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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmespeichergerät für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Fahrzeuge, etwa Automobile, sind mit einem Wärmespeichergerät ausgestattet, das eine überschüssige Wärme von Wärmequellen der Fahrzeuge in einem Wärmespeicherkörper temporär speichert und die in dem Wärmespeicherkörper gespeicherte Wärme abgibt und verwendet, um Temperaturanpassungsbereiche der Fahrzeuge und dergleichen aufzuwärmen. In einem solchen Wärmespeichergerät ist der Einsatz eines Wärmespeicherkörpers, der in der Lage ist, latente Wärme zu speichern, etwa der vorstehend erwähnte Wärmespeicherkörper, darin wirkungsvoll, die Menge der in dem Wärmespeicherkörper gespeicherten Wärme zu erhöhen, während die Kapazität des Wärmespeicherkörpers niedrig gehalten wird. Ein Latentwärmespeicher bezieht sich auf einen Wärmespeicher, der die Absorption und Abgabe von Wärme in ein/von einem den Wärmespeicherkörper bildenden Material mit Zustandsänderungen des Materials verwendet (beispielsweise Änderungen zwischen einem festen Zustand und einem flüssigen Zustand).
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6 zeigt eine Beziehung zwischen Zustandsänderungen eines Wärmespeicherkörpers, der in der Lage ist, latente Wärme zu speichern, und Temperaturänderungen des Wärmespeicherkörpers.
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Falls, wie dies aus der Zeichnung zu verstehen ist, Wärme von einer Wärmequelle eines Fahrzeugs zu einem Wärmespeicherkörper in einem festen Zustand zugeführt wird, dann nimmt die Temperatur des Wärmespeicherkörpers zu und erreicht einen Schmelzpunkt T. Falls danach die Wärme kontinuierlich zu dem Wärmespeicherkörper zugeführt wird, dann ändert sich der Wärmespeicherkörper allmählich von einem festen Zustand zu einem flüssigen Zustand bei einer nahezu konstanten Temperatur. Falls sich dann der Wärmespeicherkörper vollständig in einen flüssigen Zustand ändert, dann fängt die Temperatur des Wärmespeicherkörpers damit an, infolge des Bereitstellens der Wärme wieder anzusteigen.
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Falls andererseits die Wärme, die in dem Wärmespeicherkörper in einem flüssigen Zustand gespeichert ist, zum Erwärmen eines Temperaturanpassungsbereichs des Fahrzeugs verwendet wird, wird die in dem Wärmekörper gespeicherte Wärme abgegeben. Wenn die Wärme somit von dem Wärmespeicherkörper abgegeben wird, dann nimmt die Temperatur des Wärmespeicherkörpers von einem Wert, der höher als der Schmelzpunkt T ist, auf den Schmelzpunkt T ab. Falls danach die Wärme kontinuierlich von dem Wärmespeicherkörper abgegeben wird, dann ändert sich der Wärmespeicherkörper allmählich von einem flüssigen Zustand auf einen festen Zustand bei einer nahezu konstanten Temperatur. Wenn sich dann der Wärmespeicherkörper vollständig auf einen festen Zustand ändert, dann fängt die Temperatur des Wärmespeicherkörpers an, infolge der Abgabe von Wärme wieder abzunehmen.
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Wenn Wärme in dem Wärmespeicherkörper in einem festen Zustand gespeichert wird, dann ist der Wärmespeicherkörper in einem fühlbaren Wärmespeicherzustand und daher führt das Wärmespeichergerät einen fühlbaren Wärmespeichervorgang durch. Wenn außerdem der Wärmespeicherkörper einen flüssigen Zustand betritt, wenn mit anderen Worten der Wärmespeicherkörper infolge des Aufbringens von Wärme auf den Wärmespeicherkörper einen Latentwärmespeicherzustand betritt, dann führt das Wärmespeichergerät einen Latentwärmespeichervorgang durch. Um den Wärmespeicherzustand des Wärmespeichergeräts für eine lange Zeitspanne beizubehalten, ist es vorzuziehen, den Wärmespeicherkörper in dem Latentwärmespeicherzustand zu halten. Dementsprechend ist es bei dem Wärmespeichergerät, das mit dem Wärmespeicherkörper ausgestattet ist, der in der Lage ist, Latentwärme zu speichern, wünschenswert, dass der Wärmespeicherkörper so lang wie möglich in dem Latentwärmespeicherzustand gehalten wird.
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Um dies zu verwirklichen, offenbart die Patentdruckschrift 1, dass ein Wärmespeicherkörper in eine Vielzahl von Teilen unterteilt ist und dass Wärme von einer Wärmequelle eines Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Wärmespeicherung der Reihe nach auf die getrennten Wärmespeicherteile aufgebracht wird. Insbesondere wird die Wärme von der Wärmequelle des Fahrzeugs selektiv auf die getrennten Wärmespeicherteile aufgebracht, sodass diese Stück für Stück in den Latentwärmespeicherzustand gebracht werden. Wenn in diesem Fall die Wärme von der Wärmequelle des Fahrzeugs für die Wärmespeicherung in den Wärmespeicherteilen auf die Wärmespeicherteile aufgebracht wird, ist es möglich, zumindest einen Teil des Wärmespeicherkörpers schnell in den Latentwärmespeicherzustand zu bringen. Falls zumindest ein Teil des Wärmespeicherkörpers in einer wie vorstehend beschriebenen Art und Weise in den Latentwärmespeicherzustand gebracht werden kann, ist es möglich, das Wärmespeichergerät für eine lange Zeitspanne in dem Wärmespeicherzustand zu halten.
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DRUCKSCHRIFTEN AUS DEM STAND DER TECHNIK
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Patentdruckschriften
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Patentdruckschrift 1
Japanische Patentoffenlegungsschrift
JP H06-185 411 A (Absatz [0046],
2)
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Gemäß Patentdruckschrift 1 kann zumindest ein Teil des Wärmespeicherkörpers den Latentwärmespeicherzustand zum Zeitpunkt der Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherkörper des Wärmespeichergeräts schnell betreten. Um jedoch das Wärmespeichergerät für eine lange Zeitspanne in dem Wärmespeicherzustand zu halten, ist es ferner vorzuziehen, für eine Zeitspanne zwischen dem Augenblick, zu dem der Wärmespeichervorgang in dem Wärmespeicherkörper gestartet wird, und dem Augenblick, zu dem die Wärmeerzeugung an der Wärmequelle des Fahrzeugs gestoppt wird, so viele Teile wie möglich des Wärmespeicherkörpers in den Latentwärmespeicherzustand zu bringen. Um dies zu verwirklichen, gibt es bei der in der Patentdruckschrift 1 offenbarten Technik Raum für Verbesserungen.
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Außerdem hat die Art der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherkörper in dem Wärmespeicherzustand zum Erwärmen des Temperaturanpassungsbereichs des Fahrzeugs zudem einen Einfluss auf die Zeitspanne, während der das Wärmespeichergerät in dem Wärmespeicherzustand gehalten wird. Genauer gesagt, ist die Zeitspanne, während der das Wärmespeichergerät in dem Wärmespeicherzustand gehalten werden kann, umso länger, je größer die Anzahl der Teile des Wärmespeicherkörpers ist, die nach der Abgabe von Wärme von dem Wärmespeicherkörper den Latentwärmespeicherzustand betreten. Jedoch beschreibt die Patentdruckschrift 1 nicht ausführlich die Art der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherkörper. Dementsprechend gibt es bei der in der Patentdruckschrift 1 offenbarten Technik zudem Raum für eine weitere Verbesserung der Art der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherkörper, für die beabsichtigt wird, dass das Wärmespeichergerät für eine längere Zeitspanne in dem Wärmespeicherzustand gehalten wird.
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Ferner ist ein Wärmespeichergerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus der
US 6 059 016 A bekannt. Ein weiteres Wärmespeichergerät ist in
JP 2010 -
229 937 A offenbart.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte diese Umstände getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmespeichergerät für ein Fahrzeug bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Wärmespeicherkörper für eine noch längere Zeitspanne in einem Wärmespeicherzustand zu halten.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu erfüllen, hat ein Wärmespeichergerät für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung einen Wärmespeicherkörper, der in der Lage ist, nach der Aufnahme von Wärme von einer Wärmequelle eines Fahrzeugs latente Wärme zu speichern, und einen Steuerungsbereich, der die Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherkörper und die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherkörper steuert. Der Wärmespeicherkörper hat eine Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien mit verschiedenen Schmelzpunkten. In Übereinstimmung mit der in dem Wärmespeicherkörper verbliebenen Wärmespeichermenge ändert der Steuerungsbereich die Art der Wärmespeicherung in der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien oder die Art der Wärmeabgabe von der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien. Wenn dementsprechend Wärme von der Wärmequelle des Fahrzeugs auf die Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien für die Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherkörper aufgebracht wird, ist es möglich, die Wärmespeicherung derart durchzuführen, dass die Wärmespeichermaterialien in Übereinstimmung mit einer Menge der in dem Wärmespeicherkörper verbliebenen Wärme am effizientesten in einen Latentwärmespeicherzustand gebracht werden können. Außerdem ist es zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien in dem Wärmespeicherzustand ferner möglich, die Wärmeabgabe in einer Wärmeabgabeart durchzuführen, um so die Wärmespeichermaterialien in Übereinstimmung mit einer Menge der in dem Wärmespeicherkörper verbliebenen Wärme für eine Zeitspanne, die so lang wie möglich ist, in dem Latentwärmespeicherzustand beizubehalten. Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien für eine längere Zeitspanne in dem Latentwärmespeicherzustand gehalten werden, indem eine Wärmespeicherung in die und eine Wärmeabgabe von der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien durchgeführt werden.
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Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherkörper durchgeführt wird, dann führt der Steuerungsbereich unter der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien die Wärmeabgabe von einem Wärmespeichermaterial in einem fühlbaren Wärmespeicherzustand mit einer Priorität durch. Dementsprechend wird die Wärmeabgabe von der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien in dem Wärmespeicherzustand derart durchgeführt, dass die Wärmespeichermaterialien für eine Zeitspanne, die so lang wie möglich ist, in dem Latentwärmespeicherzustand beibehalten werden können. Auf diese Art macht es die Wärmeabgabe von der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien möglich, die Wärmespeichermaterialien für eine lange Zeitspanne in dem Latentwärmespeicherzustand zu halten.
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Gemäß der Erfindung bestimmt der Steuerungsbereich auf Grundlage einer erforderlichen abgehenden Wärmemenge zum Erwärmen eines Temperaturanpassungsbereichs des Fahrzeugs und der Wärmespeichermengen der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien, ob es möglich ist, die erforderliche abgehende Wärmemenge lediglich durch die Wärmespeichermenge in dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial unter der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien zu befriedigen. Wenn dann bestimmt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge lediglich durch die Wärmespeichermenge in den sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterialien befriedigt werden kann, dann führt der Steuerungsbereich die Wärmeabgabe lediglich von dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durch, um die erforderliche Wärme auf den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs aufzubringen. Falls im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge nicht lediglich durch die Wärmespeichermenge in den sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterialien befriedigt werden kann, führt der Steuerungsbereich die Wärmeabgabe zudem von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durch, um die erforderliche Wärme auf den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs aufzubringen. Falls das erforderliche Aufbringen von Wärme auf den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs nicht lediglich durch die Wärmespeichermenge in dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt werden kann, ist es dementsprechend möglich, eine Wärmeabgabe zudem von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchzuführen, um das erforderliche Aufbringen von Wärme schnell zu verwirklichen, während das Wärmespeichermaterial für eine Zeitspanne in dem Latentwärmespeicherzustand gehalten wird, die so lang wie möglich ist.
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Vorzugsweise sind als eine Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien zwei Arten von Wärmespeichermaterialien vorgesehen: ein Wärmespeichermaterial mit einem niedrigen Schmelzpunkt und ein Wärmespeichermaterial mit einem höheren Schmelzpunkt. Bei dieser Anordnung kann die Wärmespeicherung in dem Fall, in dem sich das Wärmespeichermaterial mit einem höheren Schmelzpunkt in dem Latentwärmespeicherzustand befindet, effizienter als in dem Fall durchgeführt werden, in dem sich das Wärmespeichermaterial mit dem niedrigen Schmelzpunkt in dem Latentwärmespeicherzustand hat. Zum Zeitpunkt der Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherkörper bestimmt dementsprechend der Steuerungsbereich auf Grundlage einer geschätzten Menge der von der Wärmequelle des Fahrzeugs bei dem Wärmespeicherkörper ankommenden Wärme und einer Menge der in dem Wärmespeichermaterial mit einem höheren Schmelzpunkt verbliebenen Wärme, ob die Latentwärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial mit einem höheren Schmelzpunkt durch die abgeschätzte, ankommende Wärmemenge möglich ist. Falls bestimmt wird, dass die Latentwärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial mit dem höheren Schmelzpunkt möglich ist, führt der Steuerungsbereich selbiges mit einer Priorität durch. Falls nicht bestimmt werden kann, ob die Latentwärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial mit einem höheren Schmelzpunkt möglich ist, oder falls bestimmt wird, dass die Latentwärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial mit einem höheren Schmelzpunkt unmöglich ist, führt der Steuerungsbereich zusätzlich die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt mit einer Priorität durch. Dementsprechend wird die Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherkörper so durchgeführt, dass sich das Wärmespeichermaterial mit einem höheren Schmelzpunkt so lang wie möglich in dem Latentspeicherzustand befindet. Mit anderen Worten kann die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien derart durchgeführt werden, dass sich der Wärmespeicherkörper in dem Latentwärmespeicherzustand befindet, indem Wärme am effizientesten gespeichert werden kann (der Latentwärmespeicherzustand, in dem Wärme für die längste Zeitspanne gespeichert werden kann).
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Falls gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform bestimmt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge nicht lediglich durch die Wärmespeichermenge in dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial aus der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien befriedigt werden kann, führt der Steuerungsbereich eine Wärmeabgabe lediglich von dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial bis nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne seit der Bestimmung durch, um Wärme auf den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs aufzubringen. Falls dann sogar nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne bestimmt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge nicht nur durch die Wärmespeichermenge in dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial befriedigt werden kann, führt der Steuerungsbereich die Wärmeabgabe zudem von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durch, um Wärme auf den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs aufzubringen.
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Bei dieser Anordnung variiert die erforderliche abgehende Wärmemenge zum Erwärmen des Temperaturanpassungsbereichs des Fahrzeugs mit Änderungen der Menge der direkt von der Wärmequelle des Fahrzeugs auf den Temperaturanpassungsbereich aufgebrachten Wärme. Dementsprechend kann unmittelbar nachdem bestimmt wurde, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge zum Erwärmen des Temperaturanpassungsbereichs des Fahrzeugs aus der Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien nicht nur durch die Wärmespeichermenge in dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial befriedigt werden kann, die Menge der direkt von der Wärmequelle des Fahrzeugs auf den Temperaturanpassungsbereich aufgebrachten Wärme erhöht werden, um die erforderliche abgehende Wärmemenge zu verringern. Falls die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial in dem Latentwärmespeicherzustand unter diesen Umständen durchgeführt wird, selbst obwohl die erforderliche abgehende Wärmemenge lediglich durch die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befriedigt werden kann, kann das Wärmespeichermaterial in dem Latentwärmespeicherzustand Wärme abgeben und unnötigerweise in den fühlbaren Wärmespeicherzustand versetzt werden.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, führt der Steuerbereich jedoch selbst nachdem bestimmt wurde, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge nicht nur durch die Wärmespeichermenge in dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial befriedigt werden kann, die Wärmeabgabe von dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial immer noch bis nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne durch. Falls zudem bestimmt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge sogar nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne nicht befriedigt werden kann, führt der Steuerbereich eine Wärmeabgabe von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durch. Dementsprechend kann unter diesen Umständen, unter denen die erforderliche abgehende Wärmemenge verringert wird, unmittelbar nachdem bestimmt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge nicht befriedigt werden kann, verhindern werden, dass das sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindliche Wärmespeichermaterial Wärme abgibt und unnötigerweise in den fühlbaren Wärmespeicherzustand versetzt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Schaubild, das die gesamte Konfiguration eines Wärmespeichergeräts in einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
- 2(a) und 2(b) sind veranschaulichende Schaubilder, die Beziehungen zwischen einer gegenwärtigen Wärmespeichermenge in einem Wärmespeichermaterial, einer geschätzten ankommenden Wärmemenge und einer Wärmespeichermenge in dem sich in einem latenten Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial zeigt;
- 3 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur für die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichergerät;
- 4 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur für die Wärmeabgabe in dem Wärmespeichergerät;
- 5 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur für die Wärmeabgabe in einem Wärmespeichergerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 6 ist ein veranschaulichendes Schaubild, das eine Beziehung zwischen Zustandsänderungen eines Wärmespeicherkörpers, der in der Lage ist, latente Wärme zu speichern, und Änderungen der Temperatur des Wärmespeicherkörpers zeigt.
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Arten zum Ausführen der Erfindung
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[erstes Ausführungsbeispiel]
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 wird eine Wärmespeichervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das Fahrzeug ist mit einem Zirkulationskreislauf zum Zirkulieren von Kühlwasser (Wärmemedium) für den Wärmeaustausch mit einer Kraftmaschine 1 versehen, wie dies in 1 gezeigt ist. Das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf wird beispielsweise unter Verwendung einer elektrisch betätigten Wasserpumpe 2 zirkuliert. In dem Zirkulationskreislauf passiert das von der Wasserpumpe 2 abgegebene Kühlwasser die Kraftmaschine 1, einen Heizkern 9, eine Abwärmewiedergewinnungseinheit 10 und einen Hauptdurchlass 3 und kehrt dann zu der Wasserpumpe 2 zurück. Es ist beabsichtigt, dass der Heizkern 9 das Innere des Fahrzeugs durch eine in dem Fahrzeug montierte Klimaanlage heizt, indem von der Klimaanlage zugeführte Luft durch die Wärme von dem Kühlwasser aufgewärmt wird. Die Abwärmewiedergewinnungseinheit 10 soll die Wärme von dem Abgas der Kraftmaschine 1 infolge des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlwasser und der Abluft wiedergewinnen, indem Kühlwasser durch die Abwärmewiedergewinnungseinheit 10 geführt wird.
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In dem Fahrzeug dienen die Kraftmaschine 1, die Abwärmewiedergewinnungseinheit 10 und dergleichen als Wärmequellen zum Übertragen von Wärme von sich auf das in dem Zirkulationskreislauf zirkulierende Kühlwasser. Die Wärmespeichervorrichtung in dem Fahrzeug speichert zeitweise überschüssige Wärme der Wärmequellen, etwa der Kraftmaschine 1 und der Abwärmewiedergewinnungseinheit 10, und gibt die gespeicherte Wärme zur Verwendung beim Heizen eines zu heizenden Teils in dem Kraftfahrzeug (im weiteren Verlauf als Temperatureinstellabschnitt bezeichnet) und dergleichen ab. Der Aufbau der Wärmespeichervorrichtung des Fahrzeugs wird ausführlich beschrieben.
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In dem Zirkulationskreislauf ist ein Umgehungsdurchlass 4, der einen Hauptdurchlass 3 umgibt, stromabwärts der Abwärmewiedergewinnungseinheit 10 und stromaufwärts der Wasserpumpe 2 vorgesehen. Der Umgehungsdurchlass 4 hat einen von der Außenseite wärmeisolierten Wärmespeicherbehälter 5. Der Wärmespeicherbehälter 5 hält einen Wärmespeicherkörper, der in der Lage ist, eine Latentwärmespeicherung durchzuführen, und der eine Unterkühlungserscheinung verursacht. Das Innere des Wärmespeicherbehälters 5 ist in zwei Unterbringungskammern 5a und 5b geteilt. In den Unterbringungskammern 5a und 5b sind jeweils Wärmespeichermaterialien 6 und 7 untergebracht. Genauer gesagt ist in der Unterbringungskammer 5a das Wärmespeichermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt 6 untergebracht und in der Unterbringungskammer 5b ist das Wärmespeichermaterial 7 untergebracht, das einen höheren Schmelzpunkt als das Wärmespeichermaterial 6 hat. Das heißt, der in dem Wärmespeicherbehälter 5 untergebrachte Wärmespeicherkörper hat eine Vielzahl von Arten von Wärmespeichermaterialien 6 und 7 mit verschiedenen Schmelzpunkten. Außerdem ist der Umgehungsdurchlass 4 stromaufwärts des Wärmespeicherbehälters 5in zwei Strömungsaufteilungsbereiche 4a und 4b aufgeteilt, die jeweils die Unterbringungskammern 5a und 5b passieren. Die Strömungsaufteilungsbereiche 4a und 4b sind stromabwärts des Wärmespeicherbehälters 5 zusammengeführt.
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Der Wärmespeicherbehälter 5 in dem Umgehungsdurchlass 4 ist so konfiguriert, dass er Kühlwasser bei einer hohen Temperatur in die Unterbringungskammern 5a und 5b strömen lässt, um die Wärme von dem Kühlwasser auf die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 aufzubringen, um dadurch überschüssige Wärme von den Wärmequellen des Fahrzeugs in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 zu speichern. Außerdem lässt der Wärmespeicherbehälter 5 Kühlwasser bei niedriger Temperatur in die Unterbringungskammern 5a und 5b strömen, um Wärme von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 zu entziehen und lässt dann das Wasser mit der infolge der Wärme erhöhten Temperatur aus den Unterbringungskammern 5a und 5b herausströmen, wodurch die Abgabe der in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 gespeicherten Wärme realisiert wird. Der Umgehungsdurchlass 4 hat einen Abzweigungsabschnitt zwischen den Strömungsaufteilungsbereichen 4a und 4b, ein Schaltventil 11, das zwischen ersten bis vierter Schaltstellungen umgeschaltet werden kann, um die Verteilung des Kühlwassers durch die Strömungsaufteilungsbereiche 4a und 4b zu verhindern und zu ermöglichen. Das Schaltventil 11 an den ersten bis vierten Schaltstellungen funktioniert folgendermaßen.
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Wenn das Schaltventil 11 auf die erste Schaltposition geschaltet ist, verhindert es die Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a und verhindert die Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4b. Wenn das Schaltventil 11 auf die zweite Schaltposition geschaltet ist, ermöglicht es eine Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a und verhindert eine Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4b. Wenn das Schaltventil 4 auf die dritte Schaltposition geschaltet ist, verhindert es eine Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a und ermöglicht die Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4b. Wenn das Schaltventil 11 auf die vierte Schaltposition umgeschaltet ist, ermöglicht es die Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a und ermöglicht die Verteilung des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4b.
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Als nächstes wird eine elektrische Konfiguration des Wärmespeichergeräts dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Das Wärmespeichergerät hat eine elektronische Steuereinheit 21 zum Ausführen einer Steuerung verschiedener in dem Fahrzeug montierter Vorrichtungen. Die elektronische Steuereinheit 21 ist so konfiguriert, dass sie eine CPU zum Ausführen verschiedener Berechnungsprozesse mit Bezug auf die vorstehend erwähnte Steuerung, einen ROM zum Speichern von für die Steuerung benötigten Programmen und Daten und einen RAM zum temporären Speichern der Ergebnisse der durch die CPU verarbeiteten Berechnung, Eingabe-Ausgabeanschlüsse zum Eingeben-Ausgeben von Signalen zwischen der elektronischen Steuereinheit 21 und der Außenseite und dergleichen hat. Außerdem ist die elektronische Steuereinheit 21 über ein Steuerbereichnetzwerk (CAN) an einen Klimaanlagensteuerungscomputer 20 angeschlossen, der für die Steuerung der Lufterwärmung durch den Heizkern 9 und das Zuführen der erwärmten Luft in das Fahrzeuginnere und zu einem in dem Fahrzeug installierten Navigationssystem 19 verantwortlich ist. Die elektronische Steuereinheit 21 teilt erforderliche Informationen mit dem Klimaanlagensteuerungscomputer 20 und dem Navigationssystem 19 über einen Wechselverkehr.
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Die Eingabeanschlüsse der elektronischen Steuereinheit 21 sind an verschiedenen Sensoren unter dergleichen angeschlossen, wie dies nachstehend gezeigt ist:
- einen ersten Temperatursensor 22a, der eine Temperatur des Wärmespeichermaterials 6 mit niedrigem Schmelzpunkt erfasst, welches in der Unterbringungskammer 5a des Wärmespeicherbehälters 5 untergebracht ist;
- einen ersten Einlasswassertemperatursensor 22b, der eine Temperatur des Kühlwassers erfasst, welches durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a des Umgehungsdurchlasses 4 in die Unterbringungskammer 5a strömt;
- einen ersten Auslasswassertemperatursensor 22c, der eine Temperatur des Kühlwassers erfasst, welches durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a des Umgehungsdurchlasses 4 aus der Unterbringungskammer 5a herausströmt;
- einen zweiten Temperatursensor 23a, der eine Temperatur des Wärmespeichermaterials 7 mit hohem Schmelzpunkt erfasst, welches in der Unterbringungskammer 5b des Wärmespeicherbehälters 5 untergebracht ist;
- einen zweiten Einlasswassertemperatursensor 23b, der eine Temperatur des Kühlwassers erfasst, welches durch den Strömungsaufteilungsbereich 4b des Umgehungsdurchlasses 4 in die Unterbringungskammer 5b strömt;
- einen zweiten Auslasswassertemperatursensor 23c, der eine Temperatur des Kühlwassers erfasst, das durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a des Umgehungsdurchlasses 4 aus der Unterbringungskammer 5b herausströmt;
- einen Kraftmaschinenwassertemperatursensor 24, der eine Temperatur des Kühlwassers an einem Auslass der Kraftmaschine 1 in dem Zirkulationskreislauf erfasst;
- einen Luftmengenmesser 25, der die Menge der in die Kraftmaschine 1 eingelassenen Luft erfasst;
- einen Drehzahlsensor 26, der die Drehzahl einer Abgabewelle der Kraftmaschine 1 (eine Kraftmaschinendrehzahl) erfasst; und
- einen Abgastemperatursensor 27, der eine Abgastemperatur stromaufwärts eines Mediums in dem Abgassystem der Kraftmaschine 1 erfasst.
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Die elektronische Steuereinheit 21 hat Ausgabeanschlüsse, die an Treiberschaltungen verschiedener Vorrichtungen zum Antreiben der Kraftmaschine 1, einem Treiberschaltkreis der Wasserpumpe 2, einem Treiberschaltkreis des Schaltventils 11 usw. angeschlossen sind.
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Außerdem ermittelt die elektronische Steuereinheit 21 den Kraftmaschinenbetriebszustand einschließlich einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Kraftmaschinenlast (die Menge der in jedem Zyklus der Kraftmaschine 1 in eine Brennkammer 2 eingesogenen Luft) in Übereinstimmung mit Erfassungssignalen der vorstehend erwähnten Sensoren. Die elektronische Steuereinheit 21 gibt Befehlssignale zu den Treiberschaltungen der Vorrichtungen zum Antreiben der Kraftmaschine 1, die an den Ausgabeanschlüssen angeschlossen sind, in Übereinstimmung mit dem Kraftmaschinenbetriebszustand einschließlich einer Kraftmaschinenlast und einer Kraftmaschinendrehzahl aus. Dementsprechend werden beispielsweise durch die elektronische Steuereinheit 21 verschiedene Betriebssteuerungen an der Kraftmaschine 1 durchgeführt, etwa eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündzeitgebungssteuerung und eine Drosselöffnungssteuerung.
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Außerdem ermittelt die elektronische Steuereinheit 21 die Temperatur des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf, die Menge der in der Kraftmaschine 1 und dem Heizkern 9 benötigten Wärme, die Menge der in dem Wärmespeicherbehälter 5 (dem Wärmespeichermaterialien 6 und 7) gespeicherten Wärme und die Menge der von der Abwärmewiedergewinnungseinheit 10 und dergleichen auf das Kühlwasser aufgebrachten Wärme in Übereinstimmung mit Erfassungssignalen der vorstehend erwähnten Sensoren und dergleichen. Die elektronische Steuereinheit 21 gibt Befehlssignale zu der Treiberschaltung der Wasserpumpe 2 und der Treiberschaltung des Schaltventils 11, die an den Ausgabeanschlüssen angeschlossen sind, in Übereinstimmung mit der ermittelten Temperatur und den ermittelten Wärmemengen aus. Dementsprechend werden die Antriebssteuerung der Wasserpumpe 2, die Schaltsteuerung des Schaltventils 11 und dergleichen in dem Wärmespeichergerät des Fahrzeugs durch die elektronische Steuereinheit 21 durchgeführt. Wie dies vorstehend erwähnt ist, funktioniert die die Antriebssteuerung der Wasserpumpe 2 und die Schaltsteuerung des Schaltventils 11 durchführende elektronische Steuereinheit 21 als ein Steuerbereich, der die Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) und die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 steuert.
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Als nächstes wird ein Überblick der Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 und der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 in dem Wärmespeichergerät beschrieben.
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Falls in dem Wärmespeichergerät die Wärme des in dem Zirkulationskreislauf zirkulierenden Kühlwassers auf die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Wärmespeicherbehälter 5 aufgebracht werden kann, wird in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 eine Wärmespeicherung durchgeführt. Insbesondere dann, wenn das Schaltventil 11 auf die zweite Schaltposition oder die dritte Schaltposition geschaltet ist, ist ein Verteilen des Kühlwassers durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a oder den Strömungsaufteilungsbereich 4b des Umgehungsdurchlasses 4 ermöglicht und das Kühlwasser mit einer hohen Temperatur wird durch den Strömungsaufteilungsbereich 4a oder den Strömungsaufteilungsbereich 4b des Umgehungsdurchlasses 4 in die Unterbringungskammer 5a oder die Unterbringungskammer 5b des Wärmespeicherbehälters 5 strömen gelassen. Wenn das Kühlwasser mit hoher Temperatur die Unterbringungskammer 5a und 5b des Wärmespeicherbehälters 5 passiert, dann wird Wärme des Kühlwassers durch den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser und den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in den Unterbringungskammern 5a und 5b auf die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 übertragen. Wenn die Wärmeübertragung die Temperatur der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in einem festen Zustand erhöht, führt der Wärmespeicherbehälter 5 eine fühlbare Wärmespeicherung durch. Wenn danach die Temperaturen der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 weiter ansteigen und eine Änderung von einem festen Zustand auf einen flüssigen Zustand stattfindet, dann führt der Wärmespeicherbehälter 5 eine Latentwärmespeicherung durch. Wenn nach der Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 das Schaltventil 11 auf die erste Schaltstellung geschaltet wird, dann wird der Wärmespeicherbehälter 5 (werden die Wärmespeichermaterialien 6 und 7) in dem Wärmespeicherzustand (in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand oder dem Latentwärmespeicherzustand) gehalten.
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Wenn bei dieser Anordnung mit Bezug auf die Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 ein Vergleich zwischen dem Fall, in dem sich lediglich das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt in dem Latentwärmespeicherzustand befindet, und dem Fall durchgeführt wird, in dem sich lediglich das Wärmespeichermaterial 6 mit dem niedrigen Schmelzpunkt in dem Latentwärmespeicherzustand befindet, kann verstanden werden, dass Wärme in dem Fall effektiver gespeichert werden kann, in dem sich lediglich das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt in dem Latentwärmespeicherzustand befindet, als in dem Fall, in dem sich lediglich das Wärmespeichermaterial 6 mit niedrigem Schmelzpunkt in dem Latentwärmespeicherzustand befindet. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird zum Zeitpunkt der Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in Übereinstimmung mit einer geschätzten ankommenden Wärmemenge Qin von den Wärmequellen der Fahrt des Fahrzeugs (direkt von dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf) in die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 und einer in dem Wärmespeichermaterial 7 verbliebenen Wärmespeichermenge Q7 die Art der Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 geändert. Die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin bezieht sich auf einen Schätzwert der Wärmemenge, die auf die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 auch nach dem Ende des Betriebs des Fahrzeugs aufgebracht werden kann.
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Falls außerdem die Temperatur des Wärmespeichermaterials 7 mit hohem Schmelzpunkt durch die Wärme der geschätzten ankommenden Wärmemenge Qin erhöht werden kann, sodass es sich in eine Flüssigkeit ändert und den Latentwärmezustand betritt, betritt außerdem das Wärmespeichergerät einen ersten Wärmespeichermodus, in welchem die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial 7 mit einer Priorität durchgeführt wird. Wie dies in 2(a) gezeigt ist, wird insbesondere dann eine Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem ersten Wärmespeichermodus durchgeführt, wenn ein Wert, der durch Addieren der geschätzten ankommenden Wärmemenge Qin auf die Wärmespeichermenge Q7 in dem Wärmespeichermaterial 7 erhalten wird, gleich oder größer als eine Wärmespeichermenge Qs ist, durch die das Wärmespeichermaterial 7 den Latentwärmespeicherzustand betreten kann. Falls andererseits nicht bestimmt werden kann, ob das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt den Latentwärmespeicherzustand durch die Wärme der geschätzten ankommenden Wärmemenge Qin betreten kann, oder falls bestimmt wird, dass das Wärmespeichermaterial 7 den Latentwärmespeicherzustand durch die Wärme der abgeschätzten ankommenden Wärmemenge Qin nicht betreten kann, betritt das Wärmespeichergerät einen zweiten Wärmespeichermodus, in welchem die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial 6 mit niedrigem Schmelzpunkt mit einer Priorität durchgeführt wird. Falls insbesondere, wie dies in 2(b) gezeigt ist, ein Wert, der durch Addieren der geschätzten, ankommenden Wärmemenge Qin auf die Wärmespeichermenge Q7 in dem Wärmespeichermaterial 7 erhalten wird, kleiner als die Wärmespeichermenge Qs ist, durch die das Wärmespeichermaterial 7 den Latentwärmespeicherzustand betreten kann, wird die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem zweiten Wärmespeichermodus durchgeführt.
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Wie dies vorstehend erwähnt ist, wird die Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 (in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) so durchgeführt, dass sich das Wärmespeichermaterial 7 mit dem hohen Schmelzpunkt so lang wie möglich in dem Latentwärmespeicherzustand befindet. Mit anderen Worten wird die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 so durchgeführt, dass sich die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Latentwärmespeicherzustand befinden, in welchem die Wärme am effektivsten gespeichert werden kann (der Latentwärmespeicherzustand, in welchem die Wärme für die längste Zeitspanne gespeichert werden kann).
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Falls in dem Wärmespeichergerät die in dem Wärmespeicherbehälter 5 gespei cherte Wärme dazu verwendet werden sollte, den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs zu erwärmen, falls beispielsweise die Temperatur des in dem Zirkulationskreislauf zirkulierenden Kühlwassers niedriger als ein Bestimmungswer zum Bestimmen des Vollendens des Aufwärmens der Kraftmaschine 1 ist und somit das Kühlwasser aufgewärmt werden sollte, wird Wärme von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt bildet das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf den Temperaturanpassungsbereich, der unter Verwendung der in dem Wärmespeicherbehälter 5 in dem Fahrzeug gespeicherten Wärme aufzuwärmen ist. Wenn Wärme von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) abgegeben wird, dann wird das Schaltventil 11 auf eine der ersten bis vierten Schaltstellungen geschaltet. Dementsprechend wird die Verteilung des Kühlwassers durch zumindest den Strömungsaufteilungsbereich 4a und/oder 4b des Umgehungsdurchlasses 4 zugelassen. Aus diesem Grund passiert das Kühlwasser mit niedri ger Temperatur zumindest die Unterbringungskammer 5a und/oder 5b. Wenn das Kühlwasser mit einer niedrigen Temperatur die Unterbringungskammer 5a oder 5b passiert, dann wird Wärme von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 durch den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser mit niedriger Temperatur und den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 auf das Kühlwasser übertragen Wenn das durch die Übertragung der Wärme von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 auf eine hohe Temperatur aufgewärmte Kühlwasser auf diese Art aus dem Wärmespeicherbehälter 5 herausströmt, wird die in dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) gespeicherte Wärme abgegeben. Als ein Ergebnis wird das in dem Zirkulationskreislauf zirkulierende Kühlwasser unter Verwendung der in dem Wärmespeicherbehälter 5 gespeicherten Wärme aufgewärmt. Außerdem nimmt die Temperatur der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 des Wärmespeicherbehälters 5 mit der Übertragung deren Wärme auf das Kühlwasser ab. Wenn dann die Temperatur der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 wie vorstehend beschrieben in dem Latentwärmespeicherzustand (in einem flüssigen Zustand) abnimmt, dann ändern sich die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 allmählich auf einen festen Zustand. Wenn sich die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 von einem flüssigen Zustand auf einen festen Zustand ändern, dann werden die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 von dem Latentwärmespeicherzustand auf den fühlbaren Wärmespeicherzustand versetzt.
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Um die in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 gespeicherte Wärme für eine lange Zeitspanne in dem Wärmespeicherbehälter 5 zu halten, ist es vorzuziehen, das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt für eine Zeitspanne, die so lang wie möglich ist, in dem Latentwärmespeicherzustand zu halten. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 die Art der Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 geändert, und zwar auf Grundlage einer erforderlichen abgehenden Wärmemenge Qout zum Aufwärmen des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf (dem Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs) derart, dass die Temperatur des Kühlwassers auf einen Bestimmungswert zum Bestimmen, dass das Aufwärmen der Kraftmaschine 1 vollendet ist, ansteigt, und der Wärmespeichermengen Q6 und Q7, die in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 verblieben sind. Die erforderliche, abgehende Wärmemenge Qout bezieht sich auf eine Wärmemenge, die von dem Wärmespeicherbehälter 5 abgegeben werden muss, um die Temperatur des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf bis auf den vorstehend erwähnten Bestimmungswert zu erhöhen.
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Falls außerdem die erforderliche, abgehende Wärmemenge Qout lediglich durch eine Wärmespeichermenge befriedigt werden kann, die unter den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Wärmespeichermaterial in dem kühlbaren Wärmespeicherzustand verblieben ist, betritt das Wärmespeichergerät einen ersten Wärmeabgabemodus, in welchem die Wärmeabgabe lediglich von dem Wärmespeichermaterial durchgeführt wird, das sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet. Genauer gesagt wird die erforderliche Wärme auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf (den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs) aufgebracht, indem eine Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem ersten Wärmeabgabemodus durchgeführt wird. Falls andererseits nicht bestimmt werden kann, ob die erforderliche, abgehende Wärmemenge Qout lediglich durch die Wärmespeichermenge befriedigt werden kann, die unter den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Wärmespeichermaterial verblieben ist, das sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet, oder falls die erforderliche, abgehende Wärmemenge Qout lediglich durch die vorstehend erwähnte Wärmespeichermenge nicht befriedigt werden kann, betritt das Wärmespeichergerät einen zweiten Wärmeabgabemodus, in welchem die Wärmeabgabe zudem von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt wird. Insbesondere dann, wenn die Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem zweiten Wärmeabgabemodus durchgeführt wird, wird die Wärmeabgabe nicht nur von dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial sondern auch von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt und durch die Wärmeabgabe wird die erforderliche Wärme auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf (dem Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs) aufgebracht.
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Wenn, wie vorstehend erläutert, der Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs unter Verwendung der in dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) gespeicherten Wärme aufgewärmt werden sollte, wird zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 zum Realisieren der Wärmeaufbringung die Wärmeabgabe mit einer Priorität von demjenigen der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 durchgeführt, das sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet. Dementsprechend wird die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) in einer Art durchgeführt, dass die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 für eine Zeitspanne, die so lang wie möglich ist, in dem Latentwärmespeicherzustand gehalten werden.
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Als nächstes wird eine Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm für eine in 3 gezeigte Wärmespeicherroutine ausführlich beschrieben. Die Wärmespeicherroutine wird beispielsweise durch die elektronische Steuereinheit 21 periodisch mit Zeitunterbrechungen bei vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt.
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In der Routine wird zuerst bestimmt, ob in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 eine Wärmespeicherung möglich ist (S101). Insbesondere wird bestimmt, ob die Wärme des in dem Zirkulationskreislauf zirkulierenden Kühlwassers auf die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 aufgebracht werden kann, genauer gesagt, ob die Temperatur des Kühlwassers höher als die Temperaturen der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 ist. Falls bestimmt wird, dass die Temperatur des in dem Zirkulationskreislauf zirkulierenden Kühlwassers höher als jene der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 ist und daher eine Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 möglich ist, werden dann Schritte zum Durchführen der Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 (S102 bis S107) durchgeführt.
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In der Abfolge der Schritte wird bei Schritt S102 bestimmt, ob ein Betrieb des Fahrzeugs bis zu dessen Stopp vorhergesagt werden kann. Genauer gesagt wird in Übereinstimmung mit verschiedenen Arten an Informationen von dem System 19 bestimmt, ob zu diesem Zeitpunkt an dem durch einen Insassen des Fahrzeugs betätigten Navigationssystems 19 das Ziel des Fahrzeugs festgelegt wurde. Falls das Ziel in dem Navigationssystem 19 festgelegt wurde, wird dann bestimmt, dass ein Betrieb des Fahrzeugs bis zu dessen Stopp vorhergesagt werden kann. Danach wird die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin bei Schritt S103 bestimmt.
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Die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin wird durch eine Wärmemenge bestimmt, die von den Wärmequellen des Fahrzeugs, etwa der Kraftmaschine 1 und der Abwärmewiedergewinnungseinheit 10 auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf bis zum Stopp des Fahrzeugs aufgebracht wird. Diese Wärmemenge kann durch Vorhersagen einer Fahrstrecke und einer Fahrzeit bis zum Stopp des Fahrzeugs auf Grundlage des Ziels und der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt als von dem Navigationssystem 19 erhaltene Information vorhergesagt werden und ferner durch Bezugnahme auf eine Betriebshistorie (Betriebsart) des Fahrzeugs, die in dem RAM der elektronischen Steuereinheit 21 aufgezeichnet wird. Auf Grundlage der auf das Kühlwasser aufzubringenden Wärmemenge und dergleichen, die aus der Fahrstrecke, der Fahrzeit, der Betriebshistorie und dergleichen abgeschätzt wird, kann eine geschätzte ankommende Wärmemenge Qin bestimmt werden, die eine Wärmemenge anzeigt, die bis zum Ende des Betriebs des Fahrzeugs auf die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 aufgebracht werden kann.
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Bei Schritt S104 wird die, gegenwärtige Wärmespeichermenge Q7 in dem Wärmespeichermaterial 7 unter Verwendung der durch den zweiten Temperatursensor 23a erfassten gegenwärtigen Temperatur des Wärmespeichermaterials 7 und eines kumulativen Werts der Wärmemengen, die bisher in das Wärmespeichermaterial 7 eingebracht und davon abgegeben wurden, und dergleichen bestimmt. Der kumulative Wert der Wärmemengen, die bisher in das Wärmespeichermaterial 7 eingebracht und davon abgegeben wurden, kann unter Verwendung von Signalen von dem zweiten Einlasswassertemperatursensor 23b und dem zweiten Auslasswassertemperatursensor 23c berechnet werden. Dann wird bei Schritt S105 die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin mit einem Wert verglichen, der durch Abziehen der in dem gegenwärtigen Wärmespeichermaterial 7 verbliebenen Wärmespeichermenge Q7 von der Wärmespeichermenge Qs erhalten wird, die in der Lage ist, das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt in den Latentwärmespeicherzustand zu bringen, also „Qs - Q7“, um zu bestimmen, ob die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin gleich oder größer als „Qs - Q7“ ist. Mit anderen Worten wird bestimmt, ob das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt den Latentwärmespeicherzustand betreten kann, indem dem Wärmespeichermaterial 7 die Wärme der geschätzten ankommenden Wärmemenge Qin hinzugefügt wird.
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Falls dann bei Schritt S105 bestimmt wird, dass die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin gleich oder größer als „Qs - Q7“ ist, d.h., falls das Wärmespeichermaterial 7 den Latentwärmespeicherzustand betreten kann, indem die Wärme der geschätzten ankommenden Wärmemenge, Qin zu dem Wärmespeichermaterial 7 hinzugefügt wird, wird die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem ersten Wärmespeichermodus durchgeführt. Insbesondere dann, wenn das Schaltventil 11 von der ersten Schaltstellung auf die dritte Schaltstellung umgeschaltet wird, wird die Wärme des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf auf das Wärmespeichermaterial 7 für die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial 7 aufgebracht. Wenn dann das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt den Latentwärmespeicherzustand betritt, dann wird das Schaltventil 11 von der dritten Schaltstellung auf die zweite Schaltstellung umgeschaltet. Dementsprechend wird die Wärme des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf für die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial 6 mit dem niedrigen Schmelzpunkt auf das Wärmespeichermaterial 6 mit niedrigem Schmelzpunkt aufgebracht. Wenn das Wärmespeichermaterial 6 den Latentwärmespeicherzustand betritt, oder wenn das Fahrzeug gestoppt wird, bevor das Wärmespeichermaterial 6 den Latentwärmespeicherzustand betritt, dann wird das Schaltventil 11 auf die erste Schaltposition geschaltet, um die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in den Wärmespeicherzuständen zu diesem Zeitpunkt zu halten.
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Falls bei Schritt S105 bestimmt wird, dass die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin kleiner als „Qs - Q7“ ist, d.h. falls bestimmt wird, dass das Wärmespeichermaterial 7 den Latentwärmespeicherzustand selbst dann nicht betreten kann, wenn die Wärme der geschätzten, ankommenden Wärmemenge Qin dem Wärmespeichermaterial 7 hinzugefügt wird, dann wird die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem zweiten Wärmespeichermodus durchgeführt. Falls zusätzlich ein Betrieb des Fahrzeugs bis zum Stopp nicht vorausgesagt werden kann, da in dem Navigationssystem kein Ziel festgelegt wurde oder dergleichen, falls mit anderen Worten die geschätzte ankommende Wärmemenge Qin nicht bestimmt werden kann und somit die Bestimmung bei Schritt S105 auf Grundlage der geschätzten ankommenden Wärmemenge Qin nicht durchgeführt werden kann, wird die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 ebenso in dem zweiten Wärmespeichermodus durchgeführt. Wenn genauer gesagt das Schaltventil 11 von der ersten Schaltstellung auf die zweite Schaltstellung geschaltet wird, dann wird die Wärme des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf auf das Wärmespeichermaterial 6 für die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial 6 aufgebracht. Wenn dann das Wärmespeichermaterial 6 mit dem niedrigen Schmelzpunkt den Latentwärmespeicherzustand betritt, dann wird das Schaltventil 11 von der zweiten Schaltposition auf die dritte Schaltposition umgeschaltet. Dementsprechend wird die Wärme des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf für die Wärmespeicherung in dem Wärmespeichermaterial 7 auf das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt aufgebracht. Wenn außerdem das Wärmespeichermaterial 7 den Latentwärmespeicherzustand betritt oder wenn das Fahrzeug gestoppt wird, bevor das Wärmespeichermaterial 7 den Latentwärmespeicherzustand betritt, dann wird das Schaltventil 11 auf die erste Schaltposition geschaltet, um die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in den Wärmespeicherzuständen zu diesem Zeitpunkt zu halten.
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Als nächstes werden Einzelheiten der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) unter Bezugnahme auf ein in 4 gezeigtes Ablaufdiagramm für eine Wärmeabgaberoutine beschrieben. Die Wärmeabgaberoutine wird beispielsweise durch die elektronische Steuereinheit 21 periodisch mit Zeitunterbrechungen bei vorbestimmten Zeitintervallen ausgeübt.
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In der Routine wird bestimmt, ob es eine Nachfrage zur Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 gibt (S201). Eine solche Nachfrage nach einer Wärmeabgabe wird beispielsweise dann gemacht, wenn die Temperatur des in dem Zirkulationskreislauf zirkulierenden Kühlwassers niedriger als ein Bestimmungswert ist, mit dem das Vollenden des Aufwärmens der Kraftmaschine 1 bestimmt wird. Falls dann bestimmt wird, dass es eine Nachfrage nach einer Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 gibt, werden Schritte zum Durchführen der Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 (S202 bis S206) durchgeführt.
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In den Abläufen der Schritte wird bei Schritt S202 eine erforderliche Abgabemenge Qout als eine Wärmemenge bestimmt, die von dem Wärmespeicherbehälter 5 abzugeben ist, um die Temperatur des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf auf den vorstehend erwähnten Bestimmungswert zu erhöhen. Die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout wird auf Grundlage des Unterschieds zwischen der Temperatur des durch den Kraftmaschinenwassertemperatursensor 24 erfassten Kühlwassers und des vorstehend erwähnten Bestimmungswerts bestimmt. Bei Schritt S203 wird eine Wärmespeichermenge Qk in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand auf Grundlage der gegenwärtigen Wärmespeichermenge Q6 in dem Wärmespeichermaterial 6 und der gegenwärtigen Wärmespeichermenge Q7 in dem Wärmespeichermaterial 7 bestimmt. Die Wärmespeichermenge Q7 wird mit dem gleichen Verfahren wie jenes bestimmt, das in Bezug auf Schritt S105 der Wärmespeicherroutine beschrieben ist. Die Wärmespeichermenge Q6 wird unter Verwendung der durch den ersten Temperatursensor 22a erfassten gegenwärtigen Temperatur des Wärmespeichermaterials 6 und eines kumulativen Werts der Wärmemengen, die bisher von dem Wärmespeichermaterial 6 aufgenommen und abgegeben wurden, und dergleichen bestimmt. Der kumulative Wert der Wärmemengen, die bisher von dem Wärmespeichermaterial 6 aufgenommen und abgegeben wurde, kann unter Verwendung von Signalen des ersten Einlasswassertemperatursensors 22b . und des ersten Auslasswassertemperatursensors 22c berechnet werden. Bei Schritt S204 wird die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout mit der Wärmespeichermenge Qk in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand verglichen, um zu bestimmen, ob die Wärmespeichermenge Qk größer als die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout ist. Mit anderen Worten wird bestimmt, ob die Temperatur des Kühlwassers auf den Bestimmungswert zum Bestimmen der Vollendung des Aufwärmens der Kraftmaschine 1 erhöht werden kann, indem die Wärme der Wärmespeichermenge Qk zu dem Kühlmittelwasser in dem Zirkulationskreislauf abgegeben wird.
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Falls dann bei Schritt S204 bestimmt wird, dass die Wärmespeichermenge Qk größer als die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout ist, d.h., falls bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlwassers auf den Bestimmungswert zum Bestimmen der Vollendung des Aufwärmens der Kraftmaschine 1 erhöht werden kann, indem die Wärme der Wärmespeichermenge Qk zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf abgegeben wird, wird die Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem ersten Wärmeabgabemodus durchgeführt.
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Falls sich genauer gesagt lediglich das Wärmespeichermaterial 6 in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet, oder falls sich beide Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befinden, wird dann, wenn das Schaltventil 11 von der ersten Schaltstellung auf die zweite Schaltstellung umgeschaltet ist, die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 6 mit niedrigem Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt. Dann wird nach dem Vollenden der Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 6 mit niedrigem Schmelzpunkt das Schaltventil 11 von der zweiten Schaltstellung auf die dritte Schaltstellung umgeschaltet, wodurch die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt wird. Falls sich im Gegensatz dazu lediglich das Wärmespeichermaterial 7 mit dem hohen Schmelzpunkt in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet, wird das Schaltventil 11 von der ersten Schaltstellung auf die dritte Schaltstellung umgeschaltet, wodurch die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt wird. Nach Vollenden der Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt wird dann das Schaltventil 7 von der dritten Schaltstellung auf die zweite Schaltstellung umgeschaltet, wodurch die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 6 mit niedrigem Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt wird. Außerdem können sich zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem ersten Wärmeabgabemodus beide Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Latentwärmespeicherzustand befinden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 6 mit dem niedrigen Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt wird und das nach Vollendung der Wärmeabgabe die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 7 mit dem hohen Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt wird.
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Falls bestimmt wird, dass die Wärmespeichermenge Qk gleich oder kleiner als die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout ist, d.h., falls bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlwassers nicht auf den Bestimmungswert zum Bestimmen der Vollendung des Aufwärmens der Kraftmaschine 1 erhöht werden kann, selbst wenn die Wärme der Wärmespeichermenge Qk zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf abgegeben wird, dann wird die Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in einem zweiten Wärmeabgabemodus durchgeführt.
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Genauer gesagt wird, falls sich lediglich das Wärmespeichermaterial 6 in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet, falls sich lediglich das Wärmespeichermaterial 7 in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet, oder falls sich beide Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befinden, das Schaltventil 11 von der ersten Schaltstellung auf die vierte Schaltstellung umgeschaltet, wodurch eine Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 6 mit niedrigem Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt wird und zudem eine Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt wird. Außerdem können sich zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem zweiten Wärmeabgabemodus beide Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Latentwärmespeicherzustand befinden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass das Schaltventil 11 zuerst auf die zweite Schaltstellung geschaltet wird, um eine Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 6 mit dem niedrigen Schmelzpunkt zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchzuführen, und dass das Schaltventil 11 nach Vollendung der Wärmeabgabe auf die dritte Schaltstellung geschaltet wird, um die Wärmeabgabe von dem Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchzuführen.
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Gemäß dem vorstehend ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die folgenden Vorteile erhalten.
- (1) Wie dies aus der Wärmespeicherroutine (3) zu verstehen ist, wird zum Zeitpunkt der Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 derart durchgeführt, dass sich das Wärmespeichermaterial 7 mit hohem Schmelzpunkt so lang wie möglich in dem Latentwärmespeicherzustand befindet. Mit anderen Worten wird die Wärmespeicherung in den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 derart durchgeführt, dass sich die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Latentwärmespeicherzustand befinden, in welchem Wärme am effektivsten gespeichert werden kann (der Latentwärmespeicherzustand, in welchem Wärme für die längste Zeitspanne gespeichert werden kann). Daher kann der Wärmespeicherbehälter 5 (können die Wärmespeichermaterialien 6 und 7) für eine lange Zeitspanne in dem Wärmespeicherzustand gehalten werden.
- (2) Wie dies aus der Wärmeabgaberoutine (4) zu verstehen ist, wird zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) zum Aufwärmen des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf. (des Temperaturanpassungsbereichs des Fahrzeugs) die Wärmeabgabe mit einer Priorität von einem der Wärmespeichermaterialien 6 und 7 durchgeführt, nämlich desjenigen, das sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet. Dementsprechend wird die Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 in dem Wärmespeicherzustand derart durchgeführt, dass die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 für eine Zeitspanne, die so lang wie möglich ist, in dem Latentwärmespeicherzustand gehalten werden. Wenn die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) auf diese Art durchgeführt wird, können die Wärmespeichermaterialien 6 und 7 für eine Zeitspanne, die so lang wie möglich ist, in dem Latentwärmespeicherzustand gehalten werden, und somit kann der Wärmespeicherbehälter 5 für eine lange Zeitspanne in dem Wärmespeicherzustand gehalten werden.
- (3) Wie dies aus der vorstehend erwähnten Wärmeabgaberoutine zu verstehen ist, wird, falls die erforderliche Wärmeabgabemenge Qout lediglich durch die Wärmespeichermenge Qk desjenigen Wärmespeichermaterials von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7, welches sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindet, befriedigt werden kann, die Wärmeabgabe lediglich von dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf (den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs) durchgeführt, wodurch die erforderliche Wärme auf das Kühlwasser aufgebracht wird. Falls außerdem die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout nicht nur durch die Wärmespeichermenge Qk sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterials befriedigt werden kann, wird die Wärmeabgabe zudem von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf durchgeführt, wodurch die erforderliche Wärme auf das Kühlwasser aufgebracht wird. Wenn die Wärmeabgabe von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 wie vorstehend beschrieben durchgeführt wird, dann können die Wärmespeichermaterialien für eine Zeitspanne, die so lang wie möglich ist, in dem Latentwärmespeicherzustand gehalten werden, und falls die erforderliche Wärme nicht lediglich durch die Wärmespeichermenge Qk des sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf aufgebracht werden kann, dann kann die Wärmeabgabe zudem von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt werden, um die erforderliche Wärmeaufbringung zu realisieren.
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[zweites Ausführungsbeispiel]
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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5 ist ein Ablaufdiagramm für eine Wärmeabgaberoutine in diesem Ausführungsbeispiel. In der Routine werden Schritte (S301 bis S303, S306 und S307) durchgeführt, die äquivalent zu Schritten S201 bis S206 in der Wärmeabgaberoutine des ersten Ausführungsbeispiels (4) sind, und zudem werden zusätzliche Schritte S304 und S305 durchgeführt. Die zusätzlichen Schritte S304 und S305 sind dazu beabsichtigt, die erforderliche Abgabemenge Qout unter Berücksichtigung auch der Wärmeabgabe von den Wärmequellen des Fahrzeugs zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf zu bestimmen.
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Das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf empfängt von den Wärmequellen des Fahrzeugs, etwa der Kraftmaschine 1 und der Wärmeabgabewiedergewinnungseinheit 10, abgegebene Wärme und seine Temperatur nimmt auch infolge der Wärmeabgabe zu. Dementsprechend wird die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout zum Erwärmen des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf (Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs), um die Temperatur des Kühlwassers bis zu einem Bestimmungswert zum Bestimmen der Vollendung des Aufwärmens der Kraftmaschine 1 zu erhöhen, durch die Wärmeabgabe von den Wärmequellen des Fahrzeugs, etwa der Kraftmaschine 1 und der Abwärmewiedergewinnungseinheit 10, zu dem Kühlwasser beeinflusst. Daher ist es vorzuziehen, die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout unter Berücksichtigung eines solchen Einflusses zu bestimmen, um die Genauigkeit der erforderlichen abgehende Wärmemenge Qout zu verbessern.
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Bei den vorstehend erwähnten Schritten (S304 und S305) zum Bestimmen der erforderlichen Abgabemenge Qout unter Berücksichtigung der Wärmeabgabe von den Wärmequellen des Fahrzeugs auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf wird eine Wärmeabgabemenge Qn als eine Menge der von den Wärmequellen des Fahrzeugs, etwa der Kraftmaschine 1 und der Abgaswiedergewinnungseinheit 10 auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf zu übertragenden Wärme bestimmt. Genauer gesagt wird eine Menge der von der Kraftmaschine 1 auf das Kühlwasser zu übertragende Wärme aus Parametern wie der Menge des in der Kraftmaschine 1 verbrauchten Kraftstoffs und der Einlassluftmenge der Kraftmaschine 1 abgeschätzt. Außerdem wird eine Menge der von der Abgaswiedergewinnungseinheit 10 auf das Kühlwasser zu übertragenden Wärme aus Parametern wie der Temperatur des Abgases der Kraftmaschine 1, der Menge des bei der Kraftmaschine 1 verbrauchten Kraftstoffs und der Einlassluftmenge der Kraftmaschine 1 abgeschätzt. Dann wird die vorstehend erwähnte Wärmeabgabemenge Qn auf Grundlage dieser abgeschätzten Wärmemengen bestimmt. Daraufhin wird bei Schritt S305 die Wärmeabgabemenge Qn von der bei Schritt S302 bestimmten erforderlichen abgehende Wärmemenge Qout abgezogen und ein durch dieses Abziehen erhaltener Wert wird als eine neue erforderliche abgehende Wärmemenge Qout festgelegt.
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Wie dies aus Schritt S305 zu verstehen ist, wird die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout umso kleiner, je größer die Wärmeabgabemenge Qn wird. Dementsprechend besteht mit einer Zunahme der Wärmeabgabemenge Qn eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) in den Schritten S306 bis S308 in dem ersten Wärmeabgabemodus durchgeführt wird. Falls ferner die Wärmeabgabemenge Qn gleich oder größer als die bei Schritt S302 bestimmte erforderliche abgehende Wärmemenge Qout ist, kann die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout durch die Wärmeabgabemenge Qn befriedigt werden. Da in diesem Fall zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 (den Wärmespeichermaterialien 6 und 7) in dem ersten Wärmeabgabemodus bei Schritt S305 die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout bereits durch die Wärmeabgabemenge Qn befriedigt ist, wird das Schaltventil 11 daran gehindert, auf die erste Schaltstellung geschaltet zu werden, sodass die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 unnötigerweise durchgeführt wird.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können neben den Vorteilen (1) bis (3) des ersten Ausführungsbeispiels die folgenden Vorteile zudem erhalten werden.
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(4) Die Genauigkeit der erforderlichen abgehenden Wärmemenge Qout kann verbessert werden, indem die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout unter Berücksichtigung der Wärmeabgabe der Wärmequellen des Fahrzeugs zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf bestimmt wird. Falls in diesem Fall die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreis durchgeführt wird, um die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout mit einer geringen Genauigkeit zu befriedigen, kann die Wärmeabgabe unnötigerweise durch einen Fehler der erforderlichen abgehenden Wärmemenge Qout durchgeführt werden. Jedoch kann die Genauigkeit der erforderlichen abgehenden Wärmemenge Qout wie vorstehend beschrieben verbessert werden. Somit ist es zum Zeitpunkt der Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 zu dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf zum Befriedigen der erforderlichen abgehenden Wärmemenge Qout möglich, die unnötige Wärmeabgabe wie in dem Fall zu unterdrücken, in dem die Wärmeabgabe so durchgeführt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout mit einer geringen Genauigkeit befriedigt wird.
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[weitere Ausführungsbeispiele]
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Außerdem können die vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele beispielsweise folgendermaßen modifiziert werden.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Wärmeabgabe von dem Wärmespeicherbehälter 5 in dem zweiten Wärmespeichermodus durchgeführt werden, wie dies nachstehend beschrieben ist. Genauer gesagt wird die Wärmeabgabe lediglich von dem Wärmespeichermaterial in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand durchgeführt, um das Kühlwasser in dem Zirkulationspfad (den Temperaturanpassungsbereich des Fahrzeugs) aufzuwärmen, bis eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, seitdem bestimmt wurde, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout nicht allein durch die Wärmespeichermenge Qk in dem sich im fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial befriedigt werden kann und das Wärmespeichergerät den zweiten Wärmespeichermodus betreten hat. Falls dann immer noch bestimmt wird, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout lediglich durch die Wärmespeichermenge Qk sogar nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne nicht befriedigt werden kann, wird die Wärmeabgabe zudem von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt, um Wärme auf das Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf aufzubringen.
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Die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout zum Aufwärmen des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf variiert mit Änderungen in der Wärmemenge, die von den Wärmequellen des Fahrzeugs, etwa der Kraftmaschine 1 und der Abwärmewiedergewinnungseinheit 10, direkt auf das Kühlwasser aufgebracht wird. Dementsprechend kann unmittelbar nachdem bestimmt wurde, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout von den Wärmespeichermaterialien 6 und 7 nicht nur durch die Wärmespeichermenge Qk des sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial befriedigt werden kann, die von den Wärmequellen des Fahrzeugs auf das Kühlwasser direkt aufgebrachte Wärmemenge zunehmen, sodass die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout abnimmt. Falls die Wärmeabgabe von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial unter solchen Umständen durchgeführt wird, kann eine Wärmeabgabe von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt werden, sodass der Zustand des Wärmespeichermaterials unnötigerweise auf den fühlbaren Wärmespeicherzustand versetzt wird, sogar obwohl die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout lediglich durch die Wärmeabgabemenge des sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterials befriedigt werden kann.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird jedoch selbst nachdem bestimmt wurde, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout nicht nur durch die Wärmespeichermenge Qk des sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterials befriedigt werden kann, eine Wärmeabgabe immer noch von dem sich in dem fühlbaren Wärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt, bis die vorbestimmte Zeitspanne verstri chen ist. Falls dann immer noch bestimmt wird, dass die erforderliche Wärme-speichermenge Qout selbst nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne nicht befriedigt werden kann, wird die Wärmeabgabe von dem sich in dem Latentwärmespeicherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial durchgeführt. Dementsprechend ist es in einer Situation, in der die erforderliche abgehende . Wärmemenge Qout unmittelbar nachdem bestimmt wurde, dass die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout nicht befriedigt werden kann, kleiner wird, möglich, das Durchführen der Wärmeabgabe von dem sich in dem Latentwärmespei cherzustand befindlichen Wärmespeichermaterial zu verhindern und zu verhindern, dass der Zustand des Wärmespeichermaterials unnötigerweise auf den fühlbaren Wärmespeicherzustand versetzt wird.
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In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout als eine Wärmemenge definiert, die von dem Wärmespei cherbehälter 5 abzugeben ist, um die Temperatur des Kühlwassers in dem Zirkulationskreislauf auf einen Bestimmungswert zum Bestimmen des Vollendens des Aufwärmens der Kraftmaschine 1 zu erhöhen. Jedoch muss die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout nicht ein auf diese Art definierter Wert sein. Beispielsweise kann die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout als eine Wärmemenge definiert sein, die von dem Wärmespeicherbehälter 5 abzugeben ist, um die Temperatur des Kühlwassers auf einen Wert zu erhöhen, der zum Aufwärmen des Fahrzeuginneren durch eine Klimaanlage (durch den Heizkern 9 oder dergleichen) erforderlich ist. Falls zudem der Zirkulationskreislauf so ausgebildet ist, dass der Wärmeaustausch zwischen Ölen in der Kraftmaschine 1 und in dem Getriebe und dem Kühlwasser in dem Zirkulationskreislauf zum Aufwärmen der Öle stattfindet, kann die erforderliche abgehende Wärmemenge Qout als eine Wärmemenge definiert sein, die von dem Wärmespeicherbehälter 5 abzugeben ist, um die Temperatur der Öle auf eine geeignete Temperatur zu erhöhen.
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Falls die vorliegende Erfindung auf ein Hybridfahrzeug angewendet wird, kann der Zirkulationskreislauf so ausgebildet sein, dass der Wärmeaustausch zwischen einem zum Abkühlen eines Motor-Generators, eines Inverters und dergleichen zirkulierenden Kühlmedium und einem in dem Zirkulationskreislauf zirkulierenden Kühlwasser stattfindet, um dadurch den Motor-Generator, den Inverter und dergleichen als Wärmequellen des Fahrzeugs zur Wärmespeicherung in dem Wärmespeicherbehälter 5 festzulegen.
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Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Wärmespeichermenge Q6 in dem Wärmespeichermaterial 6 bestimmt wird, kann die Wärmespeichermenge Q6 durch derartiges Abschätzen bestimmt werden, dass einige von dem ersten Temperatursensor 22a, dem ersten Einlasswassertemperatursensor 22b und dem ersten Auslasswassertemperatursensor 22c ausgelassen werden, sodass Erfassungswerte von der reduzierten Anzahl von Sensoren verwendet werden.
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Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Wärmespeichermenge Q7 in dem Wärmespeichermaterial 7 bestimmt wird, kann die Wärmespeichermenge Q7 durch derartiges Abschätzung bestimmt werden, dass einige von dem zweiten Temperatursensor 23a, dem zweiten Einlasswassertemperatursensor 23b und dem zweiten Auslasswassertemperatursensor 23c ausgelassen werden, sodass Erfassungswerte von der reduzierten Anzahl an Sensoren verwendet werden.
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Der Erfassungswert des ersten Einlasswassertemperatursensors 22b und der Erfassungswert des zweiten Einlasswassertemperatursensors 23b können durch Schätzwerte der Erfassungswerte des Kraftmaschinenwassertemperatursensors 24 ersetzt werden.
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Verschiedene Arten von Informationen zum Bestimmen der geschätzten ankommenden Wärmemenge Qin (etwa die Fahrzeit und die Fahrstrecke) können in Übereinstimmung mit Signalen eines dafür bestimmten Einstellungsschalters oder dergleichen, der durch einen Insassen betätigt wird, und nicht in Übereinstimmung mit der Information des Navigationssystems 19 ermittelt werden.
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Als eine Vielzahl von Arten der Wärmespeichermaterialien können drei oder mehrere Arten von Wärmespeichermaterialien mit verschiedenen Schmelzpunkten derart verwendet werden, dass die Wärmespeicherung wahlweise in diesen Wärmespeichermaterialien durchgeführt werden kann und die Wärmeabgabe wahlweise von diesen Wärmespeichermaterialien durchgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftmaschine,
- 2
- Wasserpumpe,
- 3
- Hauptdurchlass,
- 4
- Umgehungsdurchlass,
- 4a
- Strömungsaufteilungsbereich,
- 4b
- Strömungsaufteilungsbereich,
- 5
- Wärmespeicherbehälter,
- 5a
- Unterbringungskammer,
- 5b
- Unterbringungskammer,
- 6
- Wärmespeichermaterial,
- 7
- Wärmespeichermaterial,
- 9
- Heizkern,
- 10
- Abwärmewiedergewinnungseinheit,
- 11
- Schaltventil,
- 19
- Navigationssystem,
- 20
- Klimaanlagensteuerungscomputer,
- 21
- ElektronischeSteuereinheit,
- 22a
- Erster Temperatursensor,
- 22b
- Erster Einlasswassertemperatursensor,
- 22c
- Erster Auslasswassertemperatursensor,
- 23a
- Zweiter Temperatursensor,
- 23b
- Zweiter Einlasswassertemperatursensor,
- 23c
- ZweiterAuslasswassertemperatursensor,
- 24
- Kraftmaschinenwassertemperatursensor,
- 25
- Luftmengenmesser,
- 26
- Drehzahlsensor,
- 27
- Abgastemperatursensor
