JP7889331B2 - 熱管理システム - Google Patents

Description

本開示は、熱管理システムに関する。

特開２０１０－２７２３９５号公報（特許文献１）は、電動車両を開示する。電動車両は、蓄電装置（バッテリ）と、インバータと、モータと、制御装置とを備える。蓄電装置は、インバータに接続されている。インバータは、モータに接続されている。制御装置は、インバータのスイッチング制御により蓄電装置の電流を制御する。これにより、制御装置は、蓄電装置の内部抵抗における電力損失に起因して発生する熱を制御する。その結果、制御装置は、蓄電装置の電流により蓄電装置の温度を上昇させる昇温制御（蓄電装置の自己昇温）を実行することができる。

特開２０１０－２７２３９５号公報

電動車両等の電気機器において、インバータおよびモータを含む駆動装置からの熱を有効に活用することが重要となる場合がある。これと同時に、蓄電装置の昇温を実行することが必要となる。すなわち、駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の昇温を実行することが望まれている。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の昇温を実行することが可能な熱管理システムを提供することである。

本開示の一の局面に係る熱管理システムは、電気機器に設けられた熱管理システムであって、熱媒体が流通可能な第１流路、第２流路、第３流路、および、第４流路と、第１流路の熱媒体と熱交換を行う蓄電装置と、第２流路の熱媒体と熱交換を行い、駆動力を発生可能な駆動装置と、第３流路に設けられたラジエータと、第４流路に設けられたチラー装置と、第１流路、第２流路、第３流路、および、第４流路の間の接続状態を切り替え可能な切替装置と、を備える。第１流路、第３流路、および、第４流路が接続された接続流路と第２流路とが互いに切り離されて独立している流路回路を昇温回路とする。蓄電装置に電流を流すことによる蓄電装置の昇温時に、切替装置が昇温回路を形成する。

本開示の一の局面に係る熱管理システムでは、上記のように、蓄電装置の昇温時に、第１流路、第３流路、および、第４流路が接続された接続流路と第２流路とが互いに切り離されて独立している。これにより、駆動装置において生じる熱が、蓄電装置の昇温とは関係のないチラー装置およびラジエータに奪われるのを抑制することができる。その結果、駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の昇温を実行することができる。

上記一の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、電気機器は、電動車両である。電動車両の走行システムの起動時に蓄電装置が昇温される。このように構成すれば、電動車両の走行開始時に蓄電装置の温度を容易に高くすることができる。その結果、電動車両の走行開始時に、電動車両の走行性能を容易に一定以上にすることができる。

上記一の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、蓄電装置は、電気機器の外部の充電設備から供給される充電電力によって充電される外部充電が可能に構成されている。外部充電の開始時には蓄電装置の温度が所定温度よりも高くなるように蓄電装置が昇温される。このように構成すれば、外部充電の開始時に蓄電装置の温度を容易に高くすることができる。その結果、外部充電の開始時に、充電速度および充電効率を容易に一定以上にすることができる。なお、外部充電の開始時とは、蓄電装置に充電電力が供給され始めるタイミングである。

上記一の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、電気機器は、電動車両である。チラー装置は、電動車両の室温を調整する空調回路と熱交換するように構成される。また、蓄電装置の昇温時に空調回路を用いた暖房要求がある場合に、外気温度が所定の閾値よりも高い条件下で切替装置が昇温回路を形成する。このように構成すれば、所定の閾値よりも温度が高い外気を用いて暖房を作動させることができる。

上記一の局面に係る熱管理システムは、好ましくは、第４流路に設けられ、熱媒体を循環させるポンプと、蓄電装置の温度を検出する第１温度センサと、第１流路の熱媒体の温度を検知する第２温度センサと、を備える。また、昇温回路が形成された状態における蓄電装置の昇温時に、暖房要求がない場合に、第１温度センサの検出値が第２温度センサの検出値よりも大きくなったことに応じてポンプが停止されるとともに、第１温度センサの検出値が第２温度センサの検出値以下になったことに応じてポンプが作動される。このように構成すれば、第１流路の熱媒体により蓄電装置が冷却されるのを抑制することができる。

上記一の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、電気機器は、電動車両である。熱管理システムは、開閉可能に構成され、ラジエータから電動車両の外部への放熱量を調整するように構成されたグリルシャッタを備える。また、昇温回路が形成された状態における蓄電装置の昇温時に、グリルシャッタが閉状態にされる。このように構成すれば、蓄電装置の熱がグリルシャッタから外部へ逃げるのを抑制することができる。

本開示によれば、駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の昇温を実行することができる。

一実施形態による熱管理システムが搭載される電動車両を示す図である。 一実施形態による熱管理システムの構成を示す図である。 一実施形態による熱管理システムの詳細な構成を示す図である。 一実施形態による熱管理回路の第１連通パターンを示す図である。 一実施形態による熱管理回路の第２連通パターンを示す図である。 一実施形態による熱管理システムの昇温制御を示すフロー図である。 図６のフローＡの処理を示すフロー図である。 一実施形態による熱管理システムの非昇温制御時の処理の一例を示すフロー図である。 一実施形態の変形例による熱管理システムの制御を示すフロー図である。 一実施形態の変形例による熱管理システムの構成を示す図である。 バッテリ、コンバータ、インバータ、および、モータを含む回路構成を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下では、本開示に係る熱管理システムが電動車両１ａ（図１参照）に搭載される構成を例に説明する。電動車両１ａは、好ましくは走行用のバッテリ２７２が搭載された車両であり、たとえば電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）である。電動車両１ａは、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、燃料電池車（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）であってもよい。ただし、本開示に係る熱管理システムの用途は車両用に限定されるものではない。なお、電動車両１ａは、本開示の「電気機器」の一例である。

＜全体構成＞
図２は、本開示の実施形態に係る熱管理システム１の全体構成の一例を示す図である。熱管理システム１は、熱管理回路１００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）５００と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）６００と、外気温度センサ７００とを備える。

熱管理回路１００は、たとえば、チラー回路２１０と、チラー２２０と、ラジエータ回路２３０と、冷凍サイクル２４０と、コンデンサ２５０と、駆動ユニット回路２６０と、バッテリ回路２７０と、六方弁３８０、六方弁３９０とを含む。なお、六方弁３８０および六方弁３９０の各々は、本開示の「切替装置」の一例である。また、チラー２２０および冷凍サイクル２４０は、それぞれ、本開示の「チラー装置」および「空調回路」の一例である。

チラー回路２１０は、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）２１１を含む。チラー２２０は、チラー回路２１０と冷凍サイクル２４０との両方に接続（共有）されている。また、ウォータポンプ２１１は、本開示の「ポンプ」の一例である。

ラジエータ回路２３０は、ラジエータ２３１を含む。冷凍サイクル２４０は、たとえば、コンプレッサ２４１と、電磁弁２４２（図３参照）と、電磁弁２４４Ａ，２４４Ｂ，２４５，２４６（図３参照）と、エバポレータ２４７と、逆止弁２４８と、アキュムレータ２４９とを含む。コンデンサ２５０は、水冷コンデンサ２５１と空冷コンデンサ２５２（図３参照）とを含み、水冷コンデンサ２５１は、冷凍サイクル２４０とラジエータ回路２３０との両方に接続されている。

駆動ユニット回路２６０は、たとえば、ウォータポンプ２６１と、スマート電力ユニット（ＳＰＵ：Smart Power Unit）２６２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２６３と、オイルクーラ（Ｏ／Ｃ）２６４と、リザーバタンク２６５とを含む。なお、オイルクーラ２６４に代えてトランアクスルが駆動ユニット回路２６０に設けられていてもよい。また、ＰＣＵ２６３およびオイルクーラ２６４（またはトランアクスル）をまとめてイーアクスルを設置してもよい。なお、ＰＣＵ２６３およびオイルクーラ２６４は、本開示の「駆動装置」の一例である。

バッテリ回路２７０は、たとえば、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driver-Assistance Systems）２７１と、バッテリ２７２と、バッテリ温度センサ２７３と、熱媒体温度センサ２７４とを含む。なお、バッテリ２７２は、本開示の「蓄電装置」の一例である。また、バッテリ温度センサ２７３および熱媒体温度センサ２７４は、それぞれ、「第１温度センサ」および「第２温度センサ」の一例である。なお、バッテリ２７２に流れる電流のリップル成分によってバッテリ２７２を昇温させるリップル昇温回路がバッテリ回路２７０（バッテリ２７２）に設けられていてもよい。

六方弁３８０は、６つのポートＰ３１～Ｐ３６（図３参照）を含む。六方弁３９０は、６つのポートＰ４１～Ｐ４６（図３参照）を含む。六方弁３８０は、チラー回路２１０と駆動ユニット回路２６０とバッテリ回路２７０とに接続されている。六方弁３９０は、チラー回路２１０と駆動ユニット回路２６０とラジエータ回路２３０とに接続されている。

チラー２２０は、チラー回路２１０の流路２１０ｂに設けられている。流路２１０ｂは、チラー回路２１０と、六方弁３８０および六方弁３９０の各々とを接続するように設けられている。チラー２２０において、流路２１０ｂを流れる熱媒体と冷凍サイクル２４０を循環する媒体とが熱交換する。なお、流路２１０ｂは、本開示の「第４流路」の一例である。

ラジエータ２３１は、流路２３０ｃに設けられている。流路２３０ｃは、ラジエータ２３１と六方弁３９０とを接続するように設けられている。ラジエータ２３１において、流路２３０ｃを流れる熱媒体と外気とが熱交換する。なお、流路２３０ｃは、本開示の「第３流路」の一例である。

ウォータポンプ２６１、ＳＰＵ２６２、ＰＣＵ２６３、オイルクーラ２６４、および、リザーバタンク２６５の各々は、駆動ユニット回路２６０の流路２６０ｂに設けられている。流路２６０ｂは、駆動ユニット回路２６０と、六方弁３８０および六方弁３９０の各々とを接続するように設けられている。ＰＣＵ２６３およびオイルクーラ２６４等は、流路２６０ｂ（の熱媒体）と熱交換を行う。流路２６０ｂは、ＳＰＵ２６２、ＰＣＵ２６３、および、オイルクーラ２６４と熱的に接触している。なお、流路２６０ｂは、本開示の「第２流路」の一例である。

ＡＤＡＳ２７１およびバッテリ２７２の各々は、バッテリ回路２７０の流路２７０ｂに設けられている。流路２７０ｂは、バッテリ回路２７０と六方弁３８０とを接続するように設けられている。バッテリ２７２は、流路２７０ｂ（の熱媒体）と熱交換を行う。流路２７０ｂは、バッテリ２７２に熱的に接触している。なお、流路２７０ｂは、本開示の「第１流路」の一例である。

ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００を制御する。ＥＣＵ５００は、プロセッサ５０１と、メモリ５０２と、ストレージ５０３と、インターフェイス５０４とを含む。

プロセッサ５０１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）である。メモリ５０２は、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）である。ストレージ５０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性メモリである。ストレージ５０３には、ＯＳ（Operating System）を含むシステムプログラムと、制御演算に必要なコンピュータ読み取り可能なコードを含む制御プログラムとが格納されている。プロセッサ５０１は、システムプログラムおよび制御プログラムを読み出してメモリ５０２に展開して実行することで様々な処理を実現する。インターフェイス５０４は、ＥＣＵ５００と、熱管理回路１００の構成部品との間の通信を制御する。

ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００に含まれる各種センサ（たとえばバッテリ温度センサ２７３および熱媒体温度センサ２７４）から取得したセンサ値、ＨＭＩ６００により受け付けられたユーザ操作などに基づいて制御指令を生成し、生成された制御指令を熱管理回路１００に出力する。ＥＣＵ５００は、機能ごとに複数のＥＣＵに分割されていてもよい。また、図２にはＥＣＵ５００が１つのプロセッサ５０１を含む例を示すが、ＥＣＵ５００が複数のプロセッサを含んでもよい。メモリ５０２およびストレージ５０３についても同様である。

本明細書において、「プロセッサ」は、ストアードプログラム方式で処理を実行する狭義のプロセッサに限られず、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードワイヤード回路を含み得る。そのため、「プロセッサ」との用語は、コンピュータ読み取り可能なコードおよび／またはハードワイヤード回路によって予め処理が定義されている、処理回路（processing circuitry）と読み替えることもできる。

ＨＭＩ６００は、タッチパネル付きディスプレイ、操作パネル、コンソールなどである。ＨＭＩ６００は、熱管理システム１を制御するためのユーザ操作を受け付ける。ＨＭＩ６００は、ユーザ操作を示す信号をＥＣＵ５００に出力する。

外気温度センサ７００は、電動車両１ａの車外の外気温度を検出する。外気温度センサ７００により検出された外気温度の情報は、ＥＣＵ５００に送信される。

＜熱管理回路の構成＞
図３は、本実施形態における熱管理回路１００の構成の一例を示す図である。チラー回路２１０を循環する熱媒体は、六方弁３８０（ポートＰ３３）－ウォータポンプ２１１－チラー２２０－六方弁３９０（ポートＰ４３）の経路を流通する。

ウォータポンプ２１１は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、チラー回路２１０内において熱媒体を循環させる。チラー２２０は、チラー回路２１０を循環する熱媒体と、冷凍サイクル２４０を循環する熱媒体との間で熱交換する。六方弁３８０および六方弁３９０の各々は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、チラー回路２１０の接続先となる経路を切り替える。六方弁３８０および六方弁３９０による経路の切り替えについては後に詳細に説明する。

ラジエータ回路２３０を循環する熱媒体は、六方弁３９０（ポートＰ４１）－水冷コンデンサ２５１－ラジエータ２３１－六方弁３９０（ポートＰ４４）を流通する。ラジエータ２３１は、グリルシャッタ２３２（図４参照）の下流に配置され、車両の外気と熱媒体との間で熱交換する。グリルシャッタ２３２は、ラジエータ２３１から電動車両１ａの外部への放熱量を調整するように構成されている。ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００に含まれる各種センサ（たとえばバッテリ温度センサ２７３および熱媒体温度センサ２７４）から取得したセンサ値に基づいて、グリルシャッタ２３２の開閉を制御する。

冷凍サイクル２４０を循環する熱媒体（気相冷媒または液相冷媒）は、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ａ－空冷コンデンサ２５２－逆止弁２４８－電磁弁（膨脹弁）２４５－エバポレータ２４７－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第１経路と、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ａ－空冷コンデンサ２５２－逆止弁２４８－電磁弁（膨脹弁）２４６－チラー２２０－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第２経路と、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ｂ－水冷コンデンサ２５１－電磁弁（膨脹弁）２４５－エバポレータ２４７－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第３経路と、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ｂ－水冷コンデンサ２５１－電磁弁２４６－チラー２２０－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第４経路とのうちのいずれかを流通する。

コンプレッサ２４１は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、冷凍サイクル２４０を循環する気相冷媒を圧縮する。電磁弁２４２は、コンプレッサ２４１に並列接続され、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、コンプレッサ２４１への気相冷媒の流入量を調整する。電磁弁２４４（２４４Ａ，２４４Ｂ）は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、コンプレッサ２４１から吐出された気相冷媒が水冷コンデンサ２５１に流入するか空冷コンデンサ２５２に流入するかを切り替える。水冷コンデンサ２５１は、コンプレッサ２４１から吐出された気相冷媒とラジエータ回路２３０を流れる熱媒体とを熱交換させる。空冷コンデンサ２５２は、車室内に導入される空気と熱交換し、温風を作り出す。電磁弁２４５は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、エバポレータ２４７への液相冷媒の流入を制限する。電磁弁２４６は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、チラー２２０への液相冷媒の流入を制限する。電磁弁２４５，２４６は、液相冷媒を膨脹させる機能も有している。アキュムレータ２４９は、気液混合状態の冷媒から液相冷媒を除去するものであり、冷媒がエバポレータ２４７により完全に気化されなかった場合に液相冷媒がコンプレッサ２４１に吸入されるのを防止する。

駆動ユニット回路２６０を循環する熱媒体（冷却液）は、六方弁３９０（ポートＰ４２）－リザーバタンク２６５－ウォータポンプ２６１－ＳＰＵ２６２－ＰＣＵ２６３－オイルクーラ２６４－六方弁３８０（ポートＰ３２）の経路を流通する。

ウォータポンプ２６１は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、駆動ユニット回路２６０内で熱媒体を循環させる。ＳＰＵ２６２は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、バッテリ２７２の充放電を制御する。ＰＣＵ２６３は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、バッテリ２７２から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をトランスアクスルに内蔵されたモータ（図示せず）に供給する。オイルクーラ２６４は、駆動ユニット回路２６０を循環する熱媒体とモータの潤滑油との間の熱交換によりトランスアクスルを冷却する。なお、モータのロータを回転させることなくモータのステータに電力を供給することによって生じる熱と、駆動ユニット回路２６０を循環する熱媒体とが熱交換されてもよい。

ＳＰＵ２６２、ＰＣＵ２６３およびオイルクーラ２６４は、駆動ユニット回路２６０を循環する熱媒体により冷却される。リザーバタンク２６５は、駆動ユニット回路２６０内の熱媒体の一部（圧力上昇に伴って溢れ出た熱媒体）を貯留することによって、駆動ユニット回路２６０内の熱媒体の圧力および量を維持する。

バッテリ回路２７０を循環する熱媒体（冷却液）は、六方弁３８０（ポートＰ３１）－ＡＤＡＳ２７１－バッテリ２７２－六方弁３８０（ポートＰ３４）の経路を流通する。

ＡＤＡＳ２７１は、たとえば、追従走行（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control）と、自動速度リミッタ（ＡＳＬ：Auto Speed Limiter）と、車線維持支援（ＬＫＡ：Lane Keeping Assist）と、衝突被害軽減ブレーキ（ＰＣＳ：Pre-Crash Safety）と、車線逸脱警報（ＬＤＡ：Lane Departure Alert）とを含む。バッテリ回路２７０は、ＡＤＡＳ２７１に加えて自動運転システム（ＡＤＳ：Autonomous Driving System）を含んでもよい。バッテリ２７２は、トランスアクスルに内蔵されたモータに走行用の電力を供給する。バッテリ温度センサ２７３は、バッテリ２７２の温度を検出する。

熱媒体温度センサ２７４は、バッテリ２７２が設けられる流路２７０ｂの熱媒体の温度を検出する。たとえば、熱媒体温度センサ２７４は、バッテリ２７２と六方弁３８０との間（バッテリ２７２の下流側）を流通する熱媒体の温度を検出する。なお、熱媒体温度センサ２７４は、たとえばバッテリ２７２とＡＤＡＳ２７１との間の熱媒体の温度を検出してもよい。

＜連通パターン＞
図４および図５は、それぞれ、六方弁３８０および六方弁３９０を制御することにより形成される熱管理回路１００の第１および第２連通パターンの概要を示す概念図である。なお、第１連通パターンは、本開示の「昇温回路」の一例である。

図４に示す第１連通パターンでは、六方弁３８０によって、ポートＰ３１とポートＰ３６とを連通する経路と、ポートＰ３３とポートＰ３４とを連通する経路と、ポートＰ３２とポートＰ３５とを連通する経路とが形成される。

また、第１連通パターンでは、六方弁３９０によって、ポートＰ４２とポートＰ４５とを連通する経路と、ポートＰ４４とポートＰ４６とを連通する経路と、ポートＰ４１とポートＰ４３とを連通する経路とが形成される。

また、第１連通パターンでは、ポートＰ３５とポートＰ４５とを連通する経路（流路５）と、ポートＰ３６とポートＰ４６とを連通する経路（流路６）とが形成される。

これにより、ラジエータ２３１が設けられる流路２３０ｃと、バッテリ２７２が設けられる流路２７０ｂと、チラー２２０が設けられる流路２１０ｂと、六方弁３８０と、六方弁３９０とが接続される。その結果、熱媒体は、ウォータポンプ２１１－チラー２２０－六方弁３９０－ラジエータ２３１－六方弁３９０－六方弁３８０－バッテリ２７２－六方弁３８０－ウォータポンプ２１１の第１閉回路１０を流通する。また、熱媒体は、ウォータポンプ２６１－ＰＣＵ２６３－六方弁３８０－六方弁３９０－ウォータポンプ２６１の第２閉回路２０を流通する。第１閉回路１０と第２閉回路２０（流路２６０ｂ）とは、互いに切り離されて独立している。なお、第１閉回路１０は、本開示の「接続流路」の一例である。

図５に示す第２連通パターンでは、六方弁３８０によって、ポートＰ３２とポートＰ３５とを連通する経路と、ポートＰ３１とポートＰ３６とを連通する経路と、ポートＰ３３とポートＰ３４とを連通する経路とが形成される。

また、第２連通パターンでは、六方弁３９０によって、ポートＰ４２とポートＰ４５とを連通する経路と、ポートＰ４３とポートＰ４６とを連通する経路とを連通する経路とが形成される。

また、第２連通パターンでは、ポートＰ３５とポートＰ４５とを連通する経路（流路５）と、ポートＰ３６とポートＰ４６とを連通する経路（流路６）とが形成される。

これにより、バッテリ２７２が設けられる流路２７０ｂと、チラー２２０が設けられる流路２１０ｂと、六方弁３８０と、六方弁３９０とが接続される。その結果、ウォータポンプ２１１－チラー２２０－六方弁３９０－六方弁３８０－バッテリ２７２－六方弁３８０－ウォータポンプ２１１の第３閉回路３０を流通する。また、この際、第２閉回路２０も形成される。第２閉回路２０と第３閉回路３０とは、互いに切り離されて独立している。

＜熱管理回路の制御方法＞
図６および図７のフロー図を参照して、熱管理システム１の制御方法（昇温制御）を説明する。なお、下記のフロー図はあくまで一例であって、本開示はこの例に限られない。

図６に示すように、ステップＳ１００において、電動車両１ａの駆動が開始（走行システムが起動）される。具体的には、電動車両１ａの図示しないスタートボタンが押下されて、ＰＣＵ２６３等が駆動されるとともに、ＰＣＵ２６３とバッテリ２７２とが（図示しないＳＭＲにより）電気的に接続される。これにより、ＰＣＵ２６３からバッテリ２７２に電流が供給される。ＥＣＵ５００は、電動車両１ａの駆動が開始されたことを、電動車両１ａにおける所定の内部信号を受信することにより検知する。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５００は、バッテリ温度センサ２７３により検出されたバッテリ２７２の温度が１０℃未満であるか否かを判定する。バッテリ２７２の温度が１０℃未満の場合（Ｓ１１０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１２０に進む。バッテリ２７２の温度が１０℃以上の場合（Ｓ１１０においてＮｏ）、処理は終了する。なお、ステップＳ１１０における閾値が１０℃以外の数値であってもよい。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ５００は、電動車両１ａのユーザから暖房を作動させる要求があるか否かを判定する。上記要求がある場合（Ｓ１２０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１３０に進む。上記要求がない場合（Ｓ１２０においてＮｏ）、処理はフローＡに進む。フローＡの詳細については図７を参照して後述する。なお、ＥＣＵ５００は、ユーザが暖房を作動させるボタンを押下した場合にＥＣＵ５００に送信される信号に基づいて、上記要求の有無を判断してもよい。

ステップＳ１３０において、ＥＣＵ５００は、外気温度センサ７００により検出された外気温度が－１０℃よりも大きいか否かを判定する。外気温度が－１０℃よりも大きい場合（Ｓ１３０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１４０に進む。外気温度が－１０℃以下の場合（Ｓ１３０においてＮｏ）、処理はステップＳ１４１に進む。なお、上記の－１０℃という閾値は、電磁弁２４６（膨張弁）により膨張されることにより熱媒体が－１０℃程度まで冷却されることに基づいて設定されている。また、－１０℃は、本開示の「所定の閾値」の一例である。

ステップＳ１４０では、ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００が図４に示す第１連通パターンになるように六方弁３８０および六方弁３９０の各々を制御する。この際、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２６１の流量を比較的高く（たとえば上限値に）設定してもよい。次に、処理はステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１４１では、ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００が図５に示す第２連通パターンになるように六方弁３８０および六方弁３９０の各々を制御する。この際、ＥＣＵ５０は、ウォータポンプ２６１の流量を比較的高く（たとえば上限値に）設定してもよい。次に、処理はステップＳ１５１に進む。

ステップＳ１５０では、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１を作動させる。これにより、熱媒体が第１閉回路１０（図４参照）を循環する。その結果、ラジエータ２３１およびチラー２２０による暖房制御を、バッテリ２７２の熱によりサポートすることが可能である。なお、ウォータポンプ２１１が既に作動している場合、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１の作動状態を継続させる。次に、処理はステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１５１では、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１を作動させる。これにより、熱媒体が第３閉回路３０（図５参照）を循環する。なお、ウォータポンプ２１１が既に停止している場合、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１の停止状態を継続させる。次に、処理はステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１６０では、ＥＣＵ５００は、グリルシャッタ２３２を閉状態に制御する。なお、グリルシャッタ２３２が既に閉状態である場合、ＥＣＵ５００は、グリルシャッタ２３２の閉状態を継続させる。次に、処理はステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０では、ＥＣＵ５００は、バッテリ温度センサ２７３により検出されたバッテリ２７２の温度が１０℃以上であるか否かを判定する。バッテリ２７２の温度が１０℃以上の場合（Ｓ１７０においてＹｅｓ）、処理は終了する。バッテリ２７２の温度が１０℃未満の場合（Ｓ１７０においてＮｏ）、処理はステップＳ１２０に戻る。なお、ステップＳ１７０における閾値は、ステップＳ１１０における閾値以上であれば１０℃以外の数値であってもよい。

＜フローＡにおける処理＞
図７に示すように、ステップＳ１２１において、ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００が図４に示す第１連通パターンになるように六方弁３８０および六方弁３９０の各々を制御する。この際、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２６１の流量を比較的高く（たとえば上限値に）設定してもよい。次に、処理はステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２において、ＥＣＵ５００は、バッテリ温度センサ２７３により検出されたバッテリ２７２の温度が熱媒体温度センサ２７４により検出された熱媒体の温度よりも大きいか否かを判定する。バッテリ２７２の温度が熱媒体の温度よりも大きい場合（Ｓ１２２においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１２３に進む。バッテリ２７２の温度が熱媒体の温度以下の場合（Ｓ１２２においてＮｏ）、処理はステップＳ１２４に進む。

ステップＳ１２３において、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１を停止させる。これにより、バッテリ２７３の熱が熱媒体に奪われるのを抑制することが可能である。なお、ウォータポンプ２１１が既に停止している場合、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１の停止状態を継続させる。次に、処理はステップＳ１６０（図６参照）に進む。

ステップＳ１２４において、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１を作動させる。これにより、熱媒体の熱をバッテリ２７３に与えることが可能である。なお、ウォータポンプ２１１が既に作動している場合、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１の作動状態を継続させる。次に、処理はステップＳ１６０（図６参照）に進む。

＜非昇温制御時の制御フロー＞
次に、図８を参照して、非昇温制御時におけるグリルシャッタ２３２の開閉制御について説明する。なお、図８の制御フローは、所定の時間ごと（たとえば１０分ごと）に実行されてもよい。

ステップＳ２００において、ＥＣＵ５００は、現在が非昇温制御時であるか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ５００は、図６および図７に示す制御が実行されていないか否かを判定する。非昇温制御時の場合（Ｓ２００においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２１０に進む。非昇温制御時ではない場合（Ｓ２００においてＮｏ）、処理は終了する。

ステップＳ２１０において、ＥＣＵ５００は、電動車両１ａのユーザから暖房を作動させる要求があるか否かを判定する。上記要求がある場合（Ｓ２１０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２２０に進む。上記要求がない場合（Ｓ２１０においてＮｏ）、処理は終了する。

ステップＳ２２０において、ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００が図４に示す第１連通パターンであるか否かを判定する。熱管理回路１００が第１連通パターンの場合（Ｓ２２０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２３０に進む。熱管理回路１００が第１連通パターンではない場合（Ｓ２２０においてＮｏ）、処理は終了する。

ステップＳ２３０において、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１を作動させる。これにより、熱媒体が第１閉回路１０を循環する。なお、ウォータポンプ２１１が既に作動している場合、ＥＣＵ５００は、ウォータポンプ２１１の作動状態を継続させる。

ステップＳ２４０において、ＥＣＵ５００は、熱媒体温度センサ２７４により検出された熱媒体の温度が６０℃よりも小さいか否かを判定する。熱媒体の温度が６０℃よりも小さい場合（Ｓ２４０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２５０に進む。熱媒体の温度が６０℃以上の場合（Ｓ２４０においてＮｏ）、処理はステップＳ２６０に進む。なお、ステップＳ２４０における閾値は、６０℃以外の値であってもよい。

ステップＳ２５０において、ＥＣＵ５００は、グリルシャッタ２３２を閉状態に制御する。なお、グリルシャッタ２３２が既に閉状態である場合、ＥＣＵ５００は、グリルシャッタ２３２の閉状態を継続させる。その後、処理は終了する。

ステップＳ２６０において、ＥＣＵ５００は、熱媒体温度センサ２７４により検出された熱媒体の温度が６５℃よりも大きいか否かを判定する。熱媒体の温度が６５℃よりも大きい場合（Ｓ２６０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２７０に進む。熱媒体の温度が６５℃以下の場合（Ｓ２６０においてＮｏ）、処理はステップＳ２５０に進む。なお、ステップＳ２６０における閾値は、ステップＳ２４０における閾値（６０℃）よりも数℃（たとえば１０℃以下）高ければ６５℃以外の値であってもよい。

ステップＳ２７０において、ＥＣＵ５００は、グリルシャッタ２３２を開状態に制御する。なお、グリルシャッタ２３２が既に開状態である場合、ＥＣＵ５００は、グリルシャッタ２３２の開状態を継続させる。その後、処理は終了する。なお、ステップＳ２４０における閾値とステップＳ２４０における閾値との間に差が設けられていることにより、グリルシャッタ２３２の開閉状態が頻繁に変更されるのを抑制することが可能である。

以上のように、本実施形態では、ＥＣＵ５００は、バッテリ２７２の昇温制御時に、第１閉回路１０（流路２７０ｂ、流路２１０ｂ、および、流路２３０ｃ）と第２閉回路２０（流路２６０ｂ）とが互いに切り離されて独立するように、六方弁３８０および六方弁３９０を制御する。これにより、ＰＣＵ２６３等の発熱による熱がチラー２２０およびラジエータ２３１に奪われるのを抑制することができる。その結果、ＰＣＵ２６３等から発生する熱の有効利用を可能にしつつバッテリ２７２の昇温を実行することができる。

上記実施形態では、電動車両１ａの駆動開示時（走行システムの起動時）にバッテリ２７２の昇温制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。次回の走行開始予定時間の所定時間前（たとえば３０分前）になったことに基づいて、上記昇温制御が開始されてもよい。なお、これらの場合、電動車両１ａのモータにトルクが発生しないような制御（たとえばモータに供給される３相の電流のうち１相の電流のみを流す制御）を行ってもよい。

また、図９に示すように、電動車両の外部の充電設備（図示せず）から供給される充電電力を用いてバッテリを充電する外部充電（たとえば急速充電）の開始時に昇温制御が実行されてもよい。たとえば、ステップＳ３００においてＥＣＵ５００により充電プラグのプラグインが検知されたことに応じて処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１７０またはＳ１１０においてバッテリ１７３の温度が１０℃以上であると判定された場合、処理はステップＳ３１０に進む。なお、１０℃は、本開示の「所定温度」の一例である。ステップＳ３１０において、ＥＣＵ５００は外部充電（急速充電）の制御を開始する。なお、図９ではプラグインがバッテリ昇温制御のトリガーとなる例を記載したが、プラグイン前であっても、たとえば外部充電開始（充電電力供給開始）予定時間の所定時間前（たとえば１０分）になったことに応じてバッテリ昇温制御が開始されてもよい。また、普通充電（急速充電よりも充電速度の低い低速充電）の開始時に上記昇温制御が実行されてもよい。

上記実施形態では、熱管理システム１が電動車両１ａに設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。熱管理システム１が電動車両１ａとは異なる電気機器（たとえば定置式の蓄電装置）に設けられていてもよい。

上記実施形態では、暖房要求がある場合に、外気温度の高さに応じて第１連通パターンと第２連通パターンとが切り替えられる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、外気温度の高さに拘わらず第１連通パターンが形成されてもよい。

上記実施形態では、暖房要求がない場合に、バッテリ２７２の温度と流路２７０ｂの熱媒体の温度との大小関係に基づいてウォータポンプ２１１を制御する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、バッテリ２７２の温度と流路２７０ｂの熱媒体の温度との大小関係に拘わらず、ウォータポンプ２１１を作動させてもよい。

上記実施形態では、電動車両１ａの駆動開始時（走行システムの起動時）にバッテリ２７２の昇温制御が行われる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、電動車両１ａの駆動開始時（走行システムの起動時）でなくても、バッテリ２７２の温度が所定の閾値（上記実施形態では１０℃）未満になった場合に上記昇温制御が行われてもよい。この場合、ＥＣＵ５００は、バッテリ２７２の温度の検出値を所定周期（たとえば１時間）ごとに取得してもよい。また、電動車両１ａの走行中に第１連通パターンを形成した状態で、通常よりも大きい電流をバッテリに流すことによりバッテリを昇温させてもよい。

なお、上記実施形態のように六方弁３８０および六方弁３９０が設けられる熱管理回路において、図１０に示す高温回路１１０が設けられていてもよい。具体的には、熱管理回路２００は、たとえば、高温回路１１０と、ラジエータ１２０と、低温回路１３０と、コンデンサ１４０と、冷凍サイクル１５０と、チラー１６０と、バッテリ回路１７０と、六方弁３８０と、六方弁３９０とを含む。なお、チラー１６０は、本開示の「チラー装置」の一例である。

高温回路１１０は、たとえば、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）１１１と、電気ヒータ１１２と、三方弁１１３と、ヒータコア１１４と、リザーバタンク（Ｒ／Ｔ）１１５とを含む。なお、ヒータコア１１４は、本開示の「空調回路」の一例である。

ラジエータ１２０は、高温（ＨＴ：High Temperature）ラジエータ１２１と、低温（ＬＴ：Low Temperature）ラジエータ１２２とを含む。なお、低温ラジエータ１２２は、本開示の「ラジエータ」の一例である。

低温回路１３０は、たとえば、ウォータポンプ１３１と、ＳＰＵ１３２と、ＰＣＵ１３３と、オイルクーラ１３４と、昇降圧コンバータ１３５と、リザーバタンク１３６とを含む。なお、ＰＣＵ１３３およびオイルクーラ１３４は、本開示の「駆動装置」の一例である。

冷凍サイクル１５０は、たとえば、コンプレッサ１５１と、膨張弁１５２と、エバポレータ１５３と、蒸発圧力調整弁（ＥＰＲ：Evaporative Pressure Regulator）１５４と、膨張弁１５５とを含む。

バッテリ回路１７０は、たとえば、ウォータポンプ１７１と、電気ヒータ１７２と、バッテリ１７３と、バッテリ温度センサ１７５と、熱媒体温度センサ１７６とを含む。なお、バッテリ１７３およびウォータポンプ１７１は、それぞれ、本開示の「蓄電装置」および「ポンプ」の一例である。また、バッテリ温度センサ１７５および熱媒体温度センサ１７６は、それぞれ、本開示の「第１温度センサ」および「第２温度センサ」の一例である。

なお、上記の実施形態および上記の各変形例の構成（処理）が互いに組み合わされてもよい。

なお、図１１を参照して、バッテリの昇温制御の詳細を説明する。バッテリ２７２は、ＳＭＲ（System Main Relay）８００を介してコンバータ８１０と接続されている。コンバータ８１０は、インバータ８２０と接続されている。インバータ８２０は、モータ８３０に接続されている。また、バッテリ２７２には、スイッチと抵抗素子とを含む放電回路８４０が接続されている。また、バッテリ２７２とコンバータ８１０との間には平滑コンデンサ８５０が設けられている。また、スイッチと抵抗素子とにより構成される放電回路８６０が、平滑コンデンサ８５０と並列に接続されている。

バッテリ２７２の昇温制御は、たとえば、ＳＭＲ８００を電気的に切断し、かつ、放電回路８４０のスイッチをオンにする制御を含んでいてもよい。これにより、電流がバッテリ２７２と放電回路８４０とにより形成される閉回路を流れる。また、バッテリ２７２の昇温制御は、放電回路８４０のスイッチをオフにし、かつ、ＳＭＲ８００および放電回路８６０のスイッチをオンにする制御を含んでいてもよい。これにより、電流がバッテリ２７２、ＳＭＲ８００、放電回路８６０により形成される閉回路を流れる。また、バッテリ２７２の昇温制御は、ＳＭＲ８００をオンにし、かつ、放電回路８４０および放電回路８６０の各々のスイッチをオフした状態で、モータ８３０にトルクが生じないように調整された電流を流す制御を含んでいてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 熱管理システム，１ａ 電動車両（電気機器），１０ 第１閉回路（接続流路），１１４ ヒータコア（空調回路），１２２ 低温ラジエータ（ラジエータ），１７１、２１１ ウォータポンプ（ポンプ），１３３、２６３ ＰＣＵ（駆動装置），１３４、２６４ オイルクーラ（駆動装置），１６０、２２０ チラー（チラー装置），１７３、２７２ バッテリ（蓄電装置），１７５、２７３ バッテリ温度センサ（第１温度センサ），１７６、２７４ 熱媒体温度センサ（第２温度センサ），２１０ｂ 流路（第４流路），２３０ｃ 流路（第３流路），２３１ ラジエータ，２３２ グリルシャッタ，２４０ 冷凍サイクル（空調回路），２６０ｂ 流路（第２流路），２７０ｂ 流路（第１流路），３８０、３９０ 六方弁（切替装置）。

Claims (6)

1. 電気機器に設けられた熱管理システムであって、
   熱媒体が流通可能な第１流路、第２流路、第３流路、および、第４流路と、
   前記第１流路の前記熱媒体と熱交換を行う蓄電装置と、
   前記第２流路の前記熱媒体と熱交換を行い、駆動力を発生可能な駆動装置と、
   前記第３流路に設けられたラジエータと、
   前記第４流路に設けられたチラー装置と、
   前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路、および、前記第４流路の間の接続状態を切り替え可能な切替装置と、
   前記切替装置に制御指令を出力する制御装置と、を備え、
   前記第１流路、前記第３流路、および、前記第４流路が接続された接続流路と前記第２流路とが互いに切り離されて独立している流路回路を昇温回路とすると、
   前記制御装置による前記蓄電装置の昇温制御において、前記切替装置が前記昇温回路を形成する、熱管理システム。
2. 前記電気機器は、電動車両であって、
   前記電動車両の走行システムの起動時に前記蓄電装置が昇温される、請求項１に記載の熱管理システム。
3. 前記蓄電装置は、前記電気機器の外部の充電設備から供給される充電電力によって充電される外部充電が可能に構成されており、
   前記外部充電の開始時には前記蓄電装置の温度が所定温度以上になるように前記蓄電装置が昇温される、請求項１に記載の熱管理システム。
4. 電気機器に設けられた熱管理システムであって、
   熱媒体が流通可能な第１流路、第２流路、第３流路、および、第４流路と、
   前記第１流路の前記熱媒体と熱交換を行う蓄電装置と、
   前記第２流路の前記熱媒体と熱交換を行い、駆動力を発生可能な駆動装置と、
   前記第３流路に設けられたラジエータと、
   前記第４流路に設けられたチラー装置と、
   前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路、および、前記第４流路の間の接続状態を切り替え可能な切替装置と、
   前記第４流路に設けられ、前記熱媒体を循環させるポンプと、
   前記蓄電装置の温度を検出する第１温度センサと、
   前記第１流路の前記熱媒体の温度を検知する第２温度センサと、を備え、
   前記第１流路、前記第３流路、および、前記第４流路が接続された接続流路と前記第２流路とが互いに切り離されて独立している流路回路を昇温回路とすると、
   前記蓄電装置に電流を流すことによる前記蓄電装置の昇温時に、前記切替装置が前記昇温回路を形成し、
   前記電気機器は、電動車両であって、
   前記チラー装置は、前記電動車両の室温を調整する空調回路と熱交換するように構成され、
   前記昇温回路が形成された状態における前記昇温時に、前記空調回路を用いた暖房要求がない場合に、
   前記第１温度センサの検出値が前記第２温度センサの検出値よりも大きくなったことに応じて前記ポンプが停止されるとともに、
   前記第１温度センサの検出値が前記第２温度センサの検出値以下になったことに応じて前記ポンプが作動される、熱管理システム。
5. 前記昇温時に前記空調回路を用いた暖房要求がある場合に、外気温度が所定の閾値よりも高い条件下で前記切替装置が前記昇温回路を形成する、請求項４に記載の熱管理システム。
6. 前記電気機器は、電動車両であって、
   開閉可能に構成され、前記ラジエータから前記電動車両の外部への放熱量を調整するように構成されたグリルシャッタをさらに備え、
   前記昇温回路が形成された状態における前記昇温制御時に、前記グリルシャッタが閉状態にされる、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱管理システム。