CN105051345B - 车辆用热管理*** - Google Patents
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Abstract
具备使由第1泵(11)及第2泵(12)吸入、排出的第1热介质与在发动机冷却回路(40)循环的第2热介质进行热交换的热介质热介质热交换器(18),第1切换阀(19)对于多台设备(14、15、16、17、44、70、71、74、75、76)及热介质热介质热交换器(18),分别切换从第1泵(11)排出的热介质流入的情况与从第2泵(12)排出的第1热介质流入的情况,第2切换阀(20)对于多台设备(14、15、16、17、44、70、71、74、75、76)及热介质热介质热交换器(18),分别切换第1热介质流向第1泵(11)的情况与热介质流向第2泵(12)的情况。
Description
相关申请的相互参考
本申请基于通过参考而将该公开的内容并入到本申请中的,2013年3月19日申请的日本专利申请2013-56099。
技术领域
本公开涉及用于车辆的热管理***。
背景技术
以往,专利文献1中记载着对电动汽车的电动发电机、逆变器、电池以及车室进行冷却的热控制装置。
该已有技术的热控制装置,具备使冷却电动发电机及逆变器的冷却水循环的冷却回路、使冷却电池及车室用的冷却水循环的第1循环回路、以及使通过室外热交换器与外部空气进行热交换的冷却水循环的第2循环回路。
而且热控制装置还具备进行冷却回路与第1循环回路的断开或连接的第1阀、将冷却回路连接于第1循环回路及第2循环回路中的任意一个的第2阀、以及进行冷却回路与第2循环回路的断开或连接的第3阀;通过各阀的控制,在第1循环回路与第2循环回路之间切换冷却回路的连接目的地。
在第2循环回路循环的冷却水与在第1循环回路循环的冷却水之间,能够借助于传热装置实现热的传递。这种传热装置在第1循环回路的冷却水与第2循环回路的冷却水之间,使热从较低温度的冷却水向较高温度的冷却水传递。
而且,借助于传热装置,使第1循环回路的冷却水的热向第2循环回路的冷却水传递,利用室外热交换器,将第2循环回路的冷却水的热散发到外部空气中,这样能够冷却电池及车室。
又,利用第1阀~第3阀将冷却回路连接于第1循环回路或第2循环回路,利用第2循环回路的室外热交换器将冷却回路的冷却水的热散发到外部空气中,这样能够冷却电动发电机及逆变器。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2011-121551号公报
发明内容
根据本申请的发明人的探讨,采用上述已有技术的话,虽然在对电动发电机、逆变器、以及电池这些设备进行冷却的冷却***中,只要一台室外热交换器就够了,但是存在总体回路结构复杂的担忧。特别是有设备的数目越多,总体回路结构越复杂化的倾向。
例如,作为除电动发电机、逆变器、电池外也需要冷却的设备有EGR冷却器、吸入气体冷却器等,这些设备所要求的冷却温度各不相同。
因此,为了对各设备恰当地进行冷却,想要能够切换在各设备中循环的冷却水时,根据设备的数目增加循环回路的数目,随之也增加了进行各循环回路与冷却回路的连接、断开的阀的个数,因此连接各循环回路与冷却回路的流路的结构变得非常复杂。
因此,本申请的发明人先在日本特愿2012-278552号(以下称为先申请例)提出简化能够切换在多台设备中循环的热介质的车辆用热管理***的结构的技术方案。
根据这一先申请例,借助于在切换热介质流的第1切换阀与第2切换阀之间并列连接多台设备这样的简单结构,能够切换在多台设备中循环的热介质。
但是,将上述先申请例使用于具有发动机(内燃机)的车辆的情况下,不考虑与发动机冷却水在其中循环的发动机冷却回路的配合,因此不能够在连接于第1切换阀与第2切换阀之间的多台设备与发动机之间进行热的授受,高效率地利用热。
例如,不能够利用发动机的余热对多台设备进行加热,或利用多台设备的余热预热发动机。
鉴于上述存在问题,本公开的目的在于,提供能够切换在多台设备中循环的热介质,且能够在多台设备与发动机之间进行热的授受的车辆用热管理***。
为了实现上述目的,本公开的车辆用热管理***具备第1泵、第2泵、热介质外部空气热交换器、多台设备、发动机冷却回路、发动机用泵、热介质热介质热交换器、第1切换阀、以及第2切换阀。
第1泵及第2泵吸入、排出第1热介质。热介质外部空气热交换器使第1泵或第2泵排出的第1热介质与外部空气进行热交换。第1热介质在多台设备中流通。发动机冷却回路使第2热介质在发动机中循环。发动机用泵吸入、排出第2热介质。热介质热介质热交换器使第1热介质与第2热介质进行热交换。第1切换阀被配置于将第1泵的热介质排出侧和第2泵的热介质排出侧相互并列连接、且将多台设备和热介质热介质热交换器相互并列连接的流路中,第1切换阀切换第1热介质的流向。第2切换阀被配置于将第1泵的热介质吸入侧和第2泵的热介质吸入侧相互并列连接、且多台设备和热介质热介质热交换器相互并列连接的流路,第2切换阀切换第1热介质的流向。
第1切换阀对于各个多台设备和热介质热介质热交换器,分别切换从第1泵排出的热介质流入的情况与从第2泵排出的第1热介质流入的情况。
第2切换阀对于各个多台设备和热介质热介质热交换器,分别切换第1热介质流向第1泵的情况与热介质流向第2泵的情况。
据此,第1泵及第2泵与第1切换阀及第2切换阀并列连接。在第1切换阀与第2切换阀之间并列连接多台设备。第1切换阀及第2切换阀对多台设备切换第1热介质的流向。从而,能够对第1泵的热介质在多台设备中循环的情况与第2泵的热介质在多台设备中循环的情况进行切换。
而且由于具备使第1热介质与发动机冷却回路的第2热介质进行热交换的热介质热介质热交换器,可以通过热介质热介质热交换器在多台设备与发动机之间实现热的授受。
附图说明
图1是第1实施形态的车辆用热管理***的总体结构图。
图2是第1实施形态的室内空调单元的剖面图。
图3是示出第1实施形态的车辆用热管理***的电控制部的框图。
图4是第1实施形态的车辆用热管理***的第1模式的说明图。
图5是第1实施形态的车辆用热管理***的第2模式的说明图。
图6是第1实施形态的车辆用热管理***的第3模式的说明图。
图7是第1实施形态的车辆用热管理***的第4模式的说明图。
图8是第1实施形态的车辆用热管理***的第5模式的说明图。
图9是第1实施形态的车辆用热管理***的第6模式的说明图。
图10是第2实施形态的车辆用热管理***的第1模式的说明图。
图11是第2实施形态的冷却水加热器、调制器、第1过冷却器以及第2过冷却器的正面图。
图12是第2实施形态的车辆用热管理***的第2模式的说明图。
图13是第2实施形态的车辆用热管理***的第3模式的说明图。
图14是第2实施形态的车辆用热管理***的第4模式的说明图。
图15是第2实施形态的车辆用热管理***的第5模式的说明图。
图16是第3实施形态的车辆用热管理***的总体结构图。
图17是第4实施形态的车辆用热管理***的总体结构图。
具体实施方式
以下根据附图对本公开的实施形态进行说明。另外,以下各实施形态相互之间,彼此相同或均等的部分在图中标以相同的符号。
第1实施形态
下面根据图1~图9对第1实施形态进行说明。图1所示的车辆用热管理***10用于将车辆所具备的各种设备和车室内调整到合适的温度。
在本实施形态中,将热管理***10使用于从发动机(内燃机)及行驶用的电动机得到车辆行驶用的驱动力的混合动力汽车。
本实施形态的混合动力汽车构成为,能够将在车辆停车时从外部电源(商用电源)提供的电力充电于车辆所搭载的电池(车载电池)的***(Plug in)式混合动力汽车。可使用例如锂离子电池,作为电池。
从发动机输出的驱动力,不仅使用于车辆行驶,而且也用于使发电机工作。而且,可以将发电机发电产生的电力及由外部电源提供的电力贮存于电池中,电池所贮存的电力不仅提供给行驶用电动机,而且提供给构成冷却***的电动式构成设备等各种车载设备。
如图1所示,热管理***10具备第1泵11、第2泵12、散热器(Radiator)13、冷却水冷却器14、冷却水加热器15、吸入气体冷却器16、冷却器芯(Cooler core)17、冷却水冷却水热交换器18、第1切换阀19以及第2切换阀20。
第1泵11及第2泵12是吸入、排出冷却水(第1热介质)的电动泵。冷却水是作为热介质的流体。本实施形态中,冷却水采用至少含有乙二醇、二甲基聚硅氧烷或纳米流体的液体。
散热器13是利用冷却水与外部空气的热交换,使冷却水中的热散发到外部空气中的散热器(热介质外部空气热交换器)。散热器13的冷却水出口侧连接于第1泵11的冷却水吸入侧。室外鼓风机21是向散热器13送出外部空气的电动鼓风机。散热器13及室外鼓风机21配置于车辆的最前部。因此在车辆行驶时散热器13能够迎来行驶风。
冷却水冷却器14是利用制冷循环22的低压侧制冷剂与冷却水的热交换对冷却水进行冷却的低压侧热交换器(热介质冷却器)。冷却水冷却器14的冷却水入口侧连接于第2泵12的冷却水排出侧。
冷却水冷却器14构成制冷循环22的蒸发器。冷却水加热器15构成制冷循环22的冷凝器。
制冷循环22是具备压缩机23、作为冷凝器的冷却水加热器15、膨胀阀24、以及作为蒸发器的冷却水冷却器14的蒸汽压缩式制冷机。在本实施形态的制冷循环22中,制冷剂采用氟利昂系制冷剂,构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环。
压缩机23是利用由电池提供的电力驱动的电动压缩机,吸入制冷循环22的制冷剂并加以压缩后排出。冷却水加热器15是通过使由压缩机23排出的高压侧制冷剂与冷却水进行热交换以使高压侧制冷剂冷凝的高压侧热交换器(热介质加热器)。
膨胀阀24是使在冷却水加热器15冷凝的液相制冷剂减压膨胀的减压单元。冷却水冷却器14是通过使在膨胀阀24减压膨胀的低压制冷剂与冷却水进行热交换,以使低压制冷剂蒸发的低压侧热交换器。在冷却水冷却器14蒸发的气相制冷剂被吸入压缩机23压缩。
相对于在散热器13利用外部空气对冷却水进行冷却,在冷却水冷却器14则利用制冷循环22的低压制冷剂对冷却水进行冷却。因此,在冷却水冷却器14冷却的冷却水的温度比在散热器13冷却的冷却水的温度低。
具体地说,相对于在散热器13不能够将冷却水冷却到比外部空气的温度低的温度,在冷却水冷却器14则能够将冷却水冷却到比外部空气的温度低的低温。
因此,以下将在散热器13利用外部空气冷却过的冷却水称为中温冷却水,将在冷却水冷却器14利用制冷循环22的低压制冷剂冷却的冷却水称为低温冷却水。
吸入气体冷却器16是使由发动机用增压器压缩而温度升高的吸入气体与冷却水进行热交换,对吸入的气体进行冷却的热交换器。吸入的气体最好是冷却到30℃左右。
冷却器芯17是使冷却水与进入车室内的空气进行热交换,以对进入车室内的空气进行冷却的冷却用热交换器。
吸入空气冷却器16、冷却器芯17及冷却水冷却水热交换器18是利用中温冷却水和低温冷却水中的任一种被温度调整(冷却/加热)的温度调整对象设备(被冷却设备/被加热设备)。
第1泵11被配置于第1泵用流路31。在第1泵用流路31,在第1泵11的吸入侧配置散热器13。第2泵12被配置于第2泵用流路32。
冷却水冷却器14被配置于冷却水冷却器用流路33。冷却水加热器15被配置于冷却水加热器用流路34。吸入气体冷却器16被配置于吸入气体冷却器用流路35。冷却器芯17被配置于冷却器芯用流路36。冷却水冷却水热交换器18被配置于冷却水冷却水热交换器用流路37。
第1泵用流路31、第2泵用流路32、冷却水冷却器用流路33、冷却水加热器用流路34、吸入气体冷却器用流路35、冷却器芯用流路36以及冷却水冷却水热交换器用流路37,与第1切换阀19和第2切换阀20连接。
第1切换阀19及第2切换阀20是切换冷却水的流向的流向切换部。
第1切换阀19具有作为冷却水入口的两个入口,作为冷却水出口的5个出口。第2切换阀20具有作为冷却水出口的3个出口,作为冷却水的入口的5个入口。
第1切换阀19的第1入口上连接着第1泵用流路31的一端。换句话说,在第1切换阀19的第1入口连接着第1泵11的冷却水排出侧。
第1切换阀19的第2入口上连接着第2泵用流路32的一端。换句话说,在第1切换阀19的第2入口上连接着第2泵12的冷却水排出侧。
第1切换阀19的第1出口上连接着冷却水冷却器用流路33的一端。换句话说,第1切换阀19的第1出口上连接着冷却水冷却器14的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第2出口上连接着冷却水加热器用流路34的一端。换句话说,第1切换阀19的第2出口上连接着冷却水加热器15的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第3出口上连接着吸入气体冷却器用流路35的一端。换句话说,第1切换阀19的第3出口上连接着吸入气体冷却器16的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第4出口上连接着冷却器芯用流路36的一端。换句话说,第1切换阀19的第4出口上连接着冷却器芯17的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第5出口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的一端。换句话说,第1切换阀19的第5出口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水入口侧。
第2切换阀20的第1出口上连接着第1泵用流路31的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1出口上连接着散热器13的冷却水入口侧。
第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵用流路32的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵12的冷却水吸入侧。
第2切换阀20的第3出口上连接着旁通流路38的一端。旁通流路38是使冷却水能够绕过散热器13地流动用的流路。旁通流路38的另一端连接于第1泵用流路31中散热器13与第1泵11之间的部位。
第2切换阀20的第1入口上连接冷却水冷却器用流路33的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1入口上连接冷却水冷却器14的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第2入口上连接冷却水加热器用流路34的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2入口上连接冷却水加热器15的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第3入口上连接着吸入气体冷却器用流路35的另一端。换句话说,第2切换阀20的第3入口连接着吸入气体冷却器16的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第4入口上连接着冷却器芯用流路36的另一端。换句话说,第2切换阀20的第4入口上连接着冷却器芯17的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第5入口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的另一端。换句话说,第2切换阀20的第5入口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水出口侧。
第1切换阀19形成能够任意或有选择地切换2个入口与5个出口的连通状态的结构。第2切换阀20也形成能够任意或有选择地切换3个出口与5个入口的连通状态的结构。
对第1切换阀19及第2切换阀20的结构例进行简单说明。第1切换阀19及第2切换阀20具备构成外壳的壳体和容纳于壳体中的阀芯。在壳体的规定的位置上形成冷却水的入口和出口,通过旋转阀芯改变冷却水的入口与出口的连通状态。
第1切换阀19的阀芯及第2切换阀20的阀芯借助于共同的电动机连动地被旋转驱动。第1切换阀19的阀芯及第2切换阀20的阀芯也可以利用分别的电动机独立地被旋转驱动。
热管理***10具备发动机用冷却回路40。发动机用冷却回路40具有发动机冷却水(第2热介质)在其中循环的循环流路41。循环流路41构成发动机用冷却回路40的主流路。本实施形态中,发动机冷却水采用至少含有乙二醇、二甲基聚硅氧烷或纳米流体的液体。
循环流路41上依序串行配置发动机用泵42、发动机43、冷却水冷却水热交换器18、加热器芯44以及CVT加温器(ウォーマ)45。
发动机用泵42是吸入、排出发动机冷却水的电动泵。冷却水冷却水热交换器18是使在发动机冷却回路40循环的发动机冷却水与借助于第1泵11或第2泵12循环的冷却水进行热交换的热交换器(热介质热介质热交换器)。
加热器芯44是使通入车室内的空气与冷却水进行热交换,对通入车室内的空气进行加热的加热用热交换器
CVT加温器45是使CVT(无级变速器)所使用的CVT油(润滑油)与冷却水进行热交换,对CVT油进行加热的热交换器。
在循环流路41中发动机43的冷却水出口侧的部位,连接着发动机用散热器流路46的一端。发动机用散热器流路46的另一端连接于循环流路41中发动机用泵42的吸入侧的部位。
发动机用散热器流路46上配置发动机用散热器47。发动机用散热器47是利用冷却水与车室外空气(以下称为外部空气)的热交换,使冷却水的热散发到外部空气中的发动机用放热器(发动机用热介质外部空气热交换器)。
向发动机用散热器47输送外部空气由室外鼓风机21进行。虽图示省略,发动机用散热器47在车辆最前部被配置于比散热器13更靠户外气流方向下游侧的地方。
在发动机用散热器流路46的另一端与循环流路41的连接部,配置着恒温器48。恒温器48是一种冷却水温度响应阀,由能够利用因温度变化而引起体积变化的热蜡(サーモワックス;感温构件)使阀芯位移,以开闭冷却水流路的机械结构构成。
具体地说,恒温器48在冷却水温度低于规定的温度的情况下(例如低于80℃),关闭发动机用散热器流路46,在冷却水温度高于规定的温度的情况下(例如80℃以上),打开发动机用散热器流路46。
如图2所示,冷却器芯17及加热器芯44被容纳于室内空调单元50的外壳51中。室内鼓风机52是向冷却器芯17及加热器芯44输送内部气体或外部空气的电动鼓风机。
加热器芯44在外壳51的内部被配置于冷却器芯17的空气流下游侧。在外壳51的内部,冷却器芯17与加热器芯44之间配置空气混合门(エアミックスドア)53。
空气混合门53是对通过加热器芯44的风量与绕过加热器芯44而流动的风量的比例进行调整的风量比例调整部。
下面根据图3对热管理***10的电控制部进行说明。控制装置60由包含CPU、ROM及RAM等的众所周知的微机及其***电路构成,根据该ROM内所存储的空调控制程序进行各种运算、处理。控制装置60是对连接于输出侧的第1泵11、第2泵12、压缩机23、发动机用泵42、切换阀用电动机61等的动作进行控制的控制部。
切换阀用电动机61是驱动第1切换阀19的阀芯与第2切换阀20的阀芯的切换阀驱动部。
控制装置60是对连接于其输出侧的各种控制对象设备进行控制的控制部成一体构成的装置。对各控制对象设备的动作分别进行控制的结构(硬件及软件)构成分别控制各控制对象设备的动作的控制部。
在本实施形态中,特别是以控制切换阀用电动机61的动作的结构(硬件及软件)作为切换阀控制部60a。切换阀控制部60a也可以相对于控制装置60分开构成。
将内部气体传感器62、外部空气传感器63、第1水温传感器64、第2水温传感器65等传感器群的检测信号输入控制装置60的输入侧。
内部气体传感器62是检测内部气温(车室内温度)的检测器(内部气体温度检测器)。外部空气传感器63是检测外部空气温度的检测器(外部空气温度检测器)。第1水温传感器64是检测刚通过散热器13的冷却水的温度的检测器(第1热介质温度检测器)。
第2水温传感器65是检测发动机用冷却回路40的发动机冷却水的温度的检测器(第2热介质温度检测器)。例如,第2水温传感器65检测刚通过发动机43的发动机冷却水的温度。
而且,控制装置60的输入侧输入空调开关66来的操作信号。空调开关66是对空调机的接通/断开(换句话说,冷气的开通/关闭)进行切换的开关,被配置于车室内的仪表盘附近。
下面对上述构成的动作进行说明。控制装置60通过控制第1泵11、第2泵12、压缩机23、发动机用泵42、切换阀用电动机61等的动作,以切换到各种动作模式。作为各种动作模式,可以切换到例如图4所示的第1模式、图5所示的第2模式、图6所示的第3模式、以及图7所示的第4模式。
图4示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换到第1模式时的热管理***10的动作。第1模式主要在冬季对发动机43预热时实施。例如,第1模式在发动机冷却水的温度被判定为低于规定的温度的情况下实施。
采用第1模式的情况下,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与冷却水冷却器用流路33及冷却器芯用流路36连接,且使第2泵用流路32与冷却水加热器用流路34、吸入气体冷却器用流路35以及冷却水冷却水热交换器用流路37连接。
这样,利用第1泵11、冷却水冷却器14、冷却器芯17以及散热器13构成第1冷却水回路(低温冷却水回路),利用第2泵12、冷却水加热器15、吸入气体冷却器16以及冷却水冷却水热交换器18构成第2冷却水回路(中温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图4的粗实线箭头所示,从第1泵11排出的冷却水并行流过冷却水冷却器14及冷却器芯17后,流过散热器13后,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图4的粗点划线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水并行流过冷却水加热器15、吸入气体冷却器16以及冷却水冷却水热交换器18后被第2泵12吸入。
在第1冷却水回路,由冷却水冷却器14冷却了的低温冷却水流过散热器13,因此在散热器13,冷却水从外部空气中吸热。而且,在散热器13从外部空气吸了热的冷却水,在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂发生热交换而放热。从而,在冷却水冷却器14,制冷循环22的制冷剂通过冷却水从外部空气中吸热。
在冷却水冷却器14从外部空气中吸热的制冷剂,在冷却水加热器15与第2冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第2冷却水回路的冷却水被加热。也就是说,能够实现将外部空气的热汲取到第2冷却水回路的冷却水中的热泵运行。
在冷却水加热器15被加热的冷却水,流过冷却水冷却水热交换器18时,与发动机用冷却回路40的发动机冷却水进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18,发动机用冷却回路40的发动机冷却水被加热。
因此,在发动机用冷却回路40中,可以利用加热器芯44对进入车室内的空气进行加热,对车室内供暖,利用CVT加温器45为CVT油加温,为发动机43预热。
例如,户外气温为0℃的情况下,第1冷却水回路的冷却水温度为-10℃左右,第2冷却水回路的冷却水温度为50℃左右,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为40℃左右。在这种情况下,恒温器48由于关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
图5示出第1切换阀19以及第2切换阀20被切换为第2模式时的热管理***10的动作。为了简化说明,对于第2模式,说明第1冷却水回路以及发动机用冷却回路40的动作,省略第2冷却水回路的动作的说明。
第2模式主要是在冬季去除附着于散热器13的霜时实施。
在第2模式中,第1切换阀19及第2切换阀20将第1泵用流路31与冷却水冷却水热交换器用流路37连接。
由此,利用第1泵11及冷却水冷却水热交换器18构成第1冷却水回路(中温冷却水回路)。在第1冷却水回路中,如图5的粗实线箭头所示,由第1泵11排出的冷却水串行流过冷却水冷却水热交换器18及散热器13后,被第1泵11吸入。
在第1冷却水回路中,冷却水流过冷却水冷却水热交换器18时,与发动机用冷却回路40(高温冷却水回路)的冷却水进行热交换而吸热。从而,在冷却水冷却水热交换器18中,第1冷却水回路的冷却水被发动机43的余热所加热。然后,被冷却水冷却水热交换器18加热的冷却水流过散热器13,因此能够去除附着于散热器13的霜。
例如,外部空气温度为0℃的情况下,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为60℃左右,第1冷却水回路的冷却水温度为30℃左右。这时,恒温器48关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
图6示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换到第3模式时的热管理***10的动作。为了简化说明,对第3模式,说明第2冷却水回路及发动机用冷却回路40的动作,省略第1冷却水回路的动作的说明。
第3模式主要在冬季在发动机用冷却回路40(高温冷却水回路)的冷却水温度足够高的情况下实施。
在第3模式中,第1切换阀19及第2切换阀20将第2泵用流路32与吸入气体冷却器用流路35及冷却水冷却水热交换器用流路37连接。
由此,利用第2泵12、吸入气体冷却器16以及冷却水冷却水热交换器18构成第2冷却水回路(中温冷却水回路),如图6的粗实线箭头所示,由第2泵12排出的冷却水并行流过吸入气体冷却器16及冷却水冷却水热交换器18,被第2泵12吸入。
在第2冷却水回路,冷却水流过冷却水冷却水热交换器18时与发动机用冷却回路40的发动机冷却水进行热交换而吸热。从而,在冷却水冷却水热交换器18中,第1冷却水回路的冷却水被发动机43的余热加热。而且,被冷却水冷却水热交换器18加热的冷却水流过吸入气体冷却器16,因此能够在吸入气体冷却器16,预热发动机吸入气体。
例如,外部空气温度为0℃的情况下,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为60℃左右,第1冷却水回路的冷却水温度为50℃左右。这时,恒温器48关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
图7示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换为第4模式时的热管理***10的动作。第4模式主要在夏季在发动机43停止的情况下实施。
采用第4模式的话,第1切换阀19及第2切换阀20将第1泵用流路31与冷却水加热器用流路34、吸入气体冷却器用流路35以及冷却水冷却水热交换器用流路37连接,且将第2泵用流路32与冷却水冷却器用流路33以及冷却器芯用流路36连接。
由此,利用第1泵11、冷却水加热器15、吸入气体冷却器16、冷却水冷却水热交换器18以及散热器13构成第1冷却水回路(中温冷却水回路),利用第2泵12、冷却水冷却器14以及冷却器芯17构成第2冷却水回路(低温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图7的粗实线箭头所示,由第1泵11排出的冷却水并行流过冷却水加热器15、吸入气体冷却器16以及冷却水冷却水热交换器18后,流过散热器13,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图7的粗点划线箭头所示,由第2泵12排出的冷却水并行流过冷却水冷却器14以及冷却器芯17后被第2泵12吸入。
在第2冷却水回路中,被冷却水冷却器14冷却的低温冷却水流过冷却器芯17,因此在冷却器芯17,冷却水从外部空气中吸热。因此,借助于冷却器芯17,能够冷却流入车室内的空气,为车室内提供冷气。
然后,在冷却器芯17从外部空气中吸热的冷却水,在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却器14,制冷循环22的制冷剂通过冷却水从外部空气中吸热。
在冷却水冷却器14从外部空气中吸热的制冷剂,在冷却水加热器15与第2冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第2冷却水回路的冷却水被加热。
被冷却水加热器15加热的冷却水在流过冷却水冷却水热交换器18时,与发动机用冷却回路40的发动机冷却水进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18,发动机用冷却回路40的发动机冷却水被加热。
这时,恒温器48打开发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水流过发动机用散热器47。由此,在发动机用散热器47可以使发动机用冷却回路40的发动机冷却水的热量散发到外部空气中。
也就是说,在第4模式中,能够将冷却水加热器15产生的热量,用散热器13以及发动机用散热器47这两个热交换器散发到外部空气中,因此能够提高向外部空气散热的能力。
图8示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换为第5模式时的热管理***10的动作。
第5模式主要在冬季在第1冷却水回路的冷却水温度足够高的情况下实施。
在第5模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与旁通流路38、冷却水冷却器用流路33、冷却器芯用流路36以及冷却水冷却水热交换器用流路37连接,使第2泵用流路32与冷却水加热器用流路34及吸入气体冷却器用流路35连接。
由此,由第1泵11、冷却水冷却器14、冷却器芯17以及冷却水冷却水热交换器18构成第1冷却水回路(低温冷却水回路),由第2泵12、冷却水加热器15以及吸入气体冷却器16构成第2冷却水回路(中温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图8的粗实线箭头所示,由第1泵11排出的冷却水并行流过冷却水冷却器14、冷却器芯17以及冷却水冷却水热交换器18,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图8的粗点划线箭头所示,由第2泵12排出的冷却水并行流过冷却水加热器15以及吸入气体冷却器16,被第2泵12吸入。
在第1冷却水回路中,被冷却水冷却器14冷却的低温冷却水不流过散热器13,而流过冷却水冷却水热交换器18,因此在冷却水冷却水热交换器18,冷却水从发动机用冷却回路40的发动机冷却水中吸热,而被加热。而且,被冷却水冷却水热交换器18加热的冷却水,在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂进行热交换,而散热。从而,在冷却水冷却器14,制冷循环22的制冷剂通过冷却水吸收发动机43的余热。
在冷却水冷却器14吸收了发动机43的余热的制冷剂,在冷却水加热器15与第2冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第2冷却水回路的冷却水被加热。
然后,被冷却水加热器15加热的冷却水流过吸入气体冷却器16,因此能够在吸入气体冷却器16加热发动机吸入气体。
在第5模式中,与第1模式不同,在散热器13不从外部空气中吸收热量,因此不会在散热器13上结霜。
例如,户外气温为0℃的情况下,第1冷却水回路的冷却水温度为0℃左右,第2冷却水回路的冷却水温度为50℃左右,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为60℃左右。这时,恒温器48关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
图9示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换到第6模式时的热管理***10的动作。第6模式主要在夏季在发动机43动作的情况下实施。
在第6模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与冷却水加热器用流路34以及冷却水冷却水热交换器用流路37连接,且使第2泵用流路32与冷却水冷却器用流路33、吸入气体冷却器用流路35以及冷却器芯用流路36连接。
由此,由第1泵11、冷却水加热器15、冷却水冷却水热交换器18以及散热器13构成第1冷却水回路(中温冷却水回路),由第2泵12、冷却水冷却器14、吸入气体冷却器16以及冷却器芯17构成第2冷却水回路(低温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图9的粗实线箭头所示,由第1泵11排出的冷却水并行流过冷却水加热器15以及冷却水冷却水热交换器18后,流过散热器13,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图9的粗点划线箭头所示,由第2泵12排出的冷却水并行流过冷却水冷却器14、吸入气体冷却器16以及冷却器芯17后被第2泵12吸入。
在第2冷却水回路中,被冷却水冷却器14冷却的低温冷却水流过吸入气体冷却器16及冷却器芯17,因此在吸入气体冷却器16,冷却水从发动机吸入气体中吸收热量,且在冷却器芯17,冷却水从外部空气中吸收热量。因此,能够在吸入气体冷却器16对发动机吸入气体进行冷却,且能够利用冷却器芯17对进入车室内的空气进行冷却,以对车室内提供冷气。
而且,在吸入气体冷却器16及冷却器芯17从发动机吸入气体及外部空气吸收了热量的冷却水,在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂进行热交换,而放热。从而,在冷却水冷却器14,制冷循环22的制冷剂通过冷却水从发动机吸入气体及外部空气中吸热。
在冷却水冷却器14从发动机吸入气体及外部空气中吸收了热量的制冷剂,在冷却水加热器15与第2冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第2冷却水回路的冷却水被加热。
在冷却水加热器15被加热的冷却水,在流过冷却水冷却水热交换器18时与发动机用冷却回路40的发动机冷却水进行热交换,而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18中,发动机用冷却回路40的发动机冷却水被冷却。
这时,恒温器48打开发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水流过发动机用散热器47。由此,能够在发动机用散热器47使发动机用冷却回路40的发动机冷却水的热量散发到外部空气中。
在冷却水冷却水热交换器18从发动机用冷却回路40吸收了热量的冷却水,在散热器13与外部空气进行热交换放出热量,而被冷却。
也就是说,在第6模式,能够利用散热器13及发动机用散热器47这两个热交换器将发动机43产生的热散发到外部空气中,因此能够提高向外部空气散热的能力。
如果采用本实施形态,第1泵11及第2泵12并列连接于第1切换阀19及第2切换阀20,在第1切换阀19与第2切换阀20之间并列连接多台设备14、15、16、17,第1切换阀19及第2切换阀20对于多台设备14、15、16、17切换第1热介质的流向,因此能够对于多台设备14、15、16、17,切换第1泵11的冷却水循环的情况和第2泵12的冷却水循环的情况。
而且,由于具备使冷却水与发动机冷却水进行热交换的冷却水冷却水热交换器18,因此能够通过冷却水冷却水热交换器18在多台设备14、15、16、17与发动机43之间进行热的授受。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施以下工作模式(例如第1模式):使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在冷却水冷却器14及散热器13循环,且使第1泵11及第2泵12中的另一泵侧的冷却水在冷却水加热器15及冷却水冷却水热交换器18循环。
由此,在散热器13,外部空气的热量被冷却水吸收,在冷却水冷却水热交换器18,冷却水的热被释放到发动机冷却水中,因此能够吸取外部空气的热来对发动机43进行加热。
例如,在判定发动机冷却水的温度低于规定的温度的情况下,如果实施这种工作模式,则在发动机43冷的情况下,可以吸取外部空气的热对发动机43进行预热。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在散热器13及冷却水冷却水热交换器18循环的工作模式(例如第2模式及第6模式)。
由此,能够通过冷却水将发动机冷却水的热量提供给散热器13。因此,能够像第2模式那样利用发动机43的余热融化散热器13上附着的霜,或像第6模式那样利用散热器13使发动机43冷却。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在吸入气体冷却器16及冷却水冷却水热交换器18循环的工作模式(例如第3模式)。
由此,能够将发动机冷却水的热通过冷却水提供给吸入气体冷却器16。因此,能够利用发动机43的余热对吸入气体冷却器16进行加热。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在冷却水加热器15、散热器13以及冷却水冷却水热交换器18循环的工作模式(例如第4模式)。
由此,能够在散热器13及发动机用散热器47这两者中使在冷却水加热器15中从高压侧制冷剂向冷却水释放的热散发到外部空气中。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施以下工作模式(例如第5模式):使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在冷却水冷却器14及冷却水冷却水热交换器18循环,且使第1泵11及第2泵12中的另一泵侧的冷却水在冷却水加热器15及吸入气体冷却器16循环。
由此,在冷却水冷却水热交换器18,发动机冷却水的热量被冷却水吸收,冷却水的热被提供给吸入气体冷却器16,因此能够吸入发动机43所具有的热量来对吸入气体冷却器16进行加热。
(第2实施形态)
在本第2实施形态中,如图10所示,在上述第1实施形态的基础上,设置电池冷却器70以及变频调速电动机冷却器71取代吸入气体冷却器16。
电池冷却器70具有冷却水的流路,通过将电池的热提供给冷却水以使电池冷却。电池为了防止发生输出下降、充电效率下降以及劣化等情况,最好是维持于10~40℃左右的温度。
变频调速电动机冷却器71具有冷却水的流路,通过将逆变器或/及行驶用电动机的热量提供给冷却水,使逆变器或/及行驶用电动机冷却。逆变器是将由电池提供的直流电转换为交流电压并输出至行驶用电动机的电力转换装置。逆变器为了防止劣化,最好是维持于65℃以下的温度。
电池冷却器70被配置于电池冷却器用流路72。变频调速电动机冷却器71被配置于变频调速电动机冷却器用流路73。
在电池冷却器用流路72中,电池冷却器70的冷却水流路下游侧配置着第1过冷却器74。在冷却水冷却水热交换器用流路37中冷却水冷却水热交换器18的冷却水流路下游侧配置着第2过冷却器75。
第1过冷却器74及第2过冷却器75是利用被冷却水加热器15冷凝的液相制冷剂与冷却水的热交换,进一步使液相制冷剂冷却,以提高制冷剂的过冷度的热交换器(制冷剂热介质热交换器)。
在冷却水加热器用流路34,冷却水加热器15的冷却水流的下游侧配置着副加热器芯(sub-heater core)76。虽省略图示,副加热器芯76在室内空调单元50的外壳51的内部配置于加热器芯44的空气流下游侧。
发动机43由隔热构件77覆盖。由此,可以在发动机43积蓄热能或积蓄冷能。也就是说,能够在发动机43蓄热/蓄冷。
第1切换阀19具有作为冷却水入口的2个入口,作为冷却水出口的6个出口。第2切换阀20具有作为冷却水出口的3个出口,作为冷却水入口的6个入口。
第1切换阀19的第1入口连接着第1泵用流路31的一端。换句话说,第1切换阀19的第1入口上连接着第1泵11的冷却水排出侧。
第1切换阀19的第2入口上连接着第2泵用流路32的一端。换句话说,第1切换阀19的第2入口上连接着第2泵12的冷却水排出侧。
第1切换阀19的第1出口上连接着冷却水冷却器用流路33的一端。换句话说,第1切换阀19的第1出口上连接着冷却水冷却器14的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第2出口上连接着冷却水加热器用流路34的一端。换句话说,第1切换阀19的第2出口上连接着冷却水加热器15的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第3出口上连接着冷却器芯用流路36的一端。换句话说,第1切换阀19的第3出口上连接着冷却器芯17的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第4出口上连接着电池冷却器用流路72的一端。换句话说,第1切换阀19的第4出口上连接着电池冷却器70的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第5出口上连接着变频调速电动机冷却器用流路73的一端。换句话说,第1切换阀19的第5出口上连接着变频调速电动机冷却器71的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第6出口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的一端。换句话说,第1切换阀19的第6出口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水入口侧。
第2切换阀20的第1出口上连接着第1泵用流路31的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1出口上连接着散热器13的冷却水入口侧。
第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵用流路32的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵12的冷却水吸入侧。
第2切换阀20的第3出口上连接着旁通流路38的一端。旁通流路38是使冷却水能够绕过散热器13地流动用的流路。旁通流路38的另一端连接于第1泵用流路31中散热器13与第1泵11的冷却水吸入口之间的部位。
第2切换阀20的第1入口上连接着冷却水冷却器用流路33的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1入口上连接着冷却水冷却器14的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第2入口上连接着冷却水加热器用流路34的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2入口上连接着副加热器芯76的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第3入口上连接着冷却器芯用流路36的另一端。换句话说,第2切换阀20的第3入口上连接着冷却器芯17的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第4入口上连接着电池冷却器用流路72的另一端。换句话说,第2切换阀20的第4入口上连接着第1过冷却器74的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第5入口上连接着变频调速电动机冷却器用流路73的另一端。换句话说,第2切换阀20的第5入口上连接着变频调速电动机冷却器71的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第6入口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的另一端。换句话说,第2切换阀20的第6入口上连接着第2过冷却器75的冷却水出口侧。
第1切换阀19形成能够任意或有选择地切换2个入口与6个出口间的连通状态的结构。第2切换阀20也形成能够任意或有选择地切换3个出口与6个入口间的连通状态的结构。
如图11所示,第1过冷却器74及第2过冷却器75与冷却水加热器15及调制器78一体化。图11中,上下的箭头表示车辆搭载状态的上下方向(重力方向)。图11中,左右的箭头表示车辆搭载状态的左右方向(水平方向)。
调制器78是对在冷却水加热器15冷凝的制冷剂实施气液分离,贮存剩余的制冷剂,且只使液相制冷剂流向下游侧的受液器(气液分离器)。
冷却水加热器15、调制器78、第1过冷却器74以及第2过冷却器75作为多枚板状构件叠层接合形成的叠层型热交换器而一体构成,在板状构件的叠层方向(图11的左右方向)按照这一顺序配置。多枚板状构件利用钎焊相互接合。
冷却水加热器15、第1过冷却器74以及第2过冷却器75分别具有多根管和箱部。多根管在板状构件的叠层方向(图11的左右方向)上相互叠层配置,冷却水及制冷剂分别在其中流通。
多根管配置为其长度方向与上下方向平行。箱部被配置于多根管的两端侧,对多根管进行冷却水及制冷剂的分配以及收集。
在冷却水加热器15的上方侧的箱部形成制冷剂的入口15a(制冷剂入口)以及冷却水的出口15b(热介质出口)。在冷却水加热器15的下方侧的箱部,形成制冷剂的出口15c(制冷剂出口)以及冷却水的入口15d(热介质入口)。
由此,在冷却水加热器15中,制冷剂从入口15a流入上方侧的箱部,在上方侧的箱部将其分配到制冷剂用管,流过制冷剂用管后,在下方侧的箱部集合,从出口15c流出。
在冷却水加热器15,冷却水从入口15d流入下方侧的箱部,在下方侧的箱部将其分配到冷却水用管(热介质用管),流过冷却水用管后,在上方侧的箱部集合,从出口15b流出。
冷却水加热器15的制冷剂的入口15a被配置于冷却水加热器15中管叠层方向上的一端部(图11的左端部),朝向管叠层方向中的一侧(图11的左侧)开口。具体地说,制冷剂的入口15a被配置于冷却水加热器15中与调制器78相反一侧的端部,朝向调制器78的相反侧开口。
冷却水加热器15的制冷剂的出口15c被配置于冷却水加热器15中管叠层方向的另一端部(图11的右端部),向管叠层方向的另一侧(图11的右侧)开口。具体地说,制冷剂出口15c被配置于冷却水加热器15中调制器78侧的端部,朝向调制器78侧开口。
冷却水加热器15的冷却水的入口15d及出口15b被配置于冷却水加热器15中管叠层方向的两端部(图11的左右方向两端部)之间。因此,在冷却水加热器15中,冷却水流不发生U字形转弯。
冷却水加热器15的冷却水的入口15d及出口15b朝向与管叠层方向正交的方向开口。在图11的例子中,冷却水加热器15的冷却水的入口15d及出口15b朝向与制冷剂用管及冷却水用管平行的方向(上下方向)开口。
在调制器78上形成制冷剂的入口78a(制冷剂入口)及制冷剂的出口78b(制冷剂出口)。
调制器78的制冷剂入口78a被配置于调制器78中管叠层方向的一端部(图11的左端部),朝向管叠层方向的一侧(图11左侧)开口。具体地说,制冷剂的入口78a被配置于调制器78中第1过冷却器74的相反侧的端部,向第1过冷却器74的相反侧开口。调制器78的制冷剂入口78a与冷却水加热器15的制冷剂出口15c重合。
调制器78的制冷剂出口78b被配置于调制器78中管叠层方向另一端部(图11的右端部),向管叠层方向另一侧(图11的右侧)开口。具体地说,制冷剂出口78b被配置于调制器78中第1过冷却器74一侧的端部,向第1过冷却器74一侧开口。
在第1过冷却器74的下方的箱部,形成制冷剂的入口74a(制冷剂入口)及冷却水的出口74b(热介质出口)。在第1过冷却器74的上方侧的箱部,形成制冷剂的出口74c(制冷剂出口)以及冷却水的入口74d(热介质入口)。
由此,在第1过冷却器74,制冷剂从入口74a流入下方侧的箱部,由下方侧的箱部将其分配到制冷剂用管,流过制冷剂用管后,在上方侧的箱部集合,从出口74c流出。
在第1过冷却器74,冷却水从入口74d流入上方侧的箱部,由上方侧的箱部分配到冷却水用管(热介质用管),流过冷却水用管后,在下方的箱部集合,从出口74b流出。
第1过冷却器74的制冷剂的入口74a被配置于第1过冷却器74中的管叠层方向的一端部(图11的左端部),朝向管叠层方向的一侧(图11的左侧)开口。具体地说,制冷剂的入口74a被配置于第1过冷却器74中第2过冷却器75的相反侧的端部,朝向第2过冷却器75的相反侧开口。第1过冷却器74的制冷剂的入口74a与调制器78的制冷剂的出口78b重合。
第1过冷却器74的制冷剂的出口74c被配置于第1过冷却器74中管叠层方向的另一端部(图11的右端部),朝向管叠层方向的另一侧(图11的右侧)开口。具体地说,制冷剂的出口74c被配置于第1过冷却器74中第2过冷却器75侧的端部,朝向第2过冷却器75侧开口。
第1过冷却器74的冷却水的入口74d及出口74b,被配置于第1过冷却器74中管叠层方向的两端部(图11的左右方向两端部)之间。这样,在第1过冷却器74中,冷却水流不发生U字形转弯。
第1过冷却器74的冷却水的入口74d及出口74b朝向管叠层方向的正交方向开口。在图11的例子中,第1过冷却器74的冷却水的入口74d及出口74b朝向制冷剂用管及与冷却水用管平行的方向(上下方向)开口。
在第2过冷却器75上方侧的箱部,形成制冷剂的入口75a(制冷剂入口)及冷却水的出口75b(热介质出口)。在第2过冷却器75的下方侧的箱部形成制冷剂的出口75c(制冷剂出口)及冷却水的入口75d(热介质入口)。
这样,在第2过冷却器75,制冷剂从入口75a流入上方侧的箱部,由上方侧的箱部将其分配到制冷剂用管,流过制冷剂用管后,在下方侧的箱部集合,从出口75c流出。
在第2过冷却器75,冷却水从入口75d流入下方侧的箱部,由下方侧的箱部分配到冷却水用管(热介质用管),流过冷却水用管后,在上方侧的箱部集合,从出口75b流出。
第2过冷却器75的制冷剂的入口75a,被配置于第2过冷却器75中管叠层方向的一端部(图11的左端部),朝向管叠层方向的一侧(图11的左侧)开口。具体地说,制冷剂的入口75a被配置于第2过冷却器75中的第1过冷却器74的端部,向第1过冷却器74侧开口。第2过冷却器75的制冷剂的入口75a与第1过冷却器74的制冷剂的出口74c重合。
第2过冷却器75的制冷剂的出口75c被配置于第2过冷却器75中管叠层方向的另一端部(图11的右端部),朝向管叠层方向的另一侧(图11的右侧)开口。具体地说,制冷剂的出口75c被配置于第2过冷却器75中第1过冷却器74的相反侧的端部,朝向第1过冷却器74的相反侧开口。
第2过冷却器75的冷却水的入口75d及出口75b被配置于第2过冷却器75中管叠层方向的两端部(图11的左右方向两端部)之间。这样,在第2过冷却器75中,冷却水流不发生U字形转弯。
第2过冷却器75的冷却水的入口75d及出口75b朝向管叠层方向的正交方向开口。图11的例子中,第2过冷却器75的冷却水的入口75d及出口75b朝向制冷剂用管及与冷却水用管平行的方向(上下方向)开口。
如果采用以上所述结构,制冷剂依序流过冷却水加热器15、调制器78、第1过冷却器74以及第2过冷却器75。
在冷却水加热器15,制冷剂从上方向下方流动,冷却水从下方向上方流动。在第1过冷却器74中,制冷剂从下方向上方流动,冷却水从上方向下方流动。在第2过冷却器75中,制冷剂从下方向上方流动,冷却水从上方向下方流动。
也就是说,在冷却水加热器15、第1过冷却器74以及第2过冷却器75中,制冷剂与冷却水相向流动。
还有,在冷却水加热器15、调制器78、第1过冷却器74以及第2过冷却器75中,也可以使制冷剂的出入口与冷却水的出入口逆向。
图10示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换到第1模式时的热管理***10的动作。第1模式主要在冬季对电池充电时实施。
在第1模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与冷却水冷却器用流路33连接,且使第2泵用流路32与冷却水加热器用流路34及冷却水冷却水热交换器用流路37连接。
由此,由第1泵11、冷却水冷却器14以及散热器13构成第1冷却水回路(低温冷却水回路),由第2泵12、冷却水加热器15、副加热器芯76以及冷却水冷却水热交换器18构成第2冷却水回路(中温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图10的粗点划线箭头所示,从第1泵11排出的冷却水流过冷却水冷却器14后流过散热器13,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路,如图10的粗实线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水流过冷却水加热器15、副加热器芯76以及冷却水冷却水热交换器18,被第2泵12吸入。
在第1冷却水回路中,被冷却水冷却器14冷却的低温冷却水流过散热器13,因此在散热器13,冷却水从外部空气中吸热。而且,在散热器13从外部空气中吸收了热量的冷却水在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂发生热交换而放热。从而,在冷却水冷却器14中,制冷循环22的制冷剂通过冷却水从外部空气中吸热。
在冷却水冷却器14通过冷却水从外部空气中吸收了热量的制冷剂,在冷却水加热器15与第2冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第2冷却水回路的冷却水被加热。也就是说,能够实现将外部空气中的热汲取到第2冷却水回路的冷却水中的热泵运行。
被冷却水加热器15加热的冷却水在流过冷却水冷却水热交换器18时与发动机用冷却回路40的发动机冷却水进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18,发动机用冷却回路40的发动机冷却水被加热。
因此,在发动机用冷却回路40中,能够对发动机43加热。在本实施形态中,发动机43被绝热构件77覆盖。因此能够在发动机43积蓄热量。
另外,在第1模式中,达到该工作状态之前,也使第2冷却水回路的冷却水流向电池冷却器70,对电池进行加热,使电池蓄热。
例如,户外气温为0℃的情况下,第1冷却水回路的冷却水温度为-10℃左右,第2冷却水回路的冷却水温度为70℃左右,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为60℃左右。在这种情况下,恒温器48关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
图12示出第1切换阀19以及第2切换阀20被切换到第2模式时的热管理***10的动作。第2模式主要在冬季,在第1模式实施后且刚开始利用行驶用电动机行驶时实施。
在第2模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与变频调速电动机冷却器用流路73连接,且使第2泵用流路32与冷却水加热器用流路34及冷却水冷却水热交换器用流路37连接。
由此,由第1泵11、变频调速电动机冷却器71以及散热器13构成第1冷却水回路(低温冷却水回路),由第2泵12、冷却水加热器15、副加热器芯76以及冷却水冷却水热交换器18构成第2冷却水回路(中温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图12的粗点划线箭头所示,从第1泵11排出的冷却水流过变频调速电动机冷却器71后流过散热器13,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图12的粗实线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水流过冷却水加热器15、副加热器芯76以及冷却水冷却水热交换器18后被第2泵12吸入。
在发动机用冷却回路40中,利用发动机43的蓄热加热冷却水。然后,由发动机43的蓄热加热的冷却水流过加热器芯44,因此能够对流入车室内的空气进行加热,对车室内供暖。
而且,被发动机43的蓄量加热的冷却水,在流过冷却水冷却水热交换器18时与第2冷却水回路的冷却水进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18,第2冷却水回路的冷却水被加热。
被冷却水冷却水热交换器18加热的第2冷却水回路的冷却水,在流过副加热器芯76时,向流入车室内的空气散热,因此能够在副加热器芯76对流入车室内的空气进行加热,向车室内供暖。
在第1冷却水回路中,在散热器13被外部空气冷却的冷却水流过变频调速电动机冷却器71,因此能够使逆变器冷却。
图13示出第1切换阀19以及第2切换阀20被切换为第3模式时的热管理***10的动作。第3模式在实施第2模式后在发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度降低,向车室内吹出的空气温度也下降,乘客不再能够充分感受暖气的舒适之前实施。
在第3模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与旁通流路38、冷却水冷却器用流路33、电池冷却器用流路72、变频调速电动机冷却器用流路73以及冷却水冷却水热交换器用流路37连接,且使第2泵用流路32与冷却水加热器用流路34连接。
由此,由第1泵11、冷却水冷却器14、电池冷却器70、变频调速电动机冷却器71以及冷却水冷却水热交换器18构成第1冷却水回路(低温冷却水回路),由第2泵12、冷却水加热器15以及副加热器芯76构成第2冷却水回路(中温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图13的粗实线箭头所示,由第1泵11排出的冷却水并行流过冷却水冷却器14、电池冷却器70以及变频调速电动机冷却器71,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图13的粗点划线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水串行流过冷却水加热器15以及副加热器芯76,被第2泵12吸入。
在第1冷却水回路中,冷却水冷却器14冷却的低温冷却水流过电池冷却器70以及冷却水冷却水热交换器18,因此在冷却水冷却水热交换器18,冷却水从电池以及发动机冷却水中吸入热量。
而且,在冷却水冷却水热交换器18从电池以及发动机用冷却回路40的发动机冷却水中吸收了热量的第1冷却水回路的冷却水,在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却器14中,制冷循环22的制冷剂通过冷却水从电池以及发动机冷却水中吸热。
利用冷却水冷却器14从电池以及发动机冷却水中吸收了热量的制冷剂,在冷却水加热器15与第2冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第2冷却水回路的冷却水被加热。即,能够实现将电池以及发动机冷却水的热量汲取到第2冷却水回路的冷却水中的热泵运行。
被冷却水加热器15加热的冷却水在流过副加热器芯76时与流入车室内的空气实现热交换而放热。从而,在副加热器芯76,进入车室内的空气被加热。
副加热器芯76被配置于加热器芯44的空气流下游侧,因此流入车室内的空气依序被加热器芯44、副加热器芯76加热后,吹向车室内。
从而,能够将电池以及发动机43中贮存的热量传递到进入车室内的空气中以对车室内供暖。
例如,外部空气温度为0℃的情况下,第1冷却水回路的冷却水温度为20℃左右,第2冷却水回路的冷却水温度为70℃左右,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为40℃左右。在这种情况下,恒温器48关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
如果在冬季,在发动机43的工作中实施第3模式,则能够利用冷却水冷却水热交换器18使第1冷却水回路的冷却水吸收发动机43的余热,用冷却水冷却器14使制冷循环22的制冷剂吸热,用冷却水加热器15向第2冷却水回路的冷却水放热,用副加热器芯76向进入车室内的空气放热。
从而,能够将发动机43的余热汲取到进入车室内的空气,为车室内供暖。
图14示出第1切换阀19以及第2切换阀20被切换到第4模式时的热管理***10的动作。第4模式主要在夏季在对电池充电时实施。
在第4模式中,第1切换阀19以及第2切换阀20使第1泵用流路31与冷却水加热器用流路34连接,且使第2泵用流路32与冷却水冷却器用流路33、冷却器芯用流路36、电池冷却器用流路72、变频调速电动机冷却器用流路73以及冷却水冷却水热交换器用流路37连接。
由此,由第1泵11、冷却水加热器15、副加热器芯76以及散热器13构成第1冷却水回路(低温冷却水回路),由第2泵12、冷却水冷却器14、冷却器芯17、电池冷却器70、变频调速电动机冷却器71以及冷却水冷却水热交换器18构成第2冷却水回路(中温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图14的粗点划线箭头所示,由第1泵11排出的冷却水串行流过冷却水加热器15以及副加热器芯76后,流过散热器13,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图14的粗实线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水并行流过冷却水冷却器14、冷却器芯17、电池冷却器70、变频调速电动机冷却器71以及冷却水冷却水热交换器18后,被第2泵12吸入。
在第2冷却水回路中,被冷却水冷却器14冷却的低温冷却水流过冷却水冷却水热交换器18,因此在冷却水冷却水热交换器18,冷却水从发动机用冷却回路40的发动机冷却水中吸收热量。从而,在冷却水冷却水热交换器18中,发动机冷却水被冷却。
在冷却水冷却水热交换器18被冷却的发动机冷却水流过发动机43,因此能够冷却发动机43,在发动机43积蓄冷能。如果发动机43被冷却到10℃左右,就切换第1切换阀19及第2切换阀20,从而在第2冷却水回路中使冷却水停止流向冷却水冷却水热交换器18。
而且,在冷却水冷却器14被冷却的低温冷却水流过电池冷却器70,因此能够冷却电池,在电池积蓄冷能。如果电池冷却到10℃左右,就切换第1切换阀19及第2切换阀20,从而在第2冷却水回路中使冷却水停止流向电池冷却器70。
例如,外部空气温度为35℃的情况下,第1冷却水回路的冷却水温度为45℃左右,第2冷却水回路的冷却水温度为10℃左右,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为20℃左右。在这种情况下,恒温器48关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
图15示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换到第5模式时的热管理***10的动作。第5模式主要在夏季,在第4模式实施后且刚开始利用行驶用电动机行驶时实施。
在第5模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与冷却水加热器用流路34、电池冷却器用流路72、变频调速电动机冷却器用流路73以及冷却水冷却水热交换器用流路37连接,且使第2泵用流路32与冷却水冷却器用流路33及冷却器芯用流路36连接。
由此,由第1泵11、冷却水加热器15、副加热器芯76、电池冷却器70、第1过冷却器74、变频调速电动机冷却器71、冷却水冷却水热交换器18、第2过冷却器75及散热器13构成第1冷却水回路(低温冷却水回路),由第2泵12、冷却水冷却器14及冷却器芯17构成第2冷却水回路(中温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图15的粗实线箭头所示,从第1泵11排出的冷却水流过冷却水加热器15、副加热器芯76、电池冷却器70、第1过冷却器74、变频调速电动机冷却器71、冷却水冷却水热交换器18及第2过冷却器75后,流过散热器13,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图15的粗点划线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水并行流过冷却水冷却器14及冷却器芯17,被第2泵12吸入。
在第1冷却水回路中,在电池冷却器70中,冷却水利用电池的蓄冷而被冷却,被电池冷却器70冷却的冷却水流过第1过冷却器74,因此在第1过冷却器74,冷却水与在冷却水加热器15冷凝的液相制冷剂进行热交换而吸热。从而,在第1过冷却器74中,在冷却水加热器15被冷凝的液相制冷剂被过冷。
在第1冷却水回路中,在冷却水冷却水热交换器18中冷却水与发动机用冷却回路40的发动机冷却水实现热交换而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18,第1冷却水回路的冷却水利用发动机43的蓄冷而被冷却,在冷却水冷却水热交换器18被冷却的冷却水流过第2过冷却器75,因此在第2过冷却器75,冷却水与在冷却水加热器15被冷凝的液相制冷剂进行热交换而吸热。从而,在第2过冷却器75,在冷却水加热器15被冷凝的液相制冷剂被过冷。
在第5模式,在第1过冷却器74中,在冷却水加热器15中被冷凝的液相制冷剂利用电池的蓄冷而被过冷,在第2过冷却器75,在冷却水加热器15被冷凝的液相制冷剂利用发动机43的蓄冷而被过冷,因此可以使制冷循环22的制冷剂循环量减少,使压缩机23的动力消耗减少。
例如,在外部空气温度为35℃的情况下,第1冷却水回路的冷却水温度为40℃左右,第2冷却水回路的冷却水温度为10℃左右,发动机用冷却回路40的发动机冷却水温度为10℃左右。在这种情况下,恒温器48关闭发动机用散热器流路46,因此发动机用冷却回路40的发动机冷却水不流过发动机用散热器47。
如果采用本实施形态,与上述第1实施形态一样,能够对于多台设备14、15、16、17、44、70、71、74、75、76,切换第1泵11侧的冷却水循环的情况、和第2泵12侧的冷却水循环的情况,而且,可以通过冷却水冷却水热交换器18,在多台设备14、15、16、17、44、70、71、74、75、76与发动机43之间进行热的授受。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施以下工作模式(例如第1模式):使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在冷却水冷却器14及散热器13循环,且第1泵11及第2泵12中的另一泵侧的冷却水在冷却水加热器15及冷却水冷却水热交换器18循环。
由此,在散热器13,外部空气的热被冷却水吸收,在冷却水冷却水热交换器18,冷却水的热量被散发到发动机冷却水中,因此能够吸收外部空气的热量来对发动机43进行加热。
例如,将外部电源提供的电力正在充电于电池的情况下,如果实施这种工作模式,能够利用外部电源提供的电力吸入外部空气的热量,在发动机43贮存热能。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施以下工作模式(例如第4模式):使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在冷却水冷却器14及冷却水冷却水热交换器18循环,且第1泵11及第2泵12中的另一泵侧的冷却水在冷却水加热器15及冷却水外部空气散热器13循环。
这样,在冷却水冷却水热交换器18,发动机冷却水的热量被冷却水所吸收,因此能够利用被吸热过的发动机冷却水对发动机43进行冷却。
例如,将外部电源提供的电力正在充电于电池的情况下,如果实施这种工作模式,利用外部电源提供的电力可以在发动机43积蓄冷能。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在加热器芯76及冷却水冷却水热交换器18循环的工作模式(例如第2模式)。
由此,在发动机43所积蓄的热能可以通过冷却水提供给加热器芯76。因此,能够利用在发动机43积蓄的热能来向车室内供暖。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在第2过冷却器75及冷却水冷却水热交换器18循环的工作模式(例如第5模式)。
由此,能够将发动机43所积蓄的冷能通过冷却水提供到第2过冷却器75。因此能够利用发动机43所积蓄的冷能提高制冷剂的过冷度。
在本实施形态中,第1切换阀19及第2切换阀20能够实施以下工作模式(例如第3模式):使第1泵11及第2泵12中的一个泵侧的冷却水在冷却水冷却器14及冷却水冷却水热交换器18循环,且使第1泵11及第2泵12中的另一个泵侧的冷却水在冷却水加热器15及加热器芯76循环。
这样,在冷却水冷却水热交换器18,发动机冷却水的热被冷却水吸收,冷却水的热被提供给加热器芯76,因此能够汲取发动机43所具有的热来进行车室内的供暖。
在本实施形态中,冷却水加热器15的冷却水入口15d及冷却水出口15b被配置于冷却水加热器15中的制冷剂用管及热介质用管的叠层方向上的两端部之间。由此,在冷却水加热器15中,冷却水流不发生U字形转弯。
同样,第1过冷却器74的冷却水入口74d及冷却水出口74b被配置于第1过冷却器74中的制冷剂用管及热介质用管的叠层方向上的两端部之间。由此,在第1过冷却器74中,冷却水流不发生U字形转弯。
同样,第2过冷却器75的冷却水入口75d及冷却水出口75b被配置于第2过冷却器75中的制冷剂用管及热介质用管的叠层方向上的两端部之间。由此,在第2过冷却器75中,冷却水流不发生U字形转弯。
(第3实施形态)
在本第3实施形态中,如图16所示,对于上述第1实施形态,改变散热器13、冷却水冷却器14以及冷却水加热器15的配置,并追加电池冷却器70、变频调速电动机冷却器71、发动机旁通流路80、发动机用副泵81以及三通阀82。
散热器13被配置于散热器用流路83。冷却水冷却器14在第2泵用流路32中被配置于第2泵12的冷却水排出侧。冷却水加热器15在第1泵用流路31中被配置于第1泵11的冷却水排出侧。
电池冷却器70被配置于电池冷却器用流路72。变频调速电动机冷却器71在电池冷却器用流路72中被配置于电池冷却器70的冷却水流下游侧。
发动机旁通流路80是使发动机用冷却回路40中从冷却水冷却水热交换器18及加热器芯44流出的发动机冷却水能够绕过CVT加温器45以及发动机43地流动用的流路。
发动机旁通流路80的一端被连接于发动机用冷却回路40的循环流路41中加热器芯44与CVT加温器45之间的部位。发动机旁通流路80的另一端被连接于发动机用冷却回路40的循环流路41中发动机43与冷却水冷却水热交换器18之间的部位。
发动机用副泵81是吸入、排出发动机冷却水的电动泵,被配置于发动机旁通流路80。发动机用副泵81被配置于发动机旁通流路80,以便能够吸入从加热器芯44流出的发动机冷却水,并向冷却水冷却水热交换器18一侧排出。
三通阀82是对使发动机冷却水不流过发动机旁通流路80,而在循环流路41循环的情况、与发动机冷却水在绕过CVT加温器45及发动机43而流过发动机旁通流路80的情况进行切换的流路切换部,被配置于发动机旁通流路80与循环流路41的连接部。
第1切换阀19具有作为冷却水入口的2个入口,具有作为冷却水出口的4个出口。第2切换阀20具有作为冷却水出口的2个出口,具有作为冷却水入口的4个入口。
第1切换阀19的第1入口上连接着第1泵用流路31的一端。换句话说,第1切换阀19的第1入口上连接着冷却水加热器15的冷却水出口侧。
第1切换阀19的第2入口上连接着第2泵用流路32的一端。换句话说,第1切换阀19的第2入口上连接着冷却水冷却器14的冷却水出口侧。
第1切换阀19的第1出口上连接着冷却器芯用流路36的一端。换句话说,第1切换阀19的第1出口上连接着冷却器芯17的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第2出口上连接着散热器用流路83的一端。换句话说,第1切换阀19的第2出口上连接着散热器13的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第3出口上连接着电池冷却器70的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第4出口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的一端。换句话说,第1切换阀19的第4出口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水入口侧。
第2切换阀20的第1出口上连接着第1泵用流路31的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1出口上连接着第1泵11的冷却水吸入侧。
第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵用流路32的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵12的冷却水吸入侧。
第2切换阀20的第1入口上连接着冷却器芯用流路36的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1入口上,连接着冷却器芯17的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第2入口上连接着散热器用流路83的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2入口上连接着散热器13的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第3入口上连接着电池冷却器用流路72的另一端。换句话说,第2切换阀20的第3入口上,连接着变频调速电动机冷却器71的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第4入口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的另一端。换句话说,第2切换阀20的第4入口上,连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水出口侧。
第1切换阀19形成能够任意或有选择地切换2个入口与4个出口间的连通状态的结构。第2切换阀20也形成能够任意或有选择地切换2个出口与4个入口间的连通状态的结构。
图16示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换到第1模式时的热管理***10的动作。第1模式主要在冬季在发动机43停止期间实施。
在第1模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与冷却水冷却水热交换器用流路37连接,且使第2泵用流路32与冷却器芯用流路36、散热器用流路83以及电池冷却器用流路72连接。
在第1模式中,三通阀82能够切换流路,使从冷却水冷却水热交换器18以及加热器芯44流出的发动机冷却水绕过CVT加温器45及发动机43地流过发动机旁通流路80。
由此,由第1泵11、冷却水加热器15以及冷却水冷却水热交换器18构成第1冷却水回路(中温冷却水回路),由第2泵12、冷却水冷却器14、冷却器芯17、散热器13、电池冷却器70以及变频调速电动机冷却器71构成第2冷却水回路(低温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图16的粗实线箭头所示,从第1泵11排出的冷却水流过冷却水加热器15后,流过冷却水冷却水热交换器18,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图16的粗点划线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水流过冷却水冷却器14后,流过冷却器芯17、散热器13、电池冷却器70以及变频调速电动机冷却器71,被第2泵12吸入。
在发动机用冷却回路40中,如图16的实线箭头所示,从发动机用副泵81排出的冷却水串行流过冷却水冷却水热交换器18和加热器芯44后,被发动机用副泵81吸入。
在第2冷却水回路中,被冷却水冷却器14冷却的低温冷却水流过散热器13,因此在散热器13中冷却水从外部空气中吸收热量。然后,在散热器13从外部空气中吸收了热量的冷却水,在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂进行热交换而释热。从而,在冷却水冷却器14,制冷循环22的制冷剂通过冷却水从外部空气中吸热。
在冷却水冷却器14中从外部空气中吸收了热量的制冷剂,在冷却水加热器15中与第1冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第1冷却水回路的冷却水被加热。即,能够实现将外部空气的热汲取到第1冷却水回路的冷却水中的热泵运行。
被冷却水加热器15加热的冷却水,在流过冷却水冷却水热交换器18时与发动机用冷却回路40的发动机冷却水进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18中,发动机用冷却回路40的发动机冷却水被加热。
在冷却水冷却水热交换器18被加热的发动机用冷却回路40的发动机冷却水流过加热器芯44时,与进入车室内的空气进行热交换而放热。从而,在加热器芯44中,进入车室内的空气被加热,因此能够为车室内供暖。
在发动机用冷却回路40中,冷却水不流过发动机43及CVT加温器45,因此能够将第1冷却水回路的冷却水所具有的热有效地使用于在加热器芯44进行的热交换,以提高供暖效果。
(第4实施形态)
在本第4实施形态中,如图17所示,对于上述第3实施形态,改变加热器芯44及变频调速电动机冷却器71的配置,设置蒸发器90取代冷却器芯17。
加热器芯44被配置于加热器芯用流路91。变频调速电动机冷却器71被配置于变频调速电动机冷却器流路92。
制冷循环22具有蒸发器用膨胀阀93及电磁阀94。蒸发器用膨胀阀93及蒸发器90在制冷循环22中与膨胀阀24及冷却水冷却器14并行配置。
电磁阀94对从冷却水加热器15到膨胀阀24的制冷剂流路进行开闭。从而,电磁阀94能够断续地切换制冷剂向膨胀阀24及冷却水冷却器14的流动。
虽图示省略,蒸发器90在外壳51的内部被配置于加热器芯44的空气流的上游侧。
第1切换阀19具有作为冷却水入口的2个入口,具有作为冷却水出口的5个出口。第2切换阀20具有作为冷却水出口的2个出口,具有作为冷却水入口的5个入口。
第1切换阀19的第1入口上连接着第1泵用流路31的一端。换句话说,在第1切换阀19的第1入口上连接着冷却水加热器15的冷却水出口侧。
第1切换阀19的第2入口上连接着第2泵用流路32的一端。换句话说,第1切换阀19的第2入口上连接着冷却水冷却器14的冷却水出口侧。
第1切换阀19的第1出口上连接着散热器用流路83的一端。换句话说,第1切换阀19的第1出口上连接着散热器13的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第2出口上连接着加热器芯用流路91的一端。换句话说,第1切换阀19的第2出口上连接着加热器芯44的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第3出口上连接着电池冷却器用流路72的一端。换句话说,第1切换阀19的第3出口上连接着电池冷却器70的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第4出口上连接着变频调速电动机冷却器流路92的一端。换句话说,第1切换阀19的第4出口上连接着变频调速电动机冷却器71的冷却水入口侧。
第1切换阀19的第5出口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的一端。换句话说,第1切换阀19的第5出口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水入口侧。
第2切换阀20的第1出口上连接着第1泵用流路31的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1出口上连接着第1泵11的冷却水吸入侧。
第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵用流路32的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2出口上连接着第2泵12的冷却水吸入侧。
第2切换阀20的第1入口上连接着散热器用流路83的另一端。换句话说,第2切换阀20的第1入口上连接着散热器13的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第2入口上连接着加热器芯用流路91的另一端。换句话说,第2切换阀20的第2入口上连接着加热器芯44的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第3入口上连接着电池冷却器用流路72的另一端。换句话说,第2切换阀20的第3入口上连接着电池冷却器70的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第4入口上连接着变频调速电动机冷却器流路92的另一端。换句话说,第2切换阀20的第4入口上连接着变频调速电动机冷却器71的冷却水出口侧。
第2切换阀20的第5入口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的另一端。换句话说,第2切换阀20的第5入口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水出口侧。
第1切换阀19形成能够任意或有选择地切换2个入口与5个出口间的连通状态的结构。第2切换阀20也形成能够任意或有选择地切换2个出口与5个入口间的连通状态的结构。
图17示出第1切换阀19及第2切换阀20被切换为第1模式时的热管理***10的动作。第1模式主要在冬季在发动机43停止时实施。
在第1模式中,第1切换阀19及第2切换阀20使第1泵用流路31与加热器芯用流路91及冷却水冷却水热交换器用流路37连接,且使第2泵用流路32与散热器用流路83、电池冷却器用流路72以及变频调速电动机冷却器流路92连接。
由此,利用第1泵11、冷却水加热器15、加热器芯44以及冷却水冷却水热交换器18构成第1冷却水回路(中温冷却水回路),利用第2泵12、冷却水冷却器14、散热器13、电池冷却器70以及变频调速电动机冷却器71构成第2冷却水回路(低温冷却水回路)。
在第1冷却水回路中,如图17的粗实线箭头所示,从第1泵11排出的冷却水流过冷却水加热器15后流过加热器芯44及冷却水冷却水热交换器18,被第1泵11吸入。
在第2冷却水回路中,如图17的粗点划线箭头所示,从第2泵12排出的冷却水流过冷却水冷却器14后,流过散热器13、电池冷却器70以及变频调速电动机冷却器71,被第2泵12吸入。
在第2冷却水回路中,被冷却水冷却器14冷却的低温冷却水流过散热器13,因此在散热器13中冷却水从外部空气中吸热。然后,在散热器13中从外部空气中吸收了热量的冷却水,在冷却水冷却器14与制冷循环22的制冷剂进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却器14,制冷循环22的制冷剂通过冷却水从外部空气中吸热。
在冷却水冷却器14从外部空气中吸收了热量的制冷剂,在冷却水加热器15与第1冷却水回路的冷却水进行热交换,因此第1冷却水回路的冷却水被加热。也就是说,能够实现将外部空气的热量汲取到第1冷却水回路的冷却水中的热泵运行。
在冷却水加热器15中被加热的冷却水,流过加热器芯44时与进入车室内的空气进行热交换而放热。从而,在加热器芯44,通入车室内的空气被加热,因此能够为车室内供暖。
而且,被冷却水加热器15加热的冷却水在流过冷却水冷却水热交换器18时,与发动机用冷却回路40的发动机冷却水进行热交换而放热。从而,在冷却水冷却水热交换器18中,发动机用冷却回路40的发动机冷却水被加热。
在冷却水冷却水热交换器18被加热的发动机用冷却回路40的发动机冷却水,流过CVT加温器45及发动机43,因此能够对CVT油加温,且为发动机43预热。
在蒸发器90中,制冷循环22的低压侧制冷剂与通入车室内的空气进行热交换,通入车室内的空气被冷却。从而,能够为车室内提供冷气。
(其他实施形态)
能够将上述实施形态进行适当组合。能够对上述实施形态进行例如以下所述的各种变形。
(1)作为利用冷却水进行温度调整(冷却/加热)的温度调整对象设备(被冷却设备/被加热设备),可以采用各种设备。
例如,也可以将利用乘客就坐的座席所内置的冷却水对座席进行冷却/加热的热交换器作为温度调整对象设备使用。也可以将利用冷却水对发动机的废气进行冷却的废气冷却器作为温度调整对象设备使用。
又,可以适当改变温度调整对象设备的数目。
(2)在上述实施形态中,作为将冷却水冷却到比外部空气的温度低的冷却器,可以采用利用制冷循环22的低压制冷剂对冷却水进行冷却的冷却水冷却器14,但是也可以采用珀耳帖元件作为冷却器。
(3)在上述各实施形态中,作为用于对温度调整对象设备(被冷却设备/被加热设备)进行温度调整的热介质(第1热介质),采用冷却水,但是也可以采用油等各种介质作为热介质。
作为热介质,也可以采用纳米流体。所谓纳米流体,是指混入粒度为纳米级的纳米粒子的流体。通过将纳米粒子混入热介质中,增加了像使用乙二醇的冷却水(所谓防冻液)那样使凝固点降低的作用效果,能够得到如下所述的作用效果。
也就是说,能够得到提高在特定温度带的导热系数的作用效果、增加热介质的热容量的作用效果、金属配管的防腐蚀效果和橡胶配管的防劣化效果、以及提高极低温度下的热介质流动性的作用效果。
这样的作用效果因纳米粒子的粒子结构、粒子形状、配比、附加物质的变化而有各种各样的变化。
由此,能够提高导热系数,因此,与使用乙二醇的冷却水相比,即使是少量的热介质也能够得到相同的冷却效率。
又由于能够增加热介质的热容量,因此能够增加热介质自身的蓄冷热量(显热造成的蓄冷热)。
通过使蓄冷热量增加,即使是不使压缩机23动作的状态下,也能够在某一定的时间内实施利用了蓄冷热的设备的冷却、加热的温度调节,因此能够节省车辆用热管理***的动力。
纳米粒子的纵横比最好是50以上。因为能够得到充分的导热系数。还有,纵横比是表示纳米粒子的纵×横比例的形状指标。
作为纳米粒子,可以采用包含Au、Ag、Cu、C中的任一种的纳米粒子。具体地说,作为构成纳米粒子的原子,可以采用Au纳米粒子、Ag纳米线、CNT(碳纳米管)、石墨烯、石墨核壳(グラファイトコアシェル)型纳米粒子(围绕上述原子形成具有碳纳米管等结构体的粒子体)、以及含有Au纳米粒子的CNT等。
(4)在上述各实施形态的制冷循环22中,作为制冷剂,采用氟利昂系制冷剂,但是制冷剂的种类不限于此,也可以采用二氧化碳等自然制冷剂或碳化氢系制冷剂等。
又,上述各实施形态的制冷循环22构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环,但是也可以构成高压侧制冷剂压力超过制冷剂的临界压力的超临界制冷循环。
(5)在上述第2实施形态中,在第5模式,利用发动机43及电池积蓄的冷能,使制冷循环22的高压制冷剂过冷却,但是也可以将发动机43以及电池积蓄的冷能使用于车室内空气或逆变器等的冷却。
(6)在上述第2实施形态中,通过电池冷却器70对电池进行蓄热/蓄冷,但是也可以将进行蓄热/蓄冷的设备与电池冷却器70并列配置。在这种情况下,通过将过冷却器配置于进行蓄热/蓄冷的设备的冷却水流的下游侧,能够回收积蓄的冷能。
作为使用于进行蓄热/蓄冷的设备的蓄冷剂、蓄热剂,列举有例如石蜡、醋酸钠水合物等。
(7)在上述各实施形态中,以将车辆用热管理***10使用于混合动力汽车为例,但是也可以将车辆用热管理***10使用于不具备行驶用电动机,而从发动机获得车辆行驶用的驱动力的汽车。
Claims (11)
1.一种车辆用热管理***,其特征在于,具备:
吸入、排出第1热介质的第1泵(11)及第2泵(12);
热介质外部空气热交换器(13),所述热介质外部空气热交换器(13)使由所述第1泵(11)或所述第2泵(12)排出的所述第1热介质与外部空气进行热交换;
所述第1热介质所流通的多台设备(14、15、16、17、44、70、71、74、75、76);
发动机冷却回路(40),所述发动机冷却回路(40)使第2热介质在发动机(43)中循环;
吸入、排出所述第2热介质的发动机用泵(42);
热介质热介质热交换器(18),所述热介质热介质热交换器(18)使所述第1热介质与所述第2热介质进行热交换;
第1切换阀(19),所述第1切换阀(19)被配置于所述第1泵(11)的热介质排出侧和所述第2泵(12)的热介质排出侧相互并列连接、且所述多台设备和所述热介质热介质热交换器(18)相互并列连接的流路上,所述第1切换阀(19)切换所述第1热介质的流向;以及
第2切换阀(20),所述第2切换阀(20)被配置于所述第1泵(11)的热介质吸入侧和所述第2泵(12)的热介质吸入侧相互并列连接、且所述多台设备和所述热介质热介质热交换器(18)相互并列连接的流路上,所述第2切换阀(20)切换所述第1热介质的流向,
所述第1切换阀(19)对于所述多台设备(14、15、16、17、44、70、71、74、75、76)以及所述热介质热介质热交换器(18),分别切换由所述第1泵(11)排出的第1热介质流入的情况和由所述第2泵(12)排出的所述第1热介质流入的情况,
所述第2切换阀(20)对于所述多台设备(14、15、16、17、44、70、71、74、75、76)以及所述热介质热介质热交换器(18),分别切换所述第1热介质流向所述第1泵(11)的情况和所述第1热介质流向所述第2泵(12)的情况。
2.根据权利要求1所述的车辆用热管理***,其特征在于,
所述多台设备包含:使制冷循环(22)的低压侧制冷剂与所述第1热介质进行热交换以冷却所述第1热介质的热介质冷却器(14)、以及使所述制冷循环(22)的高压侧制冷剂与所述第1热介质进行热交换以加热所述第1热介质的热介质加热器(15),
所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)能够实施以下动作模式:使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的一个泵侧的所述第1热介质在所述热介质冷却器(14)及所述热介质外部空气热交换器(13)循环,且使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的另一泵侧的所述第1热介质在所述热介质加热器(15)及所述热介质热介质热交换器(18)循环。
3.根据权利要求2所述的车辆用热管理***,其特征在于,
具备控制部(60a),所述控制部(60a)在所述第2热介质的温度被判定为低于规定温度的情况下,控制所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)的动作,以实施所述动作模式。
4.根据权利要求2所述的车辆用热管理***,其特征在于,
适用于能够将由外部电源提供的电力充电于电池的车辆,
所述车辆用热管理***具备压缩机(23),所述压缩机(23)被由所述电池提供的电力驱动,吸入、排出所述制冷循环(22)的制冷剂,
所述车辆用热管理***具备控制部(60a),所述控制部(60a)在将由所述外部电源提供的电力充电于所述电池的情况下,控制所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)的动作,以实施所述动作模式。
5.根据权利要求1所述的车辆用热管理***,其特征在于,
所述多台设备包含使制冷循环(22)的低压侧制冷剂与所述第1热介质进行热交换,以冷却所述第1热介质的热介质冷却器(14)、以及使所述制冷循环(22)的高压侧制冷剂与所述第1热介质进行热交换以加热所述第1热介质的热介质加热器(15),
所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)能够实施以下动作模式:使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的一个泵侧的所述第1热介质在所述热介质冷却器(14)及所述热介质热介质热交换器(18)循环,且使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的另一泵侧的所述第1热介质在所述热介质加热器(15)及所述热介质外部空气热交换器(13)循环。
6.根据权利要求1所述的车辆用热管理***,其特征在于,
所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)能够实施以下动作模式:使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的一个泵侧的所述第1热介质在所述热介质外部空气热交换器(13)及所述热介质热介质热交换器(18)循环。
7.根据权利要求1所述的车辆用热管理***,其特征在于,
所述多台设备包含利用所述第1热介质进行温度调整的温度调整对象设备(16、17、74、75、76),
所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)能够实施以下动作模式:使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的一个泵侧的所述第1热介质在所述温度调整对象设备(16、17、74、75、76)及所述热介质热介质热交换器(18)循环。
8.根据权利要求1所述的车辆用热管理***,其特征在于,
具备使所述第2热介质与外部空气进行热交换的发动机用热介质外部空气热交换器(47),
所述多台设备包含热介质加热器(15),所述热介质加热器(15)使制冷循环(22)的高压侧制冷剂与所述第1热介质进行热交换,以加热所述第1热介质,
所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)能够实施以下动作模式:使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的一个泵侧的所述第1热介质在所述热介质加热器(15)、所述热介质外部空气热交换器(13)以及所述热介质热介质热交换器(18)循环。
9.根据权利要求1所述的车辆用热管理***,其特征在于,
所述多台设备包含:
热介质冷却器(14),所述热介质冷却器(14)使制冷循环(22)的低压侧制冷剂与所述第1热介质进行热交换,以冷却所述第1热介质;
热介质加热器(15),所述热介质加热器(15)使所述制冷循环(22)的高压侧制冷剂与所述第1热介质进行热交换,以加热所述第1热介质;以及
利用所述第1热介质进行温度调整的温度调整对象设备(16、76),
所述第1切换阀(19)及所述第2切换阀(20)能够实施以下动作模式:使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的一个泵侧的所述第1热介质在所述热介质冷却器(14)及所述热介质热介质热交换器(18)循环,且使所述第1泵(11)及所述第2泵(12)中的另一泵侧的所述第1热介质在所述热介质加热器(15)及所述温度调整对象设备(16、76)循环。
10.根据权利要求2~5、8、9中的任一项所述的车辆用热管理***,其特征在于,
所述多台设备包含制冷剂热介质热交换器(74、75),所述制冷剂热介质热交换器(74、75)使从所述热介质加热器(15)流出的所述制冷剂与所述第1热介质进行热交换,
所述热介质加热器(15)及所述制冷剂热介质热交换器(74、75)由所述制冷剂所流通的制冷剂用管及所述第1热介质所流通的热介质用管叠层配置而构成,
所述热介质加热器(15)的热介质入口(15d)及热介质出口(15b)被配置于所述热介质加热器(15)中所述制冷剂用管及所述热介质用管的叠层方向上的两端部之间,
所述制冷剂热介质热交换器(74、75)的热介质入口(74d、75d)及热介质出口(74b、75b)被配置于所述制冷剂热介质热交换器(74、75)中所述制冷剂用管及所述热介质用管的叠层方向上的两端部之间。
11.根据权利要求1、6、7中的任一项所述的车辆用热管理***,其特征在于,
所述多台设备包含制冷剂热介质热交换器(74、75),所述制冷剂热介质热交换器(74、75)使从热介质加热器(15)流出的制冷剂与所述第1热介质进行热交换,
所述热介质加热器(15)及所述制冷剂热介质热交换器(74、75)由所述制冷剂所流通的制冷剂用管及所述第1热介质所流通的热介质用管叠层配置而构成,
所述热介质加热器(15)的热介质入口(15d)及热介质出口(15b)被配置于所述热介质加热器(15)中所述制冷剂用管及所述热介质用管的叠层方向上的两端部之间,
所述制冷剂热介质热交换器(74、75)的热介质入口(74d、75d)及热介质出口(74b、75b)被配置于所述制冷剂热介质热交换器(74、75)中所述制冷剂用管及所述热介质用管的叠层方向上的两端部之间。
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