JP7476083B2 - 車両用熱管理装置を用いた制御方法 - Google Patents
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Description
このうち、特許文献1には、図18に示されるように、車室に供給する空気を冷却可能とするエバポレータ101に冷媒を循環させる冷凍サイクル100と、
バッテリ201や他の発熱機器202を冷却可能とするために冷却水を循環し、バッテリ201や他の発熱機器202で発生した熱を冷却水で回収し、ラジエータ203で放熱可能とする低温冷却水回路(第1温水回路)200と、
車室に供給する空気を加熱可能とするためにヒータコア301に高温熱媒体を循環させる高温冷却水回路(第2温水回路)300と、を備え、さらに、
冷凍サイクル100の冷媒と低温冷却水回路(第1温水回路)200の冷却水とを熱交換させる低圧側冷媒熱媒体熱交換器102と、
冷凍サイクル100の冷媒と高温冷却水回路(第2温水回路)300の冷却水とを熱交換させる高圧側冷媒熱媒体熱交換器103と、
を設けることで、低温冷却水回路(第1温水回路)200と高温冷却水回路(第2温水回路)300のそれぞれを、冷凍サイクル100に熱的に結合させるようにした構成が開示されている(特許文献1参照)。
このような構成においては、第1温水回路200と第2温水回路300とが間に介在される冷凍サイクル100によって分離されているので、冷却水の熱膨張や熱収縮による体積変化を調整するリザーブタンクは、温水回路毎に設ける必要がある(低圧側リザーブタンク210,高圧側リザーブタンク310)。
この点、リザーブタンクを温水回路毎に設ける場合は、リザーブタンクや接続経路が複数必要となり、上記要請にそぐわない。また、リザーブタンクを共有化する場合においても、温水回路とリザーブタンクとを連通する接続経路を温水回路毎に設ける必要があるため、部品点数の増加や構造の複雑化を招き、熱管理装置の組み立てに時間や労力を要し、生産性の点で改善の余地がある。
冷却水を圧送する第1ポンプ11、及びこの第1ポンプ11で圧送された冷却水を冷却するラジエータ12を有する第1温水回路W1と、
冷却水を圧送する第2ポンプ21、及びこの第2ポンプ21で圧送された冷却水で車室空気を加熱可能な空気加熱器5を有する第2温水回路W2と、
前記第1温水回路W1と前記第2温水回路W2とを分離させた分離状態と、前記第1温水回路W1と前記第2温水回路W2とを連結させて1つの循環回路を形成する連結状態と、を切り替える循環回路切替装置40と、
リザーブタンクTと、を備え、
前記リザーブタンクTは、接続経路25を介して前記第2温水回路W2と連通されていることを特徴としている。
前記第2温水回路W2と前記冷媒回路Rとは、前記熱媒体熱交換器32を介して熱的に結合するようにしてもよい。
第1温水回路W1と第2温水回路W2とが分離状態である場合に、第2温水回路側物理量検出装置46により検出された冷却水の物理量が第2温水回路側許容値を超えたか否かを判定する第2温水回路側判定ステップと、
第2温水回路側判定ステップで第2温水回路側物理量検出装置46により検出された冷却水の物理量が第2温水回路側許容値を超えたと判定された場合に、循環回路切替装置40を第1温水回路W1と第2温水回路W2とを連結させる連結状態に設定する第2温水回路緊急時制御ステップと、
を設けることが好ましい。
第1温水回路W1と第2温水回路W2とが分離状態である場合に、第1温水回路側物理量検出装置45により検出された冷却水の物理量が第1温水回路側許容値を超えたか否かを判定する第1温水回路側判定ステップと、
第1温水回路側判定ステップで第1温水回路側物理量検出装置45により検出された冷却水の物理量が第1温水回路側許容値を超えたと判定された場合に、循環回路切替装置40を第1温水回路W1と第2温水回路W2とを連結させる連結状態に設定する第1温水回路緊急時制御ステップと、を設けるようにしてもよい。
このような構成においては、第1温水回路W1の冷却水の体積変化を把握して、許容値を超える緊急時に循環回路切替装置40を適切に制御することが可能となる。
図1において、車両用熱管理装置1は、例えば自家用車やバス、建設用車両などの車両に搭載されるもので、電子部品を制御するインバータ、モータジェネレータ等の発熱機器(ePT)Eを冷却する熱媒体(冷却水)を循環させる第1温水回路W1と、空調ユニット2内に配設された空気加熱器(ヒータコア)5に供給する熱媒体(冷却水)を循環させる第2温水回路W2と、空調ユニット2内に配設された空気冷却器(エバポレータ)4に供給する熱媒体(冷媒)を循環させる冷媒回路Rと、を備えている。
なお、ダンパ9は、エアミックスドアとも呼ばれる。また、空調ユニット2内の空気加熱器5の下流側には、図示しないが、PTCヒータ等の電気発熱式の加熱装置を配置するようにしてもよい。
なお、図示しないが、冷媒回路Rは、余剰冷媒を貯留する冷媒貯留器を有していてもよい。
なお、第1ポンプ11は、図示しないが、ラジエータ12の下流側に配置されて、ラジエータ12の内部の冷却水を吸引するとともに、吸引した冷却水を発熱機器Eに圧送するようにしてもよい。
なお、第2ポンプ21は、図示しないが、熱媒体熱交換器32(第2流路32b)の下流側に配置されて、熱媒体熱交換器32の内部の冷却水を吸引するとともに、吸引した冷却水を空気加熱器5に圧送するようにしてもよい。
これら検出センサからの検出信号は、他の空調制御に必要なセンサからの検出信号と共に制御ユニット50に入力され、所定のプログラムに従って、送風機8やダンパ9を制御すると共に、圧縮機31、第1ポンプ11及び第2ポンプ21の稼働停止や、四方弁41の切り替え制御等が行われる。
なお、図2において太い実線で示されている部分は熱媒体(冷却水または冷媒)が循環または通流している様子を、細い実線で示されている部分は熱媒体が滞留している様子を示す。また、図3乃至図16における太い実線、および細い実線も、同様の意味を有する。
運転停止中に外気温度が変化すると、第2温水回路W2の冷却水の体積変化は、接続経路25を介して接続されたリザーバタンクTにより調整される。また、第1温水回路W1の冷却水の体積変化は、循環回路切替装置40、第2温水回路W2、および接続経路25を介してリザーバタンクTにより調整される。
一方、第2温水回路W2では、空気加熱器5においてここを通過する空気に放熱しているものの、冷却水が電気ヒータ22で温められており、空気加熱器5で加熱された空気が設定温度に達するまで、第2温水回路W2内の冷却水の温度は徐々に高められる(遷移状態)。したがって、この遷移状態においても、第2温水回路内の冷却水の温度上昇により冷却水の体積は増大するが、リザーブタンクTは接続経路25を介して第2温水回路W2に接続されているので、第2温水回路内の余剰の冷却水はリザーブタンクTへ移動し貯留される。
車両用熱管理装置1が停止状態である場合には、前述した図3と同様、第1温水回路W1と第2温水回路W2とを連結させて1つの循環回路を形成する連結状態とし、車両用熱管理装置1の停止中に外気温度の変化に応じて第1温水回路W1や第2温水回路W2の冷却水が膨張または収縮しても、第2温水回路W2に接続経路25を介して接続されたリザーブタンクTにより、1つのサイクルとして体積変化を調整できるようにする。
一方、第2温水回路W2では、空気加熱器5においてここを通過する空気に放熱しているものの、冷却水が熱媒体熱交換器32と電気ヒータ22とで温められており、空気加熱器5で加熱された空気が設定温度に達するまで、第2温水回路W2内の冷却水の温度は徐々に高められる(遷移状態)。したがって、この遷移状態においても、第2温水回路内の冷却水の温度上昇により冷却水の体積は増大するが、リザーブタンクTは接続経路25を介して第2温水回路W2に接続されているので、第2温水回路内の余剰の冷却水はリザーブタンクTへ移動し貯留される。
車両用熱管理装置1が停止状態である場合には、前述した図3と同様、第1温水回路W1と第2温水回路W2とを連結させて1つの循環回路を形成する連結状態とし、車両用熱管理装置1の停止中に外気温度の変化に応じて第1温水回路W1や第2温水回路W2の冷却水が膨張または収縮しても、第2温水回路に接続経路25を介して接続されたリザーブタンクTにより、1つのサイクルとして体積変化を調整できるようにする。
また、温水回路W1,W2を流れる冷却水は、熱媒体熱交換器32で冷媒回路Rの冷媒と熱交換して冷媒の熱を回収した後に、電気ヒータ22で加熱されず、また、ダンパ9がフルクール位置に設定されることから空気加熱器5で熱交換されることもなく高温のままラジエータ12に至り、ラジエータ12においてここを通過する空気に放熱する。
第1温水回路W1と第2温水回路W2とを連結する状態は、発熱機器Eの発熱量が多くなり、冷媒から回収される熱と発熱機器Eから回収される熱によって連結状態の温水回路の冷却水の温度が徐々に高くなる遷移状態(図15参照)においても継続される。したがって、この遷移状態においても、第2温水回路内の冷却水の温度上昇により冷却水の体積は増大するが、リザーブタンクTは接続経路25を介して連結状態にある温水回路(第2温水回路W2)に接続されているので、温水回路内の余剰の冷却水はリザーブタンクTへ移動し貯留される。
送風機8が駆動していない(空調ユニット2が停止している)と判定された場合には、第1温水回路W1と第2温水回路W2とを連結して1つの循環回路を形成する連結状態を形成する(ステップ54)。また、送風機8が駆動している(空調ユニット2が稼働している)と判定された場合には、運転モードがフルクールモード(冷房モード)であるか否かを判定する(ステップ52)。
これに対して、フルクールモード(冷房モード)でないと判定された場合(暖房モードや除湿暖房モードであると判定された場合)には、四方弁41を操作して、第1温水回路W1と第2温水回路W2とを分離させる分離状態とする(ステップ56)。
2 空調ユニット
4 空気冷却器
5 空気加熱器
11 第1ポンプ
12 ラジエータ
21 第2ポンプ
25 接続経路
31 圧縮機
32 熱媒体熱交換器
33 膨張装置
40 循環回路切替装置
41 四方弁
45 第1検出センサ(第1温水回路物理量検出装置)
46 第2検出センサ(第2温水回路物理量検出装置)
T リザーブタンク
E 発熱機器
Claims (7)
- 冷却水を圧送する第1ポンプ(11)、及びこの第1ポンプ(11)で圧送された冷却水を冷却するラジエータ(12)を有する第1温水回路(W1)と、
冷却水を圧送する第2ポンプ(21)、及びこの第2ポンプ(21)で圧送された冷却水で車室空気を加熱可能な空気加熱器(5)を有する第2温水回路(W2)と、
前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)とを分離させた分離状態と、前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)とを連結させて1つの循環回路を形成する連結状態と、を切り替える循環回路切替装置(40)と、
リザーブタンク(T)と、を備え、
前記リザーブタンク(T)は、接続経路(25)を介して前記第2温水回路(W2)と連通されている車両用熱管理装置を用いた制御方法であって、
空調装置の運転が停止されたことを検知する空調運転停止検知ステップと、
前記空調装置の運転停止が検知された場合に、前記循環回路切替装置(40)を前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)とを連結させる連結状態に設定する停止後連結状態形成ステップと、
を有することを特徴とする車両用熱管理装置を用いた制御方法。 - 前記車両用熱管理装置は、冷媒を圧縮する圧縮機(31)、前記圧縮機(31)で圧縮された冷媒を凝縮する熱媒体熱交換器(32)、前記熱媒体熱交換器(32)で凝縮された冷媒を減圧膨張させる膨張装置(33)、及び前記膨張装置(33)で減圧膨張された冷媒によって車室に送風される空気を冷却する空気冷却器(4)を少なくともこの順で接続する冷媒回路(R)を備え、
前記第2温水回路(W2)と前記冷媒回路(R)とは、前記熱媒体熱交換器(32)を介して熱的に結合されている、
ことを特徴とする請求項1記載の車両用熱管理装置を用いた制御方法。 - 前記車両用熱管理装置は、前記第2温水回路(W2)を流れる冷却水の物理量を検出する第2温水回路側物理量検出装置(46)を設け、前記第2温水回路側物理量検出装置(46)により検出された冷却水の物理量に応じて前記循環回路切替装置(40)を切り替える第2温水回路側物理量依存切替手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の車両用熱管理装置を用いた制御方法。
- 前記車両用熱管理装置は、前記第1温水回路(W1)は発熱機器(E)と熱的に結合され、
前記第1温水回路(W1)を流れる冷却水の物理量を検出する第1温水回路側物理量検出装置(45)を設け、前記第1温水回路側物理量検出装置(45)により検出された冷却水の物理量に応じて前記循環回路切替装置(40)を切り替える第1温水回路側物理量依存切替手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の車両用熱管理装置を用いた制御方法。 - 請求項1に記載の車両用熱管理装置を用いた制御方法であって、
空調装置の運転が開始されたことを検知する空調運転開始検知ステップと、
前記空調運転開始検知ステップで前記空調装置の運転が開始されたことを検知した場合に、空調モードを判定する空調モード判定ステップと、
前記空調モードが冷房モードであることが判定された場合に、前記循環回路切替装置(40)を前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)を連結させる連結状態に設定する冷房モード時連結状態形成ステップと、
前記空調モードが前記冷房モードでないことが判定された場合に、前記循環回路切替装置(40)を前記第1温水回路(W1)と第2温水回路(W2)を分離させる分離状態に設定する非冷房モード時分離状態形成ステップと、
をさらに具備することを特徴とする車両用熱管理装置を用いた制御方法。 - 請求項1に記載の車両用熱管理装置を用いた制御方法であって、
前記車両用熱管理装置は、前記第2温水回路(W2)を流れる冷却水の物理量を検出する第2温水回路側物理量検出装置(46)を設け、前記第2温水回路側物理量検出装置(46)により検出された冷却水の物理量に応じて前記循環回路切替装置(40)を切り替える第2温水回路側物理量依存切替手段をさらに設けたものであり、
前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)とが分離状態である場合に、前記第2温水回路側物理量検出装置(46)により検出された冷却水の物理量が第2温水回路側許容値を超えたか否かを判定する第2温水回路側判定ステップと、
前記第2温水回路側判定ステップで前記第2温水回路側物理量検出装置(46)により検出された冷却水の物理量が前記第2温水回路側許容値を超えたと判定された場合に、前記循環回路切替装置(40)を前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)とを連結させる連結状態に設定する第2温水回路緊急時制御ステップと、
をさらに設けたことを特徴とする車両用熱管理装置を用いた制御方法。 - 請求項1に記載の車両用熱管理装置を用いた制御方法であって、
前記車両用熱管理装置は、前記第1温水回路(W1)は発熱機器(E)と熱的に結合され、前記第1温水回路(W1)を流れる冷却水の物理量を検出する第1温水回路側物理量検出装置(45)を設け、前記第1温水回路側物理量検出装置(45)により検出された冷却水の物理量に応じて前記循環回路切替装置(40)を切り替える第1温水回路側物理量依存切替手段をさらに設けたものであり、
前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)とが分離状態である場合に、前記第1温水回路側物理量検出装置(45)により検出された冷却水の物理量が第1温水回路側許容値を超えたか否かを判定する第1温水回路側判定ステップと、
前記第1温水回路側判定ステップで前記第1温水回路側物理量検出装置(45)により検出された冷却水の物理量が前記第1温水回路側許容値を超えたと判定された場合に、前記循環回路切替装置(40)を前記第1温水回路(W1)と前記第2温水回路(W2)とを連結させる連結状態に設定する第1温水回路緊急時制御ステップと、
をさらに設けたことを特徴とする車両用熱管理装置を用いた制御方法。
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