WO2017038593A1 - 車両用熱管理装置 - Google Patents

車両用熱管理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017038593A1
WO2017038593A1 PCT/JP2016/074726 JP2016074726W WO2017038593A1 WO 2017038593 A1 WO2017038593 A1 WO 2017038593A1 JP 2016074726 W JP2016074726 W JP 2016074726W WO 2017038593 A1 WO2017038593 A1 WO 2017038593A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
heat medium
engine
high temperature
cooling water
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/074726
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
アリエル マラシガン
憲彦 榎本
加藤　吉毅
竹内　雅之
賢吾 杉村
功嗣 三浦
慧伍 佐藤
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016153835A external-priority patent/JP6524982B2/ja
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2017038593A1 publication Critical patent/WO2017038593A1/ja

Links

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
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/04—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
    • B60H1/08—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant from other radiator than main radiator
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat management device used for a vehicle.
  • Patent Document 1 describes a vehicle thermal management system that appropriately adjusts the temperature of a cooling water circulation device according to the situation by switching the cooling water circulating to the cooling water circulation device.
  • the cooling water circulating to the cooling water circulation device is switched by a switching valve.
  • the switching valve switches between a state in which the cooling water in the first cooling water circulation circuit circulates in the cooling water circulation device and a state in which the cooling water in the second cooling water circulation circuit circulates in the cooling water circulation device.
  • the cooling water that circulates through the first cooling water circulation circuit is high-temperature cooling water heated by the high-pressure refrigerant of the refrigeration cycle.
  • the cooling water circulating through the second cooling water circulation circuit is low-temperature cooling water cooled by the low-pressure refrigerant of the refrigeration cycle.
  • the first cooling water circulation circuit and the second cooling water circulation circuit are communicated with each other through a communication channel.
  • the first cooling water circulation circuit and the second cooling water circulation circuit are communicated with each other by the communication flow path, so that the first cooling water circulation circuit and the second cooling water circulation circuit are The pressure difference is reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of trouble in the switching operation of the switching valve due to the pressure difference between the first cooling water circulation circuit and the second cooling water circulation circuit.
  • the engine cooling circuit is a cooling water circulation circuit through which engine cooling water circulates.
  • the cooling water in the engine cooling circuit is hotter than the cooling water in the first cooling water circulation circuit. Further, since the engine operating state continuously and dynamically fluctuates, the state of the engine cooling circuit also continuously and dynamically fluctuates.
  • the pump output of the first cooling water circulation circuit is adjusted to adjust the pressure of the first cooling water circulation circuit, the flow rate of the cooling water in the first cooling water circulation circuit is changed, and the performance of the refrigeration cycle is likely to be changed.
  • This indication aims at reducing the pressure difference between three heat carrier circuits in view of the above-mentioned point.
  • another object of the present disclosure is to adjust the pressure between the heat medium circuits while suppressing the performance fluctuation of the refrigeration cycle.
  • a vehicle thermal management apparatus includes a compressor that sucks and discharges refrigerant, a high-pressure side heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant discharged from the compressor and a heat medium, and high-pressure side heat.
  • a decompression unit that decompresses the refrigerant heat-exchanged by the exchanger, a low-pressure side heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant decompressed by the decompression unit and the heat medium, and engine cooling that circulates the heat medium to the engine mounted on the vehicle A circuit, a high-temperature heat medium circuit in which a heat medium heat-exchanged in the high-pressure side heat exchanger circulates, a low-temperature heat medium circuit in which a heat medium heat-exchanged in the low-pressure side heat exchanger circulates, an engine cooling circuit,
  • the high temperature side that reduces the pressure difference between the engine cooling circuit and the high-temperature heat medium circuit by communicating the switching unit that switches the fluid connection state of the heat medium circuit and the low-temperature heat medium circuit with the engine cooling circuit and the high-temperature heat medium circuit Communication part and high-temperature heat medium circuit
  • a low-temperature side communication unit to reduce the pressure difference between the by communicating the low temperature heat medium circuit high temperature heat medium circuit and
  • the high temperature side communication portion reduces the pressure difference between the engine cooling circuit and the high temperature heat medium circuit
  • the low temperature side communication portion reduces the pressure difference between the high temperature heat medium circuit and the low temperature heat medium circuit.
  • the pressure difference between the circuit, the high temperature heat medium circuit and the low temperature heat medium circuit can be reduced.
  • the temperature difference of the heat medium between the engine cooling circuit and the high temperature heat medium circuit is relatively small.
  • the temperature difference of the heat medium between the high temperature heat medium circuit and the low temperature side communication portion is also relatively small.
  • the temperature difference of the heat medium between the engine cooling circuit and the low temperature side communication portion is relatively large.
  • the heat medium is mixed between the engine cooling circuit and the low temperature side communication portion. Fluctuations in the heat medium temperature can be suppressed. Therefore, the heat medium temperatures of the engine cooling circuit, the high temperature heat medium circuit, and the low temperature heat medium circuit can be maintained at appropriate temperatures.
  • a vehicle thermal management apparatus is mounted on a vehicle, a compressor that sucks and discharges refrigerant, a high-pressure heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant discharged from the compressor and a heat medium, and the vehicle.
  • the engine cooling circuit for circulating the heat medium to the engine, the high-temperature heat medium circuit for circulating the heat medium heat-exchanged by the high-pressure heat exchanger, and the fluid connection state of the engine cooling circuit and the high-temperature heat medium circuit.
  • the switching part to be switched the high temperature side communication part that reduces the pressure difference between the engine cooling circuit and the high temperature heat medium circuit by communicating the engine cooling circuit and the high temperature heat medium circuit, and the heat medium of the engine cooling circuit is sucked and discharged Engine pump, a high-temperature pump that sucks and discharges the heat medium of the high-temperature heat medium circuit, and a control that controls the operation of the engine pump based on a physical quantity related to the pressure of the heat medium in the high-temperature communication section Provided with a door.
  • the high temperature side communication portion reduces the pressure difference between the engine cooling circuit and the high temperature heat medium circuit, the pressure difference between the engine cooling circuit and the high temperature heat medium circuit can be reduced.
  • the pressure of the engine cooling circuit can be adjusted by the control unit controlling the operation of the engine pump, and thus the pressure of the high-temperature heat medium circuit can also be adjusted. Therefore, the pressure of the high temperature heat medium circuit can be adjusted without changing the heat medium flow rate of the high temperature heat medium circuit. Therefore, the pressure of the high-temperature heat medium circuit can be adjusted while suppressing the performance fluctuation of the refrigeration cycle.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating a vehicle thermal management device according to an embodiment in a simplified manner. It is a block diagram which shows the electric control part of the thermal management apparatus for vehicles in one Embodiment.
  • the vehicle thermal management apparatus 10 shown in FIG. 1 is used to adjust various devices and vehicle interiors included in a vehicle to an appropriate temperature.
  • the vehicle thermal management device 10 is applied to a hybrid vehicle that obtains driving force for vehicle traveling from an engine and an electric motor for traveling.
  • the hybrid vehicle of the present embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle that can charge power supplied from an external power source to a battery mounted on the vehicle when the vehicle is stopped.
  • the battery is a lithium ion battery.
  • 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 by the generator and the electric power supplied from the external power source can be stored in the battery, and the electric power stored in the battery is not only the electric motor for running but also the thermal management device 10 for the vehicle. Is supplied to various in-vehicle devices including the electric component device.
  • the vehicle thermal management device 10 includes an engine cooling circuit 11, a capacitor circuit 12, and a chiller circuit 13.
  • the engine cooling circuit 11, the capacitor circuit 12, and the chiller circuit 13 are cooling water circuits in which cooling water circulates.
  • Cooling water is a fluid as a heat medium.
  • the cooling water is a liquid containing at least ethylene glycol, dimethylpolysiloxane or nanofluid, or an antifreeze liquid.
  • the engine cooling circuit 11 is a cooling water circuit for cooling the engine 21 with cooling water.
  • the engine cooling circuit 11 includes a first engine pump 20, an engine 21, a second engine pump 22, a heater core 23, an engine radiator 24, engine devices 25 and 26, and a bypass pipe 27.
  • the first engine pump 20 and the second engine pump 22 are electric pumps that draw in and discharge cooling water.
  • the first engine pump 20 and the second engine pump 22 may be belt-driven pumps that are driven by transmitting the driving force of the engine 21 through the belt.
  • the heater core 23 is an air heating heat exchanger that heats the air blown into the vehicle interior by exchanging heat between the cooling water and the air blown into the vehicle interior.
  • the heater core 23 is a heat exchanger used for heating the passenger compartment.
  • the first engine pump 20, the engine 21, the second engine pump 22, and the heater core 23 are arranged in the engine cooling circuit 11 so that the cooling water circulates in this order.
  • the engine radiator 24 is a heat medium outside air heat exchanger that exchanges heat between cooling water and outside air (hereinafter referred to as outside air).
  • the engine radiator 24 is arranged in parallel with the heater core 23 in the flow of cooling water.
  • the engine devices 25 and 26 are, for example, an EGR cooler or an exhaust heat recovery device.
  • the EGR cooler is a heat exchanger that cools exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas returned to the intake side of the engine 21 and cooling water.
  • the exhaust heat recovery device is a heat exchanger that recovers heat from the exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas of the engine 21 and the cooling water.
  • the engine devices 25 and 26 are arranged in parallel with the heater core 23 in the flow of cooling water.
  • the bypass pipe 27 forms a flow path in which the cooling water flows by bypassing the heater core 23 and the engine devices 25 and 26.
  • a first on-off valve 28 is disposed on the coolant inlet side of the engine radiator 24.
  • the first on-off valve 28 opens and closes the cooling water flow path on the engine radiator 24 side.
  • a second on-off valve 29 is disposed on the cooling water inlet side of the engine devices 25 and 26. The second on-off valve 29 opens and closes the cooling water flow path on the engine equipment 25 and 26 side.
  • a reserve tank 30 is connected to the engine cooling circuit 11.
  • the reserve tank 30 is an example of a cooling water storage device that stores excess cooling water.
  • the reserve tank 30 is a hermetic reserve tank in which the pressure at the liquid level of the stored coolant becomes a predetermined pressure.
  • the reserve tank 30 may be an open-air reserve tank in which the pressure at the liquid level of the stored cooling water becomes atmospheric pressure.
  • Storing excess cooling water in the reserve tank 30 can suppress a decrease in the amount of cooling water circulating through each flow path.
  • the capacitor circuit 12 is a high-temperature heat medium circuit in which high-temperature cooling water circulates.
  • the capacitor circuit 12 includes a capacitor pump 31, a capacitor 32, and hybrid devices 33 and 34.
  • the condenser pump 31 is an electric pump that sucks and discharges cooling water.
  • the condenser pump 31 is a high temperature side pump that sucks and discharges high temperature cooling water.
  • the condenser 32 is a heat exchanger for heat medium heating that heats the cooling water by exchanging heat between the high-pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 50 and the cooling water.
  • the hybrid devices 33 and 34 are inverters, batteries, and the like.
  • An inverter is an example of a power conversion device that converts DC power supplied from a battery into AC power and outputs the AC power to a traveling motor.
  • the capacitor pump 31, the capacitor 32, and the hybrid devices 33 and 34 are arranged in the capacitor circuit 12 so that the cooling water circulates in this order.
  • the chiller circuit 13 is a low-temperature heat medium circuit in which low-temperature cooling water circulates.
  • the chiller circuit 13 includes a chiller pump 35, a cooler core 36, and a chiller 37.
  • the chiller pump 35 is an electric pump that sucks and discharges cooling water.
  • the chiller pump 35 is a low-temperature pump that sucks and discharges low-temperature cooling water.
  • the cooler core 36 is an air cooling heat exchanger that cools the blown air into the vehicle interior by exchanging heat between the cooling water and the air blown into the vehicle interior.
  • the chiller 37 is a heat exchanger for heat medium cooling that cools the cooling water by exchanging heat between the low-pressure refrigerant of the refrigeration cycle 50 and the cooling water.
  • the chiller pump 35, the cooler core 36, and the chiller 37 are arranged in the chiller circuit 13 so that the cooling water circulates in this order.
  • the refrigeration cycle 50 is a vapor compression refrigerator that includes a compressor 51, a condenser 32, an expansion valve 52, and a chiller 37.
  • the refrigerant of the refrigeration cycle 50 is a fluorocarbon refrigerant.
  • the refrigeration cycle 50 is a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant.
  • the compressor 51 is an electric compressor that is driven by electric power supplied from a battery, and sucks, compresses and discharges the refrigerant of the refrigeration cycle 50.
  • the compressor 51 may be a variable capacity compressor driven by an engine belt by the driving force of the engine.
  • the condenser 32 is a high-pressure side heat exchanger that condenses the high-pressure refrigerant by exchanging heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 51 and the cooling water.
  • the expansion valve 52 is a decompression unit that decompresses and expands the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the condenser 32.
  • the expansion valve 52 is a temperature type expansion valve having a temperature sensing part that detects the degree of superheat of the chiller 37 outlet side refrigerant based on the temperature and pressure of the chiller 37 outlet side refrigerant. That is, the expansion valve 52 is a temperature type expansion valve that adjusts the throttle passage area by a mechanical mechanism so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the chiller 37 falls within a predetermined range.
  • the expansion valve 52 may be an electric expansion valve that adjusts the throttle passage area by an electric mechanism.
  • the chiller 37 is a low-pressure side heat exchanger that evaporates the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 52 and the cooling water.
  • the gas-phase refrigerant evaporated by the chiller 37 is sucked into the compressor 51 and compressed.
  • the engine cooling circuit 11, the capacitor circuit 12, and the chiller circuit 13 are connected to the first switching valve 40 and the second switching valve 41.
  • the first switching valve 40 and the second switching valve 41 are switching units that switch the fluid connection state of the engine cooling circuit 11, the capacitor circuit 12, and the chiller circuit 13.
  • the first switching valve 40 and the second switching valve 41 switch between fluid connection and disconnection between the engine cooling circuit 11 and the capacitor circuit 12.
  • the first switching valve 40 and the second switching valve 41 switch the fluid connection and disconnection between the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13.
  • a low temperature radiator 42 is connected to the second switching valve 41.
  • the low-temperature radiator 42 is a heat medium outside air heat exchanger that exchanges heat between cooling water and outside air.
  • the second switching valve 41 switches the fluid connection and disconnection between the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 and the low-temperature radiator 42.
  • the engine cooling circuit 11 and the capacitor circuit 12 are communicated with each other through the high temperature side communication portion 43.
  • the high temperature side communication part 43 reduces the pressure difference between the engine cooling circuit 11 and the capacitor circuit 12. Compared with the engine cooling circuit 11 and the capacitor circuit 12, the high temperature side communication portion 43 has a smaller channel cross-sectional area.
  • the high temperature side communication part 43 forms a cooling water flow path that allows the engine cooling circuit 11 and the capacitor circuit 12 to always communicate with each other.
  • the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 are in communication with each other through a low temperature side communication portion 44.
  • the low temperature side communication part 44 reduces the pressure difference between the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13. Compared with the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13, the low-temperature side communication part 44 has a smaller channel cross-sectional area.
  • the low temperature side communication portion 44 forms a cooling water flow path that allows the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 to always communicate with each other.
  • FIG. 2 shows the vehicle thermal management device 10 shown in FIG. Is shown in a simplified manner.
  • the control device 60 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and peripheral circuits thereof.
  • the control device 60 performs various calculations and processes based on the control program stored in the ROM.
  • Various devices to be controlled are connected to the output side of the control device 60.
  • the control device 60 is a control unit that controls the operation of various devices to be controlled.
  • the control target devices controlled by the control device 60 are the first engine pump 20, the second engine pump 22, the condenser pump 31, the chiller pump 35, the first on-off valve 28, the second on-off valve 29, the first switching valve 40, the first 2 switching valve 41, compressor 51, and the like.
  • the detection signal of the sensor group is input to the input side of the control device 60.
  • the sensor group includes a communication part pressure sensor 61, an engine water temperature sensor 62, a condenser water temperature sensor 63, a chiller water temperature sensor 64, a reserve tank pressure sensor 65, a refrigerant temperature sensor 66, a refrigerant pressure sensor 67, and the like.
  • the communication part pressure sensor 61 is a heat medium pressure detection part that detects the pressure of the cooling water in the high temperature side communication part 43.
  • the engine coolant temperature sensor 62 is a heat medium temperature detector that detects the coolant temperature of the engine cooling circuit 11.
  • the condenser water temperature sensor 63 is a heat medium temperature detection unit that detects the cooling water temperature of the condenser circuit 12.
  • the chiller water temperature sensor 64 is a heat medium temperature detection unit that detects the cooling water temperature of the chiller circuit 13.
  • the refrigerant temperature sensor 66 is a refrigerant temperature detection unit that detects the temperature of the refrigerant in the refrigeration cycle 50. For example, the refrigerant temperature sensor 66 detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 51 or the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 51.
  • the refrigerant pressure sensor 67 is a refrigerant pressure detection unit that detects the pressure of the refrigerant in the refrigeration cycle 50.
  • the refrigerant pressure sensor 67 detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 51 or the pressure of the refrigerant drawn into the compressor 51.
  • the cooling water heated by the engine 21 and the engine devices 25 and 26 flows through the heater core 23, whereby the air blown into the vehicle interior can be heated by the heater core 23. That is, the passenger compartment can be heated.
  • the cooling water heated by the capacitor 32 flows through the hybrid devices 33 and 34, whereby the hybrid devices 33 and 34 can be heated.
  • the cooling water cooled by the chiller 37 flows through the cooler core 36, whereby the air blown into the vehicle interior can be cooled by the cooler core 36. That is, the passenger compartment can be cooled.
  • heat is supplied from the condenser circuit 12 to the engine cooling circuit 11 by circulating the cooling water between the engine cooling circuit 11 and the condenser circuit 12. it can.
  • heat can be supplied from the engine cooling circuit 11 to the condenser circuit 12 by circulating the cooling water between the engine cooling circuit 11 and the condenser circuit 12.
  • the first switching valve 40 and the second switching valve 41 connect the capacitor circuit 12 to the low-temperature radiator 42, so that the cooling water of the capacitor circuit 12 can be cooled by radiating heat from the cooling water of the capacitor circuit 12 to the outside air.
  • the first switching valve 40 and the second switching valve 41 connect the chiller circuit 13 to the low-temperature radiator 42, so that the cooling water of the chiller circuit 13 can absorb heat from outside air. Therefore, the outside air endothermic heat pump operation in which the refrigerant of the refrigeration cycle 50 absorbs heat from outside air by the chiller 37 can be realized.
  • the engine cooling circuit 11 and the capacitor circuit 12 are communicated with each other through the high temperature side communication portion 43. Therefore, the pressure difference between the engine cooling circuit 11 and the capacitor circuit 12 can be reduced.
  • the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 are in communication with each other through a low temperature side communication portion 44. Therefore, the pressure difference between the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 can be reduced.
  • the chiller circuit 13 Since the chiller circuit 13 is not in direct communication with the engine cooling circuit 11, mixing of the low temperature cooling water of the chiller circuit 13 and the high temperature cooling water of the engine cooling circuit 11 can be suppressed. That is, since it can suppress that the cooling water temperature of the chiller circuit 13 rises, it can suppress that the refrigerant
  • COP coefficient of performance
  • the state of the engine cooling circuit 11 also dynamically changes continuously.
  • the states of the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 are relatively stable. Therefore, even if the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 are communicated with each other by the low temperature side communication portion 44, mixing of the high temperature cooling water of the capacitor circuit 12 and the low temperature cooling water of the chiller circuit 13 can be suppressed.
  • the engine cooling circuit 11, the capacitor circuit 12, and the chiller circuit 13 communicate with each other through the high temperature side communication portion 43 and the low temperature side communication portion 44, and the reserve tank 30 is connected to the engine cooling circuit 11.
  • the configuration can be simplified as compared with the case where one reserve tank is provided for each of the engine cooling circuit 11, the capacitor circuit 12, and the chiller circuit 13. Therefore, mounting of the vehicle thermal management device 10 on a vehicle can be facilitated.
  • the cooling water pressure is lower than when the reserve tank 30 is connected to the capacitor circuit 12 or the chiller circuit 13. An excessive rise can be reliably suppressed.
  • the control device 60 controls the output of the second engine pump 22 based on the cooling water pressure of the high temperature side communication portion 43. For example, the control device 60 controls the operation of the second engine pump 22 based on the cooling water pressure detected by the communication unit pressure sensor 61.
  • the control device 60 controls the output of the second engine pump 22 based on a physical quantity related to the cooling water pressure of the high temperature side communication portion 43. For example, the control device 60 estimates the cooling water pressure of the high temperature side communication portion 43 based on the cooling water temperature of the engine cooling circuit 11 and the pressure in the reserve tank 30 and controls the output of the second engine pump 22. Good.
  • the control device 60 reduces the output of the second engine pump 22 when the coolant pressure in the high temperature side communication portion 43 is higher than a predetermined value. Thereby, since the cooling water pressure of the engine cooling circuit 11 falls, the cooling water pressure of the high temperature side communication part 43 also falls. As a result, the cooling water pressure of the capacitor circuit 12 also decreases. As the cooling water pressure of the capacitor circuit 12 decreases, the cooling water pressure of the chiller circuit 13 also decreases. This is because the chiller circuit 13 communicates with the capacitor circuit 12 through the low temperature side communication portion 44.
  • the cooling water pressure of the condenser circuit 12 and the cooling water pressure of the chiller circuit 13 can be lowered without lowering the outputs of the condenser pump 31 and the chiller pump 35. That is, the cooling water pressure of the capacitor circuit 12 can be reduced without reducing the cooling water flow rate of the capacitor circuit 12. Further, the cooling water pressure of the chiller circuit 13 can be reduced without reducing the cooling water flow rate of the chiller circuit 13. Therefore, the cooling water pressure of the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13 can be reduced without reducing the performance of the refrigeration cycle 50.
  • the control device 60 increases the output of the second engine pump 22 when the coolant pressure of the high temperature side communication portion 43 is lower than a predetermined value. Thereby, since the cooling water pressure of the engine cooling circuit 11 rises, the cooling water pressure of the high temperature side communication part 43 also rises. As a result, the cooling water pressure of the capacitor circuit 12 also increases. As the cooling water pressure of the capacitor circuit 12 increases, the cooling water pressure of the chiller circuit 13 also increases. This is because the chiller circuit 13 communicates with the capacitor circuit 12 through the low temperature side communication portion 44.
  • the high temperature side communication portion 43 causes the engine cooling circuit 11 and the high temperature cooling water circuit 12 to communicate with each other to reduce the pressure difference between the engine cooling circuit 11 and the high temperature cooling water circuit 12.
  • the low temperature side communication unit 44 causes the high temperature cooling water circuit 12 and the low temperature cooling water circuit 13 to communicate with each other to reduce a pressure difference between the high temperature cooling water circuit 12 and the low temperature cooling water circuit 13.
  • the high temperature side communication part 43 reduces the pressure difference between the engine cooling circuit 11 and the high temperature cooling water circuit 12 and the low temperature side communication part 44 reduces the pressure difference between the high temperature cooling water circuit 12 and the low temperature cooling water circuit 13. Since it reduces, the pressure difference among the engine cooling circuit 11, the high temperature cooling water circuit 12, and the low temperature cooling water circuit 13 can be reduced.
  • the engine cooling circuit 11 and the low temperature side communication part 44 communicate the engine cooling circuit 11 and the low temperature side communication part 44 via the high temperature cooling water circuit 12, the engine cooling circuit 11 and the low temperature side communication part 44 It can suppress that a cooling water mixes between them and a cooling water temperature fluctuates. Therefore, the cooling water temperatures of the engine cooling circuit 11, the high temperature cooling water circuit 12, and the low temperature cooling water circuit 13 can be maintained at appropriate temperatures.
  • control device 60 controls the operation of the engine pumps 20 and 22 based on a physical quantity related to the pressure of the cooling water in the high temperature side communication portion 43.
  • control device 60 can adjust the pressure of the engine cooling circuit 11 by controlling the operation of the engine pumps 20, 22, and can also adjust the pressure of the high temperature cooling water circuit 12 and the low temperature cooling water circuit 13. Therefore, the pressures of the high temperature cooling water circuit 12 and the low temperature cooling water circuit 13 can be adjusted without changing the cooling water flow rates of the high temperature cooling water circuit 12 and the low temperature cooling water circuit 13.
  • the reserve tank 30 is connected to the engine cooling circuit 11. According to this, since the reserve tank 30 is connected to the engine cooling circuit 11 in which the temperature of the cooling water becomes the highest, compared with the case where the reserve tank 30 is connected to the capacitor circuit 12 and the chiller circuit 13, It can suppress reliably that a cooling water pressure rises too much.
  • devices 21 and 23 that cause pressure loss are disposed between the first engine pump 20 and the second engine pump 22 in the coolant flow of the engine cooling circuit 11.
  • the devices 21 and 23 that cause pressure loss are an engine 21 and a heater core 23.
  • the difference between the pump discharge pressure and the pump suction pressure can be reduced as compared with the case where only one pump is arranged in the engine cooling circuit 11. Therefore, it can suppress that the pressure of the engine cooling circuit 11 becomes low too much, and cavitation and hose crushing generate
  • devices 25 and 26 that cause pressure loss are disposed between the high temperature side communication portion 43 and the engine pump 22 in the coolant flow of the engine cooling circuit 11.
  • the devices 25 and 26 that cause the pressure loss are the engine devices 25 and 26. Thereby, it can suppress that the high temperature side communication part 43 becomes a negative pressure.
  • the cooling water is used as the heat medium flowing through the engine cooling circuit 11, the capacitor circuit 12, and the chiller circuit 13, 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 50 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 in which the high-pressure side refrigerant pressure exceeds the critical pressure of the refrigerant. You may comprise the cycle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

車両用熱管理装置は、車両に搭載されたエンジン（２１）に熱媒体を循環させるエンジン冷却回路（１１）と、冷凍サイクル（５０）の高圧側熱交換器（３２）で熱交換された熱媒体が循環する高温熱媒体回路（１２）と、冷凍サイクル（５０）の低圧側熱交換器（３７）で熱交換された熱媒体が循環する低温熱媒体回路（１３）と、エンジン冷却回路（１１）、高温熱媒体回路（１２）および低温熱媒体回路（１３）の流体的な接続状態を切り替える切替部（４０、４１）と、エンジン冷却回路（１１）と高温熱媒体回路（１２）とを連通させてエンジン冷却回路（１１）と高温熱媒体回路（１２）との圧力差を低減する高温側連通部（４３）と、高温熱媒体回路（１２）と低温熱媒体回路（１３）とを連通させて高温熱媒体回路（１２）と低温熱媒体回路（１３）との圧力差を低減する低温側連通部（４４）とを備える。

Description

車両用熱管理装置 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、２０１５年９月３日に出願された日本特許出願２０１５－１７３７８２号及び２０１６年８月４日に出願された日本特許出願２０１６－１５３８３５号を基にしている。
　本開示は、車両に用いられる熱管理装置に関する。
　従来、特許文献１には、冷却水流通機器に循環する冷却水を切り替えることによって冷却水流通機器の温度を状況に応じて適切に調整する車両用熱管理システムが記載されている。
　この従来技術では、冷却水流通機器に循環する冷却水を切替弁によって切り替える。切替弁は、冷却水流通機器に第１冷却水循環回路の冷却水が循環する状態と、冷却水流通機器に第２冷却水循環回路の冷却水が循環する状態とを切り替える。
　第１冷却水循環回路を循環する冷却水は、冷凍サイクルの高圧冷媒で加熱された高温冷却水である。第２冷却水循環回路を循環する冷却水は、冷凍サイクルの低圧冷媒で冷却された低温冷却水である。
　これにより、冷却水流通機器を流れる冷却水の温度を調整できるので、冷却水流通機器の温度を状況に応じて適切に調整できる。
　この従来技術では、第１冷却水循環回路と第２冷却水循環回路とを連通流路によって連通させている。
特開２０１４－０６１８７３号公報
　本願の発明者らの検討によると、上記従来技術では、第１冷却水循環回路と第２冷却水循環回路とを連通流路によって連通させているので、第１冷却水循環回路と第２冷却水循環回路との圧力差が低減される。そのため、第１冷却水循環回路と第２冷却水循環回路との圧力差に起因して切替弁の切り替え作動に支障が生じることを抑制できる。
　また、上記従来技術において、第１冷却水循環回路および第２冷却水循環回路に加えてエンジン冷却回路も切替弁を介して流体的に接続できるようにすれば、冷凍サイクルで生成される温熱および冷熱に加えてエンジンの廃熱も有効利用できるようになる。エンジン冷却回路は、エンジン冷却水が循環する冷却水循環回路である。
　しかしながら、エンジン冷却回路の冷却水は、第１冷却水循環回路の冷却水よりも高温になる。また、エンジンの運転状況が継続的に動的に変動することから、エンジン冷却回路の状態も継続的に動的に変動する。
　そのため、エンジン冷却回路、第１冷却水循環回路および第２冷却水循環回路の３つの回路の圧力を如何にして均等化するかが問題となる。
　また、第１冷却水循環回路の圧力を調整するために第１冷却水循環回路のポンプ出力を調整すると、第１冷却水循環回路における冷却水流量が変動して冷凍サイクルの性能が変動しやすい。
　本開示は上記点に鑑みて、３つの熱媒体回路間の圧力差を低減することを目的とする。
　本開示は上記点に鑑みて、冷凍サイクルの性能変動を抑制しつつ熱媒体回路間の圧力を調整することを他の目的とする。
　本開示の第１態様による車両用熱管理装置は、冷媒を吸入して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器と、高圧側熱交換器で熱交換された冷媒を減圧させる減圧部と、減圧部で減圧された冷媒と熱媒体を熱交換させる低圧側熱交換器と、車両に搭載されたエンジンに熱媒体を循環させるエンジン冷却回路と、高圧側熱交換器で熱交換された熱媒体が循環する高温熱媒体回路と、低圧側熱交換器で熱交換された熱媒体が循環する低温熱媒体回路と、エンジン冷却回路、高温熱媒体回路および低温熱媒体回路の流体的な接続状態を切り替える切替部と、エンジン冷却回路と高温熱媒体回路とを連通させてエンジン冷却回路と高温熱媒体回路との圧力差を低減する高温側連通部と、高温熱媒体回路と低温熱媒体回路とを連通させて高温熱媒体回路と低温熱媒体回路との圧力差を低減する低温側連通部とを備える。
　これによると、高温側連通部がエンジン冷却回路と高温熱媒体回路との圧力差を低減し、低温側連通部が高温熱媒体回路と低温熱媒体回路との圧力差を低減するので、エンジン冷却回路、高温熱媒体回路および低温熱媒体回路の間の圧力差を低減できる。
　エンジン冷却回路と高温熱媒体回路との間の熱媒体の温度差は比較的小さい。高温熱媒体回路と低温側連通部との間の熱媒体の温度差も比較的小さい。これに対し、エンジン冷却回路と低温側連通部との間の熱媒体の温度差は比較的大きい。
　高温側連通部および低温側連通部は、エンジン冷却回路と低温側連通部とを高温熱媒体回路を介して連通させるので、エンジン冷却回路と低温側連通部との間で熱媒体が混合して熱媒体温度が変動することを抑制できる。したがって、エンジン冷却回路、高温熱媒体回路および低温熱媒体回路の熱媒体温度を適切な温度に保つことができる。
　本開示の第２態様による車両用熱管理装置は、冷媒を吸入して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器と、車両に搭載されたエンジンに熱媒体を循環させるエンジン冷却回路と、高圧側熱交換器で熱交換された熱媒体が循環する高温熱媒体回路と、エンジン冷却回路および高温熱媒体回路の流体的な接続状態を切り替える切替部と、エンジン冷却回路と高温熱媒体回路とを連通させてエンジン冷却回路と高温熱媒体回路との圧力差を低減する高温側連通部と、エンジン冷却回路の熱媒体を吸入して吐出するエンジンポンプと、高温熱媒体回路の熱媒体を吸入して吐出する高温側ポンプと、高温側連通部における熱媒体の圧力に関連する物理量に基づいてエンジンポンプの作動を制御する制御部とを備える。
　これによると、高温側連通部がエンジン冷却回路と高温熱媒体回路との圧力差を低減するので、エンジン冷却回路と高温熱媒体回路との間の圧力差を低減できる。
　さらに、制御部がエンジンポンプの作動を制御することによってエンジン冷却回路の圧力を調整でき、ひいては高温熱媒体回路の圧力も調整できる。そのため、高温熱媒体回路の熱媒体流量を変化させることなく、高温熱媒体回路の圧力を調整できる。したがって、冷凍サイクルの性能変動を抑制しつつ高温熱媒体回路の圧力を調整できる。
一実施形態における車両用熱管理装置を示す全体構成図である。 一実施形態における車両用熱管理装置を簡略化して示す全体構成図である。 一実施形態における車両用熱管理装置の電気制御部を示すブロック図である。
　以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す車両用熱管理装置１０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、車両用熱管理装置１０を、エンジンおよび走行用電動モータから車両走行用の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から供給された電力を、車両に搭載された電池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。例えば、電池はリチウムイオン電池である。
　エンジンから出力される駆動力は、車両走行用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、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理装置１０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。
　車両用熱管理装置１０は、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３を備えている。エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３は、冷却水が循環する冷却水回路である。
　冷却水は、熱媒体としての流体である。例えば、冷却水は、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、または不凍液体である。
　エンジン冷却回路１１は、エンジン２１を冷却水で冷却するための冷却水回路である。エンジン冷却回路１１は、第１エンジンポンプ２０、エンジン２１、第２エンジンポンプ２２、ヒータコア２３、エンジンラジエータ２４、エンジン機器２５、２６およびバイパス配管２７を有している。
　第１エンジンポンプ２０および第２エンジンポンプ２２は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。第１エンジンポンプ２０および第２エンジンポンプ２２は、エンジン２１の駆動力をベルトを介して動力伝達することによって駆動されるベルト駆動式ポンプであってもよい。
　ヒータコア２３は、冷却水と車室内へ送風される空気とを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。ヒータコア２３は、車室内を暖房するために用いられる熱交換器である。
　第１エンジンポンプ２０、エンジン２１、第２エンジンポンプ２２およびヒータコア２３は、この順番で冷却水が循環するようにエンジン冷却回路１１に配置されている。
　エンジンラジエータ２４は、冷却水と車室外空気（以下、外気と言う。）とを熱交換させる熱媒体外気熱交換器である。エンジンラジエータ２４は、冷却水の流れにおいてヒータコア２３と並列に配置されている。
　エンジン機器２５、２６は、例えばＥＧＲクーラや排気熱回収器等である。ＥＧＲクーラは、エンジン２１の吸気側に戻される排気ガスと冷却水とを熱交換して排気を冷却する熱交換器である。排気熱回収器は、エンジン２１の排気ガスと冷却水とを熱交換して排気ガスから熱を回収する熱交換器である。エンジン機器２５、２６は、冷却水の流れにおいてヒータコア２３と並列に配置されている。
　バイパス配管２７は、冷却水がヒータコア２３およびエンジン機器２５、２６をバイパスして流れる流路を形成している。
　エンジンラジエータ２４の冷却水入口側には第１開閉弁２８が配置されている。第１開閉弁２８は、エンジンラジエータ２４側の冷却水流路を開閉する。エンジン機器２５、２６の冷却水入口側には第２開閉弁２９が配置されている。第２開閉弁２９は、エンジン機器２５、２６側の冷却水流路を開閉する。
　エンジン冷却回路１１には、リザーブタンク３０が接続されている。リザーブタンク３０は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留装置の一例である。リザーブタンク３０は、蓄えている冷却水の液面における圧力が所定圧力になるような密閉式リザーブタンクである。リザーブタンク３０は、蓄えている冷却水の液面における圧力が大気圧になるような大気開放式リザーブタンクであってもよい。
　リザーブタンク３０に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。
　コンデンサ回路１２は、高温の冷却水が循環する高温熱媒体回路である。コンデンサ回路１２は、コンデンサポンプ３１、コンデンサ３２およびハイブリッド機器３３、３４を有している。コンデンサポンプ３１は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。コンデンサポンプ３１は、高温の冷却水を吸入して吐出する高温側ポンプである。
　コンデンサ３２は、冷凍サイクル５０の高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を加熱する熱媒体加熱用熱交換器である。
　例えば、ハイブリッド機器３３、３４はインバータや電池等である。インバータは、電池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の一例である。
　コンデンサポンプ３１、コンデンサ３２およびハイブリッド機器３３、３４は、この順番で冷却水が循環するようにコンデンサ回路１２に配置されている。
　チラー回路１３は、低温の冷却水が循環する低温熱媒体回路である。チラー回路１３は、チラーポンプ３５、クーラコア３６およびチラー３７を有している。チラーポンプ３５は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。チラーポンプ３５は、低温の冷却水を吸入して吐出する低温側ポンプである。
　クーラコア３６は、冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。チラー３７は、冷凍サイクル５０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を冷却する熱媒体冷却用熱交換器である。
　チラーポンプ３５、クーラコア３６およびチラー３７は、この順番で冷却水が循環するようにチラー回路１３に配置されている。
　冷凍サイクル５０は、圧縮機５１、コンデンサ３２、膨張弁５２およびチラー３７を備える蒸気圧縮式冷凍機である。冷凍サイクル５０の冷媒はフロン系冷媒である。冷凍サイクル５０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である。
　圧縮機５１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５０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機５１は、エンジンの駆動力によってエンジンベルトで駆動される可変容量圧縮機であってもよい。
　コンデンサ３２は、圧縮機５１から吐出された高圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧冷媒を凝縮させる高圧側熱交換器である。
　膨張弁５２は、コンデンサ３２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。膨張弁５２は、チラー３７出口側冷媒の温度および圧力に基づいてチラー３７出口側冷媒の過熱度を検出する感温部を有する温度式膨張弁である。すなわち、膨張弁５２は、チラー３７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節する温度式膨張弁である。膨張弁５２は、電気的機構によって絞り通路面積を調節する電気式膨張弁であってもよい。
　チラー３７は、膨張弁５２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させる低圧側熱交換器である。チラー３７で蒸発した気相冷媒は圧縮機５１に吸入されて圧縮される。
　エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３は、第１切替弁４０および第２切替弁４１に接続されている。第１切替弁４０および第２切替弁４１は、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の流体的な接続状態を切り替える切替部である。
　第１切替弁４０および第２切替弁４１は、エンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２との流体的な接続および遮断を切り替える。第１切替弁４０および第２切替弁４１は、コンデンサ回路１２とチラー回路１３との流体的な接続および遮断を切り替える。
　第２切替弁４１には、低温ラジエータ４２が接続されている。低温ラジエータ４２は、冷却水と外気とを熱交換させる熱媒体外気熱交換器である。第２切替弁４１は、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３と低温ラジエータ４２との流体的な接続および遮断を切り替える。
　エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２は、高温側連通部４３によって互いに連通している。高温側連通部４３は、エンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２との圧力差を低減する。高温側連通部４３は、エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２と比較して流路断面積が小さくなっている。高温側連通部４３は、エンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２とを常時連通させる冷却水流路を形成している。
　コンデンサ回路１２およびチラー回路１３は、低温側連通部４４によって互いに連通している。低温側連通部４４は、コンデンサ回路１２とチラー回路１３との圧力差を低減する。低温側連通部４４は、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３と比較して流路断面積が小さくなっている。低温側連通部４４は、コンデンサ回路１２とチラー回路１３とを常時連通させる冷却水流路を形成している。
　高温側連通部４３および低温側連通部４４によるエンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の連通構造の理解を容易にするために、図２では、図１に示す車両用熱管理装置１０を簡略化して図示している。
　次に、車両用熱管理装置１０の電気制御部を図３に基づいて説明する。制御装置６０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ている。制御装置６０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置６０の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置６０は、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６０によって制御される制御対象機器は、第１エンジンポンプ２０、第２エンジンポンプ２２、コンデンサポンプ３１、チラーポンプ３５、第１開閉弁２８、第２開閉弁２９、第１切替弁４０、第２切替弁４１および圧縮機５１等である。
　制御装置６０の入力側にはセンサ群の検出信号が入力される。センサ群は、連通部圧力センサ６１、エンジン水温センサ６２、コンデンサ水温センサ６３、チラー水温センサ６４、リザーブタンク圧力センサ６５、冷媒温度センサ６６および冷媒圧力センサ６７等である。
　連通部圧力センサ６１は、高温側連通部４３における冷却水の圧力を検出する熱媒体圧力検出部である。エンジン水温センサ６２は、エンジン冷却回路１１の冷却水温度を検出する熱媒体温度検出部である。
　コンデンサ水温センサ６３は、コンデンサ回路１２の冷却水温度を検出する熱媒体温度検出部である。チラー水温センサ６４は、チラー回路１３の冷却水温度を検出する熱媒体温度検出部である。
　冷媒温度センサ６６は、冷凍サイクル５０の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部である。例えば、冷媒温度センサ６６は、圧縮機５１から吐出された冷媒の温度、または圧縮機５１に吸入される冷媒の温度を検出する。
　冷媒圧力センサ６７は、冷凍サイクル５０の冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部である。例えば、冷媒圧力センサ６７は、圧縮機５１から吐出された冷媒の圧力、または圧縮機５１に吸入される冷媒の圧力を検出する。
　次に、上記構成における作動を説明する。第１エンジンポンプ２０、第２エンジンポンプ２２、コンデンサポンプ３１およびチラーポンプ３５を作動させることによって、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３に冷却水が循環する。
　例えば、エンジン冷却回路１１では、エンジン２１およびエンジン機器２５、２６で加熱された冷却水がヒータコア２３を流れることによって、ヒータコア２３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。
　例えば、コンデンサ回路１２では、コンデンサ３２で加熱された冷却水がハイブリッド機器３３、３４を流れることによって、ハイブリッド機器３３、３４を加熱できる。
　例えば、チラー回路１３では、チラー３７で冷却された冷却水がクーラコア３６を流れることによって、クーラコア３６で車室内への送風空気を冷却できる。すなわち、車室内を冷房できる。
　第１切替弁４０および第２切替弁４１がエンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２とを接続することによって、エンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２との間で冷却水を流通させてエンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２との間で熱をやり取りできる。
　例えば、エンジン２１が停止していてエンジン２１で冷却水を加熱できない場合、エンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２との間で冷却水を流通させることによってコンデンサ回路１２からエンジン冷却回路１１に熱を供給できる。
　例えば、コンデンサ３２で冷却水を十分に加熱できない場合、エンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２との間で冷却水を流通させることによってエンジン冷却回路１１からコンデンサ回路１２に熱を供給できる。
　第１切替弁４０および第２切替弁４１がコンデンサ回路１２を低温ラジエータ４２に接続することによって、コンデンサ回路１２の冷却水から外気に放熱してコンデンサ回路１２の冷却水を冷却できる。
　第１切替弁４０および第２切替弁４１がチラー回路１３を低温ラジエータ４２に接続することによって、チラー回路１３の冷却水が外気から吸熱できる。したがって、チラー３７で冷凍サイクル５０の冷媒が外気から吸熱する外気吸熱ヒートポンプ運転を実現できる。
　エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２は、高温側連通部４３によって互いに連通している。そのため、エンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２との圧力差を低減できる。
　エンジン冷却回路１１の冷却水およびコンデンサ回路１２の冷却水はいずれも、暖められた温水であるので、エンジン冷却回路１１の冷却水とコンデンサ回路１２の冷却水とが高温側連通部４３を通じて混ざっても問題ない。
　コンデンサ回路１２およびチラー回路１３は、低温側連通部４４によって互いに連通している。そのため、コンデンサ回路１２とチラー回路１３との圧力差を低減できる。
　チラー回路１３はエンジン冷却回路１１と直接連通していないので、チラー回路１３の低温冷却水とエンジン冷却回路１１の高温冷却水とが混ざることを抑制できる。すなわち、チラー回路１３の冷却水温度が上昇することを抑制できるので、チラー３７の冷媒温度が上昇して冷凍サイクル５０の成績係数（いわゆるＣＯＰ）が低下することを抑制できる。また、エンジン冷却回路１１の冷却水温度が低下することを抑制できるので、エンジン２１の温度が低下して燃費が悪化することを抑制できる。
　また、エンジン２１の運転状況が継続的に動的に変動することから、エンジン冷却回路１１の状態も継続的に動的に変動する。これに対し、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の状態は比較的安定している。そのため、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３が低温側連通部４４によって互いに連通していても、コンデンサ回路１２の高温冷却水とチラー回路１３の低温冷却水とが混ざることを抑制できる。
　エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３が高温側連通部４３および低温側連通部４４によって連通しており、エンジン冷却回路１１にリザーブタンク３０が接続されている。
　そのため、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の冷却水の液量が低下することや、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の冷却水圧力が過度に上昇することをリザーブタンク３０によって抑制できる。
　リザーブタンク３０が１つのみ設けられているので、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３のそれぞれにリザーブタンクが１つずつ設けられている場合と比較して構成を簡素化できる。そのため、車両用熱管理装置１０の車両への搭載を容易化できる。
　リザーブタンク３０は、冷却水温度が最も高温になるエンジン冷却回路１１に接続されているので、リザーブタンク３０がコンデンサ回路１２やチラー回路１３に接続されている場合と比較して、冷却水圧力が過度に上昇することを確実に抑制できる。
　制御装置６０は、高温側連通部４３の冷却水圧力に基づいて第２エンジンポンプ２２の出力を制御する。例えば、制御装置６０は、連通部圧力センサ６１が検出した冷却水圧力に基づいて第２エンジンポンプ２２の作動を制御する。
　制御装置６０は、高温側連通部４３の冷却水圧力に関連する物理量に基づいて第２エンジンポンプ２２の出力を制御する。例えば、制御装置６０は、エンジン冷却回路１１の冷却水温度やリザーブタンク３０内の圧力に基づいて高温側連通部４３の冷却水圧力を推定し、第２エンジンポンプ２２の出力を制御してもよい。
　具体的には、制御装置６０は、高温側連通部４３の冷却水圧力が所定値よりも高い場合、第２エンジンポンプ２２の出力を低下させる。これにより、エンジン冷却回路１１の冷却水圧力が低下するので、高温側連通部４３の冷却水圧力も低下する。その結果、コンデンサ回路１２の冷却水圧力も低下する。コンデンサ回路１２の冷却水圧力が低下することによって、チラー回路１３の冷却水圧力も低下する。チラー回路１３は、低温側連通部４４によってコンデンサ回路１２と連通しているからである。
　したがって、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の冷却水圧力が過剰に上昇することを抑制できる。
　このように、コンデンサポンプ３１およびチラーポンプ３５の出力を低下させることなくコンデンサ回路１２の冷却水圧力およびチラー回路１３の冷却水圧力を低下させることができる。すなわち、コンデンサ回路１２の冷却水流量を低下させることなくコンデンサ回路１２の冷却水圧力を低下させることができる。また、チラー回路１３の冷却水流量を低下させることなくチラー回路１３の冷却水圧力を低下させることができる。したがって、冷凍サイクル５０の性能を低下させることなくコンデンサ回路１２およびチラー回路１３の冷却水圧力を低下させることができる。
　制御装置６０は、高温側連通部４３の冷却水圧力が所定値よりも低い場合、第２エンジンポンプ２２の出力を増加させる。これにより、エンジン冷却回路１１の冷却水圧力が上昇するので、高温側連通部４３の冷却水圧力も上昇する。その結果、コンデンサ回路１２の冷却水圧力も上昇する。コンデンサ回路１２の冷却水圧力が上昇することによって、チラー回路１３の冷却水圧力も上昇する。チラー回路１３は、低温側連通部４４によってコンデンサ回路１２と連通しているからである。
　したがって、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の冷却水圧力が過剰に低下することを抑制できるので、冷却水にキャビテーションが発生したり、冷却水流路を形成するホースが外圧で潰れることを抑制できる。その結果、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３の冷却水流量が低下して冷凍サイクル５０の性能が低下してしまうことを抑制できる。
　本実施形態では、高温側連通部４３は、エンジン冷却回路１１と高温冷却水回路１２とを連通させてエンジン冷却回路１１と高温冷却水回路１２との圧力差を低減する。低温側連通部４４は、高温冷却水回路１２と低温冷却水回路１３とを連通させて高温冷却水回路１２と低温冷却水回路１３との圧力差を低減する。
　これによると、高温側連通部４３がエンジン冷却回路１１と高温冷却水回路１２との圧力差を低減し、低温側連通部４４が高温冷却水回路１２と低温冷却水回路１３との圧力差を低減するので、エンジン冷却回路１１、高温冷却水回路１２および低温冷却水回路１３の間の圧力差を低減できる。
　高温側連通部４３および低温側連通部４４は、エンジン冷却回路１１と低温側連通部４４とを高温冷却水回路１２を介して連通させているので、エンジン冷却回路１１と低温側連通部４４との間で冷却水が混合して冷却水温度が変動することを抑制できる。したがって、エンジン冷却回路１１、高温冷却水回路１２および低温冷却水回路１３の冷却水温度を適切な温度に保つことができる。
　本実施形態では、制御装置６０は、高温側連通部４３における冷却水の圧力に関連する物理量に基づいてエンジンポンプ２０、２２の作動を制御する。
　これによると、制御装置６０がエンジンポンプ２０、２２の作動を制御することによってエンジン冷却回路１１の圧力を調整でき、ひいては高温冷却水回路１２および低温冷却水回路１３の圧力も調整できる。そのため、高温冷却水回路１２および低温冷却水回路１３の冷却水流量を変化させることなく、高温冷却水回路１２および低温冷却水回路１３の圧力を調整できる。
　本実施形態では、リザーブタンク３０は、エンジン冷却回路１１に接続されている。これによると、冷却水の温度が最も高温になるエンジン冷却回路１１にリザーブタンク３０が接続されているので、リザーブタンク３０がコンデンサ回路１２やチラー回路１３に接続されている場合と比較して、冷却水圧力が過度に上昇することを確実に抑制できる。
　本実施形態では、エンジン冷却回路１１の冷却水流れにおいて第１エンジンポンプ２０と第２エンジンポンプ２２との間には、圧力損失を生じさせる機器２１、２３が配置されている。図１の例では、圧力損失を生じさせる機器２１、２３は、エンジン２１およびヒータコア２３である。
　これによると、エンジン冷却回路１１にポンプが１つだけ配置されている場合と比較して、ポンプ吐出圧とポンプ吸入圧との差を小さくすることができる。そのため、エンジン冷却回路１１の圧力が低くなり過ぎてキャビテーションやホース潰れが発生することを抑制できる。
　本実施形態では、エンジン冷却回路１１の冷却水流れにおいて高温側連通部４３とエンジンポンプ２２との間には、圧力損失を生じさせる機器２５、２６が配置されている。図１の例では、圧力損失を生じさせる機器２５、２６は、エンジン機器２５、２６である。これにより、高温側連通部４３が負圧になることを抑制できる。
　（他の実施形態）
　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、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３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、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５１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、車両用熱管理装置１０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５０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。
　（３）上記各実施形態の冷凍サイクル５０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 (9)

  1. 　冷媒を吸入して吐出する圧縮機（５１）と、
    　前記圧縮機（５１）から吐出された前記冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（３２）と、
    　前記高圧側熱交換器（３２）で熱交換された前記冷媒を減圧させる減圧部（５２）と、
    　前記減圧部（５２）で減圧された前記冷媒と前記熱媒体を熱交換させる低圧側熱交換器（３７）と、
    　車両に搭載されたエンジン（２１）に前記熱媒体を循環させるエンジン冷却回路（１１）と、
    　前記高圧側熱交換器（３２）で熱交換された前記熱媒体が循環する高温熱媒体回路（１２）と、
    　前記低圧側熱交換器（３７）で熱交換された前記熱媒体が循環する低温熱媒体回路（１３）と、
    　前記エンジン冷却回路（１１）、前記高温熱媒体回路（１２）および前記低温熱媒体回路（１３）の流体的な接続状態を切り替える切替部（４０、４１）と、
    　前記エンジン冷却回路（１１）と前記高温熱媒体回路（１２）とを連通させて前記エンジン冷却回路（１１）と前記高温熱媒体回路（１２）との圧力差を低減する高温側連通部（４３）と、
    　前記高温熱媒体回路（１２）と前記低温熱媒体回路（１３）とを連通させて前記高温熱媒体回路（１２）と前記低温熱媒体回路（１３）との圧力差を低減する低温側連通部（４４）とを備える車両用熱管理装置。
  2. 　前記エンジン冷却回路（１１）の前記熱媒体を吸入して吐出するエンジンポンプ（２０、２２）と、
    　前記高温熱媒体回路（１２）の前記熱媒体を吸入して吐出する高温側ポンプ（３１）と、
    　前記低温熱媒体回路（１３）の前記熱媒体を吸入して吐出する低温側ポンプ（３５）と、
    　前記高温側連通部（４３）における前記熱媒体の圧力に関連する物理量に基づいて前記エンジンポンプ（２０、２２）の作動を制御する制御部（６０）とを備える請求項１に記載の車両用熱管理装置。
  3. 　前記エンジン冷却回路（１１）に接続され、前記熱媒体を蓄えるリザーブタンク（３０）を備える請求項１または２に記載の車両用熱管理装置。
  4. 　前記エンジンポンプ（２０、２２）は第１エンジンポンプ（２０）および第２エンジンポンプ（２２）であり、
    　前記エンジン冷却回路（１１）の前記熱媒体の流れにおいて前記第１エンジンポンプ（２０）と前記第２エンジンポンプ（２２）との間には、圧力損失を生じさせる機器（２１、２３）が少なくとも１つ配置されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
  5. 　前記エンジン冷却回路（１１）の前記熱媒体の流れにおいて前記高温側連通部（４３）と前記エンジンポンプ（２２）との間には、圧力損失を生じさせる機器（２５、２６）が少なくとも１つ配置されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
  6. 　前記高温側連通部（４３）は、前記エンジン冷却回路（１１）と前記高温熱媒体回路（１２）とを常時連通させている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
  7. 　前記低温側連通部（４４）は、前記高温熱媒体回路（１２）と前記低温熱媒体回路（１３）とを常時連通させている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
  8. 　前記高温側連通部（４３）は、前記エンジン冷却回路（１１）と前記高温熱媒体回路（１２）とを常時連通させており、
    　前記低温側連通部（４４）は、前記高温熱媒体回路（１２）と前記低温熱媒体回路（１３）とを常時連通させている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
  9. 　冷媒を吸入して吐出する圧縮機（５１）と、
    　前記圧縮機（５１）から吐出された前記冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（３２）と、
    　車両に搭載されたエンジン（２１）に前記熱媒体を循環させるエンジン冷却回路（１１）と、
    　前記高圧側熱交換器（３２）で熱交換された前記熱媒体が循環する高温熱媒体回路（１２）と、
    　前記エンジン冷却回路（１１）と前記高温熱媒体回路（１２）とを連通させて前記エンジン冷却回路（１１）と前記高温熱媒体回路（１２）との圧力差を低減する高温側連通部（４３）と、
    　前記エンジン冷却回路（１１）の前記熱媒体を吸入して吐出するエンジンポンプ（２０、２２）と、
    　前記高温熱媒体回路（１２）の前記熱媒体を吸入して吐出する高温側ポンプ（３１）と、
    　前記高温側連通部（４３）における前記熱媒体の圧力に関連する物理量に基づいて前記エンジンポンプ（２０、２２）の作動を制御する制御部（６０）とを備える車両用熱管理装置。

     
PCT/JP2016/074726 2015-09-03 2016-08-25 車両用熱管理装置 WO2017038593A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-173782 2015-09-03
JP2015173782 2015-09-03
JP2016-153835 2016-08-04
JP2016153835A JP6524982B2 (ja) 2015-09-03 2016-08-04 車両用熱管理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017038593A1 true WO2017038593A1 (ja) 2017-03-09

Family

ID=58187301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/074726 WO2017038593A1 (ja) 2015-09-03 2016-08-25 車両用熱管理装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017038593A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023162549A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 サンデン株式会社 熱マネジメントシステム
WO2023162550A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 サンデン株式会社 熱マネジメントシステム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3178965U (ja) * 2012-07-27 2012-10-11 株式会社東京アールアンドデー 電気自動車の温調装置
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
JP2014181574A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Denso Corp 車両用熱管理システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP3178965U (ja) * 2012-07-27 2012-10-11 株式会社東京アールアンドデー 電気自動車の温調装置
JP2014181574A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Denso Corp 車両用熱管理システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023162549A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 サンデン株式会社 熱マネジメントシステム
WO2023162550A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 サンデン株式会社 熱マネジメントシステム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11299014B2 (en) Refrigeration cycle device
JP6112039B2 (ja) 車両用熱管理システム
US9650940B2 (en) Thermal management system for vehicles
US10065478B2 (en) Thermal management system for vehicle
CN108369042B (zh) 制冷循环装置
JP6064753B2 (ja) 車両用熱管理システム
CN108138703B (zh) 车辆用热管理装置
US9643469B2 (en) Vehicle thermal management system
JP5949668B2 (ja) 車両用熱管理システム
WO2015194107A1 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2014196138A1 (ja) 車両用熱管理システム
JP6375893B2 (ja) 熱管理装置
WO2017056867A1 (ja) 車両用熱管理装置
JP2014181574A (ja) 車両用熱管理システム
JP6365434B2 (ja) 車両用熱管理装置
JP6083304B2 (ja) 車両用熱管理システム
JP2014218211A (ja) 車両用熱管理システム
WO2016117309A1 (ja) 車両用冷凍サイクル装置
JP6524982B2 (ja) 車両用熱管理装置
WO2017038593A1 (ja) 車両用熱管理装置
WO2017043319A1 (ja) 車両用熱管理装置

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: 16841625

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: 16841625

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1