JP6150113B2

JP6150113B2 - Vehicle thermal management system

Info

Publication number: JP6150113B2
Application number: JP2013106057A
Authority: JP
Inventors: 健太郎椎
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: JP2014226962A

Description

本開示は、車両用熱管理システムに関する。 The present disclosure relates to a vehicle thermal management system.

電気自動車は、二次電池などの蓄電機器に蓄えた電気エネルギーによって電気モータを駆動させて走行する。電気モータだけではなくエンジンを搭載したハイブリッド自動車およびプラグインハイブリッド自動車も、電気モータを駆動するための二次電池を搭載している。電気モータを備えるこれらの車両を、本明細書では「電動車両」と称する。電動車両は、二次電池とは別に、あるいは二次電池とともに、燃料電池などの発電装置を備えていてもよい。 An electric vehicle travels by driving an electric motor with electric energy stored in a power storage device such as a secondary battery. Not only an electric motor but also a hybrid vehicle equipped with an engine and a plug-in hybrid vehicle are equipped with a secondary battery for driving the electric motor. These vehicles with electric motors are referred to herein as “electric vehicles”. The electric vehicle may include a power generation device such as a fuel cell separately from the secondary battery or together with the secondary battery.

電動車両では、空調に必要な電気エネルギーも蓄電機器から得ている。このため、夏季や冬季など、空調に電気エネルギーが使用されるときは、蓄電機器に蓄えられた電気エネルギーのうち、電気モータに使用可能な部分が減少する。また、電動車両、特に電気自動車では、暖房に利用可能なエンジンの排熱量が少ないため、暖房に電気ヒータを用いると、冬季は空調に多大な電気エネルギーが消費され、航続距離が著しく低下するという課題がある。 In electric vehicles, electric energy necessary for air conditioning is also obtained from power storage devices. For this reason, when electrical energy is used for air conditioning, such as in summer and winter, the portion of the electrical energy stored in the power storage device that can be used for the electric motor decreases. In addition, in an electric vehicle, particularly an electric vehicle, the amount of exhaust heat of the engine that can be used for heating is small. Therefore, if an electric heater is used for heating, a great deal of electric energy is consumed for air conditioning in winter, and the cruising distance is significantly reduced. There are challenges.

効率的に空調を行う技術として、ヒートポンプが知られている。ヒートポンプは、冷媒を循環させることにより蒸気圧縮式冷凍サイクルを実現し、低温部分から高温部分に熱を移動させることができる。ヒートポンプは、原理上、冷媒の循環方向を反転させることにより、車室内の冷房のみならず暖房にも使用することも可能である。しかしながら、エンジンで走行する従来の車両において、ヒートポンプはもっぱら冷房用のみに使用され、暖房には電気ヒータが使用されてきた。通常のエンジンは動作時に発熱するため、エンジンの排熱と電気ヒータの熱を用いれば、充分なレベルの暖房を行うことができたからである。 A heat pump is known as a technique for efficiently performing air conditioning. The heat pump realizes a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant and can transfer heat from a low temperature portion to a high temperature portion. In principle, the heat pump can be used not only for cooling in the passenger compartment but also for heating by reversing the circulation direction of the refrigerant. However, in a conventional vehicle running on an engine, a heat pump has been used exclusively for cooling, and an electric heater has been used for heating. This is because a normal engine generates heat during operation, so that a sufficient level of heating can be achieved using the exhaust heat of the engine and the heat of the electric heater.

一方、電動車両では、エンジンの排熱を利用して充分なレベルの暖房を行うことはできない。また、電気ヒータを用いて暖房を行えば、貴重な電気エネルギーの一部が走行に使用されず、航続距離の短縮という問題が生じる。このため、電動車両では、航続距離を更に拡大するため、ヒートポンプを冷房のみならず、暖房にも用いることが求められている。 On the other hand, in an electric vehicle, a sufficient level of heating cannot be performed using the exhaust heat of the engine. Further, if heating is performed using an electric heater, a part of valuable electric energy is not used for traveling, which causes a problem of shortening the cruising distance. For this reason, in the electric vehicle, in order to further increase the cruising distance, it is required to use the heat pump not only for cooling but also for heating.

一般に、ヒートポンプは、車室内に空気を送り込む部分に位置する第１の熱交換器と、大気と接触する位置（車両の前面付近）に置かれた第２の熱交換器とを含む回路（空調ループ）を備えており、この回路内を冷媒が循環する。このようなヒートポンプを冷房モードで動作させる場合、第１の熱交換器が冷媒を気化させるエバポレータとして機能し、第２の熱交換器が冷媒を凝縮するコンデンサとして機能する。一方、このヒートポンプを暖房モードで動作させる場合は、車室内に空気を送り込む部分に位置する第１の熱交換器が冷媒を凝縮するコンデンサとして機能し、第２の熱交換器が冷媒を気化させるエバポレータとして機能することになる。なお、車室内に空気を送り込む部分に位置する第１の熱交換器は、冷房時と暖房時とで同一の熱交換器が使用される必要は無く、冷房用と暖房用とが別個に設けられていても良い。 Generally, a heat pump is a circuit (air-conditioner) that includes a first heat exchanger that is located at a portion that feeds air into the passenger compartment, and a second heat exchanger that is placed at a position in contact with the atmosphere (near the front of the vehicle). Loop), and the refrigerant circulates in the circuit. When such a heat pump is operated in the cooling mode, the first heat exchanger functions as an evaporator that vaporizes the refrigerant, and the second heat exchanger functions as a condenser that condenses the refrigerant. On the other hand, when this heat pump is operated in the heating mode, the first heat exchanger located in the portion that feeds air into the passenger compartment functions as a condenser that condenses the refrigerant, and the second heat exchanger vaporizes the refrigerant. It will function as an evaporator. Note that the first heat exchanger located in the part that feeds air into the passenger compartment does not need to use the same heat exchanger for cooling and for heating, and is provided separately for cooling and heating. It may be done.

電動車両は、モータ、充電器、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、コンピュータ、二次電池の少なくとも１つを含む電気パワートレインを備えている。電気パワートレイン内の電子部品は動作時に発熱するものが多く、また、二次電池は動作温度を適切な範囲に調整することが求められる。このため、電動車両には、電気パワートレインのための温度調節システムが組み込まれている。 The electric vehicle includes an electric power train including at least one of a motor, a charger, an inverter, a DC / DC converter, a computer, and a secondary battery. Many of the electronic components in the electric power train generate heat during operation, and the secondary battery is required to adjust the operating temperature to an appropriate range. For this reason, a temperature control system for an electric power train is incorporated in the electric vehicle.

電気パワートレインで発生した熱は、通常、空冷または水冷による冷却システムを通じて外気に放出される。この冷却システムの熱を蓄熱器に蓄えることにより、その熱を必要に応じて二次電池の暖機に用いる技術や、暖房の昇温促進に利用する技術が知られている。 The heat generated in the electric powertrain is usually released to the outside air through a cooling system by air cooling or water cooling. By storing the heat of this cooling system in a regenerator, a technique for using the heat for warming up a secondary battery as required, and a technique for using for heating promotion of heating are known.

特開２０１２−２３２７３０号公報JP 2012-232730 A 特開２０１０−２８１５６１号公報JP 2010-281561 A 特開２０１３−５００９０３号公報JP 2013-500903 A

暖房モードでは、車両前面付近に位置する熱交換器が空気中に含まれる水分を凝縮し、着霜することがある。この着霜現象は、特に熱交換器内部を循環する冷媒の温度が０℃を下回った時に、空気の中に含まれる湿気が熱交換器上に結露するか、または水滴が熱交換器上に付着すると生じる。着霜が生じると、熱交換器の空気の流れが妨げられ、その内部を通り抜けられなくなってしまう。このため、暖房モードにおける空調の効率が悪化し、最終的には暖房ができなくなる。この場合、除霜作業が必要になる。 In the heating mode, a heat exchanger located near the front of the vehicle may condense moisture contained in the air and form frost. This frosting phenomenon is caused when moisture contained in the air condenses on the heat exchanger, or when water drops form on the heat exchanger, particularly when the temperature of the refrigerant circulating inside the heat exchanger falls below 0 ° C. Occurs when attached. When frost formation occurs, the air flow of the heat exchanger is hindered and cannot pass through the inside. For this reason, the efficiency of the air conditioning in the heating mode is deteriorated, and finally heating cannot be performed. In this case, defrosting work is required.

除霜は、ヒートポンプの圧縮機で形成した高温冷媒を暖房には利用せず、着霜した熱交換器に導くことによって行うことができる。しかし、除霜作業中は暖房運転を行うことができず、車内温度が下がる。また、暖房に用いない無駄な仕事に電気エネルギーを費やすことになる。 The defrosting can be performed by introducing the high-temperature refrigerant formed by the compressor of the heat pump to the frosted heat exchanger without using it for heating. However, the heating operation cannot be performed during the defrosting operation, and the vehicle interior temperature decreases. In addition, electric energy is spent on useless work that is not used for heating.

特許文献１、２、３は、ヒートポンプサイクルの効率を高める目的で、電動車両におけるパワートレインの廃熱を利用することを開示している。 Patent Documents 1, 2, and 3 disclose using waste heat of a power train in an electric vehicle for the purpose of increasing the efficiency of a heat pump cycle.

本開示の実施形態は、電気自動車やハイブリッド自動車のように電気パワートレインを備える車両の空調を行う新しい熱管理システムを提供する。 An embodiment of the present disclosure provides a new thermal management system that performs air conditioning of a vehicle including an electric power train such as an electric vehicle and a hybrid vehicle.

本開示の車両熱管理システムは、電気パワートレインを備える自動車のための車両熱管理システムであって、冷媒が循環するように構成され、車室内の冷房および暖房を行う蒸気圧縮式冷凍サイクルの第１回路と、電気パワートレインの冷却を行うための熱媒が循環するように構成され、大気に接触し得る位置に設けられた空気熱媒熱交換器を含む第２回路と、前記冷媒と前記熱媒との間で熱交換を行う冷媒熱媒熱交換器と、前記第２回路上の前記電気パワートレインと前記冷媒熱媒熱交換器との間において前記熱媒を加熱するヒータと、前記ヒータを制御する制御装置とを備える。 A vehicle thermal management system according to the present disclosure is a vehicle thermal management system for an automobile including an electric power train, and is configured to circulate a refrigerant so as to cool and heat a passenger compartment. 1 circuit, a second circuit including an air heat medium heat exchanger configured to circulate a heat medium for cooling the electric power train, and provided at a position where it can come into contact with the atmosphere, the refrigerant, A refrigerant heat medium heat exchanger that exchanges heat with the heat medium, a heater that heats the heat medium between the electric power train on the second circuit and the refrigerant heat medium heat exchanger, And a control device for controlling the heater.

本開示によれば、パワートレインの廃熱を無駄に外気に放出させることなく、有効に利用できる。また、暖房モード時における第２回路の熱媒の温度はヒータに通電することにより、熱媒の温度を上昇させ、空気熱媒熱交換器の空気側温度が露点を下回らないようにすることができる。 According to the present disclosure, the waste heat of the powertrain can be effectively used without being wastedly released to the outside air. In addition, the temperature of the heat medium in the second circuit in the heating mode may increase the temperature of the heat medium by energizing the heater so that the air side temperature of the air heat medium heat exchanger does not fall below the dew point. it can.

本開示の実施形態１による車両熱管理システム１０００の概略構成の全体を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole schematic structure of the vehicle thermal management system 1000 by Embodiment 1 of this indication. 車両熱管理システム１０００に含まれる第１回路１００の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the 1st circuit 100 contained in the vehicle thermal management system 1000. FIG. 車両熱管理システム１０００に含まれる第２回路２００の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the 2nd circuit 200 contained in the vehicle thermal management system 1000. FIG. 暖房モードにおける車両熱管理システム１０００の構成および動作を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure and operation | movement of the vehicle thermal management system 1000 in heating mode. 冷房モードにおける車両熱管理システム１０００の構成および動作を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure and operation | movement of the vehicle thermal management system 1000 in a cooling mode. 実施形態１における熱管理システム１０００の暖房モードにおける動作フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation | movement flow in the heating mode of the thermal management system 1000 in Embodiment 1. FIG. 本開示の実施形態２による車両熱管理システム２０００の概略構成の全体を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole schematic structure of the vehicle thermal management system 2000 by Embodiment 2 of this indication. 実施形態２の暖房モードにおける蓄熱器の周辺の接続を示す図である。It is a figure which shows the connection of the periphery of the thermal accumulator in the heating mode of Embodiment 2. FIG. 実施形態２の冷房モードにおける蓄熱器の周辺の接続を示す図である。It is a figure which shows the periphery connection of the thermal storage in the air_conditioning | cooling mode of Embodiment 2. 実施形態２の蓄熱器をバイパスする時における蓄熱器の周辺の接続を示す図である。It is a figure which shows the connection of the periphery of a thermal accumulator at the time of bypassing the thermal accumulator of Embodiment 2. FIG. 実施形態２の冷媒熱媒熱交換器をバイパスする時における蓄熱器の周辺の接続を示す図である。It is a figure which shows the connection of the periphery of a thermal accumulator when bypassing the refrigerant | coolant heat-medium heat exchanger of Embodiment 2. FIG. 実施形態２における熱管理システム２０００の充電モードにおける動作フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation | movement flow in the charge mode of the thermal management system 2000 in Embodiment 2. FIG. 実施形態２における熱管理システム２０００の暖房モードにおける動作フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation | movement flow in the heating mode of the thermal management system 2000 in Embodiment 2. FIG. 実施形態２における熱管理システム２０００の除湿・冷房モードにおける動作フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation | movement flow in the dehumidification and air_conditioning | cooling mode of the thermal management system 2000 in Embodiment 2. FIG. 本開示の実施形態３による車両熱管理システム３０００の概略構成の全体を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole schematic structure of the vehicle thermal management system 3000 by Embodiment 3 of this indication.

本開示の限定的でない例示的な実施形態における車両熱管理システムは、電気パワートレインを備える自動車のための熱管理システムである。この熱管理システムは、冷媒が循環するように構成された第１回路（第１循環ループ）と、熱媒が循環するように構成された第２回路（第２循環ループ）とを備えている。ここで、「冷媒」とは、冷凍サイクルにおいて熱を低温の部分から相対的に高温の部分に移動させるために使用される媒体を意味する。「熱媒」とは、対象物を加熱または冷却することによって対象物の温度を目的の温度範囲に制御するため、熱源と対象物との間での熱を移動させるために使用される作動流体の総称である。熱媒は、熱媒体と呼ばれることもある。本明細書では、動作中に相変化する熱媒体を「冷媒」と称し、動作中に相変化しない熱媒体を「熱媒」と称して、両者を区別するものとする。 The vehicle thermal management system in a non-limiting exemplary embodiment of the present disclosure is a thermal management system for an automobile with an electric powertrain. The thermal management system includes a first circuit (first circulation loop) configured to circulate the refrigerant and a second circuit (second circulation loop) configured to circulate the heat medium. . Here, the “refrigerant” means a medium used for transferring heat from a low temperature part to a relatively high temperature part in a refrigeration cycle. “Heat medium” is a working fluid used to move heat between a heat source and an object in order to control the temperature of the object to a target temperature range by heating or cooling the object. Is a general term. The heat medium is sometimes called a heat medium. In this specification, a heat medium that changes phase during operation is referred to as a “refrigerant”, and a heat medium that does not change phase during operation is referred to as a “heat medium” to distinguish them.

第１回路は、車室内の冷房、除湿、および暖房を行うための蒸気圧縮式冷凍サイクルを実現するループである。第２回路は、発熱する電子部品を含む電気パワートレインの冷却を行うために熱媒が循環するように構成され、大気に接触し得る位置（例えば車両の正面部分）に設けられた空気熱媒熱交換器（車外熱交換器またはラジエータ）を含むループである。この熱管理システムは、更に、第１回路の冷媒と第２回路の熱媒との間で熱交換を行う冷媒熱媒熱交換器と、第２回路上の電気パワートレインと冷媒熱媒熱交換器との間において熱媒を加熱するヒータと、このヒータを制御する制御装置とを備えている。 The first circuit is a loop that realizes a vapor compression refrigeration cycle for cooling, dehumidifying, and heating the passenger compartment. The second circuit is configured so that the heat medium circulates in order to cool the electric power train including the electronic components that generate heat, and the air heat medium provided at a position that can come into contact with the atmosphere (for example, a front portion of the vehicle). It is a loop including a heat exchanger (external heat exchanger or radiator). The heat management system further includes a refrigerant heat medium heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant in the first circuit and the heat medium in the second circuit, an electric power train on the second circuit, and refrigerant heat medium heat exchange. A heater for heating the heat medium between the heater and a control device for controlling the heater.

上記の熱管理システムでは、従来は無駄に大気に捨てられていた電気パワートレインの各種電子部品が発する熱を熱媒に回収し、空調のための蒸気圧縮式冷凍サイクルの熱源として使用することができる。この熱管理システムによれば、電気パワートレインの廃熱を利用して、冷凍サイクルの効率を向上させることが可能である。また、本実施形態の熱管理システムは、電気パワートレインと冷媒熱媒熱交換器との間の位置に熱媒を加熱するヒータを備えているため、熱媒の温度の過度な低下を抑制または防止でき、暖房モードにおける空気熱媒熱交換器の着霜を抑制することも可能である。 In the above heat management system, heat generated by various electronic components of the electric powertrain, which has been wasted in the air in the past, can be recovered as a heat medium and used as a heat source for a vapor compression refrigeration cycle for air conditioning. it can. According to this heat management system, it is possible to improve the efficiency of the refrigeration cycle by utilizing the waste heat of the electric power train. In addition, since the heat management system of the present embodiment includes a heater that heats the heat medium at a position between the electric power train and the refrigerant heat medium heat exchanger, an excessive decrease in the temperature of the heat medium is suppressed or It is possible to prevent frost formation of the air heat medium heat exchanger in the heating mode.

本開示における電気パワートレインは、電動モータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、および二次電池の少なくとも一つを含み得る。この電気パワートレインは、発熱する他の電子部品、例えばマイクロコンピュータを含んでいてもよい。二次電池は、典型的には、ニッケル水素型、またはリチウムイオン型などの充放電可能なバッテリであるが、他のタイプのバッテリであっても良い。本明細書における「二次電池」とは、単一の二次電池のみを指すのではなく、複数の二次電池を構成要素とする電池パックや、二次電池の動作に必要な電子回路を含む電池モジュールであり得る。 The electric power train in the present disclosure may include at least one of an electric motor, a DC / AC inverter, a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a secondary battery. The electric power train may include other electronic components that generate heat, such as a microcomputer. The secondary battery is typically a chargeable / dischargeable battery such as a nickel metal hydride type or a lithium ion type, but may be another type of battery. The term “secondary battery” in this specification does not refer to only a single secondary battery, but a battery pack including a plurality of secondary batteries as well as an electronic circuit necessary for the operation of the secondary battery. It may be a battery module including.

本開示の一態様における熱管理システムは、空気熱媒熱交換器の出口側における熱媒の温度を検知する温度センサを更に備えてもよい。暖房モードで動作する場合、制御装置は、温度センサで検知した熱媒の温度に応じてヒータを制御することができ、それによって車外熱交換器における着霜または着氷を抑制または防止することが可能である。 The heat management system in one aspect of the present disclosure may further include a temperature sensor that detects the temperature of the heat medium on the outlet side of the air heat medium heat exchanger. When operating in the heating mode, the control device can control the heater according to the temperature of the heat medium detected by the temperature sensor, thereby suppressing or preventing frost formation or icing in the external heat exchanger. Is possible.

本開示のある態様において、第２回路は、動作温度範囲内で相変化を行う蓄熱材を有する蓄熱器をパワートレインおよびヒータの後段位置に含み得る。 In an aspect of the present disclosure, the second circuit may include a heat accumulator having a heat accumulating material that performs a phase change within an operating temperature range at a subsequent position of the power train and the heater.

以下、本開示の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described.

（実施形態１）
まず、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃを参照して、本開示の第１の実施形態における車両熱管理システム１０００の基本構成を説明する。図１Ａは車両熱管理システム１０００の概略構成の全体を模式的に示す図である。図１Ｂおよび図１Ｃは、それぞれ、車両熱管理システム１０００に含まれる第１回路１００および第２回路２００の構成例を模式的に示す図である。 (Embodiment 1)
First, a basic configuration of the vehicle thermal management system 1000 according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 1C. FIG. 1A is a diagram schematically showing an overall schematic configuration of a vehicle thermal management system 1000. 1B and 1C are diagrams schematically illustrating configuration examples of the first circuit 100 and the second circuit 200 included in the vehicle thermal management system 1000, respectively.

図１Ａの車両熱管理システム１０００は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成する第１回路１００を備える。第１回路１００は、図１Ｂに示されるように、黒い矢印の方向、または、その反対の方向に冷媒が循環するように構成されている。冷媒は、動作温度範囲内で液相と気相との間で相変化する性質を有している。このような冷媒は、例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ７４４（二酸化炭素）、またはＲ１２３４ｙｆであり得る。冷媒が流れる方向は、第１回路１００内において固定されている必要は無い。 The vehicle thermal management system 1000 of FIG. 1A includes a first circuit 100 that forms a vapor compression refrigeration cycle. As shown in FIG. 1B, the first circuit 100 is configured so that the refrigerant circulates in the direction of the black arrow or in the opposite direction. The refrigerant has a property of changing phase between a liquid phase and a gas phase within an operating temperature range. Such a refrigerant can be, for example, R134a, R744 (carbon dioxide), or R1234yf. The direction in which the refrigerant flows need not be fixed in the first circuit 100.

第１回路１００は、車室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う冷媒空気熱交換器５０を含んでいる。図１Ｂの例では、簡単のため、冷媒空気熱交換器５０の個数は１つであるが、冷媒空気熱交換器５０は、冷房用の熱交換器と暖房用の熱交換器とを含んでいても良い。 The first circuit 100 includes a refrigerant air heat exchanger 50 that exchanges heat between the air in the passenger compartment and the refrigerant. In the example of FIG. 1B, for simplicity, the number of refrigerant air heat exchangers 50 is one. However, the refrigerant air heat exchanger 50 includes a cooling heat exchanger and a heating heat exchanger. May be.

第１回路１００は、後述する第２回路２００と熱交換を行うための冷媒熱媒熱交換器１９を含んでいる。この点において、第１回路１００は、公知の車両ヒートポンプサイクルとは異なるが、その他の点においては、車両用ヒートポンプサイクルの公知の構成を広く採用することができる。 The first circuit 100 includes a refrigerant heat medium heat exchanger 19 for performing heat exchange with a second circuit 200 described later. In this respect, the first circuit 100 is different from the known vehicle heat pump cycle, but in other respects, the known configuration of the vehicle heat pump cycle can be widely adopted.

なお、第１回路１００は、不図示のポンプを含んでおり、このポンプによって熱媒が第１回路１００を循環することができる。第１回路１００は、他に、不図示のバイパス流路および各種の弁を含んでいて良い。バイパス流路および弁の動作により、暖房モードおよび冷房モードを含む異なる複数の動作モードで、冷媒が流れる方向を部分的にまたは全体的に変化させることが可能になる。 The first circuit 100 includes a pump (not shown), and the heat medium can circulate through the first circuit 100 by this pump. In addition, the first circuit 100 may include a bypass channel (not shown) and various valves. By the operation of the bypass flow path and the valve, the direction in which the refrigerant flows can be changed partially or entirely in a plurality of different operation modes including the heating mode and the cooling mode.

本実施形態の車両熱管理システム１０００は、図１Ｃに示されるように、電気パワートレイン２４の冷却を行うために熱媒が循環するように構成された第２回路２００を備えている。第２回路２００は、大気に接触し得る位置に設けられた空気熱媒熱交換器２８を含んでいる。熱媒は、動作温度範囲内では相変化を起こさず、典型的には液相のままで循環する。熱媒は、例えばグリコールを含む水であり得る。熱媒が流れる方向は一定で良い。図１Ｃの黒い矢印は、本実施形態において熱媒が流れる方向の例を示している。 As shown in FIG. 1C, the vehicle thermal management system 1000 according to the present embodiment includes a second circuit 200 configured to circulate a heat medium in order to cool the electric power train 24. The second circuit 200 includes an air heat medium heat exchanger 28 provided at a position where it can come into contact with the atmosphere. The heat medium does not undergo a phase change within the operating temperature range and typically circulates in the liquid phase. The heat medium can be, for example, water containing glycol. The direction in which the heat medium flows may be constant. The black arrow in FIG. 1C shows an example of the direction in which the heat medium flows in the present embodiment.

第２回路２００の熱媒は、パワートレイン２４で生じた熱を得て、パワートレイン２４を冷却することができる。パワートレイン２４は、熱源として機能し得る電子機器を含み、電動モータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、および二次電池の少なくとも一つを含み得る。第２回路２００は、電気パワートレイン２４を構成する電子機器を適温に保つための冷却を行う機能と、空気熱媒熱交換器２８を介して第１回路１００の冷媒が有する熱を車外に排出（放熱）する機能とを有している。 The heat medium of the second circuit 200 can obtain heat generated in the power train 24 and cool the power train 24. The power train 24 includes an electronic device that can function as a heat source, and can include at least one of an electric motor, a DC / AC inverter, a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a secondary battery. The second circuit 200 discharges the heat of the refrigerant of the first circuit 100 to the outside of the vehicle via the air heat medium heat exchanger 28 and the function of performing cooling to keep the electronic devices constituting the electric power train 24 at an appropriate temperature. (Heat dissipation).

熱管理システム１０００は、更に、第１回路１００の冷媒と第２回路２００の熱媒との間で熱交換を行う冷媒熱媒熱交換器１９と、第２回路２００上の電気パワートレイン２４と冷媒熱媒熱交換器１９との間において熱媒を加熱するヒータ２５と、ヒータ２５を制御する制御装置６０とを備えている。 The heat management system 1000 further includes a refrigerant heat medium heat exchanger 19 that performs heat exchange between the refrigerant in the first circuit 100 and the heat medium in the second circuit 200, and the electric power train 24 on the second circuit 200. A heater 25 that heats the heat medium between the refrigerant heat medium heat exchanger 19 and a control device 60 that controls the heater 25 is provided.

冷媒熱媒熱交換器１９において冷媒の温度が熱媒の温度よりも高いとき、冷媒熱媒熱交換器１９を介して第１回路１００の冷媒から第２回路２００の熱媒に熱が移動する。一方、冷媒熱媒熱交換器１９において熱媒の温度が冷媒の温度よりも高いときは、冷媒熱媒熱交換器１９を介して、第２回路２００の熱媒から第１回路１００の冷媒に熱が移動する。冷媒熱媒熱交換器１９に流入する熱媒の温度は、パワートレイン２４での発熱の状況および空気熱媒熱交換器２８の放熱能力によって変動するが、本開示の実施形態によれば、ヒータ２５によっても熱媒の温度を調整することができる。ヒータ２５は、典型的には電気式ヒータであり、ＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：正温度係数）ヒータであり得る。ＰＴＣヒータは、温度によって電気抵抗が変化するように構成されたヒータである。通電開始により、ＰＴＣヒータの温度が上昇すると、その電気抵抗も上昇する性質を有しているため、ＰＴＣヒータの温度は通電開始後に緩やかに上昇した後、ある一定の温度で安定する。 When the temperature of the refrigerant in the refrigerant heat medium heat exchanger 19 is higher than the temperature of the heat medium, heat is transferred from the refrigerant in the first circuit 100 to the heat medium in the second circuit 200 via the refrigerant heat medium heat exchanger 19. . On the other hand, when the temperature of the heat medium in the refrigerant heat medium heat exchanger 19 is higher than the temperature of the refrigerant, the heat medium from the second circuit 200 is changed to the refrigerant in the first circuit 100 via the refrigerant heat medium heat exchanger 19. Heat moves. Although the temperature of the heat medium flowing into the refrigerant heat medium heat exchanger 19 varies depending on the state of heat generation in the power train 24 and the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28, according to the embodiment of the present disclosure, the heater 25 can also adjust the temperature of the heat medium. The heater 25 is typically an electric heater, and may be a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater. The PTC heater is a heater configured such that the electric resistance varies with temperature. When the temperature of the PTC heater rises due to the start of energization, the electrical resistance also increases. Therefore, the temperature of the PTC heater gradually rises after the start of energization and then stabilizes at a certain temperature.

図１Ａには示されていないが、この熱管理システム１０００は、空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒の温度を検知する温度センサを更に備えていてもよい。このような温度センサがあれば、暖房モードで動作する場合において、温度センサによって検知される熱媒の温度に応じて制御装置６０がヒータ２５を適切に制御することができる。また、不図示のポンプを制御することにより、第２回路２００を循環する熱媒の流速または流量を調整することができる。こうして、空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒温度を知れば、熱媒の温度を適切に調整することにより、空気熱媒熱交換器２８における着霜の抑制または防止を実現できる。 Although not shown in FIG. 1A, the heat management system 1000 may further include a temperature sensor that detects the temperature of the heat medium on the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28. With such a temperature sensor, when operating in the heating mode, the control device 60 can appropriately control the heater 25 according to the temperature of the heat medium detected by the temperature sensor. Further, the flow rate or flow rate of the heat medium circulating in the second circuit 200 can be adjusted by controlling a pump (not shown). Thus, if the heat medium temperature on the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28 is known, frost formation in the air heat medium heat exchanger 28 can be suppressed or prevented by appropriately adjusting the temperature of the heat medium.

次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、本実施形態における車両熱管理システム１０００の構成例をより詳細に説明する。図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、暖房モードおよび冷房モードにおける車両熱管理システム１０００の構成および動作を模式的に示す図である。 Next, a configuration example of the vehicle thermal management system 1000 according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 2A and 2B. 2A and 2B are diagrams schematically illustrating the configuration and operation of the vehicle thermal management system 1000 in the heating mode and the cooling mode, respectively.

図示されている第１回路１００の冷凍サイクルは、冷媒の圧送を行う圧縮機（コンプレッサ）１１と、車室内の空調を行う第１熱交換器（コンデンサ）１２および第２熱交換器（エバポレータ）１３と、冷房、暖房、除湿の動作モードに応じて第１回路１００の異なる流路を形成する３つの三方弁（三方向切換弁）１６、１７、１８および２つの膨張弁１４、１５とを含んでいる。第１熱交換器１２および第２熱交換器１３は、いずれも空気冷媒熱交換器であり、空調用ダクト１２０の内部に配置されている。第１熱交換器１２および第２熱交換器１３は、全体として、図１Ａおよび図１Ｂに示される空気熱交換器５０を構成している。本実施形態における空気は、ブロワなどの送風機１３０によって空調用ダクト１２０内を流れ、第１熱交換器１２または第２熱交換器１３と熱交換を行った後、車室内に流入する。送風機１３０は、ブロワモータの回転により、車室外の空気を導入したり、車室内の空気を再循環させたりすることができる。 The refrigeration cycle of the first circuit 100 shown in the figure includes a compressor (compressor) 11 that pumps refrigerant, a first heat exchanger (condenser) 12 that performs air conditioning in the vehicle interior, and a second heat exchanger (evaporator). 13, three three-way valves (three-way switching valves) 16, 17, 18 and two expansion valves 14, 15 that form different flow paths of the first circuit 100 according to the cooling, heating, and dehumidifying operation modes. Contains. The first heat exchanger 12 and the second heat exchanger 13 are both air refrigerant heat exchangers, and are arranged inside the air conditioning duct 120. The first heat exchanger 12 and the second heat exchanger 13 constitute the air heat exchanger 50 shown in FIGS. 1A and 1B as a whole. The air in the present embodiment flows in the air conditioning duct 120 by a blower 130 such as a blower, exchanges heat with the first heat exchanger 12 or the second heat exchanger 13, and then flows into the vehicle interior. The blower 130 can introduce air outside the passenger compartment or recirculate the air inside the passenger compartment by the rotation of the blower motor.

本実施形態における第２回路２００は、熱媒を循環させるポンプ２６および温度センサ３１を含んでいる。第２回路２００の空気熱媒熱交換器２８の近くには、車外から取り込まれて空気熱媒熱交換器２８を通過する空気の流量を調整するための送風ファン２８ｆが設けられている。 The second circuit 200 in the present embodiment includes a pump 26 and a temperature sensor 31 that circulate the heat medium. Near the air heat medium heat exchanger 28 of the second circuit 200, a blower fan 28f for adjusting the flow rate of air taken from outside the vehicle and passing through the air heat medium heat exchanger 28 is provided.

車両熱管理システム１０００は、熱管理用制御装置３２および空調用制制御装置３４を有している。これらの制御装置３２、３４は、第１回路１００および第２回路２００を構成する各要素の動作を制御する。本実施形態における熱管理用制御装置３２は、第２回路２００におけるヒータ２５およびポンプ２６の動作を制御することができる。熱管理用制御装置３２は、また、送風ファン２８ｆの動作を制御することも可能である。熱管理用制御装置３２は、空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒温度を示す情報を温度センサ３１から受け取り、必要に応じて、温度センサ３１が検出した熱媒温度に応じてヒータ２５、ポンプ２６、および送風ファン２８ｆの動作を調整する。熱管理用制御装置３２による制御フローは、熱管理用制御装置３２の内部または外部にあるメモリに格納されたコンピュータプログラムによって規定される。 The vehicle heat management system 1000 includes a heat management control device 32 and an air conditioning control device 34. These control devices 32 and 34 control the operation of each element constituting the first circuit 100 and the second circuit 200. The thermal management control device 32 in the present embodiment can control the operations of the heater 25 and the pump 26 in the second circuit 200. The heat management control device 32 can also control the operation of the blower fan 28f. The heat management control device 32 receives information indicating the temperature of the heat medium on the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28 from the temperature sensor 31 and, if necessary, a heater according to the heat medium temperature detected by the temperature sensor 31. 25, the operations of the pump 26 and the blower fan 28f are adjusted. The control flow by the heat management control device 32 is defined by a computer program stored in a memory inside or outside the heat management control device 32.

空調用制制御装置３４は、暖房モード、冷房モードおよび除湿モードの各モードで第１回路１００が適切に動作するように、三方弁１６、１７、１８、２つの膨張弁１４、１５、エアミックスダンパ３０、および送付機１３０などの動作を制御することができる。 The air-conditioning control device 34 has three-way valves 16, 17, 18, two expansion valves 14, 15, an air mix so that the first circuit 100 operates properly in each mode of the heating mode, the cooling mode, and the dehumidification mode. Operations of the damper 30 and the sending machine 130 can be controlled.

熱管理用制御装置３２および空調用制制御装置３４は、それぞれ別個の電子制御ユニット（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）から構成されていてもよいし、１つのＥＣＵから構成されていてもよい。図面では、破線で示すように、熱管理用制御装置３２はヒータ２５、ポンプ２６、および空調制御装置３４に電気的に接続されているが、実際には、他の構成要素にも電気的に接続され得る。空調用制制御装置３４は、簡単のため、図面では詳しく示されていないが、第１回路１００を構成する各要素に電気的に接続されており、各要素を適切に制御する。空調用制御装置３４による制御フローも、熱管理用制御装置３２と同様に、空調用制御装置３４の内部または外部にあるメモリに格納されたコンピュータプログラムによって規定される。熱管理用制御装置３２および空調用制制御装置３４は、図示されていない他の中央制御装置からの指示に基づいて動作してもよい。 The thermal management control device 32 and the air conditioning control device 34 may be configured from separate electronic control units (ECUs) or may be configured from one ECU. In the drawing, as indicated by a broken line, the heat management control device 32 is electrically connected to the heater 25, the pump 26, and the air conditioning control device 34, but actually, other components are also electrically connected. Can be connected. The air-conditioning control device 34 is not shown in detail in the drawing for the sake of simplicity, but is electrically connected to each element constituting the first circuit 100 and appropriately controls each element. The control flow by the air conditioning control device 34 is also defined by a computer program stored in a memory inside or outside the air conditioning control device 34, similarly to the heat management control device 32. The heat management control device 32 and the air conditioning control device 34 may operate based on instructions from other central control devices not shown.

以下、本実施形態における熱管理システムの動作を説明する。 Hereinafter, the operation of the thermal management system in the present embodiment will be described.

まず、図２Ａを参照して、暖房モードでの動作を説明する。暖房モードにおける第１回路１００では、圧縮機１１で作られた気相の高温高圧の冷媒（加熱蒸気）が第１熱交換器１２に送られてダクト内１２０内の空気と熱交換し、凝縮によって高温のまま液相の冷媒（飽和液）となる。このとき、冷媒から放熱が生じ、車室内の暖房が実現する。第１熱交換器１２を通過した冷媒は、第１膨張弁１４で断熱膨張した後、低温低圧の気液二相となる。低温低圧の気液二相の冷媒（湿り飽和液）は、冷媒熱媒熱交換器１９に送られ、第２回路２００の熱媒と熱交換して蒸発し、低圧気相冷媒（乾き飽和蒸気）に変化する。このときの冷媒熱媒熱交換器１９は、冷凍サイクルにおけるエバポレータとして機能する。低圧気相冷媒は、第２三方弁１７、第３三方弁１８を経由して圧縮機１１に戻る。暖房モードでは、弁１５は閉じており、第２熱交換器１３を冷媒は通過しない。 First, the operation in the heating mode will be described with reference to FIG. 2A. In the first circuit 100 in the heating mode, the vapor-phase high-temperature and high-pressure refrigerant (heated steam) produced by the compressor 11 is sent to the first heat exchanger 12 to exchange heat with the air in the duct 120 to condense. The liquid phase refrigerant (saturated liquid) remains at a high temperature. At this time, heat is radiated from the refrigerant, and the vehicle interior is heated. The refrigerant that has passed through the first heat exchanger 12 is adiabatically expanded by the first expansion valve 14 and then becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase. The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (wet saturated liquid) is sent to the refrigerant heat medium heat exchanger 19, exchanges heat with the heat medium of the second circuit 200 and evaporates, and low-pressure gas-phase refrigerant (dry saturated vapor) ). The refrigerant heat medium heat exchanger 19 at this time functions as an evaporator in the refrigeration cycle. The low-pressure gas-phase refrigerant returns to the compressor 11 via the second three-way valve 17 and the third three-way valve 18. In the heating mode, the valve 15 is closed and the refrigerant does not pass through the second heat exchanger 13.

暖房モードにおける第２回路２００では、熱媒がパワートレイン２４の冷却を行った後、ヒータ２５を通る。ワートレイン２４、および、必要に応じてヒータ２５で加熱された熱媒は、ポンプ２６を出て、冷媒熱媒熱交換器１９を通過する。熱媒は、冷媒熱媒熱交換器１９で第１回路１００の冷媒と熱交換を行った後、空気熱媒熱交換器２８で外気と熱交換して一巡する。暖房モードでは、冷媒熱媒熱交換器１９に流入した熱媒が冷却サイクル（第１回路１００）の低温側熱源として機能する。 In the second circuit 200 in the heating mode, the heat medium cools the power train 24 and then passes through the heater 25. The heat medium heated by the heat train 24 and, if necessary, the heater 25 exits the pump 26 and passes through the refrigerant heat medium heat exchanger 19. The heat medium exchanges heat with the refrigerant of the first circuit 100 by the refrigerant heat medium heat exchanger 19 and then makes a round by exchanging heat with the outside air by the air heat medium heat exchanger 28. In the heating mode, the heat medium flowing into the refrigerant heat medium heat exchanger 19 functions as a low temperature side heat source of the cooling cycle (first circuit 100).

本実施形態では、暖房モードにおいて、第１回路１００が冷媒熱媒熱交換器１９を介して第２回路２００の熱を汲み上げることができる。第２回路２００では、パワートレイン２４を構成する機器の冷却を行うことによって熱を得た熱媒が、空気熱媒熱交換器２８に入る前に、冷媒熱媒熱交換器１９を経由する。すなわち、冷媒熱媒熱交換器１９を介して、パワートレイン２４の熱が第１回路１００に与えられる。このため、パワートレイン２４の廃熱を第１回路１００による暖房に利用できる。その結果、ヒートポンプの理論から導かれるように、第１回路１００における冷媒の低圧側圧力を高くすることができ、圧縮機１１の負荷を低減することができる。このように、本実施形態の構成によれば、パワートレイン２４の廃熱を無駄に外気に放出させることなく、有効に利用できる。 In the present embodiment, in the heating mode, the first circuit 100 can pump up the heat of the second circuit 200 via the refrigerant heat medium heat exchanger 19. In the second circuit 200, the heat medium obtained by cooling the devices constituting the power train 24 passes through the refrigerant heat medium heat exchanger 19 before entering the air heat medium heat exchanger 28. That is, the heat of the power train 24 is given to the first circuit 100 via the refrigerant heat medium heat exchanger 19. For this reason, the waste heat of the power train 24 can be used for heating by the first circuit 100. As a result, as derived from the theory of the heat pump, the low pressure side pressure of the refrigerant in the first circuit 100 can be increased, and the load on the compressor 11 can be reduced. As described above, according to the configuration of the present embodiment, the waste heat of the power train 24 can be effectively used without being wastedly released to the outside air.

暖房モード時における第２回路２００の熱媒の温度は、冷媒熱媒熱交換器１９を通過することによって低下する。熱媒温度が０℃を下回ると、低温の熱媒が流入した空気熱媒熱交換器２８に接する空気（大気）の温度が露点を下回り、着霜が生じる可能性がある。本実施形態では、このような着霜を抑制または防止するため、必要に応じてヒータ２５に通電し、熱媒の温度を上昇させ、空気熱媒熱交換器２８の空気側温度が露点を下回らないようにすることができる。具体的には、まず、空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒温度を温度センサ３１によって検知する。熱管理制御装置３２で演算し、ヒータ２５による熱発生量を制御するとともに、ポンプ２６の回転速度を調整することにより、着霜を避けながら連続的な暖房運転が実現する。 The temperature of the heat medium in the second circuit 200 during the heating mode is lowered by passing through the refrigerant heat medium heat exchanger 19. When the heat medium temperature is below 0 ° C., the temperature of the air (atmosphere) in contact with the air heat medium heat exchanger 28 into which the low-temperature heat medium has flowed is below the dew point, and frost formation may occur. In this embodiment, in order to suppress or prevent such frost formation, the heater 25 is energized as necessary to increase the temperature of the heat medium, and the air-side temperature of the air heat medium heat exchanger 28 falls below the dew point. Can not be. Specifically, first, the temperature of the heat medium at the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28 is detected by the temperature sensor 31. By calculating with the heat management control device 32 and controlling the amount of heat generated by the heater 25 and adjusting the rotational speed of the pump 26, continuous heating operation is realized while avoiding frost formation.

次に、図２Ｂを参照しながら、冷房モードの動作を説明する。冷房モードにおいて、第１回路１００では、圧縮機１１で形成された高温高圧の冷媒（気相）がまず第１熱交換器１２に送られる。このとき、エアミックスダンパ３０で空気の流路の規制されているため、冷媒はダンパー１２０内の空気と熱交換を行わないで第１熱交換器１２を通過する。第１熱交換器１２を通過した冷媒は、断熱膨張をせずに第１膨張弁１４を通過する。その後、高温高圧の気液二相状態になった冷媒は冷媒熱媒熱交換器１９で第２回路２００の熱媒と熱交換をして凝縮し、高圧の液相冷媒となる。高圧の液相冷媒は、第２三方弁１７を経由して、第２膨張弁１５で断熱膨張を行い、低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の気液二相冷媒は、第２熱交換器１３を通じて空気と熱交換を行い、蒸発して低温低圧の気相冷媒となる。その後、第３三方弁１８を経由して低圧気相冷媒として圧縮機１１に戻る。 Next, the operation in the cooling mode will be described with reference to FIG. 2B. In the cooling mode, in the first circuit 100, the high-temperature and high-pressure refrigerant (gas phase) formed by the compressor 11 is first sent to the first heat exchanger 12. At this time, since the air flow path is regulated by the air mix damper 30, the refrigerant passes through the first heat exchanger 12 without exchanging heat with the air in the damper 120. The refrigerant that has passed through the first heat exchanger 12 passes through the first expansion valve 14 without undergoing adiabatic expansion. Thereafter, the refrigerant in the high-temperature and high-pressure gas-liquid two-phase state is condensed by exchanging heat with the heat medium of the second circuit 200 in the refrigerant heat medium heat exchanger 19 to become a high-pressure liquid-phase refrigerant. The high-pressure liquid-phase refrigerant undergoes adiabatic expansion by the second expansion valve 15 via the second three-way valve 17 and becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant exchanges heat with air through the second heat exchanger 13 and evaporates to become a low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant. Thereafter, the low-pressure gas-phase refrigerant is returned to the compressor 11 via the third three-way valve 18.

冷房モードにおける第２回路２００では、暖房モードにおける場合と同様に、熱媒がパワートレイン２４の冷却を行った後、ヒータ２５を通る。その後、熱媒は、ポンプ２６を出て、冷媒熱媒熱交換器１９を通る。熱媒は、冷媒熱媒熱交換器１９で第１回路１００の冷媒と熱交換を行った後、空気熱媒熱交換器２８で外気と熱交換して一巡する。 In the second circuit 200 in the cooling mode, the heating medium cools the power train 24 and then passes through the heater 25 as in the heating mode. Thereafter, the heat medium exits the pump 26 and passes through the refrigerant heat medium heat exchanger 19. The heat medium exchanges heat with the refrigerant of the first circuit 100 by the refrigerant heat medium heat exchanger 19 and then makes a round by exchanging heat with the outside air by the air heat medium heat exchanger 28.

本実施形態によれば、車室内部の暖房を行う際、通常は無駄に大気に捨てられるパワートレイン２４の熱を回収して空調のための冷凍サイクルの熱源として使用するため、冷凍サイクルの効率を向上させることが可能である。また、ヒータ２５によって第２回路２００の熱媒を加熱することにより、空気熱媒熱交換器２８に霜が着かないようにすることができる。また、本実施形態によれば、第２回路２００における熱媒の温度低下を抑制できるため、熱媒の温度低下に起因して生じる粘度増加も抑制され、その結果、ポンプ２６の無駄な仕事を回避することができる。 According to the present embodiment, when heating the interior of the vehicle interior, the efficiency of the refrigeration cycle is recovered because the heat of the powertrain 24 that is normally wasted to the atmosphere is recovered and used as a heat source for the refrigeration cycle for air conditioning. It is possible to improve. Further, by heating the heat medium of the second circuit 200 by the heater 25, it is possible to prevent frost from forming on the air heat medium heat exchanger 28. Moreover, according to this embodiment, since the temperature drop of the heat medium in the 2nd circuit 200 can be suppressed, the viscosity increase resulting from the temperature drop of a heat medium is also suppressed, As a result, useless work of the pump 26 is reduced. It can be avoided.

ここで、図３を参照しながら、本実施形態における熱管理システムの暖房時の動作フローの一例を説明する。 Here, an example of an operation flow during heating of the thermal management system in the present embodiment will be described with reference to FIG.

暖房を開始すると、まずステップＳ１００において、空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒温度が基準値Ｔ０よりも低いか否かが判定される。基準値Ｔ０は、空気熱媒熱交換器２８で着霜が生じ得るほどに熱媒温度が低いか否かを識別するための基準レベルとして選択され得る。なお、着霜が生じるか否かは、熱媒温度だけでは決まらない。湿度、車速などの各種パラメータに基づいて基準値Ｔ０は変化する。これらの各種パラメータと基準値Ｔ０との対応関係は、例えばテーブルデータとしてメモリ内に格納され、熱管理用制御装置３２による演算に用いられ得る。空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒温度が基準値Ｔ０以上であった場合、ステップＳ１０２に進み、ヒータ２５が加熱されない状態で熱媒の循環が行われる。その後、ステップＳ１０４で暖房が停止されるか否かが判定される。暖房が停止されない場合、ステップＳ１００に戻り、そうでない場合は暖房が停止される。 When heating is started, first, in step S100, it is determined whether or not the heat medium temperature on the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28 is lower than the reference value T0. The reference value T0 can be selected as a reference level for identifying whether the heat medium temperature is low enough to cause frost formation in the air heat medium heat exchanger 28. Whether or not frosting occurs is not determined only by the heat medium temperature. The reference value T0 changes based on various parameters such as humidity and vehicle speed. The correspondence relationship between these various parameters and the reference value T0 is stored in the memory as table data, for example, and can be used for calculation by the heat management control device 32. When the heat medium temperature on the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28 is equal to or higher than the reference value T0, the process proceeds to step S102, and the heat medium is circulated without the heater 25 being heated. Then, it is determined whether heating is stopped in step S104. When heating is not stopped, it returns to step S100, and when that is not right, heating is stopped.

ステップＳ１００において、空気熱媒熱交換器の出口側における熱媒温度が基準値Ｔ０よりも低いと判定された場合（Ｙ）、ステップＳ１０６に進み、ヒータ２５が加熱された状態で熱媒が循環する。このため、熱媒の温度が上昇する。その後、ステップＳ１０８で暖房が停止されるか否かが判定される。暖房が停止されない場合、ステップＳ１０８に戻り、そうでない場合は暖房が停止される。 In step S100, when it is determined that the heat medium temperature on the outlet side of the air heat medium heat exchanger is lower than the reference value T0 (Y), the process proceeds to step S106, and the heat medium circulates while the heater 25 is heated. To do. For this reason, the temperature of the heat medium rises. Thereafter, it is determined whether or not heating is stopped in step S108. When heating is not stopped, it returns to step S108, and when that is not right, heating is stopped.

（実施形態２）
次に、本開示の第２の実施形態における車両熱管理システム２０００を説明する。 (Embodiment 2)
Next, the vehicle thermal management system 2000 according to the second embodiment of the present disclosure will be described.

図４は、車両熱管理システム２０００の構成例を模式的に示す図である。本実施形態における熱管理システム２０００と前述の熱管理システム１０００との相違点の１つは、熱管理システム２０００における第２回路２００が、動作温度範囲内で相変化を行う蓄熱材を有する蓄熱器２７を備えている点にある。蓄熱器２７は、パワートレイン２４およびヒータ２５の後段位置に設けられている。蓄熱器２７は例えばパラフィンまたは水和塩などの相変化を伴う物質を蓄熱材（潜熱蓄熱材料）として内蔵する。相変化の温度としては、０〜３７℃の温度帯の材料を用いることができる。潜熱蓄熱材料としては、例えば、パラフィンなどの有機化合物、硫酸ナトリウム水和物などの無機水和塩が使用され得るが、これらに限定されない。 FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the vehicle thermal management system 2000. One of the differences between the thermal management system 2000 in the present embodiment and the thermal management system 1000 described above is that the second circuit 200 in the thermal management system 2000 includes a thermal storage material that performs phase change within the operating temperature range. 27 is provided. The heat accumulator 27 is provided at a rear stage position of the power train 24 and the heater 25. The heat accumulator 27 incorporates a substance accompanying a phase change such as paraffin or hydrated salt as a heat accumulating material (latent heat heat accumulating material). As the phase change temperature, a material in a temperature range of 0 to 37 ° C. can be used. Examples of the latent heat storage material include, but are not limited to, organic compounds such as paraffin and inorganic hydrated salts such as sodium sulfate hydrate.

本実施形態におけるパワートレイン２４は二次電池を含んでいる。不図示の外部電源から二次電池に充電を行う場合において、外気温が所定値以上のとき、熱媒から蓄熱器２７に蓄熱を行わず、外気温が所定値よりも低いとき、熱媒から蓄熱器２７に蓄熱を行う。熱媒から蓄熱器２７に蓄熱を行うとき、ヒータ２５によって熱媒を加熱してもよい。 The power train 24 in the present embodiment includes a secondary battery. When charging the secondary battery from an external power source (not shown), when the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined value, no heat is stored from the heat medium to the heat accumulator 27, and when the outside air temperature is lower than the predetermined value, The heat accumulator 27 stores heat. When heat is stored in the heat accumulator 27 from the heat medium, the heat medium may be heated by the heater 25.

本実施形態の構成によれば、二次電池に充電を行う際、夏季のように外気温が高い場合にはパワートレイン２４の熱を蓄熱器に蓄えず、冬季のように外気温が低い場合にパワートレイン２４および必要に応じてヒータ２５の熱を蓄熱器に蓄えることができる。また、外気温が低いときにヒータ２５によって熱媒体を加熱すれば、高温の熱媒による蓄熱器への熱供給が可能になる。 According to the configuration of the present embodiment, when the secondary battery is charged, the heat of the power train 24 is not stored in the regenerator when the outside air temperature is high as in the summer, and the outside air temperature is low as in the winter. In addition, the heat of the power train 24 and, if necessary, the heater 25 can be stored in the regenerator. In addition, if the heat medium is heated by the heater 25 when the outside air temperature is low, it is possible to supply heat to the heat accumulator using a high-temperature heat medium.

以下、本実施形態における熱管理システム２０００をより詳細に説明する。ここでは、熱管理システム１０００の構成要素と共通する構成要素の説明は繰り返さない。 Hereinafter, the thermal management system 2000 in the present embodiment will be described in more detail. Here, description of components common to those of thermal management system 1000 will not be repeated.

本実施形態の蓄熱器２７は、図４に示すように、三方弁２０、２１を介して冷媒熱媒熱交換器１９に対して並列に接続されている。また、図４の例では、蓄熱器２７に対して直列に接続され得る流路２０２が設けられており、この流路２０２には弁２３が設けられている。三方弁２０は、ポンプ２６から出た熱媒を冷媒熱媒熱交換器１９および蓄熱器２７の一方に流すように動作する。一方、三方弁２１は、冷媒熱媒熱交換器１９から出た熱媒を蓄熱器２７および空気熱媒熱交換器２８の一方に流すか、あるいは、蓄熱器２７を出た熱媒を冷媒熱媒熱交換器１９および空気熱媒熱交換器２８の一方に流すように動作する。これら三方弁２０、２１および制御弁２２、２３の動作は、熱管理制御装置３２によって制御される。 As shown in FIG. 4, the heat accumulator 27 of the present embodiment is connected in parallel to the refrigerant heat medium heat exchanger 19 via the three-way valves 20 and 21. In the example of FIG. 4, a flow path 202 that can be connected in series to the heat accumulator 27 is provided, and a valve 23 is provided in the flow path 202. The three-way valve 20 operates so that the heat medium output from the pump 26 flows to one of the refrigerant heat medium heat exchanger 19 and the heat accumulator 27. On the other hand, the three-way valve 21 causes the heat medium output from the refrigerant heat medium heat exchanger 19 to flow to one of the heat accumulator 27 and the air heat medium heat exchanger 28, or the heat medium output from the heat accumulator 27 is used as refrigerant heat. It operates to flow through one of the medium heat exchanger 19 and the air heat medium heat exchanger 28. The operations of the three-way valves 20 and 21 and the control valves 22 and 23 are controlled by a heat management control device 32.

以下、図５Ａから図５Ｄおよび表１を参照して、本実施形態における冷媒熱媒熱交換器１９および蓄熱器２７における熱媒の流れを説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 5A to FIG. 5D and Table 1, the flow of the heat medium in the refrigerant heat medium heat exchanger 19 and the heat accumulator 27 in the present embodiment will be described.

本実施形態では、図５Ａから図５Ｄおよび表１に示されるように、ポンプ２６から出た熱媒が三方弁２０から空気熱媒熱交換器２８に流れ込むまでの間に、４通りの経路を通り得る。図５Ａから図５Ｄにおいて、熱媒の流れが生じる流路は実線で示され、熱媒の流れが生じない流路は点線で示されている。なお、熱媒の流れは、これらの例に限定されず、更に他の弁や流路が設けられていてもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5A to FIG. 5D and Table 1, there are four paths until the heat medium discharged from the pump 26 flows from the three-way valve 20 into the air heat medium heat exchanger 28. Get through. 5A to 5D, the flow path in which the flow of the heat medium is generated is indicated by a solid line, and the flow path in which the flow of the heat medium is not generated is indicated by a dotted line. In addition, the flow of a heat medium is not limited to these examples, Furthermore, another valve and the flow path may be provided.

図５Ａに示す例では、熱媒が蓄熱器２７を通過してから冷媒熱媒熱交換器１９に流入する。このとき、第１制御弁２２は開放、第２制御弁２３は閉塞状態である。蓄熱器２７が熱をすでに蓄え、蓄熱材の温度が熱媒の温度よりも高かった場合、熱媒は蓄熱器２７から熱を受け取ることができる。言い換えると、蓄熱器２７は熱媒に対して放熱を行う。これにより、熱媒の温度は上昇する。このような状態は、暖房モード時において熱媒の温度が低い場合に形成され得る。 In the example shown in FIG. 5A, the heat medium flows into the refrigerant heat medium heat exchanger 19 after passing through the heat accumulator 27. At this time, the first control valve 22 is opened, and the second control valve 23 is closed. When the heat accumulator 27 has already accumulated heat and the temperature of the heat accumulating material is higher than the temperature of the heat medium, the heat medium can receive heat from the heat accumulator 27. In other words, the heat accumulator 27 radiates heat to the heat medium. Thereby, the temperature of the heat medium rises. Such a state can be formed when the temperature of the heat medium is low in the heating mode.

図５Ｂに示す例では、熱媒が冷媒熱媒熱交換器１９を通過してから蓄熱器２７に流入する。このとき、第１制御弁２２は閉塞、第２制御弁２３は開放状態である。このとき、流路２０２は、冷媒熱媒熱交換器１９から蓄熱器２７に流れた熱媒を空気熱媒熱交換器２８に導くように蓄熱器２７に直列的に接続される。この状態では、例えば冷房モードにおいて、冷媒熱媒熱交換器１９で第１回路１００の冷媒と熱交換を行った熱媒から蓄熱器２７で蓄熱を行うことができる。このようにすることにより、夏季の冷房モード時においても、蓄熱器２７を有効に活用できる。例えば車速が低いなどの理由から空気熱媒熱交換器２８の熱媒冷却能力が不十分なとき、そのままでは熱媒温度が上昇してしまうため、第１回路１００の高圧側の圧力を十分に高く設定しない限り、冷媒熱媒熱交換器１９を介して第１回路１００から第２回路２００へ熱を移動させられない状況が生じてしまう。そうなると、第１回路１００の圧縮機１１の負荷が上昇し、冷凍サイクルの運転効率が低くなってしまう。しかし、本実施形態によれば、第２回路２００の弁を制御して高温の熱媒が空気熱媒熱交換器２８に流入する前に熱媒から蓄熱器２７に一時的に熱を与えることにより熱媒の温度を低下させることができる。すなわち、蓄熱器２７によって空気熱媒熱交換器２８の冷却能力を補助することができ、冷房モードでの冷却サイクルの効率を向上させることが可能にある。 In the example shown in FIG. 5B, the heat medium passes through the refrigerant heat medium heat exchanger 19 and then flows into the heat accumulator 27. At this time, the first control valve 22 is closed and the second control valve 23 is open. At this time, the flow path 202 is connected in series to the heat accumulator 27 so as to guide the heat medium flowing from the refrigerant heat medium heat exchanger 19 to the heat accumulator 27 to the air heat medium heat exchanger 28. In this state, for example, in the cooling mode, heat can be stored by the heat accumulator 27 from the heat medium that has exchanged heat with the refrigerant of the first circuit 100 by the refrigerant heat medium heat exchanger 19. By doing so, the heat accumulator 27 can be effectively used even in the cooling mode in summer. For example, when the heat medium cooling capacity of the air heat medium heat exchanger 28 is insufficient due to a low vehicle speed or the like, the heat medium temperature rises as it is, so that the pressure on the high pressure side of the first circuit 100 is sufficiently increased. Unless it is set high, there will be a situation where heat cannot be transferred from the first circuit 100 to the second circuit 200 via the refrigerant heat medium heat exchanger 19. If it becomes so, the load of the compressor 11 of the 1st circuit 100 will rise, and the operating efficiency of a refrigerating cycle will become low. However, according to this embodiment, before the high-temperature heat medium flows into the air heat medium heat exchanger 28 by controlling the valve of the second circuit 200, heat is temporarily applied from the heat medium to the heat accumulator 27. Thus, the temperature of the heat medium can be lowered. That is, the regenerator 27 can assist the cooling capacity of the air heat medium heat exchanger 28, and the efficiency of the cooling cycle in the cooling mode can be improved.

図５Ｃに示す例では、熱媒は蓄熱器２７を通過することなく冷媒熱媒熱交換器１９のみを通過する。このとき、第１制御弁２２、第２制御弁２３ともに閉塞状態である。また、図５Ｄに示す例では、熱媒は冷媒熱媒熱交換器１９を通過することなく蓄熱器２７のみを通過する。 In the example shown in FIG. 5C, the heat medium passes only through the refrigerant heat medium heat exchanger 19 without passing through the heat accumulator 27. At this time, both the first control valve 22 and the second control valve 23 are closed. In the example shown in FIG. 5D, the heat medium passes only through the heat accumulator 27 without passing through the refrigerant heat medium heat exchanger 19.

このように異なる複数の経路を切り替えることにより、熱媒が第２回路２００を循環する過程で蓄熱器２７を、必要に応じて有効に動作させることができる。 By switching a plurality of different paths in this way, the heat accumulator 27 can be effectively operated as necessary in the process of circulating the heat medium through the second circuit 200.

以下、本実施形態における熱管理システム２０００の動作の例を説明する。 Hereinafter, an example of the operation of the thermal management system 2000 in the present embodiment will be described.

図６を参照して、外部電源から二次電池に充電を行う充電モードの動作を説明する。 With reference to FIG. 6, the operation in the charging mode in which the secondary battery is charged from the external power source will be described.

まず、ステップＳ２００において、充電開始時の外気温が第１所定値Ｔ１（℃）以上か否かが判定される。Ｔ１（℃）は、外気温で夏季か否かを識別し得るレベル、例えば３０（℃）に設定され得る。充電開始時の外気温が第１所定値Ｔ１（℃）以上のとき、ステップＳ２０２に進み、図５Ｃに示すように蓄熱器２７がバイパスされる。すなわち、熱媒から蓄熱器２７に蓄熱を行わずに、熱媒を第２回路２００上で循環させる。ステップＳ２０４では、充電が終了したか否かが判定される。充電が終了するまで、蓄熱器２７のバイパス状態が維持される。 First, in step S200, it is determined whether or not the outside air temperature at the start of charging is equal to or higher than a first predetermined value T1 (° C.). T1 (° C.) can be set to a level at which it is possible to identify whether it is summer or not, for example, 30 (° C.). When the outside air temperature at the start of charging is equal to or higher than the first predetermined value T1 (° C.), the process proceeds to step S202, and the heat accumulator 27 is bypassed as shown in FIG. 5C. That is, the heat medium is circulated on the second circuit 200 without storing heat from the heat medium to the heat accumulator 27. In step S204, it is determined whether charging has been completed. Until the charging is completed, the bypass state of the heat accumulator 27 is maintained.

ステップＳ２００において、充電開始時の外気温が第１所定値Ｔ１（℃）未満であると判定されたとき、ステップＳ２０６に進み、図５Ｄに示すように、熱媒は蓄熱器２７を通過する。すなわち、熱媒から蓄熱器２７に蓄熱を行う。ステップＳ２０８では、充電が終了したか否かが判定される。 In step S200, when it is determined that the outside air temperature at the start of charging is less than the first predetermined value T1 (° C.), the process proceeds to step S206, and the heat medium passes through the heat accumulator 27 as shown in FIG. That is, heat is stored in the heat accumulator 27 from the heat medium. In step S208, it is determined whether or not charging is finished.

二次電池に対する充電が終了した後、熱媒を第２回路２００上で循環させ（図５Ｃ）、熱媒の温度を低下させるようにしてもよい。充電の終了後、蓄熱器２７の温度が外気温よりも高い場合、熱媒が蓄熱器２７を通るように熱媒を第２回路２００上で循環させ、蓄熱器２７の温度を低下させるようにしてもよい。 After the charging of the secondary battery is completed, the heat medium may be circulated on the second circuit 200 (FIG. 5C) to lower the temperature of the heat medium. When the temperature of the heat accumulator 27 is higher than the outside air temperature after the charging is completed, the heat medium is circulated on the second circuit 200 so that the heat medium passes through the heat accumulator 27, and the temperature of the heat accumulator 27 is lowered. May be.

電動車両では、停車中に充電する場合は車載充電器が半導体のスイッチングロスや抵抗等によって発熱するため、機器を適温に保つために冷却を行う。通常の冷却で、熱媒によって輸送される熱は廃熱として通常は大気に廃棄されるが、本実施形態では、この熱を有効に活用するため、蓄熱器２７を利用する。外気温が下がる冬季では、この廃熱の回収だけでは熱媒の温度が十分に上昇せず、蓄熱器２７に導いても十分なレベルの蓄熱が実現できないことが起こり得る。動作時に相変化を伴う蓄熱材を有する蓄熱器２７によれば、相変化時に潜熱として大きな熱量を取り出せるが、熱媒の温度が蓄熱材の相変化点以下の温度であると、顕熱による蓄熱しか行えない。しかし、本実施形態では、充電時にヒータ２５に通電することにより、蓄熱材の相変化点を超える温度に熱媒を加熱すれば、効果的に蓄熱を実現することができる。 In an electric vehicle, when charging while the vehicle is stopped, the on-vehicle charger generates heat due to semiconductor switching loss, resistance, or the like, and thus cooling is performed to keep the device at an appropriate temperature. In normal cooling, the heat transported by the heat medium is usually discarded as waste heat in the atmosphere, but in this embodiment, the heat accumulator 27 is used in order to effectively use this heat. In the winter season when the outside air temperature falls, the temperature of the heat medium does not rise sufficiently only by recovering the waste heat, and even if it is led to the heat accumulator 27, a sufficient level of heat storage may not be realized. According to the heat accumulator 27 having a heat storage material accompanied by a phase change during operation, a large amount of heat can be taken out as latent heat at the time of phase change. However, if the temperature of the heat medium is equal to or lower than the phase change point of the heat storage material, It can only be done. However, in this embodiment, if the heating medium is heated to a temperature exceeding the phase change point of the heat storage material by energizing the heater 25 during charging, heat storage can be effectively realized.

次に、図７を参照しながら、本実施形態における暖房モードにおける動作を説明する。 Next, the operation | movement in the heating mode in this embodiment is demonstrated, referring FIG.

暖房モードの動作を開始した後、ステップＳ３００において、蓄熱器２７の温度が予め設定された温度Ｔ２（℃）よりも高いか否かを判定する。Ｔ２（℃）は、例えば３０（℃）に設定され得る。蓄熱器２７の温度が設定温度Ｔ２よりも高いとき、ステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、熱媒に蓄熱器２７を通過させ、蓄熱器２７から熱媒に放熱を行う。これにより、熱媒の温度が上昇する。ステップＳ３０４で暖房が終了したと判定されない場合、ステップＳ３００に戻る。蓄熱器２７の温度が設定温度Ｔ２以下になるまで、蓄熱器２７から熱媒への放熱を続ける。 After starting the operation in the heating mode, in step S300, it is determined whether or not the temperature of the heat accumulator 27 is higher than a preset temperature T2 (° C.). T2 (° C.) can be set to 30 (° C.), for example. When the temperature of the heat accumulator 27 is higher than the set temperature T2, the process proceeds to step S302. In step S302, the heat accumulator 27 is passed through the heat medium, and heat is radiated from the heat accumulator 27 to the heat medium. Thereby, the temperature of the heat medium rises. If it is not determined in step S304 that heating has ended, the process returns to step S300. The heat release from the heat accumulator 27 to the heat medium is continued until the temperature of the heat accumulator 27 becomes equal to or lower than the set temperature T2.

ステップＳ３００において、蓄熱器２７の温度が設定温度Ｔ２以下であると判定されたとき、ステップＳ３０６に進み、熱媒が蓄熱器２７をバイパスするようにする。 In step S300, when it is determined that the temperature of the regenerator 27 is equal to or lower than the set temperature T2, the process proceeds to step S306, and the heat medium bypasses the regenerator 27.

このような動作を実行することにより、二次電池に充電する時などに発生した余分の熱を蓄熱器２７に蓄えておき、熱媒温度の調整に有効に利用することができる。その結果、従来は無駄に捨てられていた熱を、熱媒温度の上昇に利用して空気熱媒熱交換器２８での着霜抑制・防止に活用できる。 By performing such an operation, excess heat generated when the secondary battery is charged can be stored in the heat accumulator 27 and effectively used for adjusting the heat medium temperature. As a result, the heat that has been wasted in the past can be used to suppress or prevent frost formation in the air heat medium heat exchanger 28 by using the heat medium temperature to rise.

蓄熱器２７およびパワートレインの熱源だけで着霜を防げない場合には、実施形態１について説明したように、ヒータ２５に通電して熱媒の温度を高めればよい。具体的には、空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒温度を温度センサによって検知し、湿度その他のパラメータに基づいて制御装置３２で必要な演算を行い、ヒータ２５による加熱量およびポンプ２６の回転速度を調整すれば、着霜しないように連続暖房運転が可能となる。 When frost formation cannot be prevented only with the heat storage 27 and the heat source of the power train, the heater 25 may be energized to increase the temperature of the heat medium as described in the first embodiment. Specifically, the temperature of the heat medium at the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28 is detected by a temperature sensor, and necessary calculations are performed by the control device 32 based on humidity and other parameters. If the rotational speed of 26 is adjusted, continuous heating operation is possible so as not to form frost.

次に、図８を参照しながら、本実施形態における冷房モードまたは除湿モードにおける動作を説明する。 Next, the operation in the cooling mode or the dehumidifying mode in the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、ステップＳ４００において、空気熱媒熱交換器２８の放熱能力が第１の条件を満たすか否かが判定される。第１の条件とは、空気熱媒熱交換器２８の放熱能力が熱媒の温度を十分に低下させ得るか否かを規定する条件であり、例えば車速が所定値以上か否かによって規定され得る。すなわち、車速が所定値以上であれば、空気熱媒熱交換器２８の放熱能力が「高い」ことを意味する。第１の条件は、車速および空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒の温度を含む複数の検出値に基づいて規定されても良い。また、車速に加えて、あるいは車速に代えて、送風ファン２８ｆの回転数を第１の条件に含めても良い。 First, in step S400, it is determined whether or not the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28 satisfies the first condition. The first condition is a condition that defines whether or not the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28 can sufficiently reduce the temperature of the heat medium. For example, the first condition is defined by whether or not the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value. obtain. That is, if the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value, it means that the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28 is “high”. The first condition may be defined based on a plurality of detection values including the vehicle speed and the temperature of the heat medium on the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28. In addition to the vehicle speed or instead of the vehicle speed, the rotational speed of the blower fan 28f may be included in the first condition.

第１の条件が満されないとき、ステップＳ４０２に進み、図５Ｂに示すように熱媒が蓄熱器２７を通過するように流路が形成される。すなわち、熱媒から蓄熱器２７に一時的に蓄熱を行う。この蓄熱により、熱媒の温度は低下する。従って、空気熱媒熱交換器２８の放熱能力が低い場合において、その放熱能力を蓄熱器２７が補うため、熱媒による電気パワートレインの冷却が充分に達成される。その後、ステップＳ４０４において、蓄熱器２７の蓄熱材の温度が予め設定された温度Ｔ３以上か否か、あるいは、蓄熱時間が予め設定された時間Ｓ１以上になったか否かが判定される。いずれかの条件が満たされたときは、蓄熱器２７による蓄熱を停止するため、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０４において、上記の条件が満たされていないと判定されたとき、ステップＳ４００に戻る。 When the first condition is not satisfied, the process proceeds to step S402, and a flow path is formed so that the heat medium passes through the heat accumulator 27 as shown in FIG. 5B. That is, heat is temporarily stored in the heat accumulator 27 from the heat medium. Due to this heat storage, the temperature of the heat medium decreases. Therefore, when the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28 is low, the heat accumulator 27 supplements the heat dissipation capability, so that the cooling of the electric power train by the heat medium is sufficiently achieved. Thereafter, in step S404, it is determined whether or not the temperature of the heat storage material of the heat storage device 27 is equal to or higher than a preset temperature T3, or whether or not the heat storage time is equal to or higher than a preset time S1. When any one of the conditions is satisfied, the process proceeds to step S406 in order to stop the heat accumulation by the heat accumulator 27. When it is determined in step S404 that the above condition is not satisfied, the process returns to step S400.

ステップＳ４００において、空気熱媒熱交換器２８の放熱能力が第１の条件を満たすと判定された場合、または、ステップＳ４０４において、諸条件を満足すると判定された場合、ステップＳ４０６において、蓄熱器２７をバイパスさせる。このとき、図５Ｃに示すように熱媒が蓄熱器２７を通過することなく冷媒熱媒熱交換器１９を流れる流路が形成される。 If it is determined in step S400 that the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28 satisfies the first condition, or if it is determined in step S404 that the various conditions are satisfied, the heat accumulator 27 is determined in step S406. To bypass. At this time, as shown in FIG. 5C, a flow path is formed in which the heat medium flows through the refrigerant heat medium heat exchanger 19 without passing through the heat accumulator 27.

ステップＳ４０８では、空気熱媒熱交換器２８の放熱能力が第２の条件を満たすか否かが判定される。このステップＳ４０８では、第２の条件として、第１の条件と同じ条件を課しても良いし、異なる条件を課しても良い。第２の条件を満たすと判定された場合、熱媒に蓄熱器２７を通過させる。このとき、図５Ｂに示すように熱媒が冷媒熱媒熱交換器１９および蓄熱器２７の両方を通過する流路が形成される。蓄熱器２７から熱媒への放熱が行われるため、熱媒温度が上昇するが、空気熱媒熱交換器２８の放熱能力が十分に高いため、空気熱媒熱交換器２８で熱媒の温度は十分に低下することができる。 In step S408, it is determined whether or not the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28 satisfies the second condition. In step S408, the same condition as the first condition may be imposed as the second condition, or a different condition may be imposed. When it is determined that the second condition is satisfied, the heat accumulator 27 is passed through the heat medium. At this time, as shown in FIG. 5B, a flow path is formed through which the heat medium passes through both the refrigerant heat medium heat exchanger 19 and the heat accumulator 27. Since heat dissipation from the heat accumulator 27 to the heat medium is performed, the heat medium temperature rises, but since the heat dissipation capacity of the air heat medium heat exchanger 28 is sufficiently high, the air heat medium heat exchanger 28 uses the temperature of the heat medium. Can be lowered sufficiently.

ステップＳ４１２において、蓄熱器２７の温度が予め設定された温度Ｔ３よりも低くなったか、あるいは、放熱時間が予め設定された時間Ｓ２以上になったとき、ステップＳ４０６に戻り、蓄熱器２７をバイパスする流路が形成される。 In step S412, when the temperature of the heat accumulator 27 becomes lower than the preset temperature T3, or when the heat radiation time becomes equal to or longer than the preset time S2, the process returns to step S406 to bypass the heat accumulator 27. A flow path is formed.

空気熱媒熱交換器２８の放熱能力は、車速および空気熱媒熱交換器２８の出口側における熱媒の温度を含む複数の検出値に基づいて決定され得る。 The heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger 28 can be determined based on a plurality of detected values including the vehicle speed and the temperature of the heat medium on the outlet side of the air heat medium heat exchanger 28.

本実施形態によれば、夏季などのように外気温が高いとき、二次電池の充電時に蓄熱を行わない。このとき、図５Ｃで示されるように蓄熱器２７をバイパスし、充電終了後もポンプ２６を駆動させて熱媒の温度が下がるように十分に放熱してやることが可能である。そのとき、蓄熱器２７の温度が外気温より高ければ、図５Ａ、図５Ｂ、または図５Ｄに示すように、熱媒が蓄熱器２７を通過する回路を形成すれば、熱媒温度が外気温に近づくように十分に放熱することができる。 According to this embodiment, when the outside air temperature is high, such as in summer, heat storage is not performed when the secondary battery is charged. At this time, as shown in FIG. 5C, the heat accumulator 27 can be bypassed, and the pump 26 can be driven even after the end of charging to sufficiently dissipate heat so that the temperature of the heat medium decreases. At that time, if the temperature of the heat accumulator 27 is higher than the outside air temperature, as shown in FIG. 5A, FIG. 5B, or FIG. It is possible to sufficiently dissipate heat so that it approaches.

第２回路２００は、通常、蓄熱器２７をバイパスして熱媒を循環させる。第１回路１００が冷房運転開始時などのように冷媒熱媒熱交換器１９を通じて大きな熱量を第２回路に放出する場合、または、停車時や登坂時といった車速が低く空気熱媒熱交換器２８の能力が十分では無い場合において、一時的に図５Ｂに示すように蓄熱器２７を通じる経路に熱媒を導き、蓄熱器２７に蓄熱した後、温度の低下した熱媒を空気熱媒熱交換器２８に送ることができる。 The second circuit 200 normally circulates the heat medium bypassing the heat accumulator 27. When the first circuit 100 releases a large amount of heat to the second circuit through the refrigerant heat medium heat exchanger 19 such as when the cooling operation is started, or when the vehicle speed is low such as when stopping or climbing, the air heat medium heat exchanger 28 5B, when the heat medium is temporarily guided to the path through the heat accumulator 27 and stored in the heat accumulator 27 as shown in FIG. Can be sent to the container 28.

このように車速が低い状況や、第１回路から冷媒熱媒熱交換器１９を通じて大きな熱量が放熱される場合には、従来であれば、第２回路２００の熱媒温度が過度に上昇するため、第１回路１００の高圧側の温度を高くなるように運転しなければならず、圧縮機１１に掛かる負荷が増加してしまい、冷凍サイクルの効率は低下してしまうという問題があった。しかし、本実施形態によれば、冷凍サイクルの効率低下を回避するため、一時的に蓄熱器２７を通じる経路に熱媒を導き、所定時間経過、または蓄熱器２７の温度が所定値以上になると、蓄熱器２７をバイパスするように三方弁２０、２１および制御弁２２、２３を操作し、蓄熱を終了する。その後、車速が所定値以上の状況や車室内の温度が十分に低下し、第１回路１００の熱負荷が低下した状況を検知したならば、三方弁２０、２１および制御弁２２、２３を操作して蓄熱器２７を通じる経路に熱媒を導き、蓄熱器２７の熱を放熱する。このような制御を行うことにより、夏季冷房時にも蓄熱器２７を効果的に利用でき、第２回路の熱媒の過度な温度上昇を回避し、電子機器の適温状態での運転と冷凍サイクルの効率低下を抑制することができる。 In such a situation where the vehicle speed is low or when a large amount of heat is radiated from the first circuit through the refrigerant heat medium heat exchanger 19, the heat medium temperature of the second circuit 200 excessively increases in the conventional case. The first circuit 100 must be operated so as to increase the temperature on the high-pressure side, increasing the load on the compressor 11 and reducing the efficiency of the refrigeration cycle. However, according to the present embodiment, in order to avoid a decrease in efficiency of the refrigeration cycle, when a heat medium is temporarily guided to a path through the heat accumulator 27 and a predetermined time elapses or the temperature of the heat accumulator 27 exceeds a predetermined value. Then, the three-way valves 20 and 21 and the control valves 22 and 23 are operated so as to bypass the heat accumulator 27, and heat storage is completed. After that, if it is detected that the vehicle speed is higher than a predetermined value or the vehicle interior temperature is sufficiently lowered and the thermal load of the first circuit 100 is reduced, the three-way valves 20 and 21 and the control valves 22 and 23 are operated. Then, the heat medium is guided to the path through the heat accumulator 27 and the heat of the heat accumulator 27 is radiated. By performing such control, the heat accumulator 27 can be effectively used even during the summer cooling, avoiding an excessive temperature rise of the heat medium of the second circuit, and operating the electronic device in an appropriate temperature state and the refrigeration cycle. A decrease in efficiency can be suppressed.

（実施形態３）
図９は、本開示の第３の実施形態における車両熱管理システム３０００の構成例を模式的に示す図である。 (Embodiment 3)
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the vehicle thermal management system 3000 according to the third embodiment of the present disclosure.

本実施形態における車両熱管理システム３０００は、実施形態２における車両熱管理システム２０００の構成に加えて、空気熱媒熱交換器２８をバイパスする流路２０４を備えている。より詳細には、本実施形態では、第２回路２００において蓄熱器２７と空気熱媒熱交換器２８とを結ぶ流路の一ヵ所から分岐するバイパス流路２０４が空気熱媒熱交換器２８に対して並列に接続され、このバイパス流路２０４がパワートレイン２４と空気熱媒熱交換器２８とを結ぶ流路の一ヵ所に結合されている。第２回路２００上においてバイパス流路２０４が結合する位置には、感温式サーモスタット２９が設けられている。感温式サーモスタット２９は、熱媒の温度が予め設定された温度よりも低いとき、空気熱媒熱交換器２８をバイパスして熱媒が流れるように動作する。すなわち、感温式サーモスタット２９は、熱媒の温度に応じて開閉する三方弁であり得る。感温式サーモスタット２９の代わりに通常の三方弁が設けられ、熱管理制御装置３２が温度センサ３１の出力に応じて三方弁の動作を制御するようにしてもよい。 The vehicle thermal management system 3000 according to the present embodiment includes a flow path 204 that bypasses the air heat medium heat exchanger 28 in addition to the configuration of the vehicle thermal management system 2000 according to the second embodiment. More specifically, in the present embodiment, a bypass flow path 204 that branches from one of the flow paths connecting the heat accumulator 27 and the air heat medium heat exchanger 28 in the second circuit 200 is provided in the air heat medium heat exchanger 28. The bypass flow path 204 is connected in parallel with the power train 24 and the air heat medium heat exchanger 28 at one location. A temperature-sensitive thermostat 29 is provided at a position where the bypass flow path 204 is coupled on the second circuit 200. When the temperature of the heat medium is lower than a preset temperature, the temperature-sensitive thermostat 29 operates so that the heat medium flows by bypassing the air heat medium heat exchanger 28. That is, the thermosensitive thermostat 29 can be a three-way valve that opens and closes according to the temperature of the heat medium. A normal three-way valve may be provided instead of the temperature-sensitive thermostat 29, and the heat management control device 32 may control the operation of the three-way valve according to the output of the temperature sensor 31.

本実施形態のように空気熱媒熱交換器２８に並列にバイパス流路２０４を設けると、二次電池への充電中に蓄熱器２７で蓄熱を行うとき、熱媒が空気熱媒熱交換器２８を通過して放熱しないようにすることができる。その結果、蓄熱中に熱媒の温度が低下することを抑制し、ヒータ２５による加熱を最低限に抑えて効率的に蓄熱を行うことが可能となる。 When the bypass flow path 204 is provided in parallel with the air heat medium heat exchanger 28 as in the present embodiment, when the heat accumulator 27 stores heat during charging of the secondary battery, the heat medium is the air heat medium heat exchanger. It is possible to prevent heat from passing through 28. As a result, it is possible to suppress the temperature of the heat medium from decreasing during heat storage, and to efficiently store heat while minimizing heating by the heater 25.

本開示の車両熱管理システムは、電気自動車や電気式ハイブリッド自動車のように冷却が必要な電気パワートレインを持つ車両の空調に利用される。 The vehicle thermal management system of the present disclosure is used for air conditioning of a vehicle having an electric power train that needs to be cooled, such as an electric vehicle or an electric hybrid vehicle.

１１圧縮機
１２第１の熱交換器
１３第２の熱交換器
１４第１の膨張弁
１５第２の膨張弁
１６第１の三方弁
１７第２の三方弁
１８第３の三方弁
１９冷媒熱媒熱交換器
２０第４の三方弁
２１第５の三方弁
２２第１の制御弁
２３第２の制御弁
２４パワートレイン（電子機器）
２５ヒータ
２６ポンプ
２７蓄熱器
２８空気熱媒熱交換器（車外熱交換器）
２９サーモスタット
３０エアミックスダンパ
３１温度センサ
３２熱管理用制御装置
３４空調用制御装置
６０制御装置
１００第１回路
２００第２回路
１０００実施形態１の車両用熱管理システム
２０００実施形態２の車両用熱管理システム
３０００実施形態３の車両用熱管理システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Compressor 12 1st heat exchanger 13 2nd heat exchanger 14 1st expansion valve 15 2nd expansion valve 16 1st 3 way valve 17 2nd 3 way valve 18 3rd 3 way valve 19 Refrigerant heat Heat exchanger 20 Fourth three-way valve 21 Fifth three-way valve 22 First control valve 23 Second control valve 24 Powertrain (electronic equipment)
25 Heater 26 Pump 27 Regenerator 28 Air heat medium heat exchanger (External heat exchanger)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 29 Thermostat 30 Air mix damper 31 Temperature sensor 32 Control apparatus for thermal management 34 Control apparatus for air conditioning 60 Control apparatus 100 1st circuit 200 2nd circuit 1000 Thermal management system for vehicles of Embodiment 1 2000 Thermal management for vehicles of Embodiment 2 System 3000 Thermal management system for vehicle according to Embodiment 3

Claims

A vehicle thermal management system for an automobile with an electric powertrain,
A first circuit of a vapor compression refrigeration cycle configured to circulate refrigerant and to cool and heat the vehicle interior;
A second circuit including an air heat medium heat exchanger configured to circulate a heat medium for cooling the electric power train and provided at a position where the heat medium can contact the atmosphere;
A refrigerant heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium;
A heater for heating the heat medium between the electric power train on the second circuit and the refrigerant heat medium heat exchanger;
A control device for controlling the heater;
Comprising
A temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium on the outlet side of the air heat medium heat exchanger;
When operating in a heating mode, the control device controls the heater according to the temperature of the heat medium.

The vehicle thermal management system according to claim 1, wherein the electric power train includes at least one of an electric motor, a DC / AC inverter, a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a secondary battery.

A vehicle thermal management system for an automobile with an electric powertrain,
A first circuit of a vapor compression refrigeration cycle configured to circulate refrigerant and to cool and heat the vehicle interior;
A second circuit including an air heat medium heat exchanger configured to circulate a heat medium for cooling the electric power train and provided at a position where the heat medium can contact the atmosphere;
A refrigerant heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium;
A heater for heating the heat medium between the electric power train on the second circuit and the refrigerant heat medium heat exchanger;
A control device for controlling the heater;
With
The second circuit includes a heat accumulator having a heat accumulating material that performs a phase change within an operating temperature range at a rear stage position of the power train and the heater,
The electric powertrain includes a secondary battery,
When charging the secondary battery from an external power source,
When the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined value, heat is not stored from the heat medium to the heat accumulator,
A vehicle heat management system that stores heat from the heat medium to the heat accumulator when the outside air temperature is lower than the predetermined value.

The vehicle heat management system according to claim 3 , wherein when the heat storage is performed from the heat medium to the heat accumulator, the heat medium is heated by the heater.

A vehicle thermal management system for an automobile with an electric powertrain,
A first circuit of a vapor compression refrigeration cycle configured to circulate refrigerant and to cool and heat the vehicle interior;
A second circuit including an air heat medium heat exchanger configured to circulate a heat medium for cooling the electric power train and provided at a position where the heat medium can contact the atmosphere;
A refrigerant heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium;
A heater for heating the heat medium between the electric power train on the second circuit and the refrigerant heat medium heat exchanger;
A control device for controlling the heater;
With
The second circuit includes a heat accumulator having a heat accumulating material that performs a phase change within an operating temperature range at a rear stage position of the power train and the heater,
When operating in cooling or dehumidifying mode,
When the heat dissipation capacity of the air heat medium heat exchanger satisfies the first condition, heat is temporarily stored in the heat accumulator from the heat medium heated by the refrigerant heat medium heat exchanger,
Thereafter, when the heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger satisfies a second condition, the vehicle heat management system performs heat dissipation from the heat accumulator to the heat medium.

The heat dissipation capability of the air heat medium heat exchanger is determined based on the plurality of detected values including the temperature of the heating medium at the outlet side of the vehicle speed and the air heat medium heat exchanger, according to claim 5 Vehicle thermal management system.

A vehicle thermal management system for an automobile with an electric powertrain,
A first circuit of a vapor compression refrigeration cycle configured to circulate refrigerant and to cool and heat the vehicle interior;
A second circuit including an air heat medium heat exchanger configured to circulate a heat medium for cooling the electric power train and provided at a position where the heat medium can contact the atmosphere;
A refrigerant heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium;
A heater for heating the heat medium between the electric power train on the second circuit and the refrigerant heat medium heat exchanger;
A control device for controlling the heater;
With
The second circuit includes a heat accumulator having a heat accumulating material that performs a phase change within an operating temperature range at a rear stage position of the power train and the heater,
The power train includes a secondary battery,
When charging the secondary battery from an external power source, when the outside air temperature is equal to or higher than a first predetermined value, the heat medium is circulated on the second circuit without storing heat from the heat medium to the heat accumulator. Let the vehicle thermal management system.

The vehicle heat management system according to claim 7 , wherein after completion of the charging, the heat medium is circulated on the second circuit to lower a temperature of the heat medium.

When the temperature of the regenerator is higher than the outside air temperature after the end of the charging, the heat medium is circulated on the second circuit so that the heat medium passes through the regenerator, and the temperature of the regenerator is increased. The vehicle thermal management system according to claim 7 or 8 , wherein the vehicle thermal management system is reduced.

When operating in heating mode,
The vehicle thermal management system according to any one of claims 7 to 9 , wherein heat is released from the heat accumulator to the heat medium to heat the heat medium.

The second circuit has a bypass channel that connects an inlet side and an outlet side of the air heat medium heat exchanger,
When charging the secondary battery from an external power source, when the outside air temperature is lower than the first predetermined value, the heat medium is passed through the heat accumulator and the bypass flow path so that the heat medium passes through the heat accumulator. The vehicle thermal management system according to any one of claims 7 to 10 , wherein the vehicle thermal management system is circulated on the second circuit.

A vehicle thermal management system for an automobile with an electric powertrain,
A first circuit of a vapor compression refrigeration cycle configured to circulate refrigerant and to cool and heat the vehicle interior;
A second circuit including an air heat medium heat exchanger configured to circulate a heat medium for cooling the electric power train and provided at a position where the heat medium can contact the atmosphere;
A refrigerant heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium;
A heater for heating the heat medium between the electric power train on the second circuit and the refrigerant heat medium heat exchanger;
A control device for controlling the heater;
With
The first circuit includes:
First and second air refrigerant heat exchangers;
A compressor that compresses the refrigerant and delivers the refrigerant to the first air refrigerant heat exchanger;
A first expansion valve that causes the refrigerant that has passed through the first air-refrigerant heat exchanger to expand in a heating mode and pass through the refrigerant without being expanded in a cooling mode, and sends the refrigerant to the refrigerant heat medium heat exchanger;
A second expansion valve that expands the refrigerant that has passed through the refrigerant heat-medium heat exchanger in the cooling mode, passes the refrigerant without being expanded in the heating mode, and sends the refrigerant to the second air refrigerant heat exchanger; Including
In the heating mode, heat exchange is performed between the first air refrigerant heat exchanger and the vehicle interior air. In the cooling mode, heat exchange is performed between the second air refrigerant heat exchanger and the vehicle interior air. It further includes a damper that adjusts the airflow to
The vehicle thermal management system, wherein the second circuit includes a pump for circulating the heat medium.