車輛用熱量管理系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】車輛用熱量管理系統(tǒng)
[0001]本申請基于2012年8月28日申請的日本特許出愿2012-187152主張優(yōu)先權(quán)，作為參考將其公開內(nèi)容引入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及在車輛中使用的熱量管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，在專利文獻(xiàn)I中記載有對電動(dòng)機(jī)動(dòng)車的電動(dòng)發(fā)電機(jī)、逆變器、蓄電池及車室進(jìn)行冷卻的熱量控制裝置。
[0004]該現(xiàn)有技術(shù)的熱量控制裝置具備:供電動(dòng)發(fā)電機(jī)及逆變器的冷卻所使用的冷卻水循環(huán)的冷卻回路；供蓄電池及車室的冷卻所使用的冷卻水循環(huán)的第一循環(huán)回路；供通過室外熱交換器而與外部氣體之間進(jìn)行熱交換的冷卻水循環(huán)的第二循環(huán)回路。
[0005]而且，熱量控制裝置具備:進(jìn)行冷卻回路與第一循環(huán)回路的連接斷開的第一閥；將冷卻回路與第一循環(huán)回路及第二循環(huán)回路中的任一方連接的第二閥；及進(jìn)行冷卻回路與第二循環(huán)回路的連接斷開的第三閥，通過上述各閥的控制而將冷卻回路的連接對象在第一循環(huán)回路與第二循環(huán)回路之間切換。
[0006]在第二循環(huán)回路中循環(huán)的冷卻水與在第一循環(huán)回路中循環(huán)的冷卻水之間，能進(jìn)行基于熱量移動(dòng)裝置的熱量的移動(dòng)。該熱量移動(dòng)裝置在第一循環(huán)回路的冷卻水與第二循環(huán)回路的冷卻水之間進(jìn)行從低溫的冷卻水向高溫的冷卻水的熱量的移動(dòng)。
[0007]而且，利用熱量移動(dòng)裝置使第一循環(huán)回路的冷卻水的熱量向第二循環(huán)回路的冷卻水移動(dòng)，利用室外熱交換器將第二循環(huán)回路的冷卻水的熱量向外部氣體散熱，從而能對蓄電池及車室進(jìn)行冷卻。
[0008]另外，利用第一?第三閥將冷卻回路與第一循環(huán)回路或第二循環(huán)回路連接，利用第二循環(huán)回路的室外熱交換器將冷卻回路的冷卻水的熱量向外部氣體散熱，從而能對電動(dòng)發(fā)電機(jī)及逆變器進(jìn)行冷卻。
[0009]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-121551號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)本申請發(fā)明人的研宄，在對電動(dòng)發(fā)電機(jī)、逆變器、蓄電池及車室這些多個(gè)冷卻對象設(shè)備進(jìn)行冷卻的冷卻系統(tǒng)中，雖然具有僅利用一個(gè)室外熱交換器即可的優(yōu)點(diǎn)，但可能導(dǎo)致整體的回路結(jié)構(gòu)變復(fù)雜。冷卻對象設(shè)備的個(gè)數(shù)越多，該可能性越顯著。
[0013]例如，除了電動(dòng)發(fā)電機(jī)、逆變器、蓄電池之外，作為需要冷卻的冷卻對象設(shè)備，還有油冷卻器、中間冷卻器等，這些冷卻對象設(shè)備所要求的冷卻溫度彼此不同。
[0014]因此，當(dāng)要為了適當(dāng)?shù)貙Ω骼鋮s對象設(shè)備進(jìn)行冷卻而使得能切換向各冷卻對象設(shè)備循環(huán)的冷卻水(熱介質(zhì))時(shí)，循環(huán)回路(流路)與冷卻對象設(shè)備的個(gè)數(shù)相應(yīng)地增加，伴隨于此，進(jìn)行各循環(huán)回路與冷卻回路的連接斷開的閥的個(gè)數(shù)也增加，因此，導(dǎo)致各循環(huán)回路與冷卻回路的連接結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。
[0015]本發(fā)明鑒于上述點(diǎn)而做成，其目的在于簡化能切換向多條流路循環(huán)的熱介質(zhì)的車輛用熱量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0016]為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明的車輛用熱量管理系統(tǒng)中，具備第一泵及第二泵、第一熱交換器及第二熱交換器、一個(gè)以上的溫度調(diào)整對象設(shè)備、多個(gè)流路、切換部、及連通流路。第一泵及第二泵吸入并噴出熱介質(zhì)。第一熱交換器及第二熱交換器通過與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換而使熱介質(zhì)的溫度變化。一個(gè)以上的溫度調(diào)整對象設(shè)備通過熱介質(zhì)而被調(diào)整溫度。多個(gè)流路是供熱介質(zhì)流通的流路，包括配置有第一泵的第一泵配置流路、配置有第二泵的第二泵配置流路及配置有一個(gè)以上的溫度調(diào)整對象設(shè)備中的任一個(gè)溫度調(diào)整對象設(shè)備的溫度調(diào)整對象設(shè)備配置流路。多個(gè)流路的一端側(cè)與切換部連接，切換部選擇性地使多個(gè)流路彼此連通。多個(gè)流路的另一端側(cè)彼此并聯(lián)地與連通流路連接，連通流路使多個(gè)流路彼此連通。
[0017]第一泵配置流路、溫度調(diào)整對象設(shè)備配置流路及第二泵配置流路從連通流路的一端側(cè)朝向另一端側(cè)依次與連通流路連接。第一熱交換器配置于多個(gè)流路中的、在比配置有第二熱交換器的流路靠第一泵配置流路側(cè)的位置與連通流路連接的流路中。切換部以下述方式進(jìn)行動(dòng)作:使從多個(gè)流路中的在最靠一端側(cè)的位置與連通流路連接的流路到多個(gè)流路中的從一端側(cè)數(shù)起第任意個(gè)與連通流路連接的流路的多條流路彼此連通。
[0018]據(jù)此，通過在切換部與連通流路之間并聯(lián)地連接有多個(gè)流路這樣的簡單的結(jié)構(gòu)，能切換向多個(gè)流路循環(huán)的熱介質(zhì)。
【附圖說明】
[0019]圖1是第一實(shí)施方式的車輛用熱量管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2是第一實(shí)施方式的制冷循環(huán)系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖3是表示圖1的切換閥的剖視圖。
[0022]圖4是表示圖3的閥芯的立體圖。
[0023]圖5是表示圖1的切換閥的立體圖。
[0024]圖6是表不圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的電控制部的框圖。
[0025]圖7是表示圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的第一動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖8是表示圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的第二動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖9是表示由電池蓄積冷能的情況下的車輛用熱量管理系統(tǒng)的動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖10是圖9的動(dòng)作模式時(shí)的制冷循環(huán)系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖11是表示將蓄積于電池的冷能回收的情況下的車輛用熱量管理系統(tǒng)的動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖12是表示蓄積冷能的電池的一例的簡要圖。
[0031]圖13A是表示在電池蓄積冷能的情況下的、電池模塊的動(dòng)作的簡要圖。
[0032]圖13B是表示將在電池中蓄積的冷能回收的情況下的、電池模塊的動(dòng)作的簡要圖。
[0033]圖14是表示圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的第三動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖15是表示圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的第四動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖16是表示圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的第五動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0036]圖17是表示圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的第六動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖18是表示圖1的車輛用熱量管理系統(tǒng)的第七動(dòng)作模式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖19是第二實(shí)施方式的車輛用熱量管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖20是第三實(shí)施方式的車輛用熱量管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0040]圖21是第四實(shí)施方式的車輛用熱量管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖22是第五實(shí)施方式的車輛用熱量管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0042]圖23是表示圖22的第一、第二散熱器的車輛搭載狀態(tài)的示意圖。
[0043]圖24是第六實(shí)施方式的車輛用熱量管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0044]圖25是第七實(shí)施方式的車輛用熱量管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0045]圖26是表示第八實(shí)施方式的切換閥的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046](第一實(shí)施方式)
[0047]以下，說明第一實(shí)施方式。圖1所示的車輛用熱量管理系統(tǒng)10用于將車輛所具備的各種溫度調(diào)整對象設(shè)備(需要冷卻或加熱的設(shè)備)冷卻為適當(dāng)?shù)臏囟取?br>[0048]在本實(shí)施方式中，將熱量管理系統(tǒng)10應(yīng)用于從發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))及行駛用馬達(dá)獲得車輛行駛用的驅(qū)動(dòng)力的混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車中。
[0049]本實(shí)施方式的混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車根據(jù)車輛的行駛負(fù)載、電池的儲(chǔ)電余量等使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作或停止，從而能切換從發(fā)動(dòng)機(jī)及行駛用電動(dòng)馬達(dá)雙方獲得驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行行駛的行駛狀態(tài)(HV行駛)、使發(fā)動(dòng)機(jī)10停止而僅從行駛用電動(dòng)馬達(dá)獲得驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行行駛的行駛狀態(tài)(EV行駛)等。由此，與作為車輛行駛用的驅(qū)動(dòng)源僅具有發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛相比較，能提高燃料利用率。
[0050]本實(shí)施方式的混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車構(gòu)成為插電式混合動(dòng)力(plug-1n hybrid)機(jī)動(dòng)車，該插電式混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車能夠?qū)④囕v停車時(shí)從外部電源(商用電源)供給的電力向搭載于車輛的電池(車載蓄電池)充電。作為電池，例如可以使用鋰離子電池。
[0051]從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力不僅使用于車輛行駛，還使用于使發(fā)電機(jī)動(dòng)作。并且，能夠?qū)⒗冒l(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力以及從外部電源供給的電力蓄積于電池，蓄積于電池的電力不僅供給至行駛用馬達(dá)，還供給至以構(gòu)成冷卻系統(tǒng)的電動(dòng)式構(gòu)成設(shè)備為代表的各種車載設(shè)備。
[0052]如圖1所示，熱量管理系統(tǒng)10具備多個(gè)流路11-16、切換閥21、集合分配用流路22 (連通流路)、第一泵23、第二泵24及散熱器26 (第一熱交換器)。
[0053]多個(gè)流路11-16為供冷卻水流動(dòng)的冷卻水流路。多個(gè)流路11-16由樹脂材料(尼龍、聚鄰苯二甲酰胺等)、金屬材料(SUS)等硬配管以及橡膠材料(EPDM)的軟管配管形成。
[0054]冷卻水是作為熱介質(zhì)的流體。在本第一實(shí)施方式中，作為冷卻水，使用至少包含乙二醇、二甲聚硅氧烷或納米流體的液體。
[0055]多個(gè)流路11-16的一端側(cè)彼此并聯(lián)地與切換閥21連接，另一端側(cè)彼此并聯(lián)地與集合分配用流路22連接。
[0056]切換閥21具有供冷卻水流入的第一入口 21a及第二入口 21b、和供冷卻水流出的第一出口 21c、第二出口 21d、第三出口 21e及第四出口 21f。切換閥21為切換第一、第二入口 21a、21b與第一?第四出口 21c-21f的連通狀態(tài)的切換部。
[0057]在第一入口 21a連接有多個(gè)流路11_16中的第一流路11的一端側(cè)。在第二入口21b連接有多個(gè)流路11-16中的第二流路12的一端側(cè)。
[0058]在第一出口 21c連接有多個(gè)流路11-16中的第三流路13的一端側(cè)。在第二出口21d連接有多個(gè)流路11-16中的第四流路14的一端側(cè)。在第三出口 21e連接有多個(gè)流路11-16中的第五流路15的一端側(cè)。在第四出口 21f連接有多個(gè)流路11-16中的第六流路16的一端側(cè)。
[0059]集合分配用流路22具有供冷卻水流出的第一出口 22a及第二出口 22b、和供冷卻水流入的第一入口 22c、第二入口 22d、第三入口 22e及第四入口 22f。集合分配用流路22形成為將第一、第二出口 22a、22b及第一?第四入口 22c-22f彼此連通。
[0060]第一出口 22a形成于集合分配用流路22的一端部。第二出口 22b形成于集合分配用流路22的另一端部。在集合分配用流路22的中間部，從集合分配用流路22的一端部(第一出口 22a側(cè))朝向另一端部(第二出口 22b側(cè))依次形成有第一入口 22c、第二入口22d、第三入口 22e、第四入口 22f。
[0061]在第一出口 22a連接有多個(gè)流路11-16中的第一流路11的另一端側(cè)。在第二出口 22b連接有多個(gè)流路11-16中的第二流路12的另一端側(cè)。
[0062]在第一入口 22c連接有多個(gè)流路11-16中的第三流路13的另一端側(cè)。在第二入口 22d連接有多個(gè)流路11-16中的第四流路14的另一端側(cè)。在第三入口 22e連接有多個(gè)流路11-16中的第五流路15的另一端側(cè)。在第四入口 22f連接有多個(gè)流路11-16中的第六流路16的另一端側(cè)。
[0063]第一泵23及第二泵24為吸入并噴出冷卻水的電動(dòng)泵。第一泵23配置于第一流路11 (第一泵配置流路)，第二泵24配置于第二流路12 (第二泵配置流路)。
[0064]第一泵23及第二泵24均配置為將冷卻水從集合分配用流路22側(cè)吸入并向切換閥21側(cè)噴出。
[0065]散熱器26是通過冷卻水與車室外空氣(以下稱為外部氣體)進(jìn)行熱交換而使冷卻水的熱量向外部氣體散熱的散熱用熱交換器(空氣熱介質(zhì)熱交換器)。散熱器26配置于第一流路11中的第一泵23與集合分配用流路22之間的部位。
[0066]雖省略圖不，但散熱器26配置于車輛的最前部。外部氣體向散熱器26的送風(fēng)由室外送風(fēng)機(jī)27進(jìn)行。在車輛行駛時(shí)，行駛風(fēng)與散熱器26接觸。
[0067]在第一流路11中的比散熱器26靠集合分配用流路22側(cè)的部位，經(jīng)由三通閥29(閥芯)連接有旁通流路28的一端側(cè)。在第一流路11中的比散熱器26靠切換閥21側(cè)的部位連接有旁通流路28的另一端側(cè)。三通閥29切換第一流路11的冷卻水向散熱器26流動(dòng)的情況和向旁通流路28流動(dòng)的情況。
[0068]在第一流路11中的散熱器26與第一泵23之間配置有儲(chǔ)存箱30。儲(chǔ)存箱30是貯存冷卻水的密閉式的容器(熱介質(zhì)貯存部)。通過預(yù)先在