弁体222において、第1ポンプ11側の低温冷却水と第2ポンプ12側の高温冷却水とが混合することを抑制できる。
本実施形態において、第1切替弁63と第2切替弁64とが一体化されて1つの切替弁60が構成されていてもよい。例えば、第1切替弁63のケース632と第2切替弁64のケース642とが機械的に連結されていてもよい。第1切替弁63のケース632と第2切替弁64のケース642とが一体成形されていてもよい。
(第4実施形態)
本実施形態では、図11に示すように、第1弁体211と第4弁体222とが機械的に連結され、第2弁体212と第3弁体221とが機械的に連結されている。
第1弁体211および第4弁体222から構成される第1切替弁65は、第1入口65a、第1出口65b、第2出口65c、第3出口65d、第4出口65e、第5出口65f、第2入口65g、第3入口65h、第4入口65iおよび第5入口65jを有している。
第2出口65c、第3出口65d、第4出口65eおよび第5出口65fは、第1弁体211によって開閉される。第2入口65g、第3入口65h、第4入口65iおよび第5入口65jは、第4弁体222によって開閉される。
第1入口65aは、冷却水冷却器13の冷却水出口側に接続されている。第1出口65bは、冷却水加熱器14の冷却水入口側に接続されている。
第2出口65cは、クーラコア15の冷却水入口側に接続されている。第3出口65dは、電池温調器16の冷却水入口側に接続されている。第4出口65eは、インバータ温調器18の冷却水入口側に接続されている。第5出口65fは、ラジエータ19の冷却水入口側に接続されている。
第2入口65gは、クーラコア15の冷却水出口側に接続されている。第3入口65hは、電池温調器16の冷却水出口側に接続されている。第4入口65iは、インバータ温調器18の冷却水出口側に接続されている。第5入口65jは、ラジエータ19の冷却水出口側に接続されている。
第2弁体212および第3弁体221から構成される第2切替弁66は、第1入口66a、第1出口66b、第2出口66c、第3出口66d、第4出口66e、第5出口66f、第2入口66g、第3入口66h、第4入口66iおよび第5入口66jを有している。
第2出口66c、第3出口66d、第4出口66eおよび第5出口66fは、第2弁体212によって開閉される。第2入口66g、第3入口66h、第4入口66iおよび第5入口66jは、第3弁体221によって開閉される。
第1入口66aは、冷却水加熱器14の冷却水出口側に接続されている。第1出口66bは、冷却水冷却器13の冷却水入口側に接続されている。
第2出口66cは、クーラコア15の冷却水入口側に接続されている。第3出口66dは、電池温調器16の冷却水入口側に接続されている。第4出口66eは、インバータ温調器18の冷却水入口側に接続されている。第5出口66fは、ラジエータ19の冷却水入口側に接続されている。
第2入口66gは、クーラコア15の冷却水出口側に接続されている。第3入口66hは、電池温調器16の冷却水出口側に接続されている。第4入口66iは、インバータ温調器18の冷却水出口側に接続されている。第5入口66jは、ラジエータ19の冷却水出口側に接続されている。
第1切替弁65および第2切替弁66は、冷却水の流れを切り替える切替部60(切替手段)を構成している。
第1切替弁65および第2切替弁66の基本構造は、図4〜図6に示す上記第2実施形態の第1切替弁61と同様である。
上記第3実施形態の第1切替弁63と同様の理由により、第1切替弁65において、第1弁体211を収容する弁体室と第4弁体222を収容する弁体室とを仕切る隔壁には断熱性を持たせるのが好ましい。
同様の理由により、第2切替弁66において、第2弁体212を収容する弁体室と第4弁体222を収容する弁体室とを仕切る隔壁には断熱性を持たせるのが好ましい。
第1弁体211および第4弁体222は、基本的に、第2出口65cおよび第2入口65gの開閉状態が互いに逆になり、第3出口65dおよび第3入口65hの開閉状態が互いに逆になり、第4出口65eおよび第4入口65iの開閉状態が互いに逆になり、第5出口65fおよび第5入口65jの開閉状態が互いに逆になるように形成されている。
第2弁体212および第3弁体221は、基本的に、第2出口66cおよび第2入口66gの開閉状態が互いに逆になり、第3出口66dおよび第3入口66hの開閉状態が互いに逆になり、第4出口66eおよび第4入口66iの開閉状態が互いに逆になり、第5出口66fおよび第5入口66jの開閉状態が互いに逆になるように形成されている。
これにより、上記実施形態と同様に、冷却水流通機器15、16、18、19に循環する冷却水を切り替えることができる。
本実施形態において、第1切替弁65と第2切替弁66とが一体化されて1つの切替弁60が構成されていてもよい。例えば、第1切替弁65のケースと第2切替弁66のケースとが機械的に連結されていてもよい。第1切替弁65のケースと第2切替弁66のケースとが一体成形されていてもよい。
(第5実施形態)
上記第1実施形態では、クーラコア15およびラジエータ19が第1切替弁61および第2切替弁62に接続されているが、本実施形態では、図12に示すように、クーラコア15が第2切替弁62に接続されることなく第1ポンプ11の冷却水吸入側に接続され、ラジエータ19が第2切替弁62に接続されることなく第2ポンプ12の冷却水吸入側に接続されている。
クーラコア15の冷却水入口側は、第1弁体211を介して第1ポンプ11の冷却水吐出側に接続されている。クーラコア15の冷却水出口側は、第3弁体221および第4弁体222を介することなく第1ポンプ11の冷却水吸入側に接続されている。クーラコア15は、第2弁体212、第3弁体221、第4弁体222および第2ポンプ12に接続されていない。
したがって、クーラコア15には、第1冷却水回路の冷却水(冷却水冷却器13で冷却された冷却水)が循環し、第2冷却水回路の冷却水(冷却水加熱器14で加熱された冷却水)が循環しない。
第1弁体211は、第1切替弁21の第1出口21cの開度を調整する。したがって、クーラコア15を流れる冷却水の流量を調整できる。第1弁体211が第1切替弁21の第1出口21cを閉じることによって、クーラコア15に冷却水が流れないようにすることができる。
ラジエータ19の冷却水入口側は、第2弁体212を介して第2ポンプ12の冷却水吐出側に接続されている。ラジエータ19の冷却水出口側は、第3弁体221および第4弁体222を介することなく第2ポンプ12の冷却水吸入側に接続されている。ラジエータ19は、第1弁体211、第3弁体221、第4弁体222および第1ポンプ11に接続されていない。
したがって、ラジエータ19には、第2冷却水回路の冷却水(冷却水加熱器14で加熱された冷却水)が循環し、第1冷却水回路の冷却水(冷却水冷却器13で冷却された冷却水)が循環しない。
第2弁体212は、第1切替弁21の第8出口21jの開度を調整する。したがって、ラジエータ19を流れる冷却水の流量を調整できる。第2弁体212が第1切替弁21の第8出口21jを閉じることによって、ラジエータ19に冷却水が流れないようにすることができる。
本実施形態では、クーラコア15およびラジエータ19は、第1ポンプ11および第2ポンプ12のうち一方のポンプのみとの間で冷却水が循環する非切替対象冷却水流通機器(非切替対象熱媒体流通機器)である。
非切替対象冷却水流通機器15、19は、第1弁体211および第2弁体212のうち一方のポンプ側の弁体を介して一方のポンプの冷却水吐出側(熱媒体吐出側)に接続され、第3弁体221および第4弁体222を介することなく一方のポンプの冷却水吸入側(熱媒体吸入側)に接続されている。
これによると、第1弁体211および第2弁体212のうち一方の弁体によって、非切替対象冷却水流通機器15、19に対する冷却水の流通を遮断できる。
(第6実施形態)
上記第5実施形態では、クーラコア15およびラジエータ19が第1切替弁61に接続されて第2切替弁62に接続されていないが、本実施形態では、図13に示すように、クーラコア15およびラジエータ19が第2切替弁62に接続されて第1切替弁61に接続されていない。
クーラコア15の冷却水入口側は、第1弁体211および第2弁体212を介することなく第1ポンプ11の冷却水吐出側に接続されている。クーラコア15の冷却水出口側は、第3弁体211を介して第1ポンプ11の冷却水吸入側に接続されている。クーラコア15は、第1弁体211、第2弁体212、第4弁体222および第2ポンプ12に接続されていない。
したがって、クーラコア15には、第1冷却水回路の冷却水(冷却水冷却器13で冷却された冷却水)が循環し、第2冷却水回路の冷却水(冷却水加熱器14で加熱された冷却水)が循環しない。
第3弁体221は、第2切替弁22の第1入口22cの開度を調整する。したがって、クーラコア15を流れる冷却水の流量を調整できる。第3弁体221が第2切替弁22の第1入口22cを閉じることによって、クーラコア15に冷却水が流れないようにすることができる。
ラジエータ19の冷却水入口側は、第1弁体211および第2弁体212を介することなく第2ポンプ12の冷却水吐出側に接続されている。ラジエータ19の冷却水出口側は、第4弁体222を介して第2ポンプ12の冷却水吸入側に接続されている。ラジエータ19は、第1弁体211第2弁体212、第3弁体221および第1ポンプ11に接続されていない。
したがって、ラジエータ19には、第2冷却水回路の冷却水(冷却水加熱器14で加熱された冷却水)が循環し、第1冷却水回路の冷却水(冷却水冷却器13で冷却された冷却水)が循環しない。
第4弁体222は、第2切替弁22の第8入口22jの開度を調整する。したがって、ラジエータ19を流れる冷却水の流量を調整できる。第4弁体222が第2切替弁22の第8入口22jを閉じることによって、ラジエータ19に冷却水が流れないようにすることができる。
本実施形態では、クーラコア15およびラジエータ19は、第1ポンプ11および第2ポンプ12のうち一方のポンプのみとの間で冷却水が循環する非切替対象熱媒体流通機器である。
非切替対象熱媒体流通機器15、19は、第1弁体211および第2弁体212を介することなく一方のポンプの冷却水吐出側(熱媒体吐出側)に接続され、第3弁体221および第4弁体222のうち一方のポンプ側の弁体を介して一方のポンプの冷却水吸入側(熱媒体吸入側)に接続されている。
これによると、第3弁体221および第4弁体222のうち一方の弁体によって、非切替対象冷却水流通機器15、19に対する冷却水の流通を遮断できる。
(第7実施形態)
上記第1実施形態では、ラジエータ19の冷却水出口側が第2切替弁62に接続されているが、本実施形態では、図14に示すように、ラジエータ19が第2切替弁62を介することなく第1ポンプ11の冷却水吸入側および第2ポンプ12の冷却水吸入側に接続されている。
ラジエータ用流路39のうちラジエータ19の冷却水出口側の端部は連通流路70に接続されている。連通流路70は、第1ポンプ用流路31と第2ポンプ用流路32とを連通させる流路である。
連通流路70の一端は、第1ポンプ用流路31のうち第2切替弁62と第1ポンプ11との間の部位に接続されている。連通流路70の他端は、第2ポンプ用流路32のうち第2切替弁62と第2ポンプ12との間の部位に接続されている。
連通流路70は、ラジエータ用流路39を第1ポンプ用流路31側と第2ポンプ用流路32側とに分岐させる分岐通路を構成している。連通流路70は、第2切替弁22の内部に形成されていてもよい。
第1切替弁21がラジエータ用流路39を第1ポンプ用流路31側に接続した場合、ラジエータ用流路39を流れた冷却水は第1流路12に流入するが第2ポンプ用流路32には流入しない。
すなわち、ラジエータ用流路39と第1ポンプ用流路31との間で冷却水が循環する回路が形成されるが、ラジエータ用流路39と第2ポンプ用流路32との間では冷却水が循環する回路が形成されないため、ラジエータ用流路39から第2ポンプ用流路32への冷却水の定常的な流入は起こり得ない。
第1切替弁21がラジエータ用流路39を第2ポンプ用流路32側に接続した場合、ラジエータ用流路39を流れた冷却水は第2ポンプ用流路32に流入するが第1ポンプ用流路31には流入しない。
すなわち、ラジエータ用流路39と第2ポンプ用流路32との間で冷却水が循環する回路が形成されるが、ラジエータ用流路39と第1ポンプ用流路31との間では冷却水が循環する回路が形成されないため、ラジエータ用流路39から第1ポンプ用流路31への冷却水の定常的な流入は起こり得ない。
本実施形態では、ラジエータ用流路39が連通流路70と第1切替弁21とに接続されている。これによると、ラジエータ用流路39を第2切替弁22に接続しなくてよいので、第2切替弁22の冷却水出口の個数(ポート数)を削減でき、ひいては第2切替弁22の構成を簡素化できる。
本実施形態では、ラジエータ19は、第1ポンプ11との間で冷却水が循環する状態と第2ポンプ12との間で冷却水が循環する状態とが第1弁体211および第2弁体212によって切り替えられる切替対象冷却水流通機器(切替対象熱媒体流通機器)である。
切替対象冷却水流通機器19は、第1弁体211を介して第1ポンプ11の冷却水吐出側に接続され、第2弁体212を介して第2ポンプ12の冷却水吐出側(熱媒体吐出側)に接続され、第3弁体221および第4弁体222を介することなく第1ポンプ11の冷却水吸入側および第2ポンプ12の冷却水吸入側(熱媒体吸入側)に接続されている。
これによると、切替対象冷却水流通機器19を第3弁体221および第4弁体222に接続する必要がないので、構成を簡素化できる。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上記実施形態において、第1切替弁21、61、63、65および第2切替弁22、62、64、66に接続される冷却水流通機器の個数を適宜増減してよい。
(2)上記実施形態では、熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水(いわゆる不凍液)のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量(顕熱による蓄冷熱)を増加させることができる。
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機23を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用熱管理システム10の省動力化が可能になる。
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT(カーボンナノチューブ)、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子(上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体)、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。
(3)上記実施形態の冷凍サイクル25では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
また、上記実施形態の冷凍サイクル25は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
(4)上記実施形態では、車両用熱管理システム10をハイブリッド自動車に適用した例を示したが、エンジンを備えず走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車や、水素と酸素との反応で電力を得て走行する燃料電池自動車等に車両用熱管理システム10を適用してもよい。
11 第1ポンプ
12 第2ポンプ
15 クーラコア(熱媒体流通機器)
16 電池温調器(熱媒体流通機器)
18 インバータ温調器(熱媒体流通機器)
19 ラジエータ(熱媒体流通機器)
21 第1切替弁(切替手段)
22 第2切替弁(切替手段)
211 第1弁体
212 第2弁体
221 第3弁体
222 第4弁体

Claims (14)

  1. 熱媒体を吸入して吐出する第1ポンプ(11)および第2ポンプ(12)と、
    前記熱媒体が流通する3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)と、
    前記3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)に対する前記熱媒体の流れを切り替える切替手段(21、22、60、61、62、63、64、65、66)とを備え、
    前記切替手段(21、22、60〜66)は、
    前記3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、前記第1ポンプ(11)から吐出された前記熱媒体が流入する状態と流入しない状態とを切り替える第1弁体(211)と、
    前記3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、前記第2ポンプ(12)から吐出された前記熱媒体が流入する状態と流入しない状態とを切り替える第2弁体(212)と、
    前記3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、前記第1ポンプ(11)へ前記熱媒体が流出する状態と流出しない状態とを切り替える第3弁体(221)と、
    前記3つ以上の熱媒体流通機器(15、16、18、19)のそれぞれについて、前記第2ポンプ(12)へ前記熱媒体が流出する状態と流出しない状態とを切り替える第4弁体(222)とを有していることを特徴とする車両用熱管理システム。
  2. 前記第1弁体(211)、前記第2弁体(212)、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)のうち前記第1ポンプ(11)側の弁体(211、221)を収容する第1ポンプ側弁体室(632a、642a)と、前記第1弁体(211)、前記第2弁体(212)、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)のうち前記第2ポンプ(12)側の弁体(212、222)を収容する第2ポンプ側弁体室(632b、642b)とを互いに独立して形成する弁体室形成部材(632、642)を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱管理システム。
  3. 前記切替手段(60)は、前記第1弁体(211)、前記第2弁体(212)、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)を収容する1つの切替弁で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱管理システム。
  4. 前記第1弁体(211)、前記第2弁体(212)、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)のうち2つの弁体が互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用熱管理システム。
  5. 前記第1弁体(211)、前記第2弁体(212)、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)のうち残余の2つの弁体が互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項4に記載の車両用熱管理システム。
  6. 前記第1弁体(211)と前記第3弁体(221)とが互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用熱管理システム。
  7. 前記第2弁体(212)と前記第4弁体(222)とが互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項6に記載の車両用熱管理システム。
  8. 前記第1弁体(211)と前記第2弁体(212)とが互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用熱管理システム。
  9. 前記第3弁体(221)と前記第4弁体(222)とが互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項8に記載の車両用熱管理システム。
  10. 前記第1弁体(211)と前記第4弁体(222)とが互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用熱管理システム。
  11. 前記第2弁体(212)と前記第3弁体(221)とが互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項10に記載の車両用熱管理システム。
  12. 前記第1ポンプ(11)および前記第2ポンプ(12)のうち一方のポンプのみとの間で前記熱媒体が循環する非切替対象熱媒体流通機器(15、19)を備え、
    前記非切替対象熱媒体流通機器(15、19)は、前記第1弁体(211)および前記第2弁体(212)のうち前記一方のポンプ側の弁体を介して前記一方のポンプの熱媒体吐出側に接続され、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)を介することなく前記一方のポンプの熱媒体吸入側に接続されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の車両用熱管理システム。
  13. 前記第1ポンプ(11)および前記第2ポンプ(12)のうち一方のポンプのみとの間で前記熱媒体が循環する非切替対象熱媒体流通機器(15、19)を備え、
    前記非切替対象熱媒体流通機器(15、19)は、前記第1弁体(211)および前記第2弁体(212)を介することなく前記一方のポンプの熱媒体吐出側に接続され、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)のうち前記一方のポンプ側の弁体を介して前記一方のポンプの熱媒体吸入側に接続されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の車両用熱管理システム。
  14. 前記第1ポンプ(11)との間で前記熱媒体が循環する状態と前記第2ポンプ(12)との間で前記熱媒体が循環する状態とが前記第1弁体(211)および前記第2弁体(212)によって切り替えられる切替対象熱媒体流通機器(19)を備え、
    前記切替対象熱媒体流通機器(19)は、前記第1弁体(211)を介して前記第1ポンプ(11)の熱媒体吐出側に接続され、前記第2弁体(212)を介して前記第2ポンプ(12)の熱媒体吐出側に接続され、前記第3弁体(221)および前記第4弁体(222)を介することなく前記第1ポンプ(11)の熱媒体吸入側および前記第2ポンプ(12)の熱媒体吸入側に接続されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の車両用熱管理システム。
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