热管理系统及热管理系统中的控制方法与流程

1.本说明书公开的技术涉及热管理系统及热管理系统中的控制方法。


背景技术：

2.已知有具备多个热源和与各个热源对应的冷却器的热管理系统。日本特开2015-30289公开了这样的热管理系统的一例。日本特开2015-30289的热管理系统具备将多个冷却器与多个泵连接的多个流路，并且具备根据冷却介质的温度来切换流路的连接关系的切换阀。例如日本特开2021-42809、日本特开2020-200943公开了切换阀的构造的例子。


技术实现要素：

3.在切换多个流路的连接关系的切换阀(例如日本特开2021-42809、日本特开2020-200943的切换阀)中，可能会产生冷却介质泄漏。例如，已知有切换第一阀位置与第二阀位置的切换阀，所述第一阀位置将第一流路连接于第三流路并将第二流路连接于第四流路，所述第二阀位置将第一流路连接于第四流路并将第二流路连接于第三流路。在选择了第一阀位置的状况下，冷却介质向第一流路和第三流路流动，第二流路和第四流路之中的冷却介质停止时，由于切换阀内的压力差而阀位置变化，冷却介质可能会从第一流路向第二流路或第四流路泄漏。或者，在选择了第二阀位置的状况下，冷却介质向第一流路和第四流路流动，第二流路和第三流路之中的冷却介质停止时，由于切换阀内的压力差而阀位置移动，冷却介质可能会从第一流路向第二流路或第三流路泄漏。在第一流路内的冷却介质与第二流路内的冷却介质的温度差大的情况下，流路间的冷却介质的移动会导致冷却效率的下降。本说明书在具备切换流路的连接关系的切换阀的热管理系统中提供一种防止存在温度差的冷却介质的混合的技术。
4.本发明的第一方案的热管理系统具备对第一热源进行冷却的第一冷却器、将第一冷却器与第一泵连接的第一循环路、对第二热源进行冷却的第二冷却器、将第二冷却器与第二泵连接的第二循环路、切换阀及控制器。切换阀能够在第一阀位置与第二阀位置之间切换。在切换阀选择第一阀位置时，第一循环路与第二循环路分离。在切换阀选择第二阀位置时，第一循环路与第二循环路连通。将切换阀设定为第一阀位置且第一泵和第二泵中的一方动作而另一方停止时，在第一循环路内的冷却介质与第二循环路内的冷却介质之间的温度差超过规定的温度差阈值的情况下，控制器使第一泵和第二泵这两方动作。
5.控制器通常将切换阀设定为第一阀位置，如果第一循环路内的冷却介质温度高，则对第一泵进行驱动，如果第一循环路内的冷却介质温度低，则使第一泵停止。如果第二循环路内的冷却介质温度高，则控制器对第二泵进行驱动，如果第二循环路内的冷却介质的温度低，则控制器使第二泵停止。在一方的泵动作而另一方的泵停止的情况下，在切换阀之中产生压力差，压力高的流路的冷却介质可能向压力低的流路泄漏。
6.如果两条循环路内的冷却介质的温度差小，则即使冷却介质从一方的循环路向另一方的循环路泄漏也没有问题。然而，在两条循环路内的冷却介质的温度差大的情况下，如
果冷却介质从一方的循环路向另一方的循环路泄漏，则冷却效率可能会下降。因此，控制器在两条循环路之中的冷却介质的温度差超过规定的温度差阈值的情况下，使第一泵和第二泵这两方动作。通过使两方的泵动作，切换阀之中的压力差减小，能防止冷却介质泄漏。
7.在上述方案的热管理系统中，可以是，第一热源的一例为行驶用的电动机，第二热源的一例为向电动机供给电力的电源。在该情况下，控制器可以在第一循环路内的冷却介质的温度超过规定的上限温度的情况下，判断为温度差超过温度差阈值而使第一泵和第二泵动作。存在电动机的容许温度范围的上限显著高于电源的容许温度范围的上限的情况。在这样的情况下，在对电动机进行冷却的第一循环路内的冷却介质的温度超过上限温度的情况下，可以判断为第一循环路与第二循环路的冷却介质的温度差超过温度差阈值。
8.另外，在上述方案的热管理系统中，控制器可以在切换阀设定为第一阀位置的期间，在第二循环路内的冷却介质的温度低于规定的温度阈值的期间使第二泵停止。然而，控制器可以在第一循环路内的冷却介质与第二循环路内的冷却介质之间的温度差超过温度差阈值的情况下，无论第二循环路内的冷却介质的温度如何都使第一泵和第二泵这两方动作。
9.需要说明的是，在上述方案的热管理系统中，所述控制器可以以相同的输出驱动所述第一泵和所述第二泵这两方。
10.在本发明的第二方案的热管理系统的控制方法中，所述热管理系统包括：第一冷却器，对第一热源进行冷却；第一循环路，将所述第一冷却器与第一泵连接；第二冷却器，对第二热源进行冷却；第二循环路，将所述第二冷却器与第二泵连接；及切换阀，在将所述第一循环路和所述第二循环路分离的第一阀位置与将所述第一循环路和所述第二循环路连通的第二阀位置之间切换。所述控制方法中，在将所述切换阀设定为所述第一阀位置且所述第一泵和所述第二泵中的一方动作而另一方停止时，将所述第一循环路内的冷却介质的温度与所述第二循环路内的冷却介质的温度进行比较，在所述第一循环路内的冷却介质的温度与所述第二循环路内的冷却介质的温度之差超过规定的温度差阈值的情况下，使所述第一泵和所述第二泵这两方动作。
11.本说明书公开的技术的详情和进一步的改良在以下的“具体实施方式”中进行说明。
附图说明
12.下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的部件，其中：
13.图1是第一实施例的热管理系统的热回路图(第一阀位置)。
14.图2是第一实施例的热管理系统的热回路图(第二阀位置)。
15.图3是表示切换阀的构造的一例的剖视图(第一阀位置)。
16.图4是表示切换阀的构造的一例的剖视图(第二阀位置)。
17.图5是表示切换阀的构造的一例的剖视图(中途的阀位置的例子)。
18.图6是冷却控制的流程图。
19.图7是第一实施例的控制器的处理的流程图。
20.图8是第二实施例的控制器的处理的流程图。
具体实施方式
21.(第一实施例)
22.参照附图，说明第一实施例的热管理系统2。图1示出热管理系统2的热回路图。本说明书中的“热回路”是指冷却介质流动的流路的回路。
23.热管理系统2搭载于电动机动车，对电源21和行驶用的电动机11进行冷却。电源21的电力由未图示的电力转换器转换成适合于电动机11的驱动的交流电力，向电动机11供给。电源21典型的是锂离子等蓄电池或燃料电池，但也可以是其他的类型的电源。在图1中，电力线的图示省略。
24.热管理系统2具备供冷却介质流动的第一循环路10和第二循环路20、对电动机11进行冷却的第一冷却器12、对电源21进行冷却的第二冷却器22、对通过第一循环路10的冷却介质进行冷却的第一换热器14、对通过第二循环路20的冷却介质进行冷却的第二换热器24、对冷却介质的流路进行切换的切换阀30、控制器40。
25.第一循环路10是将第一冷却器12与第一换热器14连接的管，使冷却介质在第一冷却器12与第一换热器14之间循环。在第一循环路10上具备第一泵13。第一泵13对第一循环路10中的冷却介质进行压力输送。
26.第一冷却器12包括油冷却器91、油泵92、油流路93。第一循环路10通过油冷却器91。油流路93通过油冷却器91和电动机11。油在油流路93中流动。油泵92配置于油流路93，使油在油冷却器91与电动机11之间循环。电动机11由在第一循环路10中流动的冷却介质冷却。更详细而言，在油冷却器91内，冷却介质将油冷却，冷却后的油将电动机11冷却。电动机11的热量经由油被冷却介质吸收。
27.第二循环路20是将第二冷却器22与第二换热器24连接的管，使冷却介质在第二冷却器22与第二换热器24之间循环。在第二循环路20上具备第二泵23。第二泵23对第二循环路20中的冷却介质进行压力输送。通过第二冷却器22的冷却介质将电源21冷却。由于电源21的热量而成为高温的冷却介质由第二换热器24冷却。
28.热管理系统2具备温度传感器15、25。温度传感器15测量第一循环路10中的冷却介质的温度。温度传感器25测量第二循环路20中的冷却介质的温度。热管理系统2还具备很多的温度传感器，但是省略它们的说明。
29.温度传感器15、25的测量值向控制器40传送。控制器40基于温度传感器15的测量值来控制第一泵13，基于温度传感器25的测量值来控制第二泵23。控制器40可以是例如处理器、ecu等。
30.第一循环路10和第二循环路20都通过切换阀30。为了便于说明，将第一循环路10分为流路10a和流路10b，将第二循环路20分为流路20a和流路20b。而且，在第一循环路10附随有旁通流路19。流路10a、10b、20a、20b、旁通流路19的各自的一端连接于切换阀30。切换阀30对这些流路的连接关系进行切换。
31.流路10a、10b、20a、20b、旁通流路19的各自的另一端由若干个三通阀95连结。配置于第一循环路10的第一泵13、配置于第二循环路20的第二泵23朝向切换阀30压力输送冷却介质。根据切换阀30的状态，决定冷却介质的路径。根据冷却介质的路径，从属地决定多个三通阀95的各自的冷却介质流动的方向。
32.切换阀30能够选择第一阀位置和第二阀位置。图1的箭头线表示切换阀30选择第
一阀位置时的冷却介质的流动。切换阀30在选择第一阀位置时，将流路10a与流路10b连接，将流路20a与流路20b连接。如前所述，流路10a、10b构成第一循环路10，流路20a、20b构成第二循环路20。选择第一阀位置的切换阀30将第一循环路10与第二循环路20分离。如前所述，流路10a、10b、20a、20b、旁通流路19的各自的另一端由若干个三通阀95连结，但是在切换阀30选择第一阀位置时，在第一循环路10中流动的冷却介质与在第二循环路20中流动的冷却介质不会混合。
33.在切换阀30选择第一阀位置时，第一循环路10与第二循环路被分离。此时，控制器40控制第一泵13而将第一循环路10的冷却介质的温度(即，电动机11的温度)保持为规定的第一温度阈值以下。控制器40在第一循环路10中的冷却介质的温度超过了第一温度阈值时对第一泵13进行驱动，使冷却介质在第一冷却器12与第一换热器14之间循环。第一循环路10中的冷却介质的温度由温度传感器15测量。第一换热器14为散热器，将第一循环路10中的冷却介质的热量向外部空气放出。控制器40在第一循环路10中的冷却介质的温度低于第一温度阈值时使第一泵13停止。需要说明的是，详细而言，为了防止第一泵13的脉动，控制器40在第一循环路10中的冷却介质的温度低于从第一温度阈值减去容限温度所得到的温度时使第一泵13停止。
34.另外，控制器40控制第二泵23而将第二循环路20的冷却介质的温度(即，电源21的温度)保持为规定的第二温度阈值以下。控制器40在第二循环路20中的冷却介质的温度超过了第二温度阈值时对第二泵23进行驱动，使冷却介质在第二冷却器22与第二换热器24之间循环。第二循环路20中的冷却介质的温度由温度传感器25测量。第二换热器24是包含散热器的车室空调机，将第二循环路20中的冷却介质的热量向外部空气放出。控制器40在第二循环路20中的冷却介质的温度低于第二温度阈值时使第二泵23停止。更详细而言，为了防止第二泵23的脉动，控制器40在第二循环路20中的冷却介质的温度低于从第二温度阈值减去容限温度所得到的温度时使第二泵23停止。
35.如前所述，第二换热器24为车室空调机，有时使用电源21的热量将车室加温。而且，在电源21的温度比外部空气的温度低的情况下，外部空气的热量有时使用于车室制热。在将外部空气的热量使用于车室制热的情况下，控制器40将切换阀30设定为第二阀位置。
36.图2表示切换阀30选择第二阀位置时的热回路。图2的箭头线表示切换阀30选择第二阀位置时的冷却介质的流动。选择第二阀位置时的切换阀30将流路10b与流路20a连接，将流路10a与旁通流路19连接。在切换阀30选择第二阀位置时，将第一循环路10的一部分(流路10b)与第二循环路20的一部分(流路20a)连接。换言之，选择第二阀位置时的切换阀30将第一循环路10与第二循环路20连通。
37.说明切换阀30的构造。图3和图4是切换阀30的剖视图。切换阀30具备壳体31、活塞阀32、弹簧33、限动件34及未图示的电磁执行器。图3表示活塞阀32位于第一阀位置时的剖面，图4表示活塞阀32位于第二阀位置时的剖面。在活塞阀32之中设有若干个路径。图3和图4中的箭头线表示冷却介质的流动。
38.弹簧33为拉伸弹簧，对活塞阀32向上方施力。控制器40在将切换阀30保持于第一阀位置时，停止向未图示的螺线管的通电。此时，如图3所示，通过弹簧33的拉伸力而活塞阀32被保持于最上端。在切换阀30的内部，将流路10a与流路10b连接而形成第一循环路10，将流路20a与流路20b连接而形成第二循环路20。旁通流路19被从其他的流路隔断。
39.控制器40在将切换阀30保持为第二阀位置时，向未图示的螺线管通电。螺线管的力克服弹簧33的力而使活塞阀32下降。如图4所示，活塞阀32被保持于最下端。在切换阀30的内部，将流路10a与旁通流路19连接，将流路20a与流路10b连接。换言之，第一循环路10与第二循环路20连通。在切换阀30为第一阀位置时，第一循环路10的冷却介质与第二循环路20的冷却介质不会混合，但是在切换阀30为第二阀位置时，第一循环路10的冷却介质与第二循环路20的冷却介质混合。
40.如前所述，选择第一阀位置时的切换阀30将第一循环路10与第二循环路20分离。此时，控制器40根据第一循环路10的冷却介质的温度来控制第一泵13，与第一泵13的控制独立地根据第二循环路20的冷却介质的温度来控制第二泵23。在第一泵13动作而第二泵23停止时，或者在第一泵13停止而第二泵23动作时，在切换阀30的内部，产生在一方的路径中流动有冷却介质且在另一方的路径中未流动冷却介质的状态。在切换阀30的内部，冷却介质的压力产生差异。存在冷却介质的压力差克服弹簧33的力而使活塞阀32移动的情况。
41.图5示出阀位置为中途时的切换阀30的剖视图。图5的例子示出在将第一循环路10的流路10a与流路10b连结的路径p1中冷却介质流动且在将第二循环路20的流路20a与流路20b连结的路径p2中冷却介质未流动的状态。由于第一泵13动作且第二泵23停止，因此路径p1内的压力比路径p2内的压力高。在切换阀30的内部，压力差成为克服将活塞阀32保持于最上端的弹簧33的力而将活塞阀32压下的力f。通过以压力差为起因产生的力f，存在活塞阀32向中途的位置移动而冷却介质从第一循环路10向第二循环路20泄漏的情况。图5的虚线箭头线示意性地表示泄漏的冷却介质。
42.如果两条循环路(第一循环路10和第二循环路20)中的冷却介质的温度差小，则即使冷却介质从一方的循环路向另一方的循环路泄漏，也没有问题。然而，在两条循环路内的冷却介质的温度差大的情况下，如果冷却介质从一方的循环路向另一方的循环路泄漏，则冷却效率可能会下降。因此，控制器40在两条循环路中的冷却介质的温度差超过规定的温度差阈值的情况下，使第一泵13和第二泵23这两方动作。通过使两方的泵动作，切换阀30中的压力差减小，防止冷却介质泄漏。
43.图6示出冷却控制的流程图。图6是用于将冷却介质的温度保持为适当的温度范围的控制的流程图。控制器40在切换阀30选择第一阀位置的期间，以规定的时间间隔反复进行图6的处理。
44.控制器40将第一循环路10中的冷却介质的温度与第一温度阈值进行比较(步骤s2)。在冷却介质的温度超过第一温度阈值的情况下，控制器40对第一泵13进行驱动(步骤s2为“是”，s3)。在冷却介质的温度低于第一温度阈值的情况下，控制器40使第一泵13停止(步骤s2为“否”，s4为“是”，s5)。需要说明的是，如前所述，严格来说，在冷却介质的温度低于从第一温度阈值减去了容限温度所得到的值时，控制器40使第一泵13停止。
45.接下来，控制器40将第二循环路20的中的冷却介质的温度与第二温度阈值进行比较(步骤s6)。在第二循环路20中的冷却介质的温度超过第二温度阈值的情况下，控制器40驱动第二泵23(步骤s6为“是”，s7)。在冷却介质的温度低于第二温度阈值的情况下，控制器40使第二泵23停止(步骤s6为“否”，s8为“是”，s9)。需要说明的是，如前所述，严格来说，在冷却介质的温度低于从第二温度阈值减去了容限温度所得到的值时，控制器40使第二泵23停止。
46.如图6所示，控制器40基于第一循环路10中的冷却介质的温度来控制第一泵13，与第一泵13的控制独立地基于第二循环路20中的冷却介质的温度来控制第二泵23。
47.图7示出用于防止冷却介质泄漏的处理的流程图。控制器40在切换阀30设定为第一阀位置时，以恒定的周期反复执行图6的处理。控制器40与图6的处理独立地反复执行图7的处理。控制器40确认第一泵13和第二泵23中的任一方是否为动作中(步骤s12)。在第一泵13和第二泵23这两方动作的情况下或者两方停止的情况下，控制器40什么也不做而结束处理(步骤s12为“否”，返回)。
48.在第一泵13和第二泵23中的仅一方动作时，控制器40将第一循环路10中的冷却介质的温度与第二循环路20中的冷却介质的温度之间的温度差和规定的温度差阈值进行比较(步骤s12为“是”，s13)。在温度差低于温度差阈值的情况下(步骤s13为“否”)，控制器40直接结束处理。另一方面，在温度差超过温度差阈值的情况下(步骤s13为“是”)，控制器40使第一泵13和第二泵23这两方动作(步骤s14)。此时，控制器40以相同的输出驱动第一泵13和第二泵23。在冷却介质的温度差大且一方的泵动作而另一方的泵停止时，控制器40以相同的输出驱动两方的泵。通过该处理，切换阀30中的压力差减小，因此能防止切换阀30中的冷却介质泄漏。
49.需要说明的是，在执行了步骤s14的情况下，跳过图6的步骤s5或s9。即，控制器40在第一循环路10中的冷却介质与第二循环路20中的冷却介质之间的温度差超过温度差阈值的情况下，无论第一循环路10和第二循环路20中的冷却介质的温度如何，都使第一泵13和第二泵23这两方动作。
50.(第二实施例)
51.对第二实施例的热管理系统进行说明。第二实施例的热管理系统的硬件结构与第一实施例的热管理系统2(参照图1、图2)相同。图8示出第二实施例的热管理系统的控制器40执行的处理的流程图。控制器40在切换阀30选择第一阀位置时，以恒定的周期反复执行图8的处理。控制器40与图6的处理并行地执行图8的处理。
52.控制器40确认是否是第一泵13和第二泵23中的任一方为动作中(步骤s22)。在第一泵13和第二泵23这两方动作的情况下或者两方停止的情况下，控制器40什么也不做而结束处理(步骤s22为“否”，返回)。
53.在第一泵13和第二泵23中的仅一方动作时，控制器40将第一循环路10中的冷却介质的温度与规定的上限温度进行比较(步骤s22为“是”，s23)。在第一循环路10中的冷却介质的温度低于规定的上限温度的情况下(步骤s23为“否”)，控制器40直接结束处理。另一方面，在第一循环路10中的冷却介质的温度超过上限温度的情况下(步骤s23为“是”)，控制器40使第一泵13和第二泵23这两方动作(步骤s24)。第一循环路10(第一冷却器12)对电动机11进行冷却，因此冷却介质的温度成为高温。另一方面，第二循环路20(第二冷却器22)对电源21进行冷却。电动机11的上限温度显著高于电源21的上限温度。即，在第一循环路10中的冷却介质的温度超过上限温度的情况下，第一循环路10中的冷却介质与第二循环路20中的冷却介质之间的温度差超过温度差阈值的可能性高。在这样的情况下，控制器40驱动第一泵13和第二泵23这两方(步骤s23为“是”，s24)。在该情况下，也是切换阀30的内部的压力差减小，因此能够防止切换阀30的内部的冷却介质泄漏。
54.需要说明的是，在第二实施例中，也是在执行了步骤s24的情况下，跳过图6的步骤
s5或s9。即，控制器40在第一循环路10中的冷却介质的温度超过上限温度的情况下，无论第一循环路10和第二循环路20中的冷却介质的温度如何，都使第一泵13和第二泵23这两方动作。
55.如以上说明所述，热管理系统2在切换多个流路的切换阀30中冷却介质的温度差大时，能够防止冷却介质泄漏。
56.需要说明的是，在冷却介质的温度差小的情况下，可以使一方的泵动作且另一方的泵不动作的状态持续。
57.说明关于实施例中说明的技术的注意点。行驶用的电动机11相当于第一热源的一例。电源21相当于第二热源的一例。
58.可能发生冷却介质泄漏的切换阀的构造并不局限于图3～图5的构造。液体(冷却介质)可能会从切换阀泄漏的情况广为周知。日本特开2021-42809、日本特开2020-200943例示那样的构造的切换阀也能够适用于本说明书公开的技术。
59.以上，详细说明了本发明的具体例，但是这些只不过是例示，没有限定权利要求书。权利要求书记载的技术包括对以上例示的具体例进行了各种变形、变更后的结构。本说明书或附图说明的技术要素是单独或者通过各种组合来发挥技术上的有用性的要素，没有限定为申请时权利要求记载的组合。而且，本说明书或附图例示的技术是能同时实现多个目的的技术，实现其中的一个目的的情况本身具有技术上的有用性。