JP6867258B2 - 車両用熱交換システム、車両用熱交換方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
[全体構成]
図1は、冷却システムを含む車両システム1を搭載した車両の構成の一例を示す図である。車両システム1が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機を備える場合、電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。以下の説明では、シリーズ方式を採用したハイブリッド車両を例に説明する。シリーズ方式とは、エンジンと駆動輪が機械的に連結されておらず、エンジンの動力は専ら発電機による発電に用いられ、発電電力が走行用の電動機に供給される方式である。また、この車両は、バッテリをプラグイン充電可能な車両であってよい。
図2は、図1で示した車両システム1の構成以外の機能構成を示す構成図である。車両システム1は、例えば、冷却システム100を備える。冷却システム100は、例えば、冷却ユニットU1と、制御ユニットU2とを備える。
冷却ユニットU1は、例えば、ウオータジャケット10Jと、ウオータジャケット11Jと、ウオータジャケット18Jと、ウオータジャケット60Jとを備える。ウオータジャケット10Jは、エンジン10のシリンダの外方に設けられた冷媒が通流可能な流路である。ウオータジャケット11Jは、例えば、排熱回収器11の外方に設けられた冷媒の通流可能な流路である。ウオータジャケット18Jは、例えば、第2モータ18の外方に設けられた冷媒の通流可能な流路である。ウオータジャケット60Jは、例えば、バッテリ60の外方に設けられた冷媒の通流可能な流路である。
エンジン側冷却回路L1−1、L1−2は、ウオータジャケット10Jと第1熱交換器106とを結ぶ配管である。エンジン側冷却回路L1−1において、エンジン10と第1熱交換器106との間には、エンジン側ポンプ102が設けられている。エンジン側冷却回路L1−2において、エンジン10と第1熱交換器106との間には、エンジン側ラジエータ104が設けられている。
モータ側冷却回路L2−1、L2−2は、ウオータジャケット18Jと第1熱交換器106とを結ぶ配管である。モータ側冷却回路L2−1において、第2モータ18と第1熱交換器106との間には、モータ側ポンプ108が設けられている。モータ側冷却回路L2−2において、第2モータ18と第1熱交換器106との間には、モータ側ラジエータ110が設けられている。
排熱側冷却回路L3−1、L3−2は、ウオータジャケット11Jと第2熱交換器120とを結ぶ配管である。連通回路L3−3は、排熱側冷却回路L3−1とL3−2とを結ぶ回路である。連通回路L3−3の一端は、ウオータジャケット11Jと第1熱交換器106の間に設けられ、他端はエンジン側ラジエータ104と第1熱交換器106の間に設けられている。
バッテリ側冷却回路L4−1、L4−2は、ウオータジャケット60Jと第2熱交換器120とを結ぶ配管である。バッテリ側冷却回路L4−1において、バッテリ60と第2熱交換器120との間には、バッテリ側ポンプ122が設けられている。バッテリ側冷却回路L4−2において、バッテリ60と第2熱交換器120との間には、バッテリ側ラジエータ124が設けられている。
制御ユニットU2は、例えば、第1センサ151と、第2センサ152と、第3センサ153と、第4センサ154と、制御部155とを備える。第1センサ151は、エンジン側冷却回路L1−1の温度を検知する。第2センサ152は、モータ側冷却回路L2−1の温度を検知する。第3センサ153と、排熱側冷却回路L3−1の温度を検知する。第4センサ154と、バッテリ側冷却回路L4−1の温度を検知する。各センサが検知する「冷却回路の温度」とは、冷却回路自体の温度であってもよいし、間接的に冷却回路の温度を示す指標(例えば冷却回路内の冷媒の温度)であってもよい。
図3は、制御部155により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、エンジン10が始動していない状態において実行される処理である。
以下、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、車両システム1は、第2モータ18が稼働する計画に基づいて、熱交換を行う計画を生成し、生成した計画に沿って熱交換を行う。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
ナビゲーション部200は、例えば、車両の目的地、地図情報から導出した目的地までの経路、および道路の状況(混雑状況)に基づいて、目的地までの走行計画を導出する。
走行計画とは、車両が目的地まで走行する経路や走行車線、走行速度等である。
稼働計画生成部210は、ナビゲーション部200に導出され、且つ車両の乗員によって選択された走行計画に基づいて、第2モータ18と、エンジン10との稼働計画を生成する。稼働計画とは、走行計画において、エンジン10または第2モータ18を稼働させる計画である。稼働計画は、現在のバッテリ60の電力量と、走行計画に基づいて目的地まで走行した場合に使用する電力量と、予備用として蓄えておく電力量とに基づいて計画される。例えば、稼働計画生成部210は、現在のバッテリ60の電力量を参照し、目的地まで走行した場合に不足する電力量を導出する。この際、走行計画に含まれる、道路の勾配や、道路の混雑状況、道路を走行する車速、加減速の程度等が加味される。例えば、上り勾配を走行する時間または距離が長い場合、平坦な道路を走行する場合よりも電力が多く消費されるためである。また、道路の混雑状況、道路を走行する車速、または加減速の程度によって、電力の消費度合が変わるためである。
熱交換計画生成部220は、稼働計画生成部210により計画された、少なくともエンジン10の稼働計画に基づいて、第1熱交換器106または第2熱交換器120を用いて熱交換を行う計画である熱交換計画を生成する。そして、制御部155は、熱交換計画生成部220により生成された熱交換計画に基づいて熱交換を行う。
熱交換計画生成部220は、走行計画、稼働計画、および記憶装置に記憶された第1学習情報232に基づいて、第2モータ18またはバッテリ60の温度が閾値以上に上昇するか否かを推定する。第1学習情報232は、走行計画および稼働計画の内容ごとに、第2モータ18の温度の上昇傾向とバッテリ60の温度の上昇傾向とが対応付けられた情報である。第1学習情報232は、例えば、実験的に取得された情報またはシミュレーション等に基づいて生成された情報である。
上述したように、エンジン10が稼働する前に熱交換が行われることにより、エンジン10を効率的に稼働させることができたり、熱交換された熱を暖房機器の運転に用いたりすることができる。図8は、東京から宇都宮までの区間におけるエンジン10の温度と排熱回収器11の温度との推移の一例を示す図である。図7と重複する内容の説明は省略する。図8の縦軸は、エンジン10の温度または排熱回収器11の温度を示している。
図9は、熱交換計画生成部220等により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、ナビゲーション部200が、走行計画を生成する(ステップS200)。次に、稼働計画生成部210が、走行計画に基づいて、稼働計画を生成する(ステップS202)。
上述した実施形態の車両システム1の制御部(制御部155、ナビゲーション部200、稼働計画生成部210、熱交換計画生成部220)は、例えば、図11に示すようなハードウェアの構成により実現される。図11は、実施形態の制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。
内燃機関を冷却するする第1冷却回路と、
走行用の駆動力を出力する駆動用電動機を冷却する第2冷却回路と、
前記第1冷却回路と前記第2冷却回路との熱交換を行う第1熱交換器と、
前記第1冷却回路の温度を検知する第1センサと、
前記第2冷却回路の温度を検知する第2センサと、
記憶装置と、
前記記憶装置に格納されたプログラムを実行するハードウェアプロセッサであって、前記第1センサにより検知された温度が、前記第2センサにより検知された温度に比して低い場合、前記第1熱交換器を用いて、前記第1冷却回路の冷媒の熱と前記第2冷却回路の冷媒の熱との熱交換を行う制御を実行するハードウェアプロセッサと、
を備える車両用熱交換システム。
12 第1モータ
18 第2モータ
60 バッテリ
102 エンジン側ポンプ
104 エンジン側ラジエータ
106 第1熱交換器
108 モータ側ポンプ
110 モータ側ラジエータ
120 第2熱交換器
122 バッテリ側ポンプ
124 バッテリ側ラジエータ
151 第1センサ
152 第2センサ
153 第3センサ
154 第4センサ
155 制御部
200 ナビゲーション部
210 稼働計画生成部
220 熱交換計画生成部
230 学習情報記憶部
232 第1学習情報
234 第2学習情報
L1−1、L1−2 エンジン側(第1)冷却回路
L2−1、L2−2 モータ側(第2)冷却回路
L3−1、L3−2 排熱側冷却回路
L3−3 連通回路
L4−1、L4−2 バッテリ側冷却回路
Claims (4)
- 発電に用いられる内燃機関を冷却する第1冷却回路と、
走行用の駆動力を出力する駆動用電動機を冷却する第2冷却回路と、
前記第1冷却回路と前記第2冷却回路との熱交換を行う第1熱交換器と、
前記第1冷却回路の温度を検知する第1センサと、
前記第2冷却回路の温度を検知する第2センサと、
前記内燃機関に接続された排熱回収器に設けられた第3冷却回路と、
前記駆動用電動機に電力を供給する蓄電池を冷却する第4冷却回路と、
前記第3冷却回路と前記第4冷却回路との熱交換を行う第2熱交換器と、
前記第3冷却回路の温度を検知する第3センサと、
前記第4冷却回路の温度を検知する第4センサと、
前記第1センサにより検知された温度が、前記第2センサにより検知された温度に比して低い場合、前記第1熱交換器を用いて、前記第1冷却回路の冷媒の熱と前記第2冷却回路の冷媒の熱との第1熱交換を行い、前記第1熱交換がされている状態において、前記第3センサにより検知された温度が、前記第4センサにより検知された温度に比して低い場合、前記第1熱交換を行うと共に、前記第2熱交換器を用いて前記第3冷却回路と前記第4冷却回路との第2熱交換を行う制御部と、
車両の走行計画に基づいて前記内燃機関の稼働計画を生成する稼働計画生成部と、
前記稼働計画に基づいて、前記第1熱交換および前記第2熱交換を行う制御を実行する熱交換計画であって、前記駆動用電動機の温度が第1温度以上とならないと推定され、且つ前記蓄電池の温度が第2温度以上とならないと推定される前記熱交換計画を生成する熱交換計画生成部と、
を備える車両用熱交換システム。 - 前記稼働計画生成部は、前記車両の走行計画に基づいて、前記駆動用電動機と、前記内燃機関との稼働計画を生成する、
請求項1項に記載の車両用熱交換システム。 - コンピュータが、
発電に用いられる内燃機関を冷却する第1冷却回路の温度を検知する第1センサにより検知された温度が、走行用の駆動力を出力する駆動用電動機を冷却する第2冷却回路の温度を検知する第2センサにより検知された温度に比して低い場合、
前記第1冷却回路と前記第2冷却回路との熱交換を行う第1熱交換器を用いて、前記第1冷却回路の冷媒の熱と前記第2冷却回路の冷媒の熱との第1熱交換を行う制御を実行し、
前記第1熱交換がされている状態において、
前記内燃機関に接続された排熱回収器に設けられた第3冷却回路の温度を検知する第3センサにより検知された温度が、前記駆動用電動機に電力を供給する蓄電池を冷却する第4冷却回路の温度を検知する第4センサにより検知された温度に比して低い場合、
前記第1熱交換を行うと共に、前記第3冷却回路と前記第4冷却回路との熱交換を行う第2熱交換器を用いて前記第3冷却回路と前記第4冷却回路との第2熱交換を行う制御を実行し、
車両の走行計画に基づいて前記内燃機関の稼働計画を生成し、
前記稼働計画に基づいて、前記第1熱交換および前記第2熱交換を行う制御を実行する熱交換計画であって、前記駆動用電動機の温度が第1温度以上とならないと推定され、且つ前記蓄電池の温度が第2温度以上とならないと推定される前記熱交換計画を生成する、
車両用熱交換方法。 - コンピュータに、
発電に用いられる内燃機関を冷却する第1冷却回路の温度を検知する第1センサにより検知された温度が、走行用の駆動力を出力する駆動用電動機を冷却する第2冷却回路の温度を検知する第2センサにより検知された温度に比して低い場合、
前記第1冷却回路と前記第2冷却回路との熱交換を行う第1熱交換器を用いて、前記第1冷却回路の冷媒の熱と前記第2冷却回路の冷媒の熱との第1熱交換を行う制御を実行させ、
前記第1熱交換がされている状態において、
前記内燃機関に接続された排熱回収器に設けられた第3冷却回路の温度を検知する第3センサにより検知された温度が、前記駆動用電動機に電力を供給する蓄電池を冷却する第4冷却回路の温度を検知する第4センサにより検知された温度に比して低い場合、
前記第1熱交換を行うと共に、前記第3冷却回路と前記第4冷却回路との熱交換を行う第2熱交換器を用いて前記第3冷却回路と前記第4冷却回路との第2熱交換を行う制御を実行させ、
車両の走行計画に基づいて前記内燃機関の稼働計画を生成させ、
前記稼働計画に基づいて、前記第1熱交換および前記第2熱交換を行う制御を実行する熱交換計画であって、前記駆動用電動機の温度が第1温度以上とならないと推定され、且つ前記蓄電池の温度が第2温度以上とならないと推定される前記熱交換計画を生成させる、
プログラム。
Priority Applications (3)
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