WO2016079936A1 - 熱管理装置 - Google Patents

Abstract

　熱管理装置は、熱媒体に放熱する２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）と、２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）で放熱された熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１６）と、放熱機器（１７）を流れる熱媒体の流量を調整する流量調整装置（２５、２６、１２）と、制御装置（４０）とを備える。制御装置（４０）は、２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）のうち放熱機器（１７）における熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、放熱機器（１７）を流れる熱媒体の流量が増加するように流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御する。

Description

熱管理装置 関連出願の相互参照

　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１１月１９日に出願された日本特許出願２０１４－２３４８００号を基にしている。

　本開示は、熱媒体が循環する熱管理装置に関する。

　従来、非特許文献１には、インタークーラとコンデンサとラジエータとが同じ冷却水回路に配置されている熱管理装置が記載されている。

　インタークーラは、エンジンの吸気から冷却水に放熱させることによって吸気を冷却する熱交換器である。コンデンサは、冷凍サイクルの冷媒から冷却水に放熱させることによって冷媒を冷却する熱交換器である。ラジエータは、インタークーラおよびコンデンサで熱交換された冷却水と外気とを熱交換させることによって冷却水を冷却する熱交換器である。

ＢＥＨＲ、「Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ－Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ」、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐｒｅｓｓ　Ｄａｙ　２０１３

　本開示の発明者らの検討によると、上記従来技術では、インタークーラとコンデンサの両方で冷却水に放熱するので、インタークーラの放熱量が大きくなるとラジエータの冷却水冷却能力が不足しやすくなる。そのため、インタークーラの放熱量が大きくなると、インタークーラに流入する冷却水の温度が上昇してインタークーラの吸気冷却能力が不足するおそれがあるので、エンジンの出力が低下して車両のドライバビリティが悪化するおそれがある。

　本開示は上記点に鑑みて、同一の熱媒体回路に２つ以上の放熱機器が配置されている熱管理装置において、１つの放熱機器の放熱量が大きくなった場合にその放熱機器における放熱能力が不足することを抑制することを目的とする。

　本開示の一つの態様による車両用熱管理装置は、熱媒体に放熱する２つ以上の放熱機器と、２つ以上の放熱機器で放熱された熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器と、２つ以上の放熱機器のうち１つの放熱機器を流れる熱媒体の流量を調整する流量調整装置と、前記１つの放熱機器における熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、その放熱機器を流れる熱媒体の流量が増加するように流量調整装置の作動を制御する制御装置とを備える。

　これによると、１つの放熱機器における熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、その放熱機器を流れる熱媒体の流量が増加するので、１つの放熱機器における熱媒体への放熱量が増加した場合にその放熱機器における放熱能力が不足することを抑制できる。

第１実施形態における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第１実施形態における車両用熱管理装置の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における車両用熱管理装置の作動結果を示すタイムチャートである。 第２実施形態における車両用熱管理装置の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第４実施形態における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第４実施形態の第１変形例における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第４実施形態の第２変形例における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第５実施形態の第１例における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第５実施形態の第２例における車両用熱管理装置の構成図である。 第５実施形態の変形例における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第６実施形態における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第６実施形態の変形例における車両用熱管理装置の全体構成図である。

　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）
　以下、第１実施形態を図１～図３に基づいて説明する。図１に示す車両用熱管理装置は、車両が備える各種機器や車室内空間を適切な温度に調整するために用いられる。

　車両用熱管理装置は、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、チラー１３、コンデンサ１４、クーラコア１５、ラジエータ１６およびインタークーラ１７を備えている。

　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。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。

　チラー１３、コンデンサ１４、クーラコア１５、ラジエータ１６およびインタークーラ１７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。

　チラー１３は、冷凍サイクル２０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の熱を低圧側冷媒に吸熱させて冷却水を冷却する低圧側熱交換器（熱媒体冷却用熱交換器）である。

　コンデンサ１４は、冷凍サイクル２０の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の熱を冷却水に放熱させる高圧側熱交換器（放熱機器）である。

　冷凍サイクル２０は、圧縮機２１、コンデンサ１４、膨張弁２２およびチラー１３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２０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２１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、またはエンジンによって駆動される可変容量圧縮機であり、冷凍サイクル２０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。

　コンデンサ１４は、圧縮機２１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を凝縮させる凝縮器である。膨張弁２２は、コンデンサ１４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。チラー１３は、膨張弁２２で減圧膨張された低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧側冷媒を蒸発させる蒸発器である。

　クーラコア１５は、チラー１３で冷却された冷却水と、車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。

　クーラコア１５は、室内空調ユニット（図示せず）のケーシングに収容されている。室内空調ユニットは、室内送風機１５ａによって送風された空気を温度調整して車室内（空調対象空間）へ吹き出す機能を有している。

　室内空調ユニットは、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。ケーシングは、室内空調ユニットの外殻を形成しているとともに、室内送風機１５ａによって送風された空気が流れる空気通路を形成している。室内送風機１５ａ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。

　ラジエータ１６は、冷却水と外気（車室外空気）とを熱交換することによって冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器（熱媒体空気熱交換器）である。ラジエータ１６は、車両のエンジンルーム（図示せず）に配置されている。ラジエータ１６には、室外送風機１８によって外気が送風される。車両の走行時にはラジエータ１６に走行風を当てることができるようになっている。

　室外送風機１８は、ラジエータ１６へ向けて外気を送風する。室外送風機１８は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。室外送風機１８によって送風された外気は、ラジエータ１６およびエンジン用ラジエータ１９を直列に流れる。

　エンジン用ラジエータ１９は、エンジン冷却水と外気とを熱交換することによってエンジン冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器であり、車両のエンジンルームに配置されている。エンジン冷却水は、車両のエンジン（図示せず）を冷却するエンジン冷却用熱媒体である。

　インタークーラ１７は、ターボチャージャ（図示せず）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。ターボチャージャは、エンジンの吸気（吸入空気）を過給する過給機である。インタークーラ１７は、吸気の熱を冷却水に放熱させる放熱機器である。

　第１ポンプ１１、チラー１３およびクーラコア１５は、第１冷却水回路Ｃ１（第１熱媒体回路）に配置されている。第１冷却水回路Ｃ１は、冷却水（第１熱媒体）が第１ポンプ１１→クーラコア１５→チラー１３→第１ポンプ１１の順に循環するように構成されている。

　第２ポンプ１２、コンデンサ１４、ラジエータ１６およびインタークーラ１７は、第２冷却水回路Ｃ２（第２熱媒体回路）に配置されている。コンデンサ１４およびインタークーラ１７は、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水流れにおいて互いに並列に配置されている。

　第２冷却水回路Ｃ２は、冷却水（第２熱媒体）が第２ポンプ１２→コンデンサ１４およびインタークーラ１７（並列）→ラジエータ１６→第２ポンプ１２の順に循環するように構成されている。

　第２冷却水回路Ｃ２には、三方弁２５が配置されている。三方弁２５は、コンデンサ１４を流れた冷却水とインタークーラ１７を流れた冷却水とが合流する合流部に配置されており、コンデンサ１４側の冷却水流路とインタークーラ１７側の冷却水流路との開度割合を調整する。

　すなわち、三方弁２５は、コンデンサ１４を流れる冷却水と、インタークーラ１７を流れる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。換言すれば、三方弁２５は、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を調整する流量調整装置である。

　制御装置４０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制御対象機器の作動を制御する。

　制御装置４０の出力側には、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、室外送風機１８、圧縮機２１、三方弁２５および室内送風機１５ａ等の制御対象機器が接続されている。

　制御装置４０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部（ハードウェアおよびソフトウェア）が一体に構成されている。例えば、制御装置４０のうち第２ポンプ１２の作動を制御する第２ポンプ制御部、室内送風機１５ａの作動を制御する送風機制御部、圧縮機２１の作動を制御する圧縮機制御部、および三方弁の作動を制御する三方弁制御部等が一体に構成されている。

　それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部は、制御装置４０に対して別体で構成されていてもよい。

　制御装置４０の入力側には、アクセルセンサ４１、ブレーキセンサ４２、シフトセンサ４３、車速センサ４４、冷却水温度センサ４５等のセンサ群の検出信号が入力される。

　アクセルセンサ４１は、アクセル開度（運転手がアクセルペダルを踏んだ量）を検出する。ブレーキセンサ４２は、運転手がブレーキペダルを踏んでいるか否かを検出する。シフトセンサ４３は、変速機のシフトレンジを検出する。車速センサ４４は、車速（車両の走行速度）を検出する。冷却水温度センサ４５は、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を検出する。

　制御装置４０の入力側には、エンジン制御装置５０からの各種信号が入力される。エンジン制御装置５０は、エンジンの作動を制御する。エンジン制御装置５０から制御装置４０に入力される各種信号としては、例えば、エンジンの稼働／停止状態を表す信号や、スロットル開度を表す信号、燃料噴射量を増加させる信号、エンジン回転数を表す信号、エンジン負荷の度合いを表す信号、およびエンジン冷却水の温度を表す信号等がある。

　次に、上記構成における作動を説明する。制御装置４０が第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および圧縮機２１を作動させると、冷凍サイクル２０に冷媒が循環し、第１冷却水回路Ｃ１および第２冷却水回路Ｃ２のそれぞれに冷却水が循環する。

　チラー１３では、冷凍サイクル２０の冷媒が第１冷却水回路Ｃ１の冷却水から吸熱するので、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水が冷却される。チラー１３で吸熱した冷媒は、コンデンサ１４で第２冷却水回路Ｃ２の冷却水へ放熱する。これにより、冷凍サイクル２０の冷媒が冷却される。

　第２冷却水回路Ｃ２の冷却水は、インタークーラ１７で過給吸気から放熱される。これにより、過給吸気が冷却される。コンデンサ１４で冷媒から放熱された冷却水、およびインタークーラ１７で過給吸気から放熱された冷却水は、ラジエータ１６で外気に放熱する。これにより、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水が冷却される。

　チラー１３で冷却された第１冷却水回路Ｃ１の冷却水は、クーラコア１５で車室内へ送風される空気から吸熱する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却される。クーラコア１５で冷却された空気は車室内へ吹き出される。これにより、車室内が冷房される。

　すなわち、チラー１３は、膨張弁２２で減圧膨張された冷媒と車室内へ送風される空気とを、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水を介して間接的に熱交換させて、車室内へ送風される空気を冷却する。

　制御装置４０は、図２のフローチャートに示す制御処理を実行する。まずステップＳ１００では、インタークーラ１７における過給吸気から冷却水への放熱量が増加するか否かを推定する。

　具体的には、アクセル開度が増加すると予想される場合や、アクセル開度が実際に増加した場合、インタークーラ１７での放熱量が増加すると推定する。

　アクセル開度が増加すると予想される場合としては、例えば次のような場合が挙げられる。（１）車速が０ｋｍ／ｈのとき。（２）運転手がアクセルを踏んでいないとき。（３）運転手がブレーキを踏んでいるとき。（４）運転手がシフトレンジをＤレンジ（ドライブレンジ）以外からＤレンジに変えたとき。

　また、エンジン回転数、エンジントルク、またはエンジン出力が上昇すると予想される場合や、エンジン回転数、エンジントルク、またはエンジン出力が実際に上昇した場合、インタークーラ１７での放熱量が増加すると推定してもよい。

　エンジン回転数、エンジントルク、またはエンジン出力が上昇すると予想される場合としては、例えば次のような場合が挙げられる。（１）エンジン制御装置５０がエンジンスロットル開度を増加させると予想されるとき。（２）エンジン制御装置５０がエンジンへの燃料噴射量を増加させると予想されるとき。

　また、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度が閾値以上に上昇した場合、インタークーラ１７での放熱量が増加すると推定してもよい。

　ステップＳ１００においてインタークーラ１７での放熱量が増加しないと推定した場合、ステップＳ１００を繰り返す。一方、インタークーラ１７での放熱量が増加すると推定した場合、ステップＳ１１０へ進み、インタークーラ１７での吸気冷却を優先する吸気冷却優先制御を行う。具体的には、次のような制御を行う。（１）インタークーラ１７に冷却水が流れ、コンデンサ１４に冷却水が流れないように三方弁２５の作動を制御する。（２）圧縮機２１を停止させる。（３）第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能（熱容量）を利用してクーラコア１５で空気を冷却する。

　これにより、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量が増加するので、インタークーラ１７での吸気冷却能力を増加できる。このとき、コンデンサ１４に冷却水が流れなくなるので、コンデンサ１４で冷媒を冷却できなくなるが、圧縮機２１を停止させるので、冷凍サイクル２０の冷媒圧力が過剰に上昇するのを防止できる。

　圧縮機２１を停止させることによってチラー１３に冷媒が流れなくなるのでチラー１３で冷却水を冷却できなくなるが、第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を利用してクーラコア１５で空気を冷却するので、車室内の冷房快適性を維持できる。

　第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能は、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水ホース（冷却水配管部材）、チラー１３の内部にある冷却水、クーラコア１５の内部にある冷却水によって実現される。

　クーラコア１５に、冷熱を蓄える蓄冷材が付加されていれば、第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を高めることができる。例えば、蓄冷材は、パラフィンや酢酸ナトリウム水和物などである。

　ステップＳ１３０で圧縮機２１を停止させた場合、クーラコア１５を流れる冷却水の流量、およびクーラコア１５を流れる空気の流量のうち少なくとも一方を、圧縮機２１を停止させた直後では小さくし、時間の経過につれて大きくするのが好ましい。第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を長時間利用可能になるためである。以下、その理由を説明する。

　図３に示すタイムチャートにおいて、実線は、クーラコア１５を流れる冷却水または空気のうち少なくとも一方の流量を時間が経つにつれて大きくする場合を示しており、二点鎖線は、クーラコア１５を流れる冷却水および空気の流量を一定にする場合を示している。

　クーラコア１５を流れる冷却水および空気の流量を一定にした場合、クーラコア１５における熱通過率Ｋｆも一定になる。クーラコア１５における熱通過率Ｋｆは、クーラコア１５における入口空気と入口冷却水の温度差１℃当たりの熱交換量である。クーラコア１５を流れる冷却水の流量が大きいほど、クーラコア１５における熱通過率Ｋｆは大きくなる。クーラコア１５を流れる空気の流量が大きいほど、クーラコア１５における熱通過率Ｋｆは大きくなる。

　そのため、クーラコア１５を流れる冷却水および空気の流量を一定にした場合、圧縮機２１を停止させた直後ではクーラコア１５に流入する冷却水の温度が低いためクーラコア１５の冷房能力Ｑ（クーラコア１５の熱交換量）が大きくなり、時間が経つにつれてクーラコア１５に流入する冷却水の温度が上昇するのでクーラコア１５の冷房能力Ｑが小さくなる。圧縮機２１を停止させた直後では、クーラコア１５の冷房能力Ｑが必要冷房能力Ｑｒ（図３中の一点鎖線）を上回って過剰になってしまう。

　これに対して、クーラコア１５を流れる冷却水および空気のうち少なくとも一方の流量を時間が経つにつれて大きくする場合、クーラコア１５における熱通過率Ｋｆも、圧縮機２１を停止させた直後では小さくなり、時間が経つにつれて大きくなる。

　そのため、クーラコア１５を流れる冷却水および空気の流量を一定にした場合と比較して、圧縮機２１を停止させた直後ではクーラコア１５の冷房能力Ｑを小さく抑えることができる。そのため、クーラコア１５の冷房能力Ｑが過剰になることを抑制できるとともに第１冷却水回路Ｃ１の冷却水の温度上昇を緩やかにすることができ、ひいては必要冷房能力Ｑｒを確保できる時間（蓄冷利用可能時間）を長くすることができる。

　続くステップＳ１２０では、ステップＳ１００で行った推定を解除するか否かを判定する。すなわち、インタークーラ１７での放熱量が増加するという推定を解除するか否かを判定する。換言すれば、インタークーラ１７での放熱量が減少すると推定できるか否かを判定する。

　具体的には、アクセル開度が減少した場合や、アクセル開度が減少すると予想される場合、インタークーラ１７での放熱量が増加するという推定を解除する。アクセル開度が減少すると予想される場合としては、例えば、運転手がシフトレンジをＤレンジ（ドライブレンジ）からＤレンジ以外に変えた場合が挙げられる。

　また、エンジン回転数、エンジントルク、またはエンジン出力が減少すると予想される場合や、エンジン回転数、エンジントルク、またはエンジン出力が実際に減少した場合、インタークーラ１７での放熱量が増加するという推定を解除してもよい。

　エンジン回転数、エンジントルク、またはエンジン出力が減少すると予想される場合としては、例えば次のような場合が挙げられる。（１）エンジン制御装置がエンジンスロットル開度を減少させると予想されるとき。（２）エンジン制御装置がエンジンへの燃料噴射量を減少させると予想されるとき。

　また、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度が閾値未満に低下した場合、インタークーラ１７での放熱量が増加するという推定を解除してもよい。

　ステップＳ１２０において、インタークーラ１７での放熱量が増加するという推定を解除しないと判定した場合、ステップＳ１２０を繰り返す。一方、インタークーラ１７での放熱量が増加するという推定を解除すると判定した場合、ステップＳ１３０へ進み、吸気冷却優先制御を解除してステップＳ１００へ戻る。

　具体的には、ステップＳ１３０では次のような制御を行う。（１）インタークーラ１７およびコンデンサ１４の両方に冷却水が流れるように三方弁２５の作動を制御する。（２）圧縮機２１を作動させる。（３）第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を利用せずにクーラコア１５で空気を冷却する。

　これにより、インタークーラ１７で吸気を冷却すると同時にコンデンサ１４で冷媒を冷却できるので、チラー１３において冷媒で冷却水を冷却することによってクーラコア１５で空気を冷却できる。したがって、第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を利用することなく車室内を冷房できる。

　本実施形態では、ステップＳ１００、Ｓ１１０で説明したように、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量が増加するように三方弁２５の作動を制御する。具体的には、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量割合が増加するように三方弁２５の作動を制御する。

　これによると、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を増加させることができる。そのため、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加した場合にインタークーラ１７における放熱能力が不足することを抑制できる。

　本実施形態では、ステップＳ１２０、Ｓ１３０で説明したように、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水の流量が増加するように三方弁２５の作動を制御した後、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が減少すると推定できる場合、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量が減少するように三方弁２５の作動を制御する。具体的には、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量割合が減少するように三方弁２５の作動を制御する。

　これにより、インタークーラ１７における放熱能力を必要以上に確保してしまうことを抑制できるので、コンデンサ１４における放熱能力を極力確保できる。

　より具体的には、ステップＳ１００、Ｓ１１０で説明したように、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、コンデンサ１４に冷却水が流れないように三方弁２５の作動を制御する。

　これにより、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を極力増加させることができるので、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加した場合にインタークーラ１７における放熱能力が不足することを極力抑制できる。

　本実施形態では、ステップＳ１００、Ｓ１１０で説明したように、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、圧縮機２１の冷媒吐出能力を低下させる。具体的には、圧縮機２１を停止させる。

　これにより、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を増加させてインタークーラ１７における冷却水への放熱量を増加させた場合でのコンデンサ１４に必要な放熱量を減少させることができるので、インタークーラ１７における放熱能力が不足することを一層抑制できる。また、コンデンサ１４に必要とされる放熱量を減少できるので、冷凍サイクル２０の冷媒圧力が過剰に上昇することを抑制できる。

　本実施形態では、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水の流量が増加するように三方弁２５の作動を制御した後、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が減少すると推定できる場合、圧縮機２１の冷媒吐出能力を増加させる。具体的には、圧縮機２１を起動させる。

　これにより、インタークーラ１７における放熱能力を必要以上に確保してしまうことを抑制できるので、コンデンサ１４における放熱能力を極力確保できる。

　本実施形態では、ステップＳ１００、Ｓ１１０で説明したように、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、第１冷却水回路Ｃ１が蓄えた冷熱を利用して、車室内へ送風される空気を冷却する。

　これによると、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合に圧縮機２１を停止させても、車室内へ送風される空気を冷却できるので、車室内の冷房快適性を維持できる。

　本実施形態では、インタークーラ１７およびコンデンサ１４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、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を増加させた場合、コンデンサ１４を流れる冷却水の流量を減少させることができる。そのため、コンデンサ１４における冷却水への放熱量を減少させることができるので、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加した場合にインタークーラ１７における放熱能力が不足することを一層抑制できる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、図４に示すように、ステップＳ１１０の吸気冷却優先制御において、次のような制御を行う。（１）インタークーラ１７に冷却水が流れ、コンデンサ１４に冷却水が流れないように三方弁２５の作動を制御する。（２）圧縮機２１を停止させる。（３）第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を利用してクーラコア１５で空気を冷却する。（４）さらに室内送風機１５ａの送風量を低下させる。

　これにより、クーラコア１５を流れる風量が低下するので、クーラコア１５で冷却された空気の温度が低下する。そのため、車室内の冷房快適性を一層維持できる。

　また、ステップＳ１３０では、吸気冷却優先制御を解除するために次のような制御を行う。（１）インタークーラ１７およびコンデンサ１４の両方に冷却水が流れるように三方弁２５の作動を制御する。（２）圧縮機２１を作動させる。（３）第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を利用せずにクーラコア１５で空気を冷却する。（４）さらに室内送風機１５ａの送風量を増加させる。

　すなわち、本実施形態では、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、送風機１５ａの送風能力を低下させる。

　これによると、第１冷却水回路Ｃ１が蓄えた冷熱を利用して、車室内へ送風される空気を冷却している場合、車室内へ送風される空気の流量が低下するので、冷却された空気の温度が低下する。そのため、車室内の冷房快適性を一層維持できる。

　本実施形態では、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水の流量が増加するように三方弁２５の作動を制御した後、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が減少すると推定できる場合、圧縮機２１の冷媒吐出能力を増加させるとともに、送風機１５ａの送風能力を増加させる。

　これにより、チラー１３およびクーラコア１５を利用して車室内へ送風される空気を冷却できる場合に、車室内へ送風される空気の流量を必要以上に低下させ続けることを抑制できる。

　（第３実施形態）
　上記第１実施形態では、三方弁２５によって、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を調整するが、本実施形態では、図５に示すように、二方弁２６によって、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を調整する。

　二方弁２６は、コンデンサ１４側の冷却水流路およびインタークーラ１７側の冷却水流路（互いに並列な２つの冷却水流路）のうち、コンデンサ１４側の冷却水流路に配置されており、コンデンサ１４側の冷却水流路の開度を調整する。二方弁２６は、コンデンサ１４側の冷却水流路を開閉可能になっている。

　すなわち、二方弁２６は、コンデンサ１４を流れる冷却水と、インタークーラ１７を流れる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。換言すれば、二方弁２６は、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を調整する流量調整装置である。二方弁２６の作動は、制御装置４０によって制御される。

　本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　（第４実施形態）
　上記実施形態では、コンデンサ１４およびインタークーラ１７が冷却水流れにおいて互いに並列に配置されているが、本実施形態では、図６に示すように、コンデンサ１４およびインタークーラ１７が冷却水流れにおいて互いに直列に配置されている。図６の例では、インタークーラ１７がコンデンサ１４の冷却水流れ上流側に配置されている。

　上記実施形態では、三方弁２５によって、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を調整するが、本実施形態では、第２ポンプ１２の回転数を調整して第２ポンプ１２から吐出される冷却水の流量を調整することによって、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を調整する。すなわち、第２ポンプ１２は、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を調整する流量調整装置である。

　本実施形態では、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、第２ポンプ１２における冷却水の吐出能力を増加させる。

　これにより、インタークーラ１７を流れる冷却水の流量を増加させてインタークーラ１７における冷却水への放熱量を増加させた場合にコンデンサ１４からの放熱量を減少させることができるので、コンデンサ１４における放熱能力が不足してしまうことを抑制できる。

　本実施形態では、制御装置４０は、インタークーラ１７における冷却水の流量が増加するように第２ポンプ１２の作動を制御した後、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が減少すると推定できる場合、第２ポンプ１２の冷却水吐出能力を減少させる。

　これにより、インタークーラ１７における放熱能力を必要以上に確保してしまうことを抑制できるので、第２ポンプ１２の消費動力が必要以上に増加してしまうことを抑制できる。

　図７に示す第１変形例のように、インタークーラ１７がコンデンサ１４の冷却水流れ下流側に配置されていてもよい。

　図８に示す第２変形例のように、コンデンサバイパス流路２７とバイパス三方弁２８とを備えていてもよい。コンデンサバイパス流路２７は、冷却水がコンデンサ１４をバイパスして流れる流路である。バイパス三方弁２８は、コンデンサ１４側の冷却水流路とコンデンサバイパス流路２７との合流部に配置されており、コンデンサ１４側の冷却水流路とコンデンサバイパス流路２７との開度割合を調整する。

　すなわち、バイパス三方弁２８は、コンデンサ１４を流れる冷却水と、コンデンサバイパス流路２７を流れる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。

　（第５実施形態）
　本実施形態では、図９～図１１に示すように、第１冷却水回路Ｃ１に蓄冷材２９が配置されている。蓄冷材２９は、チラー１３で冷媒から供給される冷熱を蓄える蓄冷装置である。例えば、蓄冷材２９は、パラフィンや酢酸ナトリウム水和物などである。

　図９の例では、蓄冷材２９は、チラー１３の冷却水流れ下流側に配置されている。すなわち、蓄冷材２９は、冷却水流れにおいてクーラコア１５と直列に配置されている。

　図１０の例では、蓄冷材２９は、チラー１３の冷却水流れ上流側に配置されている。すなわち、蓄冷材２９は、冷却水流れにおいてクーラコア１５と直列に配置されている。

　図１１の例では、蓄冷材２９は、クーラコアバイパス流路３０に配置されている。クーラコアバイパス流路３０は、冷却水がクーラコア１５をバイパスして流れる流路である。したがって、蓄冷材２９は、冷却水流れにおいてクーラコア１５と並列に配置されている。

　本実施形態では、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合、蓄冷材２９が蓄えた冷熱を利用して、車室内へ送風される空気を冷却する。

　これによると、インタークーラ１７における冷却水への放熱量が増加すると推定できる場合に圧縮機２１を停止させても、蓄冷材２９が蓄えた冷熱を利用して車室内へ送風される空気を冷却できるので、車室内の冷房快適性を維持できる。

　蓄冷材２９によって第１冷却水回路Ｃ１の蓄冷機能を高めることができるので、圧縮機２１を停止したときに車室内の冷房快適性を一層維持できる。

　（第６実施形態）
　本実施形態では、図１２に示すように、第２冷却水回路Ｃ２に放熱機器３１が配置されている。放熱機器３１は、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水に放熱する機器である。図１２の例では、放熱機器３１は、冷却水流れにおいて、コンデンサ１４およびインタークーラ１７と並列に配置されている。

　例えば、エンジンおよび走行用モータの双方から駆動力を得て走行可能なハイブリッド車両においては、放熱機器３１は、走行用モータ、バッテリ、インバータまたはＤＣ－ＤＣコンバータと熱的に連通している冷却水流路または熱交換器などである。

　バッテリは、走行用モータに供給する電力を貯蔵する電力貯蔵装置である。インバータは、バッテリから供給された直流電力を交流電力に変換して走行用モータに出力する電力変換装置である。ＤＣ－ＤＣコンバータは、直流電圧を変換する直流電圧変換装置である。

　コンデンサ１４側の冷却水流路の開度は二方弁２６によって調整される。放熱機器３１側の冷却水流路の開度も二方弁２６によって調整される。２つの二方弁２６によって、並列に配置された放熱機器３１、インタークーラ１７およびコンデンサ１４の流量分配割合が調整される。

　図１３に示す変形例のように、１つの四方弁３２によって、並列に配置された放熱機器３１、インタークーラ１７およびコンデンサ１４の流量分配割合を同時に調整してもよい。

　本実施形態では、図２、図４に示すステップＳ１１０、Ｓ１１１において吸気冷却優先制御を行う場合、インタークーラ１７に冷却水が流れ、コンデンサ１４および放熱機器３１に冷却水が流れないようにする。これにより、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

　（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。

　（１）上記実施形態では、図２、図４に示すステップＳ１１０、Ｓ１１１において、コンデンサ１４に冷却水が流れないようにするとともに圧縮機２１を停止させるが、コンデンサ１４を流れる冷却水の流量を減少させるとともに圧縮機２１の回転数を減少させるようにしてもよい。

　（２）上記実施形態では、図２、図４に示すように、ステップＳ１００においてインタークーラ１７での放熱量が増加するか否かを推定し、インタークーラ１７での放熱量が増加すると推定される場合、ステップＳ１１０、Ｓ１１１においてインタークーラ１７での吸気冷却を優先する制御を行うが、ステップＳ１００において、インタークーラ１７の代わりに、種々の発熱機器での放熱量が増加するか否かを推定し、種々の発熱機器での放熱量が増加すると推定される場合、ステップＳ１１０、Ｓ１１１において種々の発熱機器の冷却を優先する制御を行うようにしてもよい。

　例えば、エンジンおよび走行用モータの双方から駆動力を得て走行可能なハイブリッド車両においては、種々の発熱機器は、走行用モータ、バッテリ、インバータまたはＤＣ－ＤＣコンバータと熱的に連通している冷却水流路または熱交換器などである。

　発熱機器が、走行用モータと熱的に連通している冷却水流路または熱交換器である場合、走行用モータの冷却能力が向上するため、走行用モータの上限温度に到達しなくなり、ドライバビリティが向上する。また、走行用モータの温度が下がることによって電気損失が低下してモータ効率が向上する。

　発熱機器が、バッテリと熱的に連通している冷却水流路または熱交換器である場合、バッテリの冷却能力が向上するため、バッテリが上限温度に到達しなくなり、ドライバビリティが向上する。

　放熱機器３１が、インバータと熱的に連通している冷却水流路または熱交換器である場合、インバータの冷却能力が向上するため、インバータの上限温度に到達しなくなり、ドライバビリティが向上する。また、インバータの温度が下がることによって電気損失が低下するので、インバータの効率が向上する。

　発熱機器が、ＤＣ－ＤＣコンバータと熱的に連通している冷却水流路または熱交換器である場合、ＤＣ－ＤＣコンバータの冷却能力が向上するため、ＤＣ－ＤＣコンバータの上限温度に到達しなくなり、変換容量の制限がなくなる。また、ＤＣ－ＤＣコンバータの温度が下がることによって電気損失が低下してＤＣ－ＤＣコンバータの効率を向上できる。

　（３）上記実施形態では、冷凍サイクル２０の低圧側熱交換器は、膨張弁２２で減圧膨張された冷媒と第１冷却水回路Ｃ１の冷却水とを熱交換させるチラー１３であるが、冷凍サイクル２０の低圧側熱交換器は、膨張弁２２で減圧膨張された冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させるエバポレータであってもよい。

　すなわち、上記実施形態では、冷凍サイクル２０の低圧側熱交換器１３は、膨張弁２２で減圧膨張された冷媒と車室内へ送風される空気とを、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水を介して間接的に熱交換させるようになっているが、冷凍サイクル２０の低圧側熱交換器１３は、膨張弁２２で減圧膨張された冷媒と車室内へ送風される空気とを直接的に熱交換させるようになっていてもよい。

　（４）上記第１実施形態において、第１冷却水回路Ｃ１および第２冷却水回路Ｃ２が切替弁を介して接続され、切替弁が、第１冷却水回路Ｃ１および第２冷却水回路Ｃ２に配置された各冷却水流通機器に対して、第１ポンプ１１によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合と、第２ポンプ１２によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合とを切り替えるようにしてもよい。

　（５）上記実施形態では、第１冷却水回路Ｃ１および第２冷却水回路Ｃ２を流れる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、エチレングリコール系の不凍液、水、または一定の温度以上に維持された空気等を用いてもよい。

　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。

　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。

　（６）上記実施形態の冷凍サイクル２０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、上記実施形態の冷凍サイクル２０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。

 

Claims (14)

1. 　熱媒体に放熱する２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）と、
   　前記２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）で放熱された前記熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１６）と、
   　前記２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）のうち１つの放熱機器（１７）を流れる前記熱媒体の流量を調整する流量調整装置（２５、２６、１２）と、
   　前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、前記１つの放熱機器（１７）を流れる前記熱媒体の流量が増加するように前記流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御する制御装置（４０）とを備えることを特徴とする熱管理装置。
2. 　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体の流量が増加するように前記流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御した後、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が減少すると推定できる場合、前記１つの放熱機器（１７）を流れる前記熱媒体の流量が減少するように前記流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の熱管理装置。
3. 　冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２１）と、
   　前記冷媒を減圧膨張させる減圧装置（２２）と、
   　前記減圧装置（２２）で減圧膨張された前記冷媒を熱交換させる低圧側熱交換器（１３）とを備え、
   　前記２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）のうち他の１つの放熱機器（１４）は、前記圧縮機（２１）から吐出された前記冷媒を熱交換させて前記減圧装置（２２）に向けて流出させる高圧側熱交換器であり、
   　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、前記圧縮機（２１）の冷媒吐出能力を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱管理装置。
4. 　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、前記圧縮機（２１）を停止させることを特徴とする請求項３に記載の熱管理装置。
5. 　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体の流量が増加するように前記流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御した後、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が減少すると推定できる場合、前記圧縮機（２１）の冷媒吐出能力を増加させることを特徴とする請求項３または４に記載の熱管理装置。
6. 　前記低圧側熱交換器（１３）に熱的に接続され、前記減圧装置（２２）で減圧膨張された前記冷媒から供給される冷熱を蓄える蓄冷装置（２９）を備え、
   　前記低圧側熱交換器（１３）は、前記減圧装置（２２）で減圧膨張された前記冷媒と車室内へ送風される空気とを直接的または間接的に熱交換させるようになっており、
   　前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、前記蓄冷装置（２９）が蓄えた冷熱を利用して、前記車室内へ送風される空気を冷却することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の熱管理装置。
7. 　前記車室内へ空気を送風する送風機（１５ａ）を備え、
   　前記制御装置（４０）は、前記蓄冷装置（２９）が蓄えた冷熱を利用して前記車室内へ送風される空気を冷却している場合、前記送風機（１５ａ）の送風能力を低下させることを特徴とする請求項６に記載の熱管理装置。
8. 　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体の流量が増加するように前記流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御した後、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が減少すると推定できる場合、前記圧縮機（２１）の冷媒吐出能力を増加させるとともに、前記送風機（１５ａ）の送風能力を増加させることを特徴とする請求項７に記載の熱管理装置。
9. 　前記１つの放熱機器（１７）、および前記２つ以上の放熱機器（１７、１４、３１）のうち残余の放熱機器（１４、３１）は、前記熱媒体の流れにおいて互いに並列に配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の熱管理装置。
10. 　前記流量調整装置（２５、２６）は、前記１つの放熱機器（１７）を流れる前記熱媒体の流量と、前記残余の放熱機器（１４、３１）を流れる前記熱媒体の流量との割合を調整する流量割合調整装置であり、
    　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、前記１つの放熱機器（１７）を流れる前記熱媒体の流量割合が増加するように前記流量割合調整装置（２５、２６）の作動を制御することを特徴とする請求項９に記載の熱管理装置。
11. 　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体の流量が増加するように前記流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御した後、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が減少すると推定できる場合、前記１つの放熱機器（１７）を流れる前記熱媒体の流量割合が減少するように前記流量割合調整装置（２５、２６）の作動を制御することを特徴とする請求項１０に記載の熱管理装置。
12. 　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、前記残余の放熱機器（１４、３１）に前記熱媒体が流れないように前記流量割合調整装置（２５、２６）の作動を制御することを特徴とする請求項１０または１１に記載の熱管理装置。
13. 　前記流量調整装置（１２）は、前記熱媒体を吸入して吐出するポンプであり、
    　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が増加すると推定できる場合、前記ポンプ（１２）における前記熱媒体の吐出能力を増加させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の熱管理装置。
14. 　前記制御装置（４０）は、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体の流量が増加するように前記流量調整装置（２５、２６、１２）の作動を制御した後、前記１つの放熱機器（１７）における前記熱媒体への放熱量が減少すると推定できる場合、前記ポンプ（１２）における前記熱媒体の吐出能力を減少させることを特徴とする請求項１３に記載の熱管理装置。
    
     

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