车辆用热管理系统的制作方法
【专利说明】车辆用热管理系统
[0001]相关申请的相互参考
[0002]本申请基于通过参考而将该公开的内容并入到本申请中的，2013年3月19日申请的日本专利申请2013 — 56099。
技术领域
[0003]本公开涉及用于车辆的热管理系统。
【背景技术】
[0004]以往，专利文献I中记载着对电动汽车的电动发电机、逆变器、电池以及车室进行冷却的热控制装置。
[0005]该已有技术的热控制装置，具备使冷却电动发电机及逆变器的冷却水循环的冷却回路、使冷却电池及车室用的冷却水循环的第I循环回路、以及使通过室外热交换器与外部空气进行热交换的冷却水循环的第2循环回路。
[0006]而且热控制装置还具备进行冷却回路与第I循环回路的断开或连接的第I阀、将冷却回路连接于第I循环回路及第2循环回路中的任意一个的第2阀、以及进行冷却回路与第2循环回路的断开或连接的第3阀；通过各阀的控制，在第I循环回路与第2循环回路之间切换冷却回路的连接目的地。
[0007]在第2循环回路循环的冷却水与在第I循环回路循环的冷却水之间，能够借助于传热装置实现热的传递。这种传热装置在第I循环回路的冷却水与第2循环回路的冷却水之间，使热从较低温度的冷却水向较高温度的冷却水传递。
[0008]而且，借助于传热装置，使第I循环回路的冷却水的热向第2循环回路的冷却水传递，利用室外热交换器，将第2循环回路的冷却水的热散发到外部空气中，这样能够冷却电池及车室。
[0009]又，利用第I阀?第3阀将冷却回路连接于第I循环回路或第2循环回路，利用第2循环回路的室外热交换器将冷却回路的冷却水的热散发到外部空气中，这样能够冷却电动发电机及逆变器。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献1:日本特开2011 — 121551号公报
【发明内容】
[0012]根据本申请的发明人的探讨，采用上述已有技术的话，虽然在对电动发电机、逆变器、以及电池这些设备进行冷却的冷却系统中，只要一台室外热交换器就够了，但是存在总体回路结构复杂的担忧。特别是有设备的数目越多，总体回路结构越复杂化的倾向。
[0013]例如，作为除电动发电机、逆变器、电池外也需要冷却的设备有EGR冷却器、吸入气体冷却器等，这些设备所要求的冷却温度各不相同。
[0014]因此，为了对各设备恰当地进行冷却，想要能够切换在各设备中循环的冷却水时，根据设备的数目增加循环回路的数目，随之也增加了进行各循环回路与冷却回路的连接、断开的阀的个数，因此连接各循环回路与冷却回路的流路的结构变得非常复杂。
[0015]因此，本申请的发明人先在日本特愿2012 - 278552号(以下称为先申请例)提出简化能够切换在多台设备中循环的热介质的车辆用热管理系统的结构的技术方案。
[0016]根据这一先申请例，借助于在切换热介质流的第I切换阀与第2切换阀之间并列连接多台设备这样的简单结构，能够切换在多台设备中循环的热介质。
[0017]但是，将上述先申请例使用于具有发动机(内燃机)的车辆的情况下，不考虑与发动机冷却水在其中循环的发动机冷却回路的配合，因此不能够在连接于第I切换阀与第2切换阀之间的多台设备与发动机之间进行热的授受，高效率地利用热。
[0018]例如，不能够利用发动机的余热对多台设备进行加热，或利用多台设备的余热预热发动机。
[0019]鉴于上述存在问题，本公开的目的在于，提供能够切换在多台设备中循环的热介质，且能够在多台设备与发动机之间进行热的授受的车辆用热管理系统。
[0020]为了实现上述目的，本公开的车辆用热管理系统具备第I栗、第2栗、热介质外部空气热交换器、多台设备、发动机冷却回路、发动机用栗、热介质热介质热交换器、第I切换阀、以及第2切换阀。
[0021]第I栗及第2栗吸入、排出第I热介质。热介质外部空气热交换器使第I栗或第2栗排出的第I热介质与外部空气进行热交换。第I热介质在多台设备中流通。发动机冷却回路使第2热介质在发动机中循环。发动机用栗吸入、排出第2热介质。热介质热介质热交换器使第I热介质与第2热介质进行热交换。第I切换阀被配置于将第I栗的热介质排出侧和第2栗的热介质排出侧相互并列连接、且将多台设备和热介质热介质热交换器相互并列连接的流路中，第I切换阀切换第I热介质的流向。第2切换阀被配置于将第I栗的热介质吸入侧和第2栗的热介质吸入侧相互并列连接、且多台设备和热介质热介质热交换器相互并列连接的流路，第2切换阀切换第I热介质的流向。
[0022]第I切换阀对于各个多台设备和热介质热介质热交换器，分别切换从第I栗排出的热介质流入的情况与从第2栗排出的第I热介质流入的情况。
[0023]第2切换阀对于各个多台设备和热介质热介质热交换器，分别切换第I热介质流向第I栗的情况与热介质流向第2栗的情况。
[0024]据此，第I栗及第2栗与第I切换阀及第2切换阀并列连接。在第I切换阀与第2切换阀之间并列连接多台设备。第I切换阀及第2切换阀对多台设备切换第I热介质的流向。从而，能够对第I栗的热介质在多台设备中循环的情况与第2栗的热介质在多台设备中循环的情况进行切换。
[0025]而且由于具备使第I热介质与发动机冷却回路的第2热介质进行热交换的热介质热介质热交换器，可以通过热介质热介质热交换器在多台设备与发动机之间实现热的授受。
【附图说明】
[0026]图1是第I实施形态的车辆用热管理系统的总体结构图。
[0027]图2是第I实施形态的室内空调单元的剖面图。
[0028]图3是示出第I实施形态的车辆用热管理系统的电控制部的框图。
[0029]图4是第I实施形态的车辆用热管理系统的第I模式的说明图。
[0030]图5是第I实施形态的车辆用热管理系统的第2模式的说明图。
[0031]图6是第I实施形态的车辆用热管理系统的第3模式的说明图。
[0032]图7是第I实施形态的车辆用热管理系统的第4模式的说明图。
[0033]图8是第I实施形态的车辆用热管理系统的第5模式的说明图。
[0034]图9是第I实施形态的车辆用热管理系统的第6模式的说明图。
[0035]图10是第2实施形态的车辆用热管理系统的第I模式的说明图。
[0036]图11是第2实施形态的冷却水加热器、调制器、第I过冷却器以及第2过冷却器的正面图。
[0037]图12是第2实施形态的车辆用热管理系统的第2模式的说明图。
[0038]图13是第2实施形态的车辆用热管理系统的第3模式的说明图。
[0039]图14是第2实施形态的车辆用热管理系统的第4模式的说明图。
[0040]图15是第2实施形态的车辆用热管理系统的第5模式的说明图。
[0041]图16是第3实施形态的车辆用热管理系统的总体结构图。
[0042]图17是第4实施形态的车辆用热管理系统的总体结构图。
【具体实施方式】
[0043]以下根据附图对本公开的实施形态进行说明。另外，以下各实施形态相互之间，彼此相同或均等的部分在图中标以相同的符号。
[0044]第I实施形态
[0045]下面根据图1?图9对第I实施形态进行说明。图1所示的车辆用热管理系统10用于将车辆所具备的各种设备和车室内调整到合适的温度。
[0046]在本实施形态中，将热管理系统10使用于从发动机(内燃机)及行驶用的电动机得到车辆行驶用的驱动力的混合动力汽车。
[0047]本实施形态的混合动力汽车构成为，能够将在车辆停车时从外部电源(商用电源)提供的电力充电于车辆所搭载的电池(车载电池)的插入(Plug in)式混合动力汽车。可使用例如锂离子电池，作为电池。
[0048]从发动机输出的驱动力，不仅使用于车辆行驶，而且也用于使发电机工作。而且，可以将发电机发电产生的电力及由外部电源提供的电力贮存于电池中，电池所贮存的电力不仅提供给行驶用电动机，而且提供给构成冷却系统的电动式构成设备等各种车载设备。
[0049]如图1所示，热管理系统10具备第I栗11、第2栗12、散热器(Radiator) 13、冷却水冷却器14、冷却水加热器15、吸入气体冷却器16、冷却器芯(Cooler core) 17、冷却水冷却水热交换器18、第I切换阀19以及第2切换阀20。
[0050]第I栗11及第2栗12是吸入、排出冷却水(第I热介质)的电动栗。冷却水是作为热介质的流体。本实施形态中，冷却水采用至少含有乙二醇、二甲基聚硅氧烷或纳米流体的液体。
[0051]散热器13是利用冷却水与外部空气的热交换，使冷却水中的热散发到外部空气中的散热器(热介质外部空气热交换器)。散热器13的冷却水出口侧连接于第I栗11的冷却水吸入侧。室外鼓风机21是向散热器13送出外部空气的电动鼓风机。散热器13及室外鼓风机21配置于车辆的最前部。因此在车辆行驶时散热器13能够迎来行驶风。
[0052]冷却水冷却器14是利用制冷循环22的低压侧制冷剂与冷却水的热交换对冷却水进行冷却的低压侧热交换器(热介质冷却器)。冷却水冷却器14的冷却水入口侧连接于第2栗12的冷却水排出侧。
[0053]冷却水冷却器14构成制冷循环22的蒸发器。冷却水加热器15构成制冷循环22的冷凝器。
[0054]制冷循环22是具备压缩机23、作为冷凝器的冷却水加热器15、膨胀阀24、以及作为蒸发器的冷却水冷却器14的蒸汽压缩式制冷机。在本实施形态的制冷循环22中，制冷剂采用氟利昂系制冷剂，构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环。
[0055]压缩机23是利用由电池提供的电力驱动的电动压缩机，吸入制冷循环22的制冷剂并加以压缩后排出。冷却水加热器15是通过使由压缩机23排出的高压侧制冷剂与冷却水进行热交换以使高压侧制冷剂冷凝的高压侧热交换器(热介质加热器)。
[0056]膨胀阀24是使在冷却水加热器15冷凝的液相制冷剂减压膨胀的减压单元。冷却水冷却器14是通过使在膨胀阀24减压膨胀的低压制冷剂与冷却水进行热交换，以使低压制冷剂蒸发的低压侧热交换器。在冷却水冷却器14蒸发的气相制冷剂被吸入压缩机23压缩。
[0057]相对于在散热器13利用外部空气对冷却水进行冷却，在冷却水冷却器14则利用制冷循环22的低压制冷剂对冷却水进行冷却。因此，在冷却水冷却器14冷却的冷却水的温度比在散热器13冷却的冷却水的温度低。
[0058]具体地说，相对于在散热器13不能够将冷却水冷却到比外部空气的温度低的温度，在冷却水冷却器14则能够将冷却水冷却到比外部空气的温度低的低温。
[0059]因此，以下将在散热器13利用外部空气冷却过的冷却水称为中温冷却水，将在冷却水冷却器14利用制冷循环22的低压制冷剂冷却的冷却水称为低温冷却水。
[0060]吸入气体冷却器16是使由发动机用增压器压缩而温度升高的吸入气体与冷却水进行热交换，对吸入的气体进行冷却的热交换器。吸入的气体最好是冷却到30°C左右。
[0061]冷却器芯17是使冷却水与进入车室内的空气进行热交换，以对进入车室内的空气进行冷却的冷却用热交换器。
[0062]吸入空气冷却器16、冷却器芯17及冷却水冷却水热交换器18是利用中温冷却水和低温冷却水中的任一种被温度调整(冷却/加热)的温度调整对象设备(被冷却设备/被加热设备)。
[0063]第I栗11被配置于第I栗用流路31。在第I栗用流路31，在第I栗11的吸入侧配置散热器13。第2栗12被配置于第2栗用流路32。
[0064]冷却水冷却器14被配置于冷却水冷却器用流路33。冷却水加热器15被配置于冷却水加热器用流路34。吸入气体冷却器16被配置于吸入气体冷却器用流路35。冷却器芯17被配置于冷却器芯用流路36。冷却水冷却水热交换器18被配置于冷却水冷却水热交换器用流路37。
[0065]第I栗用流路31、第2栗用流路32、冷却水冷却器用流路33、冷却水加热器用流路34、吸入气体冷却器用流路35、冷却器芯用流路36以及冷却水冷却水热交换器用流路37，与第I切换阀19和第2切换阀20连接。
[0066]第I切换阀19及第2切换阀20是切换冷却水的流向的流向切换部。
[0067]第I切换阀19具有作为冷却水入口的两个入口，作为冷却水出口的5个出口。第2切换阀20具有作为冷却水出口的3个出口，作为冷却水的入口的5个入口。
[0068]第I切换阀19的第I入口上连接着第I栗用流路31的一端。换句话说，在第I切换阀19的第I入口连接着第I栗11的冷却水排出侧。
[0069]第I切换阀19的第2入口上连接着第2栗用流路32的一端。换句话说，在第I切换阀19的第2入口上连接着第2栗12的冷却水排出侧。
[0070]第I切换阀19的第I出口上连接着冷却水冷却器用流路33的一端。换句话说，第I切换阀19的第I出口上连接着冷却水冷却器14的冷却水入口侧。
[0071]第I切换阀19的第2出口上连接着冷却水加热器用流路34的一端。换句话说，第I切换阀19的第2出口上连接着冷却水加热器15的冷却水入口侧。
[0072]第I切换阀19的第3出口上连接着吸入气体冷却器用流路35的一端。换句话说，第I切换阀19的第3出口上连接着吸入气体冷却器16的冷却水入口侧。
[0073]第I切换阀19的第4出口上连接着冷却器芯用流路36的一端。换句话说，第I切换阀19的第4出口上连接着冷却器芯17的冷却水入口侧。
[0074]第I切换阀19的第5出口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的一端。换句话说，第I切换阀19的第5出口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水入口侧。
[0075]第2切换阀20的第I出口上连接着第I栗用流路31的另一端。换句话说，第2切换阀20的第I出口上连接着散热器13的冷却水入口侧。
[0076]第2切换阀20的第2出口上连接着第2栗用流路32的另一端。换句话说，第2切换阀20的第2出口上连接着第2栗12的冷却水吸入侧。
[0077]第2切换阀20的第3出口上连接着旁通流路38的一端。旁通流路38是使冷却水能够绕过散热器13地流动用的流路。旁通流路38的另一端连接于第I栗用流路31中散热器13与第I栗11之间的部位。
[0078]第2切换阀20的第I入口上连接冷却水冷却器用流路33的另一端。换句话说，第2切换阀20的第I入口上连接冷却水冷却器14的冷却水出口侧。
[0079]第2切换阀20的第2入口上连接冷却水加热器用流路34的另一端。换句话说，第2切换阀20的第2入口上连接冷却水加热器15的冷却水出口侧。
[0080]第2切换阀20的第3入口上连接着吸入气体冷却器用流路35的另一端。换句话说，第2切换阀20的第3入口连接着吸入气体冷却器16的冷却水出口侧。
[0081]第2切换阀20的第4入口上连接着冷却器芯用流路36的另一端。换句话说，第2切换阀20的第4入口上连接着冷却器芯17的冷却水出口侧。
[0082]第2切换阀20的第5入口上连接着冷却水冷却水热交换器用流路37的另一端。换句话说，第2切换阀20的第5入口上连接着冷却水冷却水热交换器18的冷却水出口侧。
[0083]第I切换阀19形成能够任意或有选择地切换2个入口与5个出口的连通状态的结构。第2切换阀20也形成能够任意或有选择地切换3个出口与5个入口的连通状态的结构。
[0084]对第I切换阀19及第2切换阀20的结构例进行简单说明。第I切换阀19及第2切换阀20具备构成外壳的壳体和容纳于壳体中的阀芯。在壳体的规定的位置上形成冷却水的入口和出口，通过旋转阀芯改变冷却水的入口与出口的连通状态。
[0085]第I切换阀19的阀芯及第