車輛熱控制裝置制造方法
【專利摘要】一種車輛熱控制裝置(1)調(diào)節(jié)電池(2)的溫度。該裝置(1)具有主系統(tǒng)(3)和輔助系統(tǒng)(4)，其中熱輸送介質(zhì)循環(huán)通過該主系統(tǒng)，制冷劑循環(huán)通過該輔助系統(tǒng)。主系統(tǒng)(3)具有用于執(zhí)行電池(2)和冷卻水之間的熱交換的熱交換器(31)，和用于執(zhí)行冷卻水和環(huán)境空氣之間的熱交換的熱交換器(32)。輔助系統(tǒng)(4)是制冷循環(huán)。該制冷循環(huán)的高溫側(cè)的熱交換器(42)和低溫側(cè)的熱交換器(44)都與主系統(tǒng)(3)熱耦合。僅熱交換器(32)提供與環(huán)境空氣的熱交換。主系統(tǒng)(3)的泵(33)可以切換冷卻水的循環(huán)方向。該裝置(1)配置具有電池(2)和制冷循環(huán)的主單元(6)，并安裝在車輛上。控制器(5)控制用于進(jìn)行冷卻和加熱操作的裝置。提供了安裝工作容易的的車輛熱控制裝置。
【專利說明】車輛熱控制裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于2011年6月13日遞交的日本專利申請N0.2011-131414，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開內(nèi)容涉及車輛熱控制裝置，其通過采用冷-熱熱裝置，如制冷循環(huán)，調(diào)節(jié)車輛上的熱負(fù)載的溫度。
【背景技術(shù)】
[0004]PTL(專利文獻(xiàn))1、PTL2和PTL3公開了車輛熱控制裝置，其中每種車輛熱控制裝置調(diào)節(jié)安裝在車輛上的電池的溫度和車輛的車廂的溫度。PTLl公開了一種通過采用空氣或冷卻水冷卻電池的裝置。而且，PTLl還公開了通過采用熱設(shè)備，如制冷循環(huán)，冷卻用于冷卻電池的空氣或冷卻水的裝置。PTL2也公開了一種熱控制裝置，其具有用于冷卻電池的冷卻水回路、和制冷循環(huán)。PTL3也公開了一種熱控制裝置，其具有于冷卻電池的冷卻水回路、和制冷循環(huán)。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]PTLl JP3149493B
[0008]PTL2 JP2002-352867A
[0009]PTL3 JP2010-64651A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]然而，在PTLl的裝置的情況中，為了在車輛的電池和環(huán)境空氣之間提供熱交換，需要將用于冷卻水的熱交換器和用于制冷循環(huán)的熱交換器，即，冷凝器，安裝至車輛，以便與車輛的環(huán)境空氣進(jìn)行熱交換。因此，存在熱控制裝置的結(jié)構(gòu)可能被復(fù)雜化的問題。而且，存在需要在車輛上承載用于環(huán)境空氣的兩個(gè)熱交換器的問題。在PTL2的情況中，也需要安裝用于冷卻水的熱交換器和用于制冷循環(huán)的冷凝器。在PTL3的情況中，構(gòu)造成使得用于冷卻電池的冷卻水僅與制冷循環(huán)進(jìn)行熱交換。因此，僅制冷循環(huán)的冷凝器設(shè)置在車輛上。然而，采用這種結(jié)構(gòu)，為了調(diào)節(jié)電池的溫度，需要確定地操作制冷循環(huán)。
[0011]本公開內(nèi)容的目的是提供容易安裝在車輛上并具有簡單的結(jié)構(gòu)的車輛熱控制裝置。
[0012]本公開內(nèi)容的另一個(gè)目的是提供具有用于環(huán)境空氣的單個(gè)熱交換器的車輛熱控制裝置。
[0013]本公開內(nèi)容的又一個(gè)目的是提供能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)加熱和冷卻車輛上的熱負(fù)載的車輛熱控制裝置。
[0014]本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例提供了 一種車輛熱控制裝置。該裝置具有安裝在車輛上的熱負(fù)載(2，602)。該裝置具有主系統(tǒng)(3)，熱輸送介循環(huán)通過該主系統(tǒng)，該主系統(tǒng)具有用于執(zhí)行熱負(fù)載和熱輸送介質(zhì)之間的熱交換的負(fù)載熱交換器(31)和用于執(zhí)行環(huán)境空氣和熱輸送介質(zhì)之間的熱交換的環(huán)境熱交換器(32)。該裝置具有冷-熱熱裝置(4，504)，該冷-熱熱裝置具有用于執(zhí)行與熱輸送介質(zhì)的熱交換的高溫側(cè)熱交換器(42)，和用于執(zhí)行與熱輸送介質(zhì)的熱交換的低溫側(cè)熱交換器(44)，并在高溫側(cè)熱交換器和低溫側(cè)熱交換器之間提供溫度差。
[0015]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過采用主系統(tǒng)可以將熱量消散至環(huán)境空氣。而且，由于冷-熱熱裝置可以加熱或冷卻熱輸送介質(zhì)，因此冷-熱熱裝置可以通過主系統(tǒng)調(diào)節(jié)熱負(fù)載的溫度。冷-熱熱裝置被配置成經(jīng)由高溫側(cè)熱交換器和低溫側(cè)熱交換器二者與主系統(tǒng)熱耦合。因此，僅主系統(tǒng)的環(huán)境熱交換器單獨(dú)用作用于提供與環(huán)境空氣的熱交換的熱交換器。因此，提供了具有簡單的結(jié)構(gòu)的車輛熱控制裝置。
[0016]此外，在上述部分和權(quán)利要求中指示的圓括號中的符號僅僅示出與稍后作為一個(gè)示例被提及的實(shí)施例中描述的具體元件的對應(yīng)關(guān)系，并且不是意圖限制本公開內(nèi)容的技術(shù)范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施例的車輛熱控制裝置的框圖。
[0018]圖2是示出第一實(shí)施例中的一種工作狀態(tài)的框圖。
[0019]圖3是示出第一實(shí)施例中的一種工作狀態(tài)的框圖。
[0020]圖4是示出第一實(shí)施例中的一種工作狀態(tài)的框圖。
[0021]圖5是示出第一實(shí)施例中的一種工作狀態(tài)的框圖。
[0022]圖6是示出第一實(shí)施例中的一種工作狀態(tài)的框圖。
[0023]圖7是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施例的車輛熱控制裝置的框圖。
[0024]圖8是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實(shí)施例的車輛熱控制裝置的框圖。
[0025]圖9是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實(shí)施例的車輛熱控制裝置的框圖。
[0026]圖10是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第五實(shí)施例的車輛熱控制裝置的框圖。
[0027]圖11是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施例的車輛熱控制裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參照附圖，以下將描述本公開內(nèi)容的多個(gè)實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，與每個(gè)實(shí)施例中的零件和部件相同的零件和部件由相同的附圖標(biāo)記指示，并且將不再重復(fù)相同的描述。在僅部件或零件的一部分被描述的情況中，可以結(jié)合其它描述中部件或零件的剩余部分的其它描述。對應(yīng)于在之前的描述中描述的部件和零件的部件和零件可以由相同的附圖標(biāo)記指示，并可以不進(jìn)行重復(fù)的描述。實(shí)施例可以以在接下來的描述中明確地指明的某些形式部分地組合或部分地交換。此外，應(yīng)當(dāng)理解，除非出現(xiàn)問題，實(shí)施例可以以未被明確指明的某些形式彼此部分地組合或部分地交換。
[0029]第一實(shí)施例
[0030]圖1是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施例的車輛熱控制裝置I的框圖。車輛熱控制裝置I通過冷-熱熱裝置，如制冷循環(huán)，調(diào)節(jié)作為車輛上的熱負(fù)載的電池(BATT) 2的溫度。該熱負(fù)載是電池2。電池2是將電力供給至用于推進(jìn)車輛的電動(dòng)機(jī)的可充電電池。電池2可以由鋰離子電池等提供。電池2供應(yīng)數(shù)百伏輸出。
[0031 ] 車輛熱控制裝置I具有主系統(tǒng)3，用于與電池2進(jìn)行熱交換的熱輸送介質(zhì)循環(huán)通過主系統(tǒng)3。該熱輸送介質(zhì)是包含防凍液的冷卻水。主系統(tǒng)3也稱為冷卻水循環(huán)。主系統(tǒng)3裝配有用于熱負(fù)載的負(fù)載熱交換器31、用于環(huán)境空氣的環(huán)境空氣熱交換器32、和電驅(qū)動(dòng)式雙向型泵33。主系統(tǒng)3配置冷卻水回路34，熱交換器31、熱交換器32和泵33在該回路中串聯(lián)連接。負(fù)載熱交換器31使得能夠在電池2和冷卻水之間進(jìn)行熱交換。環(huán)境空氣熱交換器32使得能夠在車輛外面的環(huán)境空氣和冷卻水之間進(jìn)行熱交換。環(huán)境空氣熱交換器32是車輛熱控制裝置I中僅有的一個(gè)環(huán)境熱交換器。用于使環(huán)境空氣流動(dòng)通過熱交換器32的風(fēng)扇32a可以設(shè)置成靠近熱交換器32。熱交換器32也稱為散熱器。泵33使主系統(tǒng)3中的冷卻水循環(huán)。泵33可以切換冷卻水在第一方向和與第一方向相反的第二方向的循環(huán)方向。泵33可以由通過切換馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向切換水供給方向的可逆式泵提供。泵33提供切換熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向的切換裝置。
[0032]主系統(tǒng)3在電池2和環(huán)境空氣之間進(jìn)行熱交換。主系統(tǒng)3主要提供從電池2到環(huán)境空氣的熱消散。主系統(tǒng)3可以在滿足熱條件時(shí)進(jìn)行從環(huán)境空氣到電池2的熱輸送，S卩，電池2的加熱。
[0033]主系統(tǒng)3裝配有旁路通道35，該旁路通道35使得冷卻水能夠流動(dòng)以旁通(繞過)熱交換器32。旁路通道35設(shè)置成平行于熱交換器32。旁路通道35和回路34經(jīng)由分支部連接。三通閥36設(shè)置在分支部中的一個(gè)分支部上。三通閥36可以至少將冷卻水流動(dòng)通道切換至僅通過熱交換器32的通道和僅通過旁路通道35的通道。而且，三通閥36可以調(diào)節(jié)通過熱交換器32的流量和通過旁路通道35的流量之間的比率。三通閥36提供調(diào)節(jié)通過環(huán)境空氣熱交換器32的冷卻水流量的流量控制裝置。環(huán)境空氣和冷卻水之間的熱交換量可以由三通閥36調(diào)節(jié)。輔助熱源裝置37設(shè)置在旁路通道35中。熱源裝置37是PTC(正溫度系數(shù))加熱器。熱源裝置37可以在被供給電流時(shí)加熱流過旁路通道35的冷卻水。
[0034]車輛熱控制裝置I具有僅與主系統(tǒng)3熱耦合的輔助系統(tǒng)4。輔助系統(tǒng)4具有在高溫側(cè)的高溫側(cè)熱交換器42和在低溫側(cè)的低溫側(cè)熱交換器44，并且具有在熱交換器42和44之間形成溫度差的裝置。輔助系統(tǒng)4由冷-熱熱裝置4提供。輔助系統(tǒng)4可以稱為制冷循環(huán)。高溫側(cè)熱交換器42僅進(jìn)行與主系統(tǒng)3的冷卻水的熱交換。低溫側(cè)熱交換器44僅進(jìn)行與主系統(tǒng)3的冷卻水的熱交換。高溫側(cè)熱交換器42和低溫側(cè)熱交換器44 二者都與主系統(tǒng)3熱耦合。
[0035]冷-熱熱裝置4是蒸汽壓縮類型制冷循環(huán)。冷-熱熱裝置4裝配有壓縮機(jī)41、散熱器42、減壓裝置43和蒸發(fā)器44。壓縮機(jī)41是電驅(qū)動(dòng)型壓縮機(jī)。壓縮機(jī)41壓縮從蒸發(fā)器44出來的低壓制冷劑，并將高壓制冷劑供應(yīng)至散熱器42。散熱器42通過采用高壓制冷劑的熱量使冷卻水升溫。散熱器42是在主系統(tǒng)3和輔助系統(tǒng)4之間進(jìn)行熱交換的第一熱交換器。散熱器42也稱為高溫側(cè)熱交換器42。由于散熱器42在冷卻水和制冷劑之間提供熱交換，因此它也可以稱為水-制冷劑熱交換器。在使用可冷凝制冷劑的情況中，散熱器42也可以稱為冷凝器。減壓裝置43減壓從散熱器42出來的高壓制冷劑。蒸發(fā)器44使由減壓裝置43減壓的制冷劑蒸發(fā)。蒸發(fā)器44通過制冷劑的蒸發(fā)冷卻冷卻水。蒸發(fā)器44是在主系統(tǒng)3和輔助系統(tǒng)4之間進(jìn)行熱交換的第二熱交換器。蒸發(fā)器44也稱為低溫側(cè)熱交換器44。由于蒸發(fā)器44在冷卻水和制冷劑之間進(jìn)行熱交換，因此它也可以稱為水-制冷劑熱交換器。
[0036]熱交換器42設(shè)置在主系統(tǒng)3中的熱交換器31的一側(cè)。換句話說，熱交換器42設(shè)置在熱交換器31和熱交換器32之間的兩個(gè)通道中的一個(gè)上。熱交換器44設(shè)置在主系統(tǒng)3中的熱交換器31的另一側(cè)。換句話說，熱交換器44設(shè)置在熱交換器31和熱交換器32之間的兩個(gè)通道中的另一個(gè)上。采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)泵33使冷卻水沿第一方向流動(dòng)時(shí)，熱交換器44和主系統(tǒng)3中的熱交換器31的位置被設(shè)置，使得冷卻水從熱交換器44流入熱交換器31中。而且，當(dāng)泵33使冷卻水沿第二方向流動(dòng)時(shí)，熱交換器42和主系統(tǒng)3中的熱交換器31的位置被設(shè)置，使得冷卻水從熱交換器42流入熱交換器31中。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以通過切換循環(huán)通過主系統(tǒng)的熱輸送介質(zhì)的流動(dòng)方向來切換熱負(fù)載的冷卻和熱負(fù)載的加熱。作為切換裝置設(shè)置的泵33在將由高溫側(cè)熱交換器42加熱的熱輸送介質(zhì)供給至負(fù)載熱交換器31的工作狀態(tài)和將由低溫側(cè)熱交換器44冷卻的熱輸送介質(zhì)供給至負(fù)載熱交換器31的工作狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
[0037]車輛熱控制裝置I具有控制器(CNTL) 5。控制器5設(shè)置有微型計(jì)算機(jī)，該微型計(jì)算機(jī)具有能夠由計(jì)算機(jī)讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)能夠由計(jì)算機(jī)讀取的程序。存儲(chǔ)介質(zhì)可以由存儲(chǔ)裝置提供。所述程序在由控制裝置5執(zhí)行時(shí)使控制裝置5作為在本說明書中描述的裝置，并使控制裝置5執(zhí)行在本說明書中描述的控制方法。由控制裝置5提供的裝置可以稱為執(zhí)行預(yù)定功能的功能塊或模塊。
[0038]控制器5控制可電控制的裝置，如泵33、壓縮機(jī)41和三通閥36?？刂破?控制這些裝置以根據(jù)關(guān)于車輛熱控制裝置I的溫度信息，如電池2的溫度和環(huán)境空氣溫度，將電池2的溫度調(diào)節(jié)至目標(biāo)溫度。該目標(biāo)溫度可以被設(shè)置為期望的溫度區(qū)間，電池2可以在該溫度區(qū)間中執(zhí)行預(yù)定性能?？刂破?在電池2的溫度高于目標(biāo)溫度時(shí)控制這些裝置以進(jìn)行冷卻操作。電池2在冷卻操作中被冷卻。當(dāng)用于冷卻電池2的熱負(fù)載的量增加時(shí)，首先執(zhí)行第一冷卻操作，隨后執(zhí)行第二冷卻操作?？刂破?通過激活壓縮機(jī)41并控制切換裝置以使熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向變成第一方向而通過采用制冷循環(huán)提供用于冷卻熱負(fù)載的冷卻操作。
[0039]控制器5在電池2的溫度低于目標(biāo)溫度時(shí)控制上述裝置以進(jìn)行加熱操作。電池2在加熱操作中被加熱。當(dāng)用于冷卻電池2的熱負(fù)載的量增加時(shí)，首先執(zhí)行第一加熱操作，隨后執(zhí)行第二加熱操作或第三加熱操作。加熱操作也可以稱為升溫操作?？刂破?通過激活壓縮機(jī)41并控制切換裝置以使熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向變成第二方向來通過采用制冷循環(huán)提供用于加熱熱負(fù)載的加熱操作。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以通過切換熱輸送介質(zhì)在主系統(tǒng)中的循環(huán)方向執(zhí)行熱負(fù)載的冷卻和熱負(fù)載的加熱。
[0040]車輛熱控制裝置I裝配有包含作為熱負(fù)載的電池2的主單元6、和以與主單元6分開的方式安裝在車輛上的熱交換器單元7。主單元6是其中至少電池2和冷-熱熱裝置4組合使得它們可以作為單個(gè)單元安裝在車輛上并且使得它們可以作為單一設(shè)備被處理的裝置。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)熱負(fù)載的溫度的冷-熱熱裝置和熱負(fù)載被配置為一個(gè)單元。因此，能夠作為一個(gè)單元安裝熱負(fù)載和冷-熱熱裝置。主單元6也稱為負(fù)載單元6或電池單元6。至少電池2和冷-熱熱裝置4安裝在公共底盤上，或被容納在公共容器中以構(gòu)造主單元6。主單元6還具有泵33、旁路通道35、三通閥36、熱源裝置37和控制器5。主單元6可以具有用于電池2的多個(gè)端子、用于電池2和控制器5的控制信號端子、和用于諸如控制器5和電動(dòng)泵33之類的低壓裝置的電源端子。主單元6可以設(shè)置有用于將電力從電池2供給至控制器5、泵33和壓縮機(jī)41等的遞減型電力供給單元。
[0041]主單元6被安裝在合適的位置中，如車輛上的后部。熱交換器單元7安裝在有利于將環(huán)境空氣供給至熱交換器32的位置，如車輛的前部。在車輛熱控制裝置I中僅熱交換器32提供與環(huán)境空氣的熱交換。
[0042]主單元6使得容易處理車輛熱控制裝置I。而且，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，至車輛的安裝工作變得容易。用于調(diào)節(jié)電池2的溫度的主要部件中的多個(gè)被包括在主單元6中。因此，可以設(shè)置具有溫度調(diào)節(jié)功能的電池2。而且，用戶可以獲得和使用具有溫度調(diào)節(jié)功能的電池，而不用過多地注意主單元6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或零件的性能。
[0043]當(dāng)使用電池2時(shí)，電池2的溫度增加。例如，電池2的溫度通過給電池2充電或從電池2放電而升高。因此，如果電池2的溫度變?yōu)楦哂谄谕麥囟葏^(qū)間，則為了降低電池2的溫度，需要冷卻電池2。另一方面,在車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)在環(huán)境空氣溫度低時(shí)開始時(shí)，電池2的溫度也幾乎等于環(huán)境空氣溫度。在這種情況中，電池2的溫度可能小于期望溫度區(qū)間。因此，在電池2通過自發(fā)熱達(dá)到期望溫度區(qū)間之前的時(shí)間段內(nèi)，需要預(yù)熱電池2?？刂破?控制車輛熱控制裝置I的裝置以執(zhí)行冷卻和加熱操作。
[0044]圖2是示出第一實(shí)施例中的操作的框圖。在該附圖中，圖示了幾個(gè)部分中的溫度的說明性示例。該附圖中的溫度是發(fā)明人假設(shè)的示例。在環(huán)境空氣溫度在能夠完全冷卻電池2的第一溫度區(qū)間內(nèi)時(shí)，控制器5進(jìn)行第一冷卻操作。第一冷卻操作僅促進(jìn)電池2的熱消散。因此，這種工作狀態(tài)也可以稱為熱消散操作。而且，控制器5停止壓縮機(jī)41并控制切換裝置以將熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向變成第一方向或第二方向。該裝置提供通過主系統(tǒng)將熱量消散至環(huán)境空氣的熱消散操作。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過改變熱輸送介質(zhì)在主系統(tǒng)中的循環(huán)方向，并改變制冷循環(huán)的激活/停用，可以提供三種操作。在通過停用壓縮機(jī)41停止冷-熱熱裝置4時(shí)，控制器5使泵33沿任一方向旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施例中，泵33沿第一方向旋轉(zhuǎn)。冷卻水被引向熱交換器32并由環(huán)境空氣冷卻。由環(huán)境空氣冷卻的冷卻水供給至熱交換器31。結(jié)果，電池2的熱量僅由主系統(tǒng)3消散至環(huán)境空氣，并且避免了電池2的溫度的過分增加。
[0045]圖3是示出第一實(shí)施例中的操作的框圖。在該附圖中，圖示了幾個(gè)部分中的溫度的示例。在環(huán)境空氣溫度在不能完全冷卻電池2的第二溫度區(qū)間內(nèi)時(shí)，控制器5進(jìn)行第二冷卻操作。例如，當(dāng)環(huán)境空氣溫度是30攝氏度時(shí)，不可能通過采用熱消散操作防止電池2上的溫度升高。控制器5通過啟動(dòng)壓縮機(jī)41啟動(dòng)冷-熱熱裝置4，并使泵33沿第一方向旋轉(zhuǎn)。冷卻水的循環(huán)方向是冷卻水以熱交換器31、散熱器42、熱交換器32和蒸發(fā)器44的順序流動(dòng)的第一方向。此時(shí)，從熱交換器31出來的冷卻水由散熱器42進(jìn)一步加熱，并且隨后，被供給至熱交換器32。由于其溫度低于冷卻水的環(huán)境空氣流過熱交換器32，因此冷卻水在熱交換器32中由環(huán)境空氣冷卻。因此，冷-熱熱裝置4通過加熱冷卻水使得甚至在高的環(huán)境空氣溫度下也能夠?qū)崃肯⒌江h(huán)境空氣。由環(huán)境空氣冷卻的冷卻水在被蒸發(fā)器44進(jìn)一步冷卻之后被供給至熱交換器31。結(jié)果，電池2的熱量消散至環(huán)境空氣，并且避免電池2的溫度過多地增加。采用這種結(jié)構(gòu)，由冷-熱熱裝置4供給的冷熱能(冷能)用來調(diào)節(jié)電池2的溫度。
[0046]圖4是示出第一實(shí)施例中的操作的框圖。在該附圖中，圖示了幾個(gè)部分中的溫度的示例。在冷-熱熱裝置4可以從環(huán)境空氣中抽取用于使電池2升溫的熱量時(shí)，即，當(dāng)環(huán)境空氣溫度處于第三溫度區(qū)間中時(shí)，控制器5進(jìn)行第一加熱操作。控制器5通過啟動(dòng)壓縮機(jī)41啟動(dòng)冷-熱熱裝置4，并使泵33沿第二方向旋轉(zhuǎn)。冷卻水的循環(huán)方向是冷卻水以熱交換器31、蒸發(fā)器44、熱交換器32和散熱器44的順序流動(dòng)的第二方向。此時(shí)，從熱交換器31出來的冷卻水由蒸發(fā)器44進(jìn)一步冷卻，并且隨后被供給至熱交換器32。由于其溫度高于冷卻水的環(huán)境空氣流過熱交換器32，因此冷卻水在熱交換器32中由環(huán)境空氣加熱。因此，冷-熱熱裝置4通過冷卻冷卻水使得能夠從甚至處于低的環(huán)境空氣溫度的環(huán)境空氣抽取熱量。由環(huán)境空氣加熱的冷卻水在被散熱器42進(jìn)一步加熱之后被供給至熱交換器31。而且，控制器5可以控制三通閥36，使得冷卻水的一部分通過旁路通道35。從而，可以調(diào)節(jié)三通閥36的下游側(cè)的冷卻水的溫度。采用這種結(jié)構(gòu)，由冷-熱熱裝置4從環(huán)境空氣抽取的熱熱能(熱能)和由冷-熱熱裝置4供給的熱熱能(熱能)用來調(diào)節(jié)電池2的溫度。
[0047]圖5是示出第一實(shí)施例中的操作的框圖。在該附圖中，圖示了幾個(gè)部分中的溫度的示例。在冷-熱熱裝置4不能從環(huán)境空氣中抽取用于預(yù)熱電池2的熱量時(shí)，即，當(dāng)環(huán)境空氣溫度處于第四溫度區(qū)間中時(shí)，控制器5進(jìn)行第二加熱操作。控制器5啟動(dòng)冷-熱熱裝置4，并使泵33沿第二方向旋轉(zhuǎn)。泵33的水供給方向是第二方向。而且，控制器5控制三通閥36以旁通熱交換器32。此時(shí)，從熱交換器31出來的冷卻水由蒸發(fā)器44進(jìn)一步冷卻，并且隨后，在旁通(繞過)熱交換器32的同時(shí)被供給至散熱器42。其溫度等于或低于冷卻水的環(huán)境空氣流過熱交換器32。因此，為了避免冷卻水的溫度降低，熱交換器32被旁通。冷卻水由散熱器42加熱，并且隨后，被供給至熱交換器31。采用這種結(jié)構(gòu)，由冷-熱熱裝置4供給的熱熱能用來調(diào)節(jié)電池2的溫度。
[0048]圖6是示出第一實(shí)施例中的操作的框圖。在該附圖中，圖示了幾個(gè)部分中的溫度的示例。在冷-熱熱裝置4不能單獨(dú)供給用于預(yù)熱電池2的熱量時(shí)，即，當(dāng)環(huán)境空氣溫度處于第五溫度區(qū)間中時(shí)，控制器5進(jìn)行第三加熱操作。控制器5啟動(dòng)冷-熱熱裝置4，并使泵33沿第二方向旋轉(zhuǎn)。控制器5控制三通閥36以旁通熱交換器32。而且，控制器5通過打開至熱源裝置37的電力并啟動(dòng)熱源裝置37而用熱源裝置37加熱冷卻水。此時(shí)，從熱交換器31出來的冷卻水由蒸發(fā)器44進(jìn)一步冷卻，并且隨后，在旁通熱交換器32的同時(shí)被供給至熱源裝置37。冷卻水由熱源裝置37加熱，并且隨后，由散熱器42進(jìn)一步加熱，且隨后，被供給至熱交換器31。采用這種結(jié)構(gòu)，由冷-熱熱裝置4供給的熱熱能和由熱源裝置37供給的熱熱能用來調(diào)節(jié)的電池2的溫度。因此，電池可以由熱源裝置37加熱。
[0049]根據(jù)該實(shí)施例，提供了容易安裝在車輛上且結(jié)構(gòu)簡單的車輛熱控制裝置I。根據(jù)該實(shí)施例，能夠提供三種工作狀態(tài)，包括通過主系統(tǒng)3進(jìn)行從電池(熱負(fù)載)2的熱消散、由冷-熱熱裝置4對電池2的冷卻、和由冷-熱熱裝置4對電池2的加熱。根據(jù)該實(shí)施例，冷-熱熱裝置4的高溫側(cè)熱交換器42和低溫側(cè)熱交換器44 二者都設(shè)置成與主系統(tǒng)3中的冷卻水(熱輸送介質(zhì))進(jìn)行熱交換。車輛熱控制裝置I具有用于環(huán)境空氣的單個(gè)熱交換器。因此，結(jié)構(gòu)是簡單的。而且，至車輛的安裝工作可以變得容易。
[0050]而且，高溫側(cè)熱交換器42和低溫側(cè)熱交換器44設(shè)置在用于主系統(tǒng)3中的電池2的熱交換器31兩側(cè)。而且，構(gòu)造成能夠改變冷卻水在主系統(tǒng)3中的流動(dòng)方向。因此，能夠采用簡單的結(jié)構(gòu)切換電池2的冷卻和電池2的加熱。
[0051]第二實(shí)施例[0052]圖7是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施例的車輛熱控制裝置201的框圖。在之前的實(shí)施例中，通過設(shè)置熱源裝置37提供第三加熱操作。可替換地，可以不設(shè)置熱源裝置37，并且能夠采用不進(jìn)行第三加熱操作的車輛熱控制裝置201。
[0053]第三實(shí)施例
[0054]圖8是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實(shí)施例的車輛熱控制裝置301的框圖。在之前的實(shí)施例中，通過設(shè)置旁路通道35提供第二加熱操作和第三加熱操作。可替換地，可以采用不具有任何旁路通道35且不進(jìn)行第二和第三加熱操作的車輛熱控制裝置301。在這種結(jié)構(gòu)中，可以進(jìn)行代替第二加熱操作的、其中風(fēng)扇32a停止的操作。具體地，在冷-熱熱裝置4可以從環(huán)境空氣抽取用于預(yù)熱電池2的熱量時(shí)，即，當(dāng)環(huán)境空氣溫度處于第三溫度區(qū)間中時(shí)，控制器5啟動(dòng)風(fēng)扇32a。在冷-熱熱裝置4不能從環(huán)境空氣抽取用于預(yù)熱電池2的熱量時(shí)，S卩，當(dāng)環(huán)境空氣溫度處于第四溫度區(qū)間中時(shí)，控制器5停止風(fēng)扇32a。
[0055]第四實(shí)施例
[0056]圖9是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實(shí)施例的車輛熱控制裝置501的框圖。在之前的實(shí)施例中，通過配置主單元6和熱交換器單元7，該裝置被安裝在車輛上。可替換地，在該實(shí)施例中，多個(gè)元件被配置為一個(gè)單元并且以分散方式安裝在車輛上。
[0057]第五實(shí)施例
[0058]圖10是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第五實(shí)施例的車輛熱控制裝置501的框圖。在之前的實(shí)施例中，冷-熱熱裝置4是具有基本結(jié)構(gòu)的制冷循環(huán)?？商鎿Q地，可以采用由具有熱氣旁通功能的制冷循環(huán)構(gòu)成的冷-熱熱裝置504。冷-熱熱裝置504具有熱氣旁通裝置545，該熱氣旁通裝置545將從散熱器42出來的制冷劑直接返回至壓縮機(jī)41的吸入側(cè)，而不讓制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器44。熱氣旁通裝置545可以具有熱氣旁通通道以及打開和關(guān)閉該通道的閥。在這種結(jié)構(gòu)中，控制器5控制熱氣旁通裝置545，使得冷-熱熱裝置504在加熱操作中作為熱氣循環(huán)操作。
[0059]第六實(shí)施例
[0060]圖11是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施例的車輛熱控制裝置601的框圖。在之前的實(shí)施例中，熱控制目標(biāo)，即，熱負(fù)載，是電池2?？商鎿Q地，需要熱控制的多種裝置可以用作熱負(fù)載。例如，在圖示的實(shí)施例中，車輛熱控制裝置601調(diào)節(jié)車廂中的空氣的溫度。SP，車輛熱控制裝置601的熱負(fù)載是空氣調(diào)節(jié)裝置(HVAC) 602.[0061]其它實(shí)施例
[0062]已經(jīng)描述了本公開內(nèi)容的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本公開內(nèi)容不限于上述實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以以多種方式修改上述實(shí)施例。上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)僅僅是示例。因此本公開內(nèi)容在其較寬的意義上不限于所示出和描述的具體細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和說明性示例。本公開內(nèi)容的范圍由權(quán)利要求的范圍示出，并且還包括等于和在權(quán)利要求的保護(hù)范圍的相同范圍內(nèi)的變化。
[0063]例如，在之前的實(shí)施例中電池2和/或空氣調(diào)節(jié)裝置用作熱負(fù)載?？商鎿Q地，該裝置可以被配置為控制安裝在車輛上的各種裝置的溫度。例如，可以采用燃料電池代替電池2。
[0064]在之前的實(shí)施例中，蒸汽壓縮類型的制冷循環(huán)用作冷-熱熱裝置4?？商鎿Q地，能夠采用利用珀?duì)柼?yīng)的熱電類型的制冷裝置。可替換地，能夠采用利用磁熱效應(yīng)元件的磁熱效應(yīng)類型制冷裝置。
[0065]在之前的實(shí)施例中，設(shè)置了調(diào)節(jié)通過熱交換器32的冷卻水的流量的三通閥36。可替換地，可以設(shè)置和采用旁通熱交換器31的通道和調(diào)節(jié)通過熱交換器31的流量的閥。在該情況中，調(diào)節(jié)熱負(fù)載和冷卻水之間的熱交換量。因此，主系統(tǒng)可以具有流量控制裝置，該流量控制裝置調(diào)節(jié)通過屬于主系統(tǒng)的熱交換器，即，環(huán)境熱交換器32或負(fù)載熱交換器31的熱輸送介質(zhì)的流量。結(jié)果，可以調(diào)節(jié)環(huán)境空氣和熱輸送介質(zhì)之間的熱交換量或熱負(fù)載和熱輸送介質(zhì)之間的熱交換量。
[0066]在之前的實(shí)施例中，電加熱器用作熱源裝置37。可替換地，可以采用安裝在車輛上的多種熱產(chǎn)生裝置。例如，熱源裝置37可以由控制至電動(dòng)機(jī)的電力的逆變器電路提供。而且，熱源裝置37可以設(shè)置在回路34上代替旁路通道35.[0067]在之前的實(shí)施例中，高溫側(cè)熱交換器42設(shè)置在熱交換器31的一側(cè)且低溫側(cè)熱交換器44設(shè)置在另一側(cè)，并且通過采用雙向型的電驅(qū)動(dòng)式泵33切換冷卻操作和加熱操作。可替換地，可以采用各種切換裝置。例如，作為泵33的替換，可以采用并聯(lián)連接的僅用于第一方向的泵和僅用于第二方向的泵，并且可以選擇性地啟動(dòng)這些泵。而且，可以采用交換熱交換器31的入口和出口的閥系統(tǒng)。在任一種配置中，切換裝置在將由熱交換器42加熱的熱輸送介質(zhì)供給至熱交換器31的工作狀態(tài)和將由熱交換器44冷卻的熱輸送介質(zhì)供給至熱交換器31的工作狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
[0068]在之前的實(shí)施例中，說明了控制一個(gè)熱負(fù)載，如電池2或空氣調(diào)節(jié)裝置602的溫度的裝置?？商鎿Q地，車輛熱控制裝置可以被配置使得可以調(diào)節(jié)多個(gè)熱負(fù)載的溫度。例如，電池2和空氣調(diào)節(jié)裝置602可以并聯(lián)連接。而且，空氣調(diào)節(jié)熱交換器可以被設(shè)置成使得主系統(tǒng)3中獲得的處于低溫的冷卻水用于冷卻空氣。而且，空氣調(diào)節(jié)熱交換器可以被設(shè)置成使得主系統(tǒng)3中獲得的處于高溫的冷卻水用于加熱空氣。
[0069]例如，由控制裝置提供的措施和功能可以僅由一個(gè)軟件提供、或僅由一個(gè)硬件提供，或它們的組合提供。例如，控制裝置可以由模擬電路配置而成。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛熱控制裝置，包括: 安裝在車輛上的熱負(fù)載(2，602)； 主系統(tǒng)(3)，熱輸送介質(zhì)循環(huán)通過該主系統(tǒng)，該主系統(tǒng)具有用于執(zhí)行熱負(fù)載和熱輸送介質(zhì)之間的熱交換的負(fù)載熱交換器(31),和用于執(zhí)行環(huán)境空氣和熱輸送介質(zhì)之間的熱交換的環(huán)境熱交換器(32);和 冷-熱熱裝置(4，504)，所述冷-熱熱裝置具有用于執(zhí)行與熱輸送介質(zhì)的熱交換的高溫側(cè)熱交換器(42)和用于執(zhí)行與熱輸送介質(zhì)的熱交換的低溫側(cè)熱交換器(44)，并且所述冷-熱熱裝置在高溫側(cè)熱交換器和低溫側(cè)熱交換器之間提供溫度差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛熱控制裝置，其中 主系統(tǒng)包括切換裝置(33)，該切換裝置在將由高溫側(cè)熱交換器加熱的熱輸送介質(zhì)供給至負(fù)載熱交換器的工作狀態(tài)和將由低溫側(cè)熱交換器冷卻的熱輸送介質(zhì)供給至負(fù)載熱交換器的工作狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛熱控制裝置，其中 高溫側(cè)熱交換器(42)設(shè)置在主系統(tǒng)中的負(fù)載熱交換器(31)的一側(cè)， 低溫側(cè)熱交換器(44)設(shè)置在主系統(tǒng)中的負(fù)載熱交換器(31)的另一側(cè)，并且 切換裝置切換熱輸送介質(zhì)沿第一方向和沿與第一方向相反的第二方向的循環(huán)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所 述的車輛熱控制裝置，其中 冷-熱熱裝置(4)是制冷循環(huán)，該制冷循環(huán)具有電驅(qū)動(dòng)型壓縮機(jī)(41)，并采用高溫側(cè)熱交換器(42)作為散熱器，且采用低溫側(cè)熱交換器(44)作為蒸發(fā)器，并且其中還包括 控制器(5)，該控制器啟動(dòng)或停用壓縮機(jī)并控制切換裝置以切換熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向，其中 控制器提供: 用于通過啟動(dòng)壓縮機(jī)并控制切換裝置以使熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向?yàn)榈谝环较蚨鋮s熱負(fù)載的冷卻操作；和 用于通過啟動(dòng)壓縮機(jī)并控制切換裝置以使熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向?yàn)榈诙较蚨訜釤嶝?fù)載的加熱操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛熱控制裝置，其中 控制器還提供: 通過停用壓縮機(jī)并控制切換裝置以使熱輸送介質(zhì)的循環(huán)方向?yàn)榈谝环较蚧虻诙较蚨ㄟ^主系統(tǒng)將熱量消散至環(huán)境空氣的熱消散操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的車輛熱控制裝置，其中 熱負(fù)載和冷-熱熱裝置被配置成能夠作為單個(gè)單元安裝在車輛上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的車輛熱控制裝置，其中 熱負(fù)載是將電力供給至用于推進(jìn)車輛的電動(dòng)機(jī)的電池(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的車輛熱控制裝置，其中 熱負(fù)載是空氣調(diào)節(jié)裝置(602)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的車輛熱控制裝置，其中 主系統(tǒng)具有流量控制裝置(36)，該流量控制裝置調(diào)節(jié)流過主系統(tǒng)中的熱交換器(31，32)的熱輸送介質(zhì)的流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的車輛熱控制裝置，還包括加熱熱輸送介質(zhì)的熱源裝置(37)。
【文檔編號】F25D17/02GK103582580SQ201280027309
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月13日
【發(fā)明者】木下宏, 竹內(nèi)雅之, 大川英晃, 井上誠司, 梯伸治, 三浦功嗣 申請人:株式會(huì)社電裝