特許 7513962 車両用熱マネジメントシステム

(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】2024-07-02

(45)【発行日】2024-07-10

(54)【発明の名称】車両用熱マネジメントシステム

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20240703BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240703BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240703BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240703BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20240703BHJP

   H01M 10/663 20140101ALI20240703BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 651C

B60H1/22 671

B60H1/22 ZHV

B60H1/22 651A

F25B1/00 399Y

F25B1/00 397E

F25B1/00 101J

H01M10/625

H01M10/613

H01M10/6568

H01M10/663

H01M10/633

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021114768

(22)【出願日】2021-07-12

(65)【公開番号】P2023011130

(43)【公開日】2023-01-24

【審査請求日】2023-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001117

【氏名又は名称】弁理士法人ぱてな

(72)【発明者】

【氏名】榎島 史修

(72)【発明者】

【氏名】深沼 哲彦

(72)【発明者】

【氏名】横井 佑樹

【審査官】奈須 リサ

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６１１２０９４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１６８５７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０２８９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０４２２０２７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｈ １／００－３／０６

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６５６８

Ｈ０１Ｍ １０／６６３

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１冷媒を圧縮して前記第１冷媒を回路内で循環させる第１圧縮機と、前記第１冷媒と車室内に供給される室内空気とを熱交換させる第１冷媒／内気熱交換器と、第１膨張弁とを有し、前記車室内を空調する第１冷媒回路と、
冷却水を回路内で循環させるウォーターポンプを有し、車載電気部品を冷却する冷却水回路と、
第２冷媒を圧縮して前記第２冷媒を回路内で循環させる第２圧縮機と、前記第２冷媒と外気とを熱交換させる第２冷媒／外気熱交換器と、第２膨張弁とを有し、車載電池の温度を調節する第２冷媒回路と、
前記第１冷媒回路及び前記冷却水回路に連結され、前記第１冷媒と前記冷却水とを熱交換させる第１冷媒／冷却水熱交換器と、
前記第２冷媒回路及び前記冷却水回路に連結され、前記第２冷媒と前記冷却水とを熱交換させる第２冷媒／冷却水熱交換器と、
前記第１冷媒回路、前記冷却水回路及び前記第２冷媒回路の作動を制御する制御部と、を備え、
前記第１冷媒回路、前記冷却水回路及び前記第２冷媒回路は、前記制御部の制御により、前記車室内を暖房する２段ヒートポンプモードで作動し、
前記２段ヒートポンプモードにおける前記第１冷媒回路では、前記第１圧縮機で圧縮された前記第１冷媒が前記第１冷媒回路の凝縮器として機能する前記第１冷媒／内気熱交換器にて前記室内空気に放熱し、放熱後に前記第１膨張弁で減圧された前記第１冷媒が前記第１冷媒回路の蒸発器として機能する前記第１冷媒／冷却水熱交換器にて前記冷却水から吸熱し、
前記２段ヒートポンプモードにおける前記冷却水回路では、回路内を循環する前記冷却水が、前記第２冷媒／冷却水熱交換器にて前記第２冷媒から吸熱し、かつ、前記第１冷媒／冷却水熱交換器にて前記第１冷媒に放熱し、
前記２段ヒートポンプモードにおける前記第２冷媒回路では、前記第２圧縮機で圧縮された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の凝縮器として機能する前記第２冷媒／冷却水熱交換器にて前記冷却水に放熱し、放熱後に前記第２膨張弁で減圧された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の蒸発器として機能する前記第２冷媒／外気熱交換器にて前記外気から吸熱することを特徴とする車両用熱マネジメントシステム。

【請求項2】

前記第１冷媒回路は、第３膨張弁と、前記第１冷媒と前記室内空気とを熱交換させる内気冷却器とを有し、
前記冷却水回路は、前記冷却水と前記外気とを熱交換させるラジエータを有し、
前記第２冷媒回路は、第４膨張弁と、前記第２冷媒と前記車載電池とを熱交換させる電池熱交換器とを有し、
前記制御部は、
前記第１冷媒／内気熱交換器にて前記第１冷媒と前記室内空気とを熱交換させるとともに、前記第１膨張弁にて前記第１冷媒を膨張させる第１通常モードと、前記第１冷媒／内気熱交換器にて前記第１冷媒と前記室内空気との熱交換を停止させるとともに、前記第１膨張弁での膨張を停止させた状態にて前記第１冷媒を循環させる第１停止モードとを切り替え可能であり、かつ、
前記内気冷却器にて前記第１冷媒と前記室内空気とを熱交換させるともに、前記第３膨張弁にて前記第１冷媒を膨張させる第２通常モードと、前記内気冷却器にて前記第１冷媒と前記室内空気との熱交換を停止させるとともに、前記第３膨張弁での膨張を停止させた状態にて前記第１冷媒を循環させる第２停止モードとを切り替え可能であり、かつ、
前記ラジエータにて前記冷却水と前記外気とを熱交換させる第３通常モードと、前記ラジエータにて前記冷却水と前記外気との熱交換を停止させた状態にて前記冷却水を循環させる第３停止モードとを切り替え可能であり、かつ、
前記電池熱交換器にて前記第２冷媒と前記車載電池とを熱交換させるとともに、前記第４膨張弁にて前記第２冷媒を膨張させる第４通常モードと、前記電池熱交換器にて前記第２冷媒と前記車載電池との熱交換を停止させるとともに、前記第４膨張弁での膨張を停止させた状態にて前記第２冷媒を循環させる第４停止モードとを切り替え可能であり、かつ、
前記第２冷媒／冷却水熱交換器にて前記第２冷媒と前記冷却水とを熱交換させるとともに、前記第２膨張弁にて前記第２冷媒を膨張させる第５通常モードと、前記第２冷媒／冷却水熱交換器にて前記第２冷媒と前記冷却水との熱交換を停止させるとともに、前記第２膨張弁での膨張を停止させた状態にて前記第２冷媒を循環させる第５停止モードとを切り替え可能であり、
前記制御部は、前記２段ヒートポンプモードで、前記第１通常モード、前記第２停止モード、前記第３停止モード、前記第４停止モード及び前記第５通常モードにて運転するように制御する請求項１記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項3】

前記第１冷媒回路及び前記冷却水回路は、前記制御部の制御により、前記車室内を冷房する車室内冷房モードで作動し、
前記制御部は、前記車室内冷房モードで、前記第１停止モード、前記第２通常モード及び前記第３通常モードにて運転するように制御し、
前記車室内冷房モードにおける前記第１冷媒回路では、前記第１圧縮機で圧縮された前記第１冷媒が前記第１冷媒回路の凝縮器として機能する前記第１冷媒／冷却水熱交換器にて前記冷却水に放熱し、放熱後に前記第３膨張弁で減圧された前記第１冷媒が前記第１冷媒回路の蒸発器として機能する前記内気冷却器にて前記室内空気から吸熱し、
前記車室内冷房モードにおける前記冷却水回路では、回路内を循環する前記冷却水が、前記第１冷媒／冷却水熱交換器にて前記第１冷媒から吸熱し、かつ、前記ラジエータにて前記外気に放熱する請求項２記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項4】

前記第２冷媒回路は、前記第２冷媒の循環方向を逆転させる方向切替部を有し、
前記第２冷媒回路は、前記制御部の制御により、前記車載電池を冷却する電池冷却モードで作動し、
前記制御部は、前記電池冷却モードで、前記第４通常モード及び前記第５停止モードにて運転するように制御し、かつ、前記第２冷媒回路において、前記第２圧縮機で圧縮された前記第２冷媒が前記第２冷媒／外気熱交換器に向かうように前記方向切替部により前記第２冷媒の循環方向を制御し、
前記電池冷却モードにおける前記第２冷媒回路では、前記第２圧縮機で圧縮された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の凝縮器として機能する前記第２冷媒／外気熱交換器にて前記外気に放熱し、放熱後に前記第４膨張弁で減圧された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の蒸発器として機能する前記電池熱交換器にて前記車載電池から吸熱する請求項２又は３記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項5】

前記第２冷媒回路は、前記第２冷媒の循環方向を逆転させる方向切替部を有し、
前記第２冷媒回路は、前記制御部の制御により、前記車載電池を暖機する電池暖機モードで作動し、
前記制御部は、前記電池暖機モードで、前記第４通常モード及び前記第５停止モードにて運転するように制御し、かつ、前記第２冷媒回路において、前記第２圧縮機で圧縮された前記第２冷媒が前記電池熱交換器に向かうように前記方向切替部により前記第２冷媒の循環方向を制御し、
前記電池暖機モードにおける前記第２冷媒回路では、前記第２圧縮機で圧縮された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の凝縮器として機能する前記電池熱交換器にて前記車載電池に放熱し、放熱後に前記第４膨張弁で減圧された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の蒸発器として機能する前記第２冷媒／外気熱交換器にて前記外気から吸熱する請求項２乃至４のいずれか１項記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項6】

前記第１冷媒回路は、前記第１冷媒／内気熱交換器及び前記第１膨張弁をバイパスする第１冷媒／内気熱交換器バイパスと、前記第１冷媒を前記第１冷媒／内気熱交換器及び前記第１膨張弁側に流すか、前記第１冷媒／内気熱交換器バイパス側に流すかを切り替える第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部とを有し、
前記制御部は、
前記第１通常モードにて、前記第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部により前記第１冷媒を前記第１冷媒／内気熱交換器及び前記第１膨張弁側に流し、かつ、
前記第１停止モードにて、前記第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部により前記第１冷媒を前記第１冷媒／内気熱交換器バイパス側に流す請求項２乃至５のいずれか１項記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項7】

前記第１冷媒回路は、前記内気冷却器及び前記第３膨張弁をバイパスする内気冷却器バイパスと、前記第１冷媒を前記内気冷却器及び前記第３膨張弁側に流すか、前記内気冷却器バイパス側に流すかを切り替える内気冷却器バイパス切替部とを有し、
前記制御部は、
前記第２通常モードにて、前記内気冷却器バイパス切替部により前記第１冷媒を前記内気冷却器及び前記第３膨張弁側に流し、かつ、
前記第２停止モードにて、前記内気冷却器バイパス切替部により前記第１冷媒を前記内気冷却器バイパス側に流す請求項２乃至６のいずれか１項記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項8】

前記冷却水回路は、前記ラジエータをバイパスするラジエータバイパスと、前記冷却水を前記ラジエータ側に流すか、前記ラジエータバイパス側に流すかを切り替えるラジエータバイパス切替部とを有し、
前記制御部は、
前記第３通常モードにて、前記ラジエータバイパス切替部により前記冷却水を前記ラジエータ側に流し、かつ、
前記第３停止モードにて、前記ラジエータバイパス切替部により前記冷却水を前記ラジエータバイパス側に流す請求項２乃至７のいずれか１項記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項9】

前記第２冷媒回路は、前記電池熱交換器及び前記第４膨張弁をバイパスする電池熱交換器バイパスと、前記第２冷媒を前記電池熱交換器及び前記第４膨張弁側に流すか、前記電池熱交換器バイパス側に流すかを切り替える電池熱交換器バイパス切替部とを有し、
前記制御部は、
前記第４通常モードにて、前記電池熱交換器バイパス切替部により前記第２冷媒を前記電池熱交換器及び前記第４膨張弁側に流し、かつ、
前記第４停止モードにて、前記電池熱交換器バイパス切替部により前記第２冷媒を前記電池熱交換器バイパス側に流す請求項２乃至８のいずれか１項記載の車両用熱マネジメントシステム。

【請求項10】

前記第２冷媒回路は、前記第２冷媒／冷却水熱交換器及び前記第２膨張弁をバイパスする第２冷媒／冷却水熱交換器バイパスと、前記第２冷媒を前記第２冷媒／冷却水熱交換器及び前記第２膨張弁側に流すか、前記第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス側に流すかを切り替える第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部とを有し、
前記制御部は、
前記第５通常モードにて、前記第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部により前記第２冷媒を前記第２冷媒／冷却水熱交換器及び前記第２膨張弁側に流し、かつ、
前記第５停止モードにて、前記第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部により前記第２冷媒を前記第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス側に流す請求項２乃至９のいずれか１項記載の車両用熱マネジメントシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両用熱マネジメントシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ、Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等、主に電力で走行する車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等が搭載されている。

【0003】

電池は充放電時に発熱し、高温状態が継続すると劣化が促進する。走行用モータやＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の電気部品も高速走行時等に過度に高温になると損傷や作動不良の懸念がある。このため、電気自動車等には、一般に、電池や電気部品を冷却する冷却水回路等の冷却システムが搭載されている。

【0004】

他方、車室内の暖房に内燃機関の燃焼排熱を利用できない電気自動車等においては、車室内の暖房に、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータやヒートポンプ回路を利用している。

【0005】

しかし、車載電池をエネルギー源とするＰＴＣヒータを用いた暖房では、エネルギー消費効率が相対的に低く、航続距離が短くなるという課題がある。また、ヒートポンプ回路を用いた暖房では、車載電池に加えて空気熱もエネルギー源とするため、エネルギー消費効率はＰＴＣヒータを用いた暖房に比べて高いものの、寒冷地などで外気温が極めて低い時に十分に暖房できないという課題がある。

【0006】

特許文献１には、電気自動車等に適用して好適な従来の車両用熱マネジメントシステムが開示されている。この車両用熱マネジメントシステムでは、ヒートポンプ回路で車室内を空調するとともに、冷却水回路で電池や電気部品を冷却している。そして、冷媒／冷却水熱交換器によってヒートポンプ回路と冷却水回路とを連結し、この冷媒／冷却水熱交換器をヒートポンプ回路の暖房モードにおける蒸発器として機能させている。

【0007】

これにより、車室内の暖房時に、電池や電気部品を冷却水で冷却しつつ、冷媒／冷却水熱交換器にて、電池や電気部品を冷却して高温になった冷却水からヒートポンプ回路の冷媒に放熱させている。こうして電池や電気部品の排熱を熱源に有効利用して車室内を暖房することで、車室内の暖房と電池や電気部品の冷却とを効率的に行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１０－１１１２６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

近年、地球環境の改善の観点から、自動車業界においては電気自動車等の電池搭載車両が注目され、その普及率も高まっている。このため、電池搭載車両において電池や電気部品の冷却と車室内の空調とを適切に行えるシステムに関しても新規な開発が求められている。

【0010】

特に、寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房できれば好都合である。

【0011】

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、電池搭載車両において車載電池の冷却と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することのできる車両用熱マネジメントシステムを提供することを解決すべき技術課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の車両用熱マネジメントシステムは、
第１冷媒を圧縮して前記第１冷媒を回路内で循環させる第１圧縮機と、前記第１冷媒と車室内に供給される室内空気とを熱交換させる第１冷媒／内気熱交換器と、第１膨張弁とを有し、前記車室内を空調する第１冷媒回路と、
冷却水を回路内で循環させるウォーターポンプを有し、車載電気部品を冷却する冷却水回路と、
第２冷媒を圧縮して前記第２冷媒を回路内で循環させる第２圧縮機と、前記第２冷媒と外気とを熱交換させる第２冷媒／外気熱交換器と、第２膨張弁とを有し、車載電池の温度を調節する第２冷媒回路と、
前記第１冷媒回路及び前記冷却水回路に連結され、前記第１冷媒と前記冷却水とを熱交換させる第１冷媒／冷却水熱交換器と、
前記第２冷媒回路及び前記冷却水回路に連結され、前記第２冷媒と前記冷却水とを熱交換させる第２冷媒／冷却水熱交換器と、
前記第１冷媒回路、前記冷却水回路及び前記第２冷媒回路の作動を制御する制御部と、を備え、
前記第１冷媒回路、前記冷却水回路及び前記第２冷媒回路は、前記制御部の制御により、前記車室内を暖房する２段ヒートポンプモードで作動し、
前記２段ヒートポンプモードにおける前記第１冷媒回路では、前記第１圧縮機で圧縮された前記第１冷媒が前記第１冷媒回路の凝縮器として機能する前記第１冷媒／内気熱交換器にて前記室内空気に放熱し、放熱後に前記第１膨張弁で減圧された前記第１冷媒が前記第１冷媒回路の蒸発器として機能する前記第１冷媒／冷却水熱交換器にて前記冷却水から吸熱し、
前記２段ヒートポンプモードにおける前記冷却水回路では、回路内を循環する前記冷却水が、前記第２冷媒／冷却水熱交換器にて前記第２冷媒から吸熱し、かつ、前記第１冷媒／冷却水熱交換器にて前記第１冷媒に放熱し、
前記２段ヒートポンプモードにおける前記第２冷媒回路では、前記第２圧縮機で圧縮された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の凝縮器として機能する前記第２冷媒／冷却水熱交換器にて前記冷却水に放熱し、放熱後に前記第２膨張弁で減圧された前記第２冷媒が前記第２冷媒回路の蒸発器として機能する前記第２冷媒／外気熱交換器にて前記外気から吸熱することを特徴とする。

【0013】

この車両用熱マネジメントシステムでは、第１冷媒回路、冷却水回路及び第２冷媒回路が２段ヒートポンプモードで以下のように作動する。

【0014】

車載電池の温度を調節する第２冷媒回路では、第２冷媒が、蒸発器として機能する第２冷媒／外気熱交換器にて外気から吸熱する。吸熱後の第２冷媒は、第２圧縮機で圧縮されて高温になり、凝縮器として機能する第２冷媒／冷却水熱交換器にて冷却水に放熱する。放熱後の第２冷媒は、第２膨張弁で減圧されて、第２冷媒／外気熱交換器に導入される。

【0015】

車載電気部品を冷却する冷却水回路では、回路内を循環する冷却水が、第２冷媒／冷却水熱交換器にて第２冷媒から吸熱するとともに車載電気部品からも吸熱し、かつ、第１冷媒／冷却水熱交換器にて第１冷媒に放熱する。

【0016】

車室内を空調する第１冷媒回路では、第１冷媒が、蒸発器として機能する第１冷媒／冷却水熱交換器にて冷却水から吸熱する。冷却水によって加熱された吸熱後の第１冷媒は、第１圧縮機で圧縮されてさらに高温になり、凝縮器として機能する第１冷媒／内気熱交換器にて室内空気に放熱して、車室内を暖房する。放熱後の第１冷媒は、第１膨張弁で減圧されて、第１冷媒／冷却水熱交換器に導入される。

【0017】

こうして２段ヒートポンプモードでは、第２冷媒回路で外気から吸熱した空気熱及び冷却水回路で車載電気部品から吸熱した車載電気部品の排熱を熱源とするとともに、２つの冷媒回路で冷媒の圧縮を２回行うことにより、第１冷媒回路における第１冷媒を効果的に加熱して高温にすることができる。このため、寒冷地などで外気温が低い時でも、第１冷媒回路の加熱能力及び第２冷媒回路の加熱能力に応じて、第１冷媒回路で車室内を効果的に暖房することができる。

【0018】

他方、この車両用熱マネジメントシステムは、第２冷媒回路を循環する第２冷媒によって、第２冷媒回路の冷却能力に応じて車載電池を冷却することができるので、車載電池の適切な冷却が可能になる。

【0019】

したがって、この車両用熱マネジメントシステムによれば、電池搭載車両において電池や電気部品の冷却と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することができる。

【0020】

第１冷媒回路は、第３膨張弁と、第１冷媒と室内空気とを熱交換させる内気冷却器とを有することが好ましく、冷却水回路は、冷却水と外気とを熱交換させるラジエータを有することが好ましく、第２冷媒回路は、第４膨張弁と、第２冷媒と車載電池とを熱交換させる電池熱交換器とを有することが好ましい。

【0021】

制御部は、第１冷媒／内気熱交換器にて第１冷媒と室内空気とを熱交換させるとともに、第１膨張弁にて第１冷媒を膨張させる第１通常モードと、第１冷媒／内気熱交換器にて第１冷媒と室内空気との熱交換を停止させるとともに、第１膨張弁での膨張を停止させた状態にて第１冷媒を循環させる第１停止モードとを切り替え可能であることが好ましい。

【0022】

制御部は、内気冷却器にて第１冷媒と室内空気とを熱交換させるともに、第３膨張弁にて第１冷媒を膨張させる第２通常モードと、内気冷却器にて第１冷媒と室内空気との熱交換を停止させるとともに、第３膨張弁での膨張を停止させた状態にて第１冷媒を循環させる第２停止モードとを切り替え可能であることが好ましい。

【0023】

制御部は、ラジエータにて冷却水と外気とを熱交換させる第３通常モードと、ラジエータにて冷却水と外気との熱交換を停止させた状態にて冷却水を循環させる第３停止モードとを切り替え可能であることが好ましい。

【0024】

制御部は、電池熱交換器にて第２冷媒と車載電池とを熱交換させるとともに、第４膨張弁にて第２冷媒を膨張させる第４通常モードと、電池熱交換器にて第２冷媒と車載電池との熱交換を停止させるとともに、第４膨張弁での膨張を停止させた状態にて第２冷媒を循環させる第４停止モードとを切り替え可能であることが好ましい。

【0025】

制御部は、第２冷媒／冷却水熱交換器にて第２冷媒と冷却水とを熱交換させるとともに、第２膨張弁にて第２冷媒を膨張させる第５通常モードと、第２冷媒／冷却水熱交換器にて第２冷媒と冷却水との熱交換を停止させるとともに、第２膨張弁での膨張を停止させた状態にて第２冷媒を循環させる第５停止モードとを切り替え可能であることが好ましい。

【0026】

制御部は、２段ヒートポンプモードで、第１通常モード、第２停止モード、第３停止モード、第４停止モード及び第５通常モードにて運転するように制御することが好ましい。

【0027】

第４膨張弁及び電池熱交換器を有する第２冷媒回路において、２段ヒートポンプモードで、電池熱交換器にて第２冷媒と車載電池との熱交換を停止させるとともに第４膨張弁での膨張を停止させた状態にて第２冷媒を循環させる第４停止モードで運転され、かつ、第２冷媒／冷却水熱交換器にて第２冷媒と冷却水とを熱交換させるとともに第２膨張弁にて第２冷媒を膨張させる第５通常モードで運転されることにより、第２冷媒回路を循環する第２冷媒は、蒸発器として機能する第２冷媒／外気熱交換器にて外気から吸熱するとともに、凝縮器として機能する第２冷媒／冷却水熱交換器にて冷却水に放熱して、冷却水を加熱することができる。

【0028】

ラジエータを有する冷却水回路において、２段ヒートポンプモードで、ラジエータにて冷却水と外気との熱交換を停止させた状態にて冷却水を循環させる第３停止モードで運転されることにより、冷却水回路を循環する冷却水は、第２冷媒／冷却水熱交換器にて第２冷媒から吸熱した熱をラジエータにて外気に放熱することなく、第１冷媒／冷却水熱交換器にて第１冷媒に放熱することができる。

【0029】

第３膨張弁及び内気冷却器を有する第１冷媒回路において、２段ヒートポンプモードで、第１冷媒／内気熱交換器にて第１冷媒と室内空気とを熱交換させるとともに第１膨張弁にて第１冷媒を膨張させる第１通常モードで運転され、かつ、内気冷却器にて第１冷媒と室内空気との熱交換を停止させるとともに第３膨張弁での膨張を停止させた状態にて第１冷媒を循環させる第２停止モードで運転されることにより、第１冷媒回路を循環する第１冷媒は、蒸発器として機能する第１冷媒／冷却水熱交換器にて冷却水から吸熱するとともに、凝縮器として機能する第１冷媒／内気熱交換器にて室内空気に放熱して、車室内を暖房することができる。

【0030】

こうして、第２冷媒回路において第４停止モード及び第５通常モードで運転され、かつ、冷却水回路において第３停止モードで運転され、かつ、第１冷媒回路において第１通常モード及び第２停止モードで運転されることにより、第１冷媒回路、冷却水回路及び第２冷媒回路が２段ヒートポンプモードで作動し、車室内を効果的に暖房することができるとともに、車載電気部品を適切に冷却することができる。

【0031】

第１冷媒回路及び冷却水回路は、制御部の制御により、車室内を冷房する車室内冷房モードで作動することが好ましい。

【0032】

制御部は、車室内冷房モードで、第１停止モード、第２通常モード及び第３通常モードにて運転するように制御することが好ましい。

【0033】

車室内冷房モードにおける第１冷媒回路では、第１圧縮機で圧縮された第１冷媒が第１冷媒回路の凝縮器として機能する第１冷媒／冷却水熱交換器にて冷却水に放熱し、放熱後に第３膨張弁で減圧された第１冷媒が第１冷媒回路の蒸発器として機能する内気冷却器にて室内空気から吸熱することが好ましい。

【0034】

車室内冷房モードにおける冷却水回路では、回路内を循環する冷却水が、第１冷媒／冷却水熱交換器にて第１冷媒から吸熱し、かつ、ラジエータにて外気に放熱することが好ましい。

【0035】

第１冷媒回路において、制御部により、第１冷媒／内気熱交換器にて第１冷媒と室内空気との熱交換を停止させるとともに第１膨張弁での膨張を停止させた状態にて第１冷媒を循環させる第１停止モードで運転され、かつ、内気冷却器にて第１冷媒と室内空気とを熱交換させるともに第３膨張弁にて第１冷媒を膨張させる第２通常モードで運転されることにより、第１冷媒回路を循環する第１冷媒は、凝縮器として機能する第１冷媒／冷却水熱交換器にて冷却水に放熱するとともに、蒸発器として機能する内気冷却器にて室内空気から吸熱して、車室内を冷房することができる。

【0036】

冷却水回路において、制御部により、ラジエータにて冷却水と外気とを熱交換させる第３通常モードで運転されることにより、冷却水回路を循環する冷却水は、第１冷媒／冷却水熱交換器にて第１冷媒から吸熱した熱をラジエータにて外気に放熱して、冷却水を冷却することができる。

【0037】

こうして、第１冷媒回路において第１停止モード及び第２通常モードで運転されることにより、車室内を冷房することができる。また、冷却水回路において第３通常モードで運転されることにより、冷却水が外気に放熱することができるので、第１冷媒から吸熱した冷却水が過度に高温になることを抑えることができる。

【0038】

第２冷媒回路は、第２冷媒の循環方向を逆転させる方向切替部を有することが好ましい。

【0039】

第２冷媒回路は、制御部の制御により、車載電池を冷却する電池冷却モードで作動することが好ましい。

【0040】

制御部は、電池冷却モードで、第４通常モード及び第５停止モードにて運転するように制御し、かつ、第２冷媒回路において、第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が第２冷媒／外気熱交換器に向かうように方向切替部により第２冷媒の循環方向を制御することが好ましい。

【0041】

電池冷却モードにおける第２冷媒回路では、第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が第２冷媒回路の凝縮器として機能する第２冷媒／外気熱交換器にて外気に放熱し、放熱後に第４膨張弁で減圧された第２冷媒が第２冷媒回路の蒸発器として機能する電池熱交換器にて車載電池から吸熱することが好ましい。

【0042】

第２冷媒回路において、第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が第２冷媒／外気熱交換器に向かうように方向切替部により第２冷媒の循環方向が制御されるとともに、電池熱交換器にて第２冷媒と車載電池とを熱交換させるとともに第４膨張弁にて第２冷媒を膨張させる第４通常モードで運転され、かつ、第２冷媒／冷却水熱交換器にて第２冷媒と冷却水との熱交換を停止させるとともに第２膨張弁での膨張を停止させた状態にて第２冷媒を循環させる第５停止モードで運転されることにより、第２冷媒回路を循環する第２冷媒は、凝縮器として機能する第２冷媒／外気熱交換器にて外気に放熱するとともに、蒸発器として機能する電池熱交換器にて車載電池から吸熱して、車載電池を冷却することができる。

【0043】

第２冷媒回路は、制御部の制御により、車載電池を暖機する電池暖機モードで作動することが好ましい。

【0044】

制御部は、電池暖機モードで、第４通常モード及び第５停止モードにて運転するように制御し、かつ、第２冷媒回路において、第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が電池熱交換器に向かうように方向切替部により第２冷媒の循環方向を制御することが好ましい。

【0045】

電池暖機モードにおける第２冷媒回路では、第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が第２冷媒回路の凝縮器として機能する電池熱交換器にて車載電池に放熱し、放熱後に第４膨張弁で減圧された第２冷媒が第２冷媒回路の蒸発器として機能する第２冷媒／外気熱交換器にて外気から吸熱することが好ましい。

【0046】

第２冷媒回路において、第２圧縮機で圧縮された第２冷媒が電池熱交換器に向かうように方向切替部により第２冷媒の循環方向が制御されるとともに、電池熱交換器にて第２冷媒と車載電池とを熱交換させるとともに第４膨張弁にて第２冷媒を膨張させる第４通常モードで運転され、かつ、第２冷媒／冷却水熱交換器にて第２冷媒と冷却水との熱交換を停止させるとともに第２膨張弁での膨張を停止させた状態にて第２冷媒を循環させる第５停止モードで運転されることにより、第２冷媒回路を循環する第２冷媒は、蒸発器として機能する第２冷媒／外気熱交換器にて外気から吸熱するとともに、凝縮器として機能する電池熱交換器にて車載電池に放熱して、車載電池を暖機することができる。

【0047】

第１冷媒回路は、第１冷媒／内気熱交換器及び第１膨張弁をバイパスする第１冷媒／内気熱交換器バイパスと、第１冷媒を第１冷媒／内気熱交換器及び第１膨張弁側に流すか、第１冷媒／内気熱交換器バイパス側に流すかを切り替える第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部とを有することが好ましい。

【0048】

制御部は、第１通常モードにて、第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部により第１冷媒を第１冷媒／内気熱交換器及び第１膨張弁側に流し、かつ、第１停止モードにて、第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部により第１冷媒を第１冷媒／内気熱交換器バイパス側に流すことが好ましい。

【0049】

第１冷媒／内気熱交換器バイパス及び第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部を有する第１冷媒回路において、第１通常モードにて第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部により第１冷媒を第１冷媒／内気熱交換器及び第１膨張弁側に流すことにより、２段ヒートポンプモードにおいて第１冷媒／内気熱交換器を第１冷媒が室内空気に放熱する凝縮器として機能させることができ、かつ、第１停止モードにて第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部により第１冷媒を第１冷媒／内気熱交換器バイパス側に流すことにより、車室内冷房モードにおいて第１冷媒／内気熱交換器の機能を停止させることができる。

【0050】

第１冷媒回路は、内気冷却器及び第３膨張弁をバイパスする内気冷却器バイパスと、第１冷媒を内気冷却器及び第３膨張弁側に流すか、内気冷却器バイパス側に流すかを切り替える内気冷却器バイパス切替部とを有することが好ましい。

【0051】

制御部は、第２通常モードにて、内気冷却器バイパス切替部により第１冷媒を内気冷却器及び第３膨張弁側に流し、かつ、第２停止モードにて、内気冷却器バイパス切替部により第１冷媒を内気冷却器バイパス側に流すことが好ましい。

【0052】

内気冷却器バイパス及び内気冷却器バイパス切替部を有する第１冷媒回路において、第２通常モードにて内気冷却器バイパス切替部により第１冷媒を内気冷却器及び第３膨張弁側に流すことにより、車室内冷房モードにおいて内気冷却器を第１冷媒が室内空気から吸熱する蒸発器として機能させることができ、かつ、第２停止モードにて内気冷却器バイパス切替部により第１冷媒を内気冷却器バイパス側に流すことにより、２段ヒートポンプモードにおいて内気冷却器の機能を停止させることができる。

【0053】

冷却水回路は、ラジエータをバイパスするラジエータバイパスと、冷却水をラジエータ側に流すか、ラジエータバイパス側に流すかを切り替えるラジエータバイパス切替部とを有することが好ましい。

【0054】

制御部は、第３通常モードにて、ラジエータバイパス切替部により冷却水をラジエータ側に流し、かつ、第３停止モードにて、ラジエータバイパス切替部により冷却水をラジエータバイパス側に流すことが好ましい。

【0055】

ラジエータバイパス及びラジエータバイパス切替部を有する冷却水回路において、第３通常モードにてラジエータバイパス切替部により冷却水をラジエータ側に流すことにより、車室内冷房モードにおいてラジエータを冷却水が外気に放熱する放熱器として機能させることができ、かつ、第３停止モードにてラジエータバイパス切替部により冷却水をラジエータバイパス側に流すことにより、２段ヒートポンプモードにおいてラジエータの機能を停止することができる。

【0056】

第２冷媒回路は、電池熱交換器及び第４膨張弁をバイパスする電池熱交換器バイパスと、第２冷媒を電池熱交換器及び第４膨張弁側に流すか、電池熱交換器バイパス側に流すかを切り替える電池熱交換器バイパス切替部とを有することが好ましい。

【0057】

制御部は、第４通常モードにて、電池熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を電池熱交換器及び第４膨張弁側に流し、かつ、第４停止モードにて、電池熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を電池熱交換器バイパス側に流すことが好ましい。

【0058】

電池熱交換器バイパス及び電池熱交換器バイパス切替部を有する第２冷媒回路において、第４通常モードにて電池熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を電池熱交換器及び第４膨張弁側に流すことにより、電池冷却モードにおいて電池熱交換器を第２冷媒が車載電池から吸熱する蒸発器として機能させることができるとともに、電池暖機モードにおいて電池熱交換器を第２冷媒が車載電池に放熱する凝縮器として機能させることができ、かつ、第４停止モードにて電池熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を電池熱交換器バイパス側に流すことにより、２段ヒートポンプモードにおいて電池熱交換器の機能を停止させることができる。

【0059】

第２冷媒回路は、第２冷媒／冷却水熱交換器及び第２膨張弁をバイパスする第２冷媒／冷却水熱交換器バイパスと、第２冷媒を第２冷媒／冷却水熱交換器及び第２膨張弁側に流すか、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス側に流すかを切り替える第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部とを有することが好ましい。

【0060】

制御部は、第５通常モードにて、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を第２冷媒／冷却水熱交換器及び第２膨張弁側に流し、かつ、第５停止モードにて、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス側に流すことが好ましい。

【0061】

第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス及び第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部を有する第２冷媒回路において、第５通常モードにて第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を第２冷媒／冷却水熱交換器及び第２膨張弁側に流すことにより、２段ヒートポンプモードにおいて第２冷媒／冷却水熱交換器を第２冷媒が冷却水に放熱する凝縮器として機能させることができ、かつ、第５停止モードにて、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部により第２冷媒を第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス側に流すことにより、電池冷却モード及び電池暖機モードにおいて第２冷媒／冷却水熱交換器の機能を停止させることができる。

【発明の効果】

【0062】

本発明の車両用熱マネジメントシステムによれば、電池搭載車両において車載電池の冷却と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することができる。

【図面の簡単な説明】

【0063】

【図1】図１は、実施例の車両用熱マネジメントシステムの全体構成を模式的に示すシステム構成図である。

【図2】図２は、実施例の車両用熱マネジメントシステムに係り、２段ヒートポンプモードを説明するシステム構成図である。

【図3】図３は、実施例の車両用熱マネジメントシステムに係り、車室内暖房モードを説明するシステム構成図である。

【図4】図４は、実施例の車両用熱マネジメントシステムに係り、車室内冷房モードを説明するシステム構成図である。

【図5】図５は、実施例の車両用熱マネジメントシステムに係り、電池冷却モードを説明するシステム構成図である。

【図6】図６は、実施例の車両用熱マネジメントシステムに係り、電池暖機モードを説明するシステム構成図である。

【図7】図７は、実施例の車両用熱マネジメントシステムに係り、車室内冷房電池冷却モードを説明するシステム構成図である。

【図8】図８は、実施例の車両用熱マネジメントシステムに係り、車室内暖房電池冷却モードを説明するシステム構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0064】

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。実施例の車両用熱マネジメントシステムは、電動モータから走行用の駆動力を得る電池搭載車両に搭載される。電池搭載車両としては、例えば、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車を挙げることができる。実施例の車両用熱マネジメントシステムは、車室内の空調を行うとともに、車載電池の温度調節及び車載電気部品の冷却を行う。

【0065】

（実施例）
この車両用熱マネジメントシステムは、図１に全体構成を模式的に示すように、第１冷媒回路１と、冷却水回路２と、第２冷媒回路３と、第１冷媒／冷却水熱交換器４と、第２冷媒／冷却水熱交換器５と、制御部６とを備えている。

【0066】

第１冷媒／冷却水熱交換器４は、第１冷媒回路１及び冷却水回路２の双方に組み込まれて、第１冷媒回路１と冷却水回路２とを連結している。第２冷媒／冷却水熱交換器５は、冷却水回路２及び第２冷媒回路３の双方に組み込まれて、冷却水回路２と第２冷媒回路３とを連結している。

【0067】

第１冷媒回路１は、回路内を循環する第１冷媒Ｒ１と車室内へ送られる室内空気との熱交換により、車室内の空調を行う。また、第１冷媒回路１は、回路内を循環する第１冷媒Ｒ１と冷却水回路２の冷却水Ｌとの熱交換により、冷却水Ｌから吸熱して冷却水Ｌを冷却したり、冷却水Ｌに放熱して冷却水Ｌを加熱したりする。

【0068】

第１冷媒回路１は、室内空気を加熱して車室内を暖房するとともに冷却水Ｌから吸熱する暖房冷却水冷却回路と、室内空気を冷却して車室内を冷房するとともに冷却水Ｌに放熱する冷房冷却水加熱回路とに切り替え可能に構成されている。室内空気を冷却して車室内を冷房することには、車室内を除湿することも含まれる。

【0069】

第１冷媒回路１は、第１冷媒管路１ａと、第１冷媒／内気熱交換器バイパスとしての第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂと、内気冷却器バイパスとしての内気冷却器バイパス管路１ｃとを有している。

【0070】

第１冷媒回路１は、第１圧縮機１０と、第１三方弁１１と、第１冷媒／内気熱交換器１２と、第１膨張弁１３と、第２三方弁１４と、第３膨張弁１５と、内気冷却器１６とを備えており、第１冷媒管路１ａにこの順で配置されている。第１冷媒／冷却水熱交換器４は、第１膨張弁１３と第２三方弁１４との間に組み込まれている。

【0071】

第１圧縮機１０及び後述する第２圧縮機３０は、制御部６から出力される制御信号によって、冷媒吐出能力が制御される電動圧縮機である。第１圧縮機１０は、第１冷媒Ｒ１を圧縮して第１冷媒回路１内を循環させる。第１冷媒回路１における第１冷媒Ｒ１の循環方向は図１の反時計回り方向である。すなわち、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１は第１三方弁１１に向かう。

【0072】

第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂの一端は第１三方弁１１に接続され、第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂの他端は第１膨張弁１３と第１冷媒／冷却水熱交換器４との間に位置する第１冷媒管路１ａの第１接続部１ｄに接続されている。第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂは、第１冷媒／内気熱交換器１２及び第１膨張弁１３をバイパスする。内気冷却器バイパス管路１ｃの一端は第２三方弁１４に接続され、内気冷却器バイパス管路１ｃの他端は内気冷却器１６と第１圧縮機１０との間に位置する第１冷媒管路１ａの第２接続部１ｅに接続されている。内気冷却器バイパス管路１ｃは、内気冷却器１６及び第３膨張弁１５をバイパスする。

【0073】

第１三方弁１１及び第２三方弁１４、並びに後述する第３三方弁２１、第４三方弁３２、第５三方弁３５、第６三方弁３６及び第７三方弁３８は、制御部６からの制御信号に応じて冷媒が流れる管路を切り替える電動三方弁である。

【0074】

第１三方弁１１は、第１冷媒Ｒ１を第１冷媒／内気熱交換器１２及び第１膨張弁１３側に流すか、第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂ側に流すかを切り替える第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部である。第２三方弁１４は、第１冷媒Ｒ１を内気冷却器１６及び第３膨張弁１５側に流すか、内気冷却器バイパス管路１ｃ側に流すかを切り替える内気冷却器バイパス切替部である。

【0075】

第１冷媒回路１においては、第１冷媒／内気熱交換器１２及び内気冷却器１６にて、図示しない送風ファンによって車室内に送られる室内空気と第１冷媒Ｒ１とが熱交換される。第１冷媒／内気熱交換器１２が第１冷媒回路１の凝縮器として機能するときは、第１冷媒／内気熱交換器１２にて第１冷媒Ｒ１が室内空気に放熱する。第１冷媒Ｒ１との熱交換によって加熱された室内空気は、図示しない送風ファンによって車室内に送られて車室内の暖房に供される。第１冷媒Ｒ１が第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂを通るときは、第１冷媒／内気熱交換器１２の機能は停止する。内気冷却器１６が第１冷媒回路１の蒸発器として機能するときは、内気冷却器１６にて第１冷媒Ｒ１が室内空気から吸熱する。第１冷媒Ｒ１との熱交換によって冷却された室内空気は、図示しない送風ファンによって車室内に送られて車室内の冷房に供される。第１冷媒Ｒ１が内気冷却器バイパス管路１ｃを通るときは、内気冷却器１６の機能は停止する。

【0076】

冷却水回路２は、回路内を循環する冷却水Ｌと車載電気部品との熱交換により、車載電気部品の冷却を行う。冷却水回路２は、回路内を循環する冷却水Ｌと外気との熱交換により、外気から吸熱して冷却水Ｌを加熱したり、外気に放熱して冷却水Ｌを冷却したりする。冷却水回路２は、回路内を循環する冷却水Ｌと外気との熱交換が制御されることにより、冷却水Ｌから外気への放熱や外気から冷却水Ｌへの吸熱が制御される。冷却水回路２は、冷却水Ｌが外気に放熱する放熱回路と、冷却水Ｌが外気への放熱を行わない非放熱回路とに切替可能に構成されている。なお、非放熱回路には、冷却水Ｌが外気への放熱を行わず、外気から冷却水Ｌへの吸熱を行うことが含まれる。

【0077】

冷却水回路２は、冷却水管路２ａと、ラジエータバイパスとしてのラジエータバイパス管路２ｂとを有している。冷却水回路２は、回路内を冷却水Ｌが循環して車載電気部品の冷却を行う。車載電気部品としては、車両駆動用の走行用モータやＰＣＵ等を挙げることができる。

【0078】

冷却水回路２は、ウォーターポンプ２０と、第３三方弁２１と、ラジエータ２２と、電気部品２３とを備えており、冷却水管路２ａにこの順で配置されている。冷却水管路２ａは車載電気部品に内蔵又は隣接された冷却用流路に接続されており、電気部品２３において車載電気部品の冷却用流路を冷却水Ｌが流通して、車載電気部品を冷却する。

【0079】

冷却水回路２において、第２冷媒／冷却水熱交換器５と第１冷媒／冷却水熱交換器４は、ウォーターポンプ２０と第３三方弁２１との間にこの順で組み込まれている。冷却水回路２における冷却水Ｌの循環方向は図１の時計回り方向である。すなわち、ウォーターポンプ２０で圧送された冷却水Ｌは第２冷媒／冷却水熱交換器５に向かい、第１冷媒／冷却水熱交換器４を経て第３三方弁２１に至る。なお、本明細書における冷却水とは、所謂クーラント（ＬＬＣ：Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を含む。

【0080】

ラジエータバイパス管路２ｂの一端は第３三方弁２１に接続され、ラジエータバイパス管路２ｂの他端はラジエータ２２と電気部品２３との間に位置する冷却水管路２ａの第３接続部２ｃに接続されている。ラジエータバイパス管路２ｂはラジエータ２２をバイパスする。ラジエータ２２の近傍には、ラジエータ２２に外気を送風する冷却ファン２４が設けられている。

【0081】

第３三方弁２１は、冷却水Ｌをラジエータ２２側に流すか、ラジエータバイパス管路２ｂ側に流すかを切り替えるラジエータバイパス切替部である。

【0082】

冷却水回路２においては、ラジエータ２２にて、冷却ファン２４によって送られる外気と冷却水Ｌとが熱交換される。冷却水Ｌがラジエータバイパス管路２ｂを通るときは、ラジエータ２２の機能は停止する。冷却水Ｌがラジエータ２２を通るときでも、冷却ファン２４が停止していれば、冷却水Ｌが実質的に外気と熱交換することはない。

【0083】

第２冷媒回路３は、回路内を循環する第２冷媒Ｒ２と車載電池との熱交換により、車載電池の温度調節を行う。また、第２冷媒回路３は、回路内を循環する第２冷媒Ｒ２と冷却水回路２の冷却水Ｌとの熱交換により、冷却水Ｌに放熱して冷却水Ｌを加熱する。第２冷媒回路３は、車載電池の温度調節を行わずに外気から吸熱するとともに冷却水Ｌに放熱して冷却水Ｌを加熱する冷却水加熱回路と、外気から吸熱するとともに車載電池を暖機する電池暖機回路と、外気に放熱するとともに車載電池を冷却する電池冷却回路とに切り替え可能に構成されている。

【0084】

第２冷媒回路３は、第２冷媒管路３ａと、電池熱交換器バイパス管路３ｂと、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃとを有している。

【0085】

第２冷媒回路３は、第２圧縮機３０と、四方弁３１と、第４三方弁３２と、電池熱交換器３３と、第４膨張弁３４と、第５三方弁３５と、第６三方弁３６と、第２膨張弁３７と、第７三方弁３８と、第２冷媒／外気熱交換器３９とを備えており、第２冷媒管路３ａにこの順で配置されている。第２冷媒／冷却水熱交換器５は、第６三方弁３６と第２膨張弁３７との間に組み込まれている。

【0086】

第２圧縮機３０は、第２冷媒Ｒ２を圧縮して第２冷媒回路３内を循環させる。第２冷媒回路３における第２冷媒Ｒ２の循環方向は四方弁３１によって逆転され、図１において時計回り方向及び反時計回り方向に第２冷媒Ｒ２が循環する。

【0087】

四方弁３１は、制御部６からの制御信号に応じて第１状態と第２状態とを切り替える電動四方弁であり、第２冷媒Ｒ２が第２冷媒管路３内を循環する方向を逆転させる方向切替部である。

【0088】

第１状態の四方弁３１は、第２圧縮機３０の吸入側を第２冷媒／外気熱交換器３９側に接続するとともに、第２圧縮機３０の吐出側を電池熱交換器３３側に接続する。四方弁３１が第１状態にあれば、第２冷媒回路３内の第２冷媒Ｒ２の循環方向は図１において反時計回り方向になり、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は電池熱交換器３３側に向かう。第２状態の四方弁３１は、第２圧縮機３０の吸入側を電池熱交換器３３側に接続するとともに、第２圧縮機３０の吐出側を第２冷媒／外気熱交換器３９側に接続する。四方弁３１が第２状態にあれば、第２冷媒回路３内の第２冷媒Ｒ２の循環方向は図１において時計回り方向になり、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は第２冷媒／外気熱交換器３９側に向かう。

【0089】

電池熱交換器バイパス管路３ｂの一端は第４三方弁３２に接続され、電池熱交換器バイパス管路３ｂの他端は第５三方弁３５に接続されている。電池熱交換器バイパス管路３ｂは、電池熱交換器３３及び第４膨張弁３４をバイパスする電池熱交換器バイパスである。第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃの一端は第６三方弁３６に接続され、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃの他端は第７三方弁３８に接続されている。第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃは、第２冷媒／冷却水熱交換器５及び第２膨張弁３７をバイパスする第２冷媒／冷却水熱交換器バイパスである。

【0090】

第４三方弁３２及び第５三方弁３５は、第２冷媒Ｒ２を電池熱交換器３３及び第４膨張弁３４側に流すか、電池熱交換器バイパス管路３ｂ側に流すかを切り替える電池熱交換器バイパス切替部である。第６三方弁３６及び第７三方弁３８は、第２冷媒Ｒ２を第２冷媒／冷却水熱交換器５及び第２膨張弁３７側に流すか、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃ側に流すかを切り替える第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部である。

【0091】

第２冷媒回路３においては、電池熱交換器３３にて第２冷媒Ｒ２と車載電池とが熱交換される。電池熱交換器３３が第２冷媒回路３の蒸発器として機能するときは、電池熱交換器３３にて第２冷媒Ｒ２が車載電池から吸熱して車載電池を冷却する。電池熱交換器３３が第２冷媒回路３の凝縮器として機能するときは、電池熱交換器３３にて第２冷媒Ｒ２が車載電池に放熱して車載電池を暖機する。第２冷媒Ｒ２が電池熱交換器バイパス管路３ｂを通るときは、電池熱交換器３３の機能が停止する。

【0092】

第２冷媒管路３ａは車載電池に内蔵または隣接された温調用流路に接続されており、電池熱交換器３３において車載電池の温調用流路を第２冷媒Ｒ２が流通し、車載電池の温度調節を行う。

【0093】

第２冷媒回路３においては、第２冷媒／外気熱交換器３９にて、図示しない送風ファンによって外部に送られる外気と第２冷媒Ｒ２とが熱交換される。第２冷媒／外気熱交換器３９が第２冷媒回路３の蒸発器として機能するときは、第２冷媒／外気熱交換器３９にて第２冷媒Ｒ２が外気から吸熱する。第２冷媒／外気熱交換器３９が第２冷媒回路３の凝縮器として機能するときは、第２冷媒／外気熱交換器３９にて第２冷媒Ｒ２が外気に放熱する。

【0094】

第１冷媒／冷却水熱交換器４では、第１冷媒回路１を循環する第１冷媒Ｒ１と、冷却水回路２を循環する冷却水Ｌとが熱交換する。第１冷媒／冷却水熱交換器４が第１冷媒回路１の蒸発器として機能するときは、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１が冷却水Ｌから吸熱する。第１冷媒／冷却水熱交換器４が第１冷媒回路１の凝縮器として機能するときは、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１が冷却水Ｌに放熱する。

【0095】

第２冷媒／冷却水熱交換器５では、第２冷媒回路３を循環する第２冷媒Ｒ２と、冷却水回路２を循環する冷却水Ｌとが熱交換する。第２冷媒／冷却水熱交換器５が第２冷媒回路３の凝縮器として機能するときは、第２冷媒／冷却水熱交換器５にて第２冷媒Ｒ２が冷却水Ｌに放熱する。第２冷媒Ｒ２が第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃを通るときは、第２冷媒／冷却水熱交換器５の機能は停止する。

【0096】

制御部６は、電子制御装置よりなり、第１冷媒回路１、冷却水回路２及び第２冷媒回路３の作動を制御する。

【0097】

制御部６は、第１冷媒回路１において、第１圧縮機１０、第１三方弁１１、第２三方弁１４及び図示しない送風ファンの作動を制御する。制御部６は、冷却水回路２において、ウォーターポンプ２０、第３三方弁２１及び冷却ファン２４の作動を制御する。制御部６は、第２冷媒回路３において、第２圧縮機３０、四方弁３１、第４三方弁３２、第５三方弁３５、第６三方弁３６、第７三方弁３８及び図示しない送風ファンの作動を制御する。

【0098】

第１冷媒回路１は、制御部６の制御により、第１通常モードと第１停止モードとに切り替わる。第１通常モードでは、制御部６による第１三方弁１１の制御により、第１冷媒Ｒ１が第１冷媒／内気熱交換器１２及び第１膨張弁１３側を流れる。第１停止モードでは、制御部６による第１三方弁１１の制御により、第１冷媒Ｒ１が第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂ側を流れる。

【0099】

第１冷媒回路１は、制御部６の制御により、第２通常モードと第２停止モードとに切り替わる。第２通常モードでは、制御部６による第２三方弁１４の制御により、第１冷媒Ｒ１が内気冷却器１６及び第３膨張弁１５側を流れる。第２停止モードでは、制御部６による第２三方弁１４の制御により、第１冷媒Ｒ１が内気冷却器バイパス管路１ｃ側を流れる。

【0100】

冷却水回路２は、制御部６の制御により、第３通常モードと第３停止モードとに切り替わる。第３通常モードでは、制御部６による第３三方弁２１の制御により、冷却水Ｌがラジエータ２２側を流れる。第３停止モードでは、制御部６による第３三方弁２１の制御により、冷却水Ｌがラジエータバイパス管路２ｂ側を流れる。

【0101】

第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、第４通常モードと第４停止モードとに切り替わる。第４通常モードでは、制御部６による第４三方弁３２及び第５三方弁３５の制御により、第２冷媒Ｒ２が電池熱交換器３３及び第４膨張弁３４側を流れる。第４停止モードでは、制御部６による第４三方弁３２及び第５三方弁３５の制御により、第２冷媒Ｒ２が電池熱交換器バイパス管路３ｂ側を流れる。

【0102】

第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、第５通常モードと第５停止モードとに切り替わる。第５通常モードでは、制御部６による第６三方弁３６及び第７三方弁３８の制御により、第２冷媒Ｒ２が第２冷媒／冷却水熱交換器５及び第２膨張弁３７側を流れる。第５停止モードでは、制御部６による第６三方弁３６及び第７三方弁３８の制御により、第２冷媒Ｒ２が第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃ側を流れる。

【0103】

上記構成を有する車両用熱マネジメントシステムの作動について、以下に説明する。
（２段ヒートポンプモード）
第１冷媒回路１、冷却水回路２及び第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、図２にシステム構成図を示す２段ヒートポンプモードで作動する。２段ヒートポンプモードでは、車室内を空調する第１冷媒回路１が車室内を暖房するように作動するとともに、車載電池の温度を調節する第２冷媒回路３が冷却水回路２の冷却水Ｌを加熱するように作動する。

【0104】

２段ヒートポンプモードでは、第１通常モード、第２停止モード、第３停止モード、第４停止モード及び第５通常モードにて運転される。

【0105】

２段ヒートポンプモードにおける第２冷媒回路３は、冷却水加熱回路をなし、車載電池の温度調節を行わずに外気から吸熱するとともに冷却水回路２の冷却水Ｌに放熱して冷却水Ｌを加熱する。２段ヒートポンプモードにおける第２冷媒回路３では、四方弁３１の制御により、第２冷媒Ｒ２の循環方向が図２の反時計回り方向とされ、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は電池熱交換器３３側に向かう。また、２段ヒートポンプモードにおける第２冷媒回路３は、第４停止モード及び第５通常モードにて運転する。

【0106】

２段ヒートポンプモードにおいて第４停止モード及び第５通常モードにて運転する第２冷媒回路３では、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２が、四方弁３１を介して電池熱交換器３３側に向かい、電池熱交換器バイパス管路３ｂを通って第２冷媒／冷却水熱交換器５に導入される。第２冷媒／冷却水熱交換器５は第２冷媒回路３の凝縮器として機能し、第２冷媒／冷却水熱交換器５にて第２冷媒Ｒ２が冷却水回路２の冷却水Ｌに放熱する。放熱後の第２冷媒Ｒ２は第２膨張弁３７で減圧されて第２冷媒／外気熱交換器３９に導入される。第２冷媒／外気熱交換器３９は第２冷媒回路３の蒸発器として機能し、第２冷媒／外気熱交換器３９にて第２冷媒Ｒ２が外気から吸熱する。吸熱後の第２冷媒Ｒ２は四方弁３１を介して第２圧縮機３０に導入される。

【0107】

２段ヒートポンプモードにおける冷却水回路２は、非放熱回路をなし、ラジエータ２２にて冷却水Ｌから外気への放熱を行わない。２段ヒートポンプモードにおける冷却水回路２は、第３停止モードにて運転する。第３停止モードでの運転時には、ラジエータ用の冷却ファン２４を停止するとよい。

【0108】

２段ヒートポンプモードにおいて第３停止モードにて運転する冷却水回路２では、ウォーターポンプ２０で圧送された冷却水Ｌは第２冷媒／冷却水熱交換器５及び第１冷媒／冷却水熱交換器４を経てラジエータバイパス管路２ｂを通り、電気部品２３を経てウォーターポンプ２０に導入される。冷却水回路２を循環する冷却水Ｌは、電気部品２３から吸熱して電気部品２３を冷却するとともに、第２冷媒／冷却水熱交換器５にて第２冷媒回路３の第２冷媒Ｒ２から吸熱し、かつ、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒回路１の第１冷媒Ｒ１に放熱する。

【0109】

２段ヒートポンプモードにおける冷却水回路２では、電気部品２３の冷却を優先させたい場合など、必要に応じて放熱回路をなす第３通常モードにて運転し、ラジエータ２２にて冷却水Ｌから外気への放熱を行ってもよい。このことは、後述する車室内暖房モード及び車室内暖房電池冷却モードにおいても同様である。

【0110】

２段ヒートポンプモードにおける第１冷媒回路１は、暖房冷却水冷却回路をなし、室内空気を加熱して車室内を暖房するとともに、冷却水回路２の冷却水Ｌから吸熱する。２段ヒートポンプモードにおける第１冷媒回路１は、第１通常モード及び第２停止モードにて運転する。

【0111】

２段ヒートポンプモードにおいて第１通常モード及び第２停止モードにて運転する第１冷媒回路１では、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１が第１冷媒／内気熱交換器１２に導入される。第１冷媒／内気熱交換器１２は第１冷媒回路１の凝縮器として機能し、第１冷媒／内気熱交換器１２にて第１冷媒Ｒ１が室内空気に放熱して、車室内を暖房する。放熱後の第１冷媒Ｒ１は第１膨張弁１３で減圧されて第１冷媒／冷却水熱交換器４に導入される。第１冷媒／冷却水熱交換器４は第１冷媒回路１の蒸発器として機能し、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１が冷却水回路２の冷却水Ｌから吸熱する。吸熱後の第１冷媒Ｒ１は内気冷却器バイパス管路１ｃを通って第１圧縮機１０に導入される。

【0112】

こうして２段ヒートポンプモードでは、第２冷媒回路３で外気から吸熱した空気熱及び冷却水回路２で電気部品２３から吸熱した電気部品２３の排熱を熱源とするとともに、第１冷媒回路１及び第２冷媒回路３で冷媒の圧縮を２回行うことにより、第１冷媒回路１における第１冷媒Ｒ１を効果的に加熱して高温にすることができる。このため、寒冷地などで外気温が低い時でも、第１冷媒回路１の加熱能力及び第２冷媒回路３の加熱能力に応じて、第１冷媒回路１で車室内を効果的に暖房することができる。

【0113】

他方、この車両用熱マネジメントシステムは、後述するように第２冷媒回路３を電池冷却モードで作動させることにより、第２冷媒回路３の冷却能力に応じて車載電池を冷却することができるので、車載電池の適切な冷却が可能になる。

【0114】

したがって、この車両用熱マネジメントシステムによれば、電池搭載車両において電池や電気部品の冷却と車室内の空調とを適切に行うことができ、しかも寒冷地などで外気温が低い時でも車室内を効果的に暖房することができる。

【0115】

（車室内暖房モード）
第１冷媒回路１及び冷却水回路２は、制御部６の制御により、図３にシステム構成図を示す車室内暖房モードで作動する。車室内暖房モードでは、第１通常モード、第２停止モード及び第３停止モードにて運転される。

【0116】

車室内暖房モードにおける第１冷媒回路１は、２段ヒートポンプモードと同様、暖房冷却水冷却回路をなし、第１通常モード及び第２停止モードにて運転する。第１冷媒回路１を循環する第１冷媒Ｒ１は、第１冷媒／内気熱交換器１２にて室内空気に放熱して車室内を暖房し、かつ、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて冷却水回路２の冷却水Ｌから吸熱する。

【0117】

車室内暖房モードにおける冷却水回路２は、２段ヒートポンプモードと同様、非放熱回路をなし、ラジエータ２２にて冷却水Ｌから外気への放熱を行わない。車室内暖房モードにおける冷却水回路２は、第３停止モードにて運転する。冷却水回路２を循環する冷却水Ｌは、電気部品２３から吸熱して電気部品２３を冷却し、かつ、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒回路１の第１冷媒Ｒ１に放熱する。第１冷媒／冷却水熱交換器４での放熱により、冷却水回路２の冷却水Ｌが過度に高温になることを抑えることができる。なお、車室内暖房モードで外気の温度が冷却水Ｌの温度よりも高い場合には、冷却水回路２は非放熱回路をなし、ラジエータ２２にて外気から冷却水Ｌへの吸熱を行っても良い。この場合、車室内暖房モードにおける冷却水回路２は、第３通常モードにて運転する。冷却水回路２を循環する冷却水Ｌは、電気部品２３から吸熱して電気部品２３を冷却し、かつラジエータ２２にて外気から吸熱し、さらに第１冷媒／冷却水熱交換器４で第１冷媒Ｒ１に放熱することになる。これにより、冷却水回路２の冷却水Ｌが過度に低温になることを抑えることができる。

【0118】

冷却水Ｌは第２冷媒／冷却水熱交換器５を通過するが、第２冷媒回路３において第２圧縮機３０が作動しておらず第２冷媒Ｒ２が第２冷媒回路３を循環していないか、あるいは第２圧縮機３０が作動していても第２冷媒Ｒ２が第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃを通っており第２冷媒／冷却水熱交換器５の機能が停止していれば、第２冷媒／冷却水熱交換器５にて冷却水Ｌが第２冷媒回路３の第２冷媒Ｒ２に対して実質的に放熱も吸熱もしない。このことは、後述する車室内冷房モード、車室内冷房電池冷却モード及び車室内暖房電池冷却モードにおいても同様である。

【0119】

こうして車室内暖房モードでは、冷却水回路２で電気部品２３から吸熱した電気部品２３の排熱を熱源として第１冷媒回路１における第１冷媒Ｒ１を効果的に加熱して、車室内を効果的に暖房することができる。

【0120】

（車室内冷房モード）
第１冷媒回路１及び冷却水回路２は、制御部６の制御により、図４にシステム構成図を示す車室内冷房モードで作動する。車室内冷房モードでは、第１停止モード、第２通常モード及び第３通常モードにて運転される。

【0121】

車室内冷房モードにおける第１冷媒回路１は、冷房冷却水加熱回路をなし、室内空気を冷却して車室内を冷房するとともに、冷却水回路２の冷却水Ｌに放熱する。車室内冷房モードにおける第１冷媒回路１は、第１停止モード及び第２通常モードにて運転する。

【0122】

車室内冷房モードにおいて第１停止モード及び第２通常モードにて運転する第１冷媒回路１では、第１圧縮機１０で圧縮された第１冷媒Ｒ１は第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂを通って第１冷媒／冷却水熱交換器４に導入される。第１冷媒／冷却水熱交換器４は第１冷媒回路１の凝縮器として機能し、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１が冷却水回路２の冷却水Ｌに放熱する。放熱後の第１冷媒Ｒ１は第３膨張弁１５で減圧されて内気冷却器１６に導入される。内気冷却器１６は第１冷媒回路１の蒸発器として機能し、内気冷却器１６にて第１冷媒Ｒ１が室内空気から吸熱して、車室内を冷房する。吸熱後の第１冷媒１は第１圧縮機１０に導入される。

【0123】

車室内冷房モードにおける冷却水回路２は、放熱回路をなし、ラジエータ２２にて冷却水Ｌから外気に放熱する。車室内冷房モードにおける冷却水回路２は、第３通常モードにて運転する。第３通常モードでの運転時には、ラジエータ用の冷却ファン２４を作動させる。

【0124】

車室内冷房モードにおいて第３通常モードにて運転する冷却水回路２では、ウォーターポンプ２０で圧送された冷却水Ｌは第２冷媒／冷却水熱交換器５及び第１冷媒／冷却水熱交換器４を経てラジエータ２２を通り、電気部品２３を経てウォーターポンプ２０に導入される。冷却水回路２を循環する冷却水Ｌは、電気部品２３から吸熱して電気部品２３を冷却するとともに、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒回路１の第１冷媒Ｒ１から吸熱し、かつ、ラジエータ２２にて外気に放熱する。ラジエータ２２での外気への放熱により、冷却水回路２の冷却水Ｌが過度に高温になることを抑えることができる。

【0125】

こうして車室内冷房モードでは、冷却水回路２にて冷却水Ｌから外気に放熱しつつ、第１冷媒回路１で第１冷媒回路１の冷却能力に応じて車室内を効果的に冷房することができる。

【0126】

（電池冷却モード）
第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、図５にシステム構成図を示す電池冷却モードで作動する。電池冷却モードにおける第２冷媒回路３は、電池冷却回路をなし、外気に放熱するとともに車載電池を冷却する。

【0127】

電池冷却モードにおける第２冷媒回路３では、四方弁３１の制御により、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２が第２冷媒／外気熱交換器３９側に向かうように、第２冷媒Ｒ２の循環方向が制御され、第２冷媒Ｒ２は第２冷媒回路３を図５の時計回り方向に循環する。また、電池冷却モードにおける第２冷媒回路３では、第４通常モード及び第５停止モードにて運転する。

【0128】

電池冷却モードにおいて第２冷媒Ｒ２が図５の時計回り方向に循環し、かつ、第４通常モード及び第５停止モードにて運転する第２冷媒回路３では、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は、四方弁３１を介して第２冷媒／外気熱交換器３９に導入される。第２冷媒／外気熱交換器３９は第２冷媒回路３の凝縮器として機能し、第２冷媒／外気熱交換器３９にて第２冷媒Ｒ２が外気に放熱する。放熱後の第２冷媒Ｒ２は、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃを通って第４膨張弁３４に導入される。第４膨張弁３４にて減圧された第２冷媒Ｒ２は電池熱交換器３３に導入される。電池熱交換器３３は第２冷媒回路３の蒸発器として機能し、電池熱交換器３３にて第２冷媒Ｒ２が車載電池から吸熱して、車載電池を冷却する。吸熱後の第２冷媒Ｒ２は四方弁３１を介して第２圧縮機３０に導入される。

【0129】

こうして単独で作動する第２冷媒回路３により、第２冷媒回路３の冷却能力に応じて車載電池を効果的に冷却することができる。

【0130】

（電池暖機モード）
第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、図６にシステム構成図を示す電池暖機モードで作動する。電池暖機モードにおける第２冷媒回路３は、電池暖機回路をなし、外気から吸熱するとともに車載電池を暖機する。

【0131】

電池暖機モードにおける第２冷媒回路３では、四方弁３１の制御により、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２が電池熱交換器３３側に向かうように、第２冷媒Ｒ２の循環方向が制御され、第２冷媒Ｒ２は第２冷媒回路３を図６の反時計回り方向に循環する。また、電池暖機モードにおける第２冷媒回路３では、第４通常モード及び第５停止モードにて運転される。

【0132】

電池暖機モードにおいて第２冷媒Ｒ２が図６の反時計回り方向に循環し、かつ、第４通常モード及び第５停止モードにて運転する第２冷媒回路３では、第２圧縮機３０で圧縮された第２冷媒Ｒ２は、四方弁３１を介して電池熱交換器３３に導入される。電池熱交換器３３は第２冷媒回路３の凝縮器として機能し、電池熱交換器３３にて第２冷媒Ｒ２が車載電池に放熱して、車載電池を暖機する。放熱後の第２冷媒Ｒ２は第４膨張弁３４で減圧され、第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃを通って第２冷媒／外気熱交換器３９に導入される。第２冷媒／外気熱交換器３９は第２冷媒回路３の蒸発器として機能し、第２冷媒／外気熱交換器３９にて第２冷媒Ｒ２が外気から吸熱する。吸熱後の第２冷媒Ｒ２は四方弁３１を介して第２圧縮機３０に導入される。

【0133】

こうして単独で作動する第２冷媒回路３により、第２冷媒回路３の加熱能力に応じて車載電池を効果的に暖機することができる。

【0134】

（車室内冷房電池冷却モード）
第１冷媒回路１、冷却水回路２及び第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、図７にシステム構成図を示す車室内冷房電池冷却モードで作動する。車室内冷房電池冷却モードでは、第１停止モード、第２通常モード、第３通常モード、第４通常モード及び第５停止モードにて運転される。

【0135】

車室内冷房電池冷却モードにおける第１冷媒回路１は、車室内冷房モードと同様、冷房冷却水加熱回路をなし、第１停止モード及び第２通常モードにて運転する。第１冷媒回路１を循環する第１冷媒Ｒ１は、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて冷却水Ｌに放熱し、かつ、内気冷却器１６にて室内空気から吸熱して車室内を冷房する。

【0136】

車室内冷房電池冷却モードにおける冷却水回路２は、車室内冷房モードと同様、放熱回路をなし、第３通常モードにて運転する。冷却水回路２を循環する冷却水Ｌは、電気部品２３から吸熱して電気部品２３を冷却するとともに、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１から吸熱し、かつ、ラジエータ２２にて外気に放熱する。

【0137】

車室内冷房電池冷却モードにおける第２冷媒回路３は、電池冷却モードと同様、電池冷却回路をなし、第２冷媒Ｒ２が第２冷媒回路３を図７の時計回り方向に循環し、かつ、第４通常モード及び第５停止モードにて運転する。第２冷媒回路３を循環する第２冷媒Ｒ２は、第２冷媒／外気熱交換器３９にて外気に放熱し、かつ、電池熱交換器３３にて車載電池から吸熱して車載電池を冷却する。

【0138】

こうして車室内冷房電池冷却モードでは、冷却水回路２にて冷却水Ｌから外気に放熱しつつ、第１冷媒回路１で第１冷媒回路１の冷却能力に応じて車室内を効果的に冷房することができる。また、また、第２冷媒回路３により、第２冷媒回路３の冷却能力に応じて車載電池を効果的に冷却することができる。

【0139】

（車室内暖房電池冷却モード）
第１冷媒回路１、冷却水回路２及び第２冷媒回路３は、制御部６の制御により、図８にシステム構成図を示す車室内暖房電池冷却モードで作動する。車室内暖房電池冷却モードでは、第１通常モード、第２停止モード、第３停止モード、第４通常モード及び第５停止モードにて運転される。

【0140】

車室内暖房電池冷却モードにおける第１冷媒回路１は、２段ヒートポンプモード及び車室内暖房モードと同様、暖房冷却水冷却回路をなし、第１通常モード及び第２停止モードにて運転する。第１冷媒回路１を循環する第１冷媒Ｒ１は、第１冷媒／内気熱交換器１２にて室内空気に放熱して車室内を暖房し、かつ、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて冷却水Ｌから吸熱する。

【0141】

車室内暖房電池冷却モードにおける冷却水回路２は、２段ヒートポンプモード及び車室内暖房モードと同様、非放熱回路をなし、第３停止モードにて運転する。冷却水回路２を循環する冷却水Ｌは、電気部品２３から吸熱して電気部品２３を冷却し、かつ、第１冷媒／冷却水熱交換器４にて第１冷媒Ｒ１に放熱する。なお、車室内暖房電池冷却モードで外気の温度が冷却水Ｌの温度よりも高い場合には、冷却水回路２は非放熱回路をなし、ラジエータ２２にて外気から冷却水Ｌへの吸熱を行っても良い。この場合、車室内暖房電池冷却モードにおける冷却水回路２は、第３通常モードにて運転する。冷却水回路２を循環する冷却水Ｌは、電気部品２３から吸熱して電気部品２３を冷却し、かつラジエータ２２にて外気から吸熱し、さらに第１冷媒／冷却水熱交換器４で第１冷媒Ｒ１に放熱することになる。これにより、冷却水回路２の冷却水Ｌが過度に低温になることを抑えることができる。

【0142】

車室内暖房電池冷却モードにおける第２冷媒回路３は、電池冷却モードと同様、電池冷却回路をなし、第２冷媒Ｒ２が第２冷媒回路３を図８の時計回り方向に循環し、かつ、第４通常モード及び第５停止モードにて運転する。第２冷媒回路３を循環する第２冷媒Ｒ２は、第２冷媒／外気熱交換器３９にて外気に放熱し、かつ、電池熱交換器３３にて車載電池から吸熱して車載電池を冷却する。

【0143】

こうして車室内暖房電池冷却モードでは、冷却水回路２で電気部品２３から吸熱した電気部品２３の排熱を熱源として第１冷媒回路１における第１冷媒Ｒ１を効果的に加熱して、車室内を効果的に暖房することができる。また、第２冷媒回路３により、第２冷媒回路３の冷却能力に応じて車載電池を効果的に冷却することができる。

【0144】

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

【0145】

例えば、上記実施例では、第１冷媒回路１において、第１冷媒Ｒ１を第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂ側に流すことにより第１停止モードとしているが、第１停止モードはこれに限らない。例えば、第１冷媒Ｒ１を第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路１ｂ側ではなく第１冷媒／内気熱交換器１２がある第１冷媒管路１ａ側に流すとともに第１膨張弁１３での膨張を停止させ、かつ、室内空気側をバイパスさせて室内空気が第１冷媒／内気熱交換器１２を通過しないようにすることにより、第１停止モードとしてもよい。

【0146】

上記実施例では、第１冷媒回路１において、第１冷媒Ｒ１を内気冷却器バイパス管路１ｃ側に流すことにより第２停止モードとしているが、第２停止モードはこれに限らない。例えば、第１冷媒Ｒ１を内気冷却器バイパス１ｃ側ではなく内気冷却器１６がある第１冷媒管路１ａ側に流すとともに第３膨張弁１５での膨張を停止させ、かつ、室内空気側をバイパスさせて室内空気が内気冷却器１６を通過しないようにすることにより、第２停止モードとしてもよい。

【0147】

室内空気側をバイパスさせるには、例えば車室内用空調ユニットとしてのＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）のエアダンパを切り替えたり、送風ファンを停止したりすればよい。

【0148】

第１膨張弁１３や第３膨張弁１５での膨張を停止させるには、例えば第１膨張弁１３や第３膨張弁１５の絞り開度を全開にしたり、第１膨張弁１３や第３膨張弁１５をバイパスさせて第１冷媒Ｒ１が第１膨張弁１３や第３膨張弁１５を通過しないようにしたりすればよい。

【0149】

上記実施例では、冷却水回路２において、冷却水Ｌをラジエータバイパス管路２ｂ側に流すことにより第３停止モードとしているが、第３停止モードはこれに限らない。例えば、冷却水Ｌをラジエータバイパス管路２ｂではなくラジエータ２２がある冷却水管路２ａ側に流しつつ、ラジエータ２２で冷却水Ｌと外気との熱交換を停止させることにより、第３停止モードとしてもよい。

【0150】

冷却水Ｌと外気との熱交換を停止させるには、例えば車両前方のグリル部についているグリルシャッタを閉じて外気がラジエータ２２を通過しないようにしたり、ラジエータ用の冷却ファン２４を停止したりすればよい。

【0151】

上記実施例では、第２冷媒回路３において、第２冷媒Ｒ２を第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃ側に流すことにより第５停止モードとしているが、第５停止モードはこれに限らない。例えば、第２冷媒Ｒ２を第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路３ｃ側ではなく第２冷媒／冷却水熱交換器５がある第２冷媒管路３ａ側に流すとともに第２膨張弁３７での膨張を停止させ、かつ、冷却水Ｌ側をバイパスさせて冷却水Ｌが第２冷媒／冷却水熱交換器５を通過しないようにすることにより、第５停止モードとしてもよい。

【0152】

冷却水Ｌ側をバイパスさせるには、例えば第２冷媒／冷却水熱交換器５をバイパスするバイパス管路と、そのバイパス管路又は冷却水管路２ａへの流路を切り替える三方弁とを冷却水回路２に設ければよい。

【0153】

第２膨張弁３７での膨張を停止させるには、例えば第２膨張弁３７の絞り開度を全開にしたり、第２膨張弁３７をバイパスさせて第２冷媒Ｒ２が第２膨張弁３７を通過しないようにしたりすればよい。

【0154】

上記実施例では、冷却水回路２における冷却水Ｌの循環方向において、ウォーターポンプ２０、第２冷媒／冷却水熱交換器５、第１冷媒／冷却水熱交換器４、ラジエータ２２及び電気部品２３の順で配置しているが、冷却水回路２における冷却水Ｌの循環方向や部品の配置順はこれに限らない。ただし、冷却水Ｌによる電気部品２３の冷却効果の観点より、２段ヒートポンプモードの運転時には、冷却水Ｌの循環方向における第２冷媒／冷却水熱交換器５、第１冷媒／冷却水熱交換器４及び電気部品２３の配置順は、この順であることが好ましく、また、車室内冷房モードの運転時には、冷却水Ｌの循環方向における第１冷媒／冷却水熱交換器４、ラジエータ２２及び電気部品２３の配置順は、この順であることが好ましい。よって、冷却水Ｌの循環方向において、第２冷媒／冷却水熱交換器５、第１冷媒／熱交換器４、ラジエータ２２及び電気部品２３の順で配置されるのが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0155】

本発明の車両用熱マネジメントシステムは、電池搭載車両に利用することができる。

【符号の説明】

【0156】

１…第１冷媒回路
２…冷却水回路
３…第２冷媒回路
４…第１冷媒／冷却水熱交換器
５…第２冷媒／冷却水熱交換器
６…制御部
１０…第１圧縮機
１１…第１三方弁（第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部）
１２…第１冷媒／内気熱交換器
１３…第１膨張弁
１４…第２三方弁（第１冷媒／内気熱交換器バイパス切替部）
１５…第３膨張弁
１６…内気冷却器
１ｂ…第１冷媒／内気熱交換器バイパス管路
１ｃ…内気冷却器バイパス管路
２０…ウォーターポンプ
２１…第３三方弁（ラジエータバイパス切替部）
２２…ラジエータ
２３…電気部品
２ｂ…ラジエータバイパス管路
３０…第２圧縮機
３１…四方弁（方向切替部）
３２…第４三方弁（電池熱交換器バイパス切替部）
３５…第５三方弁（電池熱交換器バイパス切替部）
３３…電池熱交換器
３４…第４膨張弁
３６…第６三方弁（第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部）
３８…第７三方弁（第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス切替部）
３７…第２膨張弁
３９…第２冷媒／外気熱交換器
３ｂ…電池熱交換器バイパス管路
３ｃ…第２冷媒／冷却水熱交換器バイパス管路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】