JP7326074B2 - 車両用ヒートポンプシステム - Google Patents
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Description
11、21:第1、第2冷却水ライン
12、22:第1、第2ラジエータ
13:クーリングファン
14、26:第1、第2ウォータポンプ
15:電装品
16:モータ
18:第1分岐ライン
19、27:第1、第2リザーバタンク
30:バッテリモジュール
31:バッテリー冷却水ライン
33:第3ウォータポンプ
35:加熱器
50:エアコン装置
51:冷媒ライン
52:HVACモジュール
54:メイン熱交換器
55:アキュムレータ
56:サブコンデンサ
57:第1膨張バルブ
58:蒸発器
59:圧縮機
62、64:第1、第2バイパスライン
70:チラー
72:冷媒連結ライン
80:第2分岐ライン
90:第3分岐ライン
V1、V2、V3、V4:第1、第2、第3、第4バルブ
Claims (18)
- 第1冷却水ラインに連結される第1ラジエータと第1ウォータポンプとを含み、少なくとも1つの電装品と少なくとも1つのモータを冷却するように前記第1冷却水ラインに冷却水を循環させる第1冷却装置と、
第2冷却水ラインに連結される第2ラジエータと第2ウォータポンプとを含み、前記第2冷却水ラインに冷却水を循環させる第2冷却装置と、
前記第2冷却水ラインと第1バルブを介して選択的に連結されるバッテリー冷却水ラインに備えられるバッテリモジュールと、
前記バッテリー冷却水ラインに備えられて内部に冷却水が通過し、エアコン装置の冷媒ラインと冷媒連結ラインを介して連結され、選択的に流入する冷却水を前記エアコン装置から供給された冷媒と熱交換させて冷却水の温度を調節するチラーと、を含み、
前記エアコン装置に備えられたメイン熱交換器は、前記第1、および第2冷却装置を循環する冷却水がそれぞれ通過するように前記第1、および第2冷却水ラインとそれぞれ連結され、
前記メイン熱交換器を通過する冷媒は、前記メイン熱交換器の内部で前記第1冷却水ラインを介して供給された冷却水と一次熱交換され、前記第2冷却水ラインを介して供給された冷却水と二次熱交換され、
前記メイン熱交換器から排出された冷媒は、車両のモードに応じて、作動する第3バルブを介して選択的にアキュムレータ、または前記チラー、または前記エアコン装置に備えられた蒸発器に供給され、
前記エアコン装置は、
前記冷媒ラインを介して連結され、車両の冷房、暖房、および除湿モードに応じて、前記蒸発器を通過した外気が内部コンデンサに選択的に流入するように調節する開閉ドアが内部に備えられたHVACモジュールと、
前記蒸発器と前記内部コンデンサの間で前記冷媒ラインを介して連結される圧縮機と、
前記メイン熱交換器と前記蒸発器を連結する前記冷媒ラインに備えられる第1膨張バルブと、
前記冷媒連結ラインに備えられる第2膨張バルブと、
前記メイン熱交換器を通過した冷媒が、前記アキュムレータを通過して前記圧縮機に選択的に流入するように前記第3バルブを介して前記メイン熱交換器と前記アキュムレータを連結する第1バイパスラインと、
前記内部コンデンサと前記メイン熱交換器の間で前記冷媒ラインに備えられる第3膨張バルブと、
前記内部コンデンサを通過した冷媒が、前記蒸発器に選択的に流入するように前記メイン熱交換器と前記第3膨張バルブの間の前記冷媒ラインと、前記第1膨張バルブと前記蒸発器の間の前記冷媒ラインを連結する第2バイパスラインと、を含み、
前記第1バルブは、前記第2ラジエータと前記チラーの間で前記第2冷却水ラインと前記バッテリー冷却水ラインを選択的に連結し、
前記第1冷却装置には、前記第1ラジエータと前記第1ウォータポンプの間で前記第1冷却水ラインに備えられる第2バルブを介して前記第1ラジエータと前記第1ウォータポンプの間の前記第1冷却水ラインと連結される第1分岐ラインが備えられ、
前記バッテリー冷却水ラインには、前記第1バルブを介して前記チラーと前記バッテリモジュールを連結する第2分岐ラインと、第3ウォータポンプとが備えられ、
前記第2冷却水ラインには、前記バッテリー冷却水ラインと前記第2冷却水ラインを分離する第3分岐ラインが備えられ、
前記第2バイパスラインには第4バルブが備えられることを特徴とする、車両用ヒートポンプシステム。 - 前記メイン熱交換器と前記蒸発器の間で前記冷媒ラインにはサブコンデンサが備えられることを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。
- 前記サブコンデンサは、
前記メイン熱交換器が冷媒を凝縮する場合、前記メイン熱交換器で凝縮した冷媒を外気と熱交換によりさらに凝縮させることを特徴とする、請求項2に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記第2膨張バルブは、
冷媒で前記バッテリモジュールを冷却する場合に作動し、前記冷媒連結ラインを介して流入する冷媒を膨張させて前記チラーに流入させることを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記第3膨張バルブは、
車両の暖房および除湿モードで、前記メイン熱交換器と前記第2バイパスラインに流入する冷媒を選択的に膨張させることを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記第2ラジエータで冷却された冷却水を用いて前記バッテリモジュールを冷却する場合、
前記第1バルブは、前記第2冷却水ラインと前記バッテリー冷却水ラインを連結し、前記第2分岐ラインを閉鎖し、
前記第2バルブは前記第1分岐ラインを閉鎖することを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 車両の冷房モードで前記バッテリモジュールを冷却する場合、
前記第1冷却装置では、前記第2バルブの作動により前記第1分岐ラインが閉鎖され、前記第1ラジエータで冷却された冷却水が、前記第1ウォータポンプの作動により前記電装品、および前記モータに循環し、
前記第2分岐ラインは、前記第1バルブの作動により開放され、前記第3分岐ラインが開放され、開放された前記第2、および第3分岐ラインによって前記第2冷却水ラインと前記バッテリー冷却水ラインの連結が閉鎖され、
前記エアコン装置では、前記第3、および第4バルブの作動により前記第1、および第2バイパスラインが閉鎖された状態で前記冷媒ラインに沿って冷媒が循環し、膨張した冷媒が前記冷媒連結ラインを介して前記チラーに流入するように前記第2膨張バルブが作動し、
前記第3膨張バルブは前記メイン熱交換器に冷媒を通過させることを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記第1冷却装置では、前記第1ラジエータで冷却された冷却水が、前記第1ウォータポンプの作動により前記メイン熱交換器に供給され、
前記第2冷却装置では、開放された前記第3分岐ラインが、前記第2冷却水ラインと連結されて独立した密閉回路を形成し、前記第2ラジエータで冷却された冷却水が、前記第2ウォータポンプの作動により前記メイン熱交換器に供給され、
前記メイン熱交換器は、冷却水との熱交換により冷媒を凝縮させることを特徴とする、請求項7に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 車両の暖房モードで外気熱源を回収する場合、
前記第2冷却装置では、前記第2ウォータポンプの作動により前記第2冷却水ラインに冷却水が循環し、
前記第2分岐ラインは前記第1バルブの作動により閉鎖され、前記第3分岐ラインが閉鎖され、前記第2冷却水ラインと前記バッテリー冷却水ラインは閉鎖された前記第2、および第3分岐ラインによって相互連結され、
前記第2ラジエータを通過した冷却水は、前記第2ウォータポンプの作動により前記メイン熱交換器に供給され、
前記エアコン装置では、前記第1、および第2膨張バルブの作動により前記メイン熱交換器と前記蒸発器を連結する前記冷媒ラインと、前記冷媒連結ラインが閉鎖され、
前記第3バルブの作動により前記蒸発器と連結される前記冷媒ラインが閉鎖され、前記第1バイパスラインが開放され、
前記第4バルブの作動により前記第2バイパスラインが閉鎖され、
前記第3膨張バルブは、前記内部コンデンサを通過した冷媒を膨張させて、前記メイン熱交換器に供給することを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 車両の暖房モードで外気熱源と電装品およびモータの廃熱を回収する場合、
前記第1冷却装置では、前記第1ウォータポンプの作動により前記電装品に冷却水が循環し、
前記第2バルブの作動により前記第1分岐ラインが開放された状態で、前記電装品、および前記モータと前記第1ラジエータを連結する前記第1冷却水ラインが閉鎖され、
前記第2冷却装置では、前記第2ウォータポンプの作動により前記第2冷却水ラインに冷却水が循環し、
前記第2分岐ラインは前記第1バルブの作動により閉鎖され、前記第3分岐ラインは開放され、開放された前記第3分岐ラインによって前記第2冷却水ラインと前記バッテリー冷却水ラインの連結が閉鎖され、
前記エアコン装置では、前記第1、および第2膨張バルブの作動により前記メイン熱交換器と前記蒸発器を連結する前記冷媒ラインと、前記冷媒連結ラインが閉鎖され、
前記第3バルブの作動により前記第1バイパスラインが開放され、
前記第4バルブの作動により前記第2バイパスラインが閉鎖され、
前記第3膨張バルブは冷媒を膨張させて前記メイン熱交換器に供給することを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 車両の暖房モードで電装品およびモータの廃熱を回収する場合、
前記第1冷却装置では、前記第1ウォータポンプの作動により前記電装品に冷却水が循環し、
前記第2バルブの作動により前記第1分岐ラインが開放された状態で、前記電装品、および前記モータと前記第1ラジエータを連結する前記第1冷却水ラインが閉鎖され、
前記第2冷却装置では、前記第2ウォータポンプの作動が停止し、
前記第3ウォータポンプの作動が停止し、
前記第2分岐ラインは前記第1バルブの作動により閉鎖され、前記第3分岐ラインが閉鎖され、
前記エアコン装置では、前記第1膨張バルブの作動により前記メイン熱交換器と前記蒸発器を連結する前記冷媒ラインが閉鎖され、
前記第3バルブの作動により前記第1バイパスラインが開放され、
前記第4バルブの作動により前記第2バイパスラインが閉鎖され、
前記第3膨張バルブは冷媒を膨張させて前記メイン熱交換器に供給することを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 車両の暖房モードで充電時に前記バッテリモジュールの廃熱を回収する場合、
前記第1冷却装置では、前記第1ウォータポンプの作動により前記電装品に冷却水が循環し、
前記第2バルブの作動により前記第1分岐ラインが開放された状態で、前記電装品、および前記モータと前記第1ラジエータを連結する前記第1冷却水ラインが閉鎖され、
前記第2冷却装置では前記第2ウォータポンプの作動が停止し、
前記第2分岐ラインは前記第1バルブの作動により開放され、前記第3分岐ラインが閉鎖され、
前記第3ウォータポンプの作動により前記バッテリー冷却水ラインと前記第2分岐ラインに沿って前記チラーおよび前記バッテリモジュールに冷却水が循環し、
前記エアコン装置では前記第1膨張バルブの作動が停止し、膨張した冷媒が前記冷媒連結ラインを介して前記チラーに流入するように前記第2膨張バルブが作動し、
前記第3バルブの作動により前記第1バイパスラインが開放され、
前記第4バルブの作動により前記第2バイパスラインが閉鎖され、
前記第3膨張バルブは冷媒を膨張させて前記メイン熱交換器に供給することを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記第3バルブは、前記アキュムレータに供給された冷媒中、気体冷媒が前記圧縮機に供給されるように開放された前記第1バイパスラインを介して前記アキュムレータに冷媒を供給し、
前記チラーに冷媒が供給されるように前記冷媒連結ラインと連結された前記冷媒ラインを開放することを特徴とする、請求項12に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 車両の暖房および除湿モードで、
前記第1冷却装置では、前記第1ウォータポンプの作動により前記電装品に冷却水が循環し、
前記第2バルブの作動により前記第1分岐ラインが開放された状態で、前記電装品、および前記モータと前記第1ラジエータを連結する前記第1冷却水ラインが閉鎖され、
前記第2ウォータポンプと前記第3ウォータポンプの作動がそれぞれ停止し、
前記エアコン装置では、前記第1、および第2膨張バルブの作動により前記メイン熱交換器と前記蒸発器を連結する前記冷媒ラインと、前記冷媒連結ラインが閉鎖され、
前記第3バルブの作動により前記第1バイパスラインが開放され、
前記第4バルブの作動により前記第2バイパスラインが開放され、
前記第3膨張バルブは冷媒を膨張させて前記メイン熱交換器と前記第2バイパスラインを介して前記蒸発器にそれぞれ供給することを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記第2、および第3膨張バルブは、
冷媒の流動流れを制御しながら、冷媒を選択的に膨張させる電子式膨張バルブであることを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記メイン熱交換器は、
前記第1冷却水ラインと連結される第1放熱部と、
前記第2冷却水ラインと連結される第2放熱部と、
前記第1冷却装置と前記第2冷却装置からそれぞれ供給される冷却水が混合されることを防止するように前記メイン熱交換器の内部で前記第1放熱部と前記第2放熱部とを区画し、冷媒は通過させる隔壁と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記メイン熱交換器は、
車両のモードに応じて冷媒を凝縮または蒸発させることを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。 - 前記アキュムレータは、
前記圧縮機と前記蒸発器の間で前記冷媒ラインに配置されることを特徴とする、請求項1に記載の車両用ヒートポンプシステム。
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