WO2019135334A1

WO2019135334A1 - 車両用冷却装置

Info

Publication number: WO2019135334A1
Application number: PCT/JP2018/044452
Authority: WO
Inventors: 侑作西岡; 雄史川口
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2018-01-08
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2019-07-11
Also published as: CN111556816B; CN111556816A; JP6939575B2; JP2019119356A; DE112018006789T5

Abstract

車両用冷却装置は、室外熱交換器（２０５）と、ラジエータ（３０１、３１０、３１９）と、送風機（２０６）と、制御装置（４００）と、を含む。室外熱交換器には、車両の圧縮機（２０１）によって冷凍サイクルの冷媒が流される。ラジエータは、車両の供給機（３０２、３１１、３２２）によって熱輸送媒体が流されると共に、室外熱交換器よりも車両前方側に配置される。送風機は、室外熱交換器よりも車両後方側に配置される。制御装置は、車両の空調要求に応じて圧縮機及び供給機を制御する。送風機は、ラジエータ側から室外熱交換器側に風を送る正回転モードと、室外熱交換器側からラジエータ側に風を送る逆回転モードと、を有する。制御装置は、空調要求に応じて室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合、送風機を逆回転モードで動作させる。

Description

車両用冷却装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年１月８日に出願された日本特許出願番号２０１８－０００９０７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、車両用冷却装置に関する。

　従来より、車両に搭載される車両用冷却装置が、例えば特許文献１で提案されている。車両用冷却装置は、低水温ラジエータが室外熱交換器よりも車両前方側に配置された構造を有している。

特開２０１３－１２６８５８号公報

　上記技術では、低水温ラジエータの放熱量の影響で室外熱交換器の入口空気温度が上昇する。このため、冬場のように、室外熱交換器が蒸発器（暖房）として動作する場合、冷凍サイクル能力が向上する。一方、夏場のように、室外熱交換器が凝縮器（冷房）として動作する場合、車両用空調装置を動作させるための圧縮機動力が増加してしまうおそれがある。よって、車両の電力消費量が増加してしまうおそれがある。

　本開示は上記点に鑑み、ラジエータが室外熱交換器よりも車両前方側に配置された配置構造を有する車両の電力消費量を抑制することができる車両用冷却装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様による車両用冷却装置は、室外熱交換器と、ラジエータと、送風機と、制御装置と、を含む。室外熱交換器には、車両の圧縮機によって冷凍サイクルの冷媒が流される。ラジエータは、車両の供給機によって熱輸送媒体が流されると共に、室外熱交換器よりも車両前方側に配置される。送風機は、室外熱交換器よりも車両後方側に配置される。制御装置は、車両の空調要求に応じて圧縮機及び供給機を制御する。送風機は、ラジエータ側から室外熱交換器側に風を送る正回転モードと、室外熱交換器側からラジエータ側に風を送る逆回転モードと、を有する。制御装置は、空調要求に応じて室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合、送風機を逆回転モードで動作させる。

　送風機は、ラジエータ側から室外熱交換器側に風を送る正回転モードと、室外熱交換器側からラジエータ側に風を送る逆回転モードと、を有する。また、制御装置は、空調要求に応じて室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合、送風機を逆回転モードで動作させる。

　これによると、室外熱交換器が凝縮器として機能する場合、送風機の逆回転モードによって室外熱交換器の廃熱がラジエータ側に送られる。このため、室外熱交換器の入口空気温度の上昇を抑制することができる。これに伴い、室外熱交換器に冷媒を流す圧縮機を動作させるための動力を抑制することができる。したがって、圧縮機の動作の元となる車両の電力消費量を抑制することができる。

第１実施形態に係る車両用冷却装置の構成図である。シャッタ、ラジエータ、室外熱交換器、及び送風機の配置を示した図である。制御装置の空調制御処理の内容を示したフローチャートである。第１暖機制御及び第１冷却制御におけるシャッタ及び送風機の動作を示した図である。第２実施形態に係る冷却サイクルを示した図である。第２実施形態において第１暖機制御時の冷却水の流れを示した図である。第２実施形態に係る冷却サイクルの変形例及び冷却水の流れを示した図である。第３実施形態に係る冷却サイクルを示した図である。第３実施形態に係る暖機モード時の冷却水の流れを示した図である。第３実施形態に係る暖機モードにおけるシャッタ及び送風機の動作を示した図である。第３実施形態に係る冷却モード時の冷却水の流れを示した図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　以下、本開示の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実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る車両用冷却装置は、充電可能な二次電池を搭載した電気自動車に適用される。また、車両用冷却装置は、ヒートポンプサイクルによって車室内の空調制御を行うと共に、冷却サイクルによって発熱体の冷却を行う。

　図１に示されるように、車両用冷却装置１００は、ヒートポンプサイクル２００、冷却サイクル３００、及び制御装置４００を備えている。

　ヒートポンプサイクル２００は、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を加熱または冷却する冷凍サイクルである。ヒートポンプサイクル２００は、冷媒流路を切り替えることによって、熱交換対象流体である車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転と、車室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転と、を実行する。

　具体的には、ヒートポンプサイクル２００は、圧縮機２０１、室内空調ユニット２０２、暖房用膨張弁２０３、電磁弁２０４、室外熱交換器２０５、送風機２０６、三方弁２０７、冷房用膨張弁２０８、及びアキュムレータ２０９を有している。

　また、室内空調ユニット２０２は、ケース２１０内に、室内熱交換器２１１、室内蒸発器２１２、送風機２１３、内外気切替装置２１４、エアミックスドア２１５を収容している。

　圧縮機２０１は、ヒートポンプサイクル２００において冷媒を吸入・圧縮して吐出する。圧縮機２０１は、モータを有する圧縮機構と、モータを制御するインバータと、を備えている。圧縮機２０１の冷媒吐出口は、室内空調ユニット２０２の室内熱交換器２１１の冷媒入口側に接続されている。

　室内熱交換器２１１は、内部を流通する高温高圧冷媒と、室内蒸発器２１２を通過した車室内送風空気と、を熱交換させる加熱用熱交換器である。室内熱交換器２１１の冷媒出口側には、暖房用膨張弁２０３が接続されている。暖房用膨張弁２０３は、暖房運転時に室内熱交換器２１１から流出した冷媒を減圧膨張させる暖房運転用の減圧装置である。暖房用膨張弁２０３の冷媒出口側には、室外熱交換器２０５の冷媒入口側が接続されている。

　また、室内熱交換器２１１の冷媒出口側には、室内熱交換器２１１から流出した冷媒を、暖房用膨張弁２０３を迂回させて室外熱交換器２０５に導く迂回流路２１６が接続されている。電磁弁２０４は迂回流路２１６に設けられている。電磁弁２０４は、制御装置４００から入力する制御信号に応じて迂回流路２１６を開閉する二方弁である。

　冷媒が電磁弁２０４を通過する際に生じる圧力損失は、暖房用膨張弁２０３を通過する際に生じる圧力損失よりも極めて小さい。したがって、電磁弁２０４が開いている場合、室内熱交換器２１１から流出した冷媒は迂回流路２１６を介して室外熱交換器２０５に流入する。一方、電磁弁２０４が閉じている場合、室内熱交換器２１１から流出した冷媒は暖房用膨張弁２０３を介して室外熱交換器２０５に流入する。このように、電磁弁２０４は、ヒートポンプサイクル２００の冷媒流路を切り替える。

　室外熱交換器２０５は、内部を流通する冷媒と、外部を通過する外気と、を熱交換させる。具体的には、室外熱交換器２０５は、暖房運転時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転時には、高圧冷媒を凝縮させて放熱作用を発揮させる凝縮器として機能する熱交換器である。このように、室外熱交換器２０５は、車両の空調要求に応じて凝縮器として機能する場合がある。

　送風機２０６は、制御装置４００から入力される制御信号によって制御される電動式送風機である。送風機２０６は、ラジエータ３０１側から室外熱交換器２０５側に風を送る正回転モードと、室外熱交換器２０５側からラジエータ３０１側に風を送る逆回転モードと、を有している。

　正回転モードは、送風機２０６のモータの駆動によって羽根を正回転させることで風を車内に吸い込むモードである。逆回転モードは、送風機２０６のモータを逆回転させて羽根を逆回転させることで風を車外に吐き出すモードである。送風機２０６のモータを逆回転させる方法として、モータに流す電流の向きを逆転させる方法や、シャフトに接続されたギヤの回転方向を逆転させる方法等を採用することができる。

　三方弁２０７は、室外熱交換器２０５の冷媒出口側に接続されている。三方弁２０７は、制御装置４００から入力する制御信号によって制御される。具体的には、三方弁２０７は、暖房運転時には、室外熱交換器２０５の冷媒出口側とアキュムレータ２０９の冷媒入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。一方、三方弁２０７は、冷房運転時には、室外熱交換器２０５の冷媒出口側と冷房用膨張弁２０８の冷媒入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。

　冷房用膨張弁２０８は、冷房運転時に室外熱交換器２０５から流出した冷媒を減圧膨張させる冷房運転用の減圧装置である。冷房用膨張弁２０８の冷媒出口側には、室内蒸発器２１２の冷媒入口側が接続されている。

　室内蒸発器２１２は、ケース２１０内において、室内熱交換器２１１よりも空気流れの上流側に配置されている。室内蒸発器２１２は、内部を流通する冷媒と車室内送風空気とを熱交換させて車室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。室内蒸発器２１２の冷媒出口側には、アキュムレータ２０９の冷媒入口側が接続されている。

　暖房運転時の冷媒が流通する三方弁２０７からアキュムレータ２０９の冷媒入口側へ至る冷媒流路は、室外熱交換器２０５の下流側の冷媒を室内蒸発器２１２を迂回させる迂回流路２１７を構成している。したがって、三方弁２０７は、室外熱交換器２０５の下流側の冷媒を室内蒸発器２１２に導く冷媒回路と、室外熱交換器２０５の下流側の冷媒を迂回流路２１７に導く冷媒回路と、を切り替える。

　アキュムレータ２０９は、流入した冷媒の気液を分離してヒートポンプサイクル２００内の余剰冷媒を蓄える低圧側冷媒用の気液分離器である。アキュムレータ２０９の気相冷媒出口には、圧縮機２０１の吸入側が接続されている。したがって、このアキュムレータ２０９は、圧縮機２０１に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制し、圧縮機２０１の液圧縮を防止する機能を果たす。

　室内空調ユニット２０２において、ケース２１０内のうち室内蒸発器２１２よりも空気流れの上流側には送風機２１３が配置されている。送風機２１３は、内外気切替装置２１４を介してケース２１０の内部に吸入された空気を車室内に送風する。

　エアミックスドア２１５は、室内蒸発器２１２の空気流れ下流側であって、かつ、室内熱交換器２１１の空気流れ上流側に配置されている。エアミックスドア２１５は、送風通路２１８において、室内蒸発器２１２を通過した送風空気のうち、室内熱交換器２１１を通過させる風量割合を調整する。室内熱交換器２１１の空気流れ下流側では、室内熱交換器２１１において冷媒と熱交換して加熱された送風空気と室内熱交換器２１１を迂回して加熱されていない送風空気とが混合される。このように生成された送風空気は、ケース２１０の空気流れの最下流部に設けられた吹出口から車室内に供給される。

　なお、室内熱交換器２１１の空気流れ下流側には、ＰＴＣヒータが設けられていても良い。ＰＴＣヒータは、正特性サーミスタであるＰＴＣ素子を有している。ＰＴＣヒータは、ＰＴＣ素子に電力が供給されることによって発熱し、室内熱交換器２１１を通過した空気を加熱する補助暖房用の電気ヒータである。

　冷却サイクル３００は、冷却水やオイル等の熱輸送媒体が巡回することで冷却対象を冷却する冷却回路である。冷却サイクル３００は、ラジエータ３０１、供給機３０２、及びオイルクーラ３０３を有している。

　ラジエータ３０１は、例えば冷却水と外気とを熱交換させて冷却水から外気に放熱させる放熱用熱交換器である。ラジエータ３０１を流れる冷却水の温度は図示しない温度センサによって検出されると共に、制御装置４００に出力される。

　供給機３０２は、例えばポンプである。供給機３０２は、制御装置４００から入力する制御信号によって制御されることで、冷却サイクル３００を巡回させる冷却水の流量を調整する。オイルクーラ３０３は、冷却サイクル３００における冷却対象である。オイルクーラ３０３は、例えば潤滑油と冷却水とを熱交換して潤滑油を冷却する熱交換器である。

　制御装置４００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及び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た電子制御装置（Electronic Control Unit；ＥＣＵ）である。

　制御装置４００は、図示しない内気センサ、外気センサ、日射センサ、高圧側圧力センサ等の空調制御用のセンサ群からセンサ信号を入力する。また、制御装置４００は、車室内に設けられた図示しない操作パネルからエアコンスイッチ等の各空調操作スイッチの操作信号を入力する。すなわち、制御装置４００は車両の空調要求を取得する。さらに、制御装置４００は、車両の車速等の走行状態に関する情報も取得する。

　そして、制御装置４００は、ＲＯＭに記憶された空調制御プログラムに従って各種演算、処理を行う。すなわち、制御装置４００は、車両の空調要求に応じて、圧縮機２０１、送風機２０６、電磁弁２０４、三方弁２０７、室内空調ユニット２０２、供給機３０２に制御信号を出力して各機器を制御する。

　図２に示されるように、車両において、ラジエータ３０１は、室外熱交換器２０５よりも車両前方側に配置される。送風機２０６は、室外熱交換器２０５よりも車両後方側に配置される。よって、車両前方側からラジエータ３０１、室外熱交換器２０５、及び送風機２０６の順に配置される。ラジエータ３０１、室外熱交換器２０５、及び送風機２０６は、例えばパッケージ化されている。

　また、車両にはシャッタ５００が配置されている。シャッタ５００は、ラジエータ３０１よりも車両前方側に配置されている。シャッタ５００は、モータの駆動によって駆動する開閉機構を有している。シャッタ５００は、制御装置４００の制御信号に応じて、風を通過させる開状態と風の通過を遮断する閉状態とを切り替える。

　シャッタ５００は、例えば、車両の車体に設けられている。シャッタ５００は、ラジエータ３０１等のパッケージに一体化されていても良い。この場合、車両用冷却装置１００がシャッタ５００を備える。以上が、本実施形態に係る車両用冷却装置１００の全体構成である。

　次に、制御装置４００の空調制御処理について、図３を参照して説明する。図３に示された処理は、制御装置４００が稼働している間、繰り返し実行される。

　まず、ステップＳ４０１では、操作パネルのエアコンスイッチがオンされているか否かが判定される。エアコンスイッチがオンされていると判定された場合、ステップＳ４０２に進む。

　ステップＳ４０２では、冷凍サイクル状態が冷房動作であるか否かが判定される。すなわち、本ステップＳ４０２では、空調要求として冷房が選択されているか否かが判定される。冷凍サイクル状態が冷房であると判定された場合、ステップＳ４０３に進む。この場合、制御装置４００は、空調要求に応じて室外熱交換器２０５を凝縮器として機能させることになる。また、ステップＳ４０３以降では、ヒートポンプサイクル２００が冷房動作する。すなわち、図１のヒートポンプサイクル２００において、冷媒は白抜き矢印の流路に流れる。

　図３のステップＳ４０３では、冷房動作の冷房負荷が基準負荷よりも小さいか否かが判定される。冷房負荷は、例えば圧縮機２０１に掛かる負荷である。冷房負荷は、例えば圧縮機２０１の仕事量である。したがって、空調要求に応じるための圧縮機２０１の仕事量が基準負荷よりも小さいか否かが判定される。本ステップＳ４０３で冷房負荷が基準負荷よりも小さいと判定された場合、ステップＳ４０４に進む。

　ステップＳ４０４では、ラジエータ３０１を流れる冷却水の温度が基準温度よりも低いか否かが判定される。本ステップＳ４０４で冷却水の温度が基準温度よりも低いと判定された場合、ステップＳ４０５に進む。

　ステップＳ４０５では、第１暖機制御が実行される。具体的には、図４に示されるように、シャッタ５００が閉じられると共に、送風機２０６が逆回転モードで動作する。これにより、室外熱交換器２０５の廃熱がラジエータ３０１に送られるので、基準温度よりも低い冷却水を温めることができる。つまり、室外熱交換器２０５の廃熱がラジエータ３０１の暖機に利用される。

　なお、第１暖機制御では、ラジエータ３０１の放熱量が調整される制御が実行されても良い。この場合、供給機３０２の流量が調整される。

　このように、図３のステップＳ４０２～Ｓ４０５において、ヒートポンプサイクル２００が冷房動作中であり、冷房動作の冷房負荷が基準負荷よりも小さく、冷却水の温度が基準温度よりも低い場合、送風機２０６が逆回転モードで動作する。この後、ステップＳ４０１に戻る。

　ステップＳ４０４でラジエータ３０１に流れる冷却水の温度が基準温度以上であると判定された場合、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６では、車両の現在の車速が基準車速よりも遅いか否かが判定される。車速が基準車速よりも遅い場合、ステップＳ４０７に進む。

　ステップＳ４０７では、第１冷却制御が実行される。具体的には、シャッタ５００が閉じられると共に、送風機２０６が逆回転モードで動作する。第１冷却制御は第１暖機制御と同じ処理である。

　しかしながら、第１冷却制御は第１暖機制御とは効果が異なる。第１冷却制御では、室外熱交換器２０５の廃熱がラジエータ３０１に送られるので、基準温度以上の冷却水を過剰冷却しない程度に冷却することができる。つまり、室外熱交換器２０５の廃熱がラジエータ３０１の冷却に利用される。ステップＳ４０７は、例えば、車両が低速で坂道を上っていく状況である。この後、ステップＳ４０１に戻る。

　このように、ステップＳ４０２～Ｓ４０４、Ｓ４０６において、ヒートポンプサイクル２００が冷房動作中であり、冷房動作の冷房負荷が基準負荷よりも小さく、冷却水の温度が基準温度よりも低く、車両の車速が基準車速よりも遅い場合、送風機２０６が逆回転モードで動作する。

　以上のように、第１暖機制御及び第１冷却制御では、室外熱交換器２０５が凝縮器として使用される。この場合、送風機２０６の逆回転モードによって、ラジエータ３０１の廃熱の影響による室外熱交換器２０５の入口空気温度の上昇を抑制することができる。このため、第１暖機制御では室外熱交換器２０５に冷媒を流す圧縮機２０１を動作させるための動力を悪化させずにラジエータ３０１の暖機が可能になる。一方、第１冷却制御では圧縮機２０１を動作させるための動力を悪化させずに冷却水を冷却することができる。したがって、圧縮機２０１の動作の元となる車両の電力消費量を抑制することができる。

　また、送風機２０６が逆回転モードで動作する際、シャッタ５００が閉じられるので、車両前方側からラジエータ３０１に風が入らなくなると共に、ラジエータ３０１側から室外熱交換器２０５側に風が入らなくなる。このため、送風機２０６の逆回転モードによって室外熱交換器２０５の廃熱をラジエータ３０１側に送る効果を高めることができる。よって、圧縮機２０１を動作させるための動力の抑制効果をさらに高めることができる。

　ステップＳ４０６において、車両の現在の車速が基準車速以上であると判定された場合、ステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８では、第２冷却制御が実行される。具体的には、シャッタ５００が開けられると共に、送風機２０６の動作が停止する。本ステップＳ４０８は車両が高速走行している場合であるので、風が車内に入りやすくなっている。よって、送風機２０６を正回転モードで動作させても良い。これにより、ラジエータ３０１を冷却することができる。この後、ステップＳ４０１に戻る。

　ステップＳ４０３で冷房負荷が基準負荷以上であると判定された場合、ステップＳ４０９に進む。ステップＳ４０９では、ラジエータ３０１を流れる冷却水の温度が基準温度よりも低いか否かが判定される。本ステップＳ４０９で冷却水の温度が基準温度よりも低いと判定された場合、ステップＳ４０５に進む。この場合、上記の第１暖機制御が実行される。

　すなわち、ステップＳ４０２、Ｓ４０３、Ｓ４０９において、ヒートポンプサイクル２００が冷房動作中であり、冷房動作の冷房負荷が基準負荷以上であり、冷却水の温度が基準温度よりも低い場合にも、送風機２０６が逆回転モードで動作する。この後、ステップＳ４０１に戻る。

　ステップＳ４０９でラジエータ３０１を流れる冷却水の温度が基準温度以上であると判定された場合、ステップＳ４１０に進む。ステップＳ４１０では、第３冷却制御が実行される。具体的には、シャッタ５００の開状態が維持されると共に、送風機２０６が正回転モードで動作する。冷房負荷が高く、冷却水の温度が高いため、第３冷却制御では車外から積極的に風を取り込む。これにより、ラジエータ３０１を冷却することができる。

　以上はステップＳ４０２において冷凍サイクル状態が冷房であると判定された場合である。ステップＳ４０２において冷凍サイクル状態が冷房ではないと判定された場合、ステップＳ４１１に進む。ステップＳ４１１では、暖房制御が行われる。すなわち、ヒートポンプサイクル２００が暖房モードで動作する。この場合、図１のヒートポンプサイクル２００において、冷媒は黒塗り矢印の流路に流れる。この後、ステップＳ４０１に戻る。

　以上はステップＳ４０１において、エアコンスイッチがオンされていると判定された場合である。ステップＳ４０１において操作パネルのエアコンスイッチがオンされていないと判定された場合、ステップＳ４１２に進む。

　ステップＳ４１２では、ラジエータ３０１を流れる冷却水の温度が基準温度よりも低いか否かが判定される。ステップＳ４１２において冷却水の温度が基準温度よりも低いと判定された場合はステップＳ４１３に進む。

　ステップＳ４１３では、第２暖機制御が実行される。具体的には、シャッタ５００が閉じられると共に、送風機２０６の動作が停止する。これにより、ラジエータ３０１を暖機することができる。この後、ステップＳ４０１に戻る。

　ステップＳ４１２において、冷却水の温度が基準温度以上である判定された場合はステップＳ４１４に進む。ステップＳ４１４では、第４冷却制御が実行される。具体的には、シャッタ５００が開けられると共に、送風機２０６の動作が停止する。これにより、ラジエータ３０１を冷却することができる。この後、ステップＳ４０１に戻る。

　以上説明したように、ヒートポンプサイクル２００を冷房として使用する場合、シャッタ５００が閉じられると共に、送風機２０６が逆回転モードで動作する。このため、ラジエータ３０１の廃熱によって室外熱交換器２０５の入口空気温度の上昇が抑制される。したがって、ヒートポンプサイクル２００における圧縮機２０１の動力の悪化を抑制することができる。これに伴い、車両の二次電池の電力消費量を抑制でき、ひいては車両の航続距離を延長することができる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図５に示されるように、冷却サイクル３００は、第１冷却サイクル３０４及び第２冷却サイクル３０５を備えている。なお、図５ではヒートポンプサイクル２００のうちの室外熱交換器２０５以外を省略している。また、制御装置４００を省略している。

　第１冷却サイクル３０４は、第１流路３０６と第２流路３０７とによって冷却水が巡回する回路である。第１流路３０６と第２流路３０７とは、第１接続部３０８と第２接続部３０９とで繋がれている。

　第１流路３０６は、第１ラジエータ３１０及び第１供給機３１１を有する。第１供給機３１１は、第１接続部３０８から第１ラジエータ３１０を通って第２接続部３０９に冷却水を流す。第１供給機３１１は制御装置４００によって制御される。

　第２流路３０７は、第１冷却部３１２及び第２冷却部３１３を有する。第１冷却部３１２は、インバータを冷却する部分である。第２冷却部３１３は、モータジェネレータを冷却する部分である。インバータは、直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータに供給する電気回路である。モータジェネレータは、駆動力を発揮する機能と発電する機能とを有する回転電動機である。インバータやモータジェネレータを冷却するための冷却水の温度は、例えば６０℃～６５℃である。

　第２冷却サイクル３０５は、第３流路３１４と第４流路３１５とによって冷却水が巡回する回路である。第３流路３１４と第４流路３１５とは、第３接続部３１６と第４接続部３１７とで繋がれている。第４接続部３１７には、第１切替弁３１８が設けられている。第１切替弁３１８は例えば三方弁である。

　第３流路３１４は、第２ラジエータ３１９を有している。第２ラジエータ３１９は、第１流路３０６の第１ラジエータ３１０に並列に接続されている。また、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９は室外熱交換器２０５よりも車両前方側に配置されている。

　第４流路３１５は、第３冷却部３２０、第４冷却部３２１、及び第２供給機３２２を有している。第３冷却部３２０は、例えば二次電池を冷却する部分である。第４冷却部３２１は、冷凍回路の低温低圧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交換器である。第４冷却部３２１は、例えばチラーである。冷凍回路は例えば上述のヒートポンプサイクル２００である。第２供給機３２２は、第３接続部３１６から第４冷却部３２１及び第３冷却部３２０を通って第４接続部３１７に冷却水を流す。第２供給機３２２は制御装置４００によって制御される。二次電池を冷却するための冷却水の温度は、例えば３０℃である。

　また、第２冷却サイクル３０５は、第５接続部３２３、第６接続部３２４、迂回流路３２５を有している。迂回流路３２５は、第５接続部３２３と第６接続部３２４とを繋ぐと共に、第２ラジエータ３１９に冷却水を通さずに第３冷却部３２０及び第４冷却部３２１に冷却水を循環させるための流路である。第５接続部３２３には、第２切替弁３２６が設けられている。第２切替弁３２６は例えば三方弁である。

　第１冷却サイクル３０４と第２冷却サイクル３０５とは、第７接続部３２７及び第８接続部３２８によって繋がれている。第７接続部３２７は、第１接続部３０８と第３接続部３１６とを繋いでいる。第８接続部３２８は、第２接続部３０９と第４接続部３１７とを繋いでいる。

　上記の冷却サイクル３００において、第１実施形態に係る第１暖機制御では、ラジエータ３０１の放熱量を下げるための制御が行われる。

　本実施形態では、空調要求に応じて室外熱交換器２０５を凝縮器として機能させる場合とは、冷却水の温度が閾値より低い場合である。

　まず、図６に示されるように、第４流路３１５から第４接続部３１７への冷却水の流入が第１切替弁３１８によって遮断される。また、第３接続部３１６から第４流路３１５への冷却水の流入が第２切替弁３２６によって遮断される。これにより、第１流路３０６、第２流路３０７、及び第３流路３１４側が閉回路となる。また、迂回流路３２５及び第４流路３１５側が閉回路となる。

　すなわち、第１供給機３１１によって供給される冷却水は、第１冷却部３１２、第２冷却部３１３、及び第１ラジエータ３１０を経由して第１供給機３１１に戻る。また、第１供給機３１１によって供給される冷却水は、第１切替弁３１８、第２ラジエータ３１９、及び第１ラジエータ３１０を経由して第１供給機３１１に戻る。

　一方、第２供給機３２２によって供給される冷却水は、第４冷却部３２１、第３冷却部３２０、迂回流路３２５、及び第２切替弁３２６を経由して第２供給機３２２に戻る。

　上記の回路が形成された状態で、シャッタ５００が閉じられる。また、制御装置４００によって第１供給機３１１から供給される冷却水の温度が取得される。そして、冷却水の温度が閾値より低い場合、冷却水の温度が閾値を超えないように制御装置４００によって第１供給機３１１の供給量が制御される。

　これにより、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９の放熱量が抑制されるので、室外熱交換器２０５の入口空気温度の上昇が抑制される。よって、第１実施形態と同様の効果が得られる。

　さらに、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９に常に外気が当たらないため、冷却水が過剰冷却されることもない。このため、第１供給機３１１のモータの機械損失が大きくなることもない。したがって、第１供給機３１１の消費電力が悪化することを抑制することができる。つまり、夏場の冷房動作時に圧縮機２０１及び第１供給機３１１の両方の消費電力を抑制できるので、車両の電力消費量の抑制効果が非常に高い。

　ここで、第１暖機制御では、送風機２０６が逆回転モードで動作するが、送風機２０６の動作は必須ではない。例えば、制御装置４００は、第１供給機３１１によって冷却水の流れを絞ったときに送風機２０６を逆回転モードで動作させるが、送風機２０６の動作を停止させても良い。

　変形例として、図７に示されるように、第１流路３０６において第１供給機３１１の下流側に冷却水の流量を調整するための電磁弁３２９が設けられていても良い。第１冷却サイクル３０４は冷却流路の一例であっても良いに対応する。

　この構成では、制御装置４００によって冷却水の温度が取得され、冷却水の温度が閾値より低い場合、冷却水の温度が閾値を超えないように電磁弁３２９の流量が制御される。

　また、本実施形態では第１実施形態に係る第１暖機制御において第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９の放熱量を抑制する制御が前提となっている。しかし、第１暖機制御に関わらず、空調要求に応じて室外熱交換器２０５を凝縮器として機能させる場合に制御装置４００が本実施形態に係る第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９の放熱量を抑制する制御を実行しても良い。

　（第３実施形態）
　本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について説明する。図８に示されるように、第１冷却サイクル３０４は、迂回流路３３０及び電磁弁３３１を有している。

　迂回流路３３０は、第１ラジエータ３１０に並列に設けられていると共に、第１ラジエータ３１０を迂回する流路である。すなわち、迂回流路３３０は、第１ラジエータ３１０の流入側と第１供給機３１１の流入側とを繋ぐ流路である。

　電磁弁３３１は、迂回流路３３０に設けられている。電磁弁３３１は、制御装置４００に制御されることで、迂回流路３３０に流れる冷却水の流量を調整する。

　上記の冷却サイクル３００において、空調要求に応じて室外熱交換器２０５を凝縮器として機能させる場合、制御装置４００は、冷却水の温度を取得し、冷却水の温度に基づいて暖機モードと冷却モードとを繰り返し実行する。

　具体的には、制御装置４００は、冷却水の温度が閾値より低い場合、冷却水の温度を上げる暖機モードを実行する。この場合、図９に示されるように、制御装置４００は、第１流路３０６から第３流路３１４への冷却水の流入を第１切替弁３１８によって遮断する。また、制御装置４００は、電磁弁３３１を開けて第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９よりも迂回流路３３０に流れる冷却水の流量を増加させる。

　これにより、第１冷却サイクル３０４における冷却水は、第１供給機３１１によって迂回流路３３０及び第２流路３０７を巡回する。したがって、冷却水が第１冷却部３１２及び第２冷却部３１３によって温められる。このように、冷却水の暖機が完了するまでは第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９を使用しない。

　暖機モードでは、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９は未使用の状態となる。この場合、シャッタ５００は開けられていても良いし、図１０に示されるようにシャッタ５００は閉じられていても良い。また、シャッタ５００が開けられている場合、送風機２０６の動作は停止するか、送風機２０６は正回転モードで動作する。第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９が使用されていないので、送風機２０６によって風が吸い込まれたとしても、ヒートポンプサイクル２００への影響はない。一方、シャッタ５００が閉じられている場合、送風機２０６は逆回転モードで動作する。

　なお、制御装置４００は、暖機モードの場合、第３流路３１４から第５接続部３２３への冷却水の流入を第２切替弁３２６によって遮断する。これにより、第４流路３１５側の冷却水は閉回路を巡回する。

　上記のように暖機モードによって冷却水の暖機が完了すると、冷却モードに移行する。具体的には、制御装置４００は、冷却水の温度が閾値を超える場合、冷却水の温度を下げる冷却モードを実行する。この場合、図１１に示されるように、制御装置４００は、第４流路３１５から第４接続部３１７への冷却水の流入が第１切替弁３１８によって遮断される。第３接続部３１６から第４流路３１５への冷却水の流入が第２切替弁３２６によって遮断される。

　また、制御装置４００は、電磁弁３３１を閉じて迂回流路３３０よりも第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９に流れる冷却水の流量を増加させる。これにより、冷却水は迂回流路３３０に流れない。また、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９によって冷却水の放熱が行われる。

　冷却モードでは、上述の図４と同様に、シャッタ５００が閉じられ、送風機２０６は逆回転モードで動作する。すなわち、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９の使用時には送風機２０６からシャッタ５００側に風が吹き出す。これにより、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９の放熱がヒートポンプサイクル２００に影響しないようにすることができる。

　空調要求に応じて室外熱交換器２０５が凝縮器として機能する限り、制御装置４００は、冷却水の温度に応じて暖機モードまたは冷却モードを実行する。以上のように、第１ラジエータ３１０及び第２ラジエータ３１９の放熱量を抑制しても良い。

　上記各実施形態で示された車両用冷却装置１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本開示を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、ヒートポンプサイクル２００や冷却サイクル３００の構成は一例であり、他の構成としても良い。

　また、上記各実施形態では、車両にシャッタ５００が設けられていることが前提になっているが、シャッタ５００は車両に設けられていなくても良い。この場合、制御装置４００は、空調要求に応じて室外熱交換器２０５が凝縮器として機能する場合、送風機２０６を制御する。

　上記各実施形態では、車両用冷却装置を電気自動車に適用する例が示されているが、車両用冷却装置をＰＨＥＶ等のハイブリッド車両に適用しても良い。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　車両の圧縮機（２０１）によって冷凍サイクルの冷媒が流される室外熱交換器（２０５）と、
　前記車両の供給機（３０２、３１１、３２２）によって熱輸送媒体が流されると共に、前記室外熱交換器よりも車両前方側に配置されるラジエータ（３０１、３１０、３１９）と、
　前記室外熱交換器よりも車両後方側に配置される送風機（２０６）と、
　前記車両の空調要求に応じて前記圧縮機及び前記供給機を制御する制御装置（４００）と、
　を含み、
　前記送風機は、前記ラジエータ側から前記室外熱交換器側に風を送る正回転モードと、前記室外熱交換器側から前記ラジエータ側に風を送る逆回転モードと、を有し、
　前記制御装置は、前記空調要求に応じて前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合、前記送風機を前記逆回転モードで動作させる車両用冷却装置。
　前記ラジエータよりも車両前方側にはシャッタ（５００）が配置されており、
　前記制御装置は、前記送風機を前記逆回転モードで動作させるとき、前記シャッタを閉じる請求項１に記載の車両用冷却装置。
　前記空調要求に応じて前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合とは、前記冷凍サイクルが冷房動作中であり、前記冷房動作の冷房負荷が基準負荷よりも小さく、前記熱輸送媒体の温度が基準温度よりも低い場合である請求項１または２に記載の車両用冷却装置。
　前記空調要求に応じて前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合とは、前記冷凍サイクルが冷房動作中であり、前記冷房動作の冷房負荷が基準負荷よりも小さく、前記熱輸送媒体の温度が基準温度以上であり、前記車両の車速が基準車速よりも遅い場合である請求項１または２に記載の車両用冷却装置。
　前記空調要求に応じて前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合とは、前記冷凍サイクルが冷房動作中であり、前記冷房動作の冷房負荷が基準負荷以上であり、前記熱輸送媒体の温度が基準温度以上の場合である請求項１または２に記載の車両用冷却装置。
　前記空調要求に応じて前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合とは、前記熱輸送媒体の温度が閾値より低い場合であり、
　前記制御装置は、前記熱輸送媒体の温度を取得し、前記熱輸送媒体の温度が前記閾値より低い場合、前記熱輸送媒体の温度が前記閾値を超えないように前記供給機の供給量を制御する請求項１または２に記載の車両用冷却装置。
　前記熱輸送媒体が流れる冷却流路（３０４）には、前記熱輸送媒体の流量を調整するための電磁弁（３２９）が設けられており、
　前記空調要求に応じて前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合とは、前記熱輸送媒体の温度が閾値より低い場合であり、
　前記制御装置は、前記熱輸送媒体の温度を取得し、前記熱輸送媒体の温度が前記閾値より低い場合、前記熱輸送媒体の温度が閾値を超えないように前記電磁弁の流量を制御する請求項１または２に記載の車両用冷却装置。
　前記熱輸送媒体が流れる冷却流路（３０４）には、前記ラジエータ（３１０）を迂回する迂回流路（３３０）と、前記迂回流路に流れる前記熱輸送媒体の流量を調整するための電磁弁（３３１）と、が設けられており、
　前記空調要求に応じて前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合とは、前記熱輸送媒体の温度が閾値より低い場合であり、
　前記制御装置は、前記熱輸送媒体の温度を取得し、前記熱輸送媒体の温度が閾値より低い場合には前記電磁弁を開けて前記ラジエータよりも前記迂回流路に流れる前記熱輸送媒体の流量を増加させることで前記熱輸送媒体の温度を上げる暖機モードを実行し、前記熱輸送媒体の温度が閾値を超える場合には前記電磁弁を閉じて前記迂回流路よりも前記ラジエータに流れる前記熱輸送媒体の流量を増加させることで前記熱輸送媒体の温度を下げる冷却モードを実行する請求項１または２に記載の車両用冷却装置。