JP2024036831A - 車両用冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】車室内空調が優先されてバッテリ冷却が休止中であってもＥＶ走行を維持することができる車両用冷却システムを提供する。【解決手段】車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータ２３と、バッテリ１１を冷却する低温側冷却水回路３０と熱交換するチラー２５と、が並列に設けられた冷凍サイクル回路２０を有し、低温側冷却水回路３０は、チラー２５と、バッテリ１１を冷却する回路と、ＰＣＵ１２を冷却する回路と、循環する冷却水から放熱する低温側ラジエータ３５と、が並列に設けられ、冷凍サイクル回路２０においてエバポレータ２３のみに冷媒を循環させており、バッテリ１１の温度が所定バッテリ温度以上であって、低温側冷却水回路３０の冷却水温度が所定冷却水温度以下の場合には、低温側冷却水回路３０においてバッテリ１１を冷却する回路および低温側ラジエータ３５のみに冷却水を循環させる。【選択図】図１

Description

本発明は、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリを冷却する車両用冷却システムに関する。

車両用冷却システムでは、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリを冷却する場合がある。当該車両用冷却システムには、車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータと、バッテリを冷却する冷却水を冷却するチラーとが並列に設けられる。例えば、特許文献１に開示される車両用冷却システムでは、冷房負荷が高い等の理由で車室内空調が優先された場合には、チラーへの冷媒循環を停止してバッテリ冷却を休止している。

特開２０２１－１９５０５９号公報

しかし、上述した車両用冷却システムが例えばＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載されている場合には、バッテリ冷却を休止している間にＥＶモード（バッテリからの電力によってモータのみで走行するモード）で走行する場合には、走行中にバッテリ温度が上昇し、ＥＶ走行を維持できずにエンジンを作動させてしまう場合もある。

そこで、本発明は、車室内空調が優先されてバッテリ冷却が休止中であってもＥＶ走行を維持することができる車両用冷却システムを提供することを目的とする。

本発明に係る車両用冷却システムは、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリを冷却する車両用冷却システムであって、車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータと、バッテリを冷却する冷却水回路と熱交換するチラーと、が並列に設けられた冷凍サイクル回路を有し、冷却水回路は、チラーと、バッテリを冷却する回路と、車載ユニットを冷却する回路と、循環する冷却水から放熱するラジエータと、が並列に設けられ、冷凍サイクル回路においてエバポレータのみに冷媒を循環させており、バッテリの温度が所定バッテリ温度以上であって、冷却水回路の冷却水温度が所定冷却水温度以下の場合には、冷却水回路においてバッテリを冷却する回路およびラジエータのみに冷却水を循環させることを特徴とする。

本発明の車両用冷却システムによれば、車室内空調が優先されてバッテリ冷却が休止中であってもＥＶ走行を維持することができる。

実施形態の一例である車両用冷却システムを示す回路図である。 実施形態の一例である車両用冷却システムを示すブロック図である。 バッテリ冷却制御の流れを示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

車両用冷却システムとしての冷却システム１０は、車室内空調用の冷媒を用いてバッテリ１１を冷却している。冷却システム１０によれば、詳細は後述するが、車室内空調が優先されてバッテリ１１の冷却が休止中であってもＥＶ走行を維持することができる。

＜車両＞
本実施形態の冷却システム１０は、車両としてのＰＨＥＶ（図示なし）に搭載されている。ＰＨＥＶは、ガソリンエンジンおよびモータを駆動して走行するＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）のバッテリ１１に外部の給電設備から充電できる車両である。ただし、本実施形態の冷却システム１０は、ＨＥＶに搭載されていてもよい。

＜冷却システム＞
図１および図２を用いて、冷却システム１０について説明する。

図１に示すように、冷却システム１０は、車室内へ送風する空気を冷却すると共にバッテリ１１を冷却する冷凍サイクル回路２０と、冷凍サイクル回路２０のチラー２５によって吸熱される冷却水回路としての低温側冷却水回路３０と、冷凍サイクル回路２０の水冷コンデンサ２２によって加熱される高温側冷却水回路４０と、冷凍サイクル回路２０、低温側冷却水回路３０および高温側冷却水回路４０の各機器を制御する冷却用ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０とを有している。

バッテリ１１には、バッテリ１１の温度を検出するバッテリ温度センサ６１が設けられている。

冷凍サイクル回路２０は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、高温側冷却水回路４０を循環する冷却水を加熱（排熱）する水冷コンデンサ２２と、車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータ２３と、エバポレータ２３への冷媒循環量を調整するエバポレータ側膨張弁２４と、低温側冷却水回路３０を循環する冷却水から吸熱するチラー２５と、チラー２５への冷媒循環量を調整するチラー側膨張弁２６とを有している。冷凍サイクル回路２０では、エバポレータ２３とチラー２５とが並列に接続されている。

冷却水回路としての低温側冷却水回路３０は、第１低温側ウォーターポンプ３１および第２低温側ウォーターポンプ３２によって低温側冷却水を循環させる回路である。低温側冷却水回路３０は、上述したチラー２５と、バッテリ１１を冷却するバッテリ冷却器３３と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２を冷却するユニット冷却器３４と、低温側冷却水を空気中に放熱する低温側ラジエータ３５と、詳細は後述する流量調整弁３６とを有している。チラー２５、バッテリ冷却器３３、ユニット冷却器３４および低温側ラジエータ３５は、それぞれ並列に接続されている。第１低温側ウォーターポンプ３１は、低温側ラジエータ３５の下流側に設けられ、第２低温側ウォーターポンプ３２は、チラー２５の下流側に設けられている。

流量調整弁３６は、チラー２５、バッテリ冷却器３３、ユニット冷却器３４および低温側ラジエータ３５へ向かうそれぞれの回路が接続され、少なくともチラー２５とバッテリ冷却器３３とを連通させる状態、バッテリ冷却器３３と低温側ラジエータ３５とを連通させる状態、ユニット冷却器３４と低温側ラジエータ３５とを連通させる状態とを切り替えると共に、それぞれの状態において流量を調整することができる。

バッテリ冷却器３３の上流側には、低温側冷却水の温度を検出する低温側冷却水温度センサ６２が設けられている。

高温側冷却水回路４０は、高温側ウォーターポンプ４１によって高温側冷却水を循環させる回路であって、上述した水冷コンデンサ２２と、高温側冷却水を空気中に放熱する高温側ラジエータ４２とを有している。

冷却用ＥＣＵ５０は、上述したように冷凍サイクル回路２０、低温側冷却水回路３０および高温側冷却水回路４０の各機器を制御する。冷却用ＥＣＵ５０は、冷却システム１０において詳細は後述するバッテリ冷却制御を実行する。冷却用ＥＣＵ５０は、内部に情報処理を行うプロセッサ５１と、プロセッサ５１が実行するソフトウェア、プログラムまたはデータを格納するメモリ５２とを有するコンピュータである。

冷却用ＥＣＵ５０は、圧縮機２１と、エバポレータ側膨張弁２４と、チラー側膨張弁２６と、第１低温側ウォーターポンプ３１と、第２低温側ウォーターポンプ３２と、流量調整弁３６と、高温側ウォーターポンプ４１と、バッテリ温度センサ６１と、低温側冷却水温度センサ６２とに接続されている。

図２に示すように、冷却用ＥＣＵ５０は、それぞれ詳細は後述する、空調優先部５３と、バッテリ温度判定部５４と、低温側冷却水温度判定部５５と、バッテリ冷却部５６とを有している。空調優先部５３、バッテリ温度判定部５４、低温側冷却水温度判定部５５およびバッテリ冷却部５６は、プロセッサ５１がメモリ５２に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

空調優先部５３は、冷房負荷が高いと判断した場合には、バッテリ１１の冷却を休止して、車室内空調を優先する。より具体的には、冷凍サイクル回路２０においてチラー側膨張弁２６を閉じると共にエバポレータ側膨張弁２４を調整して、チラー２５へ冷媒を循環させることなくエバポレータ２３のみに冷媒を循環させる。

冷房負荷が高いと判断する条件として、例えば外気温度センサ（図示なし）によって検出される外気温度が所定外気温度以上である、車室内温度センサ（図示なし）によって検出される車室内温度が所定車室内温度以上である、エバポレータ温度センサ（図示なし）によって検出されるエバポレータ温度が所定エバポレータ温度以上であること等が好ましい。

バッテリ温度判定部５４は、バッテリ温度センサ６１からバッテリ１１のバッテリ温度を検出し、バッテリ温度が所定バッテリ温度以上であるかを判定する。

ここで、空調優先部５３によって車室内空調が優先されてバッテリ１１の冷却を休止している間に、ＥＶモードで走行する場合には、走行中にバッテリ１１の温度が上昇し、ＥＶ走行を維持できずにエンジンを作動させてしまう場合がある。そこで、低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却可能である場合には、低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却することによって、エンジンを作動させることなくＥＶ走行を維持するようにする。

低温側冷却水温度判定部５５は、低温側冷却水温度センサ６２から低温側冷却水温度を検出し、低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下であるかを判定する。

バッテリ冷却部５６は、空調優先部５３によってバッテリ１１の冷却を休止中に、バッテリ温度判定部５４によってバッテリ温度が所定バッテリ温度以上であると判定された場合であって、低温側冷却水温度判定部５５によって低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下であると判定された場合には、冷凍サイクル回路２０によってチラー２５を介してバッテリ１１の冷却を休止している場合であっても低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却可能であると判定して、低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却する。

具体的には、バッテリ冷却部５６は、低温側冷却水回路３０において流量調整弁３６によってバッテリ冷却器３３と低温側ラジエータ３５とを連通させる状態とし、バッテリ冷却器３３および低温側ラジエータ３５にのみ低温側冷却水を循環させることによって低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却する。

バッテリ冷却部５６によれば、冷房負荷が高く車室内空調が優先されてバッテリ冷却が休止中であってもＥＶ走行を維持することができる。より詳細には、冷房負荷が高く車室内空調が優先されてバッテリ冷却を休止している間であっても、低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却可能である場合には、低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却することによって、エンジン作動させることなくＥＶ走行を維持することができる。

＜バッテリ冷却制御＞
図３を用いて、バッテリ冷却制御の流れについて説明する。

ステップＳ１１において、空調優先部５３によってバッテリ１１の冷却を休止して車室内空調を優先しているかどうかを判定する。車室内空調を優先している場合には、ステップＳ１２へ移行する。車室内空調を優先していない場合には、ステップＳ１５へ移行する。

ステップＳ１２において、バッテリ温度判定部５４によってバッテリ温度が所定バッテリ温度以上であるかどうかを判定する。バッテリ温度が所定バッテリ温度以上である場合には、ステップＳ１３へ移行する。バッテリ温度が所定バッテリ温度未満である場合には、ステップＳ１５へ移行する。

なお、ステップＳ１２において、バッテリ温度判定部５４は、バッテリ温度が所定バッテリ温度以上と判定する閾値と、バッテリ温度が所定バッテリ温度以上の状態から通常状態（バッテリ温度が所定バッテリ温度より小さくなった状態）に復帰する閾値とには、ヒステリシスを設けることが好ましい。

ステップＳ１３において、低温側冷却水温度判定部５５によって低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下であるかどうかを判定する。低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下である場合には、ステップＳ１４へ移行する。低温側冷却水温度が所定冷却水温度より高い場合には、ステップＳ１５へ移行する。

なお、ステップＳ１３において、低温側冷却水温度判定部５５は、低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下と判定する閾値と、低温側冷却水温度が所定冷却水温度以下の状態から通常状態（低温側冷却水温度が所定冷却水温度より大きくなった状態）に復帰する閾値とには、ヒステリシスを設けることが好ましい。

ステップＳ１４において、バッテリ冷却部５６によって、流量調整弁３６によってバッテリ冷却器３３と低温側ラジエータ３５とを連通させる状態とし、低温側冷却水によってバッテリ１１を冷却する。

ステップＳ１５において、流量調整弁３６によってユニット冷却器３４と低温側ラジエータ３５とを連通させる状態とし、低温側冷却水によってＰＣＵ１２を冷却する。

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

１０ 冷却システム（車両用冷却システム）、１１ バッテリ、２０ 冷凍サイクル回路、２１ 圧縮機、２２ 水冷コンデンサ、２３ エバポレータ、２４ エバポレータ側膨張弁、２５ チラー、２６ チラー側膨張弁、３０ 低温側冷却水回路（冷却水回路）、３１ 第１低温側ウォーターポンプ、３２ 第２低温側ウォーターポンプ、３３ バッテリ冷却器、３４ ユニット冷却器、３５ 低温側ラジエータ、３６ 流量調整弁、４０ 高温側冷却水回路、４１ 高温側ウォーターポンプ、４２ 高温側ラジエータ、５０ 冷却用ＥＣＵ、５１ プロセッサ、５２ メモリ、５３ 空調優先部、５４ 冷却水温度判定部、５５ バッテリ温度判定部、５６ バッテリ冷却部、６１ バッテリ温度センサ、６２ 低温側冷却水温度センサ

Claims (1)

1. 車室内空調用の冷媒を用いてバッテリを冷却する車両用冷却システムであって、
   車室内へ送風する空気を冷却するエバポレータと、前記バッテリを冷却する冷却水回路と熱交換するチラーと、が並列に設けられた冷凍サイクル回路を有し、
   前記冷却水回路は、前記チラーと、前記バッテリを冷却する回路と、車載ユニットを冷却する回路と、循環する冷却水から放熱するラジエータと、が並列に設けられ、
   前記冷凍サイクル回路において前記エバポレータのみに冷媒を循環させており、前記バッテリの温度が所定バッテリ温度以上であって、前記冷却水回路の冷却水温度が所定冷却水温度以下の場合には、前記冷却水回路において前記バッテリを冷却する回路および前記ラジエータのみに冷却水を循環させる、
   車両用冷却システム。
   

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