JP2020185891A - 電動車両用温度調整システム - Google Patents

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Abstract

【課題】メインバッテリを所望の温度範囲に調整することができるとともに、電装品およびモータの各々を別個の所望の温度範囲に容易に調整することが可能な電動車両用温度調整システムを提供する。【解決手段】この電動車両用温度調整システム100は、メインバッテリBを冷却する冷却水を流すバッテリ用冷却回路5と、バッテリ用冷却回路5とは別個に設けられ、電装品Eを冷却する冷却水を流す電装品用冷却回路4と、バッテリ用冷却回路5および電装品用冷却回路4とは別個に設けられ、モータMを冷却する冷却水を流すモータ用冷却回路3とを備える。モータ用冷却回路3および電装品用冷却回路は4、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置されている。【選択図】図1

Description

本発明は、電動車両用温度調整システムに関し、特に、バッテリ用冷却回路を備える電動車両用温度調整システムに関する。
従来、バッテリ用冷却回路を備える電動車両用温度調整システムが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、バッテリ冷却ライン(バッテリ用冷却回路)を備える車両用バッテリ冷却システム(電動車両用温度調整システム)が開示されている。この車両用バッテリ冷却システムは、冷却ラインを備えている。
上記特許文献1のバッテリ冷却ラインには、バッテリモジュールと、チラーとが設けられている。冷却ラインには、電装品と、モータと、電装用ラジエータとが設けられている。また、バッテリ冷却ラインには、バッテリモジュールを冷却するための冷却水が流れている。チラーでは、バッテリモジュールを冷却するための冷却水が冷媒により冷却されている。冷却ラインには、電装品およびモータを冷却するための冷却水が流れている。
上記特許文献1の車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリ冷却ライン内のチラーにおいて冷却された冷却水によってバッテリモジュールが冷却される。また、車両用バッテリ冷却システムでは、冷却ライン内の電装用ラジエータにより冷却された冷却水によって電装品およびモータが冷却される。
特開2017−105425号公報
しかしながら、上記特許文献1の車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリモジュールは電装品およびモータとは別個に冷却される一方、モータは電装品を冷却した後の冷却水によって冷却されるため、モータの温度調整が困難であるという不都合がある。また、モータの温度調整を優先した場合、電装品の温度調整が困難になるという不都合もある。これらの結果、この車両用バッテリ冷却システムでは、バッテリモジュール(メインバッテリ)を所望の温度範囲に調整することができるとともに、電装品およびモータの各々を別個の所望の温度範囲に調整することが困難であるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、メインバッテリを所望の温度範囲に調整することができるとともに、電装品およびモータの各々を別個の所望の温度範囲に容易に調整することが可能な電動車両用温度調整システムを提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における電動車両用温度調整システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機の上流に設けられる空調用蒸発器と、圧縮機から流出した冷媒を外気により凝縮する空冷式凝縮器とを含み、空調用空気を冷却する冷媒を流す空調用冷媒回路と、バッテリ用蒸発器を含み、補機バッテリとは別に設けられたメインバッテリを冷却する冷却水を流すバッテリ用冷却回路と、バッテリ用冷却回路とは別個に設けられ、電装品用ラジエータを含み、電装品を冷却する冷却水を流す電装品用冷却回路と、バッテリ用冷却回路と、電装品用冷却回路との接続および非接続を切り替える第1切替部と、バッテリ用冷却回路および電装品用冷却回路とは別個に設けられ、モータを冷却する冷却水を流すモータ用冷却回路とを備え、モータ用冷却回路および電装品用冷却回路は、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置されている。なお、電動車両とは、電気自動車だけでなく、駆動用モータおよびエンジンを有するハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、および、レンジエクステンダーを備えた車両などを含む広い概念である。
この発明の一の局面による電動車両用温度調整システムに、上記のように、バッテリ用冷却回路と、バッテリ用冷却回路とは別個に設けられる電装品用冷却回路と、バッテリ用冷却回路および電装品用冷却回路とは別個に設けられるモータ用冷却回路とを設ける。そして、モータ用冷却回路および電装品用冷却回路を、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置する。これにより、電装品を冷却した後の冷却水によってモータを冷却することなく、モータをモータ用冷却回路により独立して冷却することができるとともに電装品を電装品用冷却回路により独立して冷却することができるので、電装品およびモータの温度調整を互いに独立して行うことができる。このため、電装品およびモータの各々の温度調整を別個に容易に行うことができる。また、バッテリ用冷却回路も電装品用冷却回路とモータ用冷却回路とは別個に設けられることにより、バッテリも電装品およびモータとは独立してバッテリの温度調整を行うことができる。これらの結果、バッテリを所望の温度範囲に調整することができるとともに、電装品およびモータの各々を別個の所望の温度範囲に容易に調整することができる。また、電装品とモータとを互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置することにより、電装品およびモータ間の熱干渉を抑制することができる。
上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、好ましくは、バッテリおよび電装品の両方の温度に基づいて、バッテリ用冷却回路を流れる冷却水を圧縮機を運転させてバッテリ用蒸発器により冷却するか、または、電装品用ラジエータにより冷却するかを第1切替部により切り替え可能に構成されている。
このように構成すれば、バッテリの温度と電装品の温度とによってバッテリ用冷却回路を流れる冷却水をバッテリ用蒸発器ではなく電装品用ラジエータによる冷却に切り替えることにより、圧縮機を用いることなくバッテリ用冷却回路を流れる冷却水を外気との熱交換によって冷却することができるので、電動車両の電力消費量を低減させることができる。
上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、好ましくは、空冷式凝縮器は、電装品用ラジエータに対して車両の前後方向と直交する方向において、隣接して配置されている。
このように構成すれば、空冷式凝縮器と、電装品用ラジエータとが車両の前後方向に並んで配置される場合と異なり、車両走行時の走行風により空冷式凝縮器の廃熱が電装品用ラジエータに伝熱することを抑制することができるので、電装品ラジエータにより電装品を冷却する場合における電装品に対する冷却性能の低下を抑制することができる。
上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、好ましくは、モータ用冷却回路は、モータを冷却して加熱された冷却水を冷却するためのモータ用ラジエータを含む。
このように構成すれば、電装品用冷却回路およびバッテリ用冷却回路とは別個に、モータ用ラジエータにより冷却された冷却水によりモータを冷却することができるので、電装品およびバッテリの各々の温度調整に合わせることなく独立してモータを所望の温度範囲に調整することができる。
この場合、好ましくは、モータ用冷却回路におけるモータ用ラジエータよりも下流側の冷却水と、空調用冷媒回路における空冷式凝縮器よりも上流側の冷媒との熱交換を行う水冷式凝縮器をさらに備える。
このように構成すれば、空冷式凝縮器に流入する冷媒を水冷式凝縮器により事前に冷却することができるので、空冷式凝縮器の冷却性能を向上させることができる。
上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、好ましくは、電装品用冷却回路において、電装品用ラジエータを通過しない第1冷却回路と、電装品用ラジエータを通過する第2冷却回路とを切り替える第2切替部をさらに備え、第1切替部により電装品用冷却回路と、バッテリ用冷却回路とが接続されるように切り替えられた場合、電装品用冷却回路は、第2切替部により電装品用ラジエータを通過する第2冷却回路に切り替えられるように構成されている。
このように構成すれば、バッテリ用冷却回路を流れる冷却水を第2冷却回路に配置された電装品用ラジエータにより冷却することができるので、電装品とメインバッテリとを共通の電装品用ラジエータにより冷却することができる。その結果、バッテリ用冷却回路から第2冷却回路に流入した冷却水を冷却するための装置を電装品用ラジエータとは別個に設ける場合と異なり、電動車両用温度調整システムの部品点数の増加および構成の複雑化を抑制することができる。
なお、上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、以下のような構成も考えられる。
(付記項1)
すなわち、上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、バッテリ用蒸発器は、空調用冷媒回路とバッテリ用冷却回路とにまたがって設けられ、バッテリ用冷却回路内の冷却水の熱により空調用冷媒回路内の冷媒を蒸発させるように構成されている。
このように構成すれば、バッテリ用冷却回路内の冷却水を外気との熱交換により冷却する場合と比較して、バッテリ用冷却回路内の冷却水に対する冷却性能を向上させることできるので、バッテリ用冷却回路内の冷却水の温度が過剰に高くなることを効果的に抑制することができる。
(付記項2)
上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、バッテリ用冷却回路は、バッテリ用冷却回路の冷却水を循環させる第1電動ポンプを含み、電装品用冷却回路は、電装品用冷却回路の冷却水を循環させる第2電動ポンプを含む。
このように構成すれば、エンジンを有しない電動車両においても、バッテリ用冷却回路および電装品用冷却回路の各々の冷却水を容易に循環させることができる。
(付記項3)
上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、第1切替部は、四方弁を含む。
このように構成すれば、第1切替部の部品点数を少なくすることができるので、電動車両用温度調整システムの大型化および構成の複雑化を抑制することができる。
(付記項4)
上記一の局面による電動車両用温度調整システムにおいて、バッテリ用冷却回路は、バッテリの上流側に配置されたヒータを含む。
このように構成すれば、バッテリ用冷却回路の冷却水をヒータにより加熱することによって、寒冷地および冬場においてバッテリを暖機することができるので、バッテリを最適な温度に維持することができる。
(付記項5)
上記第1冷却回路と第2冷却回路とを切り替える第2切替部を備える電動車両用温度調整システムにおいて、第1切替部により電装品用冷却回路と、バッテリ用冷却回路とが接続されるように切り替えられた場合、電装品用冷却回路は、第2切替部により電装品用ラジエータを通過しない第1冷却回路に切り替えられるように構成されている。
このように構成すれば、電装品の廃熱を蓄熱した電装品用冷却回路の冷却水をバッテリ用冷却回路に供給することができるので、ヒータなどの電力を必要とする構成を用いることなくバッテリを暖機することができる。その結果、電動車両の電力消費量をより低減させることができる。
(付記項6)
上記モータ用ラジエータを備える電動車両用温度調整システムにおいて、モータ用冷却回路において、モータ用ラジエータを通過する第3冷却回路と、モータ用ラジエータを通過しない第4冷却回路とを切り替える第3切替部をさらに備える。
このように構成すれば、モータ用冷却回路の冷却水の加熱とモータ用冷却回路の冷却水の冷却とを第3切替部により切り替えることができるので、モータを最適な温度に維持することができる。また、冷間始動時においては、第3切替部により第3冷却回路から第4冷却回路に切り替えることにより、モータ用ラジエータに冷却水が流れないので、モータの過冷却を抑制することができる。
第1実施形態による電動車両用温度調整システムの模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムにおいて、電装品廃熱蓄熱処理およびヒータ暖機処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムにおいて、電装品廃熱蓄熱処理およびバッテリ保温処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムにおいて、電装品蓄熱暖機処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムにおいて、バッテリ弱冷却処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムにおいて、バッテリ強冷却処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムにおいて、モータ弱冷却処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムにおいて、モータ強冷却処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの低負荷状態における動作状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの高負荷状態における動作状態を示した模式図である。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの電動車両用温度調整処理のフローチャートである。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの高温時温度調整処理のフローチャートである。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの第1バッテリ温度調整処理のフローチャートである。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの第1冷媒冷却処理のフローチャートである。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの低温時温度調整処理のフローチャートである。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの第2バッテリ温度調整処理のフローチャートである。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムの第2冷媒冷却処理のフローチャートである。 第1実施形態による電動車両用温度調整システムのモータ温度調整処理のフローチャートである。 第1実施形態の別態様による電動車両用温度調整システムの模式図である。 第2実施形態による電動車両用温度調整システムの模式図である。 第1および第2実施形態の第1変形例による電動車両用温度調整システムの模式図である。 第1実施形態の第2変形例による電動車両用温度調整システムにおいて、電装品廃熱蓄熱処理およびヒータ暖機処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態の第3変形例による電動車両用温度調整システムにおいて、電装品廃熱蓄熱処理およびバッテリ保温処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態の第4変形例による電動車両用温度調整システムにおいて、電装品蓄熱暖機処理を行っている状態を示した模式図である。 第1実施形態の第5変形例による電動車両用温度調整システムにおいて、モータの暖気を行っている状態を示した模式図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
まず、図1〜図10を参照して、第1実施形態による電動車両用温度調整システム100の構成について説明する。電動車両用温度調整システム100は、モータ(駆動用モータ)M、電動車両用の電装品EおよびメインバッテリBを備える電動車両としての電気自動車に用いられる。ここで、電動車両用温度調整システム100は、モータM、電装品EおよびメインバッテリBを冷却するための冷却水および冷媒を冷却させるシステムである。冷却水および冷媒は、電動車両用温度調整システム100により電動車両内を循環している。
電動車両用温度調整システム100は、空調用冷媒回路1と、第1切替部2と、モータ用冷却回路3と、電装品用冷却回路4と、バッテリ用冷却回路5と、送風機6と、制御部7とを備えている。
空調用冷媒回路1は、空調用空気を冷却する冷媒を流すように構成されている。具体的には、空調用冷媒回路1は、圧縮機21と、空冷式コンデンサ22(特許請求の範囲の「空冷式凝縮器」の一例)と、バッテリ用膨張弁23と、空調用膨張弁24と、空調用エバポレータ25(特許請求の範囲の「空調用蒸発器」の一例)と、空調用ヒータ26とを含んでいる。
ここで、空調用冷媒回路1では、圧縮機21、空冷式コンデンサ22、バッテリ用膨張弁23および後述するバッテリ用エバポレータ53(特許請求の範囲の「バッテリ用蒸発器」の一例)の順に冷媒が循環する。また、空調用冷媒回路1では、圧縮機21、空冷式コンデンサ22、空調用膨張弁24および空調用エバポレータ25の順に冷媒が循環する。すなわち、空調用冷媒回路1では、圧縮機21、空冷式コンデンサ22の下流側において、バッテリ用膨張弁23または空調用膨張弁24に冷媒が流れるように流路が分岐している。
圧縮機21は、冷媒を圧縮するように構成されている。詳細には、圧縮機21は、冷媒を圧縮することにより高温高圧の冷媒蒸気を生成するように構成されている。空冷式コンデンサ22は、圧縮機21から流出した冷媒を外気により凝縮するように構成されている。詳細には、空冷式コンデンサ22は、冷媒蒸気と外気とを熱交換させることにより高圧の冷媒(過冷却液)を生成するように構成されている。空冷式コンデンサ22は、圧縮機21の下流に設けられている。バッテリ用膨張弁23および空調用膨張弁24の各々は、高圧の冷媒を膨張させることにより低温低圧の冷媒を生成するように構成されている。バッテリ用膨張弁23および空調用膨張弁24は、空冷式コンデンサ22の下流に設けられている。
空調用エバポレータ25は、低温低圧の冷媒と電動車両内の空気(空調用空気)とを熱交換させ、低温低圧の冷媒を蒸発させることにより、電動車両内の空気を冷却するように構成されている。空調用エバポレータ25は、空調用膨張弁24の下流でかつ圧縮機21の上流に設けられている。空調用ヒータ26は、電動車両内の空気を温めることにより電動車両内の暖房を行うように構成されている。ここで、空調用エバポレータ25および空調用ヒータ26は、電動車両の空調設備(HVAC(Heating Ventilation and Air Conditioning))の一部である。
(第1切替部)
第1切替部2は、バッテリ用冷却回路5と、電装品用冷却回路4との接続および非接続を切り替えるように構成されている。具体的には、第1切替部2は、四方弁を含んでいる。第1切替部2は、空調用冷媒回路1の後述するバッテリ用エバポレータ53の上流側の流路と電装品用冷却回路4の電装品用ラジエータ41の上流側の流路との接続および非接続を切り替えている。このように、第1切替部2は、バッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを流体的に接続した接続状態と、バッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4との流体的な接続を遮断した非接続状態とを切り替えている。
(モータ用冷却回路、電装品用冷却回路およびバッテリ用冷却回路)
第1実施形態のモータ用冷却回路3、電装品用冷却回路4およびバッテリ用冷却回路5は、互いに分離されている。すなわち、バッテリ用冷却回路5と、電装品用冷却回路4と、モータ用冷却回路3とは、別個に設けられている。詳細には、バッテリ用冷却回路5およびモータ用冷却回路3は、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置されている。また、電装品用冷却回路4とモータ用冷却回路3とは、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置されている。
バッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とは、第1切替部2を介して分離されている。すなわち、バッテリ用冷却回路5および電装品用冷却回路4は、第1切替部2を非接続状態にすることにより、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置されている。バッテリ用冷却回路5および電装品用冷却回路4は、第1切替部2を接続状態にすることにより、互いに冷却水を往来させる状態で配置されている。
(モータ用冷却回路)
モータ用冷却回路3は、モータMを冷却する冷却水を流す(循環させる)ように構成されている。具体的には、モータ用冷却回路3は、モータ用ウォータポンプ31と、モータ用ラジエータ32と、水冷式コンデンサ33(特許請求の範囲の「水冷式凝縮器」の一例である)と、第2切替部34と、モータ用温度センサ35とを含んでいる。ここで、モータ用ラジエータ32と空冷式コンデンサ22とが並ぶ方向をX方向(特許請求の範囲の「車両の前後方向」の一例)とし、モータ用ラジエータ32から空冷式コンデンサ22に向かう方向をX1方向(前方向)とし、空冷式コンデンサ22からモータ用ラジエータ32に向かう方向をX2方向(後方向)とする。
モータ用ウォータポンプ31は、モータ用冷却回路3内の冷却水を循環させるように構成されている。具体的には、モータ用ウォータポンプ31は、電動ウォータポンプにより構成されている。
モータ用ラジエータ32は、モータMを冷却して加熱された冷却水を冷却するように構成されている。具体的には、モータ用ラジエータ32は、冷却水の熱を外気に放熱する放熱器である。水冷式コンデンサ33は、空冷式コンデンサ22に流入する前の冷媒を事前に冷却して凝縮させるように構成されている。具体的には、水冷式コンデンサ33は、モータ用冷却回路3におけるモータ用ラジエータ32よりも下流側の冷却水と、空調用冷媒回路1における空冷式コンデンサ22よりも上流側の冷媒との熱交換を行うように構成されている。
第2切替部34は、モータ用冷却回路3において、モータ弱冷却回路M1と、モータ強冷却回路M2とを切り替えるように構成されている。具体的には、第2切替部34は、第1モータ用切替弁34aと、第2モータ用切替弁34bとを有している。第1モータ用切替弁34aおよび第2モータ用切替弁34bは、三方弁により構成されている。第1モータ用切替弁34aは、モータMとモータ用ラジエータ32との間に配置されている。第2モータ用切替弁34bは、水冷式コンデンサ33とモータMとの間に配置されている。
モータ用温度センサ35は、モータMと熱交換を行う前の冷却水の温度を計測するように構成されている。モータ用温度センサ35は、水冷式コンデンサ33とモータMとの間に配置されている。なお、モータ用温度センサ35の配置位置は、水冷式コンデンサ33とモータMとの間以外の位置であってもよい。
モータ弱冷却回路M1は、モータ用ラジエータ32および水冷式コンデンサ33を冷却水が通過しない回路である。つまり、モータ弱冷却回路M1は、モータ用ラジエータ32および水冷式コンデンサ33を介することなく、冷却水を循環させる回路である。具体的には、モータ弱冷却回路M1は、モータM、第1モータ用切替弁34aおよび第2モータ用切替弁34bの順に冷却水を流す回路である。この際、第1モータ用切替弁34aは、モータMからモータ用ラジエータ32への回路を遮断している。第2モータ用切替弁34bは、モータ用ラジエータ32および水冷式コンデンサ33からモータMへの回路を遮断している。
モータ強冷却回路M2は、モータ用ラジエータ32および水冷式コンデンサ33を冷却水が通過する回路である。つまり、モータ強冷却回路M2は、モータ用ラジエータ32および水冷式コンデンサ33を介して、冷却水を循環させる回路である。具体的には、モータ強冷却回路M2は、モータM、第1モータ用切替弁34a、モータ用ラジエータ32、水冷式コンデンサ33および第2モータ用切替弁34bの順に冷却水を流す回路である。この際、第1モータ用切替弁34aは、モータMからモータ用ラジエータ32への回路を接続している。第2モータ用切替弁34bは、モータ用ラジエータ32および水冷式コンデンサ33からモータMへの回路を接続している。
(電装品用冷却回路)
電装品用冷却回路4は、電装品Eを冷却する冷却水を流す(循環させる)ように構成されている。具体的には、電装品用冷却回路4は、電装品用ラジエータ41と、リザーバタンク42と、電装品用ウォータポンプ43と、第3切替部(特許請求の範囲の「第2切替部」の一例)44と、電装品用温度センサ45とを含んでいる。ここで、以下の説明では、電装品EのうちインバータEを一例として説明する。
電装品用ラジエータ41は、インバータEを冷却して加熱された冷却水を冷却するように構成されている。具体的には、電装品用ラジエータ41は、冷却水の熱を外気に放熱する放熱器である。リザーバタンク42は、電装品用冷却回路4内の気泡を冷却水から分離する気液分離容器である。電装品用ウォータポンプ43は、電装品用冷却回路4内の冷却水を循環させるように構成されている。具体的には、電装品用ウォータポンプ43は、電動ウォータポンプにより構成されている。
第3切替部44は、電装品用冷却回路4において、電装品廃熱蓄熱回路(特許請求の範囲の「第1冷却回路」の一例)E1と、電装品冷却回路(特許請求の範囲の「第2冷却回路」の一例)E2とを切り替えるように構成されている。具体的には、第3切替部44は、第1電装品用切替弁44aと、第2電装品用切替弁44bとを有している。第1電装品用切替弁44aおよび第2電装品用切替弁44bは、三方弁により構成されている。第1電装品用切替弁44aは、インバータEと電装品用ラジエータ41との間に配置されている。第2電装品用切替弁44bは、電装品用ラジエータ41とリザーバタンク42との間に配置されている。
電装品廃熱蓄熱回路E1は、電装品用ラジエータ41に冷却水を通過させない回路である。つまり、電装品廃熱蓄熱回路E1は、電装品用ラジエータ41を介することなく、冷却水を循環させる回路である。具体的には、電装品廃熱蓄熱回路E1は、インバータE、第1電装品用切替弁44a、第2電装品用切替弁44b、リザーバタンク42および電装品用ウォータポンプ43の順に冷却水を流す回路である。この際、第1電装品用切替弁44aは、インバータEから電装品用ラジエータ41への回路を遮断している。第2電装品用切替弁44bは、電装品用ラジエータ41からリザーバタンク42への回路の途中を遮断している。
電装品冷却回路E2は、電装品用ラジエータ41を冷却水が通過する回路である。つまり、電装品冷却回路E2は、電装品用ラジエータ41を介して、冷却水を循環させる回路である。具体的には、電装品冷却回路E2は、インバータE、第1電装品用切替弁44a、電装品用ラジエータ41、第2電装品用切替弁44b、リザーバタンク42および電装品用ウォータポンプ43の順に冷却水を流す回路である。この際、第1電装品用切替弁44aは、インバータEから電装品用ラジエータ41への回路を接続している。第2電装品用切替弁44bは、電装品用ラジエータ41からリザーバタンク42への回路を接続している。
電装品用温度センサ45は、インバータEと熱交換を行う前の冷却水の温度を計測するように構成されている。電装品用温度センサ45は、電装品用ウォータポンプ43とインバータEとの間に配置されている。なお、電装品用温度センサ45の配置位置は、電装品用ウォータポンプ43とインバータEとの間の位置以外であってもよい。
空冷式コンデンサ22は、電装品用ラジエータ41に対して水平方向のうちX方向に直交する方向において隣接して配置されている。また、モータ用ラジエータ32は、空冷式コンデンサ22および電装品用ラジエータ41のX2方向側に配置されている。
(バッテリ用冷却回路)
バッテリ用冷却回路5は、補機バッテリB1とは別に設けられたメインバッテリBを冷却する冷却水を流す(循環させる)ように構成されている。ここで、補機バッテリB1とは、メインバッテリBよりも低電圧のバッテリであり、電動車両のブレーキおよびドアロックなどを制御する制御システムの電源に用いられるバッテリを示す。メインバッテリBとは、補機バッテリB1よりも高電圧のバッテリであり、モータ(駆動用モータ)を駆動させるための電力を蓄電するバッテリを示す。
具体的には、バッテリ用冷却回路5は、リザーバタンク51と、バッテリ用ウォータポンプ52と、バッテリ用エバポレータ(特許請求の範囲の「バッテリ用蒸発器」の一例)53と、バッテリ用ヒータ54と、バッテリ用温度センサ55とを含んでいる。
リザーバタンク51は、バッテリ用冷却回路5内の気泡を冷却水から分離する気液分離容器である。バッテリ用ウォータポンプ52は、バッテリ用冷却回路5内の冷却水を循環させるように構成されている。具体的には、バッテリ用ウォータポンプ52は、電動ウォータポンプにより構成されている。
バッテリ用エバポレータ53は、低温低圧の冷媒とバッテリ用冷却回路5内の冷却水とを熱交換させ、低温低圧の冷媒を蒸発させることにより、バッテリ用冷却回路5内の冷却水を冷却するように構成されている。すなわち、バッテリ用エバポレータ53は、空調用冷媒回路1とバッテリ用冷却回路5とにまたがって設けられ、バッテリ用冷却回路5内の冷却水の熱により空調用冷媒回路1内の冷媒を蒸発させるように構成されている。バッテリ用エバポレータ53は、バッテリ用膨張弁23の下流でかつ圧縮機21の上流に設けられている。
バッテリ用ヒータ54は、バッテリ用冷却回路5内の冷却水を加熱するように構成されている。バッテリ用ヒータ54は、メインバッテリBの上流側に配置されている。詳細には、バッテリ用温度センサ55とバッテリ用エバポレータ53との間に配置されている。
バッテリ用温度センサ55は、メインバッテリBと熱交換を行う前の冷却水の温度を計測するように構成されている。バッテリ用温度センサ55は、メインバッテリBとバッテリ用ヒータ54との間に配置されている。なお、バッテリ用温度センサ55の配置位置は、メインバッテリBとバッテリ用ヒータ54との間以外の位置であってもよい。
バッテリ用冷却回路5は、バッテリ用エバポレータ53を冷却水が通過する回路である。つまり、バッテリ用冷却回路5は、リザーバタンク51、バッテリ用ウォータポンプ52、バッテリ用エバポレータ53と、バッテリ用ヒータ54、バッテリ用温度センサ55およびメインバッテリBの順に冷却水を流す回路である。
送風機6は、空冷式コンデンサ22、モータ用ラジエータ32および電装品用ラジエータ41に風を送り冷却するように構成されている。ここで、送風機6は、モータなどの駆動源によりファンが回転することによって、空冷式コンデンサ22、モータ用ラジエータ32および電装品用ラジエータ41に送風可能に構成されている。なお、送風機6は、駆動源を停止させた状態で、車速風によりファンを回転させて空冷式コンデンサ22、モータ用ラジエータ32および電装品用ラジエータ41に送風可能に構成されていてもよい。
このように、送風機6は、空冷式コンデンサ22、モータ用ラジエータ32および電装品用ラジエータ41に風を送り冷却することにより、空冷式コンデンサ22内を流れる冷媒、モータ用ラジエータ32内を流れる冷却水および電装品用ラジエータ41内を流れる冷却水を冷却するように構成されている。なお、送風機6の運転を停止した場合は、空冷式コンデンサ22内を流れる冷媒、モータ用ラジエータ32内を流れる冷却水および電装品用ラジエータ41内を流れる冷却水に対する送風機6による冷却は停止される。
(制御部)
制御部7は、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度T3、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1、および、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、モータM、インバータEおよびメインバッテリBの温度を制御するように構成されている。ここで、モータMの所望の目標温度は、約20℃以上約80℃以下である。インバータEの所望の目標温度は、約20℃以上約60℃以下である。メインバッテリBの所望の目標温度は、約20℃以上約40℃以下である。
制御部7は、制御回路としてのCPU(Central Processing Unit:図示せず)と、記憶媒体としてのメモリ(図示せず)とを含んでいる。制御部7は、CPUがメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、電動車両の各部を制御する。
制御プログラムは、電装品廃熱蓄熱処理、ヒータ暖機処理、バッテリ保温処理、電装品蓄熱暖機処理、バッテリ弱冷却処理およびバッテリ強冷却処理を有する温度調整処理を有している。制御部7は、制御プログラムにより、モータM、インバータEおよびメインバッテリBの温度を別個に制御するように構成されている。
図2に示すように、制御部7は、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1およびバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、電装品廃熱蓄熱処理およびヒータ暖機処理の両方を行うように構成されている。ヒータ暖機処理では、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)である。なお、図2において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
具体的には、制御部7は、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1がバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2よりも小さく、かつ、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第1所定温度(約10℃)未満であることに基づいて、ヒータ暖機処理を行うように構成されている。すなわち、制御部7は、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とした状態で、バッテリ用ヒータ54により加熱した冷却水によりメインバッテリBを暖める制御を行うように構成されている。この際、制御部7は、バッテリ用ウォータポンプ52により冷却水を連続的に循環させるかまたは間欠的に循環させるかを切り替える制御を行うように構成されている。ここで、ヒータ暖機処理では、バッテリ用冷却回路5の目標水温が10℃である。
また、制御部7は、電装品廃熱蓄熱処理を行うように構成されている。すなわち、制御部7は、第3切替部44により電装品用冷却回路4を電装品廃熱蓄熱回路E1に切り替えるとともに、電装品廃熱蓄熱回路E1内を冷却水を循環させて、インバータEの熱を冷却水に蓄熱させる制御を行うように構成されている。この際、制御部7は、電装品用ウォータポンプ43により冷却水を連続的に循環させる制御を行うように構成されている。また、制御部7は、圧縮機21を停止して空調用エバポレータ25およびバッテリ用エバポレータ53による冷却を停止する制御を行うように構成されている。なお、制御部7は、車室内のユーザーの操作により空調の運転開始が指示された場合、バッテリ用膨張弁23を閉じ状態および空調用膨張弁24を開状態にするとともに、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を開始する制御を行うように構成されている。
上記した処理をまとめると以下の表1のように記載される。
Figure 2020185891
図3に示すように、制御部7は、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1およびバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、電装品廃熱蓄熱処理およびバッテリ保温処理の両方を行うように構成されている。バッテリ保温処理では、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)である。なお、図3において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
具体的には、制御部7は、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第1所定温度(約10℃)以上でかつ第2所定温度(約35℃)未満であることに基づいて、バッテリ保温処理を行うように構成されている。すなわち、制御部7は、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とした状態で、バッテリ用ウォータポンプ52による冷却水の循環を停止させるかまたは間欠的に循環させるかの制御のみを行うように構成されている。また、制御部7は、圧縮機21を停止して空調用エバポレータ25およびバッテリ用エバポレータ53による冷却を停止する制御を行うように構成されている。なお、制御部7は、車室内のユーザーの操作により空調の運転開始が指示された場合、バッテリ用膨張弁23を閉じ状態および空調用膨張弁24を開状態にするとともに、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を開始する制御を行うように構成されている。
また、制御部7は、図2と同様の電装品廃熱蓄熱処理を行うように構成されている。上記した処理をまとめると以下の表2のように記載される。
Figure 2020185891
図4に示すように、制御部7は、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1およびバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、電装品蓄熱暖機処理を行うように構成されている。電装品蓄熱暖機処理では、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)である。なお、図4において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
具体的には、制御部7は、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1が第1所定温度(約10℃)未満であり、かつ、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第1所定温度(約10℃)未満であるとともに、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1がバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2よりも大きいことに基づいて、電装品蓄熱暖機処理を行うように構成されている。すなわち、制御部7は、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを接続とした状態で、インバータEの熱により蓄熱された電装品廃熱蓄熱回路E1の冷却水をバッテリ用冷却回路5に供給することにより、メインバッテリBを暖める制御を行うように構成されている。このように、電動車両用温度調整システム100では、第1切替部2により電装品用冷却回路4と、バッテリ用冷却回路5とが接続されるように切り替えられた場合、電装品用冷却回路4は、第3切替部44により電装品用ラジエータ41を通過しない電装品廃熱蓄熱回路E1に切り替えられるように構成されている。
この際、制御部7は、バッテリ用ウォータポンプ52により冷却水を連続的に循環させるかまたは間欠的に循環させるかを切り替える制御を行うように構成されている。また、制御部7は、電装品用ウォータポンプ43による冷却水の循環を停止させる制御を行うように構成されている。また、制御部7は、圧縮機21を停止して空調用エバポレータ25およびバッテリ用エバポレータ53による冷却を停止する制御を行うように構成されている。なお、制御部7は、車室内のユーザーの操作により空調の運転開始が指示された場合、バッテリ用膨張弁23を閉じ状態および空調用膨張弁24を開状態にするとともに、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を開始する制御を行うように構成されている。
上記した処理をまとめると以下の表3のように記載される。
Figure 2020185891
図5に示すように、制御部7は、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1およびバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、バッテリ弱冷却処理を行うように構成されている。バッテリ弱冷却処理では、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)か、または、外気温が第2所定範囲(35℃を超えて40℃未満)かによって処理が異なる。なお、図5において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
具体的には、制御部7は、外気温が第1所定範囲の場合、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)であり、かつ、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1がバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2よりも小さいことに基づいて、バッテリ弱冷却処理を行うように構成されている。すなわち、制御部7は、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを接続とした状態で、バッテリ用冷却回路5内の冷却水を電装品冷却回路E2を介して電装品用ラジエータ41に供給して冷却することにより、メインバッテリBを冷却する制御を行うように構成されている。このように、電動車両用温度調整システム100は、第1切替部2により電装品用冷却回路4と、バッテリ用冷却回路5とが接続されるように切り替えられた場合、電装品用冷却回路4は、第3切替部44により電装品用ラジエータ41を通過する電装品冷却回路E2に切り替えられるように構成されている。
この際、制御部7は、バッテリ用ウォータポンプ52により冷却水を連続的に循環させるかまたは間欠的に循環させるかを切り替える制御を行うように構成されている。また、制御部7は、電装品用ウォータポンプ43による冷却水の循環を停止させる制御を行うように構成されている。また、制御部7は、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を行うとともに、バッテリ用エバポレータ53による冷却を停止する制御を行うように構成されている。すなわち、制御部7は、バッテリ用膨張弁23を閉じ状態および空調用膨張弁24を開状態にするとともに、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を開始する制御を行うように構成されている。
加えて、制御部7は、外気温が第2所定範囲(35℃を超えて40℃未満)の場合、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第3所定範囲(40℃未満)であり、かつ、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1がバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2よりも小さいことに基づいて、バッテリ弱冷却処理を行うように構成されている。バッテリ弱冷却処理は、外気温が第1所定範囲の場合と同様である。
また、バッテリ弱冷却処理において、制御部7は、空調用エバポレータ25により、低温低圧の冷媒と電動車両内の空気とを熱交換させ、電動車両内の空気を冷却するように構成されてもよい。
上記した処理をまとめると以下の表4のように記載される。
Figure 2020185891
図6に示すように、制御部7は、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、バッテリ強冷却処理を行うように構成されている。バッテリ強冷却処理は、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)か、外気温が第2所定範囲(35℃を超えて40℃未満)か、または、外気温が第4所定範囲(40℃を超える)かに基づいて行われる。なお、図6において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
具体的には、制御部7は、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)の場合、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第4所定範囲(40℃を超える)であることに基づいて、バッテリ強冷却処理を行うように構成されている。
すなわち、制御部7は、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)の場合、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とした状態で、バッテリ用冷却回路5内の冷却水をバッテリ用エバポレータ53により冷却することによって、メインバッテリBを冷却する制御を行うように構成されている。この際、制御部7は、バッテリ用ウォータポンプ52により冷却水を連続的に循環させるかまたは間欠的に循環させるかを切り替える制御を行うように構成されている。
また、制御部7は、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)の場合、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とした状態で、電装品用冷却回路4内の冷却水を電装品用ラジエータ41により冷却することによって、インバータEを冷却する制御を行うように構成されている。この際、制御部7は、電装品用ウォータポンプ43により冷却水を連続的に循環させる制御を行うように構成されている。
制御部7は、外気温が第2所定範囲(35℃を超えて40℃未満)または第4所定範囲(40℃を超えて)の場合も、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)の場合のバッテリ強冷却処理と同様の処理を行うように構成されている。
また、バッテリ強冷却処理において、制御部7は、空調用エバポレータ25により、低温低圧の冷媒と電動車両内の空気とを熱交換させ、電動車両内の空気を冷却するように構成されてもよい。
上記した処理をまとめると以下の表5のように記載される。
Figure 2020185891
上記したように、電動車両用温度調整システム100は、メインバッテリBおよびインバータEの両方の温度に基づいて、バッテリ用冷却回路5を流れる冷却水を圧縮機21を運転させてバッテリ用エバポレータ53により冷却するか、または、電装品用ラジエータ41により冷却するかを第1切替部2により切り替え可能に構成されている。
温度調整処理は、モータ弱冷却処理およびモータ強冷却処理を有している。
図7に示すように、制御部7は、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度T3に基づいて、モータ弱冷却処理を行うように構成されている。モータ弱冷却処理では、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度がしきい値(65℃)未満である。なお、図7において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
すなわち、制御部7は、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度がしきい値(65℃)未満であることに基づいて、第2切替部34によりモータ用冷却回路3をモータ弱冷却回路M1に切り替えるように構成されている。この際、制御部7は、モータ用ウォータポンプ31により冷却水を連続的に循環させるかまたは間欠的に循環させるかを切り替える制御を行うように構成されている。
上記した処理をまとめると以下の表6のように記載される。
Figure 2020185891
図8に示すように、制御部7は、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度T3に基づいて、モータ強冷却処理を行うように構成されている。モータ強冷却処理では、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度がしきい値(65℃)以上の温度である。なお、図8において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
すなわち、制御部7は、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度がしきい値(65℃)以上の温度であることに基づいて、第2切替部34によりモータ用冷却回路3をモータ強冷却回路M2に切り替えるように構成されている。制御部7は、モータ用ラジエータ32によりモータ強冷却回路M2の冷却水を冷却するように構成されている。この際、制御部7は、モータ用ウォータポンプ31により冷却水を連続的に循環させるかまたは間欠的に循環させるかを切り替える制御を行うように構成されている。
上記した処理をまとめると以下の表7のように記載される。
Figure 2020185891
次に、車両走行時において、モータMに対する負荷が低負荷状態または高負荷状態の場合における電動車両用温度調整システム100の状態の一例について説明する。
まず、車両走行時においてモータMに対する負荷が低負荷状態の場合について図9を参照して説明する。ここで、車両走行時においてモータMに対する負荷が低負荷状態とは、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度がしきい値(65℃)未満であり、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1がバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2未満であり、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)または第2所定範囲(35℃を超えて40℃未満)内である状態が一例として示される。
車両走行時においてモータMに対する負荷が低負荷状態の場合、たとえば、制御部7は、バッテリ弱冷却処理およびモータ弱冷却処理を並行して行う制御を行うように構成されていてもよい。なお、図9において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
制御部7は、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを接続とした状態で、バッテリ用冷却回路5内の冷却水を電装品冷却回路E2を介して電装品用ラジエータ41に供給して冷却することにより、メインバッテリBおよびインバータEを冷却する制御を行うように構成されている。加えて、制御部7は、モータ用ウォータポンプ31により冷却水を連続的に循環させるかまたは間欠的に循環させるかを切り替えて、モータ弱冷却回路M1において冷却水を循環させるように構成されている。
また、制御部7は、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を行うとともに、バッテリ用エバポレータ53による冷却を停止する制御を行うように構成されている。すなわち、制御部7は、バッテリ用膨張弁23を閉じ状態および空調用膨張弁24を開状態にするとともに、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を開始する制御を行うように構成されている。
車両走行時においてモータMに対する負荷が低負荷状態の場合、水冷式コンデンサ33では、空冷式コンデンサ22に流入する前の冷媒に対する、モータ用冷却回路3を流れる冷却水による事前の冷却を停止している。なお、車両走行時においてモータMに対する負荷が低負荷状態の場合であっても、水冷式コンデンサ33により、空冷式コンデンサ22に流入する前の冷媒を、モータ用冷却回路3を流れる冷却水によって事前に冷却してもよい。上記した処理をまとめると以下の表8のように記載される。
Figure 2020185891
次に、車両走行時においてモータMに対する負荷が高負荷状態の場合について図10を参照して説明する。ここで、車両走行時においてモータMに対する負荷が高負荷状態とは、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度がしきい値(65℃)以上であり、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第4所定範囲(40℃を超えて)である状態が一例として示される。
車両走行時においてモータMに対する負荷が高負荷状態の場合、たとえば、制御部7は、バッテリ強冷却処理およびモータ強冷却処理を並行して行う制御を行うように構成されていてもよい。なお、図10において冷却水または冷媒が流れている回路を実線で示し、それ以外の回路を破線で示す。
制御部7は、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2が第4所定範囲(40℃を超えて)の場合、バッテリ用冷却回路5内の冷却水をバッテリ用エバポレータ53により冷却することによって、メインバッテリBを冷却する制御を行うように構成されている。また、制御部7は、モータ強冷却回路M2の冷却水をモータ用ラジエータ32により冷却することによって、モータMを冷却する制御を行うように構成されている。
また、制御部7は、圧縮機21を運転させて空調用エバポレータ25による冷却を行うとともに、バッテリ用エバポレータ53による冷却を行う制御を行うように構成されている。
この場合、水冷式コンデンサ33では、空冷式コンデンサ22に流入する前の冷媒が、モータ用冷却回路3を流れる冷却水により事前に冷却されている。上記した処理をまとめると以下の表9のように記載される。
Figure 2020185891
(温度調整処理のフロー)
以下に、温度調整処理について図11〜図17を参照して説明する。温度調整処理は、モータ用冷却回路3、電装品用冷却回路4およびバッテリ用冷却回路5の温度およびを管理する処理である。
まず、図11を参照して、外気温に応じたバッテリ用冷却回路5の冷却水の温度調整処理を示す主なステップS1〜ステップS16について説明する。
ステップS1において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が60℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が60℃を超えている場合は、即座に温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が60℃以下の場合は、ステップS2に進む。なお、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が60℃を超えている場合は、メインバッテリBを作動させる状態ではないので、即座に温度調整処理を終了させるのではなく、電動車両を起動させない処理を行うようにしてもよい。
ステップS2において、外気温が40℃を超えているか否かが判断される。外気温が40℃を超えている場合は、ステップS3に進み、外気温が40℃以下の場合は、ステップS5に進む。ステップS3において、電源が入っているか否かが判断される。電源が入っている場合は、ステップS4に進み、電源が入っていない場合は、温度調整処理を終了する。なお、電源とは、電動車両を起動するためにユーザーが押すスイッチのことを示す。
ステップS4において、高温時温度調整処理が行われる。高温時温度調整処理は、バッテリ強冷却処理を有する処理である。ステップS4終了後は、ステップS3に戻る。
ステップS5において、外気温が35℃を超えかつ40℃未満か否かが判断される。外気温が35℃を超えかつ40℃未満の場合は、ステップS6に進み、外気温が35℃を超えかつ40℃未満以外の場合は、ステップS10に進む。ステップS6において、電源が入っているか否かが判断される。電源が入っている場合は、ステップS7に進み、電源が入っていない場合は、温度調整処理を終了する。
ステップS7において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃未満か否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃未満の場合は、第1バッテリ温度調整処理を開始し、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃以上の場合は、ステップS9に進み第1冷媒冷却処理が開始される。第1バッテリ温度調整処理は、バッテリ弱冷却処理を有する処理である。第1冷媒冷却処理は、バッテリ強冷却処理を有する処理である。ステップS8およびステップS9のいずれを終了した場合でも、ステップS6に戻る。
ステップS10において、外気温が−30℃を超えかつ35℃未満か否かが判断される。外気温が−30℃を超えかつ35℃未満の場合は、ステップS11に進み、外気温が−30℃を超えかつ35℃未満以外の場合は、温度調整処理を終了する。なお、外気温が−30℃を超えかつ35℃未満以外の場合は、メインバッテリBを作動させる状態ではないので、即座に温度調整処理を終了させるのではなく、電動車両を起動させない処理を行うようにしてもよい。
ステップS11において、電源が入っているか否かが判断される。電源が入っている場合は、ステップS12に進み、電源が入っていない場合は、温度調整処理を終了する。ステップS12において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃未満か否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃未満の場合は、ステップS13に進み、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃以上の場合は、ステップS16に進む。
ステップS13において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃を超えている場合は、ステップS14に進み低温時温度調整処理が開始され、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃以下の場合は、ステップS15に進み第2バッテリ温度調整処理が開始される。ステップS14〜ステップS16のいずれが終了した場合でも、ステップS11に戻る。
次に、図12を参照して、ステップS4の高温時温度調整処理について示す。高温時温度調整処理は、外気温が高い(約40℃以上である)場合において、電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1およびバッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2の温度調整処理を示す処理である。
ステップS41において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続にする。ステップS42において、圧縮機21、電装品用ウォータポンプ43およびバッテリ用ウォータポンプ52が作動される。これにより、バッテリ用エバポレータ53においてバッテリ用冷却回路5の冷却水と冷媒との熱交換が行われる。ステップS43において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃未満か否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃を超えている場合は、ステップS41に戻り、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃未満の場合は、ステップS44に進む。
ステップS44において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが非接続にされる。ステップS45において、電装品用ウォータポンプ43およびバッテリ用ウォータポンプ52が作動される。この際、バッテリ用冷却回路5の冷却水はバッテリ用冷却回路5内を循環するだけであるとともに、電装品用冷却回路4の冷却水も電装品用冷却回路4を循環するだけである。ステップS46において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えている場合は、即座に高温時温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃未満の場合は、ステップS44に戻る。
次に、図13を参照して、ステップS8の第1バッテリ温度調整処理について示す。第1バッテリ温度調整処理は、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2と電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1との差を利用して、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2を調整する温度調整処理を示す。
ステップS81において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が外気温を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が外気温を超えている場合は、ステップS82に進み、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が外気温以下の場合は、ステップS86に進む。ステップS82において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1を超えている場合は、ステップS83に進み、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1以下の場合は、ステップS86に進む。
ステップS83において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが接続される。ステップS84において、バッテリ用ウォータポンプ52のみが作動される。この際、バッテリ用冷却回路5の冷却水は、電装品用冷却回路4を循環することにより、電装品用冷却回路4の電装品用ラジエータ41により冷却される。ステップS85において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えている場合は、即座に第1バッテリ温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃以下の場合は、ステップS83に戻る。
ステップS86において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが非接続にされる。ステップS87において、電装品用ウォータポンプ43およびバッテリ用ウォータポンプ52が作動される。この際、バッテリ用冷却回路5の冷却水はバッテリ用冷却回路5内を循環するだけであるとともに、電装品用冷却回路4の冷却水も電装品用冷却回路4を循環するだけである。ステップS88において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えている場合は、即座に第1バッテリ温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃以下の場合は、ステップS86に戻る。
次に、図14を参照して、ステップS9の第1冷媒冷却処理について示す。第1冷媒冷却処理は、外気温が第2所定範囲(35℃を超えて40℃未満)であるとともにバッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が高温(約40℃を超えている)の場合における、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2を調整する温度調整処理を示す。
ステップS91において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが非接続にされる。ステップS92において、圧縮機21、電装品用ウォータポンプ43、バッテリ用ウォータポンプ52が作動される。これにより、バッテリ用エバポレータ53においてバッテリ用冷却回路5の冷却水と冷媒との熱交換が行われる。ステップS93において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃−所定値Yを超えているか否かが判断される。所定値Yは、任意に設定される値である。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃−所定値Y未満の場合は、即座に温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃−所定値Y以上の場合は、ステップS91に戻る。
次に、図15を参照して、ステップS14の低温時温度調整処理について示す。低温時温度調整処理は、バッテリの暖機を行うかまたは冷却を行わない(無冷却)の状態にして、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度を調整する温度調整処理を示す。
ステップS141において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が10℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が10℃を超えている場合は、ステップS142に進み、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が10℃以下の場合は、ステップS145に進む。
ステップS142において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが非接続にされる。ステップS143において、電装品用ウォータポンプ43のみが作動される。これにより、バッテリ用冷却回路5は、メインバッテリBの発熱により保温されるのみである。ステップS144において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃を超えている場合は、即座に低温時温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が35℃以下の場合は、ステップS142に戻る。
ステップS145において、電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1が10℃未満か否かが判断される。電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1が10℃未満の場合は、ステップS146に進み、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が10℃以上の場合は、ステップS150に進む。
ステップS146において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが非接続にされる。ステップS147において、電装品用ウォータポンプ43およびバッテリ用ウォータポンプ52が作動される。ステップS148において、バッテリ用ヒータ54によりバッテリ用冷却回路5の冷却水が加熱される。これにより、バッテリ用冷却回路5の冷却水が暖められるので、メインバッテリBが暖機される。ステップS149において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が10℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が10℃を超えている場合は、即座に低温時温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が10℃以下の場合は、ステップS146に戻る。
ステップS150において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが接続される。ステップS151において、バッテリ用ウォータポンプ52のみが作動される。これにより、インバータEの廃熱が蓄熱された電装品用冷却回路4の冷却水によりバッテリ用冷却回路5の冷却水が暖められるので、メインバッテリBが暖機される。ステップS152において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2と電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1とが同じか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2と電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1とが同じ場合は、即座に低温時温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2と電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1とが異なる場合は、ステップS150に戻る。
次に、図16を参照して、ステップS15の第2バッテリ温度調整処理について示す。第2バッテリ温度調整処理は、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度と電装品用冷却回路4の冷却水の温度との差を利用して、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2を調整する温度調整処理を示す。
ステップS251において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1を超えている場合は、ステップS252に進み、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が電装品用冷却回路4の冷却水の温度T1以下の場合は、ステップS255に進む。
ステップS252において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが接続される。ステップS253において、バッテリ用ウォータポンプ52のみが作動される。この際、バッテリ用冷却回路5の冷却水は、電装品用冷却回路4を循環することにより、電装品用冷却回路4の電装品用ラジエータ41により冷却される。ステップS254において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えている場合は、即座に第2バッテリ温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃以下の場合は、ステップS252に戻る。
ステップS255において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが非接続にされる。ステップS256において、電装品用ウォータポンプ43およびバッテリ用ウォータポンプ52が作動される。この際、バッテリ用冷却回路5の冷却水はバッテリ用冷却回路5および電装品用冷却回路4を循環するだけである。ステップS257において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えているか否かが判断される。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃を超えている場合は、即座に第2バッテリ温度調整処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃以下の場合は、ステップS255に戻る。
次に、図17を参照して、ステップS16の第2冷媒冷却処理について示す。第2冷媒冷却処理は、外気温が第1所定範囲(−30℃を超えて35℃未満)であるとともにバッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が高温(約40℃を超える)の場合における、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2を調整する温度調整処理を示す。
ステップS261において、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とが非接続にされる。ステップS262において、圧縮機21、電装品用ウォータポンプ43、バッテリ用ウォータポンプ52が作動される。これにより、バッテリ用エバポレータ53においてバッテリ用冷却回路5の冷却水と冷媒との熱交換が行われる。ステップS263において、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃−所定値Yを超えているか否かが判断される。所定値Yは、任意に設定される値である。バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃−所定値Y未満の場合は、即座に第2冷媒冷却処理を終了させ、バッテリ用冷却回路5の冷却水の温度T2が40℃−所定値Y以上の場合は、ステップS261に戻る。
次に、図18を参照して、モータ温度調整処理について示す。モータ温度調整処理は、
しきい値(65℃)を基準として、モータ弱冷却回路M1とモータ強冷却回路M2とを切り替えるモータ用冷却回路3の冷却水の温度T3を調整する温度調整処理を示す。
ステップS21において、モータ用冷却回路3の冷却水の温度T3が65℃未満か否かが判断される。モータ用冷却回路3の冷却水の温度T3が65℃未満の場合は、ステップS22に進み、モータ用冷却回路3の冷却水の温度T3が65℃以上の場合は、ステップS25に進む。ステップS22において、電源が入っているか否かが判断される。電源が入っている場合は、ステップS23に進み、電源が入っていない場合はステップS21に戻る。
ステップS23において、第2切替部34によりモータ弱冷却回路M1が形成される。ステップS24において、モータ用ウォータポンプ31が作動される。これにより、バッテリ用冷却回路5において冷却水が循環する。ステップS25において、第2切替部34によりモータ強冷却回路M2が形成される。ステップS26において、モータ用ウォータポンプ31が作動される。これにより、バッテリ用冷却回路5においてモータ用ラジエータ32に冷却水が流入するので、バッテリ用冷却回路5の冷却水が冷却される。
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、上記のように、電動車両用温度調整システム100には、バッテリ用冷却回路5と、バッテリ用冷却回路5とは別個に設けられる電装品用冷却回路4と、バッテリ用冷却回路5および電装品用冷却回路4とは別個に設けられるモータ用冷却回路3とを設ける。そして、モータ用冷却回路3および電装品用冷却回路4を、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置する。これにより、インバータEを冷却した後の冷却水によってモータMを冷却することなく、モータMをモータ用冷却回路3により独立して冷却することができるとともにインバータEを電装品用冷却回路4により独立して冷却することができるので、インバータEおよびモータMの温度調整を互いに独立して行うことができる。このため、インバータEおよびモータMの各々の温度調整を別個に容易に行うことができる。また、バッテリ用冷却回路5も電装品用冷却回路4とモータ用冷却回路3とは別個に設けられることにより、メインバッテリBもインバータEおよびモータMとは独立してメインバッテリBの温度調整を行うことができる。これらの結果、メインバッテリBを所望の温度範囲に調整することができるとともに、インバータEおよびモータMの各々を別個の所望の温度範囲に容易に調整することができる。また、インバータEとモータMとを互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置することにより、インバータEおよびモータM間の熱干渉を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、制御部7を、メインバッテリBおよびインバータEの両方の温度に基づいて、バッテリ用冷却回路5を流れる冷却水を圧縮機21を運転させてバッテリ用エバポレータ53により冷却するか、または、電装品用ラジエータ41により冷却するかを第1切替部2により切り替え可能に構成する。これにより、メインバッテリBの温度とインバータEの温度との差によってバッテリ用冷却回路5を流れる冷却水をバッテリ用エバポレータ53ではなく電装品用ラジエータ41による冷却に切り替えることにより、圧縮機21を用いることなくバッテリ用冷却回路5を流れる冷却水を外気との熱交換によって冷却することができるので、電動車両の電力消費量を低減させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、空冷式コンデンサ22を、電装品用ラジエータ41に対してX方向と直交する方向において、隣接して配置する。これにより、空冷式コンデンサ22と、電装品用ラジエータ41とがX方向に並んで配置される場合と異なり、車両走行時の走行風により空冷式コンデンサ22の廃熱が電装品用ラジエータ41に伝熱することを抑制することができるので、電装品用ラジエータ41によりインバータEを冷却する場合におけるインバータEに対する冷却性能の低下を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、モータ用冷却回路3に、モータMを冷却して加熱された冷却水を冷却するためのモータ用ラジエータ32を設ける。これにより、電装品用冷却回路4およびバッテリ用冷却回路5とは別個に、モータ用ラジエータ32により冷却された冷却水によりモータMを冷却することができるので、インバータEおよびメインバッテリBの各々の温度調整に合わせることなく独立してモータMを所望の温度範囲に調整することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、電動車両用温度調整システム100に、モータ用冷却回路3におけるモータ用ラジエータ32よりも下流側の冷却水と、空調用冷媒回路1における空冷式コンデンサ22よりも上流側の冷媒との熱交換を行う水冷式コンデンサ33を設ける。これにより、空冷式コンデンサ22に流入する冷媒を水冷式コンデンサ33により事前に冷却することができるので、空冷式コンデンサ22の冷却性能を向上させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、制御部7を、第1切替部2により電装品用冷却回路4と、バッテリ用冷却回路5とが接続されるように切り替えられた場合、電装品用冷却回路4は、第3切替部44により電装品用ラジエータ41を通過する電装品用冷却回路4に切り替えられるように構成する。これにより、バッテリ用冷却回路5を流れる冷却水を電装品用冷却回路4に配置された電装品用ラジエータ41により冷却することができるので、インバータEとメインバッテリBとを共通の電装品用ラジエータ41により冷却することができる。この結果、バッテリ用冷却回路5から電装品用冷却回路4に流入した冷却水を冷却するための装置を電装品用ラジエータ41とは別個に設ける場合と異なり、電動車両用温度調整システム100の部品点数の増加および構成の複雑化を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、空冷式コンデンサ22を、電装品用ラジエータ41に対してX方向と直交する方向において、隣接して配置する。そして、電動車両用温度調整システム100に、水冷式コンデンサ33を設ける。これにより、電装品用ラジエータ41に対してX方向と直交する方向において隣接して配置することにより空冷式コンデンサ22のX方向と直交する方向におけるサイズ(大きさ)が小さくなることに起因して空冷式コンデンサ22の冷却性能が低下するが、空冷式コンデンサ22に流入する冷媒を水冷式コンデンサ33により事前に冷却することが可能であるので、空冷式コンデンサ22の冷却性能を確保することが可能である。
また、第1実施形態では、モータ用ラジエータ32と電装品用ラジエータ41および空冷式コンデンサ22とを、X方向に並んで配置する。これにより、モータ用ラジエータ32、電装品用ラジエータ41および空冷式コンデンサ22をX方向に3つ並べる場合と比較して、モータ用ラジエータ32と電装品用ラジエータ41および空冷式コンデンサ22との間に、風が流通するための空間を増加させることが可能であるので、モータ用ラジエータ32、電装品用ラジエータ41および空冷式コンデンサ22の各々の冷却性能を向上させることが可能である。この結果、モータ用ラジエータ32、電装品用ラジエータ41および空冷式コンデンサ22のX方向に直交する方向の幅を小さくすることが可能である。また、空冷式コンデンサ22の廃熱が電装品用ラジエータ41ではなくモータ用ラジエータ32に熱伝導しやすいので、熱に対する耐性がモータMよりも低いインバータEに対する空冷式コンデンサ22の廃熱の影響を抑制することが可能である。この結果、インバータEの信頼性を向上させることが可能である。
[第1実施形態の別態様]
次に、図19を参照して、本発明の第1実施形態の別態様による電動車両用温度調整システム200の構成について説明する。第1実施形態の別態様では、バッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4との接続を切り替える第1切替部2だけでなく、第2切替部34および第3切替部44を設けた電動車両用温度調整システム100である第1実施形態とは異なり、電動車両用温度調整システム200が、バッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路204との接続を切り替える切替部202のみを備えている電動車両用温度調整システム200について説明する。なお、第1実施形態の別態様において、第1実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付して説明を省略する。
図19に示すように、第1実施形態の別態様の電動車両用温度調整システム200は、上記第1実施形態の切替部2、モータ用冷却回路3および電装品用冷却回路4に代えて、切替部202(特許請求の範囲の「第1切替部」の一例)、モータ用冷却回路203および電装品用冷却回路204を備えている。
(切替部、モータ用冷却回路および電装品用冷却回路)
切替部202は、バッテリ用冷却回路5と、電装品用冷却回路204との接続および非接続を切り替える。また、モータ用冷却回路203は、第2切替部34を備えていない点で、上記第1実施形態のモータ用冷却回路3と相違し、その他の点は上記第1実施形態のモータ用冷却回路3と同様である。電装品用冷却回路204は、第3切替部44を備えていない点で、上記第1実施形態の電装品用冷却回路4と相違し、その他の点は上記第1実施形態の電装品用冷却回路4と同様である。
制御部7は、電装品用冷却回路204の電装品用温度センサ45の温度T1およびバッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、バッテリ弱冷却処理またはバッテリ強冷却処理を行うように構成されている。また、制御部7は、モータ用冷却回路203のモータ用温度センサ35の温度T3に基づいて、モータ冷却処理を行うように構成されている。なお、第1実施形態の別態様のその他の構成は、第1実施形態の構成と同様である。
(第1実施形態の別態様の効果)
第1実施形態の別態様では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態の別態様では、上記のように、モータ用冷却回路203および電装品用冷却回路204を、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置する。これにより、メインバッテリBを所望の温度範囲に調整することができるとともに、インバータEおよびモータMの各々を別個の所望の温度範囲に容易に調整することができる。
また、第1実施形態の別態様では、上記のように、電動車両用温度調整システム200に、バッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路204との接続を切り替える切替部202を設ける。これにより、バッテリ弱冷却処理およびバッテリ強冷却処理を切替部202のみにより切り換えることが可能であるので、電動車両用温度調整システム200の構成を簡易にすること可能である。なお、第1実施形態の別態様のその他の効果は、第1実施形態の効果と同様である。
[第2実施形態]
次に、図20を参照して、本発明の第2実施形態による電動車両用温度調整システム300の構成について説明する。第2実施形態では、空調用冷媒回路1において圧縮機21と水冷式コンデンサ33との間に切替弁が配置されていない電動車両用温度調整システム100である第1実施形態とは異なり、圧縮機21と水冷式コンデンサ33との間に配置された切替弁310を備えている電動車両用温度調整システム300について説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付して説明を省略する。
第2実施形態の電動車両用温度調整システム300は、図20に示すように、上記第1実施形態の空調用冷媒回路1に代えて、空調用冷媒回路301を備えている。空調用冷媒回路301は、さらに切替弁310を含んでいる点で、上記第1実施形態の空調用冷媒回路1と相違する。
第3実施形態の空調用冷媒回路301は、切替弁310により、水冷式コンデンサ33を介して空冷式コンデンサ22に冷媒を流すか、または、水冷式コンデンサ33を介することなく空冷式コンデンサ22に冷媒を流すかを切り替え可能に構成されている。切替弁310は、圧縮機21と、水冷式コンデンサ33との接続および非接続を切り替えるように構成されている。切替弁310は、三方弁により構成されている。
(制御部)
制御部7は、モータ用冷却回路3のモータ用温度センサ35の温度T3、電装品用冷却回路4の電装品用温度センサ45の温度T1、および、バッテリ用冷却回路5のバッテリ用温度センサ55の温度T2に基づいて、モータM、インバータEおよびメインバッテリBの温度を制御するように構成されている。
第2実施形態の制御部7は、圧縮機21から流出した冷媒の温度とモータ用冷却回路3のモータ用ラジエータ32から流出した冷却水の温度とを比較して切替弁310により回路を切り替えるように構成されている。詳細には、制御部7は、圧縮機21から流出した冷媒の温度よりもモータ用冷却回路3のモータ用ラジエータ32から流出した冷却水の温度の方が高い場合、圧縮機21と水冷式コンデンサ33とを非接続とするように切替弁310を切り替える制御を行うように構成されている。また、制御部7は、圧縮機21から流出した冷媒の温度よりもモータ用冷却回路3のモータ用ラジエータ32から流出した冷却水の方が温度の方が低い場合、圧縮機21と水冷式コンデンサ33とを接続するように切替弁310を切り替える制御を行うように構成されている。なお、第2実施形態の他の構成は、第1実施形態の構成と同様である。
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第2実施形態では、上記のように、モータ用冷却回路3および電装品用冷却回路4を、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置する。これにより、メインバッテリBを所望の温度範囲に調整することができるとともに、インバータEおよびモータMの各々を別個の所望の温度範囲に容易に調整することができる。
また、第2実施形態では、上記のように、制御部7を、圧縮機21から流出した冷媒の温度よりもモータ用冷却回路3のモータ用ラジエータ32から流出した冷却水の方が温度が低い場合、圧縮機21と水冷式コンデンサ33とを接続するように切替弁310を切り替える制御を行うように構成する。これにより、圧縮機21から流出した冷媒を冷却水により確実に冷却することが可能であるので、空冷式コンデンサ22の冷却性能の低下を抑制することが可能である。なお、第2実施形態のその他の効果は、第1実施形態の効果と同様である。
[変形例]
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記第1および第2実施形態では、空冷式コンデンサ22は、電装品用ラジエータ41に対して水平方向のうちX方向に直交する方向において隣接して配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図21に示す第1変形例のように、空冷式コンデンサ422は、電装品用ラジエータ41に対して水平方向のうちX方向に直交する方向の一方側に隣接する第1コンデンサ部422aと他方側に隣接する第2コンデンサ部422bとを有していてもよい。これにより、空冷式コンデンサ22を第1コンデンサ部422aと第2コンデンサ部422bとに分割することにより、空冷式コンデンサ22からモータ用ラジエータ32への空冷式コンデンサ22の廃熱の影響を低減することが可能である。
また、上記第1および第2実施形態では、第1切替部2(202)は、四方弁を含んでいる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1切替部は、複数の開閉弁を協調させて制御することにより、四方弁を適用した場合と同じ制御動作を実現してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第2切替部34を構成する第1モータ用切替弁34aおよび第2モータ用切替弁34bは、三方弁により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第2切替部は、複数の開閉弁を協調させて制御することにより、三方弁を適用した場合と同じ制御動作を実現してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第3切替部44を構成する第1電装品用切替弁44aおよび第2電装品用切替弁44bは、三方弁により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第3切替部は、複数の開閉弁を協調させて制御することにより、三方弁を適用した場合と同じ制御動作を実現してもよい。
また、上記第2実施形態では、切替弁310は、三方弁により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、切替弁は、複数の開閉弁を協調させて制御することにより、三方弁を適用した場合と同じ制御動作を実現してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、電動車両用温度調整システム100(200、300)が適用される電動車両として電気自動車を一例として示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電動車両用温度調整システムは、駆動用モータおよびエンジンを有するハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、および、レンジエクステンダーを備えた車両などにも適用してもよい。
また、上記第1実施形態では、図2に示すように、制御部7は、電装品廃熱蓄熱処理およびヒータ暖機処理の両方を行う場合、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とするとともに、第3切替部44により電装品用冷却回路4を電装品廃熱蓄熱回路E1に切り替える制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図22に示す第2変形例のように、制御部507は、電装品廃熱蓄熱処理およびヒータ暖機処理の両方を行う場合、送風機6の運転を停止した状態で、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とするとともに、第3切替部44により電装品冷却回路E2に切り替える制御を行うように構成されてもよい。この場合、送風機6の運転が停止されているので、インバータEの熱を冷却水に蓄熱させることが可能である。
また、上記第1実施形態では、図3に示すように、制御部7は、電装品廃熱蓄熱処理およびバッテリ保温処理の両方を行う場合、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とするとともに、第3切替部44により電装品用冷却回路4を電装品廃熱蓄熱回路E1に切り替える制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図23に示す第3変形例のように、制御部607は、電装品廃熱蓄熱処理およびバッテリ保温処理の両方を行う場合、送風機6の運転を停止した状態で、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを非接続とするとともに、第3切替部44により電装品冷却回路E2に切り替える制御を行うように構成されてもよい。この場合、送風機6の運転が停止されているので、インバータEの熱を冷却水に蓄熱させることが可能である。
また、上記第1実施形態では、図4に示すように、制御部7は、電装品蓄熱暖機処理を行う場合、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを接続するとともに、第3切替部44により電装品用冷却回路4を電装品廃熱蓄熱回路E1に切り替える制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図24に示す第4変形例のように、制御部707は、電装品蓄熱暖機処理を行う場合、送風機6の運転を停止した状態で、第1切替部2によりバッテリ用冷却回路5と電装品用冷却回路4とを接続するとともに、第3切替部44により電装品冷却回路E2に切り替える制御を行うように構成されてもよい。この場合、送風機6の運転が停止されているので、インバータEの熱を蓄熱した冷却水によりメインバッテリBを暖めることが可能である。
また、上記第1実施形態では、図7に示すように、制御部7は、モータ弱冷却処理を行う場合、第2切替部34によりモータ用冷却回路3をモータ弱冷却回路M1に切り替えてモータMを冷却する制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部は、第2切替部によりモータ用冷却回路をモータ弱冷却回路に切り替えてモータを暖機する制御を行ってもよい。また、モータを暖機する方法として、図25に示す第5変形例のように、制御部807は、送風機6の運転を停止した状態で、第2切替部34によりモータ強冷却回路M2に切り替えてモータを暖機する制御を行ってもよい。また、モータを暖機する方法として、制御部は、送風機およびモータ用ウォータポンプの両方の運転を停止した状態で、モータを暖機する制御を行ってもよい。
また、上記第1実施形態では、説明の便宜上、制御部7の制御処理を、処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の制御処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型(イベントドリブン型)の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
1、301 空調用冷媒回路
2、202 第1切替部
3、203 モータ用冷却回路
4、204 電装品用冷却回路
5 バッテリ用冷却回路
21 圧縮機
22、422 空冷式コンデンサ(空調用凝縮器)
25 空調用エバポレータ(空調用蒸発器)
32 モータ用ラジエータ
33 水冷式コンデンサ(水冷式凝縮器)
41 電装品用ラジエータ
44 第3切替部(第2切替部)
53 バッテリ用エバポレータ(バッテリ用蒸発器)
100、200、300 電動車両用温度調整システム
B メインバッテリ
E 電装品
E1 電装品廃熱蓄熱回路(第1冷却回路)
E2 電装品冷却回路(第2冷却回路)
M モータ

Claims (6)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の上流に設けられる空調用蒸発器と、前記圧縮機から流出した冷媒を外気により凝縮する空冷式凝縮器とを含み、空調用空気を冷却する冷媒を流す空調用冷媒回路と、
    バッテリ用蒸発器を含み、補機バッテリとは別に設けられたメインバッテリを冷却する冷却水を流すバッテリ用冷却回路と、
    前記バッテリ用冷却回路とは別個に設けられ、電装品用ラジエータを含み、電装品を冷却する冷却水を流す電装品用冷却回路と、
    前記バッテリ用冷却回路と、前記電装品用冷却回路との接続および非接続を切り替える第1切替部と、
    前記バッテリ用冷却回路および前記電装品用冷却回路とは別個に設けられ、モータを冷却する冷却水を流すモータ用冷却回路とを備え、
    前記モータ用冷却回路および前記電装品用冷却回路は、互いに冷却水を往来させない状態で独立して配置されている、電動車両用温度調整システム。
  2. 前記メインバッテリおよび前記電装品の両方の温度に基づいて、前記バッテリ用冷却回路を流れる冷却水を前記圧縮機を運転させて前記バッテリ用蒸発器により冷却するか、または、前記電装品用ラジエータにより冷却するかを前記第1切替部により切り替え可能に構成されている、請求項1に記載の電動車両用温度調整システム。
  3. 前記空冷式凝縮器は、前記電装品用ラジエータに対して車両の前後方向と直交する方向において、隣接して配置されている、請求項1または2に記載の電動車両用温度調整システム。
  4. 前記モータ用冷却回路は、前記モータを冷却して加熱された冷却水を冷却するためのモータ用ラジエータを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動車両用温度調整システム。
  5. 前記モータ用冷却回路における前記モータ用ラジエータよりも下流側の冷却水と、前記空調用冷媒回路における前記空冷式凝縮器よりも上流側の冷媒との熱交換を行う水冷式凝縮器をさらに備える、請求項4に記載の電動車両用温度調整システム。
  6. 前記電装品用冷却回路において、前記電装品用ラジエータを通過しない第1冷却回路と、前記電装品用ラジエータを通過する第2冷却回路とを切り替える第2切替部をさらに備え、
    前記第1切替部により前記電装品用冷却回路と、前記バッテリ用冷却回路とが接続されるように切り替えられた場合、前記電装品用冷却回路は、前記第2切替部により前記電装品用ラジエータを通過する前記第2冷却回路に切り替えられるように構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動車両用温度調整システム。
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