WO2016006174A1 - 車両用温度調整装置 - Google Patents
車両用温度調整装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016006174A1 WO2016006174A1 PCT/JP2015/003121 JP2015003121W WO2016006174A1 WO 2016006174 A1 WO2016006174 A1 WO 2016006174A1 JP 2015003121 W JP2015003121 W JP 2015003121W WO 2016006174 A1 WO2016006174 A1 WO 2016006174A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- heat medium
- heat
- cooling water
- heater
- pump
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 79
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 78
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 35
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 641
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 31
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 2
- KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N chloro(fluoro)methane Chemical compound F[C]Cl KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
- B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H1/3204—Cooling devices using compression
- B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
- B60H1/32284—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
Definitions
- the present disclosure relates to a vehicle temperature control device using a heat medium.
- Patent Document 1 describes a temperature adjusting device in which a plurality of thermo components whose temperatures are adjusted by cooling water are arranged in series on the downstream side of the cooling water flow of the refrigerant cooling water heat exchanger.
- thermo components are, for example, a battery, a control unit, an electric motor, an engine, a heat exchanger for air conditioning, and the like.
- the refrigerant cooling water heat exchanger is a heat exchanger that cools or heats the cooling water by exchanging heat between the refrigerant of the refrigeration cycle and the cooling water.
- the cooling water cooled or heated by the coolant cooling water heat exchanger flows through the plurality of thermo components, so that the temperatures of the plurality of thermo components are adjusted.
- the cooling water cooled or heated by the refrigerant cooling water heat exchanger flows into the plurality of thermo components, so that the temperatures of the cooling water flowing into the plurality of thermo components are the same.
- thermo components have different proper temperature ranges. For this reason, it is difficult to supply cooling water having an appropriate temperature to all the thermo components, so that it is difficult to keep all the thermo components within an appropriate temperature range. As a result, the operation and durability of some thermo components may be hindered.
- the vehicle temperature control device includes a heat medium circuit in which the heat medium circulates.
- the heat medium circuit includes a pump that sucks and discharges the heat medium, a heat medium cooling heater that cools or heats the heat medium, a heat medium heat exchanger that heat-exchanges the heat medium, and a heat medium through which the heat medium flows. Distribution equipment. Further, the heat medium cooling heater and the heat medium circulation device are arranged in parallel with each other in the flow of the heat medium, and the heat medium cooling heater and the heat medium heat exchanger are in series with each other in the flow of the heat medium. Has been placed.
- the heat medium flows in parallel through the heat medium cooling heater and the heat medium circulation device, and flows in series in the heat medium cooling heater and the heat medium heat exchanger, the heat supplied to the heat medium heat exchanger.
- a heat medium having a temperature different from the temperature of the medium can be supplied to the heat medium distribution device. Therefore, both the heat medium heat exchanger and the heat medium circulation device can be adjusted to an appropriate temperature.
- the heat medium circuit has a main flow path in which the heat medium discharged from the pump flows to the heat medium cooling heater, and a branch in which the heat medium discharged from the pump bypasses the heat medium cooling heater and flows to the heat medium circulation device. You may have a flow path. Thereby, a heat medium can be flowed in parallel with a heat medium cooling heater and a heat medium distribution apparatus.
- 1 is an overall configuration diagram of a vehicle temperature control device in a first embodiment. It is a block diagram which shows the electric control part of the temperature control apparatus for vehicles in 1st Embodiment. It is the block diagram which simplified the temperature control apparatus for vehicles in 1st Embodiment. It is the block diagram which simplified the temperature control apparatus for vehicles in a comparative example. It is a whole block diagram of the temperature control apparatus for vehicles in 2nd Embodiment.
- a vehicle temperature adjustment device 1 shown in FIG. 1 is used to adjust various devices and vehicle interiors provided in a vehicle to an appropriate temperature.
- the vehicle temperature adjustment device 1 is applied to a hybrid vehicle that obtains a driving force for vehicle travel from an engine (internal combustion engine) and a travel electric motor (motor generator).
- the hybrid vehicle according to the present embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle that can charge power supplied from an external power source (commercial power source) when the vehicle is stopped to a battery (vehicle battery) mounted on the vehicle.
- a battery vehicle battery
- the battery for example, a lithium ion battery can be used.
- the driving force output from the engine is used not only for driving the vehicle, but also for operating the generator.
- the electric power generated with the generator and the electric power supplied from the external power supply can be stored in the battery.
- the battery can also store electric power (regenerative energy) regenerated by the traveling electric motor during deceleration or downhill.
- the electric power stored in the battery is supplied not only to the electric motor for traveling but also to various in-vehicle devices such as the electric components constituting the vehicle temperature adjusting device 1.
- the plug-in hybrid vehicle charges the battery from an external power source when the vehicle is stopped before the vehicle starts running, so that the remaining battery charge SOC of the battery becomes equal to or greater than a predetermined reference running balance as at the start of driving.
- the EV travel mode is a travel mode in which the vehicle travels by the driving force output from the travel electric motor.
- the HV travel mode is a travel mode in which the vehicle travels mainly by the driving force output from the engine.
- the travel electric motor is operated to assist the engine.
- the fuel consumption of the engine is suppressed with respect to a normal vehicle that obtains the driving force for vehicle travel only from the engine by switching between the EV travel mode and the HV travel mode in this way. This improves vehicle fuel efficiency.
- Switching between the EV traveling mode and the HV traveling mode is controlled by a driving force control device (not shown).
- the vehicle temperature adjustment device 1 includes a cooling water circuit 10 (heat medium circuit) through which cooling water (heat medium) circulates.
- the cooling water circuit 10 includes a first pump 11, a second pump 12, a radiator 13, a cooling water cooler 14, a cooling water heater 15, a cooler core 16, a heater core 17, a cooling water cooling water heat exchanger 18, an inverter 19, and a battery.
- the heat exchanger 20 for oil, the oil heat exchanger 21, the serial apparatus side distribution valve 22, the serial apparatus side collective valve 23, the parallel apparatus side distribution valve 24, and the parallel apparatus side collective valve 25 are provided.
- the first pump 11 and the second pump 12 are electric pumps that suck and discharge cooling water (heat medium).
- the first pump 11 and the second pump 12 suck and discharge the cooling water independently of each other.
- the first pump 11 and the second pump 12 are flow rate adjusting units that adjust the flow rate of the cooling water flowing through each cooling water circulation device.
- Cooling water is a fluid as a heat medium.
- a liquid containing at least ethylene glycol, dimethylpolysiloxane or nanofluid, or an antifreeze liquid is used as the cooling water.
- the radiator 13, the cooling water cooler 14, the cooling water heater 15, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water cooling water heat exchanger 18, the inverter 19, the battery heat exchanger 20 and the oil heat exchanger 21 are provided with cooling water. It is a circulating cooling water distribution device (heat medium distribution device).
- the radiator 13 is a cooling water outside air heat exchanger (heat medium outside air heat exchanger) that performs heat exchange (sensible heat exchange) between cooling water and outside air (hereinafter referred to as outside air).
- outside air cooling water outside air heat exchanger
- heat exchange sensible heat exchange
- the radiator 13 can exhibit a function as a radiator that radiates heat from the cooling water to the outside air and a function as a heat absorber that absorbs heat from the outside air to the cooling water.
- the radiator 13 is a heat transfer device that has a flow path through which the cooling water flows and that transfers heat to and from the cooling water whose temperature has been adjusted by the cooling water cooler 14 or the cooling water heater 15.
- the outdoor blower 30 is an electric blower (outside air blower) that blows outside air to the radiator 13.
- the radiator 13 and the outdoor blower 30 are disposed in the foremost part of the vehicle. For this reason, the traveling wind can be applied to the radiator 13 when the vehicle is traveling.
- the outdoor blower 30 is a flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of the outside air flowing through the radiator 13.
- the cooling water cooler 14 (chiller) and the cooling water heater 15 (water cooling condenser) are cooling water cooling heaters (heat medium cooling heaters) that cool or heat the cooling water.
- the cooling water cooler 14 and the cooling water heater 15 are cooling water temperature adjusting heat exchangers (heat medium temperature adjusting heat exchangers) that adjust the temperature of the cooling water by exchanging heat of the cooling water.
- the cooling water cooler 14 is a cooling water cooling heat exchanger (heat medium cooler) for cooling the cooling water.
- the cooling water heater 15 is a cooling water heating heat exchanger (heat medium heater) for heating the cooling water.
- the cooling water cooler 14 is a low pressure side heat exchanger (refrigerant heat medium heat exchanger) that absorbs heat from the cooling water to the low pressure side refrigerant by exchanging heat between the low pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 31 and the cooling water.
- the cooling water cooler 14 constitutes an evaporator of the refrigeration cycle 31.
- the refrigeration cycle 31 is a vapor compression refrigerator that includes a compressor 32, a cooling water heater 15, an expansion valve 33, and a cooling water cooler 14.
- a chlorofluorocarbon refrigerant is used as the refrigerant, and a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant is configured.
- the compressor 32 is an electric compressor driven by electric power supplied from a battery, and sucks, compresses and discharges the refrigerant of the refrigeration cycle 31.
- the cooling water heater 15 is a high pressure side heat exchanger (refrigerant heat medium heat exchanger) that radiates heat from the high pressure side refrigerant to the cooling water by exchanging heat between the high pressure side refrigerant discharged from the compressor 32 and the cooling water. is there.
- the cooling water heater 15 is a condenser that condenses (changes latent heat) the high-pressure side refrigerant.
- the expansion valve 33 is a decompression device that decompresses and expands the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the cooling water heater 15.
- the expansion valve 33 decompresses and expands the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the refrigerant reservoir.
- the expansion valve 33 includes a temperature sensing unit that detects the degree of superheat of the coolant cooler 14 outlet-side refrigerant based on the temperature and pressure of the coolant cooler 14 outlet-side refrigerant. This is a temperature type expansion valve that adjusts the throttle passage area by a mechanical mechanism so that the degree of superheat falls within a predetermined range.
- the temperature sensing part of the expansion valve 33 may detect the degree of superheat of the coolant on the outlet side of the cooling water cooler 14 based on physical quantities related to the temperature and pressure of the coolant on the outlet side of the coolant cooler 14.
- the cooling water cooler 14 is an evaporator that evaporates (changes latent heat) the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 33 and the cooling water.
- the gas phase refrigerant evaporated in the cooling water cooler 14 is sucked into the compressor 32 and compressed.
- the refrigeration cycle 31 is a cooling water cooling / heating device (heat medium cooling / heating device) having a cooling water cooler 14 for cooling the cooling water and a cooling water heater 15 for heating the cooling water.
- the refrigeration cycle 31 is a low-temperature cooling water generator (low-temperature heat medium generator) that generates low-temperature cooling water with the cooling water cooler 14 and high-temperature cooling water that generates high-temperature cooling water with the cooling water heater 15. This is a generator (high-temperature heat medium generator).
- the cooling water In the radiator 13, the cooling water is cooled by outside air, whereas in the cooling water cooler 14, the cooling water is cooled by the low-pressure refrigerant of the refrigeration cycle 31. For this reason, the temperature of the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 can be made lower than the temperature of the cooling water cooled by the radiator 13. Specifically, the radiator 13 cannot cool the cooling water to a temperature lower than the outside air temperature, whereas the cooling water cooler 14 can cool the cooling water to a temperature lower than the outside air temperature.
- the cooler core 16 and the heater core 17 are heat medium air heat exchange that adjusts the temperature of the blown air by exchanging heat between the cooling water whose temperature is adjusted by the cooling water cooler 14 and the cooling water heater 15 and the blown air to the vehicle interior. It is a vessel.
- the cooler core 16 is a heat exchanger for air cooling that performs heat exchange (sensible heat exchange) between cooling water and air blown into the vehicle interior to cool and dehumidify the air blown into the vehicle interior.
- the heater core 17 is an air heating heat exchanger that heats the air blown into the vehicle interior by exchanging heat (sensible heat exchange) between the air blown into the vehicle cabin and the cooling water.
- the cooling water cooling water heat exchanger 18, the inverter 19, and the battery heat exchanger 20 have a flow path through which the cooling water flows, and a heat transfer device (a temperature adjustment target device) that exchanges heat with the cooling water. ).
- the cooling water cooling water heat exchanger 18 includes cooling water (cooling water circulated by the first pump 11 or the second pump 12) of the vehicle temperature control device 1 and engine cooling water of an engine cooling circuit (not shown). It is a heat exchanger (heat medium heat medium heat exchanger) that exchanges heat with (engine heat medium).
- the engine cooling circuit is a circuit through which engine cooling water circulates.
- the engine is cooled by circulating the engine coolant through the engine of the vehicle.
- the cooling water having a temperature higher than the temperature of the engine cooling water is circulated through the cooling water cooling water heat exchanger 18 so that the engine cooling water is circulated.
- the engine warm-up is promoted by raising the temperature.
- the cooling water cooling water heat exchanger 18 constitutes an engine heat transfer unit that transfers heat between the cooling water circulated by the first pump 11 or the second pump 12 and the engine.
- the inverter 19 is a power converter that converts DC power supplied from the battery into AC voltage and outputs the AC voltage to the traveling electric motor.
- the inverter 19 is a heat generating device that generates heat when activated. The amount of heat generated by the inverter 19 changes depending on the traveling state of the vehicle.
- the battery heat exchanger 20 is a heat exchanger (heat medium air heat exchanger) that is arranged in a ventilation path to the battery and exchanges heat between the blown air and the cooling water.
- the battery heat exchanger 20 constitutes a battery heat transfer unit that transfers heat between the battery and the cooling water.
- a battery is a heat-generating device that generates heat when activated.
- the first pump 11 is disposed in the first pump flow path 41.
- a cooling water cooler 14 is disposed on the discharge side of the first pump 11 in the first pump flow path 41.
- the first pump channel 41 is a main channel (first main channel) through which cooling water discharged from the first pump 11 flows to the cooling water cooler 14.
- the second pump 12 is disposed in the second pump flow path 42.
- a cooling water heater 15 is disposed on the discharge side of the second pump 12 in the second pump flow path 42.
- the second pump flow path 42 is a main flow path (second main flow path) through which the cooling water discharged from the second pump 12 flows to the cooling water heater 15.
- the radiator 13 is disposed in the radiator flow path 43.
- the cooler core 16 is disposed in the cooler core flow path 44.
- the heater core 17 is disposed in the heater core flow path 45.
- the cooling water cooling water heat exchanger 18 is disposed in the cooling water cooling water heat exchanger channel 46.
- the inverter 19 is disposed in the inverter flow path 47.
- the battery heat exchanger 20 is disposed in the battery heat exchange channel 48.
- the oil heat exchanger 21 is disposed in the oil heat exchanger channel 49.
- the first pump flow path 41, the second pump flow path 42, the radiator flow path 43, the cooler core flow path 44, the heater core flow path 45, and the cooling water / cooling water heat exchanger flow path 46 are distributed on the serial device side. It is connected to the valve 22 and the serial device side collective valve 23.
- a bypass flow path 50 is connected to the serial device side distribution valve 22 and the serial device side collective valve 23.
- the bypass flow path 50 is a flow path in which cooling water flows around the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, and the cooling water / cooling water heat exchanger 18.
- the inverter flow path 47, the battery heat exchange flow path 48, and the oil heat exchanger flow path 49 are connected to the parallel device side distribution valve 24 and the parallel device side collective valve 25.
- the first low temperature side parallel flow path 51 and the first high temperature side parallel flow path 52 are connected to the parallel device side distribution valve 24.
- the first low temperature side parallel flow path 51 is a branch flow path (first branch flow path) branched from the branch portion A1 of the first pump flow path 41 and through which the cooling water flows in parallel with the cooling water cooler 14.
- the first high temperature side parallel flow path 52 is a branch flow path (second branch flow path) branched from the branch portion B1 of the second pump flow path 42 and through which the cooling water flows in parallel with the cooling water heater 15.
- a second low temperature side parallel flow path 53 and a second high temperature side parallel flow path 54 are connected to the parallel device side collective valve 25.
- the second low temperature side parallel flow channel 53 is a merged flow channel (first merged flow channel) that merges with the merge portion A2 of the first pump flow channel 41 and flows the cooling water in parallel with the cooling water cooler 14.
- the first high temperature side parallel flow channel 52 is a merged flow channel (second merged flow channel) that merges with the merge portion B2 of the second pump flow channel 42 and flows the cooling water in parallel with the cooling water heater 15.
- the serial device side distributing valve 22, the serial device side collecting valve 23, the parallel device side distributing valve 24, and the parallel device side collecting valve 25 are circulation switching devices for switching the flow of cooling water (cooling water circulation state).
- the serial device side distribution valve 22 has a first inlet 22a and a second inlet 22b as cooling water inlets, and a first outlet 22c, a second outlet 22d, a third outlet 22e, and a fourth outlet 22f as outlets for the cooling water. And a fifth outlet 22g.
- the serial device side collecting valve 23 has a first outlet 23a and a second outlet 23b as cooling water outlets, and a first inlet 23c, a second inlet 23d, a third inlet 23e, and a fourth inlet 23f as cooling water inlets. And a fifth inlet 23g.
- the parallel device-side distribution valve 24 has a first inlet 24a and a second inlet 24b as cooling water inlets, and has a first outlet 24c, a second outlet 24d and a third outlet 24e as outlets for cooling water. .
- the parallel apparatus side collecting valve 25 has a first outlet 25a and a second outlet 25b as cooling water outlets, and a first inlet 25c, a second inlet 25d and a third inlet 25e as cooling water inlets. .
- One end of a first pump flow path 41 is connected to the first inlet 22 a of the serial device side distribution valve 22.
- the cooling water outlet side of the cooling water cooler 14 is connected to the first inlet 22 a of the serial device side distribution valve 22.
- One end of a second pump flow path 42 is connected to the second inlet 22 b of the serial device side distribution valve 22.
- the cooling water outlet side of the cooling water heater 15 is connected to the second inlet 22 b of the series device side distribution valve 22.
- radiator flow path 43 One end of a radiator flow path 43 is connected to the first outlet 22 c of the serial device side distribution valve 22.
- the cooling water inlet side of the radiator 13 is connected to the first outlet 22 c of the series device side distribution valve 22.
- One end of a cooler core flow path 44 is connected to the second outlet 22d of the serial device side distribution valve 22.
- the cooling water inlet side of the cooler core 16 is connected to the second outlet 22 d of the serial device side distribution valve 22.
- One end of a heater core flow path 45 is connected to the third outlet 22e of the serial device side distribution valve 22.
- the cooling water inlet side of the heater core 17 is connected to the third outlet 22 e of the serial device side distribution valve 22.
- One end of a cooling water / cooling water heat exchanger channel 46 is connected to the fourth outlet 22f of the serial device side distribution valve 22.
- the cooling water inlet side of the cooling water cooling water heat exchanger 18 is connected to the fourth outlet 22 f of the series device side distribution valve 22.
- bypass channel 50 One end of the bypass channel 50 is connected to the fifth outlet 22g of the serial device side distribution valve 22.
- the other end of the radiator flow path 43 is connected to the first inlet 23 c of the serial device side collecting valve 23.
- the cooling water outlet side of the radiator 13 is connected to the first inlet 23 c of the series device side collecting valve 23.
- the other end of the cooler core flow path 44 is connected to the second inlet 23 d of the serial device side collecting valve 23.
- the cooling water outlet side of the cooler core 16 is connected to the second inlet 23 d of the series device side collecting valve 23.
- the other end of the heater core channel 45 is connected to the third inlet 23e of the serial device side collecting valve 23.
- the coolant outlet side of the heater core 17 is connected to the third inlet 23e of the series device side collective valve 23.
- the other end of the cooling water / cooling water heat exchanger channel 46 is connected to the fourth inlet 23f of the serial device side collecting valve 23.
- the cooling water outlet side of the cooling water cooling water heat exchanger 18 is connected to the fourth inlet 23 f of the series device side collecting valve 23.
- the other end of the bypass channel 50 is connected to the fifth inlet 23 g of the series device side collecting valve 23.
- the other end of the first pump flow path 41 is connected to the first outlet 23 a of the serial device side collecting valve 23.
- the cooling water suction side of the first pump 11 is connected to the first outlet 23 a of the series device side collecting valve 23.
- the other end of the second pump flow path 42 is connected to the second outlet 23 b of the serial device side collecting valve 23.
- the cooling water suction side of the second pump 12 is connected to the second outlet 23 b of the series device side collecting valve 23.
- a first low temperature side parallel flow path 51 is connected to the first inlet 24 a of the parallel device side distribution valve 24.
- the cooling water discharge side of the first pump 11 is connected to the first inlet 24 a of the parallel device side distribution valve 24.
- a first high temperature side parallel flow path 52 is connected to the second inlet 24 b of the parallel device side distribution valve 24.
- the cooling water discharge side of the second pump 12 is connected to the second inlet 24 b of the parallel device side distribution valve 24.
- One end of an inverter flow path 47 is connected to the first outlet 24 c of the parallel device side distribution valve 24.
- the cooling water inlet side of the inverter 19 is connected to the first outlet 24 c of the parallel device side distribution valve 24.
- One end of a battery heat exchange channel 48 is connected to the second outlet 24 d of the parallel device side distribution valve 24.
- the cooling water inlet side of the battery heat exchanger 20 is connected to the second outlet 24 d of the parallel device side distribution valve 24.
- One end of an oil heat exchanger channel 49 is connected to the third outlet 24 e of the parallel device side distribution valve 24.
- the cooling water inlet side of the oil heat exchanger 21 is connected to the third outlet 24 e of the parallel device side distribution valve 24.
- the other end of the inverter flow path 47 is connected to the first inlet 25 c of the parallel device side collecting valve 25.
- the cooling water outlet side of the inverter 19 is connected to the first inlet 25 c of the parallel device side collecting valve 25.
- the other end of the battery heat exchange channel 48 is connected to the second inlet 25d of the parallel device side collecting valve 25.
- the cooling water outlet side of the battery heat exchanger 20 is connected to the second inlet 23 d of the parallel device side collecting valve 25.
- the other end of the oil heat exchanger channel 49 is connected to the third inlet 25e of the parallel device side collecting valve 25.
- the coolant outlet side of the oil heat exchanger 21 is connected to the third inlet 25e of the parallel device side collecting valve 25.
- the second low temperature side parallel flow path 53 is connected to the first outlet 25a of the parallel device side collecting valve 25.
- the cooling water suction side of the first pump 11 is connected to the first outlet 25 a of the parallel device side collecting valve 25.
- a second high temperature side parallel flow path 54 is connected to the second outlet 25 b of the parallel device side collective valve 25.
- the cooling water suction side of the second pump 12 is connected to the second outlet 25 b of the parallel device side collecting valve 25.
- the serial device side distributing valve 22, the serial device side collecting valve 23, the parallel device side distributing valve 24, and the parallel device side collecting valve 25 have a structure in which the communication state between each inlet and each outlet can be arbitrarily or selectively switched. ing.
- the serial device side distribution valve 22 is configured so that the cooling water discharged from the first pump 11 is supplied to each of the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water cooling water heat exchanger 18, and the bypass passage 50.
- the state that flows in, the state that the cooling water discharged from the second pump 12 flows in, and the state that the cooling water discharged from the first pump 11 and the cooling water discharged from the second pump 12 do not flow are switched.
- the serial device side collective valve 23 includes a state in which cooling water flows out to the first pump 11 for each of the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water / cooling water heat exchanger 18, and the bypass channel 50, and the second pump The state in which the cooling water flows out to 12 and the state in which the cooling water does not flow out to the first pump 11 and the second pump 12 are switched.
- the parallel device side distribution valve 24 is discharged from the second pump 12 when the cooling water discharged from the first pump 11 flows into each of the inverter 19, the battery heat exchanger 20 and the oil heat exchanger 21.
- the state in which the cooling water flows in and the state in which the cooling water discharged from the first pump 11 and the cooling water discharged from the second pump 12 do not flow are switched.
- the parallel device side collective valve 25 is in a state where the cooling water flows out to the first pump 11 and the cooling water flows out to the second pump 12 for each of the inverter 19, the battery heat exchanger 20 and the oil heat exchanger 21.
- the state and the state in which the cooling water does not flow out to the first pump 11 and the second pump 12 are switched.
- the series device side distribution valve 22, the series device side collective valve 23, the parallel device side distribution valve 24, and the parallel device side collective valve 25 are adjustable in valve opening. Thereby, the flow volume of the cooling water which flows through the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water cooling water heat exchanger 18, the inverter 19, the battery heat exchanger 20, the oil heat exchanger 21, and the bypass channel 50 can be adjusted. .
- the serial device side distribution valve 22, the serial device side collecting valve 23, the parallel device side distributing valve 24, and the parallel device side collecting valve 25 are the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water cooling water heat exchanger 18, and the inverter. 19, a flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of the cooling water for each of the battery heat exchanger 20, the oil heat exchanger 21, and the bypass passage 50.
- the serial device side distribution valve 22 mixes the cooling water discharged from the first pump 11 and the cooling water discharged from the second pump 12 at an arbitrary flow rate ratio, and the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, It is possible to flow into the cooling water / cooling water heat exchanger 18 and the bypass channel 50.
- the parallel device side distribution valve 24 mixes the cooling water discharged from the first pump 11 and the cooling water discharged from the second pump 12 at an arbitrary flow rate ratio, and the inverter 19 and the battery heat exchanger 20. It is possible to flow into the oil heat exchanger 21.
- the serial device side distribution valve 22, the serial device side collecting valve 23, the parallel device side distributing valve 24, and the parallel device side collecting valve 25 are the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water cooling water heat exchanger 18, and the inverter. 19, the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 and the cooling water heated by the cooling water heater 15 for each of the battery heat exchanger 20, the oil heat exchanger 21 and the bypass flow path 50.
- the serial device side distribution valve 22 and the parallel device side distribution valve 24 may be integrally formed to share a valve drive source.
- the serial device side collective valve 23 and the parallel device side collective valve 25 may be formed integrally and the valve drive source may be shared.
- serial device side distribution valve 22, the serial device side collective valve 23, the parallel device side distribution valve 24, and the parallel device side collective valve 25 may be integrally formed to share a valve drive source.
- serial device side distribution valve 22, the serial device side collective valve 23, the parallel device side distribution valve 24, and the parallel device side collective valve 25 may each be configured by a combination of multiple valves.
- the cooler core 16 and the heater core 17 are accommodated in a case 55 of an indoor air conditioning unit of the vehicle air conditioner.
- the case 55 forms an air passage for blown air to be blown into the vehicle interior, and is formed of a resin (for example, polypropylene) having a certain degree of elasticity and excellent strength.
- An inside / outside air switching box (not shown) is arranged on the most upstream side of the air flow in the case 55.
- the inside / outside air switching box is an inside / outside air introduction device that switches between inside air (vehicle interior air) and outside air (vehicle interior air).
- the inside / outside air switching box is formed with an inside air inlet for introducing inside air into the case 55 and an outside air inlet for introducing outside air.
- An inside / outside air switching door (not shown) is arranged inside the inside / outside air switching box.
- the inside / outside air switching door is an inside / outside air switching device that switches between an inside air introduction mode in which inside air is introduced into the case 55 and an outside air introduction mode in which outside air is introduced.
- the inside / outside air switching door is an air volume ratio changing device that changes the air volume ratio between the air volume of the inside air introduced into the case 55 and the air volume of the outside air.
- the inside / outside air switching door continuously adjusts the opening area of the inside air inlet and the outside air inlet to change the air volume ratio between the inside air volume and the outside air volume.
- the inside / outside air switching door is driven by an electric actuator (not shown).
- An indoor blower 56 (blower) is disposed on the downstream side of the air flow in the inside / outside air switching box.
- the indoor blower 56 is a blower that blows air (inside air and outside air) sucked through the inside / outside air switching box toward the vehicle interior.
- the indoor blower 56 is an electric blower that drives a centrifugal multiblade fan (sirocco fan) with an electric motor.
- the cooler core 16 and the heater core 17 are disposed on the downstream side of the air flow of the indoor blower 56.
- a heater core bypass passage 55a is formed at the downstream side of the air flow of the cooler core 16.
- the heater core bypass passage 55 a is an air passage through which air that has passed through the cooler core 16 flows without passing through the heater core 17.
- An air mix door (not shown) is disposed between the cooler core 16 and the heater core 17 inside the case 55.
- the air mix door is an air volume ratio adjusting device that continuously changes the air volume ratio between the air flowing into the heater core 17 and the air flowing into the heater core bypass passage 55a.
- the air mix door is a rotatable plate-like door, a slidable door, or the like, and is driven by an electric actuator (not shown).
- the air mix door is a temperature adjusting device that adjusts the temperature of the blown air blown into the vehicle interior.
- a blower outlet (not shown) for blowing blown air into the vehicle interior, which is the air-conditioning target space, is disposed at the most downstream portion of the air flow of the case 55. Specifically, a defroster outlet, a face outlet, and a foot outlet are provided as the outlet.
- the defroster outlet blows air conditioned air toward the inner surface of the front window glass of the vehicle.
- the face air outlet blows conditioned air toward the upper body of the passenger.
- the air outlet blows air-conditioned air toward the passenger's feet.
- An air outlet mode door (not shown) is arranged on the air flow upstream side of the air outlet.
- a blower outlet mode door is a blower outlet mode switching device which switches blower outlet mode.
- the air outlet mode door is driven by an electric actuator (not shown).
- the outlet mode switched by the outlet mode door for example, there are a face mode, a bi-level mode, a foot mode, and a foot defroster mode.
- the face mode is a blowout mode in which the face blowout is fully opened and air is blown out from the face blowout toward the upper body of the passenger in the passenger compartment.
- the bi-level mode is an air outlet mode in which both the face air outlet and the foot air outlet are opened and air is blown toward the upper body and the feet of the passengers in the passenger compartment.
- the foot mode is a blowout mode in which the foot blowout opening is fully opened and the defroster blowout opening is opened by a small opening so that air is mainly blown out from the foot blowout opening.
- the foot defroster mode is an air outlet mode in which the foot air outlet and the defroster air outlet are opened to the same extent and air is blown out from both the foot air outlet and the defroster air outlet.
- the control device 70 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc. and its peripheral circuits, and performs various calculations and processing based on an air conditioning control program stored in the ROM, and is connected to the output side. It is a control part which controls operation of various control object equipment.
- the control target devices controlled by the control device 70 are the first pump 11, the second pump 12, the series device side distribution valve 22, the parallel device side distribution valve 24, the series device side collecting valve 23, the parallel device side collecting valve 25, It is an electric actuator etc. which drive various doors (inside / outside air switching door, air mix door, outlet mode door, etc.) arranged inside the outdoor blower 30, the compressor 32, the indoor blower 56, and the case 55.
- the configuration (hardware and software) for controlling the operation of various control target devices connected to the output side of the control device 70 constitutes a control unit (control device) for controlling the operation of each control target device. ing.
- the configuration (hardware and software) for controlling the operation of the first pump 11 and the second pump 12 in the control device 70 is a pump control unit 70a (pump control unit).
- the pump control unit 70a is a flow rate control unit (flow rate control unit) that controls the flow rate of the cooling water flowing through each cooling water circulation device.
- the configuration (hardware and software) for controlling the operation of the serial device side distributing valve 22, the serial device side collecting valve 23, the parallel device side distributing valve 24, and the parallel device side collecting valve 25 in the control device 70 is the switching control unit 70b. (Switching control unit).
- the switching control unit 70b is also a circulation switching control unit that switches the cooling water circulation state.
- the switching control unit 70b is also a flow rate control unit (flow rate control unit) that adjusts the flow rate of the cooling water flowing through each cooling water circulation device.
- movement of the outdoor air blower 30 among the control apparatuses 70 is the outdoor air blower control part 70c (outside air blower control part).
- the outdoor fan control unit 70c is a flow rate control unit (flow rate control unit) that controls the flow rate of the outside air flowing through the radiator 13.
- the configuration (hardware and software) for controlling the operation of the compressor 32 in the control device 70 is a compressor control unit 70d (compressor control unit).
- the compressor control unit 70d is a refrigerant flow rate control unit that controls the flow rate of the refrigerant discharged from the compressor 32.
- operation of the indoor air blower 56 among the control apparatuses 70 is the indoor air blower control part 70e (indoor air blower control part).
- the indoor blower control unit 70e is a blown air volume control unit that controls the volume of blown air blown into the vehicle interior.
- Each control unit 70a, 70b, 70c, 70d, 70e may be configured separately from the control device 70.
- an inside air temperature sensor 71 On the input side of the control device 70, an inside air temperature sensor 71, an outside air temperature sensor 72, a solar radiation sensor 73, a first water temperature sensor 74, a second water temperature sensor 75, a radiator water temperature sensor 76, a cooler core temperature sensor 77, a heater core temperature sensor 78, Detection signals of sensor groups such as an engine water temperature sensor 79, an inverter temperature sensor 80, a battery temperature sensor 81, a refrigerant temperature sensor 82, and a refrigerant pressure sensor 83 are input.
- sensor groups such as an engine water temperature sensor 79, an inverter temperature sensor 80, a battery temperature sensor 81, a refrigerant temperature sensor 82, and a refrigerant pressure sensor 83 are input.
- the inside air temperature sensor 71 is a detector (inside air temperature detector) that detects the inside air temperature (vehicle compartment temperature).
- the outside air temperature sensor 72 is a detector (outside air temperature detector) that detects the temperature of the outside air (the temperature outside the passenger compartment).
- the solar radiation sensor 73 is a detector (a solar radiation amount detector) that detects the amount of solar radiation in the passenger compartment.
- the first water temperature sensor 74 is a detector (first heat medium temperature detector) that detects the temperature of the cooling water flowing through the first pump flow path 41 (for example, the temperature of the cooling water sucked into the first pump 11). is there.
- the second water temperature sensor 75 is a detector (second heat medium temperature detector) that detects the temperature of the cooling water flowing through the second pump flow path 42 (for example, the temperature of the cooling water sucked into the second pump 12). is there.
- the radiator water temperature sensor 76 is a detector (device-side heat medium temperature detector) that detects the temperature of the cooling water flowing through the radiator flow path 43 (for example, the temperature of the cooling water that has flowed out of the radiator 13).
- the cooler core temperature sensor 77 is a detector (cooler core temperature detector) that detects the surface temperature of the cooler core 16.
- the cooler core temperature sensor 77 is, for example, a fin thermistor that detects the temperature of the heat exchange fins of the cooler core 16 or a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water flowing through the cooler core 16.
- the heater core temperature sensor 78 is a detector (heater core temperature detector) that detects the surface temperature of the heater core 17.
- the heater core temperature sensor 78 is, for example, a fin thermistor that detects the temperature of the heat exchange fins of the heater core 17 or a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water flowing through the heater core 17.
- the engine water temperature sensor 79 is a detector (engine heat medium temperature detector) that detects the temperature of the cooling water circulating in the engine cooling circuit 60 (for example, the temperature of the cooling water flowing inside the engine).
- the inverter temperature sensor 80 is a detector (equipment-side heat medium temperature detector) that detects the temperature of the cooling water flowing through the inverter flow path 47 (for example, the temperature of the cooling water flowing out from the inverter 19).
- the battery temperature sensor 81 is a detector (equipment-side heat medium temperature detector) that detects the temperature of cooling water flowing through the battery heat exchange channel 48 (for example, the temperature of cooling water flowing into the battery heat exchanger 20). is there.
- the battery temperature sensor 81 may be a detector (battery representative temperature detector) that detects the temperature (battery representative temperature) of a specific part in a battery pack having temperature variations.
- the refrigerant temperature sensor 82 is a refrigerant temperature detector that detects the temperature of the refrigerant in the refrigeration cycle 31.
- the refrigerant pressure sensor 83 is a refrigerant pressure detector that detects the pressure of the refrigerant in the refrigeration cycle 31.
- Operation signals from various air conditioning operation switches provided on the operation panel 85 are input to the input side of the control device 70.
- the operation panel 85 is disposed near the instrument panel in the front part of the vehicle interior.
- the various air conditioning operation switches provided on the operation panel 85 are a defroster switch, an air conditioner switch, an auto switch, a vehicle interior temperature setting switch, an air volume setting switch, an air conditioning stop switch, and the like.
- the defroster switch is a switch that sets or cancels the defroster mode.
- the air-conditioning air is blown from the defroster outlet of the indoor air conditioning unit toward the inner surface of the front window glass to prevent fogging of the front window glass, or to remove window fogging when the window is fogged It is.
- the air conditioner switch is a switch for switching on / off (ON / OFF) of cooling or dehumidification.
- the air volume setting switch is a switch for setting the air volume blown from the indoor blower 56.
- the auto switch is a switch for setting or canceling automatic control of air conditioning.
- the vehicle interior temperature setting switch is a target temperature setting unit that sets the vehicle interior target temperature by the operation of the passenger.
- the air conditioning stop switch is a switch that stops air conditioning.
- the control device 70 determines the air conditioning mode based on the outside air temperature and the target air outlet temperature TAO of the vehicle interior air.
- the target blowing temperature TAO is a value that is determined in order to quickly bring the inside air temperature Tr close to the occupant's desired target temperature Tset, and is calculated by the following formula F1.
- TAO Kset ⁇ Tset ⁇ Kr ⁇ Tr ⁇ Kam ⁇ Tam ⁇ Ks ⁇ Ts + C F1
- Tset is the target temperature in the vehicle interior set by the vehicle interior temperature setting switch
- Tr is the internal air temperature detected by the internal air temperature sensor 71
- Tam is the external air temperature detected by the external air temperature sensor 72
- Ts is the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 73.
- Kset, Kr, Kam, Ks are control gains
- C is a correction constant.
- the control device 70 determines the air conditioning mode as the cooling mode, and when the target blowing temperature TAO is higher than the outside air temperature, the control device 70 determines the air conditioning mode as the heating mode.
- the configuration (hardware and software) for determining the air conditioning mode in the control device 70 is an air conditioning mode determining unit (air conditioning mode determining device).
- the air conditioning mode determination unit may be configured separately from the control device 70.
- the control device 70 controls the operation of the first pump 11, the second pump 12, the compressor 32, the series device side distribution valve 22, the series device side collecting valve 23, the parallel device side distributing valve 24, the parallel device side collecting valve 25, and the like. By doing so, it is possible to switch to various operation modes.
- the cooling water sucked and discharged by the first pump 11 is a cooling water cooler 14, a radiator 13, a cooler core 16, a heater core 17, a cooling water cooling water heat exchanger 18, an inverter 19, and a battery heat exchanger.
- 20 and a low temperature side cooling water circuit (low temperature side heat medium circuit) that circulates between at least one of the oil heat exchangers 21 and the cooling water sucked and discharged by the second pump 12, Between the cooling water heater 15 and at least one of the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water cooling water heat exchanger 18, the inverter 19, the battery heat exchanger 20, and the oil heat exchanger 21.
- a circulating high temperature side cooling water circuit (high temperature side heat medium circuit) is formed.
- radiator 13, cooler core 16, heater core 17, cooling water cooling water heat exchanger 18, inverter 19, battery heat exchanger 20 and oil heat exchanger 21 is connected to a low temperature side cooling water circuit, and high temperature Switching between the case of being connected to the side cooling water circuit depending on the situation, the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the cooling water cooling water heat exchanger 18, the inverter 19, the battery heat exchanger 20, and the oil heat exchange
- the vessel 21 can be adjusted to an appropriate temperature depending on the situation.
- the heat pump operation of the refrigeration cycle 31 can be performed. That is, in the low temperature side cooling water circuit, the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 flows through the radiator 13, so that the cooling water absorbs heat from the outside air by the radiator 13.
- the cooling water that has absorbed heat from the outside air by the radiator 13 exchanges heat with the refrigerant of the refrigeration cycle 31 by the cooling water cooler 14 to radiate heat. Therefore, in the cooling water cooler 14, the refrigerant of the refrigeration cycle 31 absorbs heat from the outside air through the cooling water.
- the refrigerant that has absorbed heat from the outside air in the cooling water cooler 14 radiates heat by exchanging heat with the cooling water in the high-temperature side cooling water circuit in the cooling water heater 15. Therefore, it is possible to realize a heat pump operation that pumps up the heat of the outside air.
- the radiator 13 When the radiator 13 is connected to the high temperature side cooling water circuit, the cooling water heated by the cooling water heater 15 flows through the radiator 13, so that the radiator 13 can dissipate the heat of the cooling water to the outside air.
- the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 flows through the cooler core 16, so that the air blown into the vehicle compartment can be cooled and dehumidified by the cooler core 16. That is, the passenger compartment can be cooled and dehumidified.
- the cooling water heated by the cooling water heater 15 flows through the heater core 17, so that the air blown into the vehicle compartment can be heated by the heater core 17. That is, the passenger compartment can be heated.
- the cooling water cooling water heat exchanger 18 When the cooling water cooling water heat exchanger 18 is connected to the low temperature side cooling water circuit, the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 flows through the cooling water cooling water heat exchanger 18, so that the engine cooling water can be cooled. In other words, since the cooling water in the low-temperature side cooling water circuit can absorb heat from the engine cooling water in the cooling water cooling water heat exchanger 18, a heat pump operation for pumping up waste heat of the engine can be realized.
- the cooling water cooling water heat exchanger 18 When the cooling water cooling water heat exchanger 18 is connected to the high temperature side cooling water circuit, the cooling water heated by the cooling water heater 15 flows through the cooling water cooling water heat exchanger 18, so that the engine cooling water can be heated. Therefore, the engine can be heated (warmed up).
- the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 flows through the inverter 19, so that the inverter 19 can be cooled.
- a heat pump operation that pumps up the waste heat of the inverter 19 can be realized.
- the cooling water heated by the cooling water heater 15 flows through the inverter 19, so that the inverter 19 can be heated (warmed up).
- the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 flows through the battery heat exchanger 20, so that the battery can be cooled.
- a heat pump operation that pumps up the waste heat of the battery can be realized.
- the cooling water heated by the cooling water heater 15 flows through the battery heat exchanger 20, so that the battery can be heated (warmed up).
- the inverter 19 is connected to the cooling water cooler 14 and Compared with a configuration arranged in series with respect to the cooling water heater 15 (hereinafter referred to as a series arrangement configuration), the temperature of the cooling water flowing into the inverter 19 can be lowered, and the power consumption of the first pump 11 can be reduced. Can be reduced. The reason will be described below.
- FIG. 3 a configuration diagram in which the parallel arrangement configuration is simplified is shown in FIG. 3, and a configuration diagram in which the series arrangement configuration is simplified is shown in FIG.
- FIG. 3 shows a configuration in which the inverter 19 is arranged in parallel to the cooling water heater 15.
- the reference numerals in parentheses in FIG. 3 correspond to the configuration in which the inverter 19 is arranged in parallel to the cooling water cooler 14.
- FIG. 4 shows a configuration in which the inverter 19 is arranged in series with respect to the cooling water heater 15.
- the reference numerals in parentheses in FIG. 4 correspond to the configuration in which the inverter 19 is arranged in series with the cooling water cooler 14.
- Ti_in [ ⁇ Ti ⁇ (Qi / QL) + (Tcond_in + ⁇ Tcond + ⁇ The) ⁇ (Qj / QL)] ⁇ (1-Qi / QL) (F2)
- ⁇ Ti is the temperature rise amount of the cooling water in the inverter 19.
- Qi is the flow rate of the cooling water flowing through the inverter 19.
- QL is the flow rate of the cooling water discharged from the second pump 12.
- Qj is a flow rate of the cooling water flowing through the cooling water heater 15 and the heater core 17.
- Tcond_in is the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15.
- ⁇ Tcond is the temperature rise amount of the cooling water in the cooling water heater 15.
- ⁇ The is an increase in the temperature of the cooling water in the heater core 17.
- Twp_in Twp_out (F4)
- the cooling water sucked into the second pump 12 is a cooling water in which the cooling water flowing out from the inverter 19 and the cooling water flowing out from the heater core 17 are mixed. Therefore, the temperature Twp_in of the cooling water sucked into the second pump 12 is expressed by the following formula F5.
- Twp_in Ti_out ⁇ (Qi / QL) + The_out ⁇ (Qj / QL) (F5)
- The_out is the temperature of the cooling water flowing out from the heater core 17.
- the temperature Ti_out of the cooling water flowing out from the inverter 19 is expressed by the following formula F6.
- the temperature of the cooling water flowing into the heater core 17 becomes equal to the temperature Ti_in of the cooling water flowing into the inverter 19 and the temperature Tcond_in of the cooling water flowing out of the cooling water heater 15.
- Twp_in Twp_out (F11)
- the cooling water sucked into the second pump 12 is a cooling water in which the cooling water flowing out from the inverter 19 and the cooling water flowing out from the heater core 17 are mixed. Therefore, the temperature Twp_in of the cooling water sucked into the second pump 12 is expressed by the following formula F12.
- Twp_in Ti_out ⁇ (Qi / QL) + The_out ⁇ (Qj / QL) (F12)
- the temperature Tcond_out of the cooling water flowing out from the cooling water heater 15 is represented by the following formula F13.
- Tcond_out Tcond_in + ⁇ Tcond (F13)
- the temperature Ti_out of the cooling water flowing out from the inverter 19 is expressed by the following formula F14.
- the heat dissipation amount characteristic of the heater core 17 is determined by the difference in the air-water temperature between the air and the cooling water, the inlet water temperature and the outlet water temperature have the same value regardless of the series arrangement configuration and the parallel arrangement configuration under the same heat dissipation amount condition.
- the temperature of the cooling water flowing into the inverter 19 is lower in the parallel arrangement configuration than in the series arrangement configuration, thereby improving durability and simplifying the heat dissipation structure. Can be made.
- the cooling performance is improved and the internal elements can be made smaller.
- the inverter 19 can be reduced in size and cost.
- the switching loss amount of the inverter 19 can be reduced as the temperature of the cooling water flowing into the inverter 19 becomes lower, the driving efficiency of the travel motor can be increased.
- ⁇ Pi is a pressure loss in the inverter 19.
- ⁇ Pval is a pressure loss in the parallel device side distribution valve 24.
- ⁇ Phe is a pressure loss in the heater core 17.
- ⁇ Pcond_pal is a pressure loss in the cooling water heater 15 in the parallel arrangement configuration.
- the opening degree of the parallel device side distribution valve 24 is determined in advance such that the flow rate Qi of the cooling water flowing through the inverter 19 and the flow rate Qj of the cooling water flowing through the cooling water heater 15 and the heater core 17 have predetermined values. Or adjust.
- the parallel device side distribution valve 24 predetermines or adjusts the opening degree of the cooling water flow path of the cooling water flow path on the inverter 19 side.
- the parallel device side distribution valve 24 may determine or adjust the opening degree of the cooling water flow path of the cooling water flow path on the cooling water heater 15 side in advance.
- the required head HP of the second pump 12 is represented by the following formula F19.
- the required head HP of the second pump 12 is represented by the following formula F22.
- ⁇ Pcond_ser is a pressure loss in the cooling water heater 15 in the serial arrangement configuration.
- the work amount LP of the second pump 12 is proportional to the product of the required head HP and the flow rate QL. Therefore, the work amount LP of the second pump 12 is expressed by the following formula F23.
- the pressure loss in the cooling water heater 15 is proportional to the 1.75th power of the flow rate. Therefore, the pressure loss in the cooling water heater 15 in the serial arrangement configuration is represented by the following formula F23.
- the pressure loss in the cooling water heater 15 is proportional to the first power of the flow rate. Therefore, when the internal flow of the cooling water heater 15 is turbulent, the power consumption reduction amount of the second pump 12 can be increased. For example, the power consumption of the second pump 12 can be halved.
- the cooling water cooling heaters 14 and 15 (the cooling water cooler 14 and the cooling water heater 15) and the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21 (the cooling water cooling water heat exchanger 18 and the inverter 19).
- the battery heat exchanger 20 and the oil heat exchanger 21) are arranged in parallel with each other in the flow of the cooling water.
- the cooling water flows in parallel through the cooling water cooling heaters 14 and 15 and the cooling water circulation devices 18, 19, 20 and 21, the cooling water is cooled with the cooling water cooling heaters 14 and 15 and the cooling water.
- the pressure loss flow path resistance of the cooling water can be reduced, and as a result, the pumps 11 and 12 (the first pump 11 and the second pump 12). Can reduce the amount of work.
- the cooling water flows in parallel through the cooling water cooling heaters 14 and 15 and the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21, and the cooling water cooling heaters 14 and 15 and the cooling water heat exchangers 16 and 17 ( Since the cooler core 16 and the heater core 17) flow in series, the cooling water having a temperature different from the temperature of the cooling water supplied to the cooling water heat exchangers 16 and 17 is supplied to the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21. it can. Therefore, both the cooling water heat exchangers 16 and 17 and the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21 can be adjusted to appropriate temperatures.
- the radiator 13 may be disposed in the first pump channel 41 or the second pump channel 42. According to this configuration, the cooling water flows in parallel through the cooling water cooling heaters 14 and 15 and the cooling water circulation devices 18, 19, 20 and 21, and the cooling water cooling heaters 14 and 15 and the radiator 13 are connected in series. Flowing.
- the cooling water having a temperature different from the temperature of the cooling water supplied to the radiator 13 can be supplied to the cooling water distribution devices 18, 19, 20, and 21, the radiator 13 and the cooling water distribution devices 18, 19, 20, and 21 are supplied. Both can be adjusted to the proper temperature.
- the cooling water circuit 10 has a branch flow path in which the cooling water discharged from the pumps 11 and 12 flows to the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21 bypassing the cooling water cooling heaters 14 and 15. 51 and 52 (the 1st low temperature side parallel flow path 51 and the 1st high temperature side parallel flow path 52).
- the cooling water cooling heaters 14 and 15 exchange heat between the refrigerant of the refrigeration cycle 31 and the cooling water. Thereby, in the vehicle temperature control apparatus 1 using the heat / cold heat generated in the refrigeration cycle 31, the above-described operational effects of the present embodiment can be achieved.
- cooling water heat exchangers 16 and 17 (cooler core 16 and heater core 17) exchange heat between air and cooling water, and the cooling water heat exchangers 16 and 17
- the cooling heaters 14 and 15 are arranged in series on the downstream side.
- cooling water cooled or heated by the cooling water cooling heaters 14 and 15 can be supplied to the cooling water heat exchangers 16 and 17, the temperature difference between the air and the cooling water in the cooling water heat exchangers 16 and 17. And the heat exchange capacity in the cooling water heat exchangers 16 and 17 can be increased.
- the cooling water heat exchangers 16 and 17 exchange heat between the air blown into the passenger compartment and the cooling water. Thereby, the air conditioning capability (cooling / heating capability) in the passenger compartment can be enhanced.
- the cooling water circulation device is an inverter 19 that converts DC power supplied from a battery into AC voltage and outputs the AC voltage to a traveling electric motor.
- the cooling water cooled or heated by the cooling water cooling heaters 14 and 15 (for example, cooling water of 0 ° C. or lower or 60 ° C. or higher) is not supplied to the inverter 19, and the cooling water cooling heaters 14 and 15 are connected. Since the bypassed cooling water (for example, cooling water of 0 ° C. or more and less than 60 ° C.) can be supplied, the temperature of the inverter 19 can be adjusted within an appropriate temperature range (for example, 10 to 40 ° C.).
- the cooling water circulation device is a heat exchanger that can exchange heat with a battery.
- the heat exchanger that can exchange heat with the battery is, for example, a battery heat exchanger 20 or the like.
- the cooling water cooled or heated by the cooling water cooling heaters 14 and 15 (for example, cooling water of 0 ° C. or lower or 60 ° C. or higher) is not supplied to the battery heat exchanger 20 that can exchange heat with the battery. Since cooling water bypassing the cooling water cooling heaters 14 and 15 (for example, cooling water of 0 ° C. or higher and lower than 60 ° C.) can be supplied, the temperature of the battery can be adjusted to an appropriate temperature (for example, 25 ° C.).
- the cooling water cooling heater is a refrigerant cooling water heat exchanger 15 that exchanges heat between the high-pressure side refrigerant and the cooling water of the refrigeration cycle 31 and dissipates heat from the high-pressure side refrigerant to the cooling water.
- a device is an electrical device that operates using electricity.
- the electric device is, for example, an inverter 19, a battery, a motor, or the like.
- the high temperature cooling water heated by the cooling water cooling heater 15 is not supplied to the electric equipment, and the low temperature cooling water bypassing the cooling water cooling heater 15 can be supplied, so that the electric equipment is supplied to the electric equipment.
- the temperature of the cooling water can be lowered. For this reason, the resistance value of the electric device can be lowered, so that the circuit resistance loss and the switching loss of the semiconductor switching element can be reduced.
- the cooling water circuit 10 has a bypass channel 50 in which the cooling water flowing out from the cooling water cooling heaters 14 and 15 flows through the cooling water heat exchangers 16 and 17.
- the cooling water cooler 14 cools the cooling water by exchanging heat between the low-pressure side refrigerant and the cooling water of the refrigeration cycle 31 and absorbing heat from the cooling water to the low-pressure side refrigerant.
- the cooler core 16 cools air by exchanging heat between the air blown into the passenger compartment and the cooling water.
- the interior of the vehicle can be air-conditioned at an appropriate temperature, and the cooling water distribution devices 18, 19, 20, and 21 can be adjusted to an appropriate temperature.
- the cooling water cooler 14 cools the cooling water by exchanging heat between the low-pressure side refrigerant and the cooling water of the refrigeration cycle 31 and absorbing heat from the cooling water to the low-pressure side refrigerant.
- the cooling water heater 15 heats the cooling water by exchanging heat between the high-pressure side refrigerant and the cooling water of the refrigeration cycle 31 and radiating heat from the high-pressure side refrigerant to the cooling water.
- the radiator 13 adjusts the temperature of the cooling water by exchanging heat between the air outside the passenger compartment and the cooling water.
- the switching device 22 selectively switches between a state in which the cooling water flowing out from the cooling water heater 15 flows to the radiator 13 and a state in which the cooling water flowing out from the cooling water cooler 14 flows to the radiator 13.
- the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 In the operation mode in which the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 absorbs heat from the outside air by the radiator 13, the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 also absorbs heat from the cooling water circulation devices 18, 19, 20, 21. be able to.
- switching devices 22, 24 that control the flow rate of the cooling water flowing into the cooling water heat exchangers 16, 17 and the flow rate of the cooling water flowing into the cooling water circulation devices 18, 19, 20, 21. is doing.
- the switching devices 22 and 24 can adjust the heat exchange amount in the cooling water heat exchangers 16 and 17 and the temperature of the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21 by controlling the flow rate of the cooling water. .
- the switching devices 22 and 24 have a first switching valve 24 and a second switching valve 22.
- the first switching valve 24 flows through the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21 in comparison with the first circulation state in which the cooling water flows through the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21. Switches between the state in which the cooling water flow rate decreases.
- the second switching valve 22 has a second flow state in which the cooling water flows through the cooling water heat exchangers 16 and 17 and a flow rate of the cooling water flowing through the cooling water heat exchangers 13, 16 and 17 in comparison with the second flow state. Toggling.
- the switching devices 22, 24 are divided into a first switching valve 24 for the cooling water circulation devices 18, 19, 20, 21 and a second switching valve 22 for the cooling water heat exchangers 16, 17. Therefore, the freedom degree of design and arrangement
- the switching devices 22 and 24 are configured such that the cooling water flowing out from the first branch flow path 51 flows into the cooling water circulation devices 18, 19, 20 and 21, and the cooling water circulation devices 18, 19, 20 and 21 are switched to a state in which the cooling water flowing out from the second branch flow path 52 flows.
- the state in which the cooling water circulation devices 18, 19, 20, 21 are connected to the low temperature side cooling water circuit (the cooling water circuit on the first pump 11 and the cooling water cooler 14 side) and the high temperature side cooling water circuit ( The state connected to the second pump 12 and the coolant circuit on the coolant heater 15 side) can be switched. Therefore, the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21 can be adjusted to a more appropriate temperature.
- the radiator 13 adjusts the temperature of the cooling water by exchanging heat between the air outside the passenger compartment and the cooling water.
- the cooling water flowing out from the cooling water cooler 14 flows into the radiator 13, and the cooling water flowing out from the first branch channel 51 into the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21.
- the cooling water flowing out from the cooling water heater 15 flows into the radiator 13, and the cooling water flowing out from the second branch flow path 52 flows into the cooling water circulation devices 18, 19, 20, 21. Switch between incoming states.
- the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 flows through the radiator 13 and the cooling water distribution devices 18, 19, 20, 21, so that the cooling water cooled by the cooling water cooler 14 is
- the radiator 13 can absorb heat from the outside air and can cool the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21.
- the cooling water heated by the cooling water heater 15 flows through the radiator 13 and the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21, so that the cooling water heated by the cooling water heater 15 is generated by the radiator 13. Heat can be radiated to the outside air and the cooling water circulation devices 18, 19, 20, 21 can be heated.
- the series device side distribution valve 22 and the parallel device side distribution valve 24 are integrated to form one distribution valve 26, and the series device side collective valve 23 and the parallel device side are configured.
- the collective valve 25 is integrated to constitute one collective valve 27.
- the distribution valve 26 is a first pump for each of the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the coolant cooling water heat exchanger 18, the bypass passage 50, the inverter 19, the battery heat exchanger 20, and the oil heat exchanger 21. 11, the state in which the cooling water discharged from 11 flows in, the state in which the cooling water discharged from the second pump 12 flows, the cooling water discharged from the first pump 11 and the cooling water discharged from the second pump 12. Is switched to a state where no inflow occurs.
- the collective valve 27 is a first pump for each of the radiator 13, the cooler core 16, the heater core 17, the coolant cooling water heat exchanger 18, the bypass passage 50, the inverter 19, the battery heat exchanger 20, and the oil heat exchanger 21.
- 11 is switched between a state in which the cooling water flows out to 11, a state in which the cooling water flows out to the second pump 12, and a state in which the cooling water does not flow out to the first pump 11 and the second pump 12.
- the cooling water cooler 14 It is possible to switch between a state in which the cooling water that has flowed through the cooling water heater 15 flows and a state in which the cooling water that has flowed through the cooling water cooler 14 or the cooling water heater 15 flows.
- an intercooler 28 may be disposed instead of the oil heat exchanger 21 as indicated by the reference numerals in parentheses.
- the intercooler is an intake cooling water heat exchanger (intake heat medium heat exchanger) that cools the supercharged intake air by exchanging heat between the supercharged intake air and the cooling water of the engine that has been compressed by the supercharger and becomes hot. is there.
- the switching devices 22 and 24 are configured so that the cooling water flowing out from the cooling water cooling heaters 14 and 15 is supplied to each of the cooling water heat exchangers 16 and 17 and the cooling water circulation devices 18, 19, 20, and 21. The state in which it flows in and the state in which the cooling water which flowed out from the branch flow paths 51 and 52 flows in are switched.
- the cooling water heater 15 that heats the cooling water by exchanging heat between the high-pressure side refrigerant and the cooling water of the refrigeration cycle 31 and dissipating heat from the high-pressure side refrigerant to the cooling water, the engine intake air, and the cooling water And an intake air cooling water heat exchanger 28 for exchanging heat with each other.
- the high-temperature cooling water heated by the cooling water cooling heater 15 is not supplied to the intake cooling water heat exchanger 28, and low-temperature cooling water bypassing the cooling water cooling heater 15 can be supplied.
- the temperature of the cooling water supplied to the cooling water heat exchanger 28 can be lowered.
- the efficiency of air filling into the engine cylinder can be increased, and the engine output can be increased.
- cooling water is used as a heat medium for adjusting the temperature of the temperature adjustment target device, but various media such as oil may be used as the heat medium.
- Nanofluid may be used as the heat medium.
- a nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size of the order of nanometers are mixed.
- antifreeze liquid ethylene glycol
- the effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature range the effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the heat medium at an extremely low temperature
- liquidity of can be acquired.
- Such an effect varies depending on the particle configuration, particle shape, blending ratio, and additional substance of the nanoparticles.
- the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a small amount of heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
- the amount of heat stored in the heat medium itself can be increased.
- the aspect ratio of the nanoparticles is preferably 50 or more. This is because sufficient thermal conductivity can be obtained.
- the aspect ratio is a shape index that represents the ratio of the vertical and horizontal dimensions of the nanoparticles.
- Nanoparticles containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, Au nanoparticle, Ag nanowire, CNT (carbon nanotube), graphene, graphite core-shell nanoparticle (a structure such as a carbon nanotube surrounding the above atom is included as a constituent atom of the nanoparticle. Particles), Au nanoparticle-containing CNTs, and the like can be used.
- a chlorofluorocarbon refrigerant is used as the refrigerant.
- the type of the refrigerant is not limited to this, and natural refrigerant such as carbon dioxide, hydrocarbon refrigerant, or the like is used. It may be used.
- the refrigeration cycle 31 of each of the above embodiments constitutes a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant, but the supercritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure exceeds the critical pressure of the refrigerant. May be configured.
- the cooling water discharged from the first pump 11 or the second pump 12 exchanges heat with the engine cooling water in the engine cooling circuit via the cooling water cooling water heat exchanger 18.
- the cooling water discharged from the first pump 11 or the second pump 12 may circulate through the engine cooling circuit via the flow path switching valve.
- the flow path switching valve is a switching device that switches between when the cooling water discharged from the first pump 11 or the second pump 12 circulates through the engine cooling circuit and when it does not circulate.
- the inverter 19 is provided as the heat generating device, but various heat generating devices may be provided in addition to the inverter 19.
- Other examples of the heat generating device include a traveling electric motor and various engine devices.
- Various engine devices include turbochargers, intercoolers, EGR coolers, CVT warmers, CVT coolers, exhaust heat recovery devices, and the like.
- the turbocharger is a supercharger that supercharges engine intake air (intake).
- the intercooler is an intake air cooler (intake heat medium heat exchanger) that cools the supercharged intake air by exchanging heat between the supercharged intake air that has been compressed by the turbocharger and becomes high temperature and the cooling water.
- the EGR cooler is an exhaust cooling water heat exchanger (exhaust heat medium heat exchanger) that cools exhaust gas by exchanging heat between engine exhaust gas (exhaust gas) returned to the intake side of the engine and cooling water.
- CVT warmer is a lubricating oil cooling water heat exchanger (lubricating oil heat medium heat exchanger) that heats CVT oil by exchanging heat between lubricating oil (CVT oil) that lubricates CVT (continuously variable transmission) and cooling water. It is.
- the CVT cooler is a lubricating oil cooling water heat exchanger (lubricating oil heat medium heat exchanger) that cools the CVT oil by exchanging heat between the CVT oil and the cooling water.
- lubricating oil cooling water heat exchanger lubricating oil heat medium heat exchanger
- the exhaust heat recovery unit is an exhaust cooling water heat exchanger (exhaust heat medium heat exchanger) that exchanges heat between the exhaust and the cooling water to absorb the heat of the exhaust into the cooling water.
- exhaust cooling water heat exchanger exhaust heat medium heat exchanger
- both the low-pressure side refrigerant and the high-pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 31 exchange heat with the cooling water, but either one of the low-pressure side refrigerant and the high-pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 31 May exchange heat with cooling water, and the other may exchange heat with air.
- the low-temperature side cooling water circuit in which the cooling water sucked and discharged by the first pump 11 circulates, and the high-temperature side in which the cooling water sucked and discharged by the second pump 12 circulates are formed, any one of the low temperature side cooling water circuit and the high temperature side cooling water circuit may be formed.
- a heat exchanger for exchanging heat between a heat medium other than air and cooling water may be disposed.
- a device for cooling or heating the cooling water using a refrigerant other than the refrigerant of the refrigeration cycle may be arranged.
- a Peltier element may be arranged as a device for cooling the cooling water.
- an electric heater may be arranged as a device for heating the cooling water.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
車両用温度調整装置は、熱媒体が循環する熱媒体回路(10)を備える。熱媒体回路(10)は、熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、熱媒体を冷却または加熱する熱媒体冷却加熱器(14、15)と、熱媒体を熱交換させる熱媒体熱交換器(13、16、17)と、熱媒体が流通する熱媒体流通機器(18、19、20、21)とを有する。さらに、熱媒体冷却加熱器(14、15)および熱媒体流通機器(18、19、20、21)は、熱媒体の流れにおいて互いに並列に配置されており、熱媒体冷却加熱器(14、15)および熱媒体熱交換器(13、16、17)は、熱媒体の流れにおいて互いに直列に配置されている。よって、ポンプの仕事量を低減させつつ、熱媒体流通機器を適正な温度に調節できる。
Description
本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2014年7月9日に出願された日本特許出願2014-141423を基にしている。
本開示は、熱媒体を用いた車両用温度調整装置に関する。
従来、特許文献1には、冷却水によって温度調整される複数のサーモコンポーネントが、冷媒冷却水熱交換器の冷却水流れ下流側に直列に配置された温度調整装置が記載されている。
複数のサーモコンポーネントは、例えばバッテリ、制御ユニット、電気モータ、エンジン、空調用熱交換器等である。冷媒冷却水熱交換器は、冷凍サイクルの冷媒と冷却水とを熱交換させて冷却水を冷却または加熱する熱交換器である。
冷媒冷却水熱交換器で冷却または加熱された冷却水が複数のサーモコンポーネントを流れることによって、複数のサーモコンポーネントの温度が調節される。
上記従来技術によると、冷却水の流れにおいて、冷媒冷却水熱交換器と複数のサーモコンポーネントとが直列に配置されているので、冷媒冷却水熱交換器と複数のサーモコンポーネントの両方で圧力損失が発生する。そのため、冷却水の圧力損失(流路抵抗)が大きくなり、ポンプの仕事量が大きくなってしまうという場合がある。
また、上記従来技術では、冷媒冷却水熱交換器で冷却または加熱された冷却水が複数のサーモコンポーネントに流れ込むので、複数のサーモコンポーネントに流れ込む冷却水の温度が互いに同じになる。
しかしながら、複数のサーモコンポーネントは、適正温度範囲が互いに異なる。そのため、全てのサーモコンポーネントに対して、適正な温度の冷却水を供給するのが困難であるので、全てのサーモコンポーネントを適正温度範囲内に保つのが困難である。その結果、一部のサーモコンポーネントの作動や耐久性等に支障がある場合がある。
本開示は上記点に鑑みて、ポンプの仕事量を低減させつつ、熱媒体流通機器を適正な温度に調節できるようにすることを目的とする。
本開示の一例によると、車両用温度調整装置は、熱媒体が循環する熱媒体回路を備える。熱媒体回路は、熱媒体を吸入して吐出するポンプと、熱媒体を冷却または加熱する熱媒体冷却加熱器と、熱媒体を熱交換させる熱媒体熱交換器と、熱媒体が流通する熱媒体流通機器とを有する。さらに、熱媒体冷却加熱器および熱媒体流通機器は、熱媒体の流れにおいて、互いに並列に配置されており、熱媒体冷却加熱器および熱媒体熱交換器は、熱媒体の流れにおいて、互いに直列に配置されている。
これによると、熱媒体が熱媒体冷却加熱器と熱媒体流通機器とを並列に流れるので、熱媒体が熱媒体冷却加熱器と熱媒体流通機器とを直列に流れる場合と比較して熱媒体の圧力損失(流路抵抗)を低減でき、ひいてはポンプの仕事量を低減できる。
また、熱媒体が、熱媒体冷却加熱器と熱媒体流通機器とを並列に流れ、熱媒体冷却加熱器と熱媒体熱交換器とを直列に流れるので、熱媒体熱交換器に供給される熱媒体の温度とは異なる温度の熱媒体を熱媒体流通機器に供給できる。そのため、熱媒体熱交換器および熱媒体流通機器の両方を適正な温度に調節できる。
例えば、熱媒体回路は、ポンプから吐出された熱媒体が熱媒体冷却加熱器へ流れる主流路と、ポンプから吐出された熱媒体が熱媒体冷却加熱器をバイパスして熱媒体流通機器へ流れる分岐流路とを有していてもよい。これにより、熱媒体を、熱媒体冷却加熱器と熱媒体流通機器とに並列に流すことができる。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に示す車両用温度調整装置1は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。本実施形態では、車両用温度調整装置1を、エンジン(内燃機関)および走行用電動モータ(モータージェネレータ)から車両走行用駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。
図1に示す車両用温度調整装置1は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。本実施形態では、車両用温度調整装置1を、エンジン(内燃機関)および走行用電動モータ(モータージェネレータ)から車両走行用駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。
本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源(商用電源)から供給された電力を、車両に搭載された電池(車載バッテリ)に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
エンジンから出力される駆動力は、車両走行用駆動力として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができる。電池は、減速時や降坂時に走行用電動モータにて回生された電力(回生エネルギ)を蓄えることもできる。
電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用温度調整装置1を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
プラグインハイブリッド自動車は、車両走行開始前の車両停車時に外部電源から電池に充電しておくことによって、走行開始時のように電池の蓄電残量SOCが予め定めた走行用基準残量以上になっているときにはEV走行モードとなる。EV走行モードは、走行用電動モータが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードである。
一方、車両走行中に電池の蓄電残量SOCが走行用基準残量よりも低くなっているときにはHV走行モードとなる。HV走行モードは、主にエンジンが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には走行用電動モータを作動させてエンジンを補助する。
本実施形態のプラグインハイブリッド自動車では、このようにEV走行モードとHV走行モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対してエンジンの燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。EV走行モードとHV走行モードとの切り替えは、駆動力制御装置(図示せず)によって制御される。
図1に示すように、車両用温度調整装置1は、冷却水(熱媒体)が循環する冷却水回路10(熱媒体回路)を備えている。冷却水回路10は、第1ポンプ11、第2ポンプ12、ラジエータ13、冷却水冷却器14、冷却水加熱器15、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20、オイル熱交換器21、直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25を有している。
第1ポンプ11および第2ポンプ12は、冷却水(熱媒体)を吸入して吐出する電動ポンプである。第1ポンプ11および第2ポンプ12は、互いに独立して冷却水を吸入して吐出する。第1ポンプ11および第2ポンプ12は、各冷却水流通機器を流れる冷却水の流量を調整する流量調整部である。
冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
ラジエータ13、冷却水冷却器14、冷却水加熱器15、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21は、冷却水が流通する冷却水流通機器(熱媒体流通機器)である。
ラジエータ13は、冷却水と車室外空気(以下、外気と言う。)とを熱交換(顕熱交換)させる冷却水外気熱交換器(熱媒体外気熱交換器)である。ラジエータ13に外気温以上の温度の冷却水を流すことにより、冷却水から外気に放熱させることが可能である。ラジエータ13に外気温以下の冷却水を流すことにより、外気から冷却水に吸熱させることが可能である。換言すれば、ラジエータ13は、冷却水から外気に放熱させる放熱器としての機能、および外気から冷却水に吸熱させる吸熱器としての機能を発揮できる。
ラジエータ13は、冷却水が流通する流路を有し、冷却水冷却器14や冷却水加熱器15で温度調整された冷却水との間で熱授受が行われる熱授受機器である。
室外送風機30は、ラジエータ13へ外気を送風する電動送風機(外気送風機)である。ラジエータ13および室外送風機30は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ13に走行風を当てることができる。室外送風機30は、ラジエータ13を流れる外気の流量を調整する流量調整装置である。
冷却水冷却器14(チラー)および冷却水加熱器15(水冷コンデンサ)は、冷却水を冷却または加熱する冷却水冷却加熱器(熱媒体冷却加熱器)である。冷却水冷却器14および冷却水加熱器15は、冷却水を熱交換させて冷却水の温度を調整する冷却水温度調整用熱交換器(熱媒体温度調整用熱交換器)である。
冷却水冷却器14は、冷却水を冷却する冷却水冷却用熱交換器(熱媒体冷却器)である。冷却水加熱器15は、冷却水を加熱する冷却水加熱用熱交換器(熱媒体加熱器)である。
冷却水冷却器14は、冷凍サイクル31の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水から低圧側冷媒に吸熱させる低圧側熱交換器(冷媒熱媒体熱交換器)である。冷却水冷却器14は、冷凍サイクル31の蒸発器を構成している。
冷凍サイクル31は、圧縮機32、冷却水加熱器15、膨張弁33および冷却水冷却器14を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル31では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
圧縮機32は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、冷凍サイクル31の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。
冷却水加熱器15は、圧縮機32から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒から冷却水に放熱させる高圧側熱交換器(冷媒熱媒体熱交換器)である。冷却水加熱器15は、高圧側冷媒を凝縮(潜熱変化)させる凝縮器である。
膨張弁33は、冷却水加熱器15から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧装置である。冷却水加熱器15の冷媒出口側に冷媒貯液器が設けられている場合、膨張弁33は、冷媒貯液器から流出した液相冷媒を減圧膨張させる。
膨張弁33は、冷却水冷却器14出口側冷媒の温度および圧力に基づいて冷却水冷却器14出口側冷媒の過熱度を検出する感温部を有し、冷却水冷却器14出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り通路面積を調整する温度式膨張弁である。膨張弁33の感温部は、冷却水冷却器14出口側冷媒の温度および圧力に関連する物理量に基づいて冷却水冷却器14出口側冷媒の過熱度を検出してもよい。
冷却水冷却器14は、膨張弁33で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発(潜熱変化)させる蒸発器である。冷却水冷却器14で蒸発した気相冷媒は圧縮機32に吸入されて圧縮される。
冷凍サイクル31は、冷却水を冷却する冷却水冷却器14と、冷却水を加熱する冷却水加熱器15とを有する冷却水冷却加熱装置(熱媒体冷却加熱装置)である。換言すれば、冷凍サイクル31は、冷却水冷却器14で低温冷却水を作り出す低温冷却水発生装置(低温熱媒体発生装置)であるとともに、冷却水加熱器15で高温冷却水を作り出す高温冷却水発生装置(高温熱媒体発生装置)である。
ラジエータ13では外気によって冷却水を冷却するのに対し、冷却水冷却器14では冷凍サイクル31の低圧冷媒によって冷却水を冷却する。このため、冷却水冷却器14で冷却された冷却水の温度を、ラジエータ13で冷却された冷却水の温度に比べて低くできる。具体的には、ラジエータ13では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却できないのに対し、冷却水冷却器14では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却できる。
クーラコア16およびヒータコア17は、冷却水冷却器14および冷却水加熱器15で温度調整された冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて送風空気の温度を調整する熱媒体空気熱交換器である。
クーラコア16は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換(顕熱交換)させて車室内への送風空気を冷却除湿する空気冷却用熱交換器である。ヒータコア17は、車室内への送風空気と冷却水とを熱交換(顕熱交換)させて車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。
冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19および電池用熱交換器20は、冷却水が流通する流路を有し、冷却水との間で熱授受が行われる熱授受機器(温度調整対象機器)である。
冷却水冷却水熱交換器18は、車両用温度調整装置1の冷却水(第1ポンプ11または第2ポンプ12によって循環される冷却水)と、エンジン冷却回路(図示せず)のエンジン冷却水(エンジン用熱媒体)とを熱交換する熱交換器(熱媒体熱媒体熱交換器)である。
エンジン冷却回路は、エンジン冷却水が循環する回路である。エンジン冷却水が車両のエンジンを循環することによってエンジンが冷却される。エンジン冷間時(エンジンが外気温と同程度に冷えている状態)においては、冷却水冷却水熱交換器18にエンジン冷却水の温度よりも高い温度の冷却水を流通させてエンジン冷却水の温度を上げることで、エンジンの暖機を促進する。
冷却水冷却水熱交換器18は、第1ポンプ11または第2ポンプ12によって循環される冷却水とエンジンとの間で熱授受が行われるエンジン用熱授受部を構成している。
インバータ19は、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用電動モータに出力する電力変換装置である。インバータ19は、作動に伴って発熱する発熱機器である。インバータ19の発熱量は、車両の走行状況によって変化するようになっている。
電池用熱交換器20は、電池への送風経路に配置され、送風空気と冷却水とを熱交換する熱交換器(熱媒体空気熱交換器)である。電池用熱交換器20は、電池と冷却水との間で熱授受が行われる電池用熱授受部を構成している。電池は、作動に伴って発熱する発熱機器である。
第1ポンプ11は、第1ポンプ用流路41に配置されている。第1ポンプ用流路41において第1ポンプ11の吐出側には、冷却水冷却器14が配置されている。第1ポンプ用流路41は、第1ポンプ11から吐出された冷却水が冷却水冷却器14へ流れる主流路(第1主流路)である。
第2ポンプ12は、第2ポンプ用流路42に配置されている。第2ポンプ用流路42において第2ポンプ12の吐出側には、冷却水加熱器15が配置されている。第2ポンプ用流路42は、第2ポンプ12から吐出された冷却水が冷却水加熱器15へ流れる主流路(第2主流路)である。
ラジエータ13は、ラジエータ用流路43に配置されている。クーラコア16は、クーラコア用流路44に配置されている。ヒータコア17は、ヒータコア用流路45に配置されている。
冷却水冷却水熱交換器18は、冷却水冷却水熱交換器用流路46に配置されている。インバータ19は、インバータ用流路47に配置されている。電池用熱交換器20は、電池熱交換用流路48に配置されている。オイル熱交換器21は、オイル熱交換器用流路49に配置されている。
第1ポンプ用流路41、第2ポンプ用流路42、ラジエータ用流路43、クーラコア用流路44、ヒータコア用流路45および冷却水冷却水熱交換器用流路46は、直列機器側分配弁22および直列機器側集合弁23に接続されている。
直列機器側分配弁22および直列機器側集合弁23には、バイパス流路50が接続されている。バイパス流路50は、冷却水がラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17および冷却水冷却水熱交換器18を迂回して流れる流路である。
インバータ用流路47、電池熱交換用流路48およびオイル熱交換器用流路49は、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25に接続されている。
並列機器側分配弁24には、第1低温側並列流路51および第1高温側並列流路52が接続されている。第1低温側並列流路51は、第1ポンプ用流路41の分岐部A1から分岐して冷却水冷却器14と並列に冷却水が流れる分岐流路(第1分岐流路)である。第1高温側並列流路52は、第2ポンプ用流路42の分岐部B1から分岐して冷却水加熱器15と並列に冷却水が流れる分岐流路(第2分岐流路)である。
並列機器側集合弁25には、第2低温側並列流路53および第2高温側並列流路54が接続されている。第2低温側並列流路53は、第1ポンプ用流路41の合流部A2に合流して冷却水冷却器14と並列に冷却水が流れる合流流路(第1合流流路)である。第1高温側並列流路52は、第2ポンプ用流路42の合流部B2に合流して冷却水加熱器15と並列に冷却水が流れる合流流路(第2合流流路)である。
直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25は、冷却水の流れ(冷却水循環状態)を切り替える循環切替装置である。
直列機器側分配弁22は、冷却水の入口として第1入口22aおよび第2入口22bを有し、冷却水の出口として第1出口22c、第2出口22d、第3出口22e、第4出口22fおよび第5出口22gを有している。
直列機器側集合弁23は、冷却水の出口として第1出口23aおよび第2出口23bを有し、冷却水の入口として第1入口23c、第2入口23d、第3入口23e、第4入口23fおよび第5入口23gを有している。
並列機器側分配弁24は、冷却水の入口として第1入口24aおよび第2入口24bを有し、冷却水の出口として第1出口24c、第2出口24dおよび第3出口24eを有している。
並列機器側集合弁25は、冷却水の出口として第1出口25aおよび第2出口25bを有し、冷却水の入口として第1入口25c、第2入口25dおよび第3入口25eを有している。
直列機器側分配弁22の第1入口22aには、第1ポンプ用流路41の一端が接続されている。換言すれば、直列機器側分配弁22の第1入口22aには、冷却水冷却器14の冷却水出口側が接続されている。
直列機器側分配弁22の第2入口22bには、第2ポンプ用流路42の一端が接続されている。換言すれば、直列機器側分配弁22の第2入口22bには、冷却水加熱器15の冷却水出口側が接続されている。
直列機器側分配弁22の第1出口22cには、ラジエータ用流路43の一端が接続されている。換言すれば、直列機器側分配弁22の第1出口22cにはラジエータ13の冷却水入口側が接続されている。
直列機器側分配弁22の第2出口22dには、クーラコア用流路44の一端が接続されている。換言すれば、直列機器側分配弁22の第2出口22dにはクーラコア16の冷却水入口側が接続されている。
直列機器側分配弁22の第3出口22eには、ヒータコア用流路45の一端が接続されている。換言すれば、直列機器側分配弁22の第3出口22eにはヒータコア17の冷却水入口側が接続されている。
直列機器側分配弁22の第4出口22fには、冷却水冷却水熱交換器用流路46の一端が接続されている。換言すれば、直列機器側分配弁22の第4出口22fには冷却水冷却水熱交換器18の冷却水入口側が接続されている。
直列機器側分配弁22の第5出口22gには、バイパス流路50の一端が接続されている。
直列機器側集合弁23の第1入口23cには、ラジエータ用流路43の他端が接続されている。換言すれば、直列機器側集合弁23の第1入口23cにはラジエータ13の冷却水出口側が接続されている。
直列機器側集合弁23の第2入口23dには、クーラコア用流路44の他端が接続されている。換言すれば、直列機器側集合弁23の第2入口23dにはクーラコア16の冷却水出口側が接続されている。
直列機器側集合弁23の第3入口23eには、ヒータコア用流路45の他端が接続されている。換言すれば、直列機器側集合弁23の第3入口23eにはヒータコア17の冷却水出口側が接続されている。
直列機器側集合弁23の第4入口23fには、冷却水冷却水熱交換器用流路46の他端が接続されている。換言すれば、直列機器側集合弁23の第4入口23fには冷却水冷却水熱交換器18の冷却水出口側が接続されている。
直列機器側集合弁23の第5入口23gには、バイパス流路50の他端が接続されている。
直列機器側集合弁23の第1出口23aには、第1ポンプ用流路41の他端が接続されている。換言すれば、直列機器側集合弁23の第1出口23aには、第1ポンプ11の冷却水吸入側が接続されている。
直列機器側集合弁23の第2出口23bには、第2ポンプ用流路42の他端が接続されている。換言すれば、直列機器側集合弁23の第2出口23bには、第2ポンプ12の冷却水吸入側が接続されている。
並列機器側分配弁24の第1入口24aには、第1低温側並列流路51が接続されている。換言すれば、並列機器側分配弁24の第1入口24aには、第1ポンプ11の冷却水吐出側が接続されている。
並列機器側分配弁24の第2入口24bには、第1高温側並列流路52が接続されている。換言すれば、並列機器側分配弁24の第2入口24bには、第2ポンプ12の冷却水吐出側が接続されている。
並列機器側分配弁24の第1出口24cには、インバータ用流路47の一端が接続されている。換言すれば、並列機器側分配弁24の第1出口24cにはインバータ19の冷却水入口側が接続されている。
並列機器側分配弁24の第2出口24dには、電池熱交換用流路48の一端が接続されている。換言すれば、並列機器側分配弁24の第2出口24dには電池用熱交換器20の冷却水入口側が接続されている。
並列機器側分配弁24の第3出口24eには、オイル熱交換器用流路49の一端が接続されている。換言すれば、並列機器側分配弁24の第3出口24eにはオイル熱交換器21の冷却水入口側が接続されている。
並列機器側集合弁25の第1入口25cには、インバータ用流路47の他端が接続されている。換言すれば、並列機器側集合弁25の第1入口25cにはインバータ19の冷却水出口側が接続されている。
並列機器側集合弁25の第2入口25dには、電池熱交換用流路48の他端が接続されている。換言すれば、並列機器側集合弁25の第2入口23dには電池用熱交換器20の冷却水出口側が接続されている。
並列機器側集合弁25の第3入口25eには、オイル熱交換器用流路49の他端が接続されている。換言すれば、並列機器側集合弁25の第3入口25eにはオイル熱交換器21の冷却水出口側が接続されている。
並列機器側集合弁25の第1出口25aには、第2低温側並列流路53が接続されている。換言すれば、並列機器側集合弁25の第1出口25aには、第1ポンプ11の冷却水吸入側が接続されている。
並列機器側集合弁25の第2出口25bには、第2高温側並列流路54が接続されている。換言すれば、並列機器側集合弁25の第2出口25bには、第2ポンプ12の冷却水吸入側が接続されている。
直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25は、各入口と各出口との連通状態を任意または選択的に切り替え可能な構造になっている。
具体的には、直列機器側分配弁22は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18およびバイパス流路50のそれぞれについて、第1ポンプ11から吐出された冷却水が流入する状態と、第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入する状態と、第1ポンプ11から吐出された冷却水および第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入しない状態とを切り替える。
直列機器側集合弁23は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18およびバイパス流路50のそれぞれについて、第1ポンプ11へ冷却水が流出する状態と、第2ポンプ12へ冷却水が流出する状態と、第1ポンプ11および第2ポンプ12へ冷却水が流出しない状態とを切り替える。
並列機器側分配弁24は、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のそれぞれについて、第1ポンプ11から吐出された冷却水が流入する状態と、第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入する状態と、第1ポンプ11から吐出された冷却水および第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入しない状態とを切り替える。
並列機器側集合弁25は、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のそれぞれについて、第1ポンプ11へ冷却水が流出する状態と、第2ポンプ12へ冷却水が流出する状態と、第1ポンプ11および第2ポンプ12へ冷却水が流出しない状態とを切り替える。
直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24、並列機器側集合弁25は、弁開度を調整可能になっている。これにより、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20、オイル熱交換器21およびバイパス流路50を流れる冷却水の流量を調整できる。
すなわち、直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20、オイル熱交換器21およびバイパス流路50のそれぞれに対して、冷却水の流量を調整する流量調整装置である。
直列機器側分配弁22は、第1ポンプ11から吐出された冷却水と、第2ポンプ12から吐出された冷却水とを任意の流量割合で混合して、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18およびバイパス流路50に流入させることが可能になっている。
並列機器側分配弁24は、第1ポンプ11から吐出された冷却水と、第2ポンプ12から吐出された冷却水とを任意の流量割合で混合して、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21に流入させることが可能になっている。
すなわち、直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20、オイル熱交換器21およびバイパス流路50のそれぞれに対して、冷却水冷却器14で冷却された冷却水と、冷却水加熱器15で加熱された冷却水との流量割合を調整する流量割合調整装置である。
直列機器側分配弁22および並列機器側分配弁24は、一体的に形成されて弁駆動源が共用化されていてもよい。直列機器側集合弁23および並列機器側集合弁25は、一体的に形成されて弁駆動源が共用化されていてもよい。
直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25は、一体的に形成されて弁駆動源が共用化されていてもよい。
直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25はそれぞれ、多数の弁の組み合わせで構成されていてもよい。
クーラコア16およびヒータコア17は、車両用空調装置の室内空調ユニットのケース55に収容されている。
ケース55は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。ケース55内の空気流れ最上流側には、内外気切替箱(図示せず)が配置されている。内外気切替箱は、内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する内外気導入装置である。
内外気切替箱には、ケース55内に内気を導入させる内気吸込口、および外気を導入させる外気吸込口が形成されている。内外気切替箱の内部には、内外気切替ドア(図示せず)が配置されている。
内外気切替ドアは、ケース55内に内気が導入される内気導入モードと、外気が導入される外気導入モードとを切り替える内外気切替装置である。換言すれば、内外気切替ドアは、ケース55内に導入される内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる風量割合変更装置である。
具体的には、内外気切替ドアは、内気吸込口および外気吸込口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる。内外気切替ドアは、電動アクチュエータ(図示せず)によって駆動される。
内外気切替箱の空気流れ下流側には、室内送風機56(ブロワ)が配置されている。室内送風機56は、内外気切替箱を介して吸入した空気(内気および外気)を車室内へ向けて送風する送風装置である。室内送風機56は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機である。
ケース55内において室内送風機56の空気流れ下流側には、クーラコア16およびヒータコア17が配置されている。
ケース55の内部においてクーラコア16の空気流れ下流側部位には、ヒータコアバイパス通路55aが形成されている。ヒータコアバイパス通路55aは、クーラコア16を通過した空気を、ヒータコア17を通過させずに流す空気通路である。
ケース55の内部においてクーラコア16とヒータコア17との間には、エアミックスドア(図示せず)が配置されている。
エアミックスドアは、ヒータコア17へ流入させる空気と、ヒータコアバイパス通路55aへ流入させる空気との風量割合を連続的に変化させる風量割合調整装置である。エアミックスドアは、回動可能な板状ドアや、スライド可能なドア等であり、電動アクチュエータ(図示せず)によって駆動される。
ヒータコア17を通過する空気とヒータコアバイパス通路55aを通過する空気との風量割合によって、車室内へ吹き出される吹出空気の温度が変化する。したがって、エアミックスドアは、車室内へ吹き出される吹出空気の温度を調整する温度調整装置である。
ケース55の空気流れ最下流部には、空調対象空間である車室内へ送風空気を吹き出す吹出口(図示せず)が配置されている。この吹出口としては、具体的には、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口およびフット吹出口が設けられている。
デフロスタ吹出口は、車両前面窓ガラスの内側の面に向けて空調風を吹き出す。フェイス吹出口は、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す。フット吹出口は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出す。
吹出口の空気流れ上流側には、吹出口モードドア(図示せず)が配置されている。吹出口モードドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置である。吹出口モードドアは、電動アクチュエータ(図示せず)によって駆動される。
吹出口モードドアによって切り替えられる吹出口モードとしては、例えば、フェイスモード、バイレベルモード、フットモードおよびフットデフロスタモードがある。
フェイスモードは、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。
フットモードは、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。フットデフロスタモードは、フット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出す吹出口モードである。
次に、車両用温度調整装置1の電気制御部を図2に基づいて説明する。制御装置70は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。
制御装置70によって制御される制御対象機器は、第1ポンプ11、第2ポンプ12、直列機器側分配弁22、並列機器側分配弁24、直列機器側集合弁23、並列機器側集合弁25、室外送風機30、圧縮機32、室内送風機56、ケース55の内部に配置された各種ドア(内外気切替ドア、エアミックスドア、吹出口モードドア等)を駆動する電動アクチュエータ等である。
制御装置70のうち、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部(制御装置)を構成している。
制御装置70のうち第1ポンプ11および第2ポンプ12の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、ポンプ制御部70a(ポンプ制御部)である。ポンプ制御部70aは、各冷却水流通機器を流れる冷却水の流量を制御する流量制御部(流量制御部)である。
制御装置70のうち直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、切替制御部70b(切替制御部)である。切替制御部70bは、冷却水の循環状態を切り替える循環切替制御部でもある。切替制御部70bは、各冷却水流通機器を流れる冷却水の流量を調整する流量制御部(流量制御部)でもある。
制御装置70のうち室外送風機30の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、室外送風機制御部70c(外気送風機制御部)である。室外送風機制御部70cは、ラジエータ13を流れる外気の流量を制御する流量制御部(流量制御部)である。
制御装置70のうち圧縮機32の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、圧縮機制御部70d(圧縮機制御部)である。圧縮機制御部70dは、圧縮機32から吐出される冷媒の流量を制御する冷媒流量制御部である。
制御装置70のうち室内送風機56の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、室内送風機制御部70e(室内送風機制御部)である。室内送風機制御部70eは、車室内へ吹き出される送風空気の風量を制御する吹出風量制御部である。
各制御部70a、70b、70c、70d、70eは、制御装置70に対して別体で構成されていてもよい。
制御装置70の入力側には、内気温度センサ71、外気温度センサ72、日射センサ73、第1水温センサ74、第2水温センサ75、ラジエータ水温センサ76、クーラコア温度センサ77、ヒータコア温度センサ78、エンジン水温センサ79、インバータ温度センサ80、電池温度センサ81、冷媒温度センサ82、冷媒圧力センサ83等のセンサ群の検出信号が入力される。
内気温度センサ71は、内気の温度(車室内温度)を検出する検出器(内気温度検出器)である。外気温度センサ72は、外気の温度(車室外温度)を検出する検出器(外気温度検出器)である。日射センサ73は、車室内の日射量を検出する検出器(日射量検出器)である。
第1水温センサ74は、第1ポンプ用流路41を流れる冷却水の温度(例えば第1ポンプ11に吸入される冷却水の温度)を検出する検出器(第1熱媒体温度検出器)である。
第2水温センサ75は、第2ポンプ用流路42を流れる冷却水の温度(例えば第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度)を検出する検出器(第2熱媒体温度検出器)である。
ラジエータ水温センサ76は、ラジエータ用流路43を流れる冷却水の温度(例えばラジエータ13から流出した冷却水の温度)を検出する検出器(機器側熱媒体温度検出器)である。
クーラコア温度センサ77は、クーラコア16の表面温度を検出する検出器(クーラコア温度検出器)である。クーラコア温度センサ77は、例えば、クーラコア16の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、クーラコア16を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
ヒータコア温度センサ78は、ヒータコア17の表面温度を検出する検出器(ヒータコア温度検出器)である。ヒータコア温度センサ78は、例えば、ヒータコア17の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、ヒータコア17を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
エンジン水温センサ79は、エンジン冷却回路60を循環する冷却水の温度(例えばエンジンの内部を流れる冷却水の温度)を検出する検出器(エンジン熱媒体温度検出器)である。
インバータ温度センサ80は、インバータ用流路47を流れる冷却水の温度(例えばインバータ19から流出した冷却水の温度)を検出する検出器(機器側熱媒体温度検出器)である。
電池温度センサ81は、電池熱交換用流路48を流れる冷却水の温度(例えば電池用熱交換器20に流入する冷却水の温度)を検出する検出器(機器側熱媒体温度検出器)である。電池温度センサ81は、温度バラツキのある電池パック内において特定の部位の温度(電池代表温度)を検出する検出器(電池代表温度検出器)であってもよい。
冷媒温度センサ82は、冷凍サイクル31の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器である。冷媒圧力センサ83は、冷凍サイクル31冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出器である。
制御装置70の入力側には、操作パネル85に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。例えば、操作パネル85は、車室内前部の計器盤付近に配置されている。
操作パネル85に設けられた各種空調操作スイッチは、デフロスタスイッチ、エアコンスイッチ、オートスイッチ、車室内温度設定スイッチ、風量設定スイッチおよび空調停止スイッチ等である。
デフロスタスイッチは、デフロスタモードを設定または解除するスイッチである。デフロスタモードは、室内空調ユニットのデフロスタ吹出口からフロント窓ガラスの内面に向けて空調風を吹き出してフロント窓ガラスの曇りを防止したり、窓曇りした場合に窓曇りを除去したりする吹出口モードである。
エアコンスイッチは、冷房または除湿の作動・停止(オン・オフ)を切り替えるスイッチである。風量設定スイッチは、室内送風機56から送風される風量を設定するスイッチである。オートスイッチは、空調の自動制御を設定または解除するスイッチである。
車室内温度設定スイッチは、乗員の操作によって車室内目標温度を設定する目標温度設定部である。空調停止スイッチは、空調を停止させるスイッチである。
制御装置70は、外気温度と車室内吹出空気の目標吹出温度TAOとに基づいて空調モードを決定する。目標吹出温度TAOは、内気温Trを速やかに乗員の所望の目標温度Tsetに近づけるために決定される値であって、下記数式F1により算出される。
(数1)
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C …F1
この数式において、Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度であり、Trは内気温度センサ71によって検出された内気温度であり、Tamは外気温度センサ72によって検出された外気温度であり、Tsは日射センサ73によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C …F1
この数式において、Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度であり、Trは内気温度センサ71によって検出された内気温度であり、Tamは外気温度センサ72によって検出された外気温度であり、Tsは日射センサ73によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
例えば、制御装置70は、外気温度よりも目標吹出温度TAOが低い場合、空調モードを冷房モードに決定し、外気温度よりも目標吹出温度TAOが高い場合、空調モードを暖房モードに決定する。
制御装置70のうち空調モードを決定する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、空調モード決定部(空調モード決定装置)である。空調モード決定部は、制御装置70に対して別体で構成されていてもよい。
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置70が第1ポンプ11、第2ポンプ12、圧縮機32、直列機器側分配弁22、直列機器側集合弁23、並列機器側分配弁24および並列機器側集合弁25等の作動を制御することによって、種々の作動モードに切り替えられる。
例えば、第1ポンプ11によって吸入されて吐出された冷却水が、冷却水冷却器14と、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のうち少なくとも1つの機器との間で循環する低温側冷却水回路(低温側熱媒体回路)が形成され、第2ポンプ12によって吸入されて吐出された冷却水が、冷却水加熱器15と、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のうち少なくとも1つの機器との間で循環する高温側冷却水回路(高温側熱媒体回路)が形成される。
ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のそれぞれについて、低温側冷却水回路に接続される場合と、高温側冷却水回路に接続される場合とを状況に応じて切り替えることによって、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21を状況に応じて適切な温度に調整できる。
ラジエータ13が低温側冷却水回路に接続された場合、冷凍サイクル31のヒートポンプ運転を行うことができる。すなわち、低温側冷却水回路では、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がラジエータ13を流れるので、ラジエータ13で冷却水が外気から吸熱する。
そして、ラジエータ13にて外気から吸熱した冷却水は、冷却水冷却器14で冷凍サイクル31の冷媒と熱交換して放熱する。したがって、冷却水冷却器14では、冷凍サイクル31の冷媒が冷却水を介して外気から吸熱する。
冷却水冷却器14にて外気から吸熱した冷媒は、冷却水加熱器15にて高温側冷却水回路の冷却水と熱交換して放熱する。したがって、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
ラジエータ13が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がラジエータ13を流れるので、ラジエータ13で冷却水の熱を外気に放熱できる。
クーラコア16が低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がクーラコア16を流れるので、クーラコア16で車室内への送風空気を冷却・除湿できる。すなわち車室内を冷房・除湿できる。
ヒータコア17が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がヒータコア17を流れるので、ヒータコア17で車室内への送風空気を加熱できる。すなわち車室内を暖房できる。
冷却水冷却水熱交換器18が低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水が冷却水冷却水熱交換器18を流れるのでエンジン冷却水を冷却できる。換言すれば、冷却水冷却水熱交換器18で低温側冷却水回路の冷却水がエンジン冷却水から吸熱できるので、エンジンの廃熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
冷却水冷却水熱交換器18が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水が冷却水冷却水熱交換器18を流れるのでエンジン冷却水を加熱できる。したがって、エンジンを加熱(暖機)できる。
インバータ19が低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がインバータ19を流れるのでインバータ19を冷却できる。換言すれば、インバータ19の廃熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
インバータ19が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がインバータ19を流れるのでインバータ19を加熱(暖機)できる。
電池用熱交換器20が低温側冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器14で冷却された冷却水が電池用熱交換器20を流れるので電池を冷却できる。換言すれば、電池の廃熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
電池用熱交換器20が高温側冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器15で加熱された冷却水が電池用熱交換器20を流れるので電池を加熱(暖機)できる。
本実施形態のようにインバータ19を冷却水冷却器14および冷却水加熱器15に対して並列に配置した構成(以下、並列配置構成と言う。)においては、インバータ19を冷却水冷却器14および冷却水加熱器15に対して直列に配置した構成(以下、直列配置構成と言う。)と比較して、インバータ19に流入する冷却水の温度を低くできるとともに、第1ポンプ11の消費動力を低減できる。以下、その理由を説明する。
理解を容易にするために、並列配置構成を簡略化した構成図を図3に示し、直列配置構成を簡略化した構成図を図4に示す。
図3では、インバータ19を冷却水加熱器15に対して並列に配置した構成を示している。図3の括弧内の符号は、インバータ19を冷却水冷却器14に対して並列に配置した構成に対応した符号である。
図4では、インバータ19を冷却水加熱器15に対して直列に配置した構成を示している。図4の括弧内の符号は、インバータ19を冷却水冷却器14に対して直列に配置した構成に対応した符号である。
図3に示す並列配置構成において、インバータ19に流入する冷却水の温度Ti_inは、次の数式F2で表される。
(数2)
Ti_in=[ΔTi×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL)]×(1-Qi/QL) ・・・(F2)
ΔTiは、インバータ19における冷却水の温度上昇量である。Qiは、インバータ19を流れた冷却水の流量である。QLは、第2ポンプ12から吐出された冷却水の流量である。Qjは、冷却水加熱器15およびヒータコア17を流れた冷却水の流量である。
Ti_in=[ΔTi×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL)]×(1-Qi/QL) ・・・(F2)
ΔTiは、インバータ19における冷却水の温度上昇量である。Qiは、インバータ19を流れた冷却水の流量である。QLは、第2ポンプ12から吐出された冷却水の流量である。Qjは、冷却水加熱器15およびヒータコア17を流れた冷却水の流量である。
Tcond_inは、冷却水加熱器15に流入する冷却水の温度である。ΔTcondは、冷却水加熱器15における冷却水の温度上昇量である。ΔTheは、ヒータコア17における冷却水の温度上昇量である。
この数式F2は、次のようにして求められる。冷却水配管における熱損失を無視すると、第2ポンプ12から吐出された冷却水の温度Twp_outは、インバータ19に流入する冷却水の温度Ti_in、および冷却水加熱器15に流入する冷却水の温度Tcond_inと等しくなる。
(数3)
Ti_in=Tcond_out=Twp_out ・・・(F3)
第2ポンプ12の発熱分の冷却水伝熱を無視すると、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、第2ポンプ12から吐出される冷却水の温度Twp_outと等しくなる。
Ti_in=Tcond_out=Twp_out ・・・(F3)
第2ポンプ12の発熱分の冷却水伝熱を無視すると、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、第2ポンプ12から吐出される冷却水の温度Twp_outと等しくなる。
(数4)
Twp_in=Twp_out ・・・(F4)
第2ポンプ12に吸入される冷却水は、インバータ19から流出した冷却水と、ヒータコア17から流出した冷却水とが混合された冷却水である。したがって、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、次の数式F5で表される。
Twp_in=Twp_out ・・・(F4)
第2ポンプ12に吸入される冷却水は、インバータ19から流出した冷却水と、ヒータコア17から流出した冷却水とが混合された冷却水である。したがって、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、次の数式F5で表される。
(数5)
Twp_in=Ti_out×(Qi/QL)+The_out×(Qj/QL) ・・・(F5)
The_outは、ヒータコア17から流出した冷却水の温度である。
Twp_in=Ti_out×(Qi/QL)+The_out×(Qj/QL) ・・・(F5)
The_outは、ヒータコア17から流出した冷却水の温度である。
インバータ19から流出した冷却水の温度Ti_outは、次の数式F6で表される。
(数6)
Ti_out=Ti_in+ΔTi ・・・(F6)
ヒータコア17から流出した冷却水の温度The_outは、次の数式F7で表される。
Ti_out=Ti_in+ΔTi ・・・(F6)
ヒータコア17から流出した冷却水の温度The_outは、次の数式F7で表される。
(数7)
The_out=The_in+ΔThe=Tcond_in+ΔTcond+ΔThe ・・・(F7)
以上の数式F2~F7から次の数式F8が導かれる。
The_out=The_in+ΔThe=Tcond_in+ΔTcond+ΔThe ・・・(F7)
以上の数式F2~F7から次の数式F8が導かれる。
(数8)
Ti_in=(Ti_in+ΔTi)×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL) ・・・(F8)
したがって、上述の数式F2が導かれる。
Ti_in=(Ti_in+ΔTi)×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL) ・・・(F8)
したがって、上述の数式F2が導かれる。
一方、図4に示す直列配置構成において、インバータ19に流入する冷却水の温度Ti_inは、次の数式F9で表される。
(数9)
Ti_in=[ΔTi×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL)+ΔTcond]×(1-Qi/QL) ・・・(F9)
この数式F9は、次のようにして求められる。
Ti_in=[ΔTi×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL)+ΔTcond]×(1-Qi/QL) ・・・(F9)
この数式F9は、次のようにして求められる。
冷却水配管における熱損失を無視すると、ヒータコア17に流入する冷却水の温度は、インバータ19に流入する冷却水の温度Ti_in、および冷却水加熱器15から流出する冷却水の温度Tcond_inと等しくなる。
(数10)
The_in=Ti_in=Tcond_out ・・・(F10)
第2ポンプ12の発熱分の冷却水伝熱を無視すると、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、第2ポンプ12から吐出される冷却水の温度Twp_outと等しくなる。
The_in=Ti_in=Tcond_out ・・・(F10)
第2ポンプ12の発熱分の冷却水伝熱を無視すると、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、第2ポンプ12から吐出される冷却水の温度Twp_outと等しくなる。
(数11)
Twp_in=Twp_out ・・・(F11)
第2ポンプ12に吸入される冷却水は、インバータ19から流出した冷却水と、ヒータコア17から流出した冷却水とが混合された冷却水である。したがって、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、次の数式F12で表される。
Twp_in=Twp_out ・・・(F11)
第2ポンプ12に吸入される冷却水は、インバータ19から流出した冷却水と、ヒータコア17から流出した冷却水とが混合された冷却水である。したがって、第2ポンプ12に吸入される冷却水の温度Twp_inは、次の数式F12で表される。
(数12)
Twp_in=Ti_out×(Qi/QL)+The_out×(Qj/QL) ・・・(F12)
冷却水加熱器15から流出した冷却水の温度Tcond_outは、次の数式F13で表される。
Twp_in=Ti_out×(Qi/QL)+The_out×(Qj/QL) ・・・(F12)
冷却水加熱器15から流出した冷却水の温度Tcond_outは、次の数式F13で表される。
(数13)
Tcond_out=Tcond_in+ΔTcond ・・・(F13)
インバータ19から流出した冷却水の温度Ti_outは、次の数式F14で表される。
Tcond_out=Tcond_in+ΔTcond ・・・(F13)
インバータ19から流出した冷却水の温度Ti_outは、次の数式F14で表される。
(数14)
Ti_out=Ti_in+ΔTi ・・・(F14)
ヒータコア17から流出した冷却水の温度The_outは、次の数式F15で表される。
Ti_out=Ti_in+ΔTi ・・・(F14)
ヒータコア17から流出した冷却水の温度The_outは、次の数式F15で表される。
(数15)
The_out=The_in+ΔThe=Tcond_in+ΔTcond+ΔThe ・・・(F15)
以上の数式F10~F15から次の数式F16が導かれる。
The_out=The_in+ΔThe=Tcond_in+ΔTcond+ΔThe ・・・(F15)
以上の数式F10~F15から次の数式F16が導かれる。
(数16)
Ti_in=(Ti_in+ΔTi)×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL)+ΔTcond ・・・(F16)
したがって、上述の数式F9が導かれる。
Ti_in=(Ti_in+ΔTi)×(Qi/QL)+(Tcond_in+ΔTcond+ΔThe)×(Qj/QL)+ΔTcond ・・・(F16)
したがって、上述の数式F9が導かれる。
数式F2(並列配置構成)におけるインバータ19に流入する冷却水の温度Ti_inをTi_in_palとし、数式F9(直列配置構成)におけるインバータ19に流入する冷却水の温度Ti_inをTi_in_serとすると、数式F2および数式F9に基づいて次の数式F17が導かれる。
(数17)
Ti_in_pal=Ti_in_ser-ΔTcond ・・・(F17)
したがって、並列配置構成では、直列配置構成と比較して、インバータ19に流入する冷却水の温度が低くなる。
Ti_in_pal=Ti_in_ser-ΔTcond ・・・(F17)
したがって、並列配置構成では、直列配置構成と比較して、インバータ19に流入する冷却水の温度が低くなる。
すなわち、インバータ19の廃熱量が同じ場合、流量Qiが同一条件においてΔTiは、直列配置構成、並列配置構成ともに同じ値となる。冷却水回路が熱的につり合っている場合、直列配置構成、並列配置構成ともにヒータコア17における空間への放熱量ΔTheは同じ値になる。
ヒータコア17の放熱量特性は、空気と冷却水との気水温度差によって決まるため、同一放熱量条件では直列配置構成、並列配置構成に関わらず、入口水温、出口水温はそれぞれ同じ値になる。
インバータ19が同一の発熱条件であると考える場合、並列配置構成では、直列配置構成と比較して、インバータ19に流入する冷却水の温度が低くなるので、耐久性の向上や、放熱構造の簡素化ができる。インバータ19に流入する冷却水の温度が低くなるほど、冷却性能が向上し、内部の素子を小さくできる。素子の小型化で、インバータ19の小型化、低コスト化が可能になる。
また、インバータ19に流入する冷却水の温度が低くなるほど、インバータ19のスイッチング損失量を低減させることができるので、走行モータの駆動効率を上げられる。
また、インバータ19に流入する冷却水の温度が低くなるほど、インバータ19のスイッチング損失量を低減させることができるので、走行モータの駆動効率を上げられる。
次に、図3に示す並列配置構成によると、図4に示す直列配置構成と比較して、第2ポンプ12の消費動力を低減できる理由を説明する。
図3に示す並列配置構成においては、次の数式F18の関係が満たされるように、インバータ19を流れた冷却水の流量Qi、および冷却水加熱器15およびヒータコア17を流れた冷却水の流量Qjが分配される。
(数18)
ΔPi+ΔPval=ΔPhe+ΔPcond_pal ・・・(F18)
ΔPiは、インバータ19における圧力損失である。ΔPvalは、並列機器側分配弁24における圧力損失である。ΔPheは、ヒータコア17における圧力損失である。ΔPcond_palは、並列配置構成での冷却水加熱器15における圧力損失である。
ΔPi+ΔPval=ΔPhe+ΔPcond_pal ・・・(F18)
ΔPiは、インバータ19における圧力損失である。ΔPvalは、並列機器側分配弁24における圧力損失である。ΔPheは、ヒータコア17における圧力損失である。ΔPcond_palは、並列配置構成での冷却水加熱器15における圧力損失である。
インバータ19を流れた冷却水の流量Qi、および冷却水加熱器15およびヒータコア17を流れた冷却水の流量Qjが所定値となるように、並列機器側分配弁24の開度を予め決めておく、または調整する。
上述の数式F18では、並列機器側分配弁24は、インバータ19側の冷却水流路の冷却水流路の開度を予め決めておく、または調整することを前提としている。並列機器側分配弁24は、冷却水加熱器15側の冷却水流路の冷却水流路の開度を予め決めておく、または調整するようにしてもよい。
第2ポンプ12の必要揚程HPは、次の数式F19で表される。
(数19)
HP=ΔPi+ΔPval=ΔPhe+ΔPcond_pal ・・・(F19)
第2ポンプ12の仕事量LPは、必要揚程HPと流量QLとの積に比例する。したがって、第2ポンプ12の仕事量LPは、次の数式F20で表される
(数20)
LP=(ΔPhe+ΔPcond_pal)×QL×α ・・・(F20)
αは比例係数である。
HP=ΔPi+ΔPval=ΔPhe+ΔPcond_pal ・・・(F19)
第2ポンプ12の仕事量LPは、必要揚程HPと流量QLとの積に比例する。したがって、第2ポンプ12の仕事量LPは、次の数式F20で表される
(数20)
LP=(ΔPhe+ΔPcond_pal)×QL×α ・・・(F20)
αは比例係数である。
図7に示す直列配置構成においては、次の数式F21の関係が満たされるように、インバータ19を流れた冷却水の流量Qi、および冷却水加熱器15およびヒータコア17を流れた冷却水の流量Qjが分配される。
(数21)
ΔPi=ΔPhe ・・・(F21)
インバータ19を流れた冷却水の流量Qi、および冷却水加熱器15およびヒータコア17を流れた冷却水の流量Qjが所定値となるように、流路径を予め決めておく。
ΔPi=ΔPhe ・・・(F21)
インバータ19を流れた冷却水の流量Qi、および冷却水加熱器15およびヒータコア17を流れた冷却水の流量Qjが所定値となるように、流路径を予め決めておく。
第2ポンプ12の必要揚程HPは、次の数式F22で表される。
(数22)
HP=ΔPi+ΔPcond_ser=ΔPhe+ΔPcond_ser ・・・(F22)
ΔPcond_serは、直列配置構成での冷却水加熱器15における圧力損失である。
HP=ΔPi+ΔPcond_ser=ΔPhe+ΔPcond_ser ・・・(F22)
ΔPcond_serは、直列配置構成での冷却水加熱器15における圧力損失である。
第2ポンプ12の仕事量LPは、必要揚程HPと流量QLとの積に比例する。したがって、第2ポンプ12の仕事量LPは、次の数式F23で表される。
(数23)
LP=(ΔPhe+ΔPcond_ser)×QL×β ・・・(F23)
βは比例係数である。
LP=(ΔPhe+ΔPcond_ser)×QL×β ・・・(F23)
βは比例係数である。
冷却水加熱器15内部流れが乱流に近いと仮定すると、冷却水加熱器15における圧力損失は、流量の1.75乗に比例する。したがって、直列配置構成での冷却水加熱器15における圧力損失は、次の数式F23で表される。
(数24)
ΔPcond_ser=ΔPcond_pal×(QL/Qj)^1.75 ・・・(F24)
すなわち、直列配置構成時の冷却水加熱器15における圧力損失は、並列配置構成時の冷却水加熱器15における圧力損失の(QL/Qj)^1.75倍になる。したがって、並列配置構成では、直列配置構成に比べて第2ポンプ12の消費動力を低減できる。
ΔPcond_ser=ΔPcond_pal×(QL/Qj)^1.75 ・・・(F24)
すなわち、直列配置構成時の冷却水加熱器15における圧力損失は、並列配置構成時の冷却水加熱器15における圧力損失の(QL/Qj)^1.75倍になる。したがって、並列配置構成では、直列配置構成に比べて第2ポンプ12の消費動力を低減できる。
冷却水加熱器15内部流れが乱流に近いと仮定すると、冷却水加熱器15における圧力損失は、流量の1乗に比例する。したがって、冷却水加熱器15内部流れが乱流である方が、第2ポンプ12の消費動力低減量を大きくできる。例えば、第2ポンプ12の消費動力を半減することも可能である。
本実施形態では、冷却水冷却加熱器14、15(冷却水冷却器14および冷却水加熱器15)および冷却水流通機器18、19、20、21(冷却水冷却水熱交換器18、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21)は、冷却水の流れにおいて、互いに並列に配置されている。
これによると、冷却水が、冷却水冷却加熱器14、15と冷却水流通機器18、19、20、21とを並列に流れるので、冷却水が、冷却水冷却加熱器14、15と冷却水流通機器18、19、20、21の両方とを直列に流れる場合と比較して、冷却水の圧力損失流路抵抗を低減でき、ひいてはポンプ11、12(第1ポンプ11および第2ポンプ12)の仕事量を低減できる。
また、冷却水が、冷却水冷却加熱器14、15と冷却水流通機器18、19、20、21とを並列に流れ、冷却水冷却加熱器14、15と冷却水熱交換器16、17(クーラコア16およびヒータコア17)とを直列に流れるので、冷却水熱交換器16、17に供給される冷却水の温度とは異なる温度の冷却水を冷却水流通機器18、19、20、21に供給できる。そのため、冷却水熱交換器16、17および冷却水流通機器18、19、20、21の両方を適正な温度に調節できる。
ラジエータ13は、第1ポンプ用流路41または第2ポンプ用流路42に配置されていてもよい。この構成によると、冷却水が、冷却水冷却加熱器14、15と冷却水流通機器18、19、20、21とを並列に流れ、冷却水冷却加熱器14、15とラジエータ13とを直列に流れる。
そのため、ラジエータ13に供給される冷却水の温度とは異なる温度の冷却水を冷却水流通機器18、19、20、21に供給できるので、ラジエータ13および冷却水流通機器18、19、20、21の両方を適正な温度に調節できる。
具体的には、冷却水回路10は、ポンプ11、12から吐出された冷却水が冷却水冷却加熱器14、15をバイパスして冷却水流通機器18、19、20、21へ流れる分岐流路51、52(第1低温側並列流路51および第1高温側並列流路52)を有している。
これにより、冷却水を、冷却水冷却加熱器14、15と冷却水流通機器18、19、20、21とに並列に流すことができる。
具体的には、冷却水冷却加熱器14、15は、冷凍サイクル31の冷媒と冷却水とを熱交換させる。これにより、冷凍サイクル31で生成される温熱・冷熱を利用する車両用温度調整装置1において、上述した本実施形態の作用効果を奏することができる。
具体的には、冷却水熱交換器16、17(クーラコア16およびヒータコア17)は、空気と冷却水とを熱交換させ、冷却水熱交換器16、17は、冷却水の流れにおいて、冷却水冷却加熱器14、15の下流側に直列に配置されている。
これにより、冷却水冷却加熱器14、15で冷却または加熱された冷却水を冷却水熱交換器16、17に供給できるので、冷却水熱交換器16、17における空気と冷却水との温度差を確保して、冷却水熱交換器16、17における熱交換能力を高めることができる。
具体的には、冷却水熱交換器16、17は、車室内へ送風される空気と冷却水とを熱交換させる。これにより、車室内の空調能力(冷暖房能力)を高めることができる。
具体的には、冷却水流通機器は、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用電動モータに出力するインバータ19である。
これにより、インバータ19に、冷却水冷却加熱器14、15で冷却または加熱された冷却水(例えば0℃以下または60℃以上の冷却水)が供給されず、冷却水冷却加熱器14、15をバイパスした冷却水(例えば0℃以上、60℃未満の冷却水)を供給できるので、インバータ19を適正温度範囲内(例えば10~40℃)に温度調整できる。
具体的には、冷却水流通機器は、電池と熱交換可能な熱交換器である。電池と熱交換可能な熱交換器は、例えば電池用熱交換器20等である。
これにより、電池と熱交換可能な電池用熱交換器20に、冷却水冷却加熱器14、15で冷却または加熱された冷却水(例えば0℃以下または60℃以上の冷却水)が供給されず、冷却水冷却加熱器14、15をバイパスした冷却水(例えば0℃以上、60℃未満の冷却水)を供給できるので、電池を適正温度(例えば25℃)に温度調整できる。
具体的には、冷却水冷却加熱器は、冷凍サイクル31の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させて高圧側冷媒から冷却水に放熱させる冷媒冷却水熱交換器15であり、冷却水流通機器は、電気を使用して作動する電気機器である。電気機器は、例えばインバータ19、電池、モータ等である。
これにより、電気機器に、冷却水冷却加熱器15で加熱された高温の冷却水が供給されず、冷却水冷却加熱器15をバイパスした低温の冷却水を供給できるので、電気機器に供給される冷却水の温度を低くできる。そのため、電気機器の抵抗値を低くしできるので、回路抵抗損失や、半導体スイッチング素子の切替時損失を低減できる。
本実施形態では、冷却水回路10は、冷却水冷却加熱器14、15から流出した冷却水が冷却水熱交換器16、17をバイパスして流れるバイパス流路50を有している。
これにより、冷却水熱交換器16、17で冷却水を熱交換させることなく、冷却水流通機器18、19、20、21に冷却水を流通させるという作動モードを実現できる。
本実施形態では、冷却水冷却器14は、冷凍サイクル31の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させて冷却水から低圧側冷媒に吸熱させることによって冷却水を冷却する。クーラコア16は、車室内へ送風される空気と冷却水とを熱交換させて空気を冷却する。
これにより、車室内を適正な温度で空調できるとともに、冷却水流通機器18、19、20、21を適正な温度に調節できる。
本実施形態では、冷却水冷却器14は、冷凍サイクル31の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させて冷却水から低圧側冷媒に吸熱させることによって冷却水を冷却する。冷却水加熱器15は、冷凍サイクル31の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させて高圧側冷媒から冷却水に放熱させることによって冷却水を加熱する。ラジエータ13は、車室外の空気と冷却水とを熱交換させて冷却水の温度を調整する。
そして、切替装置22は、冷却水加熱器15から流出した冷却水がラジエータ13へ流れる状態と、冷却水冷却器14から流出した冷却水がラジエータ13へ流れる状態とを選択的に切り替える。
これによると、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がラジエータ13で外気に放熱する作動モードと、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がラジエータ13で外気から吸熱する作動モードとを切り替えることができる。
冷却水冷却器14で冷却された冷却水がラジエータ13で外気から吸熱する作動モードでは、冷却水冷却器14で冷却された冷却水が冷却水流通機器18、19、20、21からも吸熱することができる。
本実施形態では、冷却水熱交換器16、17に流入する冷却水の流量、および冷却水流通機器18、19、20、21に流入する冷却水の流量を制御する切替装置22、24を有している。
これによると、切替装置22、24が冷却水の流量を制御することによって、冷却水熱交換器16、17における熱交換量、および冷却水流通機器18、19、20、21の温度を調整できる。
具体的には、切替装置22、24は、第1切替弁24と、第2切替弁22とを有している。
第1切替弁24は、冷却水流通機器18、19、20、21に冷却水が流れる第1流通状態と、第1流通状態と比較して冷却水流通機器18、19、20、21を流れる冷却水の流量が減少する状態とを切り替える。
第2切替弁22は、冷却水熱交換器16、17に冷却水が流れる第2流通状態と、第2流通状態と比較して冷却水熱交換器13、16、17を流れる冷却水の流量が減少する状態とを切り替える。
これによると、切替装置22、24が、冷却水流通機器18、19、20、21用の第1切替弁24と、冷却水熱交換器16、17用の第2切替弁22とに分割されているので、切替装置22、24の設計や配置の自由度を高めることができる。
本実施形態では、切替装置22、24は、冷却水流通機器18、19、20、21に、第1分岐流路51から流出した冷却水が流入する状態と、冷却水流通機器18、19、20、21に、第2分岐流路52から流出した冷却水が流入する状態とを切り替える。
これにより、冷却水流通機器18、19、20、21が低温側冷却水回路(第1ポンプ11および冷却水冷却器14側の冷却水回路)に接続される状態と、高温側冷却水回路(第2ポンプ12および冷却水加熱器15側の冷却水回路)に接続される状態とを切り替えることができる。そのため、冷却水流通機器18、19、20、21を、より適切な温度に調整できる。
本実施形態では、ラジエータ13は、車室外の空気と冷却水とを熱交換させて冷却水の温度を調整する。切替装置22、24は、ラジエータ13に、冷却水冷却器14から流出した冷却水が流入し、かつ冷却水流通機器18、19、20、21に、第1分岐流路51から流出した冷却水が流入する状態と、ラジエータ13に、冷却水加熱器15から流出した冷却水が流入し、かつ冷却水流通機器18、19、20、21に、第2分岐流路52から流出した冷却水が流入する状態とを切り替える。
これによると、前者の状態では、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がラジエータ13および冷却水流通機器18、19、20、21を流れるので、冷却水冷却器14で冷却された冷却水がラジエータ13で外気から吸熱できるとともに冷却水流通機器18、19、20、21を冷却できる。
後者の状態では、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がラジエータ13および冷却水流通機器18、19、20、21を流れるので、冷却水加熱器15で加熱された冷却水がラジエータ13で外気に放熱できるとともに冷却水流通機器18、19、20、21を加熱できる。
(第2実施形態)
本実施形態では、図5に示すように、直列機器側分配弁22と並列機器側分配弁24とが一体化されて1つの分配弁26を構成し、直列機器側集合弁23と並列機器側集合弁25とが一体化されて1つの集合弁27を構成している。
本実施形態では、図5に示すように、直列機器側分配弁22と並列機器側分配弁24とが一体化されて1つの分配弁26を構成し、直列機器側集合弁23と並列機器側集合弁25とが一体化されて1つの集合弁27を構成している。
分配弁26は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、バイパス流路50、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のそれぞれについて、第1ポンプ11から吐出された冷却水が流入する状態と、第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入する状態と、第1ポンプ11から吐出された冷却水および第2ポンプ12から吐出された冷却水が流入しない状態とを切り替える。
集合弁27は、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、バイパス流路50、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のそれぞれについて、第1ポンプ11へ冷却水が流出する状態と、第2ポンプ12へ冷却水が流出する状態と、第1ポンプ11および第2ポンプ12へ冷却水が流出しない状態とを切り替える。
したがって、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、バイパス流路50、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のそれぞれについて、冷却水冷却器14または冷却水加熱器15を流れた冷却水が流れ込む状態と、冷却水冷却器14または冷却水加熱器15をバイパスして流れた冷却水が流れ込む状態とを切り替えることができる。
すなわち、ラジエータ13、クーラコア16、ヒータコア17、冷却水冷却水熱交換器18、バイパス流路50、インバータ19、電池用熱交換器20およびオイル熱交換器21のそれぞれについて、冷却水冷却器14または冷却水加熱器15と並列に配置される状態と、直列に配置される状態とを切り替えることができる。
図5の括弧内の符号に示すように、オイル熱交換器21の代わりに、インタークーラ28が配置されていてもよい。インタークーラは、過給機で圧縮されて高温になったエンジンの過給吸気と冷却水とを熱交換させて過給吸気を冷却する吸気冷却水熱交換器(吸気熱媒体熱交換器)である。
本実施形態では、切替装置22、24は、冷却水熱交換器16、17および冷却水流通機器18、19、20、21のそれぞれについて、冷却水冷却加熱器14、15から流出した冷却水が流入する状態と、分岐流路51、52から流出した冷却水が流入する状態とを切り替える。
これにより、冷却水熱交換器16、17および冷却水流通機器18、19、20、21のそれぞれについて、冷却水冷却加熱器14、15と並列に配置される状態と、直列に配置される状態とを切り替えることができる。
本実施形態では、冷凍サイクル31の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させて高圧側冷媒から冷却水に放熱させることによって冷却水を加熱する冷却水加熱器15と、エンジンの吸気と冷却水とを熱交換させる吸気冷却水熱交換器28とを有している。
これにより、吸気冷却水熱交換器28に、冷却水冷却加熱器15で加熱された高温の冷却水が供給されず、冷却水冷却加熱器15をバイパスした低温の冷却水を供給できるので、吸気冷却水熱交換器28に供給される冷却水の温度を低くできる。そのため、エンジン気筒内への空気充填効率を高めることができるので、エンジンを高出力化できる。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上記各実施形態では、温度調整対象機器を温度調整するための熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水(いわゆる不凍液)のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量(顕熱による蓄冷熱)を増加させることができる。
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機32を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用温度調整装置1の省動力化が可能になる。
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT(カーボンナノチューブ)、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子(上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体)、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。
(2)上記各実施形態の冷凍サイクル31では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
また、上記各実施形態の冷凍サイクル31は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
(3)上記第1実施形態では、第1ポンプ11または第2ポンプ12から吐出された冷却水が、冷却水冷却水熱交換器18を介してエンジン冷却回路のエンジン冷却水と熱交換するようになっているが、第1ポンプ11または第2ポンプ12から吐出された冷却水が流路切替弁を介してエンジン冷却回路を循環するようになっていてもよい。
流路切替弁は、第1ポンプ11または第2ポンプ12から吐出された冷却水がエンジン冷却回路を循環する場合と循環しない場合とを切り替える切替装置である。
(4)上記実施形態では、発熱機器としてインバータ19を備えているが、インバータ19の他に種々の発熱機器を備えていてもよい。発熱機器の他の例としては、走行用電動モータや各種エンジン機器などが挙げられる。
各種エンジン機器としては、ターボチャージャ、インタークーラ、EGRクーラ、CVTウォーマ、CVTクーラ、排気熱回収器などが挙げられる。
ターボチャージャは、エンジンの吸入空気(吸気)を過給する過給機である。インタークーラは、ターボチャージャで圧縮されて高温になった過給吸気と冷却水とを熱交換して過給吸気を冷却する吸気冷却器(吸気熱媒体熱交換器)である。
EGRクーラは、エンジンの吸気側に戻されるエンジン排気ガス(排気)と冷却水とを熱交換して排気を冷却する排気冷却水熱交換器(排気熱媒体熱交換器)である。
CVTウォーマは、CVT(無段変速機)を潤滑する潤滑油(CVTオイル)と冷却水とを熱交換してCVTオイルを加熱する潤滑油冷却水熱交換器(潤滑油熱媒体熱交換器)である。
CVTクーラは、CVTオイルと冷却水とを熱交換してCVTオイルを冷却する潤滑油冷却水熱交換器(潤滑油熱媒体熱交換器)である。
排気熱回収器は、排気と冷却水とを熱交換して冷却水に排気の熱を吸熱させる排気冷却水熱交換器(排気熱媒体熱交換器)である。
(5)本実施形態では、冷凍サイクル31の低圧側冷媒および高圧側冷媒の両方が冷却水と熱交換するようになっているが、冷凍サイクル31の低圧側冷媒および高圧側冷媒のいずれか一方が冷却水と熱交換し、他方が空気と熱交換するようになっていてもよい。
換言すれば、本実施形態では、第1ポンプ11によって吸入されて吐出された冷却水が循環する低温側冷却水回路、および第2ポンプ12によって吸入されて吐出された冷却水が循環する高温側冷却水回路の両方が形成されるようになっているが、低温側冷却水回路および高温側冷却水回路のうちいずれか1つの回路が形成されるようになっていてもよい。
(6)クーラコア16およびヒータコア17の代わりに、空気以外の熱媒体と冷却水とを熱交換させる熱交換器が配置されていてもよい。
(7)冷却水冷却器14および冷却水加熱器15の代わりに、冷凍サイクルの冷媒以外を用いて冷却水を冷却または加熱する機器が配置されていてもよい。例えば、冷却水を冷却する機器としてペルチェ素子が配置されていてもよい。例えば、冷却水を加熱する機器として電気ヒータが配置されていてもよい。
Claims (17)
- 熱媒体が循環する熱媒体回路(10)を備え、
前記熱媒体回路(10)は、
前記熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11、12)と、
前記熱媒体を冷却または加熱する熱媒体冷却加熱器(14、15)と、
前記熱媒体を熱交換させる熱媒体熱交換器(13、16、17)と、
前記熱媒体が流通する熱媒体流通機器(18、19、20、21)とを有し、
前記熱媒体冷却加熱器(14、15)および前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)は、前記熱媒体の流れにおいて、互いに並列に配置されており、
前記熱媒体冷却加熱器(14、15)および前記熱媒体熱交換器(13、16、17)は、前記熱媒体の流れにおいて、互いに直列に配置されている車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体回路(10)は、
前記ポンプ(11、12)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体冷却加熱器(14、15)へ流れる主流路(41、42)と、
前記ポンプ(11、12)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体冷却加熱器(14、15)をバイパスして前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)へ流れる分岐流路(51、52)とを有している請求項1に記載の車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体冷却加熱器(14、15)は、冷凍サイクル(31)の冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる請求項1または2に記載の車両用温度調整装置。
- 前記熱媒体熱交換器(13、16、17)は、空気と前記熱媒体とを熱交換させ、
前記熱媒体熱交換器(13、16、17)は、前記熱媒体の流れにおいて、前記熱媒体冷却加熱器(14、15)の下流側に配置されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体熱交換器(13、16、17)は、車室内へ送風される空気と前記熱媒体とを熱交換させる請求項4に記載の車両用温度調整装置。
- 前記熱媒体流通機器は、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用電動モータに出力するインバータ(19)である請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。
- 前記熱媒体流通機器は、電池と熱交換可能な熱交換器(20)である請求項1ないし6のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。
- 前記熱媒体冷却加熱器は、冷凍サイクル(31)の高圧側冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記高圧側冷媒から前記熱媒体に放熱させる熱交換器(15)であり、
前記熱媒体流通機器は、電気を使用して作動する電気機器(19)である請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体冷却加熱器は、冷凍サイクル(31)の高圧側冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記高圧側冷媒から前記熱媒体に放熱させることによって前記熱媒体を加熱する熱媒体加熱器(15)であり、
前記熱媒体流通機器は、エンジンの吸気と前記熱媒体とを熱交換させる熱交換器(28)である請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体回路(10)は、前記熱媒体冷却加熱器(14、15)から流出した前記熱媒体が前記熱媒体熱交換器(13、16、17)をバイパスして流れるバイパス流路(50)を有している請求項1ないし9のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。
- 前記熱媒体冷却加熱器は、冷凍サイクル(31)の低圧側冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体から前記低圧側冷媒に吸熱させることによって前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器(14)であり、
前記熱媒体熱交換器は、車室内へ送風される空気と前記熱媒体とを熱交換させて前記空気を冷却する空気冷却用熱交換器(16)であること特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体冷却加熱器は、冷凍サイクル(31)の低圧側冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体から前記低圧側冷媒に吸熱させることによって前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器(14)、および前記冷凍サイクル(31)の高圧側冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記高圧側冷媒から前記熱媒体に放熱させることによって前記熱媒体を加熱する熱媒体加熱器(15)であり、
前記熱媒体熱交換器は、車室外の空気と前記熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体の温度を調整する熱媒体外気熱交換器(13)であり、
前記熱媒体加熱器(15)から流出した前記熱媒体が前記熱媒体外気熱交換器(13)へ流れる状態と、前記熱媒体冷却器(14)から流出した前記熱媒体が前記熱媒体外気熱交換器(13)へ流れる状態とを選択的に切り替える切替装置(22)を備える請求項1ないし10のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体回路(10)は、
前記ポンプ(11、12)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体冷却加熱器(14、15)をバイパスして流れる分岐流路(51、52)と、
前記熱媒体冷却加熱器(14、15)の熱媒体出口側、前記分岐流路(51、52)の熱媒体出口側、前記熱媒体熱交換器(13、16、17)の熱媒体入口側および前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)の熱媒体入口側が接続され、
前記熱媒体熱交換器(13、16、17)に流入する前記熱媒体の流量、および前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)に流入する前記熱媒体の流量を制御する切替装置(22、24)とを有している請求項1ないし10のいずれか1つに記載の車両用温度調整装置。 - 前記切替装置(22、24)は、
前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)に前記熱媒体が流れる第1流通状態と、前記第1流通状態と比較して前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)を流れる前記熱媒体の流量が減少する状態とを切り替える第1切替弁(24)と、
前記熱媒体熱交換器(13、16、17)に前記熱媒体が流れる第2流通状態と、前記第2流通状態と比較して前記熱媒体熱交換器(13、16、17)を流れる前記熱媒体の流量が減少する状態とを切り替える第2切替弁(22)とを有している請求項13に記載の車両用温度調整装置。 - 前記切替装置(22、24)は、前記熱媒体熱交換器(13、16、17)および前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)のそれぞれについて、前記熱媒体冷却加熱器(14、15)から流出した前記熱媒体が流入する状態と、前記分岐流路(51、52)から流出した前記熱媒体が流入する状態とを切り替える請求項13または14に記載の車両用温度調整装置。
- 前記ポンプは、互いに独立して前記熱媒体を吸入して吐出する第1ポンプ(11)および第2ポンプ(12)であり、
前記熱媒体冷却加熱器は、前記第1ポンプ(11)から吐出された前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器(14)、および前記第2ポンプ(12)から吐出された前記熱媒体を加熱する熱媒体加熱器(15)であり、
前記主流路は、前記第1ポンプ(11)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体冷却器(14)へ流れる第1主流路(41)、および前記第2ポンプ(12)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体加熱器(15)へ流れる第2主流路(42)であり、
前記分岐流路は、前記第1ポンプ(11)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体冷却器(14)をバイパスして流れる第1分岐流路(51)、および前記第2ポンプ(12)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体加熱器(15)をバイパスして流れる第2分岐流路(52)であり、
前記熱媒体冷却器(14)の熱媒体出口側、前記熱媒体加熱器(15)の熱媒体出口側、前記第1分岐流路(51)の熱媒体出口側、前記第2分岐流路(52)の熱媒体出口側、前記熱媒体熱交換器(13、16、17)の熱媒体入口側、および前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)の熱媒体入口側が接続され、前記熱媒体熱交換器(13、16、17)に、前記熱媒体冷却器(14)から流出した前記熱媒体が流入する状態と、前記熱媒体熱交換器(13、16、17)に、前記熱媒体加熱器(15)から流出した前記熱媒体が流入する状態とを切り替える切替装置(22、24)を備え、
前記切替装置(22、24)は、前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)に、前記第1分岐流路(51)から流出した前記熱媒体が流入する状態と、前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)に、前記第2分岐流路(52)から流出した前記熱媒体が流入する状態とを切り替える請求項2に記載の車両用温度調整装置。 - 前記熱媒体熱交換器は、車室外の空気と前記熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体の温度を調整する熱媒体外気熱交換器(13)であり、
前記切替装置(22、24)は、
前記熱媒体外気熱交換器(13)に、前記熱媒体冷却器(14)から流出した前記熱媒体が流入し、かつ前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)に、前記第1分岐流路(51)から流出した前記熱媒体が流入する状態と、
前記熱媒体外気熱交換器(13)に、前記熱媒体加熱器(15)から流出した前記熱媒体が流入し、かつ前記熱媒体流通機器(18、19、20、21)に、前記第2分岐流路(52)から流出した前記熱媒体が流入する状態とを切り替える請求項16に記載の車両用温度調整装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014141423A JP6390223B2 (ja) | 2014-07-09 | 2014-07-09 | 車両用温度調整装置 |
JP2014-141423 | 2014-07-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016006174A1 true WO2016006174A1 (ja) | 2016-01-14 |
Family
ID=55063832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/003121 WO2016006174A1 (ja) | 2014-07-09 | 2015-06-23 | 車両用温度調整装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6390223B2 (ja) |
WO (1) | WO2016006174A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020026196A (ja) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
CN112689570A (zh) * | 2018-09-21 | 2021-04-20 | 三电汽车空调系统株式会社 | 车用空调装置 |
DE102022127839A1 (de) | 2022-10-21 | 2024-05-02 | Manitowoc Crane Group France Sas | Kühlmittelkreislauf für eine selbstfahrende Arbeitsmaschine mit mehreren elektrischen Antriebskomponenten |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019022023A1 (ja) * | 2017-07-24 | 2019-01-31 | 株式会社デンソー | 冷却水回路 |
JP6743844B2 (ja) * | 2017-07-24 | 2020-08-19 | 株式会社デンソー | 冷却水回路 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4510762A (en) * | 1982-06-15 | 1985-04-16 | H. Krantz Gmbh & Co. | Heat recovery method |
JPH11301254A (ja) * | 1998-04-16 | 1999-11-02 | Tgk Co Ltd | 自動車用空調装置 |
WO2011015426A1 (de) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Robert Bosch Gmbh | Temperierungseinrichtung für ein kraftfahrzeug |
JP2013500903A (ja) * | 2009-08-07 | 2013-01-10 | ルノー・エス・アー・エス | 電動自動車の熱の全体制御のためのシステム |
JP2013060190A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Behr Gmbh & Co Kg | 車両の複数の構成要素を調温するための装置および車両システム |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4327866C1 (de) * | 1993-08-19 | 1994-09-22 | Daimler Benz Ag | Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums und zur Kühlung des Antriebssystems von Elektrofahrzeugen |
FR2966776B1 (fr) * | 2010-10-29 | 2012-11-16 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif de conditionnement thermique d'une chaine de traction et d'un habitacle de vehicule. |
CN102452297B (zh) * | 2010-10-29 | 2014-07-09 | 杭州三花研究院有限公司 | 电动汽车及其热管理系统 |
JP6060797B2 (ja) * | 2012-05-24 | 2017-01-18 | 株式会社デンソー | 車両用熱管理システム |
-
2014
- 2014-07-09 JP JP2014141423A patent/JP6390223B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-06-23 WO PCT/JP2015/003121 patent/WO2016006174A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4510762A (en) * | 1982-06-15 | 1985-04-16 | H. Krantz Gmbh & Co. | Heat recovery method |
JPH11301254A (ja) * | 1998-04-16 | 1999-11-02 | Tgk Co Ltd | 自動車用空調装置 |
WO2011015426A1 (de) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Robert Bosch Gmbh | Temperierungseinrichtung für ein kraftfahrzeug |
JP2013500903A (ja) * | 2009-08-07 | 2013-01-10 | ルノー・エス・アー・エス | 電動自動車の熱の全体制御のためのシステム |
JP2013060190A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Behr Gmbh & Co Kg | 車両の複数の構成要素を調温するための装置および車両システム |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020026196A (ja) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
JP7268976B2 (ja) | 2018-08-10 | 2023-05-08 | サンデン株式会社 | 車両用空気調和装置 |
US11794548B2 (en) | 2018-08-10 | 2023-10-24 | Sanden Corporation | Vehicle air conditioning device |
CN112689570A (zh) * | 2018-09-21 | 2021-04-20 | 三电汽车空调系统株式会社 | 车用空调装置 |
DE102022127839A1 (de) | 2022-10-21 | 2024-05-02 | Manitowoc Crane Group France Sas | Kühlmittelkreislauf für eine selbstfahrende Arbeitsmaschine mit mehreren elektrischen Antriebskomponenten |
EP4368433A1 (de) * | 2022-10-21 | 2024-05-15 | Manitowoc Crane Group France SAS | Kühlmittelkreislauf für eine selbstfahrende arbeitsmaschine mit mehreren elektrischen antriebskomponenten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016016776A (ja) | 2016-02-01 |
JP6390223B2 (ja) | 2018-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6197671B2 (ja) | 空調装置 | |
US9604627B2 (en) | Thermal management system for vehicle | |
JP6197657B2 (ja) | 車両用熱管理システム | |
JP6314821B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
JP6197745B2 (ja) | 車両用冷凍サイクル装置 | |
JP6206231B2 (ja) | 車両用熱管理システム | |
JP6398764B2 (ja) | 車両用熱管理システム | |
JP6555112B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP6233009B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
JP6540180B2 (ja) | 車両用熱管理システム | |
JP6303615B2 (ja) | 車両用熱管理システム | |
WO2014196186A1 (ja) | 車両用空調装置 | |
WO2019058838A1 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
WO2015115050A1 (ja) | 車両用熱管理システム | |
WO2014147995A1 (ja) | 車両用熱管理システム | |
WO2017098901A1 (ja) | 車両用冷却システム | |
WO2016006174A1 (ja) | 車両用温度調整装置 | |
JP6197642B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
JP6060799B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
WO2015004904A1 (ja) | 車両用空調装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15819134 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15819134 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |