特許 7642793 車両用熱管理システムおよび電気自動車

(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】2025-02-28

(45)【発行日】2025-03-10

(54)【発明の名称】車両用熱管理システムおよび電気自動車

(51)【国際特許分類】

   B60K 11/02 20060101AFI20250303BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20250303BHJP

   B60H 1/00 20060101ALI20250303BHJP

【ＦＩ】

B60K11/02 ZHV

B60H1/22 671

B60H1/00 101Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023510195

(86)(22)【出願日】2021-09-30

(86)【国際出願番号】 JP2021036323

(87)【国際公開番号】W WO2022208947

(87)【国際公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-04-21

(31)【優先権主張番号】P 2021062253

(32)【優先日】2021-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂口 重幸

【審査官】結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３３８９５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３４６５２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３５３７９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７５０２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－２６１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １１／０２，

Ｂ６０Ｈ １／００，

Ｂ６０Ｌ ９／１８，５０／６０，５８／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ及びインバータを含む電動ユニットと、前記電動ユニットを流通した流体媒体を熱源として空調空気を加熱するヒータコアと、ラジエータファンにより前記流体媒体を冷却するラジエータと、前記電動ユニットに直流電力を供給する二次電池と、前記電動ユニットと前記ヒータコアと前記ラジエータと前記二次電池に順に前記流体媒体を流通させる第１流路と、前記二次電池と前記電動ユニットとの間の前記第１流路に設けられ、前記流体媒体の流れを制御する第１制御バルブと、前記ヒータコアと前記ラジエータとの間の前記第１流路に設けられ、前記流体媒体の流れを制御する第２制御バルブと、前記第１制御バルブおよび前記第２制御バルブを制御する制御装置と、前記第２制御バルブと前記第１制御バルブとを繋げる第２流路と、前記ラジエータより下流で前記二次電池より上流における前記第１流路と前記第２流路とを繋げる第３流路と、を備え、
前記第１制御バルブは、前記ラジエータより下流で前記二次電池より上流における前記第１流路と繋がる第１流入口と、前記二次電池より下流における前記第１流路と繋がる第２流入口と、前記第２流路と繋がる第３流入口と、前記電動ユニットの上流における前記第１流路へ繋がる第１流出口とを有し、
前記第２制御バルブは、前記ヒータコアの下流で前記第１流路と繋がる第１流入口と、前記ラジエータの上流に向かう第１流出口と、前記第２流路を経て前記第１制御バルブの前記第３流入口に向かう第２流出口とを有する車両用熱管理システム。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記制御装置は、前記二次電池を暖気する第１モードにおいて、前記第１制御バルブの前記第２流入口と前記第１流出口を開状態にし、前記第１流入口及び前記第３流入口を閉状態にし、前記第２制御バルブの前記第１流入口と前記第２流出口を開状態にし、前記第１流出口を閉状態にする車両用熱管理システム。

【請求項3】

請求項１に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記制御装置は、前記二次電池を適温制御する第２モードにおいて、前記第１制御バルブの前記第１流入口と前記第２流入口と前記第１流出口を開状態し、前記第３流入口を閉状態にし、前記第２制御バルブの前記第１流入口と前記第１流出口を開状態し、前記第２流出口を閉状態にする車両用熱管理システム。

【請求項4】

請求項１に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記制御装置は、前記ヒータコアによる暖気を行う第３モードにおいて、前記第１制御バルブの前記第３流入口と前記第１流出口を開状態にし、前記第１流入口と前記第２流入口を閉状態にし、前記第２制御バルブの前記第１流入口と前記第２流出口を開状態にし、前記第１流出口を閉状態にする車両用熱管理システム。

【請求項5】

請求項１に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記制御装置は、前記電動ユニットの冷却を行う第４モードにおいて、前記第１制御バルブの前記第１流入口と前記第１流出口を開状態にし、前記第２流入口及び前記第３流入口を閉状態にし、前記第２制御バルブの前記第１流入口と前記第１流出口を開状態し、前記第２流出口を閉状態にする車両用熱管理システム。

【請求項6】

請求項２または請求項４に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記第１流路の前記電動ユニットと前記第２制御バルブの間に、前記流体媒体を加熱する発熱装置を設け、
前記制御装置は、前記二次電池または前記電動ユニットが所定の温度より低い場合に、前記発熱装置により前記二次電池または前記電動ユニットの加熱を行う車両用熱管理システム。

【請求項7】

請求項３または請求項５に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記第１流路の前記ラジエータと前記二次電池の間に、ガス冷媒を用いて冷却するチラーを設け、
前記制御装置は、前記二次電池または前記電動ユニットが所定の温度を超えた場合に、前記チラーにより前記二次電池または前記電動ユニットの冷却を行う車両用熱管理システム。

【請求項8】

請求項７に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記制御装置は、前記二次電池または前記電動ユニットが所定の温度を超えた場合に、前記ラジエータの前記ラジエータファンを前記温度に応じて駆動して前記流体媒体を冷却する車両用熱管理システム。

【請求項9】

請求項１に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記第１流路の前記第１制御バルブと前記電動ユニットの間に電動ポンプを設け、前記電動ポンプは前記流体媒体を前記電動ユニットの方向へ押し出して前記流体媒体を循環させる車両用熱管理システム。

【請求項10】

請求項９に記載の車両用熱管理システムにおいて、
前記第１流路の前記電動ユニットを経由する流路と並列に駆動モータや変速機用のオイルを冷却するＡＴＦクーラを経由する第４流路を備える車両用熱管理システム。

【請求項11】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の車両用熱管理システムを備えた電気自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用熱管理システムおよび電気自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、車両に搭載された二次電池から供給される電力でモータを駆動するハイブリッド自動車や電気自動車が普及している。このような車両は、モータ及びインバータを含む電動ユニットと二次電池とを備えている。さらに、室内空調等のためにラジエータを備えている。このような機器を備えた車両では、電動ユニットと二次電池とラジエータとを含めた総合的な熱管理システムが要求される。

【0003】

特許文献１には、車両用空気調和装置が記載されている。この装置は、暖房／廃熱回収モードでは、空調コントローラは冷媒回路の暖房運転の状態で、電磁弁を開き、補助膨張弁も開いてその弁開度を制御する状態とし、機器温度調整装置の第１～第３三方弁を制御し、熱媒体配管内の熱媒体の流れを第１の流路制御状態とすると共に、第１循環ポンプを運転する。そして、冷媒－熱媒体熱交換器の熱媒体流路で冷媒により吸熱されて冷却された熱媒体は走行用モータに循環され、この走行用モータと熱交換して走行用モータから廃熱を回収すると共に、走行用モータを冷却するが、バッテリには熱媒体は循環されないので、バッテリが冷媒により冷却されず、走行用モータから回収された廃熱は、冷媒－熱媒体熱交換器で冷媒に汲み上げられ、放熱器における車室内の暖房に寄与する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－０２６１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の装置では、流路を制御する弁を多く必要とするなど流路が複雑になり、電動ユニットと二次電池とラジエータとを含む総合的な熱管理を正確に行うことができなかった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による車両用熱管理システムは、モータ及びインバータを含む電動ユニットと、前記電動ユニットを流通した流体媒体を熱源として空調空気を加熱するヒータコアと、ラジエータファンにより前記流体媒体を冷却するラジエータと、前記電動ユニットに直流電力を供給する二次電池と、前記電動ユニットとヒータコアと前記ラジエータと前記二次電池に順に前記流体媒体を流通させる第１流路と、前記二次電池と前記電動ユニットとの間の前記第１流路に設けられ、前記流体媒体の流れを制御する第１制御バルブと、前記ヒータコアと前記ラジエータとの間の前記第１流路に設けられ、前記流体媒体の流れを制御する第２制御バルブと、前記第１制御バルブおよび前記第２制御バルブを制御する制御装置と、前記第２制御バルブと前記第１制御バルブとを繋げる第２流路と、前記ラジエータより下流で前記二次電池より上流における前記第１流路と前記第２流路とを繋げる第３流路と、を備え、前記第１制御バルブは、前記ラジエータより下流で前記二次電池より上流における前記第１流路と繋がる第１流入口と、前記二次電池より下流における前記第１流路と繋がる第２流入口と、前記第２流路と繋がる第３流入口と、前記電動ユニットの上流における前記第１流路へ繋がる第１流出口とを有し、前記第２制御バルブは、前記ヒータコアの下流で前記第１流路と繋がる第１流入口と、前記ラジエータの上流に向かう第１流出口と、前記第２流路を経て前記第１制御バルブの前記第３流入口に向かう第２流出口とを有する。
本発明による電気自動車は、車両用熱管理システムを備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電動ユニットと二次電池とラジエータとを含む総合的な熱管理を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】車両用熱管理システムの構成図および第１モードにおける流路を示す図である。

【図2】車両用熱管理システムの構成図および第２モードにおける流路を示す図である。

【図3】車両用熱管理システムの構成図および第３モードにおける流路を示す図である。

【図4】車両用熱管理システムの構成図および第４モードにおける流路を示す図である。

【図5】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）第１モードおよび第２モードにおいて制御装置が参照するテーブルを示す図である。

【図6】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）第３モードおよび第４モードにおいて制御装置が参照するテーブルを示す図である。

【図7】制御装置の処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

【0010】

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

【0011】

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

【0012】

また、以下の説明では、プログラムを実行して行う処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサ（例えばＣＰＵ、ＧＰＵ）によって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶資源（例えばメモリ）および／またはインターフェースデバイス（例えば通信ポート）等を用いながら行うため、処理の主体がプロセッサとされてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路（例えばＦＰＧＡやＡＳＩＣ）を含んでいてもよい。

【0013】

プログラムは、プログラムソースから計算機のような装置にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、以下の説明において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

【0014】

図１は、車両用熱管理システム１００の構成図である。
本実施形態では、車両用熱管理システム１００を備えた電気自動車を例に説明するが、同様の構成を備えたハイブリッド自動車などの車両に適用することができる。図１に示す車両用熱管理システム１００は、流体媒体を流通する流路を主体に記載し、車両に備えられているその他の構成は図示を省略している。

【0015】

車両用熱管理システム１００は、流路に設けられ流体媒体の流通を制御する第１制御バルブ１０１および第２制御バルブ１０２を備える。制御装置１０３は、第１制御バルブ１０１の流入口Ｉ１１、Ｉ２１、Ｉ３１と流出口Ｏ１１、および第２制御バルブ１０２の流入口Ｉ１２と流出口Ｏ１２、Ｏ２２の開度を制御して、流体媒体の流通、遮断、もしくは流量を制限する。

【0016】

さらに、車両用熱管理システム１００は、電動ユニット（ＰＣＵ）１０４、ＤＣＤＣコンバータ１０５、充電装置１０６、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ１０７、ヒータコア１０８、ラジエータファン１０９、ラジエータ１１０、チラー１１１、二次電池１１２、電動ポンプ１１３、ＡＴＦクーラ１１４を備える。

【0017】

電動ユニット１０４は、車両駆動用のモータと、このモータへ駆動用の交流電流を供給するインバータとを含む。電動ユニット１０４には、温度センサＴ１が設けられ、温度センサＴ１で検出された温度情報は制御装置１０３へ伝達される。

【0018】

ＤＣＤＣコンバータ１０５は、図示省略した外部電源から供給される直流電圧を高圧の直流電圧に変換し、充電装置１０６へ供給する。充電装置１０６は、二次電池１１２を充電する。

【0019】

ＰＴＣヒータ１０７は、発熱素子に抵抗体を用いた発熱装置であり、制御装置１０３からの信号により駆動される。なお、ＰＴＣヒータ１０７は、車両用熱管理システム１００に含まれる発熱装置の一例であり、ＰＴＣヒータ１０７以外の発熱装置により車両用熱管理システム１００を構成してもよい。例えばペルチェ素子を含むその他の発熱素子を用いた発熱装置や、ヒートポンプを用いた発熱装置などを、ＰＴＣヒータ１０７の代わりに使用することができる。ＰＴＣヒータ１０７の熱はヒータコア１０８へ伝達される。ヒータコア１０８は、電動ユニット１０４およびＰＴＣヒータ１０７を流通した流体媒体を熱源として空調空気を加熱するとともに、流路内の流体媒体を加熱する。ヒータコア１０８の流路出力側にはヒータ出口温度を検出する温度センサＴ２が設けられている。ＰＴＣヒータ１０７、ヒータコア１０８は、温度センサＴ２で検出された温度に基づいて、車両の室内空調の暖房にも供せられる。

【0020】

ラジエータ１１０は、制御装置１０３からの信号によりラジエータファン１０９が駆動され、室内空調の冷却を行うとともに、流路内の流体媒体を冷却する。

【0021】

チラー１１１は、制御装置１０３からの信号により駆動され、ガス冷媒を用いて流路内の流体媒体を冷却する。
二次電池１１２は、電動ユニット１０４に直流電力を供給する。二次電池１１２には、温度センサＴ３が設けられ、温度センサＴ３で検出された温度情報は制御装置１０３へ伝達される。

【0022】

電動ポンプ１１３は、第１制御バルブ１０１と電動ユニット１０４の間の流路に設けられ、流路内で流体媒体を電動ユニット１０４の方向へ吐出して、流体媒体を循環させる。
ＡＴＦクーラ１１４は、駆動モータ及び変速機用のオイルを冷却し、電動ユニット１０４を経由する流路と並列な後述の第４流路Ｐ４に設けられる。ＡＴＦは、Automatic transmission fluidの略である。

【0023】

制御装置１０３は、図示省略した車両の上位制御装置より、外部電源から充電が行われているか、またはイグニッションスイッチがＯＮされているかなど車両の情報が入力される。そして、温度センサＴ１、Ｔ３で検出された温度情報に基づいて第１制御バルブ１０１および第２制御バルブ１０２等を制御して流路を決定する。

【0024】

車両用熱管理システム１００は、第１流路Ｐ１、第２流路Ｐ２、第３流路Ｐ３、第４流路Ｐ４を有する。第１流路Ｐ１は、電動ポンプ１１３から電動ユニット１０４、ＤＣＤＣコンバータ１０５、充電装置１０６、ＰＴＣヒータ１０７、ヒータコア１０８、ラジエータ１１０、チラー１１１、二次電池１１２を経由して、電動ポンプ１１３に戻る流路である。

【0025】

第２流路Ｐ２は、第２制御バルブ１０２の第２流出口Ｏ２２から第１制御バルブ１０１の第３流入口Ｉ３１に繋がる流路である。第３流路Ｐ３は、ラジエータ１１０より下流で二次電池１１２より上流における第１流路Ｐ１と第２流路Ｐ２とを繋げる流路である。

【0026】

第４流路Ｐ４は、第１流路Ｐ１の電動ユニット１０４を経由する流路と並列なＡＴＦクーラ１１４を経由する流路であり、電動ポンプ１１３と電動ユニット１０４との間の第１流路Ｐ１と、充電装置１０６とＰＴＣヒータ１０７との間の第１流路Ｐ１に繋がる。

【0027】

図１は、車両用熱管理システム１００の構成図であるが、第１モードにおける流路を黒の線と矢印で図示している。すなわち、黒の線は流体媒体が矢印方向へ流通している流路を、白の線は遮断されている流路を示す。

【0028】

第１モードは、二次電池１１２を暖気するモードであり、電動ポンプ１１３から流出した流体媒体は、第１流路Ｐ１から電動ユニット１０４、ＤＣＤＣコンバータ１０５、充電装置１０６へ、また、第１流路Ｐ１から分岐した第４流路Ｐ４のＡＴＦクーラ１１４へ流れる。その後、第４流路Ｐ４は第１流路Ｐ１へ合流し、流体媒体は、ＰＴＣヒータ１０７、ヒータコア１０８、第２制御バルブ１０２へ流れる。そして、第２制御バルブ１０２から第２流路Ｐ２、第３流路Ｐ３を経て、二次電池１１２へ流れる。さらに、二次電池１１２から第１制御バルブ１０１へ流れ、電動ポンプ１１３へ戻り、流体媒体が循環する。

【0029】

第１モードでは、二次電池１１２の温度が所定温度より低く外気温度が低い場合に、外部電源から二次電池１１２に充電が行われている時、ＰＴＣヒータ１０７を通電し、ＰＴＣヒータ１０７からの熱、およびＤＣＤＣコンバータ１０５の熱で二次電池１１２の温度を上昇させる。また、二次電池１１２の温度が所定温度より低く外気温度が低い場合に、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）、ＰＴＣヒータ１０７を通電し、ＰＴＣヒータ１０７からの熱で、また、電動ユニット１０４やＡＴＦクーラ１１４からの熱で二次電池１１２の温度を上昇させる。

【0030】

図２は、車両用熱管理システム１００の構成図であるが、第２モードにおける流路を黒の線と矢印で図示している。黒の線は流体媒体が矢印方向へ流通している流路を、白の線は遮断されている流路を示す。

【0031】

第２モードは、二次電池１１２を適温制御するモードであり、電動ポンプ１１３から流出した流体媒体は、第１流路Ｐ１から電動ユニット１０４、ＤＣＤＣコンバータ１０５、充電装置１０６へ、また、第１流路Ｐ１から分岐した第４流路Ｐ４のＡＴＦクーラ１１４へ流れる。その後、第４流路Ｐ４は第１流路Ｐ１へ合流し、流体媒体は、ＰＴＣヒータ１０７、ヒータコア１０８、第２制御バルブ１０２へ流れる。そして、第２制御バルブ１０２から第１流路Ｐ１により、ラジエータ１１０、チラー１１１、二次電池１１２を経由して、第１制御バルブ１０１へ流れ、電動ポンプ１１３に戻る。チラー１１１と二次電池１１２の間の流路からも第１制御バルブ１０１の流入口Ｉ１１へ流れ、電動ポンプ１１３に戻る。

【0032】

第２モードでは、二次電池１１２の温度を適温に調節する場合で、外部電源から二次電池１１２に充電が行われて二次電池１１２の温度が高い時、ラジエータ１１０やチラー１１１により冷却した流体媒体で二次電池１１２の温度を適温、例えば２５℃～４５℃に調節する。また、二次電池１１２の温度を適温に調節する場合で、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）、外気温度や設定した目標温度に応じてラジエータ１１０等を協調動作させ、二次電池１１２の温度を適温、例えば１０℃～４０℃に調節する。さらに、車両の走行時には、電動ユニット１０４の温度を適温、例えば５０℃～６５℃に調節する。また、これらの温度調節では、第１制御バルブ１０１の流入口Ｉ１１、Ｉ２１の開度の調節も加える。すなわち、流体媒体は、チラー１１１と二次電池１１２の間の流路から第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１へ流れ込み、二次電池１１２から第２流入口Ｉ２１へ流れ込むので、流入口Ｉ１１、Ｉ２１の開度を調節することにより二次電池１１２の温度を適温に調節することができる。

【0033】

図３は、車両用熱管理システム１００の構成図であるが、第３モードにおける流路を黒の線と矢印で図示している。黒の線は流体媒体が矢印方向へ流通している流路を、白の線は遮断されている流路を示す。

【0034】

第３モードは、ヒータコア１０８の暖気を行うモードであり、電動ポンプ１１３から流出した流体媒体は、第１流路Ｐ１から電動ユニット１０４、ＤＣＤＣコンバータ１０５、充電装置１０６へ、また、第１流路Ｐ１から分岐した第４流路Ｐ４のＡＴＦクーラ１１４へ流れる。その後、第４流路Ｐ４は第１流路Ｐ１へ合流し、流体媒体は、ＰＴＣヒータ１０７、ヒータコア１０８、第２制御バルブ１０２へ流れる。そして、第２制御バルブ１０２から第２流路Ｐ２を経て、第１制御バルブ１０１へ流れ、電動ポンプ１１３へ戻り、流体媒体が循環する。二次電池１１２への流路は遮断される。

【0035】

第３モードでは、ヒータコア１０８やＡＴＦクーラ１１４の温度が低い場合に、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）、ＰＴＣヒータ１０７を通電し、ＰＴＣヒータ１０７からの熱で、また、電動ユニット１０４の熱で、ヒータコア１０８やＡＴＦクーラ１１４の温度を二次電池１１２より優先して上昇させる。

【0036】

図４は、車両用熱管理システム１００の構成図であるが、第４モードにおける流路を黒の線と矢印で図示している。黒の線は流体媒体が矢印方向へ流通している流路を、白の線は遮断されている流路を示す。

【0037】

第４モードは、電動ユニット１０４の冷却を行うモードであり、電動ポンプ１１３から流出した流体媒体は、第１流路Ｐ１から電動ユニット１０４、ＤＣＤＣコンバータ１０５、充電装置１０６へ、また、第１流路Ｐ１から分岐した第４流路Ｐ４のＡＴＦクーラ１１４へ流れる。その後、第４流路Ｐ４は第１流路Ｐ１へ合流し、流体媒体は、ＰＴＣヒータ１０７、ヒータコア１０８、第２制御バルブ１０２へ流れる。そして、第２制御バルブ１０２から第１流路Ｐ１により、ラジエータ１１０、チラー１１１を経由して、第１制御バルブ１０１へ流れ、電動ポンプ１１３に戻る。二次電池１１２への流路は遮断される。

【0038】

第４モードでは、電動ユニット１０４やＡＴＦクーラ１１４の温度が高い場合に、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）、ラジエータ１１０やチラー１１１で冷却された流体媒体を電動ユニット１０４やＡＴＦクーラ１１４に流通させて、電動ユニット１０４やＡＴＦクーラ１１４を二次電池１１２より優先して冷却する。また、温度調節は、電動ユニット１０４の温度に応じてラジエータファン１０９を駆動して、ラジエータ１１０により流体媒体を冷却することにより、また、必要に応じてチラー１１１を駆動することにより行う。さらに、流体媒体は、チラー１１１と二次電池１１２の間の流路から第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１へ流れ込むので、第１流入口Ｉ１１の開度を調節することにより電動ユニット１０４やＡＴＦクーラ１１４の温度を調節する。

【0039】

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は、第１モードおよび第２モードにおいて制御装置１０３が参照するテーブルを示す図である。図５（Ａ）の各図は、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１の開度、第２流入口Ｉ２１の開度、第３流入口Ｉ３１の開度を示す。横軸はいずれも二次電池１１２の温度、または電動ユニット１０４の温度である。なお、第１制御バルブ１０１の第１流出口Ｏ１１は常に開いているので図示を省略している。図５（Ｂ）の各図は、第２制御バルブ１０２の第１流出口Ｏ１２の開度、第２流出口Ｏ２２の開度を示す。横軸はいずれも二次電池１１２の温度、または電動ユニット１０４の温度である。なお、第２制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１２は常に開いているので図示を省略している。図５（Ｃ）の各図は、ラジエータファン１０９の駆動の制御、ＰＴＣヒータ１０７の駆動のＯＮ／ＯＦＦ、チラー１１１の駆動のＯＮ／ＯＦＦを示す。横軸はいずれも二次電池１１２の温度、または電動ユニット１０４の温度である。

【0040】

図５（Ａ）に示すように、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が所定値より低い第１モードでは、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１の開度は閉状態で、第２流入口Ｉ２１の開度は開状態で、第３流入口Ｉ３１の開度は閉状態である。

【0041】

図５（Ａ）に示すように、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が所定値より高い第２モードでは、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１の開度は二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度の上昇に比例して大きくなり、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が特定の値まで上がると以降は開状態になる。第２流入口Ｉ２１の開度は開状態から二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度の上昇に比例して小さくなり、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が特定の値まで上がると以降は閉状態に近くなる。その後、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度の上昇に比例して大きくなり、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度がさらに上昇すると開状態になる。第１制御バルブ１０１の第３流入口Ｉ３１の開度は、閉状態である。

【0042】

図５（Ｂ）に示すように、第１モードでは、第２制御バルブ１０２の第１流出口Ｏ１２の開度は閉状態で、第２流出口Ｏ２２の開度は開状態である。また、第２モードでは、第２制御バルブ１０２の第１流出口Ｏ１２の開度は開状態で、第２流出口Ｏ２２の開度は閉状態である。

【0043】

図５（Ｃ）に示すように、第１モードでは、ラジエータファン１０９はＯＦＦで、ＰＴＣヒータ１０７はＯＮで、チラー１１１はＯＦＦである。第２モードでは、ラジエータファン１０９は、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が上昇して特定の値を超えると温度の上昇に比例して段階的に回転速度を増加する。さらに、第２モードでは、ＰＴＣヒータ１０７はＯＦＦで、チラー１１１は、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が高い場合にＯＮになる。

【0044】

図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、第３モードおよび第４モードにおいて制御装置１０３が参照するテーブルを示す図である。図６（Ａ）の各図は、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１の開度、第２流入口Ｉ２１の開度、第３流入口Ｉ３１の開度を示す。横軸はいずれも電動ユニット１０４の温度である。なお、第１制御バルブ１０１の第１流出口Ｏ１１は常に開いているので図示を省略している。図６（Ｂ）の各図は、第２制御バルブ１０２の第１流出口Ｏ１２の開度、第２流出口Ｏ２２の開度を示す。横軸はいずれも電動ユニット１０４の温度である。なお、第２制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１２は常に開いているので図示を省略している。図６（Ｃ）の各図は、ラジエータファン１０９の駆動の制御、ＰＴＣヒータ１０７の駆動のＯＮ／ＯＦＦ、チラー１１１の駆動のＯＮ／ＯＦＦを示す。横軸はいずれも電動ユニット１０４の温度である。

【0045】

図６（Ａ）に示すように、電動ユニット１０４の温度が所定値より低い第３モードでは、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１の開度は閉状態で、第２流入口Ｉ２１の開度は閉状態で、第３流入口Ｉ３１の開度は開状態である。

【0046】

図６（Ａ）に示すように、電動ユニット１０４の温度が所定値より高い第４モードでは、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１の開度は電動ユニット１０４の温度の上昇に比例して大きくなり、電動ユニット１０４の温度が特定の値まで上がると以降は開状態になる。第２流入口Ｉ２１の開度は閉状態である。第３流入口Ｉ３１の開度は閉状態になる。

【0047】

図６（Ｂ）に示すように、第３モードでは、第２制御バルブ１０２の第１流出口Ｏ１２の開度は閉状態で、第２流出口Ｏ２２の開度は開状態である。また、第４モードでは、第２制御バルブ１０２の第１流出口Ｏ１２の開度は開状態で、第２流出口Ｏ２２の開度は閉状態である。

【0048】

図６（Ｃ）に示すように、第３モードでは、ラジエータファン１０９はＯＦＦで、ＰＴＣヒータ１０７はＯＮで、チラー１１１はＯＦＦである。第４モードでは、ラジエータファン１０９は、電動ユニット１０４の温度が上昇して特定の値を超えると温度の上昇に比例して段階的に回転速度を増加する。さらに、第２モードでは、ＰＴＣヒータ１０７はＯＦＦで、チラー１１１は、電動ユニット１０４の温度が高い場合にＯＮになる。

【0049】

図７は、制御装置１０３の処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置１０３がプログラムを実行して行う処理である。
ステップＳ７０１で、制御装置１０３は、図示省略した車両の上位制御装置より、外部電源から充電が行われているか、またはイグニッションスイッチがＯＮされているかを示す情報を取得する。いずれの情報も取得していなければ、図７に示す処理を終了する。いずれかの情報を取得した場合は、ステップＳ７０２へ進む。

【0050】

ステップＳ７０２で、制御装置１０３は、温度センサＴ１、Ｔ３で検出された温度情報を取得する。電動ユニット１０４の温度は温度センサＴ１で、二次電池１１２の温度は温度センサＴ３で検出される。その他、外気温度等を検出する。

【0051】

次に、ステップＳ７０３で、制御装置１０３は、ステップＳ７０１で取得した情報及びステップＳ７０２で検出した温度、その他、外気温度等を基に、第１モードから第４モードのいずれであるかを判別する。そして、判別したモードに応じて図５（Ａ）、図５（Ｂ）、または図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すテーブルを参照し、第１制御バルブ１０１および第２制御バルブ１０２を制御する。これにより、図１に示した第１モードにおける流路、図２に示した第２モードにおける流路、図３に示した第３モードにおける流路、図４に示した第４モードにおける流路のいずれかが形成される。

【0052】

第１モードは、二次電池１１２の温度が所定温度より低く外気温度が低い場合に、外部電源から二次電池１１２に充電が行われている時に形成される流路である。また、第１モードは、二次電池１１２の温度が所定温度より低く外気温度が低い場合に、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）に形成される流路である。第２モードは、二次電池１１２の温度を適温に調節する場合で、外部電源から二次電池１１２に充電が行われて二次電池１１２の温度が高い時に形成される流路である。また、第２モードは、二次電池１１２の温度を適温に調節する場合で、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）に形成される流路である。第３モードは、ヒータコア１０８やＡＴＦクーラ１１４の温度が低い場合に、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）に形成される流路である。第４モードは、電動ユニット１０４やＡＴＦクーラ１１４の温度が高い場合に、イグニッションスイッチがＯＮされている時（車両の走行時）に形成される流路である。

【0053】

なお、第２モードでは、図５（Ａ）に示すように、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１、第２流入口Ｉ２１は、二次電池１１２もしくは電動ユニット１０４の温度に応じて、その開度が調節される。また、第４モードでは、図６（Ａ）に示すように、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１は、電動ユニット１０４の温度に応じて、その開度が調節される。

【0054】

次に、ステップＳ７０４で、制御装置１０３は、判別したモードに応じて図５（Ｃ）または図６（Ｃ）に示すテーブルを参照し、二次電池１１２の温度や電動ユニット１０４の温度から、ラジエータファン１０９、ＰＴＣヒータ１０７、チラー１１１の少なくとも一つの制御が必要かを判別する。例えば、第１モードであれば、図５（Ｃ）に示すテーブルを参照し、ＰＴＣヒータ１０７を通電する制御が必要と判定する。第２モードであれば、図５（Ｃ）に示すテーブルを参照し、二次電池１１２の温度や電動ユニット１０４の温度が高い場合は、ラジエータファン１０９やチラー１１１の制御が必要と判定する。第３モード、第４モードであれば、図６（Ｃ）に示すテーブルを参照して、制御が必要かを判別する。制御が必要でないと判定された場合は、ステップＳ７０２へ戻る。制御が必要であると判定された場合は、ステップＳ７０５へ進む。

【0055】

ステップＳ７０５で、制御装置１０３は、モードに応じて図５（Ｃ）または図６（Ｃ）に示すテーブルを参照し、ラジエータファン１０９、ＰＴＣヒータ１０７、チラー１１１の少なくとも一つを制御する。

【0056】

例えば、第１モードであれば、図５（Ｃ）に示すテーブルを参照し、ＰＴＣヒータ１０７を通電する。これにより、ＰＴＣヒータ１０７からの熱、およびＤＣＤＣコンバータ１０５の熱で二次電池１１２の温度を上昇させる。第２モードであれば、図５（Ｃ）に示すテーブルを参照し、二次電池１１２の温度や電動ユニット１０４の温度が高い場合は、ラジエータファン１０９やチラー１１１の制御を行う。これにより、ラジエータファン１０９は、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が上昇して特定の値を超えると温度の上昇に比例して段階的に回転速度を増加する。ＰＴＣヒータ１０７はＯＦＦになり、チラー１１１は、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度が高い場合にＯＮになる。

【0057】

第３モードであれば、図６（Ｃ）に示すテーブルを参照し、ＰＴＣヒータ１０７を通電する。第４モードでは、図６（Ｃ）に示すテーブルを参照し、電動ユニット１０４の温度が高い場合は、ラジエータファン１０９やチラー１１１の制御を行う。これにより、ラジエータファン１０９は、電動ユニット１０４の温度が上昇して特定の値を超えると温度の上昇に比例して段階的に回転速度を増加する。ＰＴＣヒータ１０７はＯＦＦになり、チラー１１１は、電動ユニット１０４の温度が高い場合にＯＮになる。

【0058】

図７に示すフローチャートは、繰り返し実行され、車両用熱管理システム１００の熱管理を最適に制御する。

【0059】

本実施形態によれば、第１制御バルブ１０１の第１流入口Ｉ１１、第２流入口Ｉ２１の開度は、二次電池１１２、または電動ユニット１０４の温度に応じて、無段階に制御しているので、温度が急激に変わる事による空調性能の温度制御の悪化や部品のサーマルショックを回避することができる。さらに、温度変化の少ない正確な熱管理を行うことができる。

【0060】

さらに、流体媒体が流れる流路を制御することにより、電動ユニット１０４および二次電池１１２の温度管理、室内空調を総合的に行うことができ、システム全体の構成を簡略にし、温度管理の制御を効率よく行うことができる。

【0061】

また、流路には一つの電動ポンプ１１３と二つの制御バルブ（第１制御バルブ１０１、第２制御バルブ１０２）を配置して、流体媒体を循環する構成であるので、構成が簡略化され、車両に搭載される容積および重量を軽減することができる。

【0062】

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）車両用熱管理システム１００は、モータ及びインバータを含む電動ユニット１０４と、電動ユニット１０４を流通した流体媒体を熱源として空調空気を加熱するヒータコア１０８と、ラジエータファン１０９により流体媒体を冷却するラジエータ１１０と、電動ユニット１０４に直流電力を供給する二次電池１１２と、電動ユニット１０４とヒータコア１０８とラジエータ１１０と二次電池１１２に順に流体媒体を流通させる第１流路Ｐ１と、二次電池１１２と電動ユニット１０４との間の第１流路Ｐ１に設けられ、流体媒体の流れを制御する第１制御バルブ１０１と、ヒータコア１０８とラジエータ１１０との間の第１流路Ｐ１に設けられ、流体媒体の流れを制御する第２制御バルブ１０２と、第１制御バルブ１０１および第２制御バルブ１０２を制御する制御装置１０３と、第２制御バルブ１０２と第１制御バルブ１０１とを繋げる第２流路Ｐ２と、ラジエータ１１０より下流で二次電池１１２より上流における第１流路Ｐ１と第２流路Ｐ２とを繋げる第３流路Ｐ３と、を備え、第１制御バルブ１０１は、ラジエータ１１０より下流で二次電池１１２より上流における第１流路Ｐ１と繋がる第１流入口Ｉ１１と、二次電池１１２より下流における第１流路Ｐ１と繋がる第２流入口Ｉ２１と、第２流路Ｐ２と繋がる第３流入口Ｉ３１と、電動ユニット１０４の上流における第１流路Ｐ１へ繋がる第１流出口Ｏ１１とを有し、第２制御バルブ１０２は、ヒータコア１０８の下流で第１流路Ｐ１と繋がる第１流入口Ｉ１２と、ラジエータ１１０の上流に向かう第１流出口Ｏ１２と、第２流路Ｐ２を経て第１制御バルブ１０１の第３流入口Ｉ３１に向かう第２流出口Ｏ２２とを有する。これにより、電動ユニットと二次電池とラジエータとを含む総合的な熱管理を正確に行うことができる。

【0063】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0064】

１００・・・車両用熱管理システム、１０１・・・第１制御バルブ、１０２・・・第２制御バルブ、Ｉ１１・・・第１制御バルブ１０１の第１流入口、Ｉ２１・・・第１制御バルブ１０１の第２流入口、Ｉ３１・・・第１制御バルブ１０１の第３流入口、Ｏ１１・・・第１制御バルブ１０１の第１流出口、Ｉ１２・・・第２制御バルブ１０２の第１流入口、Ｏ１２・・・第２制御バルブ１０２の第１流出口、Ｏ２２・・・第２制御バルブ１０２の第２流出口、１０３・・・制御装置、１０４・・・電動ユニット（ＰＣＵ）、１０５・・・ＤＣＤＣコンバータ、１０６・・・充電装置、１０７・・・ＰＴＣヒータ、１０８・・・ヒータコア、１０９・・・ラジエータファン、１１０・・・ラジエータ、１１１・・・チラー、１１２・・・二次電池、１１３・・・電動ポンプ、１１４・・・ＡＴＦクーラ、Ｐ１・・・第１流路、Ｐ２・・・第２流路、Ｐ３・・・第３流路、Ｐ４・・・第４流路、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・・温度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】