WO2020246422A1 - 流体循環システム - Google Patents

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WO2020246422A1
WO2020246422A1 PCT/JP2020/021582 JP2020021582W WO2020246422A1 WO 2020246422 A1 WO2020246422 A1 WO 2020246422A1 JP 2020021582 W JP2020021582 W JP 2020021582W WO 2020246422 A1 WO2020246422 A1 WO 2020246422A1
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WO
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flow path
heat
cooling water
switching valve
fluid
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/021582
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English (en)
French (fr)
Inventor
前田　隆宏
加藤　吉毅
牧原　正径
Original Assignee
株式会社デンソー
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Filing date
Publication date
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    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops

Definitions

  • This disclosure relates to a fluid circulation system.
  • the fluid circulation system described in Patent Document 1 includes a heat medium flow path, a battery flow path, an in-vehicle device flow path, and an in-vehicle device bypass flow path.
  • the heat medium flow path is an annular flow path in which cooling water circulates.
  • the first pump, the chiller, the radiator, and the first flow path switching valve are arranged in this order with respect to the flow direction of the cooling water.
  • the battery flow path is provided so as to connect the first flow path switching valve and the downstream portion of the chiller in the heat medium flow path.
  • the chiller is a part that exchanges heat between the cooling water flowing through the heat medium flow path and the heat medium flowing through the refrigeration cycle mounted on the vehicle.
  • a battery mounted on the vehicle is arranged in the battery flow path.
  • the in-vehicle device flow path is provided so as to connect a portion of the heat medium flow path on the upstream side of the radiator and a portion on the downstream side thereof.
  • the second pump, the inverter, the charger, and the motor generator are arranged in this order in the in-vehicle device flow path.
  • the inverter, charger, and motor generator will be referred to as a PCU (Power Control Unit) system.
  • the in-vehicle device bypass flow path is provided so as to connect a portion of the in-vehicle device flow path on the upstream side of the second pump and a portion on the downstream side of the motor generator.
  • a second flow path switching valve is provided at a connection portion between the in-vehicle device flow path and the downstream portion of the in-vehicle device bypass flow path.
  • the first flow path switching valve is a three-way valve, and switches the cooling water flowing through the heat medium flow path between a state in which it flows through the battery flow path and a state in which it does not flow through the battery flow path.
  • the second flow path switching valve is also a three-way valve, and switches between a state in which the cooling water flowing through the in-vehicle device flow path flows through the in-vehicle device bypass flow path and a state in which the cooling water does not flow through the in-vehicle device bypass flow path.
  • the PCU system and the battery are cooled by the cooling water. Further, in the fluid circulation system described in Patent Document 1, the waste heat of the PCU system or the battery is absorbed by the cooling water through the switching operation of the first flow path switching valve and the second flow path switching valve, and then the cooling water is absorbed.
  • a flow path is formed to transfer the heat of the above to the heat medium of the refrigeration cycle via the chiller. By forming such a flow path, it is possible to use the waste heat of the PCU system or the battery as a heating source of the heat medium.
  • An object of the present disclosure is to provide a fluid circulation system capable of switching a plurality of flow paths with a simple structure.
  • the fluid circulation system includes a first flow path, a second flow path, a third flow path, a fourth flow path, a fifth flow path, and a flow path switching valve.
  • a first heat generating device is arranged in the first flow path, and a fluid that exchanges heat with the first heat generating device flows.
  • a second heat generating device is arranged in the second flow path, and a fluid that exchanges heat with the second heat generating device flows.
  • a cold heat generating section for generating cold heat is arranged in the third flow path, and a fluid for which heat exchange is performed with the cold heat generating section flows.
  • a first radiator is arranged in the fourth flow path, and a fluid that exchanges heat with the outside air flows in the first radiator.
  • a second radiator is arranged in the fifth flow path, and a fluid that exchanges heat with the outside air flows in the second radiator.
  • the flow path switching valve is connected to one end of each of the first flow path, the second flow path, the third flow path, the fourth flow path, and the fifth flow path.
  • the flow path switching valve can switch the connection destination of the first flow path to either the third flow path or the fourth flow path, and the connection destination of the second flow path is the third flow path or the fifth flow path. It is possible to switch to any of the above, and it is possible to connect the first flow path and the second flow path to the third flow path.
  • connection state of the first to fifth flow paths can be switched as described above by one flow path switching valve without using a plurality of three-way valves.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an operation example of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a perspective structure of the flow path switching valve of the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the flow path switching valve of the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an operation example of the flow path switching valve of the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an operation example of the flow path switching valve of the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an operation example of the flow path switching valve of the embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an operation example of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a perspective structure of
  • FIG. 9 is a block diagram showing an operation example of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an operation example of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an operation example of the fluid circulation system of the embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a fluid circulation system of another embodiment.
  • the fluid circulation system 10 of the present embodiment is a system that cools the battery 20 and the PCU system 21 mounted on the vehicle with cooling water.
  • the PCU system refers to power-related equipment such as a transaxle, a motor generator, and an inverter circuit for controlling the power of the vehicle mounted on the vehicle.
  • the cooling water corresponds to the fluid
  • the battery 20 corresponds to the first heat generating device
  • the PCU system 21 corresponds to the second heat generating device.
  • the fluid circulation system 10 includes a first radiator 11, a second radiator 12, a first pump 13, a second pump 14, a chiller 15, and a flow path switching valve 30. Further, the fluid circulation system 10 includes first to sixth flow paths W11 to W16 for circulating cooling water in those elements.
  • a battery 20 and a first pump 13 are arranged in the first flow path W11. Cooling water flows through the first flow path W11 in the direction indicated by the arrow in FIG.
  • the upstream portion of the first flow path W11 is connected to the sixth flow path W16.
  • the downstream portion of the first flow path W11 is connected to the flow path switching valve 30.
  • the battery 20 is cooled by heat exchange between the cooling water flowing through the flow path W11 and the battery 20.
  • the first pump 13 is arranged in a portion of the first flow path W11 on the upstream side of the battery 20.
  • the first pump 13 forms a flow of cooling water in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, that is, a flow of cooling water in the direction from the battery 20 to the flow path switching valve 30.
  • a PCU system 21 and a second pump 14 are arranged in the second flow path W12. Cooling water flows through the second flow path W12 in the direction indicated by the arrow in FIG. The portion on the upstream side of the second flow path W12 is connected to the sixth flow path W16. The downstream portion of the second flow path W12 is connected to the flow path switching valve 30.
  • the PCU system 21 is cooled by heat exchange between the cooling water flowing through the flow path W12 and the PCU system 21.
  • the second pump 14 is arranged in a portion of the second flow path W12 on the downstream side of the PCU system 21.
  • the second pump 14 forms a flow of cooling water in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, that is, a flow of cooling water in the direction from the PCU system 21 toward the flow path switching valve 30.
  • a chiller 15 is arranged in the third flow path W13.
  • the cooling water flows in the direction indicated by the arrow in FIG.
  • the upstream portion of the third flow path W13 is connected to the flow path switching valve 30.
  • the downstream portion of the third flow path W13 is connected to the sixth flow path W16.
  • the chiller 15 functions as a heat exchanger that exchanges heat between the heat medium that circulates the heat pump cycle mounted on the vehicle and the cooling water that flows through the third flow path W13.
  • the heat pump cycle is one of the components of the air conditioner of a vehicle, and is a system that cools or heats the air conditioner air by exchanging heat between the air conditioner air flowing in the air conditioner duct of the air conditioner and the heat medium. is there.
  • the air conditioner cools or heats the vehicle interior by blowing air-conditioned air cooled or heated through the heat pump cycle into the vehicle interior through an air-conditioning duct.
  • the heat pump cycle is not limited to the one that cools and heats the conditioned air, and may be the one that only cools the conditioned air.
  • the heat pump cycle includes a refrigeration cycle that only cools the conditioned air.
  • the chiller 15 heat exchange is performed between the cooling water flowing through the third flow path W13 and the heat medium of the heat pump cycle, so that the cooling water is cooled by utilizing the cold heat of the heat medium.
  • the chiller 15 corresponds to a cold heat generating portion that generates cold heat capable of cooling the cooling water.
  • the first radiator 11 is arranged in the fourth flow path W14.
  • the cooling water flows in the direction indicated by the arrow in FIG.
  • the portion on the upstream side of the fourth flow path W14 is connected to the flow path switching valve 30.
  • the downstream portion of the fourth flow path W14 is connected to the sixth flow path W16.
  • the first radiator 11 has a plurality of tubes through which cooling water flows. In the first radiator 11, heat exchange is performed between the cooling water flowing inside each of the plurality of tubes and the outside air flowing outside them.
  • the fourth flow path W14 is a flow path through which the cooling water that exchanges heat with the outside air flows in the first radiator 11.
  • a second radiator 12 is arranged in the fifth flow path W15.
  • the cooling water flows in the direction indicated by the arrow in FIG.
  • the upstream portion of the fifth flow path W15 is connected to the flow path switching valve 30.
  • the downstream portion of the fifth flow path W15 is connected to the sixth flow path W16.
  • the second radiator 12 has a plurality of tubes through which cooling water flows. In the second radiator 12, heat exchange is performed between the cooling water flowing inside each of the plurality of tubes and the outside air flowing outside them.
  • the fifth flow path W15 is a flow path through which the cooling water that exchanges heat with the outside air flows in the second radiator 12.
  • the sixth flow path W16 is a portion upstream of the battery 20 in the first flow path W11, a portion upstream of the PCU system 21 in the second flow path W12, and a portion downstream of the chiller 15 in the third flow path W13.
  • a portion of the fourth flow path W14 on the downstream side of the first radiator 11, and a portion of the fifth flow path W15 on the downstream side of the second radiator 12 are communicated with each other.
  • the portion of the sixth flow path W16 connecting the first flow path W11 and the fourth flow path W14 is referred to as the first flow path portion W161, and the first flow path W11 and the first flow path W11
  • the portion connecting the three flow paths W13 is referred to as the second flow path portion W162
  • the portion connecting the third flow path W13 and the second flow path W12 is referred to as the third flow path portion W163.
  • the portion connecting the two flow paths W12 and the fifth flow path W15 is referred to as a fourth flow path portion W164.
  • the flow path switching valve 30 includes a portion downstream of the battery 20 in the first flow path W11, a portion downstream of the PCU system 21 in the second flow path W12, and upstream of the chiller 15 in the third flow path W13. A side portion, a portion upstream of the first radiator 11 in the fourth flow path W14, and a portion upstream of the second radiator 12 in the fifth flow path W15 are connected. The flow path switching valve 30 switches the connection states of the first to fifth flow paths W11 to W15.
  • the flow path switching valve 30 includes a main body 31 and an actuator device 37.
  • the main body 31 is formed in a bottomed cylindrical shape about the axis m.
  • Inflow portions 32a and 32b and outflow portions 33a to 33c are formed on the outer peripheral surface of the main body portion 31.
  • the direction parallel to the axis m is referred to as the Z-axis direction.
  • one of the Z-axis directions is referred to as the Z1 direction, and the opposite direction is referred to as the Z2 direction.
  • the inflow section 32b and the outflow section 33a to 33c are arranged at the same position in the Z-axis direction and are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction centered on the axis m.
  • the inflow portion 32a is arranged at a position deviated from the position P1 where the inflow portion 32b is arranged in the Z1 direction.
  • An actuator device 37 is attached to the end of the main body 31 in the Z1 direction.
  • partition walls 34 and 35 are arranged in a cross shape inside the main body 31.
  • the partition walls 34 and 35 are formed so as to extend in the Z-axis direction from the bottom surface of the main body 31.
  • the upper end portion of the partition walls 34 and 35 in the Z1 direction is located between the position of the inflow portion 32b and the position of the inflow portion 32b shown in FIG.
  • the partition walls 34 and 35 divide the inner chamber 310 formed inside the main body 31 into four compartments 311 to 314.
  • the compartment 311 is communicated with the outflow portion 33c.
  • the partition chamber 312 is communicated with the inflow portion 32b.
  • the compartment 313 is communicated with the outflow portion 33b.
  • the compartment 314 is communicated with the outflow portion 33a.
  • a rotating portion 36 is housed inside the main body portion 31 so as to be slidable with respect to the inner peripheral surface thereof.
  • the rotating portion 36 is formed in a disk shape about the axis m, and can rotate relative to the main body 31 about the axis m.
  • the rotating portion 36 is arranged so as to contact the upper ends of the partition walls 34 and 35 in the Z1 direction. Therefore, each opening of the compartments 311 to 314 in the Z1 direction is closed by the rotating portion 36.
  • a fan-shaped notch 360 is formed in the rotating portion 36 so as to penetrate in the Z-axis direction.
  • the opening of the notch 360 in the Z1 direction communicates with the inflow portion 32a shown in FIG. 3 through the internal space of the main body portion 31 arranged in the Z1 direction with respect to the rotating portion 36. Further, the opening of the notch 360 in the Z2 direction communicates with at least one of the partition chambers 311 to 314. Therefore, the cooling water that has flowed into the inflow portion 32a is supplied to at least one of the partition chambers 311 to 314 through the internal space of the main body portion 31 and the notch 360 of the rotating portion 36.
  • the rotating portion 36 is formed with a communication groove 361 so as to open only on the bottom surface in the Z2 direction.
  • the communication groove 361 does not open in the internal space of the main body 31 arranged in the Z1 direction with respect to the rotating portion 36. Therefore, the cooling water does not flow into the communication groove 361 through the inflow portion 32a shown in FIG.
  • the communication groove 361 communicates two compartments 311 to 314 adjacent to each other.
  • the rotating unit 36 rotates about the axis m based on the torque applied from the actuator device 37 shown in FIG. Based on the rotation of the rotating portion 36, the connection state of the inflow portions 32a and 32b and the outflow portions 33a to 33c is switched. Specifically, when the rotating portion 36 is arranged at the position shown in FIG. 4, the notch 360 of the rotating portion 36 is located in the partition chamber 311. Therefore, the cooling water flowing in from the inflow portion 32a is discharged from the outflow portion 33c through the notch 360 and the partition chamber 311. Further, the communication groove 361 of the rotating portion 36 is arranged between the partition chamber 312 and the compartment 313. Therefore, the cooling water flowing in from the inflow section 32b is discharged from the outflow section 33b through the partition chamber 312, the communication groove 361, and the partition chamber 313.
  • the notch 360 of the rotating portion 36 is located in the partition chamber 314. Therefore, the cooling water flowing in from the inflow portion 32a is discharged from the outflow portion 33a through the notch 360 and the partition chamber 314. Further, the communication groove 361 of the rotating portion 36 is arranged between the partition chamber 312 and the compartment 313. Therefore, the cooling water flowing in from the inflow section 32b is discharged from the outflow section 33b through the partition chamber 312, the communication groove 361, and the partition chamber 313.
  • the notch 360 of the rotating portion 36 is located in the partition chamber 314. Therefore, the cooling water flowing in from the inflow portion 32a is discharged from the outflow portion 33a through the notch 360 and the partition chamber 314. Further, the communication groove 361 of the rotating portion 36 is arranged between the partition chamber 311 and the compartment 312. Therefore, the cooling water flowing in from the inflow section 32b is discharged from the outflow section 33c through the partition chamber 312, the communication groove 361, and the partition chamber 311.
  • the notch 360 of the rotating portion 36 is arranged so as to straddle the partition chamber 311 and the compartment 312. Therefore, the cooling water flowing in from the inflow portion 32a is discharged from the outflow portion 33c through the notch 360 and the compartment 311 and the cooling water flowing in from the inflow portion 32b is discharged through the compartment 312, the notch 360, and the compartment 311. It is discharged from the outflow portion 33c.
  • the communication groove 361 of the rotating portion 36 is arranged between the partition chamber 313 and the compartment 314. In this case, the outflow portion 33a and the outflow portion 33b are communicated with each other through the communication groove 361 and the partition chambers 313 and 314, but the cooling water does not flow between the outflow portion 33a and the outflow portion 33b.
  • the rotating portion 36 can be rotationally displaced as shown in FIGS. 4 to 7 to change the connection state of the inflow portions 32a and 32b and the outflow portions 33a to 33c. It is possible.
  • the inflow portions 32a and 32b of the flow path switching valve 30 are connected to the flow paths W11 and W12 of the fluid circulation system 10, respectively.
  • the outflow portions 33a to 33c of the flow path switching valve 30 are connected to the flow paths W14, W15, and W13 of the fluid circulation system 10, respectively.
  • the fluid circulation system 10 further includes an ECU (Electronic Control Unit) 40 for controlling its operation.
  • the ECU 40 is mainly composed of a microcomputer having a CPU, a storage device, and the like, and executes various controls of the fluid circulation system 10 by executing a program stored in the storage device.
  • a sensor group 41 for detecting various state quantities of the vehicle used for controlling the fluid circulation system 10 is connected to the ECU 40.
  • the ECU 40 operates a plurality of fluid circulation systems 10 by controlling the operations of the first pump 13, the second pump 14, and the flow path switching valve 30 based on various state quantities detected by the sensor group 41. Operate in mode.
  • the ECU 40 of the present embodiment operates the fluid circulation system 10 in any of the operation modes of the first cooling mode, the second cooling mode, the heat recovery / cooling mode, the heat recovery mode, and the warm-up mode.
  • the details of each mode are as follows.
  • the first cooling mode is a mode in which the battery 20 is cooled by using the chiller 15 and the PCU system 21 is cooled by using the second radiator 12.
  • the ECU 40 controls the actuator device 37 of the flow path switching valve 30 in the first cooling mode, so that the position of the rotating portion 36 of the flow path switching valve 30 is shown in FIG. Set to position.
  • the cooling water that has passed through the battery 20 flows into the inflow portion 32a of the flow path switching valve 30 through the first flow path W11, and then from the outflow portion 33c of the flow path switching valve 30. It is discharged and supplied to the chiller 15 through the third flow path W13.
  • the cooling water that has passed through the PCU system 21 flows into the inflow portion 32b of the flow path switching valve 30 through the second flow path W12, and then is discharged from the outflow portion 33b of the flow path switching valve 30, and is discharged from the fifth flow path. It is supplied to the second radiator 12 through W15.
  • the cooling water does not flow into the fourth flow path W14. Further, the flow rate of the cooling water flowing from the third flow path W13 to the first flow path W11 through the second flow path portion W162 of the sixth flow path W16 and the fourth flow path from the fifth flow path W15 to the sixth flow path W16.
  • the flow rate of the cooling water flowing through the portion W164 to the second flow path W12 is adjusted to substantially the same flow rate. Therefore, a flow of cooling water that flows between the second flow path portion W162 and the fourth flow path portion W164 via the third flow path portion W163 of the sixth flow path W16 is not formed, or such a flow of cooling water is not formed. It is difficult to form a flow of cooling water.
  • the fluid circulation system 10 forms a flow of cooling water as shown by an arrow in FIG. That is, a flow of cooling water flowing in the order of "first pump 13-> battery 20-> flow path switching valve 30-> chiller 15-> first pump 13-> " is formed. Further, a flow of cooling water flowing in the order of "second pump 14-> flow path switching valve 30-> second radiator 12-> PCU system 21-> second pump 14-> " is also formed. At this time, in the chiller 15, the cooling water is cooled by heat exchange between the heat medium flowing through the heat pump cycle and the cooling water flowing through the third flow path W13. The battery 20 is cooled by supplying the cooling water cooled in the chiller 15 to the battery 20.
  • the chiller 15 functions as a cold heat generating unit that generates cold heat for cooling the cooling water in the first cooling mode. Further, the cooling water cooled by the second radiator 12 is supplied to the PCU system 21, so that the PCU system 21 is cooled.
  • the second cooling mode is a mode in which the battery 20 is cooled by using the first radiator 11 and the PCU system 21 is cooled by using the second radiator 12.
  • the ECU 40 controls the actuator device 37 of the flow path switching valve 30 in the second cooling mode to position the rotating portion 36 of the flow path switching valve 30 as shown in FIG. Set to.
  • the cooling water that has passed through the battery 20 flows into the inflow portion 32a of the flow path switching valve 30 through the first flow path W11, and then from the outflow portion 33a of the flow path switching valve 30. It is discharged and supplied to the first radiator 11 through the fourth flow path W14.
  • the cooling water that has passed through the PCU system 21 flows into the inflow portion 32b of the flow path switching valve 30 through the second flow path W12, and then is discharged from the outflow portion 33b of the flow path switching valve 30, and is discharged from the fifth flow path. It is supplied to the second radiator 12 through W15.
  • the cooling water does not flow into the third flow path W13. Further, the flow rate of the cooling water flowing from the 4th flow path W14 to the 1st flow path W11 through the 1st flow path portion W161 of the 6th flow path W16 and the 4th flow path from the 5th flow path W15 to the 6th flow path W16.
  • the flow rate of the cooling water flowing through the portion W164 to the second flow path W12 is adjusted to substantially the same flow rate. Therefore, a flow of cooling water is formed so as to flow between the first flow path portion W161 and the fourth flow path portion W164 via the second flow path portion W162 and the third flow path portion W163 of the sixth flow path W16. It is not done, or it is difficult to form such a flow of cooling water.
  • the fluid circulation system 10 forms a flow of cooling water as shown by an arrow in FIG. That is, the flow of the cooling water flowing in the order of "first pump 13-> battery 20-> flow path switching valve 30-> first radiator 11-> first pump 13-> " is formed. Further, a flow of cooling water flowing in the order of "second pump 14-> flow path switching valve 30-> second radiator 12-> PCU system 21-> second pump 14-> " is also formed. As a result, the cooling water cooled in the first radiator 11 is supplied to the battery 20, so that the battery 20 is cooled. Further, the cooling water cooled by the second radiator 12 is supplied to the PCU system 21, so that the PCU system 21 is cooled.
  • the heat recovery / cooling mode is a mode in which the battery 20 is cooled by using the first radiator, the waste heat of the PCU system 21 is recovered by the chiller 15, or the heat of the PCU system 21 is stored. Is.
  • the position of the rotating portion 36 of the flow path switching valve 30 is shown in FIG. 6 by controlling the actuator device 37 of the flow path switching valve 30.
  • the cooling water that has passed through the battery 20 flows into the inflow portion 32a of the flow path switching valve 30 through the first flow path W11, and then from the outflow portion 33a of the flow path switching valve 30. It is discharged and supplied to the first radiator 11 through the fourth flow path W14.
  • the cooling water that has passed through the PCU system 21 flows into the inflow portion 32b of the flow path switching valve 30 through the second flow path W12, and then is discharged from the outflow portion 33c of the flow path switching valve 30, and is discharged from the third flow path. It is supplied to the chiller 15 through W13.
  • the cooling water does not flow into the fifth flow path W15. Further, the flow rate of the cooling water flowing from the fourth flow path W14 to the first flow path W11 through the first flow path portion W161 of the sixth flow path W16, and the flow rate of the cooling water from the third flow path W13 to the third flow path W16 of the sixth flow path W16. The flow rate of the cooling water flowing through the portion W163 to the second flow path W12 is adjusted to substantially the same flow rate.
  • a flow path for cooling water as shown by an arrow in FIG. 9 is formed. That is, the flow of the cooling water flowing in the order of "first pump 13-> battery 20-> flow path switching valve 30-> first radiator 11-> first pump 13-> " is formed. Further, a flow of cooling water flowing in the order of "second pump 14-> flow path switching valve 30-> chiller 15-> PCU system 21-> second pump 14-> " is also formed. As a result, the cooling water cooled in the first radiator 11 is supplied to the battery 20, so that the battery 20 is cooled.
  • the cooling water heated by absorbing the heat of the PCU system 21 is supplied to the chiller 15, in the chiller 15, between the cooling water flowing through the third flow path W13 and the heat medium of the heat pump cycle.
  • the heat medium can be heated by the heat of the cooling water. That is, the waste heat of the PCU system 21 is recovered by the heat medium of the heat pump cycle through the chiller 15.
  • the heat pump cycle can heat the conditioned air by exchanging heat between the heat medium whose temperature has risen due to heating and the conditioned air flowing through the conditioned duct.
  • the chiller 15 functions as a heat recovery unit that recovers the heat of the cooling water by exchanging heat with the cooling water in the heat recovery / cooling mode.
  • the heat recovery mode is a mode in which the waste heat of the PCU system 21 is recovered by the chiller 15 or the heat is stored in the PCU system 21.
  • the heat recovery mode is a mode in which the ECU 40 stops the first pump 13 in the above heat recovery / cooling mode.
  • the ECU 40 stops the first pump 13 in the above heat recovery / cooling mode.
  • FIG. 10 only the flow of the cooling water flowing in the order of "second pump 14-> flow path switching valve 30-> chiller 15-> PCU system 21-> second pump 14-> " is formed. Will be done. Therefore, the waste heat of the PCU system 21 is recovered by the heat medium of the heat pump cycle through the chiller 15.
  • the warm-up mode is a mode in which the battery 20 is warmed up by utilizing the waste heat of the PCU system 21.
  • the ECU 40 controls the actuator device 37 of the flow path switching valve 30 to determine the position of the rotating portion 36 of the flow path switching valve 30 as shown in FIG. Set to.
  • the cooling water that has passed through the battery 20 flows into the inflow portion 32a of the flow path switching valve 30 through the first flow path W11.
  • the cooling water that has passed through the PCU system 21 flows into the inflow portion 32b of the flow path switching valve 30 through the second flow path W12.
  • the cooling water that has flowed into the inflow portions 32a and 32b of the flow path switching valve 30 is discharged from the outflow portion 33c of the flow path switching valve 30 and is supplied to the chiller 15 through the third flow path W13.
  • the cooling water flowing through the third flow path W13 is sucked into the first flow path W11 by the first pump 13 through the second flow path portion W162 of the sixth flow path W16, and also through the third flow path portion W163. Since it is sucked into the second flow path W12 by the second pump 14, a flow of cooling water is not formed in the fourth flow path W14 and the fifth flow path W15, or it becomes difficult to form a flow of cooling water. There is. By such a flow of cooling water, the cooling water heated by absorbing the heat of the PCU system 21 is supplied to the battery 20, so that the battery 20 can be heated.
  • the battery 20 is warmed up by utilizing the waste heat of the PCU system 21.
  • one end of each of the first flow path W11, the second flow path W12, the third flow path W13, the fourth flow path W14, and the fifth flow path W15. Is connected to the flow path switching valve 30.
  • the flow path switching valve 30 can switch the connection destination of the first flow path W11 to either the third flow path W13 or the fourth flow path W14.
  • the flow path switching valve 30 connects the first flow path W11 to either the third flow path W13 or the fifth flow path W15. It is switchable.
  • the flow path switching valve 30 can connect both the first flow path W11 and the second flow path W12 to the third flow path W13. If such a flow path switching valve 30 is used, the connection states of the first to fifth flow paths W11 to W15 by one flow path switching valve 30 can be seen in FIGS. 1, 2 and 2 without using a plurality of three-way valves. It can be switched as shown in 9 to 11. Therefore, since it is possible to replace the plurality of three-way valves with one flow path switching valve 30, the structure can be simplified.
  • the heat generating unit 22 may be arranged in the third flow path W13.
  • the heat generating unit 22 is a part that generates heat capable of raising the temperature of the cooling water by exchanging heat with the cooling water flowing through the third flow path W13.
  • a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater or a water-cooled condenser of a heat pump system can be used.
  • the water-cooled condenser is a heat exchanger that heats the cooling water by the heat of the heat medium by exchanging heat between the heat medium that circulates in the heat pump cycle and the cooling water that circulates in the fluid circulation system 10. According to such a configuration, the cooling water can be heated by the heat generating unit 22, so that the battery 20 can be warmed up more effectively.
  • any of the first to fifth flow paths W11 to W15 may be connected in series.
  • various devices mounted on the vehicle can be used.
  • the vehicle when the vehicle is equipped with a ventilation heat exchanger, it can be used as a cold heat generator or a heat generator.
  • a ventilation heat exchanger is a device that exchanges heat between air for ventilating the vehicle interior and cooling water.
  • the cooling water can be cooled by exchanging heat between the air in the passenger compartment and the cooling water in the ventilation heat exchanger. is there.
  • the vehicle is equipped with a charger cooling unit, this can be used as a heat generating unit.
  • the charger cooling unit is a portion that cools the battery charger, and the cooling water can be heated by the heat of the battery charger.

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Abstract

流体循環システム（１０）は、第１発熱機器（２０）が配置される第１流路（Ｗ１１）と、第２発熱機器（２１）が配置される第２流路（Ｗ１２）と、冷熱発生部（１５）が配置される第３流路（Ｗ１３）と、第１ラジエータ（１１）が配置される第４流路（Ｗ１４）と、第２ラジエータ（１２）が配置される第５流路（Ｗ１５）と、流路切替弁（３０）とを備える。流路切替弁は、第１流路の接続先を第３流路及び第４流路のいずれかに切り替え可能であるとともに、第２流路の接続先を第３流路及び第５流路のいずれかに切り替え可能であり、且つ第１流路及び第２流路を第３流路に接続することが可能である。

Description

流体循環システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１９年６月７日に出願された日本国特許出願２０１９－１０６９２８号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
　本開示は、流体循環システムに関する。
　従来、下記の特許文献１に記載の車両の流体循環システムがある。特許文献１に記載の流体循環システムは、熱媒体流路と、バッテリ流路と、車載機器流路と、車載機器バイパス流路とを備えている。熱媒体流路は、環状の流路であり、冷却水が循環している。熱媒体流路には、第１ポンプ、チラー、ラジエータ、及び第１流路切替弁が、冷却水の流れ方向に対して、この並び順で配置されている。バッテリ流路は、第１流路切替弁と、熱媒体流路におけるチラーの下流側の部分とを接続するように設けられている。チラーは、熱媒体流路を流れる冷却水と、車両に搭載される冷凍サイクルを流れる熱媒体との間で熱交換を行う部分である。バッテリ流路には、車両に搭載されるバッテリが配置されている。車載機器流路は、熱媒体流路におけるラジエータの上流側の部分とその下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路には、第２ポンプ、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータが、この並び順で配置されている。以下では、便宜上、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータをＰＣＵ（Power Control Unit）系と称する。車載機器バイパス流路は、車載機器流路における第２ポンプの上流側の部分とモータジェネレータの下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路と車載機器バイパス流路の下流側の部分との接続部分には第２流路切替弁が設けられている。
　第１流路切替弁は三方弁であり、熱媒体流路を流れる冷却水を、バッテリ流路に流す状態と、バッテリ流路に流さない状態とに切り替える。第２流路切替弁も同じく三方弁であり、車載機器流路を流れる冷却水を、車載機器バイパス流路に流す状態と、車載機器バイパス流路に流さない状態とに切り替える。
　特許文献１に記載の流体循環システムでは、冷却水によりＰＣＵ系やバッテリが冷却される。また、特許文献１に記載の流体循環システムでは、第１流路切替弁及び第２流路切替弁の切り替え動作を通じて、ＰＣＵ系やバッテリの廃熱を冷却水に吸収した上で、その冷却水の熱を、チラーを介して冷凍サイクルの熱媒体に伝達する流路が形成される。このような流路が形成されることで、ＰＣＵ系やバッテリの廃熱を、熱媒体の加熱源として用いることが可能となっている。
特開２０１９－６６０４９号公報
　特許文献１に記載される流体循環システムのように、複数の流路の切り替えを通じて冷却水の各種流れを実現しようとする場合には、三方弁等の流路を切り替えるための切替弁が複数必要となる場合がある。しかしながら、このような切替弁の個数が増加すると、流体循環システムとしての構造の複雑化が回避できないものとなる。
　なお、このような課題は、特許文献１に記載されるような流体循環システムに限らず、複数の流路の切り替えを行う必要のある各種流体循環システムに共通する課題である。
　本開示の目的は、簡素な構造により複数の流路の切り替えを行うことが可能な流体循環システムを提供することにある。
　本開示の一態様による流体循環システムは、第１流路と、第２流路と、第３流路と、第４流路と、第５流路と、流路切替弁と、を備える。第１流路は、第１発熱機器が配置され、第１発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる。第２流路は、第２発熱機器が配置され、第２発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる。第３流路は、冷熱を発生する冷熱発生部が配置され、冷熱発生部と熱交換が行われる流体が流れる。第４流路は、第１ラジエータが配置され、第１ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる。第５流路は、第２ラジエータが配置され、第２ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる。流路切替弁は、第１流路、第２流路、第３流路、第４流路、及び第５流路のそれぞれの一端部が接続される。流路切替弁は、第１流路の接続先を第３流路及び第４流路のいずれかに切り替え可能であるとともに、第２流路の接続先を第３流路及び第５流路のいずれかに切り替え可能であり、且つ第１流路及び第２流路を第３流路に接続することが可能である。
　この構成によれば、複数の三方弁を用いることなく、一つの流路切替弁により第１～第５流路の接続状態を上述のように切り替えることができる。これにより、複数の三方弁を一つの流路切替弁に置き換えることが可能であるため、構造を簡素化することができる。
図１は、実施形態の流体循環システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図３は、実施形態の流路切替弁の斜視構造を示す斜視図である。 図４は、実施形態の流路切替弁の断面構造を模式的に示す図である。 図５は、実施形態の流路切替弁の動作例を示す図である。 図６は、実施形態の流路切替弁の動作例を示す図である。 図７は、実施形態の流路切替弁の動作例を示す図である。 図８は、実施形態の流体循環システムの電気的な構成を示すブロック図である。 図９は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１０は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１１は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１２は、他の実施形態の流体循環システムの概略構成を示すブロック図である。
　以下、流体循環システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　図１に示されるように、本実施形態の流体循環システム１０は、車両に搭載される電池２０やＰＣＵ系２１を冷却水により冷却するシステムである。ＰＣＵ系とは、車両に搭載されるトランスアクスルやモータジェネレータ、車両の電力を制御するためのインバータ回路等の電力関連機器を示す。本実施形態では、冷却水が流体に相当し、電池２０が第１発熱機器に相当し、ＰＣＵ系２１が第２発熱機器に相当する。流体循環システム１０は、第１ラジエータ１１と、第２ラジエータ１２と、第１ポンプ１３と、第２ポンプ１４と、チラー１５と、流路切替弁３０とを備えている。また、流体循環システム１０は、それらの要素に冷却水を循環させるための第１～第６流路Ｗ１１～Ｗ１６を備えている。
　第１流路Ｗ１１には、電池２０と第１ポンプ１３とが配置されている。第１流路Ｗ１１には、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第１流路Ｗ１１の上流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第１流路Ｗ１１の下流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第１流路Ｗ１１では、当該流路Ｗ１１を流れる冷却水と電池２０との間で熱交換が行われることにより電池２０が冷却される。第１ポンプ１３は、第１流路Ｗ１１における電池２０よりも上流側の部分に配置されている。第１ポンプ１３は、図１に矢印で示される方向の冷却水の流れ、すなわち電池２０から流路切替弁３０に向かう方向の冷却水の流れを形成する。
　第２流路Ｗ１２には、ＰＣＵ系２１と第２ポンプ１４とが配置されている。第２流路Ｗ１２には、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第２流路Ｗ１２の上流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第２流路Ｗ１２の下流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第２流路Ｗ１２では、当該流路Ｗ１２を流れる冷却水とＰＣＵ系２１との間で熱交換が行われることによりＰＣＵ系２１が冷却される。第２ポンプ１４は、第２流路Ｗ１２におけるＰＣＵ系２１よりも下流側の部分に配置されている。第２ポンプ１４は、図１に矢印で示される方向の冷却水の流れ、すなわちＰＣＵ系２１から流路切替弁３０に向かう方向の冷却水の流れを形成する。
　第３流路Ｗ１３には、チラー１５が配置されている。第３流路Ｗ１３では、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第３流路Ｗ１３の上流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第３流路Ｗ１３の下流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。チラー１５は、車両に搭載されるヒートポンプサイクルを循環する熱媒体と、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水との間で熱交換を行う熱交換器として機能する。
　ヒートポンプサイクルは、車両の空調装置の構成要素の一つであって、空調装置の空調ダクト内を流れる空調空気と熱媒体との間で熱交換を行うことにより空調空気を冷却又は加熱するシステムである。空調装置は、ヒートポンプサイクルを通じて冷却又は加熱された空調空気を、空調ダクトを通じて車室内に送風することにより、車室内の冷房又は暖房を行う。なお、ヒートポンプサイクルは、空調空気の冷却及び加熱の両方を行うものに限らず、空調空気の冷却のみを行うものであってもよい。ヒートポンプサイクルには、空調空気の冷却のみを行う冷凍サイクルが含まれる。
　チラー１５では、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水とヒートポンプサイクルの熱媒体との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の冷熱を利用して冷却水が冷却される。このように、チラー１５は、冷却水を冷却することが可能な冷熱を発生する冷熱発生部に相当する。
　第４流路Ｗ１４には、第１ラジエータ１１が配置されている。第４流路Ｗ１４では、図２に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第４流路Ｗ１４の上流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第４流路Ｗ１４の下流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第１ラジエータ１１は、内部に冷却水が流れる複数のチューブを有している。第１ラジエータ１１では、複数のチューブのそれぞれの内部を流れる冷却水と、それらの外部を流れる外気との間で熱交換が行われる。このように、第４流路Ｗ１４は、第１ラジエータ１１において外気と熱交換する冷却水が流れる流路である。
　第５流路Ｗ１５には、第２ラジエータ１２が配置されている。第５流路Ｗ１５では、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第５流路Ｗ１５の上流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第５流路Ｗ１５の下流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第２ラジエータ１２は、第１ラジエータ１１と同様に、内部に冷却水が流れる複数のチューブを有している。第２ラジエータ１２では、複数のチューブのそれぞれの内部を流れる冷却水と、それらの外部を流れる外気との間で熱交換が行われる。このように、第５流路Ｗ１５は、第２ラジエータ１２において外気と熱交換する冷却水が流れる流路である。
　第６流路Ｗ１６は、第１流路Ｗ１１における電池２０よりも上流側の部分、第２流路Ｗ１２におけるＰＣＵ系２１よりも上流側の部分、第３流路Ｗ１３におけるチラー１５よりも下流側の部分、第４流路Ｗ１４における第１ラジエータ１１よりも下流側の部分、及び第５流路Ｗ１５における第２ラジエータ１２よりも下流側の部分をそれぞれ連通させる。
　なお、以下では、便宜上、第６流路Ｗ１６のうち、第１流路Ｗ１１と第４流路Ｗ１４とを接続している部分を第１流路部分Ｗ１６１と称し、第１流路Ｗ１１と第３流路Ｗ１３とを接続している部分を第２流路部分Ｗ１６２と称し、第３流路Ｗ１３と第２流路Ｗ１２とを接続している部分を第３流路部分Ｗ１６３と称し、第２流路Ｗ１２と第５流路Ｗ１５とを接続している部分を第４流路部分Ｗ１６４と称する。
　流路切替弁３０には、第１流路Ｗ１１における電池２０よりも下流側の部分、第２流路Ｗ１２におけるＰＣＵ系２１よりも下流側の部分、第３流路Ｗ１３におけるチラー１５よりも上流側の部分、第４流路Ｗ１４における第１ラジエータ１１よりも上流側の部分、及び第５流路Ｗ１５における第２ラジエータ１２よりも上流側の部分が接続されている。流路切替弁３０は、第１～第５流路Ｗ１１～Ｗ１５のそれぞれの接続状態を切り替える。
　図３に示されるように、流路切替弁３０は、本体部３１と、アクチュエータ装置３７とを備えている。
　本体部３１は、軸線ｍを中心に有底円筒状に形成されている。本体部３１の外周面には、流入部３２ａ，３２ｂと、流出部３３ａ～３３ｃとが形成されている。以下では、軸線ｍに平行な方向をＺ軸方向と称する。また、Ｚ軸方向のうちの一方向をＺ１方向と称し、その逆方向をＺ２方向と称する。流入部３２ｂ及び流出部３３ａ～３３ｃは、Ｚ軸方向における同一の位置に配置されるとともに、軸線ｍを中心とする周方向において等角度間隔で配置されている。流入部３２ａは、流入部３２ｂが配置されている位置Ｐ１からＺ１方向にずれた位置に配置されている。Ｚ１方向における本体部３１の端部にはアクチュエータ装置３７が取り付けられている。
　図４に示されるように、本体部３１の内部には、仕切壁３４，３５が十字状に配置されている。仕切壁３４，３５は、本体部３１の底面からＺ軸方向に延びるように形成されている。仕切壁３４，３５のＺ１方向の上端部は、図３に示される流入部３２ｂの位置と流入部３２ｂの位置との中間に位置している。図４に示されるように、仕切壁３４，３５は、本体部３１の内部に形成される内室３１０を４つの区画室３１１～３１４に区画している。区画室３１１は流出部３３ｃに連通されている。区画室３１２は流入部３２ｂに連通されている。区画室３１３は流出部３３ｂに連通されている。区画室３１４は流出部３３ａに連通されている。
　図４に示されるように、本体部３１の内部には、その内周面に対して摺動可能に回転部３６が収容されている。回転部３６は、軸線ｍを中心に円盤状に形成されており、軸線ｍを中心に本体部３１に対して相対回転可能である。回転部３６は、Ｚ１方向における仕切壁３４，３５の上端部に接触するように配置されている。よって、Ｚ１方向における区画室３１１～３１４のそれぞれの開口部は回転部３６により閉塞されている。
　回転部３６には、Ｚ軸方向に貫通するように扇形状の切欠き３６０が形成されている。Ｚ１方向における切欠き３６０の開口部は、回転部３６よりもＺ１方向に配置される本体部３１の内部空間を通じて、図３に示される流入部３２ａに連通されている。また、Ｚ２方向における切欠き３６０の開口部は、区画室３１１～３１４の少なくとも一つに連通されている。したがって、流入部３２ａに流入した冷却水は、本体部３１の内部空間及び回転部３６の切欠き３６０を通じて区画室３１１～３１４の少なくとも一つに供給される。
　回転部３６には、そのＺ２方向の底面のみに開口するように連通溝３６１が形成されている。連通溝３６１は、回転部３６よりもＺ１方向に配置される本体部３１の内部空間には開口していない。したがって、連通溝３６１には、図３に示される流入部３２ａを通じて冷却水が流入することはない。連通溝３６１は、区画室３１１～３１４のうち、互いに隣り合う２つの区画室を連通させる。
　回転部３６は、図３に示されるアクチュエータ装置３７から付与されるトルクに基づいて軸線ｍを中心に回転する。この回転部３６の回転に基づいて、流入部３２ａ，３２ｂ及び流出部３３ａ～３３ｃの接続状態が切り替わる。
　具体的には、回転部３６が図４に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１１に位置している。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１２と区画室３１３との間に配置されている。したがって、流入部３２ｂから流入した冷却水は、区画室３１２、連通溝３６１、及び区画室３１３を通じて流出部３３ｂから排出される。
　また、回転部３６が図５に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１４に位置している。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１４を通じて流出部３３ａから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１２と区画室３１３との間に配置されている。したがって、流入部３２ｂから流入した冷却水は、区画室３１２、連通溝３６１、及び区画室３１３を通じて流出部３３ｂから排出される。
　さらに、回転部３６が図６に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１４に位置している。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１４を通じて流出部３３ａから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１１と区画室３１２との間に配置されている。したがって、流入部３２ｂから流入した冷却水は、区画室３１２、連通溝３６１、及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出される。
　また、回転部３６が図７に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１１及び区画室３１２に跨がるように配置されている。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出されるとともに、流入部３２ｂから流入した冷却水は区画室３１２、切欠き３６０、及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１３と区画室３１４との間に配置されている。この場合、流出部３３ａ及び流出部３３ｂが連通溝３６１及び区画室３１３，３１４を介して連通されるが、流出部３３ａと流出部３３ｂとの間を冷却水が流れることはない。
　このように、流路切替弁３０では、回転部３６が図４～図７に示されるように回転変位することにより、流入部３２ａ，３２ｂ及び流出部３３ａ～３３ｃの接続状態を変化させることが可能となっている。
　図１に示されるように、流路切替弁３０の流入部３２ａ，３２ｂは流体循環システム１０の流路Ｗ１１，Ｗ１２にそれぞれ接続されている。また、流路切替弁３０の流出部３３ａ～３３ｃは流体循環システム１０の流路Ｗ１４，Ｗ１５，Ｗ１３にそれぞれ接続されている。
　図８に示されるように、流体循環システム１０は、その動作を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を更に備えている。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵや記憶装置等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、流体循環システム１０の各種制御を実行する。
　ＥＣＵ４０には、流体循環システム１０の制御に用いられる車両の各種状態量を検出するためのセンサ群４１が接続されている。ＥＣＵ４０は、センサ群４１により検出される各種状態量に基づいて第１ポンプ１３、第２ポンプ１４、及び流路切替弁３０のそれぞれの動作を制御することにより、流体循環システム１０を複数の運転モードで動作させる。
　次に、流体循環システム１０の動作例について説明する。
　本実施形態のＥＣＵ４０は、流体循環システム１０を、第１冷却モード、第２冷却モード、熱回収・冷却モード、熱回収モード、及び暖機モードのいずれかの運転モードで動作させる。各モードの詳細は以下の通りである。
　（ａ１）第１冷却モード
　第１冷却モードは、チラー１５を利用して電池２０を冷却するとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１を冷却するモードである。
　具体的には、ＥＣＵ４０は、第１冷却モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を、図４に示される位置に設定する。これにより、図１に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｃから排出されて、第３流路Ｗ１３を通じてチラー１５に供給される。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｂから排出されて、第５流路Ｗ１５を通じて第２ラジエータ１２に供給される。
　なお、流路切替弁３０の流出部３３ａは、回転部３６により閉塞されているため、第４流路Ｗ１４には冷却水が流れない。また、第３流路Ｗ１３から第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２を通じて第１流路Ｗ１１へ流れる冷却水の流量と、第５流路Ｗ１５から第６流路Ｗ１６の第４流路部分Ｗ１６４を通じて第２流路Ｗ１２へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第６流路Ｗ１６の第３流路部分Ｗ１６３を介して第２流路部分Ｗ１６２と第４流路部分Ｗ１６４との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。
　このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図１に矢印で示されるような冷却水の流れが形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→チラー１５→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→第２ラジエータ１２→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。この際、チラー１５では、ヒートポンプサイクルを流れる熱媒体と、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。このチラー１５において冷却された冷却水が電池２０に供給されることにより、電池２０が冷却される。このように、チラー１５は、第１冷却モードにおいて、冷却水を冷却するための冷熱を発生する冷熱発生部として機能する。また、第２ラジエータ１２において冷却された冷却水がＰＣＵ系２１に供給されることにより、ＰＣＵ系２１が冷却される。
　このように、第１冷却モードでは、チラー１５を利用して電池２０が冷却されるとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１が冷却される。
　（ａ２）第２冷却モード
　第２冷却モードは、第１ラジエータ１１を利用して電池２０を冷却するとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１を冷却するモードである。
　具体的には、ＥＣＵ４０は、第２冷却モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を図５に示される位置に設定する。これにより、図２に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ａから排出されて、第４流路Ｗ１４を通じて第１ラジエータ１１に供給される。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｂから排出されて、第５流路Ｗ１５を通じて第２ラジエータ１２に供給される。
　なお、流路切替弁３０の流出部３３ｃは、回転部３６により閉塞されているため、第３流路Ｗ１３には冷却水が流れない。また、第４流路Ｗ１４から第６流路Ｗ１６の第１流路部分Ｗ１６１を通じて第１流路Ｗ１１へ流れる冷却水の流量と、第５流路Ｗ１５から第６流路Ｗ１６の第４流路部分Ｗ１６４を通じて第２流路Ｗ１２へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２及び第３流路部分Ｗ１６３を介して第１流路部分Ｗ１６１と第４流路部分Ｗ１６４との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。
　このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図２に矢印で示されるような冷却水の流れが形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→第１ラジエータ１１→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→第２ラジエータ１２→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。これにより、第１ラジエータ１１において冷却された冷却水が電池２０に供給されることにより、電池２０が冷却される。また、第２ラジエータ１２において冷却された冷却水がＰＣＵ系２１に供給されることにより、ＰＣＵ系２１が冷却される。
　このように、第１冷却モードでは、第１ラジエータ１１を利用して電池２０が冷却されるとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１が冷却される。
　（ａ３）熱回収・冷却モード
　熱回収・冷却モードは、第１ラジエータを利用して電池２０を冷却するとともに、ＰＣＵ系２１の廃熱をチラー１５において回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱を行うモードである。
　具体的には、ＥＣＵ４０は、熱回収・冷却モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を、図６に示される位置に設定する。これにより、図９に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ａから排出されて、第４流路Ｗ１４を通じて第１ラジエータ１１に供給される。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｃから排出されて、第３流路Ｗ１３を通じてチラー１５に供給される。
　なお、流路切替弁３０の流出部３３ｂは、回転部３６により閉塞されているため、第５流路Ｗ１５には冷却水が流れない。また、第４流路Ｗ１４から第６流路Ｗ１６の第１流路部分Ｗ１６１を通じて第１流路Ｗ１１へ流れる冷却水の流量と、第３流路Ｗ１３から第６流路Ｗ１６の第３流路部分Ｗ１６３を通じて第２流路Ｗ１２へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２を介して第１流路部分Ｗ１６１と第３流路部分Ｗ１６３との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。
　このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図９に矢印で示されるような冷却水の流路が形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→第１ラジエータ１１→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→チラー１５→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。これにより、第１ラジエータ１１において冷却された冷却水が電池２０に供給されることにより、電池２０が冷却される。また、ＰＣＵ系２１の熱を吸収することにより加熱された冷却水がチラー１５に供給されるため、チラー１５において、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水と、ヒートポンプサイクルの熱媒体との間で熱交換が行われることにより、冷却水の熱により熱媒体を加熱することができる。すなわち、ＰＣＵ系２１の廃熱がチラー１５を通じてヒートポンプサイクルの熱媒体により回収される。ヒートポンプサイクルは、加熱されることで温度が上昇した熱媒体と、空調ダクトを流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより、空調空気を加熱することができる。このように、チラー１５は、熱回収・冷却モードにおいて、冷却水との熱交換により冷却水の熱を回収する熱回収部として機能する。
　なお、ヒートポンプサイクルにおいてチラー１５を循環するような熱媒体の流れが形成されていない場合には、チラー１５において冷却水と熱媒体との間で熱交換が行われないため、ＰＣＵ系２１において加熱された冷却水がそのまま循環することになる。この場合、ＰＣＵ系２１の蓄熱が可能となる。
　このように、熱回収・冷却モードでは、第１ラジエータ１１を利用して電池２０が冷却されるとともに、チラー１５におけるＰＣＵ系２１の廃熱の回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱が行われる。
　（ａ４）熱回収モード
　熱回収モードでは、ＰＣＵ系２１の廃熱をチラー１５において回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱を行うモードである。
　熱回収モードは、上記の熱回収・冷却モードにおいてＥＣＵ４０が第１ポンプ１３を停止させるモードである。これにより、図１０に示されるように、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→チラー１５→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れのみが形成される。よって、ＰＣＵ系２１の廃熱がチラー１５を通じてヒートポンプサイクルの熱媒体により回収される。
　なお、この熱回収モードでも、上記の熱回収・冷却モードと同様に、ヒートポンプサイクルにおいてチラー１５を循環するような熱媒体の流れが形成されていない場合には、ＰＣＵ系２１の蓄熱が可能となる。
　このように、熱回収モードでは、チラー１５におけるＰＣＵ系２１の廃熱の回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱が行われる。
　（ａ５）暖機モード
　暖機モードは、ＰＣＵ系２１の廃熱を利用して電池２０の暖機を行うモードである。
　具体的には、ＥＣＵ４０は、暖機モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を、図７に示される位置に設定する。これにより、図１１に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入する。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入する。流路切替弁３０の流入部３２ａ，３２ｂに流入した冷却水は、流路切替弁３０の流出部３３ｃから排出されて、第３流路Ｗ１３を通じてチラー１５に供給される。
　なお、図１１に示される暖機モードでは、ヒートポンプサイクルにおいて、チラー１５を循環するような熱媒体の流れが形成されていない。したがって、チラー１５において、ヒートポンプサイクルの熱媒体と冷却水との間で熱交換が行われることはない。
　このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図１１に矢印で示されるような冷却水の流路が形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→チラー１５→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→チラー１５→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。この際、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水は、第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２を通じて第１ポンプ１３により第１流路Ｗ１１に吸入されるとともに、第３流路部分Ｗ１６３を通じて第２ポンプ１４により第２流路Ｗ１２に吸入されるため、第４流路Ｗ１４及び第５流路Ｗ１５には、冷却水の流れが形成されないか、あるいは冷却水の流れが形成され難くなっている。このような冷却水の流れにより、ＰＣＵ系２１の熱を吸収することにより加熱された冷却水が電池２０に供給されることで、電池２０を加熱することができる。
　このように暖機モードでは、ＰＣＵ系２１の廃熱を利用して電池２０の暖機が行われる。
　以上のように、本実施形態の流体循環システム１０では、第１流路Ｗ１１、第２流路Ｗ１２、第３流路Ｗ１３、第４流路Ｗ１４、及び第５流路Ｗ１５のそれぞれの一端部が流路切替弁３０に接続されている。流路切替弁３０は、図１，図２，図９に示されるように、第１流路Ｗ１１の接続先を第３流路Ｗ１３及び第４流路Ｗ１４のいずれかに切り替え可能である。また、流路切替弁３０は、図１，図２，図９，図１０に示されるように、第１流路Ｗ１１の接続先を第３流路Ｗ１３及び第５流路Ｗ１５のいずれかに切り替え可能である。さらに、流路切替弁３０は、図１１に示されるように、第１流路Ｗ１１及び第２流路Ｗ１２の両方を第３流路Ｗ１３に接続することが可能である。このような流路切替弁３０を用いれば、複数の三方弁を用いることなく、一つの流路切替弁３０により第１～第５流路Ｗ１１～Ｗ１５の接続状態を図１，図２，図９～図１１に示されるように切り替えることができる。よって、複数の三方弁を一つの流路切替弁３０に置き換えることが可能であるため、構造を簡素化することができる。
　なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
　・図１２に示されるように、第３流路Ｗ１３には、温熱発生部２２が配置されていてもよい。温熱発生部２２は、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水との熱交換により冷却水の温度を上昇させることが可能な温熱を生成する部分である。このような温熱発生部２２としては、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータや、ヒートポンプシステムの水冷コンデンサを用いることができる。水冷コンデンサは、ヒートポンプサイクルを循環する熱媒体と、流体循環システム１０を循環する冷却水との間で熱交換を行うことで、熱媒体の熱により冷却水を加熱する熱交換器である。このような構成によれば、温熱発生部２２により冷却水を加熱することができるため、より効果的な電池２０の暖機が可能となる。
　・流体循環システム１０における第１～第６流路Ｗ１１～Ｗ１６の配置は適宜変更可能である。例えば第１～第５流路Ｗ１１～Ｗ１５のいずれかを直列に接続してもよい。
　・第１発熱機器、第２発熱機器、冷熱発生部、熱回収部、及び温熱発生部としては、車両に搭載される各種機器を用いることができる。例えば、車両に換気熱交換器が搭載されている場合には、これを冷熱発生部や温熱発生部として用いることが可能である。換気熱交換器は、車室内を換気するための空気と冷却水との間で熱交換を行う機器である。例えば空調装置により冷却された空気を車室外に排出する場合には、換気熱交換器において車室内の空気と冷却水との間で熱交換を行うことにより、冷却水を冷却することが可能である。また、車両にチャージャ冷却部が搭載されている場合には、これを温熱発生部として用いることができる。チャージャ冷却部は、バッテリチャージャを冷却する部分であって、バッテリチャージャの熱により冷却水を加熱することが可能である。
　・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (6)

  1. 　第１発熱機器（２０）が配置され、前記第１発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる第１流路（Ｗ１１）と、
    　第２発熱機器（２１）が配置され、前記第２発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる第２流路（Ｗ１２）と、
    　冷熱を発生する冷熱発生部（１５）が配置され、前記冷熱発生部と熱交換が行われる流体が流れる第３流路（Ｗ１３）と、
    　第１ラジエータ（１１）が配置され、前記第１ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる第４流路（Ｗ１４）と、
    　第２ラジエータ（１２）が配置され、前記第２ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる第５流路（Ｗ１５）と、
    　前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路、前記第４流路、及び前記第５流路のそれぞれの一端部が接続される流路切替弁（３０）と、を備え、
    　前記流路切替弁は、前記第１流路の接続先を前記第３流路及び前記第４流路のいずれかに切り替え可能であるとともに、前記第２流路の接続先を前記第３流路及び前記第５流路のいずれかに切り替え可能であり、且つ前記第１流路及び前記第２流路を前記第３流路に接続することが可能である
    　流体循環システム。
  2. 　前記第１流路に配置され、前記第１発熱機器から前記流路切替弁に向かう方向の流体の流れを形成する第１ポンプ（１３）と、
    　前記第２流路に配置され、前記第２発熱機器から前記流路切替弁に向かう方向の流体の流れを形成する第２ポンプ（１４）と、を更に備える
    　請求項１に記載の流体循環システム。
  3. 　前記第１発熱機器は、車両に搭載される電池であり、
    　前記第２発熱機器は、前記電池から電力が供給されるモータジェネレータ、及び前記車両の電力を制御するための電力関連機器である
    　請求項１又は２に記載の流体循環システム。
  4. 　前記冷熱発生部は、車室内に送風される空調空気を冷却する空調装置のヒートポンプサイクルを循環する熱媒体の冷熱により、前記第３流路を流れる流体を冷却するチラー（１５）である
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の流体循環システム。
  5. 　前記チラーは、前記第３流路を流れる流体と前記熱媒体との熱交換により、流体の温熱を前記熱媒体に吸収させる熱回収部として更に動作する
    　請求項４に記載の流体循環システム。
  6. 　前記第３流路に配置され、前記第３流路を流れる流体との熱交換により前記流体の温度を上昇させることが可能な温熱を生成する温熱発生部（２２）を更に備える
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の流体循環システム。
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