JP7327221B2 - 車載温調システム - Google Patents
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Description
(2)前記車室の第1の側は前記車室の後側であり、前記車室の第2の側は前記車室の前側である、上記(1)に記載の車載温調システム。
(3)前記制御装置は、前記前記車室の暖房が要求されているときには、前記第2流通状態及び前記第1流通状態の順に前記熱媒体の流通状態を切り換えるように前記流通状態切換機構を制御する、上記(1)又は(2)に記載の車載温調システム。
(4)前記内燃機関の排熱以外の熱を利用して前記熱媒体を加熱する第2加熱部を更に備え、前記流通状態切換機構は、前記第1流通状態、前記第2流通状態及び第3流通状態の間で熱媒体の流通状態を切り換え、前記第3流通状態では、前記第1加熱部からは熱媒体が前記ヒータコア及び前記バイパス流路には流入せず且つ前記第2加熱部によって加熱された熱媒体が前記ヒータコアを通って流れ、前記第2加熱部は、前記車室の前記第2の側に配置される、上記(1)~(3)のいずれか1つに記載の車載温調システム。
(5)前記熱回路は、前記流通状態切換機構が前記第2流通状態にあるときには、前記第2加熱部によって加熱された熱媒体が前記ヒータコアを通って流れるように構成される、上記(4)に記載の車載温調システム。
(6)前記熱回路は、前記第1加熱部から流出した熱媒体の少なくとも一部が前記ヒータコア及び前記バイパス流路を流通することなく前記第1加熱部に再び流入することができるように構成された機関熱回路を備え、前記機関熱回路は、前記車両の前記車室の前記第1の側に配置され、前記第3流通状態では前記第1加熱部によって加熱された熱媒体は前記機関熱回路内のみを循環する、上記(4)又は(5)に記載の車載温調システム。
(7)前記制御装置は、前記車室の暖房が要求されているときには、前記第3流通状態、前記第2流通状態及び前記第1流通状態の順に前記熱媒体の流通状態を切り換えるように前記流通状態切換機構を制御する、上記(4)~(6)のいずれか1つに記載の車載温調システム。
(8)前記車載温調システムは冷凍回路を更に備え、前記第2加熱部は、前記冷凍回路のコンデンサの熱を利用して前記熱媒体を加熱する、上記(4)~(7)のいずれか1つに記載の車載温調システム。
(9)前記熱回路は、第1熱回路と第2熱回路とを備え、前記第1熱回路は、前記第1加熱部と前記ヒータコアとの間で前記熱媒体が循環することができるように構成され、前記第2熱回路は、前記第2加熱部と前記ヒータコアとの間で前記熱媒体が循環することができるように構成され、前記第1熱回路は前記バイパス流路を備える、上記(4)~(8)のいずれか1つに記載の車載温調システム。
(10)前記第2熱回路は、前記第2加熱部に対して前記ヒータコアと並列に設けられたラジエータを備え、前記ヒータコア及び前記ラジエータを通って流れる前記熱媒体の流量を調整することができるように構成される、上記(9)に記載の車載温調システム。
図1は、一つの実施形態に係る車載温調システム1を搭載する車両100の構成を概略的に示す図である。図1では、左側が車両100の前方、右側が車両100の後方をそれぞれ示している。図1に示したように、車両100は、内燃機関110と、モータジェネレータ(MG)112と、動力分割機構116と、を備える。加えて、車両100は、MG112に電気的に接続されたパワーコントロールユニット(PCU)118と、PCU118に電気的に接続されたバッテリ120と、を備える。
図1~図4を参照して、一つの実施形態に係る車載温調システム1の構成について説明する。図3は、車載温調システム1を概略的に示す構成図である。車載温調システム1は、冷凍回路2、低温回路3、高温回路4及び制御装置6を備える。冷凍回路2、低温回路3及び高温回路4は、回路の外部との間で熱の授受を行う熱回路として機能する。
まず、冷凍回路2について説明する。冷凍回路2は、コンプレッサ21、コンデンサ22の冷媒配管22a、レシーバ23、第1膨張弁24、第2膨張弁25、エバポレータ26、チラー27の冷媒配管27a、第1電磁調整弁28及び第2電磁調整弁29を備える。冷凍回路2は、これら構成部品を通って冷媒が循環することで冷凍サイクルを実現するように構成される。冷媒には、例えば、ハイドロフルオロカーボン(例えば、HFC-134a)等、一般的に冷凍サイクルで冷媒として用いられる任意の物質が用いられる。
次に、低温回路3について説明する。低温回路3は、第1ポンプ31、チラー27の冷却水配管27b、低温ラジエータ32、第1三方弁33及び第2三方弁34を備える。加えて、低温回路3は、バッテリ熱交換器35、PCU熱交換器36及びMG熱交換器37を備える。低温回路3では、これら構成部品を通って冷却水が循環する。なお、冷却水は第2熱媒体の一例であり、低温回路3内では、冷却水の代わりに任意の他の熱媒体が用いられてもよい。
次に、高温回路4について説明する。高温回路4は、第2ポンプ41、コンデンサ22の冷却水配管22b、高温ラジエータ42、ヒータコア43、第3三方弁44、第4三方弁45、第3電磁調整弁46、第4電磁調整弁47、及び機関冷却回路5を備える。高温回路4でもこれら構成部品を通って冷却水が循環する。なお、この冷却水は第1熱媒体の一例であり、高温回路4内では、冷却水の代わりに任意の他の熱媒体が用いられてもよい。
次に、機関冷却回路5について説明する。機関冷却回路5は、第3ポンプ51、機関熱交換器52、機関ラジエータ53及びサーモスタッド54を備える。機関冷却回路5では、これら構成部品を通って高温回路4と同じ冷却水が循環する。
図4は、車載温調システム1を搭載した車両100の空調用の空気通路7を概略的に示す構成図である。空気通路7では、図中に矢印で示した方向に空気が流れる。図4に示した空気通路7は、車両100の外部又は車室の空気吸い込み口に接続されており、空気通路7には制御装置6による制御状態に応じて外気又は車室内の空気が流入する。また、図4に示した空気通路7は、車室内へ空気を吹き出す複数の吹き出し口に接続されており、空気通路7からは制御装置6による制御状態に応じてこのうち任意の吹き出し口に空気が供給される。
図3を参照すると、制御装置6は、電子制御ユニット(ECU)61を備える。ECU61は、各種演算を行うプロセッサと、プログラムや各種情報を記憶するメモリと、各種アクチュエータや各種センサと接続されるインタフェースとを備える。
次に、図5~図10を参照して、車載温調システム1における代表的な熱媒体(冷媒及び冷却水)の流通状態について説明する。図5~図10では、冷媒や冷却水が流れている流路が実線で、冷媒や冷却水が流れていない流路が破線でそれぞれ示されている。また、図中の細い矢印は冷媒や冷却水が流れる方向を、図中の太い矢印は熱の移動方向をそれぞれ示している。
次に、内燃機関110の冷間始動中であって、車室の暖房が要求されているときの熱媒体の流通状態の制御について説明する。ここで、内燃機関110の冷間始動中とは、内燃機関110の温度が低い状態において内燃機関110の運転が開始されてから内燃機関110の温度が十分に高くなるまでの暖機中の期間中を意味する。具体的には、内燃機関110の冷間始動中とは、例えば、機関冷却回路5内を循環する冷却水の温度が暖機基準温度(例えば、80℃)に到達するまでの間の期間中を意味する。
図13は、車室の暖房が要求されている状態で内燃機関110が冷間始動されたときの、各種パラメータの推移を示すタイムチャートである。図中の機関水温は、機関冷却回路5内を循環する冷却水の温度を、ヒータ水温はヒータコア43を通って流れる冷却水の温度を、バイパス水温はコアバイパス流路4fを通って流れる冷却水の温度をそれぞれ示している。また、図中の機関からの流量は機関冷却回路5から機関流出流路4eを通って流出した冷却水の流量を、ヒータ流量はヒータコア43を通って流れる冷却水の流量を、コンデンサからの流量はコンデンサ22から流出した冷却水の流量をそれぞれ示している。特に、機関からの流量のうち破線は、機関冷却回路5からコアバイパス流路4fへ流入した冷却水の流量を、実線は機関冷却回路5からヒータ流路4cへ流入した冷却水の流量をそれぞれ示している。
図14は、車載温調システム1における熱媒体の流通状態を制御する制御ルーチンのフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定の時間間隔毎に実行される。
ところで、本実施形態の車載温調システム1では、機関流入流路4d及び機関流出流路4eが車室の前後に延びている。また、内燃機関110の冷間始動の際には、最初は機関冷却回路5内で冷却水を循環させて、機関冷却回路5内の冷却水の温度を或る程度の温度まで上昇させる。したがって、機関冷却回路5内の冷却水の温度が或る程度高くなっても、機関流入流路4d及び機関流出流路4eの冷却水の温度は低いままの状態が生じ得る。
なお、上記では、車室の暖房が要求されている状態で内燃機関110が冷間始動されたときを例にとって説明している。しかしながら、内燃機関110の暖機が完了した後に初めて車室の暖房が要求された場合にも、機関流入流路4d及び機関流出流路4e内の冷却水の温度は低いままの状態が生じ得る。したがって、このような場合にも、上述したようにして熱媒体の流通状態が第2暖房モード、第1暖房モードの順に設定されてもよい。したがって、これらをまとめると、機関流入流路4d及び機関流出流路4eの冷却水の温度が暖房に必要な温度よりも低い状態で車室の暖房が要求された場合に、熱媒体の流通状態が第2暖房モード、第1暖房モードの順に設定される。
2 冷凍回路
3 低温回路
4 高温回路
4f コアバイパス流路
5 機関冷却回路
6 制御装置
7 空気通路
22 コンデンサ
43 ヒータコア
52 機関熱交換器
Claims (8)
- 熱媒体の熱を利用して車室内を暖房するのに用いられるヒータコアと、内燃機関の排熱を利用して前記熱媒体を加熱する第1加熱部と、前記ヒータコア及び前記第1加熱部の間で前記熱媒体を循環させることができる熱回路と、第1流通状態及び第2流通状態の間で熱媒体の流通状態を切り換える流通状態切換機構と、該流通状態切換機構を制御する制御装置とを備える、車載温調システムであって、
前記熱回路は、前記第1加熱部に対して前記ヒータコアと並列に配置されたバイパス流路を備え、
前記第1流通状態では、前記第1加熱部によって加熱された熱媒体が前記バイパス流路を通らずに前記ヒータコアを通って流れ、
前記第2流通状態では、前記第1加熱部によって加熱された熱媒体が前記ヒータコアを通らずに前記バイパス流路を通って流れ、
前記第1加熱部は車両の前後方向において前記車室の第1の側に配置され、前記ヒータコア及び前記バイパス流路は前記車両の前後方向において前記第1の側とは反対側の第2の側に配置され、
前記内燃機関の排熱以外の熱を利用して前記熱媒体を加熱する第2加熱部を更に備え、
前記流通状態切換機構は、前記第1流通状態、前記第2流通状態及び第3流通状態の間で熱媒体の流通状態を切り換え、
前記第3流通状態では、前記第1加熱部からは熱媒体が前記ヒータコア及び前記バイパス流路には流入せず且つ前記第2加熱部によって加熱された熱媒体が前記ヒータコアを通って流れ、
前記第2加熱部は、前記車室の前記第2の側に配置され、
前記制御装置は、前記車室の暖房が要求されているときには、前記第3流通状態、前記第2流通状態及び前記第1流通状態の順に前記熱媒体の流通状態を切り換えるように前記流通状態切換機構を制御する、車載温調システム。 - 前記車室の第1の側は前記車室の後側であり、前記車室の第2の側は前記車室の前側である、請求項1に記載の車載温調システム。
- 前記制御装置は、前記車室の暖房が要求されているときには、前記第2流通状態及び前記第1流通状態の順に前記熱媒体の流通状態を切り換えるように前記流通状態切換機構を制御する、請求項1又は2に記載の車載温調システム。
- 前記熱回路は、前記流通状態切換機構が前記第2流通状態にあるときには、前記第2加熱部によって加熱された熱媒体が前記ヒータコアを通って流れるように構成される、請求項1~3のいずれか1項に記載の車載温調システム。
- 前記熱回路は、前記第1加熱部から流出した熱媒体の少なくとも一部が前記ヒータコア及び前記バイパス流路を流通することなく前記第1加熱部に再び流入することができるように構成された機関熱回路を備え、
前記機関熱回路は、前記車両の前記車室の前記第1の側に配置され、
前記第3流通状態では前記第1加熱部によって加熱された熱媒体は前記機関熱回路内のみを循環する、請求項1~4のいずれか1項記載の車載温調システム。 - 前記車載温調システムは冷凍回路を更に備え、
前記第2加熱部は、前記冷凍回路のコンデンサの熱を利用して前記熱媒体を加熱する、請求項1~5のいずれか1項に記載の車載温調システム。 - 前記熱回路は、第1熱回路と第2熱回路とを備え、
前記第1熱回路は、前記第1加熱部と前記ヒータコアとの間で前記熱媒体が循環することができるように構成され、
前記第2熱回路は、前記第2加熱部と前記ヒータコアとの間で前記熱媒体が循環することができるように構成され、
前記第1熱回路は前記バイパス流路を備える、請求項1~6のいずれか1項に記載の車載温調システム。 - 前記第2熱回路は、前記第2加熱部に対して前記ヒータコアと並列に設けられたラジエータを備え、前記ヒータコア及び前記ラジエータを通って流れる前記熱媒体の流量を調整することができるように構成される、請求項7に記載の車載温調システム。
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