特許 7307022 熱管理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-03

(45)【発行日】2023-07-11

(54)【発明の名称】熱管理装置

(51)【国際特許分類】

   F01P 7/16 20060101AFI20230704BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20230704BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

F01P7/16 504D

B60L58/27

F01P3/20 H

F01P3/20 L

F01P3/20 M

F01P3/20 Q

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020058652

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021156234

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 吉男

(72)【発明者】

【氏名】田代 広規

(72)【発明者】

【氏名】池上 真

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－３１３４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０３２７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０３７００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０１１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２００１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０６４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２８２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５０３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６０５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５２１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４０４３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ５８／２７

Ｆ０１Ｐ ３／２０

Ｆ０１Ｐ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される熱管理装置であって、
第１熱媒体が循環する低温熱回路と、
第２熱媒体が循環する高温熱回路と、
前記低温熱回路に配置される第１ラジエータと、
前記高温熱回路に配置される第２ラジエータと、
前記第１熱媒体と熱交換を行う車両用機器と、を備え、
前記第１ラジエータと前記第２ラジエータとは、前記第１ラジエータを流れる前記第１熱媒体と前記第２ラジエータを流れる前記第２熱媒体とが熱交換可能に配置されており、
前記第２ラジエータに流入する前記第２熱媒体の温度が、前記第１ラジエータに流入する前記第１熱媒体の温度よりも高い場合に、前記第１熱媒体と前記第２熱媒体との熱交換によって、前記第１ラジエータを流れる前記第１熱媒体を加熱し、
前記第１熱媒体は、前記車両用機器との熱交換によって、前記車両用機器を加熱し、
前記第２ラジエータは、前記第１ラジエータよりも、前記車両の前側に配置されており、前記第２熱媒体と前記第１熱媒体とが直接的に熱交換可能である、
熱管理装置。

【請求項2】

前記第２熱媒体を加熱するヒータと、
前記第２熱媒体を熱源として前記車両の室内を暖房する暖房器と、をさらに備える、請求項１に記載の熱管理装置。

【請求項3】

前記車両用機器は、前記車両の駆動用モータに電力を供給するバッテリと、トランスアクスルと、の少なくとも一方を含む、請求項１又は２に記載の熱管理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、熱管理装置に関する。

【0002】

特許文献１には、車両に搭載される熱管理装置が開示されている。この熱管理装置は、熱媒体が循環する複数の熱回路（ヒータ回路、エンジン回路等）を有している。例えば、熱管理装置は、ヒータ回路内の熱媒体を熱源として利用して、車室内を暖房する。また、熱管理装置は、エンジン回路内の熱媒体によって、エンジンを冷却する。エンジン回路内の熱媒体は、ラジエータによって冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１５０３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両に搭載される車両用機器の中には、温度が低いと耐性が低下したり、効率が低下する機器がある。車両には、車両用機器を加熱するための構成が配置される。本明細書では、車両で発生する熱を利用して、車両用機器を加熱することができる技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する熱管理装置は、車両に搭載される。熱管理装置は、第１熱媒体が循環する第１熱回路と、第２熱媒体が循環する第２熱回路と、前記第１熱回路に配置される第１ラジエータと、前記第２熱回路に配置される第２ラジエータと、前記第１熱媒体と熱交換を行う車両用機器と、を備え、前記第１ラジエータと前記第２ラジエータとは、前記第１ラジエータを流れる前記第１熱媒体と前記第２ラジエータを流れる前記第２熱媒体とが熱交換可能に配置されており、前記第２ラジエータに流入する前記第２熱媒体の温度が、前記第１ラジエータに流入する前記第１熱媒体の温度よりも高い場合に、前記第１熱媒体と前記第２熱媒体との熱交換によって、前記第１ラジエータを流れる前記第１熱媒体を加熱し、前記第１熱媒体は、前記車両用機器との熱交換によって、前記車両用機器を加熱してもよい。

【0006】

この構成によれば、比較的に高温の第２熱回路の熱を利用して、車両用機器を加熱することができる。これにより、第１熱媒体を加熱するための専用のヒータ等の加熱装置を使用せずに、車両において発生した熱を利用して第１熱媒体を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の熱管理装置の回路図。

【図2】ラジエータユニットの斜視図。

【図3】フィンと高温用パイプと低温用パイプとの関係を示す斜視図。

【図4】暖房動作を示す回路図。

【図5】冷房動作を示す回路図。

【図6】バッテリ冷却動作を示す回路図。

【図7】電気機器冷却動作を示す回路図。

【図8】バッテリ加熱動作を示す回路図。

【図9】ユニット加熱動作を示す回路図。

【図10】変形例の熱管理装置の回路図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本明細書が開示する熱管理装置の技術要素を、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。

【0009】

本明細書が開示する一例の熱管理装置では、前記第２ラジエータは、前記第１ラジエータよりも、前記車両の前側に配置されていてもよい。

【0010】

この構成では、車両の走行中では、空気が、第２ラジエータから第１ラジエータに向かって流れる。この構成によれば、車両の走行中に第２ラジエータに向かう空気によって、第２ラジエータを流れる第１熱媒体の熱を、第１ラジエータに伝達し易くすることができる。これにより、第２熱媒体の熱で、効率的に第１熱媒体を加熱することができる。

【0011】

本明細書が開示する一例の熱管理装置は、前記第２熱媒体を加熱するヒータと、前記第２熱媒体を熱源として前記車両の室内を暖房する暖房器と、をさらに備えていてもよい。この構成によれば、車内の暖房に用いられるヒータの熱を利用して第２熱媒体を加熱することができる。

【0012】

本明細書が開示する一例の熱管理装置では、前記車両用機器は、前記車両の駆動用モータに電力を供給するバッテリと、トランスアクスルと、の少なくとも一方を含んでいてもよい。この構成によれば、熱管理装置を利用して、バッテリとトランスアクスルの少なくとも一方の暖機を実行することができる。

【0013】

図１に示す実施形態の熱管理装置１００は、第１熱回路１０、第２熱回路２０、及び、第３熱回路３０を有している。第１熱回路１０、第２熱回路２０、及び、第３熱回路３０のそれぞれの内部に、熱媒体が流れる。第１熱回路１０、第２熱回路２０、及び、第３熱回路３０の間で、熱媒体の流路が独立している。第１熱回路１０、第２熱回路２０、及び、第３熱回路３０内の熱媒体の材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、熱媒体として、ハイドロフルオロカーボンを用いることができる。熱管理装置１００は、車両に搭載されている。熱管理装置１００は、エバポレータ６３を用いて車室内の空気を冷却する冷房動作を実行することができる。また、熱管理装置１００は、ヒータコア７４を用いて車室内の空気を加熱する暖房動作を実行することができる。また、熱管理装置１００は、バッテリ５１、トランスアクスル４３、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）４７、及び、ＳＰＵ（スマートパワーユニット）４６を冷却することができる。さらに、熱管理装置１００は、バッテリ５１、トランスアクスル４３、ＰＣＵ４７、及び、ＳＰＵ４６を加熱することができる。第１熱回路１０が「低温熱回路」の一例であり、第３熱回路３０が「高温熱回路」の一例である。

【0014】

第１熱回路１０は、低温ラジエータ経路１１、バイパス経路１２、電気機器経路１３、バッテリ経路１４、チラー経路１５、接続経路１６、及び、接続経路１７を有している。

【0015】

低温ラジエータ経路１１には、低温ラジエータ４１が設置されている。低温ラジエータ４１は、低温ラジエータ経路１１内の熱媒体と外気（すなわち、車両の外部の空気）とを熱交換させる。外気の温度が低温ラジエータ経路１１内の熱媒体の温度よりも低ければ、低温ラジエータ４１によって低温ラジエータ経路１１内の熱媒体が冷却される。外気の温度が低温ラジエータ経路１１内の熱媒体の温度よりも高ければ、低温ラジエータ４１によって低温ラジエータ経路１１内の熱媒体が加熱される。

【0016】

電気機器経路１３の下流端は、三方弁４２を介してバイパス経路１２の上流端と低温ラジエータ経路１１の上流端に接続されている。電気機器経路１３の上流端は、バイパス経路１２の下流端と低温ラジエータ経路１１の下流端に接続されている。電気機器経路１３には、ポンプ４８が設置されている。ポンプ４８は、電気機器経路１３内の熱媒体を下流へ送出する。三方弁４２は、電気機器経路１３から低温ラジエータ経路１１に熱媒体が流れる状態と電気機器経路１３からバイパス経路１２に熱媒体が流れる状態との間で流路を切り換える。三方弁４２が電気機器経路１３を低温ラジエータ経路１１に接続している状態でポンプ４８が作動すると、電気機器経路１３と低温ラジエータ経路１１により構成される循環流路に熱媒体が循環する。三方弁４２が電気機器経路１３をバイパス経路１２に接続している状態でポンプ４８が作動すると、電気機器経路１３とバイパス経路１２により構成される循環流路に熱媒体が循環する。

【0017】

電気機器経路１３には、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、オイルクーラ４５が設置されている。ＳＰＵ４６とＰＣＵ４７はポンプ４８の上流に設置されており、オイルクーラ４５はポンプ４８の下流に設置されている。ＳＰＵ４６とＰＣＵ４７は、電気機器経路１３内の熱媒体との熱交換によって加熱または冷却される。オイルクーラ４５は、熱交換器である。オイルクーラ４５には、オイル循環路１８が接続されている。オイルクーラ４５は、電気機器経路１３内の熱媒体とオイル循環路１８内のオイルとの熱交換によって、オイル循環路１８内のオイルを加熱または冷却する。オイル循環路１８は、トランスアクスル４３の内部を通るように配設されている。トランスアクスル４３は、モータを内蔵している。トランスアクスル４３が内蔵するモータは、車両の駆動輪を回転させる走行用モータである。オイル循環路１８の一部は、モータの摺動部（すなわち、軸受部）によって構成されている。すなわち、オイル循環路１８内のオイルは、モータ内部の潤滑油である。オイル循環路１８には、オイルポンプ４４が設置されている。オイルポンプ４４は、オイル循環路１８内のオイルを循環させる。オイルクーラ４５で冷却されたオイルがオイル循環路１８を循環すると、トランスアクスル４３が内蔵するモータが冷却される。ＳＰＵ４６は、バッテリ５１の充放電を制御する。ＰＣＵ４７は、バッテリ５１から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流電力をトランスアクスル４３が内蔵するモータに供給する。

【0018】

チラー経路１５の下流端は、三方弁４９を介してバッテリ経路１４の上流端と接続経路１６の上流端に接続されている。チラー経路１５の上流端は、バッテリ経路１４の下流端と接続経路１７の下流端に接続されている。接続経路１７の上流端は、低温ラジエータ経路１１によって接続経路１６の下流端に接続されている。チラー経路１５には、ポンプ５３が設置されている。ポンプ５３は、チラー経路１５内の熱媒体を下流へ送出する。三方弁４９は、チラー経路１５からバッテリ経路１４に熱媒体が流れる状態と、チラー経路１５から接続経路１６に熱媒体が流れる状態との間で流路を切り換える。三方弁４９がチラー経路１５をバッテリ経路１４に接続している状態でポンプ５３が作動すると、チラー経路１５とバッテリ経路１４により構成される循環流路に熱媒体が循環する。三方弁４９がチラー経路１５を接続経路１６に接続している状態でポンプ５３が作動すると、チラー経路１５、接続経路１６、低温ラジエータ経路１１、及び、接続経路１７により構成される循環流路に熱媒体が循環する。

【0019】

チラー経路１５には、チラー５２が設置されている。チラー５２は、ポンプ５３の下流に設置されている。チラー５２は、チラー経路１５内の熱媒体と第２熱回路２０内（より詳細には、後述するチラー経路２２内）の熱媒体との熱交換によって、チラー経路１５内の熱媒体を冷却する。

【0020】

バッテリ経路１４には、バッテリ５１が設置されている。バッテリ５１は、ＰＣＵ４７に直流電力を供給する。すなわち、バッテリ５１は、ＰＣＵ４７を介してトランスアクスル４３が内蔵するモータに電力を供給する。バッテリ５１は、バッテリ経路１４内の熱媒体との熱交換によって冷却される。

【0021】

第２熱回路２０は、チラー経路２２、エバポレータ経路２４、及び、コンデンサ経路２６を有している。コンデンサ経路２６の下流端は、三方弁６５を介してチラー経路２２の上流端とエバポレータ経路２４の上流端に接続されている。コンデンサ経路２６の上流端は、チラー経路２２の下流端とエバポレータ経路２４の下流端に接続されている。コンデンサ経路２６には、コンプレッサ６６が設置されている。コンプレッサ６６は、コンデンサ経路２６内の熱媒体を加圧しながら下流へ送出する。三方弁６５は、コンデンサ経路２６からチラー経路２２に熱媒体が流れる状態と、コンデンサ経路２６からエバポレータ経路２４に熱媒体が流れる状態との間で流路を切り換える。三方弁６５がコンデンサ経路２６をチラー経路２２に接続している状態でコンプレッサ６６が作動すると、コンデンサ経路２６とチラー経路２２によって構成される循環流路に熱媒体が循環する。三方弁６５がコンデンサ経路２６をエバポレータ経路２４に接続している状態でコンプレッサ６６が作動すると、コンデンサ経路２６とエバポレータ経路２４によって構成される循環流路に熱媒体が循環する。

【0022】

コンデンサ経路２６には、コンデンサ６７とモジュレータ６８が設置されている。コンデンサ６７はコンプレッサ６６の下流に設置されており、モジュレータ６８はコンデンサ６７の下流に設置されている。コンプレッサ６６によって送出される熱媒体は、高温の気体である。このため、コンデンサ６７には、高温の気体である熱媒体が流入する。コンデンサ６７は、コンデンサ経路２６内の熱媒体と第３熱回路３０内（より詳細には、後述するコンデンサ経路３２内）の熱媒体との熱交換によって、コンデンサ経路２６内の熱媒体を冷却する。コンデンサ経路２６内の熱媒体は、コンデンサ６７内で冷却されることで凝縮する。したがって、コンデンサ６７を通過した熱媒体は、低温の液体である。したがって、モジュレータ６８には、低温の液体である熱媒体が流入する。モジュレータ６８は、液体である熱媒体中から気泡を除去する。

【0023】

チラー経路２２には、膨張弁６１、及び、チラー５２が設置されている。膨張弁６１の下流にチラー５２が設置されている。膨張弁６１には、モジュレータ６８を通過した熱媒体（すなわち、低温の液体である熱媒体）が流入する。熱媒体は、膨張弁６１を通過するときに減圧される。したがって、チラー５２には、低圧、低温の液体の熱媒体が流入する。チラー５２は、チラー経路２２内の熱媒体とチラー経路１５内の熱媒体との熱交換によって、チラー経路２２内の熱媒体を加熱するとともにチラー経路１５内の熱媒体を冷却する。チラー５２内では、チラー経路２２内の熱媒体が加熱によって蒸発する。このため、チラー経路２２内の熱媒体は、チラー経路１５内の熱媒体から効率的に吸熱する。これにより、チラー経路１５内の熱媒体が効率的に冷却される。チラー５２を通過したチラー経路２２内の熱媒体（すなわち、高温の気体である熱媒体）は、コンプレッサ６６で加圧されて、コンデンサ６７へ送られる。

【0024】

エバポレータ経路２４には、膨張弁６４、エバポレータ６３、及び、ＥＰＲ（エバポレータプレッシャレギュレータ）６２が設置されている。膨張弁６４の下流にエバポレータ６３が設置されており、エバポレータ６３の下流にＥＰＲ６２が設置されている。膨張弁６４には、モジュレータ６８を通過した熱媒体（すなわち、低温の液体である熱媒体）が流入する。熱媒体は、膨張弁６４を通過するときに減圧される。したがって、エバポレータ６３には、低圧、低温の液体の熱媒体が流入する。エバポレータ６３は、エバポレータ経路２４内の熱媒体と車室内の空気との熱交換によって、熱媒体を加熱するとともに車室内の空気を冷却する。すなわち、エバポレータ６３によって、車室内の冷房が実行される。エバポレータ６３内では、熱交換によって熱媒体が加熱されることで、熱媒体が蒸発する。このため、熱媒体は、車室内の空気から効率的に吸熱する。これにより、車室内の空気が効率的に冷却される。ＥＰＲ６２は、エバポレータ経路２４内の熱媒体の流量を制御することで、エバポレータ６３内の圧力を略一定に制御する。ＥＰＲ６２を通過した熱媒体（すなわち、高温の気体である熱媒体）は、コンプレッサ６６で加圧されて、コンデンサ６７へ送られる。

【0025】

第３熱回路３０は、コンデンサ経路３２、ヒータコア経路３４、及び、高温ラジエータ経路３６を有している。コンデンサ経路３２の下流端は、三方弁７３を介してヒータコア経路３４の上流端と高温ラジエータ経路３６の上流端に接続されている。コンデンサ経路３２の上流端は、ヒータコア経路３４の下流端と高温ラジエータ経路３６の下流端に接続されている。コンデンサ経路３２には、ポンプ７２が設置されている。ポンプ７２は、コンデンサ経路３２内の熱媒体を下流へ送出する。三方弁７３は、コンデンサ経路３２からヒータコア経路３４に熱媒体が流れる状態と、コンデンサ経路３２から高温ラジエータ経路３６に熱媒体が流れる状態との間で流路を切り換える。三方弁７３がコンデンサ経路３２をヒータコア経路３４に接続している状態でポンプ７２が作動すると、コンデンサ経路３２とヒータコア経路３４により構成される循環流路に熱媒体が循環する。三方弁７３がコンデンサ経路３２を高温ラジエータ経路３６に接続している状態でポンプ７２が作動すると、コンデンサ経路３２と高温ラジエータ経路３６により構成される循環流路に熱媒体が循環する。

【0026】

コンデンサ経路３２には、コンデンサ６７とヒータ７１が設置されている。ポンプ７２の下流にコンデンサ６７が設置されており、コンデンサ６７の下流にヒータ７１が設置されている。コンデンサ６７は、コンデンサ経路３２内の熱媒体とコンデンサ経路２６内の熱媒体との熱交換によって、コンデンサ経路３２内の熱媒体を加熱するとともにコンデンサ経路２６内の熱媒体を冷却する。ヒータ７１は、電気式のヒータであり、コンデンサ経路３２内の熱媒体を加熱する。

【0027】

ヒータコア経路３４には、ヒータコア７４が設置されている。ヒータコア７４は、ヒータコア経路３４内の熱媒体と車室内の空気との熱交換によって、車室内の空気を加熱する。すなわち、ヒータコア７４によって、車室内の暖房が実行される。

【0028】

高温ラジエータ経路３６には、高温ラジエータ７５が設置されている。高温ラジエータ７５は、高温ラジエータ経路３６内の熱媒体と外気との熱交換によって、高温ラジエータ経路３６内の熱媒体を冷却する。

【0029】

熱管理装置１００は、制御装置８０を有している。制御装置８０は、熱管理装置１００の各部を制御する。

【0030】

（ラジエータの構成）
次いで、低温ラジエータ４１及び高温ラジエータ７５の構成について説明する。上記した回路図では、図面の見易さを優先して、低温ラジエータ４１と高温ラジエータ７５とが互いに離れた位置で示されている。しかしながら、図２に示すように、低温ラジエータ４１と高温ラジエータ７５とは、ラジエータユニット２００として、一体的に配置されている。ラジエータユニット２００は、フレーム２０２と、複数のフィン２０４と、複数の高温用パイプ２０６と、複数の低温用パイプ２０８と、を備える。フレーム２０２は、ラジエータユニット２００の外枠を構成する。フレーム２０２には、高温ラジエータ経路３６と、接続経路１６、１７と、が取り付けられている。

【0031】

フレーム２０２には、高温ラジエータ経路３６に連通する複数の高温用パイプ２０６が支持されている。複数の高温用パイプ２０６は、高温ラジエータ経路３６に対して並列に配置されている。各高温用パイプ２０６は、上下方向に延びている。複数の高温用パイプ２０６は、互いに離間して平行に配置されている。なお、図２では、見易さを優先して、２本の高温用パイプ２０６のみが図示されているが、高温用パイプ２０６は、フレーム２０２の車両幅方向に複数並んで配置されている。複数の高温用パイプ２０６には、フレーム２０２の上端に取り付けられている高温ラジエータ経路３６から流入する熱媒体が、上方から下方に向かって流れる。熱媒体は、複数の高温用パイプ２０６の下端において、フレーム２０２の下端に取り付けられている高温ラジエータ経路３６からラジエータユニット２００外に流出する。

【0032】

フレーム２０２には、さらに、接続経路１６、１７に連通する複数の低温用パイプ２０８（図３参照）が支持されている。複数の低温用パイプ２０８は、接続経路１６、１７に対して並列に配置されている。複数の低温用パイプ２０８は、複数の高温用パイプ２０６に対して、車両後方に配置されている。各低温用パイプ２０８は、高温用パイプ２０６と平行に、上下方向に延びている。複数の低温用パイプ２０８は、互いに離間して平行に配置されている。複数の低温用パイプ２０８には、フレーム２０２の上端に取り付けられている接続経路１６から流入する熱媒体が、上方から下方に向かって流れる。熱媒体は、複数の低温用パイプ２０８の下端において、フレーム２０２の下端に取り付けられている接続経路１７からラジエータユニット２００外に流出する。

【0033】

複数のフィン２０４は、フレーム２０２に支持されている。複数のフィン２０４は、高温用パイプ２０６及び低温用パイプ２０８に対して直交する方向、即ち、上下方向に対して垂直方向に延びている。複数のフィン２０４は、互いに離間して平行に配置されている。図３には、２個のフィン２０４と１個の高温用パイプ２０６と１個の低温用パイプ２０８とが抜粋された斜視図が示されている。各フィン２０４には、複数の高温用パイプ２０６及び複数の低温用パイプ２０８が貫通している。各フィン２０４は、当該フィン２０４を貫通する複数の高温用パイプ２０６及び複数の低温用パイプ２０８と接触している。

【0034】

上述したように、ラジエータユニット２００では、複数の高温用パイプ２０６が車両前方に配置され、複数の低温用パイプ２０８が車両後方に配置される。このため、ラジエータユニット２００の車両前方部分を高温ラジエータ７５、車両後方部分を低温ラジエータ４１ということができる。

【0035】

次に、制御装置８０が実行可能な動作について説明する。制御装置８０は、暖房動作、冷房動作、バッテリ冷却動作、電気機器冷却動作、及び、車両機器加熱動作を実行することができる。

【0036】

（暖房動作）
暖房動作では、制御装置８０が、図４に示すように熱管理装置１００の各部を制御する。第３熱回路３０では、三方弁７３がコンデンサ経路３２とヒータコア経路３４を接続するように制御され、ポンプ７２が作動する。したがって、コンデンサ経路３２とヒータコア経路３４によって構成される循環流路１０２に熱媒体が循環する。第２熱回路２０では、三方弁６５がコンデンサ経路２６とチラー経路２２を接続するように制御され、コンプレッサ６６が作動する。したがって、コンデンサ経路２６とチラー経路２２によって構成される循環流路１０４に熱媒体が循環する。第１熱回路１０では、三方弁４９がチラー経路１５と接続経路１６を接続するように制御され、ポンプ５３が作動する。ポンプ４８は停止状態とされる。したがって、チラー経路１５、接続経路１６、低温ラジエータ経路１１、及び、接続経路１７によって構成される循環流路１０６に熱媒体が循環する。

【0037】

図４の循環流路１０６では、低温ラジエータ４１に、チラー５２で冷却された低温の熱媒体が流入する。したがって、低温ラジエータ４１に流入する熱媒体の温度は、外気の温度よりも低い。このため、低温ラジエータ４１内で熱媒体が加熱される。その結果、低温ラジエータ４１によって加熱された高温の熱媒体がチラー５２に流入する。チラー５２では、チラー経路１５（すなわち、循環流路１０６）内の熱媒体が冷却され、チラー経路２２（すなわち、循環流路１０４）内の熱媒体が加熱される。したがって、循環流路１０４では、チラー５２によって加熱された高温の熱媒体がコンデンサ６７に流入する。コンデンサ６７では、コンデンサ経路２６（すなわち、循環流路１０４）内の熱媒体が冷却され、コンデンサ経路３２（すなわち、循環流路１０２）内の熱媒体が加熱される。したがって、循環流路１０２では、コンデンサ６７によって加熱された高温の熱媒体がヒータコア７４に流入する。ヒータコア７４は、循環流路１０２内の熱媒体と車室内の空気との熱交換によって、車室内の空気を加熱する。ヒータコア７４で加熱された空気は、図示しないファンによって送風される。以上のようにして、車室内の暖房が実行される。なお、上記の説明から明らかなように、ヒータコア７４には、循環流路１０４内の熱媒体（すなわち、第２熱回路２０内の熱媒体）を介して熱が供給される。つまり、暖房運転では、ヒータコア７４は、第２熱回路２０内の熱媒体を熱源として暖房を行う。

【0038】

（冷房動作）
冷房動作では、制御装置８０が、図５に示すように熱管理装置１００の各部を制御する。第３熱回路３０では、三方弁７３がコンデンサ経路３２と高温ラジエータ経路３６を接続するように制御され、ポンプ７２が作動する。したがって、コンデンサ経路３２と高温ラジエータ経路３６によって構成される循環流路１０８に熱媒体が循環する。第２熱回路２０では、三方弁６５がコンデンサ経路２６とエバポレータ経路２４を接続するように制御され、コンプレッサ６６が作動する。したがって、コンデンサ経路２６とエバポレータ経路２４によって構成される循環流路１１０に熱媒体が循環する。冷房動作には、第１熱回路１０は関与しない。

【0039】

図５の循環流路１０８では、高温ラジエータ７５に、コンデンサ６７で加熱された高温の熱媒体が流入する。したがって、高温ラジエータ７５に流入する熱媒体の温度は、外気の温度よりも高い。このため、高温ラジエータ７５内で熱媒体が冷却される。その結果、高温ラジエータ７５で冷却された低温の熱媒体がコンデンサ６７に流入する。コンデンサ６７では、コンデンサ経路３２（すなわち、循環流路１０８）内の熱媒体が加熱され、コンデンサ経路２６（すなわち、循環流路１１０）内の熱媒体が冷却される。したがって、循環流路１１０では、コンデンサ６７によって冷却された低温の熱媒体がエバポレータ６３に流入する。エバポレータ６３は、循環流路１１０内の熱媒体と車室内の空気との熱交換によって、車室内の空気を冷却する。エバポレータ６３によって冷却された空気は、図示しないファンによって送風される。以上のようにして、車室内の冷房が実行される。

【0040】

（バッテリ冷却動作）
バッテリ冷却動作は、バッテリ５１の温度が基準値以上の温度まで上昇したときに実行される。バッテリ冷却動作では、制御装置８０が、図６に示すように熱管理装置１００の各部を制御する。第３熱回路３０では、コンデンサ経路３２と高温ラジエータ経路３６によって構成される循環流路１０８に熱媒体が循環するように三方弁７３とポンプ７２が制御される。第２熱回路２０では、コンデンサ経路２６とチラー経路２２によって構成される循環流路１０４に熱媒体が循環するように三方弁６５とコンプレッサ６６が制御される。第１熱回路１０では、三方弁４９がチラー経路１５とバッテリ経路１４を接続するように制御され、ポンプ５３が作動する。したがって、チラー経路１５とバッテリ経路１４によって構成される循環流路１１２に熱媒体が循環する。

【0041】

図６の循環流路１０８は、図５（すなわち、冷房動作）と同様に動作する。したがって、コンデンサ６７によってコンデンサ経路２６（すなわち、循環流路１０４）内の熱媒体が冷却される。したがって、循環流路１０４では、コンデンサ６７によって冷却された低温の熱媒体がチラー５２に流入する。チラー５２では、チラー経路２２（すなわち、循環流路１０４）内の熱媒体が加熱され、チラー経路１５（すなわち、循環流路１１２）内の熱媒体が冷却される。したがって、循環流路１１２では、チラー５２によって冷却された低温の熱媒体がバッテリ経路１４に流入し、バッテリ５１が冷却される。以上のようにして、バッテリ５１の冷却が実行される。

【0042】

なお、バッテリ冷却動作では、高温ラジエータ経路３６に代えて、ヒータコア経路３４に熱媒体を流してもよい。この場合、ヒータコア７４によって、第３熱回路３０内の熱媒体が冷却されるとともに、車室内の空気が加熱される。この動作では、バッテリ５１が冷却されるとともに、ヒータコア７４においてバッテリ５１の排熱を利用して暖房が行われる。

【0043】

（電気機器冷却動作）
電気機器冷却動作は、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、トランスアクスル４３が内蔵するモータの動作中に実行される。また、電気機器冷却動作は、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、モータのいずれかの温度が基準値を超えたときに実行されてもよい。電気機器冷却動作では、制御装置８０が、図７に示すように熱管理装置１００の各部を制御する。電気機器冷却動作には、第３熱回路３０と第２熱回路２０は関与しない。第１熱回路１０では、三方弁４２が電気機器経路１３と低温ラジエータ経路１１を接続するように制御され、ポンプ４８が作動する。したがって、電気機器経路１３と低温ラジエータ経路１１によって構成される循環流路１１４に熱媒体が循環する。また、電気機器冷却動作では、オイルポンプ４４が作動し、オイル循環路１８内のオイルが循環する。

【0044】

循環流路１１４では、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、オイルクーラ４５で加熱された高温の熱媒体が低温ラジエータ４１に流入する。したがって、低温ラジエータ４１に流入する熱媒体の温度は、外気の温度よりも高い。このため、低温ラジエータ４１によって低温ラジエータ経路１１（すなわち、循環流路１１４）内の熱媒体が冷却される。したがって、循環流路１１４では、低温ラジエータ４１によって冷却された低温の熱媒体が電気機器経路１３に流入し、ＳＰＵ４６とＰＣＵ４７が冷却される。また、オイルクーラ４５は、低温の熱媒体によってオイル循環路１８内のオイルを冷却する。その結果、冷却されたオイルが、トランスアクスル４３が内蔵するモータに供給され、モータが冷却される。以上のようにして、電気機器（すなわち、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、モータ）を冷却する電気機器冷却動作が実行される。

【0045】

上述したように、バッテリ冷却動作において第１熱回路１０内に形成される循環流路１１２は、低温ラジエータ経路１１を含まない。また、電気機器冷却動作において第１熱回路１０内に形成される循環流路１１４は、チラー経路１５を含まない。したがって、循環流路１１２と循環流路１１４が干渉せず、バッテリ冷却動作と電気機器冷却動作を独立して実行することができる。例えば、電気機器冷却動作を実行せずにバッテリ冷却動作を実行することが可能であり、バッテリ冷却動作を実行せずに電気機器冷却動作を実行することが可能であり、バッテリ冷却動作と電気機器冷却動作を同時に実行することも可能である。なお、循環流路１１２が電気機器経路１３を含まず、循環流路１１４がバッテリ経路１４を含まないので、循環流路１１２と循環流路１１４を完全に分離することができる。

【0046】

また、暖房動作において第１熱回路１０内に形成される循環流路１０６は、バッテリ経路１４と電気機器経路１３を含まない。このため、暖房動作中に循環流路１０６内の熱媒体が暖房動作に関係しない機器との熱交換によって温度低下することが抑制される。これによって、より高効率で暖房動作を実行することができる。

【0047】

（車両用機器加熱動作）
車両用機器加熱動作は、バッテリ加熱動作と、ユニット加熱動作と、を含む。バッテリ加熱動作は、バッテリ５１の温度が基準値以下の温度であるときに実行される。ユニット加熱動作は、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７及びトランスアクスル４３のいずれかの温度が基準値以下の温度であるときに実行される。また、車両用機器加熱動作は、車両が停車している状態から走行を開始するとき、あるいは、車両の停車中に実行されてもよい。また、あるいは、車両用機器加熱動作は、車両外側の外気温と停車されていた期間とに応じて、実行されてもよい。

【0048】

（バッテリ加熱動作）
バッテリ加熱動作では、制御装置８０が、図８に示すように熱管理装置１００の各部を制御する。バッテリ加熱動作には、第２熱回路２０は関与しない。第３熱回路３０では、コンデンサ経路３２と高温ラジエータ経路３６によって構成される循環流路１０８に熱媒体が循環するように三方弁７３とポンプ７２が制御される。第１熱回路１０では、三方弁４９が、チラー経路１５とバッテリ経路１４を接続する状態と、チラー経路１５と接続経路１６を接続する状態と、が交互に成立するように、切り換えられ、ポンプ５３が作動する。したがって、チラー経路１５とバッテリ経路１４によって構成される循環流路１１２に熱媒体が循環する状態と、チラー経路１５、接続経路１６、低温ラジエータ経路１１、及び、接続経路１７によって構成される循環流路１０６に熱媒体が循環する状態と、が交互に切り換えられる。

【0049】

バッテリ加熱動作では、制御装置８０は、ヒータ７１を作動させて、熱媒体を加熱する。これにより、図８の循環流路１０８では、高温ラジエータ７５に、ヒータ７１で加熱された高温の熱媒体が流入する。この結果、ラジエータユニット２００において、高温ラジエータ７５の高温用パイプ２０６を流れる熱媒体の熱が、低温用パイプ２０８を流れる熱媒体に伝達される。これにより、高温用パイプ２０６を流れる熱媒体（すなわち、循環流路１０８を循環する熱媒体）が冷却され、低温用パイプ２０８を流れる熱媒体（すなわち、循環流路１０６を循環する熱媒体）が加熱される。高温ラジエータ７５が低温ラジエータ４１よりも車両前方に配置されている。このため、車両の走行中では、高温ラジエータ７５から低温ラジエータ４１に向かって空気が流れる。これにより、高温ラジエータ７５を流れる熱媒体の熱を、低温ラジエータ４１に伝達し易くすることができる。これにより、高温ラジエータ７５を流れる熱媒体の熱で、低温ラジエータ４１を流れる熱媒体を加熱することができる。

【0050】

したがって、循環流路１０６では、低温ラジエータ４１によって加熱された高温の熱媒体が流れている。三方弁４９には、高温の熱媒体が到達する。三方弁４９が切り換えられて、循環流路１０６に熱媒体が循環する状態から循環流路１１２に熱媒体が循環する状態に切り換えられると、高温の熱媒体がバッテリ経路１４に流入し、バッテリ５１が加熱される。以上のようにして、バッテリ５１の加熱が実行される。この構成によれば、バッテリ５１の暖機を行うことによって、バッテリ５１の温度が低いために、バッテリ５１の利用を制限しなければならない事態を抑制することができる。

【0051】

（ユニット加熱動作）
ユニット加熱動作では、制御装置８０が、図９に示すように熱管理装置１００の各部を制御する。ユニット加熱動作には、第２熱回路２０は関与しない。第３熱回路３０では、バッテリ加熱動作と同様に動作する。第１熱回路１０では、三方弁４２が電気機器経路１３と低温ラジエータ経路１１を接続するように制御され、ポンプ４８が作動する。したがって、電気機器経路１３と低温ラジエータ経路１１によって構成される循環流路１１４に熱媒体が循環する。また、ユニット加熱動作では、オイルポンプ４４が作動し、オイル循環路１８内のオイルが循環する。

【0052】

ユニット加熱動作では、バッテリ加熱動作と同様に、ヒータ７１が作動され、高温ラジエータ７５に高温の熱媒体が流入する。この結果、バッテリ加熱動作と同様に、ラジエータユニット２００において、循環流路１０８を循環する熱媒体が冷却され、低温用パイプ２０８を流れる熱媒体（すなわち、循環流路１１４を循環する熱媒体）が加熱される。したがって、循環流路１１４では、低温ラジエータ４１によって加熱された高温の熱媒体が電気機器経路１３に流入し、ＳＰＵ４６とＰＣＵ４７が加熱される。また、オイルクーラ４５は、高温の熱媒体によってオイル循環路１８内のオイルを加熱する。その結果、加熱されたオイルによって、トランスアクスル４３内のオイル（すなわち内蔵されるギアの冷却用オイル）が加熱される。以上のようにして、ユニット（すなわち、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、トランスアクスル４３）を加熱するユニット加熱動作が実行される。なお、制御装置８０は、トランスアクスル４３を加熱すべき場合にオイルポンプ４４を作動し、トランスアクスル４３を加熱しなくてもよい場合にオイルポンプ４４を作動しなくてもよい。

【0053】

また、バッテリ５１と、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７及びトランスアクスル４３のいずれかの温度が基準値以下の温度であるときには、バッテリ加熱動作とユニット加熱動作とを連続的に切り替えて実行してもよい。この場合、制御装置８０は、ポンプ４８、５３のオンオフによって切り替えることによって、バッテリ加熱動作とユニット加熱動作とを切り替えてもよい。具体的には、ポンプ５３が作動される一方、ポンプ４８を停止させることによって、バッテリ加熱動作が実行され、ポンプ５３が停止される一方、ポンプ４８を作動させることによって、ユニット加熱動作が実行されてもよい。この構成によれば、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７及びトランスアクスル４３の暖機を行うことによって、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７及びトランスアクスル４３の温度が低いために、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７及びトランスアクスル４３の効率が低下する事態を抑制することができる。

【0054】

なお、制御装置８０は、上述した動作以外の動作も可能である。例えば、制御装置８０は、循環流路１０２に熱媒体を循環させながらヒータ７１によって熱媒体を加熱することで、ヒータコア７４による暖房を実行することができる。この動作は、上述した暖房動作を実行できないときに実行される。また、制御装置８０は、電気機器経路１３とバイパス経路１２によって構成される循環流路に熱媒体を循環させることで、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、モータの温度上昇を抑制する動作を実行することができる。

【0055】

上記の熱管理装置１００では、比較的に高温の第３熱回路３０の熱を利用して、バッテリ５１、トランスアクスル４３、ＳＰＵ４６、及び、ＰＣＵ４７を加熱することができる。第３熱回路３０には、車内の暖房ためのヒータコア７４とヒータ７１とが配置されている。これにより、第１熱回路１０に、熱媒体を加熱するための専用のヒータ等の加熱装置を使用せずに、車両において発生した熱を利用して第１熱回路１０の熱媒体を加熱することができる。

【0056】

また、バッテリ５１と、トランスアクスル４３、ＳＰＵ４６、及び、ＰＣＵ４７とでは、加熱によって上昇させるべき温度が異なり得る。例えば、バッテリ５１は、トランスアクスル４３と比較して、上昇させるべき温度が低い。上記の熱管理装置１００では、バッテリ加熱動作と、ユニット加熱動作と、を異なる循環経路を用いて実行されている。これにより、バッテリ５１と、トランスアクスル４３、ＳＰＵ４６、及び、ＰＣＵ４７とで、加熱量を個別に調整することができる。これにより、バッテリ５１と、トランスアクスル４３、ＳＰＵ４６、及び、ＰＣＵ４７と、で、より適切な温度に加熱することができる。

【0057】

（対応関係）
第１熱回路１０が「低温熱回路」の一例であり、第３熱回路３０が「高温熱回路」の一例である。低温ラジエータ４１が「第１ラジエータ」の一例であり、高温ラジエータ７５が「第２ラジエータ」の一例である。バッテリ５１、トランスアクスル４３、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７が「車両用機器」の一例である。ヒータコア７４は、「暖房器」の一例であり、ヒータ７１が「ヒータ」の一例である。

【0058】

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。

【0059】

（変形例）
（１）上記の実施形態では、バッテリ経路１４にバッテリ経路１４内の熱媒体を加熱するための専用のヒータは配置されていない。しかしながら、変形例では、バッテリ経路１４にバッテリ経路１４内の熱媒体を加熱するヒータが配置されていてもよい。このヒータは、バッテリ加熱動作によるバッテリへの加熱が不足している場合に補助的に用いられるヒータであってもよい。

【0060】

（２）上記の実施形態では、バッテリ５１、トランスアクスル４３、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７が「車両用機器」の一例である。しかしながら、車両用機器加熱動作において加熱される車両用機器は、バッテリ５１、トランスアクスル４３、ＳＰＵ４６、および、ＰＣＵ４７の少なくとも１個の機器であってもよい。

【0061】

（３）上記の実施形態では、低温ラジエータ４１と高温ラジエータ７５とは、共通するフィン２０４を有するラジエータユニット２００として一体的に配置されている。しかしながら、低温ラジエータ４１と高温ラジエータ７５とは、それぞれ、別々のフィンを有していてもよい。また、あるいは、低温ラジエータ４１と高温ラジエータ７５とは、互いに離間する別体として配置されていてもよい。さらに、低温ラジエータ４１と高温ラジエータ７５の位置関係は、高温ラジエータ７５が低温ラジエータ４１よりも車両前方に配置される関係に限定されず、低温ラジエータ４１が高温ラジエータ７５よりも車両前方に配置されてもよい。

【0062】

（４）上記の実施形態の第１熱回路１０は、低温ラジエータ経路１１、バイパス経路１２、電気機器経路１３、バッテリ経路１４、チラー経路１５、接続経路１６、及び、接続経路１７を有している。しかしながら、図９に示すように、第１熱回路１０は、バイパス経路１２、電気機器経路１３、及び、バッテリ経路１４を有していなくてもよい。この場合、第１熱回路１０では、チラー５２、バッテリ５１、オイルクーラ４５、低温ラジエータ４１、ＳＰＵ４６、ＰＣＵ４７、及び、ポンプ５３は、直列に並んでいてもよい。車両機器加熱動作では、ポンプ５３が作動して、熱媒体が、低温ラジエータ経路１１、チラー経路１５、接続経路１６、及び、接続経路１７を循環してもよい。

【0063】

（５）上記の実施形態では、三方弁４９は、チラー経路１５からバッテリ経路１４に熱媒体が流れる状態と、チラー経路１５から接続経路１６に熱媒体が流れる状態との間で流路を切り換える。しかしながら、三方弁４９は、上記の状態に加えて、チラー経路１５からバッテリ経路１４と接続経路１６の両方に熱媒体が流れる状態に流路を切り換え可能であってもよい。制御装置８０は、バッテリ加熱動作において、三方弁４９を、チラー経路１５からバッテリ経路１４と接続経路１６の両方に熱媒体が流れる状態に流路を切り換えてもよい。

【0064】

（６）上記の実施形態では、熱管理装置１００は、第１熱回路１０、第２熱回路２０、及び、第３熱回路３０を有している。しかしながら、熱管理装置１００は、第２熱回路２０を備えていなくてもよい。

【0065】

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0066】

１０ ：第１熱回路
２０ ：第２熱回路
３０ ：第３熱回路
４１ ：低温ラジエータ
４３ ：トランスアクスル
４４ ：オイルポンプ
４５ ：オイルクーラ
４９ ：三方弁
５１ ：バッテリ
７４ ：ヒータコア
７５ ：高温ラジエータ
８０ ：制御装置
１００ ：熱管理装置
２００ ：ラジエータユニット
２０６ ：高温用パイプ
２０８ ：低温用パイプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】