DE112013004048T5

DE112013004048T5 - Wärmeverwaltungssystem für ein Elektrofahrzeug und Steuerverfahren hierfür

Info

Publication number: DE112013004048T5
Application number: DE112013004048.4T
Authority: DE
Inventors: c/o Calsonic Kansei Corporation Hatakeyama Jun; c/o Calsonic Kansei Corpor Ishikawa Takayuki; c/o NISSAN MOTOR Koshijima Masashi; c/o NISSAN MOTOR Ogihara Satoshi; c/o NISSAN MOTOR Shimonosono Hitoshi
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Highly Marelli Japan Corp
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2015-05-13
Also published as: JP5860361B2; WO2014027507A1; US9623719B2; JP2014037180A; US20150217623A1

Abstract

Ein Temperaturverwaltungssystem für ein Elektrofahrzeug, das in dem Elektrofahrzeug verwendet wird, das von einem Elektromotor angetrieben wird, umfasst einen Kühlmittelkreis für eine Klimatisiereinrichtung, einen Kühlmittelkreis für eine Batterie, der es einem Kühlmittel für die Batterie gestattet, durch die Batterie, eine Verdampfungseinheit und eine Heizvorrichtung zu zirkulieren, und eine Wärmeverwaltungs-Steuereinrichtung, die während des Ladens der Batterie das Kühlmittel für die Batterie mit Hilfe der Heizvorrichtung erwärmt, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie niedriger ist als die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie, und die es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet, zu zirkulieren und Wärme von dem Kühlmittel für die Batterie in der Verdampfungseinheit zu absorbieren, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie höher ist als die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Temperaturverwaltungssystem für ein Elektrofahrzeug, das an dem Elektrofahrzeug angebracht ist, und auf dessen Steuerverfahren.
STAND DER TECHNIK
Ein Elektrofahrzeug, das sich durch eine Antriebskraft eines Elektromotors fortbewegt, kann keine Abwärme einer Maschine zur Zeit des Heizens nutzen, da die Maschine nicht an diesem angebracht ist. Zudem ist die Wärmemenge zur Zeit des Heizens auch bei einem Elektrofahrzeug, an dem die Maschine angebracht ist, wie etwa einem Hybridfahrzeug nicht ausreichend, da es die Maschine nicht fortwährend betreibt. Aus diesem Grund wird ein Klimatisiersystem, die aus einem Kühlmittelkreis besteht, der einen elektrischen Kompressor hat, zur Zeit des Heizens benutzt, um so die Temperatur im Inneren eines Fahrgastraumes zu erhöhen.
Die Leistung, die in einer Batterie gespeichert ist, wird in dem Umfang verbraucht, der für den Betrieb des Klimatisiersystems verwendet wird, was zu einer Verringerung der Reichweite des Fahrzeuges führt.
JP2011-68348A offenbart eine Klimatisiersystem, das mit einem Wärmetauscher, der einen Kühlwasserkreislauf zum Kühlen einer Batterie hat, zusätzlich zu einem Kühlmittelkreis ausgestattet ist, der eine Klimatisiervorrichtung bildet und Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kühlwasser tauschen kann. Gemäß diesem Klimatisiersystem wird die Batterie zur Zeit des Ladens erwärmt und die Wärme, die in der Batterie gespeichert wird, verwendet, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist und die Heizung verwendet wird.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Gemäß dem Klimatisiersystem der oben erwähnten Patentdruckschrift wird jedoch Wärme von heißem Gas (Hochtemperatur-Kühlmittel) in dem Kühlmittelkreis auf das Kühlwasser über den Wärmetauscher zur Zeit des Erwärmens der Batterie übertragen. Weiterhin kann der Kühlmittelkreis als ein Wärmepumpenkreis zur Zeit des Heizens arbeiten, wobei Wärme von dem Kühlwasser auf das Kühlmittel über den Wärmetauscher übertragen wird.
Wenn es erforderlich ist, die Batterie zur Zeit des Ladens zu erwärmen, wird daher das Hochtemperatur-Kühlmittel in dem Kühlmittelkreis dem Wärmetauscher zugeführt, und wenn die Temperatur des Kühlwassers durch die Wärme ansteigt, die von der Batterie selbst erzeugt wird, und wenn es erforderlich ist, das Kühlwasser zu kühlen, wird ein Niedertemperatur-Kühlmittel in dem Kühlmittelkreis dem Wärmetauscher zugeführt. Dies führt zu einer Verringerung einer Nachführeigenschaft des Kühlmittelkreises, wenn das Erwärmen und das Kühlen der Batterie zur Zeit des Ladens der Batterie wiederholt werden, was zu einer Schwierigkeit bei der Steuerung der Temperatur der Batterie innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches führt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Temperaturverwaltungssystem für ein Elektrofahrzeug anzugeben, das die Temperatur der Batterie innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches zur Zeit des Ladens halten kann und das die Wärme in der Batterie effizienter nutzen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Temperaturverwaltungssystem für ein Elektrofahrzeug angegeben, das in dem Elektrofahrzeug verwendet wird, das von einem Elektromotor angetrieben wird, umfassend: einen Kühlmittelkreis für eine Klimatisiereinrichtung, der eine Kompressionseinheit zum Komprimieren eines Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Kondensiereinheit zum Kondensieren des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung durch Abstrahlen von Wärme des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Druckmindereinheit zum Erhöhen und Vermindern des Drucks des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, und eine Verdampfungseinheit zum Verdampfen des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, indem es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet wird, Wärme zu absorbieren, enthält und der eine Zirkulation des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung gestattet, einen Kühlmittelkreis für eine Batterie, der es einem Kühlmittel für die Batterie gestattet, durch die Batterie, die Strom speichert, der dem Elektromotor zugeführt werden soll, die Verdampfungseinheit, die Bestandteil des Kühlmittelkreises für die Klimatisiereinrichtung ist, und eine Heizvorrichtung zu zirkulieren, die das Kühlmittel für die Batterie erwärmt, und eine Temperaturverwaltungs-Steuereinrichtung, die es dem Kühlmittel für die Batterie gestattet, während des Ladens zu zirkulieren, wenn sich die Batterie in einem Zustand des Speicherns von Strom befindet, der von einer externen Stromquelle zugeführt wird, die das Kühlmittel für die Batterie mit Hilfe der Heizvorrichtung erwärmt, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie niedriger ist als die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie, und die es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet, zu zirkulieren und Wärme von dem Kühlmittel für die Batterie in der Verdampfungseinheit zu absorbieren, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie höher ist als die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerverfahren eines Temperaturverwaltungssystems für ein Elektrofahrzeug angegeben, das in dem Elektrofahrzeug verwendet wird, das von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei das Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug umfasst: einen Kühlmittelkreis für eine Klimatisiereinrichtung, der eine Kompressionseinheit zum Komprimieren eines Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Kondensiereinheit zum Kondensieren des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung durch Abstrahlen von Wärme des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Druckmindereinheit zum Erhöhen und Vermindern des Drucks des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, und eine Verdampfungseinheit zum Verdampfen des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, indem es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet wird, Wärme zu absorbieren, enthält und der eine Zirkulation des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung gestattet, und einen Kühlmittelkreis für eine Batterie, der es einem Kühlmittel für die Batterie gestattet, durch die Batterie, die Strom speichert, der dem Elektromotor zugeführt werden soll, die Verdampfungseinheit, die Bestandteil des Kühlmittelkreises für die Klimatisiereinrichtung ist, und eine Heizvorrichtung zu zirkulieren, die das Kühlmittel für die Batterie erwärmt, wobei das Steuerverfahren umfasst: Zulassen, dass das Kühlmittel für die Batterie während des Ladens zirkuliert, wenn sich die Batterie in einem Zustand befindet, in dem sie Strom speichert, der von einer externen Stromquelle zugeführt wird, Erwärmen des Kühlmittels für die Batterie mit Hilfe der Heizvorrichtung, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie geringer ist, als eine Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie, und Zulassen, dass das Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung zirkuliert und Wärme von dem Kühlmittel für die Batterie in der Verdampfungseinheit absorbiert, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie höher ist als die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie.
Gemäß diesen Aspekten ist es möglich, Ladewärme, die von der Batterie zur Zeit des Ladens der Batterie erzeugt wird, mit Hilfe von Wärmemasse des Kühlmittelkreises für die Batterie als ein Kühlsystem der Batterie zu speichern. Wenn es notwendig ist, die Batterie zu erwärmen, wird das Kühlmittel für die Batterie durch die Heizvorrichtung erwärmt, wobei überschüssige Wärme von dem Kühlmittelkreis für die Klimatisiereinrichtung absorbiert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Ladewärme der Batterie wirkungsvoll zu speichern und die Temperatur der Batterie innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches mit größerer Zuverlässigkeit zu steuern.
Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt den Gesamtaufbau eines Temperaturverwaltungssystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Steuersystemdiagramm des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug;
3 zeigt einen Betriebszustand des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Ladens;
4 zeigt den Betriebszustand des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Aufwärmens einer Batterie;
5 zeigt den Betriebszustand des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Heizens;
6 zeigt den Betriebszustand des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Kühlens;
7 ist ein Flussdiagramm, das die Details der Verarbeitung des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, das die Details der Verarbeitung des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug zeigt;
9 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen eines Ladezustandes und der Wassertemperatur zeigt;
10 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen des Ladezustandes und der Wassertemperatur zeigt;
11 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen des Ladezustandes und der Wassertemperatur zeigt;
12 zeigt den Gesamtaufbau des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform;
13 zeigt den Gesamtaufbau des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform;
14 zeigt den Gesamtaufbau des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform;
15 zeigt den Gesamtaufbau des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform;
16 zeigt den Gesamtaufbau des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
17 zeigt den Gesamtaufbau des Temperaturverwaltungssystems für das Elektrofahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt den Gesamtaufbau eines Temperaturverwaltungssystems 100 für ein Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Temperaturverwaltungssystem 100 für das Elektrofahrzeug ist mit einem Klimatisierkreis 10, einem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 und einem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 versehen.
Es folgt eine Beschreibung des Klimatisierkreises 10.
Der Klimatisierkreis 10 ist ein Kühlmittelkreis, der einen Kühlkreislauf bildet, in dem ein Kühlmittel (wie etwa HFC134a) der Reihe nach durch einen Kompressor 11, einen Kondensator 12, ein Ausdehnungsventil 13 und einen Verdampfer 14 zirkuliert.
Der Kompressor 11, der von einem Elektromotor angetrieben wird, komprimiert Kühlmittelgas und gibt das komprimierte Kühlmittelgas ab, das eine hohe Temperatur und einen hohen Druck hat.
Der Kondensator 12 tauscht Wärme zwischen dem komprimierten Kühlmittelgas und Außenluft und strahlt die Wärme des komprimierten Kühlmittelgases an die Außenluft ab, so dass das komprimierte Kühlmittelgas gekühlt und kondensiert wird und zu einem flüssigen Kühlmittel werden kann.
Das Ausdehnungsventil 13 dehnt ein flüssiges Hochdruckkühlmittel aus, um ein flüssiges Niederdruckkühlmittel zu erhalten. Das Ausdehnungsventil 13 ist ein temperaturempfindliches Ausdehnungsventil (TXV) und steuert die Menge des Kühlmittels, das in den Verdampfer 14 fließt, so das sich ein Grad der Überhitzung an einem Auslass des Verdampfers 14 in einem vorbestimmten Zustand befindet, der im Voraus eingestellt wird.
Der Verdampfer 14 tauscht Wärme zwischen dem flüssigen Kühlmittel und Luft im Inneren eines Fahrgastraumes und absorbiert die Wärme der Luft innerhalb des Fahrgastraumes, um die Luft in dem Fahrgastraum zu kühlen, und verdampft das flüssige Kühlmittel, um das Kühlmittelgas zu erhalten.
Der Klimatisierkreis 10 ist weiterhin mit einem Umgehungsleitungsweg 15, der eine stromabwärtige Seite des Kompressors 11 und eine stromabwärtige Seite des Kondensators 12 verbindet, einem Wasserkondensator 16, der in der Mitte des Umgehungsleitungsweges 15 vorgesehen ist, einem Kühler 17, der parallel zu dem Verdampfer 14 vorgesehen ist, und einem Leitungsweg 19 ausgestattet, der es dem Kühlmittel gestattet, durch ein Ausdehnungsventil 18 zu fließen.
Der Wasserkondensator 16 ist ein Wärmetauscher, der an dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 vorgesehen ist und die Wärme zwischen dem Kühlmittel, das durch den Umgehungsleitungsweg 15 fließt, und dem Kühlmittel tauscht, das durch den Hochtemperatur-Wasserkreis 30 fließt. Der Kühler 17 ist ein Wärmetauscher, der an dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 vorgesehen ist und Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 und dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 tauscht. Der Einfluss/Ausfluss des Kühlmittels in den/aus dem Kühler 17 wird über das temperaturempfindliche Ausdehnungsventil (TXV) ähnlich dem Verdampfer 14 ausgeführt.
Der Klimatisierkreis 10 ist weiterhin mir einem Dreiwegeventil 20, das Leitungswege derart umschalten kann, dass das Kühlmittel, das aus dem Kompressor 11 ausgegeben wird, zu der Seite des Kondensators 12 und/oder der Seite des Umgehungsleitungsweges 15 fließen kann, einem Absperrventil 21, das ein Rückfließen des Kühlmittels, das durch den Umgehungsleitungsweg 15 fließt, zu der Seite des Kondensators 12 verhindert, einem Verdampfer-Solenoidventil 22, das den Kühlmittelleitungsweg zu dem Verdampfer 14 öffnen/schließen kann, und einem Kühler-Solenoidventil 23 versehen, das den Kühlmittelleitungsweg zu dem Kühler 17 öffnen/schließen kann.
Als nächstes folgt eine Erläuterung des Hochtemperatur-Wasserkreises 30.
Der Hochtemperatur-Wasserkreis 30 gestattet es Kühlwasser (wie etwa einem Frostschutzmittel), der Reihe nach durch eine Radiatorpumpe 31, einen Radiator 32 und einen Motor 33 und zudem der Reihe nach durch eine H/C-Pumpe 34, einen Heizkern 35 und den Wasserkondensator 16 zu zirkulieren. Das heißt, der Hochtemperatur-Wasserkreis 30 ist ein Kühlwasserkreislauf, der es der Wärme, die in dem Motor 33 und/oder dem Wasserkondensator 16 absorbiert wird, gestattet, in dem Radiator 32 und/oder dem Heizkern 35 abgestrahlt zu werden.
Die Radiatorpumpe 31 leitet das Kühlwasser zu dem Radiator 32. Der Radiator 32 kühlt das Kühlwasser durch Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlwasser und Luft außerhalb des Fahrgastraumes und Freigeben der Wärme des Kühlwassers nach außen aus dem Fahrgastraum. Der Motor 33 ist ein Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeuges und treibt das Fahrzeug durch die Zufuhr von Strom aus einer Batterie 1 an.
Die H/C-Pumpe 34 leitet das Kühlwasser zu dem Heizkern 35. Der Heizkern 35 erwärmt die Luft im Inneren des Fahrgastraumes und kühlt das Kühlwasser durch Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlwasser und der Luft im Inneren des Fahrgastraumes und Freigeben der Wärme des Kühlwassers in den Fahrgastraum. Der Wasserkondensator 16 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 und dem Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 tauscht und der die Wärme aus dem Kühlmittel auf das Kühlwasser überträgt.
Der Hochtemperatur-Wasserkreis 30 ist weiterhin mit einem Umgehungsleitungsweg 36, der eine stromabwärtige Seite des Wasserkondensators 16 und eine stromaufwärtige Seite der Radiatorpumpe derart verbindet, dass der Motor 33 umgangen wird, und einem Wasserumschaltventil 37 ausgestattet, das Leitungswege derart umschalten kann, dass das Kühlwasser auf der stromabwärtigen Seite des Wasserkondensators 16 zu der Seite des Motors 33 und/oder der Seite des Umgehungsleitungsweges 36 fließen kann.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung des Niedertemperatur-Wasserkreises 50.
Der Niedertemperatur-Wasserkreis 50 gestattet es dem Kühlwasser (wie etwa einem Frostschutzmittel), der Reihe nach durch eine Batteriepumpe 51, einen DC/DC-Wandler 52, einen Wechselrichter 53, eine Warmwasser-Heizeinrichtung 54, einen Wassermantel 55 und den Kühler 17 zu zirkulieren.
Die Batteriepumpe 51 leitet das Kühlwasser zu dem DC/DC-Wandler 52. Der DC/DC-Wandler 52 setzt den Strom, der von der Batterie 1 zugeführt wird, beispielsweise auf 12 V herab und gibt ihn an ein Stromsystem (eine Teilbatterie oder dergleichen) ab, die sich von einem Antriebssystem (dem Motor 33, dem Wechselrichter 33 und dergleichen) unterscheidet. Der Wechselrichter 53 wandelt den Gleichstrom aus der Batterie 1 in einen Wechselstrom gemäß einer erforderlichen Antriebskraft des Fahrzeugs um und führt sie dem Motor 33 zu. Die Batterie 1, die einen Wärmeisolieraufbau hat, der die Wärmeisoliereigenschaft zwischen der Batterie 1 und der Außenluft beibehalten kann, speichert den Strom, der dem Motor 33 zum Antreiben des Fahrzeuges zugeführt wird.
Die Warmwasser-Heizeinrichtung 54, wie etwa eine PTC-Heizeinrichtung oder dergleichen, erwärmt das Kühlwasser durch die Wärme, die mit Hilfe des Stroms erzeugt wird, der von der Batterie 1 zugeführt wird. Der Wassermantel 55 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlwasser und der Batterie 1 tauscht und in der Nähe der Batterie 1 vorgesehen ist, um eine Kontaktfläche mit einem Batteriemodul zu vergrößern. Der Kühler 17 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 und dem Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 tauscht und die Wärme aus dem Kühlmittel auf das Kühlwasser überträgt.
Das Temperaturverwaltungssystem 100 für das Elektrofahrzeug besteht aus den oben beschriebenen drei Kreisen, wobei Wärme unter den jeweiligen Kreisen getauscht wird.
Nun folgt eine Erläuterung der Abgabe von Wärme zwischen dem Fahrzeug und der Luft außerhalb des Fahrgastraumes.
Der Radiator 32 in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 und der Kondensator 12 in dem Klimatisierkreis 10 sind an Positionen angeordnet, die Fahrtwind zu der Zeit erhalten, zu der sich das Fahrzeug bewegt. Dadurch ist es während der Fahrt möglich, Wärme von dem Radiator 32 und dem Kondensator 12 durch den Fahrtwind abzustrahlen. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, einen elektrisch betriebenen Kondensatorlüfter 2 in der Nähe des Radiators 32 und des Kondensators 12 vorzusehen und zwangsweise Wärme von dem Radiator 32 und dem Kondensator 12 durch Betrieb des Kondensatorlüfters 2 abzustrahlen.
Darüber hinaus wird die Abgabe von Wärme zwischen dem Fahrzeug und der Luft im Inneren des Fahrgastraumes erläutert.
Eine Klimatisiereinheit, die die Temperatur im Inneren des Fahrgastraumes einstellt, ist mit einem Gebläselüfter 3, dem Verdampfer 14, einer Mischklappe 4 und dem Heizkern 35 ausgestattet.
Luft, die von dem Gebläselüfter 3 wahlweise aus der Luft im Inneren des Fahrgastraumes oder von der Außenluft angesaugt wird, wird mit dem Verdampfer 14 gekühlt, gemäß einem Öffnungsgrad der Mischklappe 4 wiedererwärmt und anschließend in den Fahrgastraum aus Ausblaslöchern in den Fahrgastraum geblasen.
Die Luft kann in die Klimatisiereinheit durch Außenlufteinleitung oder Innenluftzirkulation aufgenommen werden, wobei die Umschaltung zwischen der Außenlufteinleitung und der Innenluftzirkulation gemäß einem Öffnungsgrad einer Einlassklappe erfolgt, die an dem stromaufwärtigsten Teil der Klimatisiereinheit vorgesehen ist. Der Öffnungsgrad der Mischklappe 4 wird gemäß einer Ausblassolltemperatur, die auf der Basis einer eingestellten Temperatur eingestellt wird, einem Erfassungswert eines Sonnenstrahlungsstärkesensors und dergleichen eingestellt. Ein Ausblasverhältnis zwischen einem Enteisungsausblasloch, einem Lüftungsausblasloch und einem Fußraumausblasloch als die Ausblaslöcher in den Fahrgastraum wird durch die Öffnungsgrade einer Enteisungsklappe, einer Lüftungsklappe und einer Fußraumklappe eingestellt, die die Öffnungsgrade der entsprechenden Ausblaslöcher einstellen.
Als nächstes wird eine Steuereinheit 70, die den Betrieb des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug steuert, unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
Die Steuereinheit 70 empfängt ein Erfassungssignal eines Ladungsstatussensors 71, der erfasst, dass sich das Fahrzeug in einem Ladezustand befindet, ein Erfassungssignal eines Innenlufttemperatursensors 72, der die Temperatur der Luft im Inneren des Fahrgastraumes erfasst, ein Erfassungssignal eines Außenlufttemperatursensors 73, der die Temperatur der Luft außerhalb des Fahrgastraumes erfasst, ein Erfassungssignal eines Sonnenstrahlungsstärkesensors 74, der eine Sonnenstrahlungsstärke erfasst, die von dem Fahrzeug erfasst wird, Einstellinformationen, wie etwa eine eingestellte Temperatur und Luftmenge, die von einem Fahrer eingestellt werden, der eine A/C-Steuereinheit 75 betätigt, die in einem Armaturenbrett angebracht ist, ein Erfassungssignal eines Niedertemperatur-Wasserkreis-Temperatursensors 76, der die Temperatur des Kühlwassers erfasst, das durch den Niedertemperatur-Wasserkreis 50 zirkuliert, und ein Erfassungssignal eines Hochtemperatur-Wasserkreis-Temperatursensors 77, der die Temperatur des Kühlwassers erfasst, das durch den Hochtemperatur-Wasserkreis 30 zirkuliert.
Die Steuereinheit 70 verarbeitet die empfangenen unterschiedlichen Signale und steuert die Luftmenge des Gebläselüfters 3, die Öffnungsgrade der jeweiligen Klappen, eine Drehzahl des Kompressors 11, den Betrieb des Kondensatorlüfters 2, den Betrieb der Warmwasser-Heizeinrichtung 54, den Betrieb der Radiatorpumpe 31, den Betrieb der H/C-Pumpe 34, den Betrieb der Batteriepumpe 51, das Umschalten des Dreiwegeventils 20, das Umschalten das Wasserumschaltventils 37, das Öffnen/Schließen des Verdampfer-Solenoidventils 22 und das Öffnen/Schließen des Kühler-Solenoidventils.
Als nächstes wird der Betrieb des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben. In den Zeichnungen ist der Teil der innerhalb des Klimatisierkreises 10, des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 und des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 mit einer dicken Linie dargestellt ist, der Kreislauf, durch den das Kühlmittel oder das Kühlwasser fließt.
3 ist ein Schaltdiagramm, das den Betrieb des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Ladens der Batterie zeigt.
In dem Klimatisierkreis 10 arbeitet der Kompressor 11 und gestattet es dem Kühlmittel, der Reihe nach durch das Dreiwegeventil 20, den Wasserkondensator 16, das Kühler-Solenoidventil 23, das Ausdehnungsventil 18 und den Kühler 17 zu zirkulieren. Wenn der Kühlmittel-Zirkulationsleitungsweg durch das Dreiwegeventil 20 und das Absperrventil 21 beschränkt ist, fließt das Kühlmittel nicht zu der Seite des Kondensators 12. Der Kühlmittel-Zirkulationsleitungsweg wird zudem durch Absperren des Verdampfer-Solenoidventils 22 beschränkt, und somit fließt das Kühlmittel nicht zu dem Verdampfer 14.
In dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 arbeitet die Batteriepumpe 51 und gestattet des dem Kühlwasser, der Reihe nach durch den DC/DC-Wandler 52, den Wechselrichter 53, die Warmwasser-Heizeinrichtung 54, den Wassermantel 55 und den Kühler 17 zu zirkulieren.
In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 arbeitet die H/C-Pumpe 34 und gestattet es dem Kühlwasser, der Reihe nach durch den Heizkern 35, den Wasserkondensator 16 und das Wasserumschaltventil 37 zu zirkulieren. Wenn der Kühlwasser-Zirkulationsleitungsweg durch das Wasserumschaltventil 37 beschränkt ist und die Radiatorpumpe 31 nicht arbeitet, fließt kein Kühlwasser zu dem Motor 33 und dem Radiator 32.
Somit werden zur Zeit des Ladens der Batterie die Ladewärme der Batterie 1 und ein Wärmeverlust des Wechselrichters 53 und des DC/DC-Wandlers 52 in dem Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 absorbiert, wobei das Kühlwasser durch die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 nach Bedarf erwärmt wird. Überschüssige Wärme des Kühlwassers wird in dem Kühler 17 auf das Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 übertragen.
Weiterhin wird in dem Klimatisierkreis 10 Wärme in dem Wasserkondensator 16 von dem Hochtemperatur-Kühlmittel auf der Ausgabeseite des Kompressors 11 auf das Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 übertragen und überschüssige Wärme des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 in dem Kühler 17 absorbiert. In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 wird das Kühlwasser, das in dem Wasserkondensator 16 erwärmt wird, zu dem Heizkern 35 zirkuliert.
4 ist ein Schaltdiagramm, das den Betrieb des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Aufwärmens der Batterie zeigt.
In diesem Fall arbeiten der Kompressor 11, die Radiatorpumpe 31 und die H/C-Pumpe 34 nicht, weshalb das Kühlmittel und das Kühlwasser nicht durch den Klimatisierkreis 10 und den Hochtemperatur-Wasserkreis 30 zirkulieren.
In dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 arbeitet die Batteriepumpe 51 und gestattet es dem Kühlwasser, der Reihe nach durch den DC/DC-Wandler 52, den Wechselrichter 53, die Warmwasser-Heizeinrichtung 54, den Wassermantel 55 und den Kühler 17 zu fließen. Zudem wird die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 betätigt, um das Kühlwasser zu erwärmen. Wenn das Kühlmittel nicht durch den Klimatisierkreis 10 fließt, wird der Wärmeaustausch in dem Kühler 17 nicht ausgeführt.
Somit werden zur Zeit des Aufwärmens der Batterie die Ladewärme der Batterie 1 und der Wärmeverlust des Wechselrichters 53 sowie des DC/DC-Wandlers 52 in dem Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 absorbiert und wird das Kühlwasser durch die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 erwärmt und mit der geeigneten Temperatur zirkuliert, um so die Batterie 1 zu erwärmen.
5 ist ein Schaltdiagramm, das den Betrieb des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Heizens darstellt.
In dem Klimatisierkreis 10 arbeitet der Kompressor 11 und gestattet es dem Kühlmittel, der Reihe nach durch das Dreiwegeventil 20, den Wasserkondensator 16, das Verdampfer-Solenoidventil 22, das Ausdehnungsventil 13 und den Verdampfer 14 und parallel dazu der Reihe nach durch das Dreiwegeventil 20, den Wasserkondensator 16, das Kühler-Solenoidventil 23, das Ausdehnungsventil 18 und den Kühler 17 zu zirkulieren. Wenn der Kühlmittel-Zirkulationsleitungsweg durch das Dreiwegeventil 20 und das Absperrventil 21 beschränkt ist, fließt das Kühlmittel nicht zu der Seite des Kondensators 12.
In dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 arbeitet die Batteriepumpe 51 und gestattet es dem Kühlwasser, der Reihe nach durch den DC/DC-Wandler 52, den Wechselrichter 53, die Warmwasser-Heizeinrichtung 54, den Wassermantel 55 und den Kühler 17 zu zirkulieren.
In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 arbeitet die H/C-Pumpe 34 und gestattet es dem Kühlwasser, der Reihe nach durch den Heizkern 35, den Wasserkondensator 16, das Wasserumschaltventil 37 und den Motor 33 zu zirkulieren. Wenn der Kühlwasser-Zirkulationsleitungsweg durch das Wasserumschaltventil 37 beschränkt wird, fließt das Kühlwasser nicht durch den Umgehungsleitungsweg 36 zwischen dem Wasserumschaltventil 37 und der H/C-Pumpe 34. Wenn darüber hinaus die Radiatorpumpe 31 nicht betätigt wird, fließt das Kühlwasser nicht zu dem Radiator 32.
Somit werden zur Zeit des Heizens die Ladewärme der Batterie 1 und der Wärmeverlust des Wechselrichters 53 sowie des DC/DC-Wandlers 52 in dem Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 absorbiert, wobei das Kühlwasser durch die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 nach Bedarf erwärmt wird. Überschüssige Wärme des Kühlwassers wird in dem Kühler 17 auf das Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 übertragen.
Weiterhin wird in dem Klimatisierkreis 10 Wärme durch den Wasserkondensator 16 von dem Hochtemperatur-Kühlmittel aus der Ausgabeseite des Kompressors 11 auf das Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 übertragen und die überschüssige Wärme des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 in dem Kühler 17 absorbiert. In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 wird das Kühlwasser, das durch den Wasserkondensator 16 und Abwärme des Motors 33 erwärmt wird, durch den Heizkern 35 zirkuliert.
6 ist ein Schaltdiagramm, das den Betrieb des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug zur Zeit des Kühlens zeigt.
In dem Klimatisierkreis 10 arbeitet der Kompressor 11 und gestattet es dem Kühlmittel, der Reihe nach durch das Dreiwegeventil 20, den Kondensator 12, das Absperrventil 21, das Verdampfer-Solenoidventil 22, das Ausdehnungsventil 13 und den Verdampfer 14 zu zirkulieren. Parallel dazu zweigt der Klimatisierkreis 10 an der Position stromabwärts des Absperrventils 21 ab, wobei das Kühlmittel der Reihe nach durch das Kühler-Solenoidventil 23, das Ausdehnungsventil 18 und den Kühler 17 zirkuliert. Wenn der Kühlmittel-Zirkulationsleitungsweg durch das Dreiwegeventil 20 beschränkt ist, fließt das Kühlmittel nicht zu der Seite des Kondensators 16.
In dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 arbeitet die Batteriepumpe 51 und gestattet es dem Kühlwasser, der Reihe nach durch den DC/DC-Wandler 52, den Wechselrichter 53, die Warmwasser-Heizeinrichtung 54, den Wassermantel 55 und den Kühler 17 zu zirkulieren.
In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 arbeitet die Radiatorpumpe 31 und gestattet es dem Kühlwasser, der Reihe nach durch den Radiator 32 und den Motor 33 zu zirkulieren. Wenn die H/C-Pumpe 34 nicht arbeitet, fließt das Kühlwasser nicht zu dem Heizkern 35 und zirkuliert zwischen dem Motor 33 und dem Radiator 32.
Somit werden zur Zeit der Kühlung die Ladewärme der Batterie 1 und der Wärmeverlust des Wechselrichters 53 sowie des DC/DC-Wandlers 52 in dem Kühlwasser des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 absorbiert. Überschüssige Wärme des Kühlwassers wird in dem Kühler 17 auf das Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 übertragen.
Weiterhin wird in dem Klimatisierkreis 10 Wärme in dem Verdampfer 14 aus der Luft, die dem Fahrgastraum zugeführt wird, absorbiert, die überschüssige Wärme des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 in dem Kühler 17 absorbiert und Wärme in dem Kondensator 12 von dem Kühlmittel an die Außenluft abgestrahlt. In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 wird die Abwärme des Motors 33 durch den Radiator 32 freigegeben.
Als nächstes werden die Details des Ablaufes, der von der Steuereinheit 70 des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. 7 und 8 sind Flussdiagramme, die den Ablauf veranschaulichen, der von der Steuereinheit 70 ausgeführt wird, wenn das Fahrzeug stoppt und die Batterie geladen wird. Der Steuerablauf, wie er in 7 und 8 gezeigt ist, wird je einer Mikroperiode wiederholt ausgeführt.
In Schritt S1 entscheidet die Steuereinheit 70, ob der Ladungszustand (SOC) der Batterie 1 70% oder mehr beträgt, oder nicht. Wenn entschieden wird, dass der SOC 70% oder mehr beträgt, schreitet der Ablauf zu Schritt S2 fort, und wenn entschieden wird, dass der SOC geringer als 70% ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S8 fort. Um vorzugsweise die Ladewärme zu nutzen, die zur Zeit des Ladens der Batterie freigesetzt wird, wird die Warmwasser-Heizeinrichtung 54, die später beschrieben wird, bei Schritt S7 betätigt, nachdem der SOC 70% oder mehr angenommen hat. Das heißt, ein Schwellenwert (70%), der den Betrieb der Warmwasser-Heizeinrichtung 54 bestimmt, wird in geeigneter Weise auf der Basis der Beziehung zwischen dem SOC und einer Erzeugungsmenge der Ladewärme der Batterie 1 eingestellt.
In Schritt S2 berechnet die Steuereinheit 70 die Ausblassolltemperatur. Die Ausblassolltemperatur wird auf der Basis der eingestellten Temperatur der Klimatisiereinheit, der Temperatur der Luft in dem Fahrgastraum, der Temperatur der Außenluft, der Sonnenstrahlungsstärke, die von dem Fahrzeug aufgenommen werden soll, und dergleichen berechnet. Wenn beispielsweise eine Automatikbetriebsart von dem Fahrer durch Drücken eines AUTO-Schalters in der A/C-Steuereinheit 75 eingestellt wird, wird die Ausblassolltemperatur automatisch derart berechnet, dass die Temperatur der Luft im Inneren des Fahrgastraumes die eingestellte Temperatur wird. Übrigens wird dieser Steuerablauf zur Zeit des Ladens der Batterie ausgeführt, wenn der Fahrer nicht Platz genommen hat (Einsteckzustand). Daher wird die eingestellte Temperatur, die für den Fall eingestellt wird, wenn der Fahrer das Fahrzeug anhält und den Einsteckzustand einrichtet, als die eingestellte Temperatur der A/C-Steuereinheit 75 bezeichnet.
In einem Schritt S3 entscheidet die Steuereinheit 70, ob eine Heizanforderung erfolgt ist oder nicht. Wenn entschieden wird, dass die Heizanforderung erfolgt ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S4 fort, und wenn entschieden wird, dass die Heizanforderung nicht erfolgt ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S5 fort. Ob die Heizanforderung erfolgt ist oder nicht, wird auf der Basis der Ausblassolltemperatur und der Temperatur der Luft innerhalb des Fahrgastraumes bestimmt. Es wird beispielsweise bestimmt, dass die Heizanforderung erfolgt, wenn die Ausblassolltemperatur höher ist als die Temperatur der Luft im Inneren des Fahrgastraumes, und es wird bestimmt, dass eine Kühlanforderung erfolgt, wenn die Ausblassolltemperatur geringer ist als die Temperatur innerhalb des Fahrgastraumes.
Bei Schritt S4 setzt die Steuereinheit einen Klimatisierkreis der Klimatisiereinheit auf eine Heizbetriebsart. Somit wird die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 35°C eingestellt. Die Einlassklappe wird in die Position der Innenluftzirkulation (REC) angetrieben und die Enteisungsklappe derart angetrieben, dass das Enteisungsausblasloch in einen offenen Zustand (DEF) gebracht wird. Die Mischklappe 4 wird in eine Vollwärmeposition (F/HOT) angetrieben, in der die gesamte Luft, die durch den Verdampfer 14 in der Klimatisiereinheit strömt, durch den Heizkern 35 strömt.
In Schritt S5 setzt die Steuereinheit den Klimatisierkreis der Klimatisiereinheit in eine Kühlbetriebsart. Dadurch wird die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 15°C eingestellt. Die Einlassklappe wird in die Position der Innenluftzirkulation (REC) angetrieben, und die Lüftungsklappe wird derart angetrieben, dass das Lüftungsausblasloch in einen offenen Zustand (VENT) gebracht wird. Die Mischklappe 4 wird in eine Vollkaltposition (F/COOL) angetrieben, in der die gesamte Luft, die durch den Verdampfer 14 in der Klimatisiereinheit strömt, nicht durch den Heizkern 35 strömt.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 beinahe gleich der Temperatur der Batterie 1 ist, wird die Solltemperatur (35°C, 15°C), die in den Schritten S4 oder S5 eingestellt wird, auf einen oberen Grenzwert oder einen unteren Grenzwert der Temperatur, die für den Betrieb zu bevorzugen ist, auf der Basis der Spezifikationen der Batterie 1 eingestellt.
In Schritt S6 entscheidet die Steuereinheit, ob die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 kleiner oder gleich der Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 ist oder nicht. Wird entschieden, dass die Temperatur des Kühlwassers die Solltemperatur oder geringer als diese ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S7 fort, und wenn entschieden wird, dass die Temperatur höher als die Solltemperatur ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S8 fort. Die Solltemperatur bezeichnet die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50, die bei Schritt S4 oder S5 eingestellt wird.
Bei Schritt S7 betätigt die Steuereinheit 70 die Warmwasser-Heizeinrichtung 54.
Bei Schritt S8 stoppt die Steuereinheit die Warmwasser-Heizeinrichtung 54.
Bei Schritt S9 entscheidet die Steuereinheit, ob die Temperatur der Batterie eine zulässige Temperatur ist oder nicht. Wird entschieden, dass die Temperatur der Batterie die zulässige Temperatur oder größer als diese ist, schreitet der Ablauf zu einem Schritt S10 fort, und wenn entschieden wird, dass die Temperatur geringer ist als die zulässige Temperatur, schreitet der Ablauf zu Schritt 511 fort. Die zulässige Temperatur bezeichnet die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50, die bei Schritt S4 oder S5 eingestellt wird.
In Schritt S10 treibt die Steuereinheit 70 den Kompressor 11 derart an, dass sich der Kompressor 11 mit einer minimalen Drehzahl dreht, und öffnet das Kühler-Solenoidventil 23.
In Schritt S11 hält die Steuereinheit 70 den Kompressor 11 an.
Das heißt, wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 die zulässige Temperatur der Batterie 1 überschreitet, wird lediglich durch die Ladewärme der Batterie 1 und die Abwärme des DC/DC-Wandlers und des Wechselrichters 53 der Kompressor 11 angetrieben, um das Kühlwasser zwangsweise zu kühlen.
In Schritt S12 entscheidet die Steuereinheit, ob sich der Klimatisierkreis in der Kühlbetriebsart befindet oder nicht. Wird entschieden, dass sich der Klimatisierkreis in der Kühlbetriebsart befindet, schreitet der Ablauf zu Schritt S13 fort, und wenn bestimmt wird, dass sich der Klimatisierkreis in der Heizbetriebsart befindet, schreitet der Ablauf zu Schritt S14 fort.
Bei Schritt S13 betätigt die Steuereinheit 70 den Kondensatorlüfter 2. Das heißt, in der Kühlbetriebsart wird Wärme in dem Kondensator 12 abgestrahlt.
In Schritt S14 hält die Steuereinheit 70 den Kondensatorlüfter 2 an.
Fortschreitend zu 8, entscheidet in Schritt S15 die Steuereinheit, ob sich der Klimatisierkreis in der Heizbetriebsart befindet oder nicht. Wenn entschieden wird, dass sich der Klimatisierkreis in der Heizbetriebsart befindet, schreitet der Ablauf zu Schritt S16 fort, und wenn entschieden wird, dass sich der Klimatisierkreis in der Kühlbetriebsart befindet, schreitet der Ablauf zu Schritt S17 fort.
In Schritt S16 stellt die Steuereinheit 70 die Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 auf 80°C ein. Wenn er sich in der Heizbetriebsart befindet, ist die Solltemperatur relativ hoch, weil der Fahrgastraum mit Hilfe von Kondensationswärme des Wasserkondensators 16 vorgewärmt wird.
Bei Schritt S17 stellt die Steuereinheit 70 die Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 auf 60°C ein.
In Schritt S18 entscheidet die Steuereinheit, ob die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 größer oder gleich der Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 ist oder nicht. Wenn entschieden wird, dass die Temperatur des Kühlwassers die Solltemperatur oder größer ist als diese, schreitet der Ablauf zu Schritt S19 fort, und wenn bestimmt wird, dass die Temperatur geringer ist als die Solltemperatur, schreitet der Ablauf zu Schritt S20 fort.
Bei Schritt S19 gestattet des die Steuereinheit 70 dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 als Radiatorkreislauf zu arbeiten und betätigt den Kondensatorlüfter 2. Der Radiatorkreislauf bezeichnet einen Heizkernkreislauf, in dem Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 durch den Heizkern 35 zirkuliert, wie es in 3 gezeigt ist, dem ein Kreislauf hinzugefügt ist, in dem das Kühlwasser ebenfalls durch den Radiator 32 durch die angetriebene Radiatorpumpe 31 zirkuliert. In dem Radiatorkreislauf gibt das Kühlwasser die Wärme, die in dem Wasserkondensator 16 absorbiert wird, an den Fahrgastraum in dem Heizkern 35 ab und gibt zudem die Wärme nach außen aus dem Fahrgastraum in dem Radiator 32 ab. Das heißt, wenn in Schritt S18 die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 die Solltemperatur überschreitet, wird das Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 zwangsweise durch die Abstrahlung des Radiators gekühlt.
Bei Schritt S20 gestattet es die Steuereinheit 70 dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 als der Heizkernkreislauf zu arbeiten, und stoppt den Kondensatorlüfter 2. Der Heizkernkreislauf bezeichnet einen Kreislauf, in dem das Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 durch den Heizkern 35 und den Wasserkondensator 16 zirkuliert, wie es in 3 gezeigt ist. In diesem Fall wird das Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 nicht von dem Radiator abgestrahlt.
In Schritt S21 entscheidet die Steuereinheit, ob ein Heizen erfolgt oder nicht und ob die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 60°C oder mehr beträgt oder nicht. Wenn entschieden wird, dass die Bedingungen erfüllt sind, schreitet der Ablauf zu Schritt S22 fort, und wenn entschieden wird, dass die Bedingungen nicht erfüllt sind, schreitet der Ablauf zu Schritt S23 fort. Ein Schwellenwert der Entscheidung, der bei diesem Schritt 60°C ist, wird in geeigneter Weise als ein Wert eingestellt, durch den eine Bestimmung erfolgen kann, dass die Temperatur des Heizkerns ausreichend hoch ist, um den Fahrgastraum durch Betätigung des Gebläselüfters 3 vorzuheizen.
Bei Schritt S22 treibt die Steuereinheit 70 den Gebläselüfter 3 derart an, dass er sich mit einer minimalen Drehzahl dreht. Dadurch wird während der Heizbetriebsart warme Luft in den Fahrgastraum eingeleitet, um so den Fahrgastraum vorzuwärmen.
In Schritt S23 hält die Steuereinheit 70 den Gebläselüfter 3 an.
Als nächstes wird die Funktion des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug zu einer Zeit des Ladens der Batterie unter Bezugnahme auf 9 bis 11 beschrieben.
9 zeigt den Fall, bei dem die Batterie 1, die nach der Fahrt des Fahrzeuges bereits aufgewärmt ist, im Winter oder dergleichen geladen wird, wenn die Temperatur der Außenluft gering ist. In diesem Fall wird der Klimatisierkreis auf die Heizbetriebsart gesetzt, die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 35°C eingestellt und die Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 auf 80°C eingestellt.
Wenn die Batterie geladen wird, nimmt der Ladungszustand zu. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ladewärme, die zusammen mit dem Laden erzeugt wird, in dem Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 über den Wassermantel 55 absorbiert. Wenn das Kühlwasser durch die Batteriepumpe 51 zur Zirkulation gebracht ist, nimmt die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 allmählich zu.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers zum Zeitpunkt t1 die zulässige Temperatur der Batterie 1 (35°C) erreicht oder diese überschreitet, wird das Kühler-Solenoidventil 23 geöffnet und der Kompressor 11 betätigt. In diesem Fall wird der Kompressor 11 annähernd mit der minimalen Drehzahl betrieben und derart gesteuert, das die Temperatur des Kühlwassers nicht die zulässige Temperatur (35°C) überschreitet. Wenn das Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 durch den Betrieb des Kompressors 11 zirkuliert, wird die Wärme des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 in dem Kühlmittel über den Kühler 17 absorbiert.
Die Wärme des Kühlmittels, die in dem Kühler 17 absorbiert wird, wird in dem Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 über den Wasserkondensator 16 absorbiert. Wenn der Kompressor 11 in dem Klimatisierkreis 10 betätigt wird, ist die Menge der Wärmeabstrahlung in dem Wasserkondensator 16 die Menge der Wärme, die man durch Hinzufügen der Wärmemenge erhält, die in dem Kühler 17 und durch die Arbeit des Kompressors 11 absorbiert wird. Dadurch nimmt die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 allmählich zu.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 60°C zum Zeitpunkt t2 überschreitet, wird der Gebläselüfter 3 mit der minimalen Drehzahl betätigt. Dadurch wird die Luft, die in dem Heizkern 35 erwärmt wird, in den Fahrgastraum ausgeblasen und der Fahrgastraum vorgewärmt.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 die Solltemperatur (80°C) zum Zeitpunkt t3 überschreitet, wird es dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 gestattet, als Radiatorkreislauf zu arbeiten, und der Kondensatorlüfter 2 wird betätigt. Dadurch wird die Wärme des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 über den Radiator 32 an die Außenluft abgegeben.
Ist das Laden zum Zeitpunkt t4 abgeschlossen, stoppen der Kompressor 11, der Kondensatorlüfter 2 und der Gebläselüfter 3. Die Ladewärme der Batterie 1 wird danach nicht erzeugt, und somit nimmt die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 allmählich durch natürliche Wärmeabstrahlung ab. In diesem Fall wird jedoch die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 betätigt, wobei eine derartige Steuerung ausgeführt wird, dass die Temperatur des Kühlwassers in die Nähe der Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 (35°C) gelangt.
10 zeigt den Fall, bei dem die Batterie 1 geladen wird, die im Winter oder dergleichen kalt ist, wenn die Außentemperatur gering ist. In diesem Fall wird der Klimatisierkreis auf die Heizbetriebsart gestellt, die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 35°C eingestellt und die Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 auf 80°C eingestellt.
Wird die Batterie 1 geladen, nimmt der Ladezustand zu. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ladewärme, die zusammen mit Laden erzeugt wird, in dem Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 über den Wassermantel 55 absorbiert. Da das Kühlwasser durch die Batteriepumpe 51 zur Zirkulation gebracht ist, nimmt die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 allmählich zu.
Zu einem Zeitpunkt t1 erreicht der Ladungszustand der Batterie 70% oder mehr. Zu diesem Zeitpunkt ist die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 kleiner oder gleich der Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 (35°C), weshalb die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 betätigt und das Kühlwasser erwärmt wird. Das heißt, die Ladewärme wird vorzugsweise verwendet, um das Kühlwasser zu erwärmen, bis der Ladezustand der Batterie 70% erreicht hat, wobei, wenn die Temperatur des Kühlwassers selbst in einem Zustand, in dem der Ladezustand 70% erreicht, nicht die Solltemperatur (35°C) erreicht, die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 verwendet wird, um das Kühlwasser zu erwärmen.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 die Solltemperatur (35°C) zum Zeitpunkt t2 erreicht, wird die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 gestoppt. Anschließend wird, wenn die Temperatur infolge natürlicher Wärmeabstrahlung abnimmt, die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 erneut betätigt. Somit wird die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 derart ein-/ausgeschaltet, dass die Temperatur des Kühlwassers in die Nähe der Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 (35°C) gelangt.
Inzwischen wird der Kompressor 11 angehalten, und das Kühlmittel zirkuliert nicht in dem Klimatisierkreis 10. Da keine Wärmeabsorption in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 über den Wasserkondensator 16 erfolgt, erreicht die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 die Nähe der Temperatur der Außenluft.
11 zeigt den Fall, bei dem die Batterie 1 im Sommer oder dergleichen geladen wird, wenn die Temperatur der Außenluft hoch ist. In diesem Fall wird der Klimatisierkreis auf die Kühlbetriebsart eingestellt, die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 15°C eingestellt und die Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 auf 60°C eingestellt.
Wenn die Batterie 1 geladen wird, erhöht sich der Ladezustand. Da die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 höher ist als die zulässige Temperatur der Batterie (15°C), wird der Kompressor 11 gleichzeitig mit dem Beginn des Ladens betätigt. Die Ladewärme, die zusammen mit dem Laden erzeugt wird, wird in dem Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 über den Wassermantel 55 absorbiert. Da das Kühlwasser durch die Batteriepumpe 51 zur Zirkulation gebracht ist, wird die Wärme in dem Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 über den Kühler 17 absorbiert. Dadurch verringert sich die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 allmählich.
Zudem wird der Kondensatorlüfter 2 zusammen mit dem Betrieb des Kompressors 11 betätigt, und somit wird die Wärme des Kühlmittels in dem Klimatisierkreis 10 von dem Kondensator 12 abgestrahlt.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 auf die zulässige Temperatur der Batterie (15°C) zum Zeitpunkt t1 abgesunken ist, werden der Kompressor 11 und der Kondensatorlüfter 2 angehalten. Dadurch nimmt die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 durch die Ladewärme zu, und der Kompressor 11 sowie der Kondensatorlüfter 2 werden wieder in Betrieb genommen. Somit werden der Kompressor 11 und der Kondensatorlüfter 2, der zusammen mit dem Kompressor 11 betätigt wird, derart ein-/ausgeschaltet, dass die Temperatur des Kühlwassers in die Nähe der Solltemperatur (15°C) des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 gelangt.
Daneben fließt in dem Klimatisierkreis 10 das Kühlmittel, das aus dem Kompressor 11 abgegeben wird, zu der Seite des Kondensators 12 und nicht zu dem Wasserkondensator 16. Somit wird keine Wärme in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 über den Wasserkondensator 16 absorbiert. Somit gelangt die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 in die Nähe der Temperatur der Außenluft.
Ist das Laden zu dem Zeitpunkt t2 abgeschlossen, nimmt die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 allmählich durch die natürliche Wärmeabsorption zu, da keine Ladewärme der Batterie 1 erzeugt wird. In diesem Fall werden jedoch der Kompressor 11 und der Kondensator 2 in Betrieb genommen und wird eine derartige Steuerung ausgeführt, dass die Temperatur des Kühlwassers in die Nähe der Solltemperatur (15°C) des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 gelangt.
Gemäß dieser Ausführungsform, die soweit beschrieben wurde, ist es möglich die Ladewärme, die von der Batterie 1 zur Zeit des Ladens der Batterie 1 erzeugt wird, mit Hilfe der Wärmemasse des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 als das Kühlsystem der Batterie 1 zu speichern und die überschüssige Wärme durch den wärmpumpenartigen Klimatisierkreis 10 zu absorbieren. Somit kann die Ladewärme der Batterie 1 wirkungsvoll gespeichert werden und die Temperatur der Batterie innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches gesteuert werden. Da es nicht erforderlich ist, den Klimatisierkreis 10 zu dem Zeitpunkt des Erwärmens der Batterie 1 zu betätigen, kann der Wirkungsgrad verbessert werden.
Wenn sich der Klimatisierkreis in der Heizbetriebsart befindet, wird die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 35°C eingestellt, und wenn sich die der Klimatisierkreis in der Kühlbetriebsart befindet, wird die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 15°C eingestellt. Dadurch ist es möglich, die Batterie 1 innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches zu einer Zeit des Ladens zu steuern. Insbesondere wenn sich der Klimatisierkreis in der Heizbetriebsart befindet, kann die Wärme, die zur Zeit des Ladens gespeichert wird, als Wärmequelle für das Heizen während des Fahrens verwendet werden, wodurch es möglich wird, die Menge des Stromes, der durch das Heizen während des Fahrens verbraucht wird, zu verringern und die Verringerung der Reichweite des Fahrzeuges zu verhindern.
Weiterhin ist der Niedertemperatur-Wasserkreis 30 vorgesehen, der den Wasserkondensator 16 hat, der die Wärme des Kühlmittels absorbiert, das aus dem Kompressor 11 des Klimatisierkreises 10 abgegeben wird. Somit kann die Wärme, die von dem Kühlmittel in dem Klimatisierkreis 10 über den Wasserkondensator 16 absorbiert wird, in dem Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 gespeichert werden und die Ladewärme der Batterie 1 effizienter gespeichert werden.
Wenn zudem die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 die Temperatur erreicht, die das Heizen zur Zeit des Ladens der Batterie ausführen kann, wird die Wärme von dem Heizkern 35 abgestrahlt und der Gebläselüfter 3 betätigt, um die warme Luft in den Fahrgastraum auszublasen. Auf diese Weise kann der Fahrgastraum zur Zeit des Ladens vorgewärmt werden.
Wenn weiterhin die Temperatur des Kühlwassers in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 die Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 zur Zeit des Ladens der Batterie überschreitet, wird es dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 gestattet, als Radiatorkreislauf zu arbeiten, und der Kondensatorlüfter 2 betätigt. Auf diese Weise kann überschüssige Wärme zur Zeit des Ladens an die Außenluft abgestrahlt werden und eine Beeinträchtigung der Lebensdauer des Motors 33 verhindert werden.
Wenn darüber hinaus die Batterie geladen wird und sich der Klimatisierkreis in der Kühlbetriebsart befindet, wird der Kondensatorlüfter 2 zusammen mit dem Antrieb des Kompressors 11 gedreht. Dadurch ist es möglich, die Beeinträchtigung der Lebensdauer des Motors 33 zu verhindern, wenn die Temperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 zu der Zeit des Ladens im Sommer oder dergleichen zunimmt, wenn die Temperatur hoch ist.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 kleiner oder gleich der Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 ist, wird die elektrische Warmwasser-Heizeinrichtung 54 benutzt, die mit Strom betrieben wird, der von der Batterie zugeführt wird. Dadurch wird es möglich, den Kühler 17 insbesondere für die Übertragung von Wärme von dem Niedertemperatur-Kühlwasser auf die Kühlmittelseite zu verwenden und eine Verminderung einer Nachführeigenschaft des Klimatisierkreises 10 infolge von Schwankungen der Temperatur der Batterie nach unten und oben zu vermeiden.
Weiterhin ist der Kühler 17 parallel mit dem Verdampfer 14 in dem Klimatisierkreis 10 angeschlossen, wobei es zu der Zeit des Ladens dem Kühlmittel gestattet ist, lediglich durch den Kühler 17 und nicht durch den Verdampfer 14 zu fließen. Dadurch ist es möglich, die Wärmetauscheffizienz des Kühlers 17 zu verbessern und die Ladewärme der Batterie 1 effizienter zu absorbieren.
Als nächstes werden Abänderungsbeispiele des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug unter Bezugnahme auf 12 bis 17 beschrieben.
12 zeigt ein erstes Abänderungsbeispiel des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug.
Gemäß dem ersten Abänderungsbeispiel unterscheidet sich die Position, an der der Wasserkondensator 16 vorgesehen ist, von jener der oben beschriebenen Ausführungsform. Das Wasserkondensator 16 ist an derselben Position in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 angeordnet, ist jedoch in dem Klimatisierkreis 10 zwischen dem Kompressor und dem Dreiwegeventil 20 vorgesehen. Das heißt, der Wasserkondensator 16 und der Kondensator 12 sind parallel zueinander entlang des Klimatisierkreises 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform angeordnet. Gemäß diesem Abänderungsbeispiel sind der Wasserkondensator 16 und der Kondensator 12 jedoch in Reihe vorgesehen. Dadurch absorbiert das Kühlwasser in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 Wärme aus dem Kühlmittel zu jedem Zeitpunkt, unabhängig von der Schaltposition des Dreiwegeventils 20, wodurch es möglich ist, eine Wärmeabstrahleigenschaft des Klimatisierkreises 10 zu verbessern.
13 zeigt ein zweites Abänderungsbeispiel des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug.
Gemäß dem zweiten Abänderungsbeispiel unterscheidet sich der Aufbau des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 und des Klimatisierkreises 10 von jenem der oben beschriebenen Ausführungsform. Hinsichtlich des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 sind der Wasserkondensator 16, das Wasserumschaltventil 37, die H/C-Pumpe 34 und der Heizkern 35 aus dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 der oben beschriebenen Ausführungsform entfernt, um so einen Kreislauf zu erhalten, in dem das Kühlwasser, das von der Radiatorpumpe 31 zugeführt wird, durch den Radiator 32 und den Motor zirkuliert.
Darüber hinaus ist in dem Klimatisierkreis 10 ein innerer Kondensator 24 an dem Umgehungsleitungsweg 15 vorgesehen, der die stromabwärtige Seite des Kompressors 11 und die stromabwärtige Seite des Kondensators 12 verbindet. Der innere Kondensator 24 ist im Inneren der Klimatisiereinheit, ähnlich dem Heizkern 35 der oben beschriebenen Ausführungsform vorgesehen.
Gemäß diesem Abänderungsbeispiel wird auf den Wasserkondensator 16 verzichtet, und somit kann der Wärmeaustausch zwischen dem Klimatisierkreis 10 und dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 nicht ausgeführt werden. Es ist jedoch möglich, den Aufbau des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 zu vereinfachen.
14 zeigt ein drittes Abänderungsbeispiel des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug.
Gemäß dem dritten Abänderungsbeispiel unterscheidet sich der Aufbau des Klimatisierkreises 10 von jenem der oben beschriebenen Ausführungsform. Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind der Verdampfer 14 und der Kühler 17 in dem Klimatisierkreis 10 parallel angeschlossen. Gemäß diesem Abänderungsbeispiel sind der Verdampfer 14 und der Kühler 17 jedoch in Reihe in dieser Reihenfolge angeschlossen.
Gemäß diesem Abänderungsbeispiel kann auf den Leitungsweg 19 und die Solenoidventile 22 und 23 in dem Klimatisierkreis 10 verzichtet und demzufolge dessen Aufbau vereinfacht werden.
15 zeigt ein viertes Abänderungsbeispiel des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug.
Gemäß dem vierten Abänderungsbeispiel unterscheidet sich der Aufbau des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 und des Klimatisierkreises 10 von jenem der oben beschriebenen Ausführungsform. Darüber hinaus wird Luft anstelle des Kühlwassers als das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 verwendet. Das heißt, es wird ein Gebläse 26 verwendet, um die Batterie 1 mit Luft zu kühlen. Eine Luftheizeinrichtung 56 wird verwendet, um die Batterie zu erwärmen. In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 sind der DC/DC-Wandler 52 und der Wechselrichter 53 in Reihe mit dem Motor 33 der oben beschriebenen Ausführungsform angeordnet. In dem Klimatisierkreis 10 ist ein Verdampfer 25 anstelle des Kühlers 17 der oben beschriebenen Ausführungsform vorgesehen, wobei dieser Verdampfer 25 in der Nähe der Batterie 1 angeordnet ist.
Gemäß diesem Abänderungsbeispiel kann die Temperatur der Batterie 1 in geeigneter Weise durch Einstellen des Betriebsstatus' des Verdampfers 25 und der Warmwasser-Heizeinrichtung 54 eingestellt werden. Darüber hinaus kann ein Kühlsystem der Batterie 1 vereinfacht werden, wenn auf das Kühlwasser in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 verzichtet wird.
16 zeigt ein fünftes Abänderungsbeispiel des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug.
Das fünfte Abänderungsbeispiel setzt voraus, dass das Fahrzeug einen In-Rad-Motor, der sich in einem Antriebsrad befindet, als Motor für das Antreiben des Fahrzeuges verwendet. Gemäß diesem Abänderungsbeispiel unterscheidet sich der Aufbau des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 von jenem der oben beschriebenen Ausführungsform.
In Bezug auf den Hochtemperatur-Wasserkreis 30 sind der Motor 33, die Radiatorpumpe 31, der Radiator 32 und das Wasserumschaltventil 37 aus dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 der oben beschriebenen Ausführungsform entfernt, so dass man einen Kreislauf erhält, in dem das Kühlwasser, das von der H/C-Pumpe 34 zugeführt wird, durch den Heizkern 35 und den Wasserkondensator 16 zirkuliert.
Gemäß diesem Abänderungsbeispiel ist es möglich, das Temperaturverwaltungssystem 100, das der oben beschriebenen Ausführungsform gleicht, auch in dem Fahrzeug zu realisieren, in dem der In-Rad-Motor angebracht ist.
17 zeigt ein sechstes Abänderungsbeispiel des Temperaturverwaltungssystems 100 für das Elektrofahrzeug.
Das sechste Abänderungsbeispiel setzt voraus, dass das Fahrzeug sowohl mit dem Motor 22 als auch einer Maschine 38 ausgestattet ist, wie etwa ein Hybridfahrzeug und ein Range-Extender-EV-Fahrzeug. Gemäß diesem Abänderungsbeispiel unterscheidet sich der Aufbau des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 von jenem der oben beschriebenen Ausführungsform. In dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 ist die Maschine in Reihe mit dem Motor 33 der oben beschriebenen Ausführungsform angeordnet.
Gemäß diesem Abänderungsbeispiel ist es möglich, das Temperaturverwaltungssystem 100, das der oben beschriebenen Ausführungsform gleicht, durch effektives Nutzen der Abwärme der Maschine 38 selbst in einem Fahrzeug zu realisieren, an dem die Maschine 38 angebracht ist.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden soweit erläutert. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind jedoch lediglich ein Teil von Anwendungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und sollen nicht dazu dienen, den technischen Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung auf die konkrete Konfiguration der oben beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken.
Der Schwellenwert der Temperatur des Kühlwassers in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50, der verwendet wird um zu entscheiden, ob die Warmwasser-Heizeinrichtung 54 betätigt werden soll oder nicht, ist beispielsweise auf 70% gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform eingestellt. Der Schwellenwert kann jedoch unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen dem Ladezustand und der zu erzeugenden Ladewärme auf einen Wert eingestellt sein, der sich von 70% unterscheidet.
Zudem ist die Solltemperatur des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 auf 35°C für die Heizbetriebsart und auf 15°C für die Kühlbetriebsart eingestellt. Sie kann jedoch auf eine andere Temperatur innerhalb des Temperaturbereiches eingestellt sein, der sich für den Betrieb der Batterie 1 eignet, die in dem Niedertemperatur-Wasserkreis 50 vorgesehen ist.
Zudem ist die Solltemperatur des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 auf 80°C für die Heizbetriebsart und auf 60°C für die Kühlbetriebsart eingestellt. Sie kann jedoch auf eine andere Temperatur innerhalb des Temperaturbereiches eingestellt sein, der sich für den Betrieb des Motors 33 eignet, der in dem Hochtemperatur-Wasserkreis 30 vorgesehen ist.
Zudem können sich die Solltemperaturen des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 und des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 zwischen dem Fall, bei dem die Wassertemperatur zunimmt, und dem Fall, bei dem die Wassertemperatur abnimmt durch Bereitstellen eines Differentials (Hysterese) unterscheiden, um ein Flattern zu verhindern.
Weiterhin wurde ein Frostschutzmittel als Beispiel verwendet, um das Kühlwasser des Niedertemperatur-Wasserkreises 50 und des Hochtemperatur-Wasserkreises 30 zu erläutern, wobei jedoch andere Kühlmittel, wie etwa Öl, verwendet werden können.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität für die japanische Patentanmeldung No. 2012-179334 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 13. August 2012. Die Inhalte dieser Anmeldung sind hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit enthalten.

Claims

Temperaturverwaltungssystem für ein Elektrofahrzeug, das in dem Elektrofahrzeug verwendet wird, das von einem Elektromotor angetrieben wird, umfassend: einen Kühlmittelkreis für eine Klimatisiereinrichtung, der eine Kompressionseinheit zum Komprimieren eines Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Kondensiereinheit zum Kondensieren des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung durch Abstrahlen von Wärme des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Druckmindereinheit zum Erhöhen und Vermindern des Drucks des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, und eine Verdampfungseinheit zum Verdampfen des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, indem es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet wird, Wärme zu absorbieren, enthält und der eine Zirkulation des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung gestattet; einen Kühlmittelkreis für eine Batterie, der es einem Kühlmittel für die Batterie gestattet, durch die Batterie, die Strom speichert, der dem Elektromotor zugeführt werden soll, die Verdampfungseinheit, die Bestandteil des Kühlmittelkreises für die Klimatisiereinrichtung ist, und eine Heizvorrichtung zu zirkulieren, die das Kühlmittel für die Batterie erwärmt; und eine Temperaturverwaltungs-Steuereinrichtung, die es dem Kühlmittel für die Batterie gestattet, während des Ladens zu zirkulieren, wenn sich die Batterie in einem Zustand des Speicherns von Strom befindet, der von einer externen Stromquelle zugeführt wird, die das Kühlmittel für die Batterie mit Hilfe der Heizvorrichtung erwärmt, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie geringer ist als eine Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie, und die es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet, zu zirkulieren und Wärme von dem Kühlmittel für die Batterie in der Verdampfungseinheit zu absorbieren, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie höher ist als die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, bei dem, wenn die Ausblassolltemperatur einer Klimatisiereinheit, die die Temperatur von Luft in dem Fahrgastraum einstellt, höher ist als die Temperatur der Luft in dem Fahrgastraum, die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie auf eine zulässige obere Grenztemperatur der Batterie eingestellt wird, und wenn die Ausblassolltemperatur der Klimatisiereinheit niedriger ist als die Temperatur in dem Fahrgastraum, die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie auf eine zulässige untere Grenztemperatur der Batterie eingestellt wird.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: einen Kühlmittelkreis für eine Heizeinrichtung, der es einem Kühlmittel für die Heizeinrichtung gestattet, durch die Kondensatoreinheit zu zirkulieren, der Bestandteil des Kühlmittelkreises für die Klimatisiereinrichtung ist; und eine Zirkulationseinrichtung des Kühlmittels für die Heizeinrichtung, die es dem Kühlmittel für die Heizeinrichtung gestattet, während des Ladens der Batterie zu zirkulieren.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 3, bei dem der Kühlmittelkreis für die Heizeinrichtung eine In-Fahrzeug-Abstrahlvorrichtung umfasst, die Wärme von dem Kühlmittel für die Heizeinrichtung an Luft abstrahlt, die in das Fahrzeug eingeleitet wird, wobei, wenn die Ausblassolltemperatur der Klimatisiereinheit höher ist als die Temperatur der Luft in dem Fahrgastraum und die Temperatur des Kühlmittels für die Heizeinrichtung höher als eine untere Grenztemperatur während des Heizens ist, es die Temperaturverwaltungs-Steuereinrichtung gestattet, dass Wärme in der In-Fahrzeug-Abstrahlvorrichtung von dem Kühlmittel für die Heizeinrichtung während des Ladens der Batterie abgestrahlt wird.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem der Kühlmittelkreis für die Heizeinrichtung eine Aus-dem-Fahrzeug-Abstrahlvorrichtung umfasst, die Wärme von dem Kühlmittel für die Heizeinrichtung an die Luft außerhalb des Fahrzeuges abstrahlt, wobei, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Heizeinrichtung höher als eine obere Grenztemperatur während des Heizens ist, es die Temperaturverwaltungs-Steuereinrichtung gestattet, dass Wärme in der Aus-dem-Fahrzeug-Abstrahlvorrichtung von dem Kühlmittel für die Heizeinrichtung während des Ladens der Batterie abgestrahlt wird.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach Anspruch 5, bei dem, wenn die Batterie geladen wird und wenn die Ausblassolltemperatur der Klimatisiereinheit niedriger ist als die Temperatur der Luft in dem Fahrgastraum, es die Temperaturverwaltungs-Steuereinrichtung gestattet, dass Wärme in der Aus-dem-Fahrzeug-Abstrahlvorrichtung von dem Kühlmittel für die Heizeinrichtung unabhängig von der Temperatur des Kühlmittels für die Heizeinrichtung abgestrahlt wird, wenn es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet ist zu zirkulieren.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Heizvorrichtung eine elektrische Heizeinrichtung umfasst, die mit Strom betrieben wird, der von der Batterie zugeführt wird.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Verdampfungseinheit aus einer ersten Verdampfungsvorrichtung, in der das Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung Wärme aus der Luft absorbiert, die in das Fahrzeug eingeleitet wird, und einer zweiten Verdampfungsvorrichtung besteht, die entlang des Kühlmittelkreises für die Klimatisiereinrichtung parallel zu der ersten Verdampfungsvorrichtung vorgesehen ist, in der das Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung Wärme aus dem Kühlmittel für die Batterie absorbiert, und eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, die es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet, zu einer Seite der ersten Verdampfungsvorrichtung und/oder einer Seite der zweiten Verdampfungsvorrichtung zu zirkulieren.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Verdampfungseinheit aus einer ersten Verdampfungsvorrichtung, in der das Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung Wärme aus der Luft absorbiert, die in das Fahrzeug eingeleitet wird, und einer zweiten Verdampfungsvorrichtung besteht, die entlang des Kühlmittelkreises für die Klimatisiereinrichtung in Reihe zu der ersten Verdampfungsvorrichtung vorgesehen ist, in der das Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung Wärme aus dem Kühlmittel für die Batterie absorbiert.
Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem Luft als das Kühlmittel für die Batterie in dem Kühlmittelkreis für die Batterie verwendet wird.
Steuerverfahren eines Temperaturverwaltungssystems für ein Elektrofahrzeug, das in dem Elektrofahrzeug verwendet wird, das von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei das Temperaturverwaltungssystem für das Elektrofahrzeug umfasst: einen Kühlmittelkreis für eine Klimatisiereinrichtung, der eine Kompressionseinheit zum Komprimieren eines Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Kondensiereinheit zum Kondensieren des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung durch Abstrahlen von Wärme des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, eine Druckmindereinheit zum Erhöhen und Vermindern des Drucks des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, und eine Verdampfungseinheit zum Verdampfen des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung, indem es dem Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung gestattet wird, Wärme zu absorbieren, enthält und der eine Zirkulation des Kühlmittels für die Klimatisiereinrichtung gestattet, und einen Kühlmittelkreis für eine Batterie, der es einem Kühlmittel für die Batterie gestattet, durch die Batterie, die Strom speichert, der dem Elektromotor zugeführt werden soll, die Verdampfungseinheit, die Bestandteil des Kühlmittelkreises für die Klimatisiereinrichtung ist, und eine Heizvorrichtung zu zirkulieren, die das Kühlmittel für die Batterie erwärmt, wobei das Steuerverfahren umfasst: Zulassen, dass das Kühlmittel für die Batterie während des Ladens zirkuliert, wenn sich die Batterie in einem Zustand befindet, in dem sie Strom speichert, der von einer externen Stromquelle zugeführt wird; Erwärmen des Kühlmittels für die Batterie mit Hilfe der Heizvorrichtung, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie geringer ist, als eine Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie; und Zulassen, dass das Kühlmittel für die Klimatisiereinrichtung zirkuliert und Wärme von dem Kühlmittel für die Batterie in der Verdampfungseinheit absorbiert, wenn die Temperatur des Kühlmittels für die Batterie höher ist als die Solltemperatur des Kühlmittels für die Batterie.