JP6593375B2 - 車両用熱管理装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用熱管理装置に関する。

特許文献１には、ハイブリッド車両に搭載され、室外熱交換器、コンプレッサ及び室内コンデンサによるヒートポンプ機能により暖房を行う車両用空調装置が記載されている。この空調装置は、エンジン停止状態で暖房を行っている際に、室外熱交換器の着霜を検出した場合、エンジンを始動して電動ファンを逆回転させ、ラジエタの車両前方側のシャッタを閉じることで、エンジン及びラジエタの廃熱で除霜を行う。

特開２００８−２２１９９７号公報

上記のように、特許文献１に記載の技術は、エンジン停止状態で暖房を行っている際に室外熱交換器の着霜を検出した場合に、エンジンを始動し、エンジンの廃熱を用いて室外熱交換器の除霜を行っている。しかしながら、エンジンは本来、燃料を燃焼させて得たエネルギーを動力に変換する熱機関であるのに対し、特許文献１に記載の技術において、室外熱交換器の除霜を行う際は、エンジンで得られた動力は利用されない。このため、特許文献１に記載の技術は、室外熱交換器の除霜を行う際のエネルギーの利用効率が低く、改善の余地がある。

本発明は、室外熱交換器の除霜のためにエネルギーの利用効率が低下することを抑制することが目的である。

請求項１記載の発明に係る車両用熱管理装置は、車両の発熱体を経由する第１流路、前記発熱体を経由せずラジエタを経由する第２流路を含む冷却水循環路のうち、前記第１流路を前記第２流路と連通する状態及び前記第１流路を前記第２流路と遮断する状態に切り替え可能な第１切替部と、前記冷却水循環路に冷却水を循環させるポンプと、前記ラジエタを通じて前記車両の空調装置の室外熱交換器に送風する送風部と、前記室外熱交換器の推定着霜量が所定値以上の場合に、前記第１切替部によって前記第１流路を前記第２流路と遮断させた状態で、前記ポンプによって前記第２流路を含む流路内で冷却水を循環させ、かつ前記送風部によって前記ラジエタを通じて前記室外熱交換器に送風させる第１除霜制御を開始する除霜制御部と、を含んでいる。

上記の第１除霜制御では、第２流路を含む流路内で冷却水が循環され、当該流路はラジエタを経由するので、循環された冷却水の余熱がラジエタから放熱される。また、ラジエタからの放熱は、送風部による送風を加熱し、この加熱された送風が室外熱交換器に供給されることで室外熱交換器の霜が除去される。このように、第１除霜制御では、冷却水循環路のうち第２流路内の冷却水の余熱を利用して室外熱交換器の除霜を行うので、車両の発熱体が発熱していない場合にも除霜を行うことができる。また、第１除霜制御では、冷却水循環路のうち第１流路内の冷却水は循環されず、当該冷却水の余熱がラジエタから放熱されないので、第１流路内の冷却水及び発熱体の温度低下が抑制され、その後、発熱体の発熱によって冷却水を所定温度まで上昇させる場合のエネルギーの利用効率が向上する。従って、請求項１記載の発明によれば、室外熱交換器の除霜のためにエネルギーの利用効率が低下することを抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２流路内の冷却水温を検出する水温検出部を更に含み、前記除霜制御部は、前記第１除霜制御を開始した後、前記室外熱交換器からの除霜が完了したと判定する前で、かつ前記水温検出部が検出した冷却水温が所定値以下の場合に、前記第１切替部によって前記第１流路を前記第２流路と連通させた状態で、前記ポンプによって前記第１流路及び前記第２流路を含む流路内で冷却水を循環させ、かつ前記送風部によって前記ラジエタを通じて前記室外熱交換器に送風させる第２除霜制御を行う。

第２除霜制御では、冷却水循環路のうち第１流路及び第２流路を含む流路内で冷却水が循環され、当該流路はラジエタを経由するので、第１流路内の冷却水がラジエタから放熱される。また、ラジエタからの放熱は、送風部による送風を加熱し、この加熱された送風室外熱交換器に供給されることで室外熱交換器の霜が除去される。これにより、第１除霜制御で除霜に利用した冷却水循環路の第２流路内の冷却水の余熱だけでは室外熱交換器の除霜完了に至らなかった場合に、第１流路内の冷却水の余熱を利用して除霜を継続することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第２流路のうち前記ラジエタを含まない第１部分を前記ラジエタを含む第２部分と連通する状態及び前記第１部分を前記第２部分と遮断する状態に切り替え可能な第２切替部を更に含み、前記除霜制御部は、前記第１除霜制御では前記第２切替部によって前記第１部分を前記第２部分と連通させ、前記第２除霜制御では前記第２切替部によって前記第１部分を前記第２部分と遮断させる。

請求項３記載の発明は、第２流路のうちラジエタを含まない第１部分をラジエタを含む第２部分と連通する状態及び第１部分を第２部分と遮断する状態に切り替え可能な第２切替部を含んでいる。そして除霜制御部は、第１除霜制御では第２切替部によって第１部分を第２部分と連通させ、第２除霜制御では第２切替部によって第１部分を第２流路と遮断させる。これにより、第１除霜制御では第２流路の第１部分内の冷却水がラジエタを経由して循環される一方、第１除霜制御で第２流路の第１部分内の冷却水の水温が所定値以下になった以降に行われる第２除霜制御では、第１部分内の冷却水は循環されない。従って、第２除霜制御で循環される第１流路内の冷却水が、第２流路の第１部分内の冷却水と混じって温度が低下することで、第２除霜制御での除霜の効率が低下することが防止され、第２の除霜制御による室外熱交換器の除霜を短時間で完了できる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の発明において、前記送風部による送風の温度を検出する空気温度検出部を更に備え、前記除霜制御部は、前記空気温度検出部によって検出された送風の温度が所定値以上になるように、前記ポンプによる冷却水の循環量及び前記送風部による送風の風量の少なくとも一方を制御する。

請求項４記載の発明では、送風部による送風の温度が空気温度検出部によって検出される。そして、除霜制御部は、空気温度検出部によって検出された送風の温度が所定値以上になるように、ポンプによる冷却水の循環量及び送風部による送風の風量の少なくとも一方を制御する。これにより、室外熱交換器に供給される送風の温度が所定値以上になることで、室外熱交換器を除霜する性能を向上させることができ、室外熱交換器の除霜を短時間で完了できる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、前記ラジエタ及び前記室外熱交換器よりも車両前方に配置され、空気の流れを通過させる状態及び前記空気の流れを遮断する状態に切り替え可能なシャッタを更に含み、前記除霜制御部は、前記室外熱交換器の除霜を制御している間、前記シャッタによって前記空気の流れを遮断させる。

請求項５記載の発明は、ラジエタ及び室外熱交換器よりも車両前方に配置され、空気の流れを通過させる状態及び空気の流れを遮断する状態に切り替え可能なシャッタを含んでいる。そして、除霜制御部は、室外熱交換器の除霜を制御している間、シャッタによって空気の流れを遮断させる。これにより、室外熱交換器の除霜が車両の走行中に行われる場合に、送風部による送風以外の走行風等の空気の流れがラジエタ及び室外熱交換器を通過することにより、室外熱交換器を除霜する能力が低下することを抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項記載の発明において、前記除霜制御部は、前記室外熱交換器の除霜を前記車両の停止中に行う。

請求項６記載の発明では、室外熱交換器の除霜が車両の停止中に行われる。車両が停止中であれば、車両の発熱体の冷却が必要となる可能性は低く、冷却水循環路内の冷却水の余熱を暖房等の他の用途に利用する可能性も低い。これにより、冷却水循環路内の冷却水を室外熱交換器の除霜にのみ用いることができ、室外熱交換器の除霜を安定して行うことができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記除霜制御部は、前記車両の位置情報及び時刻の少なくとも一方に基づいて、前記車両が停止されてから前記車両が再使用されるまでの時間を予測し、予測した時間が所定時間以下の場合は前記室外熱交換器の除霜を行わない。

請求項７記載の発明では、車両の位置情報及び時刻の少なくとも一方に基づいて、車両が停止されてから車両が再使用されるまでの時間が除霜制御部によって予測される。そして除霜制御部は、予測した時間が所定時間以下の場合は室外熱交換器の除霜を行わない。本発明では、冷却水の余熱を利用して室外熱交換器の除霜を行うので、室外熱交換器の除霜を行うと冷却水の水温が低下する。これに対し、請求項７記載の発明では、車両が所定時間以内に再使用されると予測した場合は室外熱交換器の除霜を行わないので、車両が所定時間以内に再使用された際に、冷却水の水温が低下していることで暖房性能が低下していることを回避することができる。

本発明は、室外熱交換器の除霜のためにエネルギーの利用効率が低下することを抑制することができる、という効果を有する。

第１実施形態に係る車両用熱管理システムの概略構成図である。 車載システムのうち第１実施形態に係る車両用熱管理システムに関係する部分の概略ブロック図である。 第１実施形態に係る除霜制御処理を示すフローチャートである。 第１除霜制御での冷却水の流れを示す概略図である。 第１実施形態の第２除霜制御での冷却水の流れを示す概略図である。 第２実施形態に係る車両用熱管理システムの概略構成図である。 車載システムのうち第２実施形態に係る車両用熱管理システムに関係する部分の概略ブロック図である。 第２実施形態に係る除霜制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の第２除霜制御での冷却水の流れを示す概略図である。 第３実施形態に係る車両用熱管理システムの概略構成図である。 車載システムのうち第３実施形態に係る車両用熱管理システムに関係する部分の概略ブロック図である。 第３実施形態に係る除霜制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の第１除霜制御での冷却水の流れを示す概略図である。 第３実施形態の第２除霜制御での冷却水の流れを示す概略図である。 車載システムのうち第４実施形態に係る車両用熱管理システムに関係する部分の概略ブロック図である。 第４実施形態に係る除霜制御処理を示すフローチャートである。 ラジエタ及び室外熱交換器の位置関係の他の例を示す車両用熱管理システムの概略構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１には、第１実施形態に係る車両用熱管理システム１０Ａが示されている。車両用熱管理システム１０Ａは、冷却水循環路１２に冷却水を循環させることで車両の発熱体の一例であるエンジン１４を冷却する冷却装置と、熱交換媒体循環路４６に熱交換媒体を循環させることで車両の車室内の空調を行う空調装置と、を含んでいる。なお、図１では冷却水循環路１２を実線で示し、熱交換媒体循環路４６を破線で示す。

冷却水循環路１２は、エンジン１４を冷却する冷却水循環路１２に冷却水を循環させるポンプの一例であるウォータポンプ(以下、「ＷＰ」という)１６が設けられている。ＷＰ１６は、エンジン１４を駆動源として動作する機械式のＷＰでもよいし、モータを駆動源として動作する電動ＷＰでもよい。本実施形態ではＷＰ１６として電気式のＷＰを適用した態様を説明する。

ＷＰ１６は、一端が冷却水循環路１２の接続点１２Ａに位置し、他端が接続点１２Ｂに位置する配管１８の途中に設けられている。ＷＰ１６の冷却水排出側の接続点１２Ｂにおいて、配管１８の他端は配管２０の一端及び配管２６の一端と各々接続されている。

配管２０の他端は接続点１２Ｃに位置しており、配管２０の途中には、エンジン１４、本発明における第１切替部の一例である第１電磁弁３４、第１水温センサ３６が順に設けられている。配管２０内を流通する冷却水は、エンジン１４のウォータジャケット内を通過し、エンジン１４から受熱することでエンジン１４を冷却する。第１電磁弁３４は開閉可能とされ、第１電磁弁３４が開状態の場合は配管２０内を冷却水が流通し、第１電磁弁３４が閉状態の場合は配管２０内における冷却水の流通が停止する。

接続点１２Ｃにおいて、配管２０の他端は配管２２の一端及び配管２８の一端と各々接続されている。配管２２の他端はラジエタ３２に接続されており、ラジエタ３２には、一端が接続点１２Ａに位置する配管２４の他端も接続されている。配管２４の途中には第２電磁弁３８が設けられており、配管２４の他端は、接続点１２Ａにおいて、配管１８の一端及び配管３０の一端と各々接続されている。配管２２を経由してラジエタ３２内に流入した冷却水は、ラジエタ３２内を通過することで放熱した後、配管２４、接続点１２Ａ、配管１８の順に流通してＷＰ１６に吸入される。

一方、配管２６の他端は、接続点１２Ｄにおいて、配管２８の他端及び配管３０の他端と各々接続されている。配管３０の途中には、接続点１２Ｄの側から順に、水温検出部の一例である第２水温センサ４０、ヒータコア４２、熱交換媒体循環路４６を循環する熱交換媒体と熱交換を行う熱交換器４４が順に設けられている。第２水温センサ４０は本発明における水温検出部の一例である。

なお、上述した冷却水循環路１２のうち、配管２０は本発明における「車両の発熱体を経由する第１流路」の一例であり、配管２２,２４,２６,２８,３０は本発明における「車両の発熱体を経由せずラジエタを経由する第２流路」の一例である。このように、配管１８は第１流路と第２流路の共通部分であり、冷却水循環路１２は第１流路の一例である配管２０と、第２流路の一例である配管２２,２４,２６,２８,３０と、を含んでいる。また、配管２２,２４,２６,２８,３０のうち、配管２６,２８,３０は第１部分の一例であり、配管２２,２４は第２部分の一例である。

次に空調装置の熱交換媒体循環路４６を説明する。熱交換媒体循環路４６は、熱交換媒体循環路４６内の熱交換媒体を圧縮するコンプレッサ４８が設けられている。コンプレッサ４８の熱交換媒体排出側には、熱交換器４４、電気式の第１膨張弁５０、室外熱交換器５２、熱交換媒体温度センサ５４が順に設けられている。また、熱交換媒体循環路４６には、熱交換媒体温度センサ５４よりも下流側において、２つの流路５６、５８に分岐しており、一方の流路５６の途中には、電気式の第２膨張弁６０、エバポレータ６２が順に設けられている。また、他方の流路５８の途中には電磁弁６３が設けられている。流路５６は、エバポレータ６２の下流側において、流路５８の電磁弁６３の下流側と接続され、コンプレッサ４８の吸入側に接続されている。

また、室外熱交換器５２は、ラジエタ３２の車両前方側に、ラジエタ３２とほぼ平行に配置されており、ラジエタ３２を挟んで室外熱交換器５２の反対側には、本発明における送風部の一例である電動ファン６４が設けられている。電動ファン６４は、正回転した場合、室外熱交換器５２を通じてラジエタ３２に送風し、逆回転した場合、ラジエタ３２を通じて室外熱交換器５２に送風する。また、室外熱交換器５２の車両前方側には外気温センサ６６が配置されている。外気温センサ６６は、電動ファン６４が逆回転することでラジエタ３２を通じて室外熱交換器５２に送風された場合に、当該送風が通過する位置に配置されている。

図２には、車両に搭載された車載システムのうち、車両用熱管理システムに関係する部分を示す。車載システムはバス７０を備えており、バス７０には、複数の電子制御ユニットと各種のデバイスが各々接続されている。個々の電子制御ユニットは、ＣＰＵ、メモリ及び不揮発性の記憶部を含む制御ユニットであり、以下、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)と称する。図２には、複数のＥＣＵのうち、冷却装置の一部を成す冷却水制御ＥＣＵ７２と、空調装置の一部を成す空調制御ＥＣＵ８２を示し、各種のデバイスのうち、乗員が空調装置の状態を確認し空調装置に対して指示を入力するための空調操作／表示部８４を示している。

冷却水制御ＥＣＵ７２はＣＰＵ７４、メモリ７６、除霜制御プログラム８０を記憶する不揮発性の記憶部７８を備えている。冷却水制御ＥＣＵ７２は、除霜制御プログラム８０が記憶部７８から読み出されてメモリ７６に展開され、メモリ７６に展開された除霜制御プログラム８０がＣＰＵ７４によって実行されることで、後述する除霜制御処理を行う。冷却水制御ＥＣＵ７２は、除霜制御処理を行うことで、本発明における除霜制御部の一例として機能し、電磁弁３４、ＷＰ１６、電動ファン６４と共に、本発明に係る車両用熱管理装置として機能する。

冷却水制御ＥＣＵ７２は、ＷＰ駆動部８６、電動ファン駆動部８８、バルブ駆動部９０、第１水温センサ３６、第２水温センサ４０及び外気温センサ６６が接続されている。ＷＰ駆動部８６は冷却水制御ＥＣＵ７２からの指示によりＷＰ１６を駆動し、電動ファン駆動部８８は冷却水制御ＥＣＵ７２からの指示により電動ファン６４を駆動する。バルブ駆動部９０は、冷却水制御ＥＣＵ７２からの指示により第１電磁弁３４及び第２電磁弁３８を開閉させる。

第１水温センサ３６は配管２０内(第１流路内)の冷却水の水温Ｔw1を検出し、検出結果を冷却水制御ＥＣＵ７２へ出力する。第２水温センサ４０は配管３０内(第２流路内)の冷却水の水温Ｔw2を検出し、検出結果を冷却水制御ＥＣＵ７２へ出力する。外気温センサ６６は外気温Ｔambを検出し、検出結果を冷却水制御ＥＣＵ７２へ出力する。

空調制御ＥＣＵ８２は、コンプレッサ駆動部９２、バルブ駆動部９４及び熱交換媒体温度センサ５４が接続されている。コンプレッサ駆動部９２は空調制御ＥＣＵ８２からの指示によりコンプレッサ４８を駆動する。バルブ駆動部９４は、空調制御ＥＣＵ８２からの指示により、第１膨張弁５０、第２膨張弁６０及び電磁弁６３を開閉させる。熱交換媒体温度センサ５４は、熱交換媒体循環路４６のうち、室外熱交換器５２の下流側における熱交換媒体の温度Ｔrを検出し、検出結果を空調制御ＥＣＵ８２へ出力する。

次に第１実施形態の作用として、まず空調装置の動作を説明する。

（空調装置の冷房動作）
車両の乗員から空調操作／表示部８４を介して車室内の冷房が指示された場合、空調制御ＥＣＵ８２は、バルブ駆動部９４を介し、第１膨張弁５０を全開にする。また、空調制御ＥＣＵ８２は、第２膨張弁６０については、冷房に必要な流量の熱交換媒体がエバポレータ６２に供給されるように所定開度にし、電磁弁６３を全閉にする。そして空調制御ＥＣＵ８２は、コンプレッサ駆動部９２によってコンプレッサ４８を駆動する。

駆動されたコンプレッサ４８は熱交換媒体を吸入して圧縮し、圧縮された高圧の熱交換媒体は、熱交換器４４を通過する際に放熱(熱交換器４４内の冷却水を加熱)した後、全開とされた第１膨張弁５０を通過し、高圧のまま室外熱交換器５２に供給される。室外熱交換器５２に供給された熱交換媒体は、室外熱交換器５２を通過する際に放熱しながら液化し、電磁弁６３が全閉になっているので流路５６に流入する。

流路５６に流入した熱交換媒体は、第２膨張弁６０によって圧力が低下されて低圧になり、エバポレータ６２を通過する際に蒸発してエバポレータ６２の周囲の空気を冷却する。この冷却された空気が図示しないブロアによって車室内に供給されることで車室内の冷房が行われる。また、エバポレータ６２を通過した熱交換媒体は再びコンプレッサ４８に吸入される。

（空調装置の暖房動作）
車両の乗員から空調操作／表示部８４を介して車室内の暖房が指示された場合、空調制御ＥＣＵ８２は、ヒートポンプ運転が行われるように制御する。すなわち、空調制御ＥＣＵ８２は、バルブ駆動部９４を介し、第１膨張弁５０を熱交換媒体の圧力が低下される所定開度にし、第２膨張弁６０を全閉にし、電磁弁６３を全開にする。そして空調制御ＥＣＵ８２は、コンプレッサ駆動部９２によってコンプレッサ４８を駆動する。

コンプレッサ４８は熱交換媒体を吸入して圧縮し、圧縮された高圧の熱交換媒体は、熱交換器４４を通過する際に放熱(熱交換器４４内の冷却水を加熱)しながら液化し、第１膨張弁５０によって圧力が低下され、低圧の状態で室外熱交換器５２に供給される。室外熱交換器５２に供給された熱交換媒体は、室外熱交換器５２を通過する際に蒸発して室外熱交換器５２の周囲の空気から吸熱する。室外熱交換器５２を通過した熱交換媒体は流路５８を経由して再びコンプレッサ４８に吸入される。

暖房動作では、熱交換器４４内で加熱された冷却水が、配管３０を含む冷却水循環路１２を循環し、ヒータコア４２を通過する際にヒータコア４２の周囲の空気を加熱する。この加熱された空気が図示しないブロアによって車室内に供給されることで車室内の暖房が行われる。

（空調装置の除湿暖房動作）
車両の乗員から空調操作／表示部８４を介して車室内の除湿暖房が指示された場合、空調制御ＥＣＵ８２は、以下の制御を行う。すなわち、空調制御ＥＣＵ８２は、バルブ駆動部９４を介し、第１膨張弁５０を熱交換媒体の圧力が低下される所定開度にし、第２膨張弁６０については、冷房に必要な流量の熱交換媒体がエバポレータ６２に供給されるように所定開度にし、電磁弁６３を全閉にする。そして空調制御ＥＣＵ８２は、コンプレッサ駆動部９２によってコンプレッサ４８を駆動する。

除湿暖房動作では、エバポレータ６２によって冷却(除湿)されたエバポレータ６２の周囲の空気が、ヒータコア４２によって加熱された後、図示しないブロアによって車室内に供給されることで車室内の除湿暖房が行われる。

次に冷却装置の動作を説明する。
（エンジン暖機時の冷却装置の動作）
エンジン１４が始動され、第１水温センサ３６によって検出される冷却水温Ｔw1が所定温度未満の場合は、エンジン１４の暖機が行われる。この場合、冷却水制御ＥＣＵ７２は、バルブ駆動部９０を介して第１電磁弁３４を閉止又は開度を小さくさせると共に、第２電磁弁３８を閉止させ、ＷＰ駆動部８６を介してＷＰ１６を駆動させる。

駆動されたＷＰ１６は、配管１８内の上流側の冷却水を吸入して配管１８内の下流側へ送出する。第１電磁弁３４を閉止している場合、ＷＰ１６によって送出された冷却水は、接続点１２Ｂ、配管２６、接続点１２Ｄ、配管３０、接続点１２Ａの順に流れる。また、第１電磁弁３４を小開度で開いている場合は、上記の流れに加えて、接続点１２Ｂから配管２０、接続点１２Ｃ、配管２８、接続点１２Ｄへ至る経路にも、小流量の冷却水が流れる。

このように、エンジン１４の暖機時には第２電磁弁３８が閉止され、ラジエタ３２には冷却水が流れないので、エンジン１４からの廃熱により冷却水温Ｔw1は短時間で所定温度以上に上昇し、エンジン１４の暖機が短時間で完了する。なお、エンジン１４の暖機時は、空調制御ＥＣＵ８２が暖房動作と同様のヒートポンプ運転を行ってもよい。これにより、エンジン１４の暖機時間が更に短縮される。

（エンジン暖機後の冷却装置の動作）
エンジン１４の運転が継続され、第１水温センサ３６によって検出される冷却水温Ｔw1が所定温度以上になると、冷却水制御ＥＣＵ７２は、通常制御に移行する。すなわち、冷却水制御ＥＣＵ７２は、バルブ駆動部９０を介して第１電磁弁３４及び第２電磁弁３８を開放させ、ＷＰ駆動部８６を介してＷＰ１６を駆動させる。これにより、ラジエタ３２に冷却水が流れ、エンジン１４の廃熱によって水温が上昇した冷却水がラジエタ３２で冷却される。また、冷却水温Ｔw1が閾値温度を超えた場合、冷却水制御ＥＣＵ７２は、冷却ファン６４を正回転させることで、ラジエタ３２を通過する送風の風量を増加させ、ラジエタ３２からの放熱量を増大させる。

（除霜制御処理）
空調装置でヒートポンプ運転が行われているときには、熱交換媒体は、室外熱交換器５２を通過する際に蒸発して室外熱交換器５２の周囲の空気から吸熱するので、室外熱交換器５２の周囲の空気に含まれる水分が、室外熱交換器５２の表面に霜として付着する。そして、ヒートポンプ運転が継続すると室外熱交換器５２の表面への着霜量が徐々に増加していき、室外熱交換器５２における熱交換の効率が低下していくことになる。このため、第１実施形態では、車両のイグニッションスイッチがオフされた場合に、冷却水制御ＥＣＵ７２により、図３に示す除霜制御処理が行われる。

除霜制御処理のステップ１５０において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、外気温センサ６６から外気温Ｔambを取得し、第１水温センサ３６から配管２０内の冷却水温Ｔw1を取得し、第２水温センサ４０から配管３０内の冷却水温Ｔw2を取得する。また、冷却水制御ＥＣＵ７２は、空調制御ＥＣＵ８２に対して熱交換媒体温度Ｔrを問い合わせ、熱交換媒体温度センサ５４によって検出された室外熱交換器５２の下流側における熱交換媒体の温度Ｔrを空調制御ＥＣＵ８２から取得する

次のステップ１５２において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１５０で取得した外気温Ｔamb及び熱交換媒体温度Ｔrに基づいて、室外熱交換器５２の推定着霜量Ｇ_iceを次の(１)式によって演算する。
Ｇ_ice＝Ｔamb−Ｔr …(１)
ステップ１５４において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１５２で演算した推定着霜量Ｇ_iceが所定値以上か否か判定する。

室外熱交換器５２の着霜が進行すると、室外熱交換器５２の下流側における熱交換媒体の温度Ｔrが低下し、外気温Ｔambとの差が拡大する。そこで、本実施形態では、外気温Ｔambと室外熱交換器５２の下流側における熱交換媒体の温度Ｔrとの差を推定着霜量Ｇ_iceとして用いている。室外熱交換器５２の推定着霜量Ｇ_iceが所定値未満の場合、除霜は不要と判断できる。このため、ステップ１５４の判定が否定された場合はステップ１７４へ移行し、車両用熱管理システム１０Ａを停止させて除霜制御処理を終了する。

また、室外熱交換器５２の推定着霜量Ｇ_iceが所定値以上の場合は、着霜によって室外熱交換器５２の熱交換性能が低下することで、空調装置の暖房能力が低下するので、室外熱交換器５２の除霜が必要と判断できる。

このため、ステップ１５４の判定が肯定された場合はステップ１５６へ移行し、ステップ１５６において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、外気温Ｔambが第１所定温度Ｔth1以下か否か判定する。第１所定温度Ｔth1は、外気によって室外熱交換器５２の霜が融けるか否かの判定の閾値となる温度であり、例えば3[℃]を適用することができるが、これに限定されるものではない。外気温Ｔambが第１所定温度Ｔth1よりも高い場合は、室外熱交換器５２の霜は放置しておいても外気によって融けると判断できる。このため、ステップ１５６の判定が否定された場合はステップ１７４へ移行し、車両用熱管理システム１０Ａを停止させて除霜制御処理を終了する。

また、外気温Ｔambが第１所定温度Ｔth1以下の場合、室外熱交換器５２の霜は外気によって融ける可能性は低い。このため、ステップ１５６の判定が肯定された場合はステップ１５８へ移行し、ステップ１５８において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、第１除霜制御を開始する。すなわち、冷却水制御ＥＣＵ７２は、バルブ駆動部９０を介して第１電磁弁３４を閉止させると共に、第２電磁弁３８を開放させ、ＷＰ駆動部８６を介してＷＰ１６を駆動させ、電動ファン駆動部８８を介して電動ファン６４を逆回転させる。

これにより、第１除霜制御では、図４に矢印Ａとして示すように、ＷＰ１６から排出された冷却水は、接続点１２Ｂで配管１８から配管２６へ流れ、接続点１２Ｄにおいて、配管２６から配管２８への流れと配管２６から配管３０への流れとに分岐する。接続点１２Ｄで配管３０に流入した冷却水は、配管３０を流通して接続点１２Ａに到達し、接続点１２Ａで配管３０から配管１８へ流れてＷＰ１６に吸入される。また、接続点１２Ｄで配管２８に流入した冷却水は、接続点１２Ｃで配管２８から配管２２へ流れ、ラジエタ３２を通過し、配管２４を流通し、接続点１２Ａで配管２４から配管１８へ流れ、ＷＰ１６に吸入される。

従って、冷却水循環路１２のうち、第１除霜制御の開始時に配管２０以外の配管内に位置していた冷却水は、上記の冷却水の循環に伴ってラジエタ３２を通過する際に、ラジエタ３２から余熱が放熱される。また、逆回転された電動ファン６４により、図４に矢印Ｂとして示すように、ラジエタ３２を通じて室外熱交換器５２に送風され、この送風はラジエタ３２で加熱されて室外熱交換器５２に供給される。これにより、室外熱交換器５２の除霜が行われる。

ステップ１６０において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、外気温センサ６６から外気温Ｔambを取得し、第２水温センサ４０から配管３０内の冷却水温Ｔw2を取得する。なお、ステップ１６０で取得される外気温Ｔambは、室外熱交換器５２を通過した送風の温度である。ステップ１６２において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１６０で取得した外気温Ｔambが第２所定温度Ｔth2以下か否か判定する。第２所定温度Ｔth2は、室外熱交換器５２を通過した送風の温度から室外熱交換器５２の除霜が完了したか否かを判定する閾値となる温度である。

ステップ１６２の判定が肯定された場合、室外熱交換器５２の除霜が未完了と判断できるので、ステップ１６４へ移行し、ステップ１６４において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１６０で取得した冷却水温Ｔw2が所定水温Ｔwth以上か否か判定する。所定水温Ｔwthは、除霜に利用できる水温か否かを判定する閾値となる温度であり、例えば5[℃]を適用することができるが、これに限定されるものではない。

ステップ１６４の判定が肯定された場合、室外熱交換器５２の除霜が未完了で、配管３０内の冷却水温Ｔw2は除霜に利用できる所定水温Ｔwth以上であるので、ステップ１６０に戻る。これにより、ステップ１６２又はステップ１６４の判定が否定される迄の間、ステップ１６０〜ステップ１６４が繰り返され、第１除霜制御が継続される。

第１除霜制御では、冷却水循環路１２のうち、第１除霜制御の開始時に配管２０以外の配管内に位置していた冷却水の余熱を利用して室外熱交換器５２の除霜を行う。このため、エンジン１４を作動させる必要がなく、作動させたエンジン１４で得られる動力が無駄になることがない。また、第１除霜制御では、第１除霜制御の開始時に配管２０内に位置していた冷却水は循環されず、当該冷却水の余熱はラジエタ３２から放熱されない。これにより、第１除霜制御の開始時に配管２０内に位置していた冷却水及びエンジン１４の温度低下が抑制され、その後、エンジン１４を作動させる場合に短時間で暖機が完了するのでエネルギーの利用効率(燃費)が向上する。

上記の第１除霜制御によって室外熱交換器５２の除霜が完了した場合には、ステップ１６２の判定が否定されてステップ１７４へ移行し、車両用熱管理システム１０Ａを停止させて除霜制御処理を終了する。また、室外熱交換器５２の除霜が完了する前に、冷却水温Ｔw2が所定水温Ｔwth未満に低下した場合には、ステップ１６４の判定が否定されてステップ１６６へ移行する。

ステップ１６６において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、第２除霜制御を開始する。すなわち、冷却水制御ＥＣＵ７２は、バルブ駆動部９０を介して第１電磁弁３４及び第２電磁弁３８を開放させ、ＷＰ駆動部８６を介してＷＰ１６を駆動させ、電動ファン駆動部８８を介して電動ファン６４を逆回転させる。

これにより、第２除霜制御では、図５に矢印Ｃとして示すように、ＷＰ１６から排出された冷却水は、接続点１２Ｂで配管１８から配管２０への流れと、配管１８から配管２６への流れとに分岐する。接続点１２Ｂで配管２６に流入した冷却水は、接続点１２Ｄで配管２６から配管２８への流れと、配管２６から配管３０への流れとに分岐する。配管３０に流入した冷却水は、配管３０を流通して接続点１２Ａに到達し、接続点１２Ａで配管３０から配管１８へ流れてＷＰ１６に吸入される。

また、接続点１２Ｂで配管２０に流入した冷却水は、エンジン１４を通過した後、接続点１２Ｃで配管２８からの流れと合流し、配管２２に流入する。接続点Ｃで配管２８に流入した冷却水は、ラジエタ３２を通過し、配管２４を流通し、接続点１２Ａで配管２４から配管１８へ流れ、ＷＰ１６に吸入される。

従って、配管２０を含む冷却水循環路１２内の冷却水は、上記の冷却水の循環に伴ってラジエタ３２を通過する際に、ラジエタ３２から余熱が放熱される。また、逆回転された電動ファン６４により、図５に矢印Ｂとして示すように、ラジエタ３２を通じて室外熱交換器５２に送風され、この送風はラジエタ３２で加熱されて室外熱交換器５２に供給される。これにより、室外熱交換器５２の除霜が行われる。

次のステップ１６８において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、外気温センサ６６から外気温Ｔambを取得し、第１水温センサ４０から配管２０内の冷却水温Ｔw1を取得する。ステップ１７０において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１６８で取得した外気温Ｔambが第２所定温度Ｔth2以下か否か判定する。ステップ１７０の判定が肯定された場合、室外熱交換器５２の除霜が未完了と判断できるので、ステップ１７２へ移行し、ステップ１７２において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１６８で取得した冷却水温Ｔw1が所定水温Ｔwth以上か否か判定する。

ステップ１７２の判定が肯定された場合、室外熱交換器５２の除霜が未完了で、配管２０内の冷却水温Ｔw2は除霜に利用できる所定水温Ｔwth以上であるので、ステップ１６８に戻る。これにより、ステップ１７０又はステップ１７２の判定が否定される迄の間、ステップ１６８〜ステップ１７２が繰り返され、第２除霜制御が継続される。

前述のように、第２除霜制御では、冷却水循環路１２のうち配管２０内の冷却水もラジエタ３２を経由して循環され、循環された冷却水の余熱がラジエタ３２から放熱される。これにより、第１除霜制御で除霜に利用した冷却水循環路１２の配管２０以外の配管内の冷却水の余熱だけでは室外熱交換器５２の除霜完了に至らなかった場合にも、配管２０内の冷却水の余熱を利用して除霜を継続することができる。

第２除霜制御によって室外熱交換器５２の除霜が完了した場合には、ステップ１７０の判定が否定されてステップ１７４へ移行し、車両用熱管理システム１０Ａを停止させて除霜制御処理を終了する。また、室外熱交換器５２の除霜が完了する前に、冷却水温Ｔw2が所定水温Ｔwth未満に低下した場合は、ステップ１７２の判定が否定されてステップ１７４へ移行し、車両用熱管理システム１０Ａを停止させて除霜制御処理を終了する。

〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。

図６に示すように、第２実施形態に係る車両用熱管理システム１０Ｂは、第１実施形態で説明した車両用熱管理システム１０Ａ(図１)と比較して、配管３０の途中に第３電磁弁１００が設けられている点で相違している。第３電磁弁１００は、開閉可能とされ、接続点１２Ｄと第２水温センサ４０との間に設けられており、第３電磁弁１００が開状態の場合は配管３０内を冷却水が流通し、第３電磁弁３４が閉状態の場合は配管３０内における冷却水の流通が停止する。第３電磁弁１００は、本発明における第２切替部の一例である。図７に示すように、本第２実施形態において、バルブ駆動部９０は、冷却水制御ＥＣＵ７２からの指示により第１電磁弁３４、第２電磁弁３８及び第３電磁弁１００を開閉させる。

次に図８を参照し、第２実施形態に係る除霜制御処理について、第１実施形態で説明した除霜制御処理(図３)と異なる部分を説明する。図８に示す除霜制御処理は、第１除霜制御の開始に際し、冷却水制御ＥＣＵ７２が、ステップ１５８に代えてステップ１５９を行う。ステップ１５９は、バルブ駆動部９０を介して第３電磁弁１００を開放させる点でステップ１５８と相違している。なお、第１除霜制御での冷却水の流れ等は第１実施形態と同じであるので、説明を省略する(図４参照)。

また、図８に示す除霜制御処理は、第２除霜制御の開始に際し、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１６６に代えてステップ１６７を行う。ステップ１６７は、バルブ駆動部９０を介して第３電磁弁１００を閉止させる点でステップ１６６と相違している。

これにより、第２実施形態に係る第２除霜制御では、図９に矢印Ｄとして示すように、ＷＰ１６から排出された冷却水は、接続点１２Ｂで配管１８から配管２０への流れと、配管１８から配管２６への流れとに分岐する。接続点１２Ｂで配管２６に流入した冷却水は、接続点１２Ｄで配管２６から配管２８へ流入する。接続点１２Ｂで配管２２に流入した冷却水は、エンジン１４を通過した後、接続点１２Ｃで配管２８からの流れと合流し、配管２２に流入する。接続点Ｃで配管２２に流入した冷却水は、ラジエタ３２を通過し、配管２４を流通し、接続点１２Ａで配管２４から配管１８へ流れ、ＷＰ１６に吸入される。

従って、配管２０を含む冷却水循環路１２内の冷却水は、上記の冷却水の循環に伴ってラジエタ３２を通過する際に、ラジエタ３２から余熱が放熱される。また、逆回転された電動ファン６４により、図５に矢印Ｂとして示すように、ラジエタ３２側を通じて室外熱交換器５２へ送風され、この送風はラジエタ３２で加熱されて室外熱交換器５２に供給される。これにより、室外熱交換器５２の除霜が行われる。

一方、第２実施形態では、第１除霜制御で配管３０内の冷却水温Ｔw2が所定水温Ｔwth未満になった以降に行われる第２除霜制御において、配管３０内の冷却水は循環されない。従って、第２除霜制御で循環される配管２０内の冷却水の水温が、水温が低下した配管３０内の冷却水と混じることで低下することが防止される。従って、第２実施形態では、水温が低下した配管３０内の冷却水によって第２除霜制御での除霜の効率が低下することが防止され、第２の除霜制御による室外熱交換器５２の除霜を短時間で完了することができる。

〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態を説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略し、相違点のみ説明する。

図１０に示すように、第３実施形態に係る車両用熱管理システム１０Ｃは、第２実施形態で説明した車両用熱管理システム１０Ｂ(図６)と比較して、接続点１２Ｂと接続点１２Ｄとを接続する配管２６,２８が省略されている点で相違している。このため、配管３０の端部は、接続点１２Ｃにおいて、配管２０,２２の端部と接続されている。

なお、第１実施形態で説明した車両用熱管理システム１０Ａ(図１)又は第２実施形態で説明した車両用熱管理システム１０Ｂにおいて、車両用熱管理システム１０Ｃと同様に配管２６,２８を省略することも可能である。

また、車両用熱管理システム１０Ｃは、配管３０の途中でヒータコア４２と熱交換器４４との間に相当する位置に、第２ＷＰ１０２が設けられている。第３実施形態では、配管１８の途中に設けられたＷＰを「第１ＷＰ１６」と称し、第２ＷＰ１０２と区別する。図１１に示すように、ＷＰ駆動部８６は冷却水制御ＥＣＵ７２からの指示により第１ＷＰ１６及び第２ＷＰ１０２を駆動する。なお、第２ＷＰ１０２も本発明におけるポンプの一例である。

また、車両用熱管理システム１０Ｃは、車両の走行時に、走行に伴って発生した走行風が通過する遮蔽ダクト１０４が車両の前部に配置されており、室外熱交換器５２及びラジエタ３２は遮蔽ダクト１０４内に配置されている。また、遮蔽ダクト１０４の車両前方側の端部には、当該端部に設けられた遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口を開閉可能なシャッタ１０６が設けられている。

シャッタ１０６が遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口を開放している場合、車両走行時には遮蔽ダクト１０４内に走行風が導入され、遮蔽ダクト１０４内に導入された走行風は室外熱交換器５２及びラジエタ３２に吹き付けられる。また、シャッタ１０６が遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口を閉止している場合は、車両走行時であっても遮蔽ダクト１０４内には走行風は導入されず、室外熱交換器５２及びラジエタ３２には走行風は供給されない。図１１に示すように、シャッタ１０６は、冷却水制御ＥＣＵ７２からの指示に基づきシャッタ駆動部１１０によって開閉される。

遮蔽ダクト１０４のうち、シャッタ１０６と室外熱交換器５２との間に相当する位置には、側面に開口１０４Ａが設けられている。また、遮蔽ダクト１０４内のうち、室外熱交換器５２とラジエタ３２との間に相当する位置には空気温度センサ１０８が設けられている。図１１に示すように、空気温度センサ１０８は冷却水制御ＥＣＵ７２に接続されており、遮蔽ダクト１０４内のうち室外熱交換器５２とラジエタ３２との間の空気温度Ｔradを検出し、検出結果を冷却水制御ＥＣＵ７２へ出力する。空気温度センサ１０８は本発明における空気温度検出部の一例である。

次に図１２を参照し、第３実施形態に係る除霜制御処理について、第２実施形態で説明した除霜制御処理(図３)と異なる部分を説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態では、車両のイグニッションスイッチがオフされた場合に除霜制御処理を行う態様を説明したが、第３実施形態に係る除霜制御処理は、車両の走行中を含めて常時実行される。

図１２に示す除霜制御処理は、外気温Ｔambが第１所定温度Ｔth1以下であることでステップ１５６の判定が肯定された場合に、ステップ１５７へ移行する。ステップ１５７において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、シャッタ１０６が遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口を閉止するように、シャッタ駆動部１１０によってシャッタ１０６を閉止させる。

また、次のステップ１７６において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、第１除霜制御を開始する。すなわち、冷却水制御ＥＣＵ７２は、バルブ駆動部９０を介して、第１電磁弁３４を閉止させると共に、第２電磁弁３８及び第３電磁弁１００を開放させ、ＷＰ駆動部８６を介して、第１ＷＰ１６の駆動を停止させ、第２ＷＰ１０２を駆動させる。また、冷却水制御ＥＣＵ７２は、電動ファン駆動部８８を介して電動ファン６４を逆回転させる。

これにより、第３実施形態における第１除霜制御では、図１３に矢印Ｅとして示すように、第２ＷＰ１０２から排出された冷却水は、配管３０内を流れ、接続点１２Ｃにおいて、配管３０から配管２２へ流れ、ラジエタ３２を通過する。また、ラジエタ３２を通過した冷却水は、配管２４を流通し、接続点１２Ａで配管２４から配管３０へ流れ、第２ＷＰ１０２に吸入される。従って、冷却水循環路１２のうち、第１除霜制御の開始時に配管１８,２０以外の配管内に位置していた冷却水は、上記の冷却水の循環に伴ってラジエタ３２を通過する際に、ラジエタ３２から余熱が放熱される。

また、逆回転された電動ファン６４により、図１３に矢印Ｇとして示すように、ラジエタ３２を通じて室外熱交換器５２に送風される。この送風はラジエタ３２で加熱されて室外熱交換器５２に供給される。これにより、室外熱交換器５２の除霜が行われる。また、室外熱交換器５２に供給された送風は、シャッタ１０６によって遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口が閉止されているため、遮蔽ダクト１０４の側面に設けられた開口１０４Ａを介して遮蔽ダクト１０４の外へ排出される。

遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口がシャッタ１０６によって閉止されていることで、第１除霜制御が車両走行中に行われたとしても、車両の走行に伴って発生する走行風は室外熱交換器５２に供給されない。このため、室外熱交換器５２を除霜する能力が走行風によって低下することを抑制することができる。

また、第１除霜制御を行っている間、冷却水温Ｔw2が所定水温Ｔwth以上であることでステップ１６４の判定が肯定されると、ステップ１８０へ移行する。ステップ１８０において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、空気温度センサ１０８から空気温度Ｔradを取得する。なお、ステップ１８０で取得される空気温度Ｔradは、ラジエタ３２を通過して室外熱交換器５２に供給される送風の温度である。

次のステップ１８２において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１８０で取得した空気温度Ｔradから予め設定された基準温度Ｔrefを減算した偏差ΔＴを算出し、算出した偏差ΔＴに応じて第２ＷＰ１０２の駆動を制御する。

すなわち、冷却水制御ＥＣＵ７２は、算出した偏差ΔＴの符号が負の場合には、偏差ΔＴの絶対値の大きさに応じて第２ＷＰ１０２の駆動量を増加させる。第２ＷＰ１０２の駆動量の増加は、第２ＷＰ１０２を連続的に駆動している場合には、第２ＷＰ１０２の駆動速度を増加させることで実現でき、第２ＷＰ１０２を間欠的に駆動している場合には、第２ＷＰ１０２の駆動時間の割合を増加させることで実現できる。

また、冷却水制御ＥＣＵ７２は、算出した偏差ΔＴの符号が正の場合には、偏差ΔＴの絶対値の大きさに応じて第２ＷＰ１０２の駆動量を減少させる。第２ＷＰ１０２の駆動量の減少は、第２ＷＰ１０２を連続的に駆動している場合には、第２ＷＰ１０２の駆動速度を減少させることで実現でき、第２ＷＰ１０２を間欠的に駆動している場合には、第２ＷＰ１０２の駆動時間の割合を減少させることで実現できる。

上記の制御により、空気温度センサ１０８によって検出される空気温度Ｔradが基準温度Ｔrefに一致するように第２ＷＰ１０２の駆動が制御される。従って、室外熱交換器５２に供給される送風の温度Ｔradが基準温度Ｔrefになることで、室外熱交換器５２を除霜する性能を向上させることができ、室外熱交換器５２の除霜を短時間で完了できる。なお、第２ＷＰ１０２の駆動を制御することに代えて、電動ファン６４の駆動を制御するようにしてもよいし、第２ＷＰ１０２及び電動ファン６４の駆動を各々制御するようにしてもよい。

また、ステップ１６４の判定が否定された場合はステップ１７８へ移行し、ステップ１７８において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、第２除霜制御を開始する。すなわち、冷却水制御ＥＣＵ７２は、バルブ駆動部９０を介して、第１電磁弁３４及び第２電磁弁３８を開放させると共に、第３電磁弁１００を閉止させ、ＷＰ駆動部８６を介して、第１ＷＰ１６を駆動させ、第２ＷＰ１０２の駆動を停止させる。また、冷却水制御ＥＣＵ７２は、電動ファン駆動部８８を介して電動ファン６４を逆回転させる。

これにより、第３実施形態における第２除霜制御では、図１４に矢印Ｆとして示すように、第１ＷＰ１６から排出された冷却水は、配管１８,２０内を流れ、接続点１２Ｃにおいて、配管２０から配管２２へ流れ、ラジエタ３２を通過する。また、ラジエタ３２を通過した冷却水は、配管２４を流通し、接続点１２Ａで配管２４から配管１８へ流れ、第１ＷＰ１６に吸入される。従って、冷却水循環路１２のうち、第１除霜制御の開始時に配管１８,２０内に位置していた冷却水は、上記の冷却水の循環に伴ってラジエタ３２を通過する際に、ラジエタ３２から余熱が放熱される。

また、第１除霜制御の開始時に配管３０内に位置していた冷却水は、第２除霜制御が開始される時点では、冷却水温Ｔw2が所定水温Ｔwth未満に低下している。第２除霜制御では、冷却水温Ｔw2が所定水温Ｔwth未満に低下した冷却水を循環させないので、第１除霜制御の開始時に配管１８,２０内に位置していた冷却水が、所定水温Ｔwth未満の冷却水と混ざることで除霜性能が低下することを抑制することができる。更に、第２除霜制御でも、遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口がシャッタ１０６によって閉止されていることで、第２除霜制御が車両走行中に行われたとしても、車両の走行に伴って発生する走行風は室外熱交換器５２に供給されない。このため、室外熱交換器５２を除霜する能力が走行風によって低下することを抑制することができる。

また、第２除霜制御を行っている間、冷却水温Ｔw1が所定水温Ｔwth以上であることでステップ１７２の判定が肯定されると、ステップ１８４へ移行する。ステップ１８４において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、空気温度センサ１０８から空気温度Ｔradを取得する。そして、次のステップ１８６において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ステップ１８４で取得した空気温度Ｔradから予め設定された基準温度Ｔrefを減算した偏差ΔＴを算出し、算出した偏差ΔＴに応じて第１ＷＰ１６の駆動を制御する。

なお、第１ＷＰ１６の駆動制御としては、例えば、先のステップ１８２で説明した第２ＷＰ１０２の駆動制御と同様の制御を行うことができる。これにより、空気温度センサ１０８によって検出される空気温度Ｔradが基準温度Ｔrefに一致するように第１ＷＰ１６の駆動が制御される。従って、室外熱交換器５２に供給される送風の温度Ｔradが基準温度Ｔrefになることで、室外熱交換器５２を除霜する性能を向上させることができ、室外熱交換器５２の除霜を短時間で完了できる。

なお、第１ＷＰ１６の駆動を制御することに代えて、電動ファン６４の駆動を制御するようにしてもよいし、第１ＷＰ１６及び電動ファン６４の駆動を各々制御するようにしてもよい。

〔第４実施形態〕
次に本発明の第４実施形態を説明する。なお、第４実施形態に係る車両用熱管理システムは、第３実施形態で説明した車両用熱管理システム１０Ｃと同一の構成であり、各部分に同一の符号を付して説明を省略する。

図１５に示すように、第４実施形態に係る車載システムは、バス７０にナビゲーションシステム１１２が接続されている。ナビゲーションシステム１１２はＧＰＳ(Global Positioning System)装置及び地図情報を記憶する記憶部を含んでいる。ＧＰＳ装置は、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して自車両の位置を測位する。ＧＰＳ装置は受信可能なＧＰＳ信号の数が多くなるに従って測位の精度が向上する。ナビゲーションシステム１１２は、ＧＰＳ装置から得られる位置情報と記憶部に記憶された地図情報とに基づいて、自車両の位置を認識し、地図上に自車両を表示したり目的地迄の経路を案内する処理を行う。

次に第４実施形態の作用を説明する。第４実施形態では、車両の走行中は第３実施形態で説明した除霜制御処理(図１２)が行われ、車両のイグニッションスイッチがオフされた場合には、図１６に示す除霜制御処理が行われる。図１６に示す除霜制御処理は、第３実施形態で説明した除霜制御処理(図１２)と比較して、ステップ１５７に代えてステップ１９０.１９２を行う点で相違している。

図１６に示す除霜制御処理は、外気温Ｔambが第１所定温度Ｔth1以下であることでステップ１５６の判定が肯定された場合に、ステップ１９０へ移行する。ステップ１９０において、冷却水制御ＥＣＵ７２は、ナビゲーションシステム１１２から自車両の現在位置を取得し、取得した自車両の現在位置及び現在時刻に基づいて自車両が再使用されるまでの時間ｔを予測する。そして、次のステップ１９２において、予測した車両再使用時間ｔが、予め設定した所定時間ｔth以下か否かを判定する。所定時間ｔthとしては、例えば数分〜３０分程度の時間を適用することができるが、これに限定されるものではない。ステップ１９２の判定が否定された場合はステップ１７６へ移行して第１除霜制御を開始し、ステップ１９２の判定が肯定された場合はステップ１７４へ移行して除霜制御処理を終了する。

ステップ１９０,１９２の一例として、ナビゲーションシステム１１２から取得した自車両の現在位置が予め登録された自車両の使用者の自宅であり、現在時刻が夜間か否かを判定する。自車両の現在位置が使用者の自宅であり、現在時刻が夜間である場合、自車両が再使用されるまでの時間ｔを予測する。そして、次のステップ１９２において、予測した車両再使用時間ｔが、予め設定した所定時間ｔth以下か否かを判定する。所定時間ｔthとしては、例えば数分〜３０分程度の時間を適用することができるが、これに限定されるものではない。ステップ１９２の判定が否定された場合はステップ１７６へ移行して第１除霜制御を開始し、ステップ１９２の判定が肯定された場合はステップ１７４へ移行して除霜制御処理を終了する。

ステップ１９０,１９２の一例として、ナビゲーションシステム１１２から取得した自車両の現在位置が予め登録された自車両の使用者の自宅であり、かつ現在時刻が夜間か否かを判定する。自車両の現在位置が使用者の自宅であり、現在時刻が夜間である場合、自車両の再使用は翌朝である可能性が高く、車両再使用時間ｔとして翌朝に相当する時間が予測される。この場合、車両再使用時間ｔ＞ｔthと判定されることで第１除霜制御を開始する。これにより、翌朝に車両が再使用される際に、室外熱交換器５２の着霜が顕著であるために、暖房が長い時間効かない等の状態になることが抑制される。

一方、例えば、自車両の現在位置が使用者の自宅でない場合、或いは、現在時刻が夜間でない場合には、例えばコンビニエンスストアの駐車場に駐車した等のように、自車両が短時間で再使用される可能性が高い。この場合、車両再使用時間ｔとして比較的短い時間が予測され、車両再使用時間ｔ≦ｔthと判定されることで除霜制御処理を終了する。これにより、短時間の駐車中に第１除霜制御や第２除霜制御が行われたことに伴い、冷却水の温度が低下することで、短時間の駐車後の車両の再使用において、暖房性能が低下している状態になっていることが抑制される。

なお、ステップ１９０は、自車両の現在位置が自車両の使用者の自宅であり、かつ現在時刻が夜間か否かに基づいて、車両再使用時間ｔを予測することに限定されるものではない。例えば、自車両の現在位置が自車両の使用者の勤務先であり、かつ現在時刻が朝の時間帯か否かに基づいて、車両再使用時間ｔを予測してもよい。この場合も、自車両の現在位置が自車両の使用者の勤務先であり、かつ現在時刻が朝の時間帯であれば、車両再使用時間ｔとして比較的長い時間を予測することができる。

また、自車両の使用者による自車両の走行パターンを記憶しておき、記憶した走行パターンに基づき、自車両の現在位置及び現在時刻の少なくとも一方から車両再使用時間ｔを予測するようにしてもよい。また、自車両の走行パターンの記憶及び記憶した走行パターンに基づく車両再使用時間ｔの予測は、大容量の記憶部及び複雑な処理が必要になる可能性がある。このため、自車両の走行パターンの記憶及び記憶した走行パターンに基づく車両再使用時間ｔの予測は、車載システムと通信可能なサーバ・コンピュータで行うようにしてもよい。

また、自車両の現在位置のみから車両再使用時間ｔを予測することも可能である。例えば、自車両の現在位置がコンビニエンスストアやスーパーマーケットの駐車場等であれば、車両再使用時間ｔは比較的短いと予測することができる。また、例えば、自車両の現在位置がナビゲーションシステム１１２に設定された目的地であれば、車両再使用時間ｔは比較的長いと予測することができる。これらに基づき、自車両の現在位置のみから車両再使用時間ｔを予測してもよい。

なお、上記では室外熱交換器５２がラジエタ３２の車両前方側に配置された態様を説明したが、ラジエタ３２及び室外熱交換器５２の配置は上記に限定されるものではない。例えば、エンジン１４の排気量が小さい等の理由によりエンジン１４からの廃熱量が小さい場合には、ラジエタ３２を小型化することが可能である。この場合、例として図１７に示す車両用熱管理システム１０Ｄのように、遮蔽ダクト１０４内にラジエタ３２と室外熱交換器５２とを車両左右方向に並べてもよい。

図１７に示す例では、遮蔽ダクト１０４内のラジエタ３２の配置空間と室外熱交換器５２の配置空間との間は、遮蔽板１１２で区切られており、遮蔽ダクト１０４の側面には開口が設けられていない。また、ラジエタ３２の車両後方には電動ファン１１４が設けられており、室外熱交換器５２の車両後方には電動ファン１１６が設けられている。図示は省略するが、電動ファン１１４,１１６は電動ファン駆動部８８を介して冷却水制御ＥＣＵ７２に接続されている。なお、電動ファン１１４,１１６も本発明における送風部の一例である。

冷却水制御ＥＣＵ７２は、室外熱交換器５２の除霜を行う場合、シャッタ１０６が遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口を閉止するように、シャッタ駆動部１１０によってシャッタ１０６を閉止させる。また、冷却水制御ＥＣＵ７２は、電動ファン駆動部８８を介して電動ファン１１４を逆回転させ、電動ファン１１６を正回転させる。

これにより、図１７に矢印Ｈ１として示すように、車両後方からラジエタ３２を通じて車両前方へ送風される。この送風は、遮蔽ダクト１０４の車両前方側の開口がシャッタ１０６によって閉止され、かつ逆回転された電動ファン１１６によって発生する負圧により、図１７に矢印Ｈ２として示すように、遮蔽ダクト１０４内で車両後方側へと向きを変える。そして、図１７に矢印Ｈ３として示すように、車両後方側へと向きを変えた送風が室外熱交換器５２を通過することで、室外熱交換器５２が除霜される。なお、図１７に示したラジエタ３２及び室外熱交換器５２の配置は、第１実施形態〜第４実施形態で説明した車両用熱管理システム１０Ａ〜１０Ｃにも適用可能である。

また、上記では本発明における発熱体の一例としてエンジン１４を説明したが、これに限定されるものではなく、発熱体は電気自動車におけるバッテリであってもよいし、燃料電池車における燃料電池スタックであってもよい。

また、第２実施形態以降では、本発明における第１切替部の一例としての第１電磁弁３４と別に、本発明における第２切替部の一例としての第３電磁弁１００を設けた態様を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１０,１４,１７に示すようにエンジン１４をバイパスする配管２６が省略された態様において、配管２２を配管２０と連通するか配管３０と連通するかを切替可能な三方弁を接続点１２Ｃに設けてもよい。この場合、接続点１２Ｃに設けた三方弁が本発明における第１切替部及び第２切替部の一例として各々機能することになる。

１０Ａ,１０Ｂ,１０Ｃ,１０Ｄ 車両用熱管理システム
１２ 冷却水循環路
１４ エンジン(発熱体)
１６,１０２ ウォーターポンプ(ポンプ)
２０ 配管(第１流路)
２２,２４ 配管(第２流路、第２部分)
２６,２８,３０ 配管(第２流路、第１部分)
３２ ラジエタ
３４ 第１電磁弁(第１切替部)
４０ 第２水温センサ(水温検出部)
４６ 熱交換媒体循環路
５２ 室外熱交換器
６４,１１４,１１６ 電動ファン(送風部)
７２ 冷却水制御ＥＣＵ(除霜制御部)
１００ 第３電磁弁(第２切替部)
１０４ 遮蔽ダクト
１０６ シャッタ
１０８ 空気温度センサ(空気温度検出部)

Claims (7)

1. 車両の発熱体を経由する第１流路、前記発熱体を経由せずラジエタを経由する第２流路を含む冷却水循環路のうち、前記第１流路を前記第２流路と連通する状態及び前記第１流路を前記第２流路と遮断する状態に切り替え可能な第１切替部と、
   前記冷却水循環路に冷却水を循環させるポンプと、
   前記ラジエタを通じて前記車両の空調装置の室外熱交換器に送風する送風部と、
   前記室外熱交換器の推定着霜量が所定値以上の場合に、前記第１切替部によって前記第１流路を前記第２流路と遮断させた状態で、前記ポンプによって前記第２流路を含む流路内で冷却水を循環させ、かつ前記送風部によって前記ラジエタを通じて前記室外熱交換器に送風させる第１除霜制御を開始する除霜制御部と、
   を含む車両用熱管理装置。
2. 前記第２流路内の冷却水温を検出する水温検出部を更に含み、
   前記除霜制御部は、前記第１除霜制御を開始した後、前記室外熱交換器からの除霜が完了したと判定する前で、かつ前記水温検出部が検出した冷却水温が所定値以下の場合に、前記第１切替部によって前記第１流路を前記第２流路と連通させた状態で、前記ポンプによって前記第１流路及び前記第２流路を含む流路内で冷却水を循環させ、かつ前記送風部によって前記ラジエタを通じて前記室外熱交換器に送風させる第２除霜制御を行う請求項１記載の車両用熱管理装置。
3. 前記第２流路のうち前記ラジエタを含まない第１部分を前記ラジエタを含む第２部分と連通する状態及び前記第１部分を前記第２部分と遮断する状態に切り替え可能な第２切替部を更に含み、
   前記除霜制御部は、前記第１除霜制御では前記第２切替部によって前記第１部分を前記第２部分と連通させ、前記第２除霜制御では前記第２切替部によって前記第１部分を前記第２部分と遮断させる請求項２記載の車両用熱管理装置。
4. 前記送風部による送風の温度を検出する空気温度検出部を更に備え、
   前記除霜制御部は、前記空気温度検出部によって検出された送風の温度が所定値以上になるように、前記ポンプによる冷却水の循環量及び前記送風部による送風の風量の少なくとも一方を制御する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両用熱管理装置。
5. 前記ラジエタ及び前記室外熱交換器よりも車両前方に配置され、空気の流れを通過させる状態及び前記空気の流れを遮断する状態に切り替え可能なシャッタを更に含み、
   前記除霜制御部は、前記室外熱交換器の除霜を制御している間、前記シャッタによって前記空気の流れを遮断させる請求項１〜請求項４の何れか１項記載の車両用熱管理装置。
6. 前記除霜制御部は、前記室外熱交換器の除霜を前記車両の停止中に行う請求項１〜請求項５の何れか１項記載の車両用熱管理装置。
7. 前記除霜制御部は、前記車両の位置情報及び時刻の少なくとも一方に基づいて、前記車両が停止されてから前記車両が再使用されるまでの時間を予測し、予測した時間が所定時間以下の場合は前記室外熱交換器の除霜を行わない請求項６記載の車両用熱管理装置。