JP2009291008A - 電気駆動自動車の熱管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却液循環サイクルと熱媒体循環サイクルとを有効に関連させ、全体のエネルギ効率を向上させえる電気駆動自動車の熱管理システムを提供することを目的とする。
【解決手段】バッテリ３９で駆動される走行用モータ４１を有するパワーエレクトロニクス機器３と、パワーエレクトロニクス機器３および冷却ラジエータ４７の間で冷却液を循環させるパワーエレクトロニクス系冷却サイクル７と、ヒータコア２９と電気ヒータ２７との間に熱媒体を循環させる熱媒体循環サイクル１１と、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７におけるパワーエレクトロニクス機器３を出てエンジン冷却ラジエータ４７へ向けて流れる冷却液および熱媒体循環サイクル１１を流れる熱媒体の間で熱交換を行う中間熱交換器５５と、が備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド車、あるいは燃料電池車等の電気駆動自動車の熱管理システムに関するものである。

車両用の空気調和装置では、送風機、冷凍サイクルのエバポレータおよびヒータコアが順次直列に並べられたＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ， Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ａｉｒ−Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）モジュールが広く用いられている。
この空気調和装置では、ヒータコアの上流側に設けられているエアミックスダンパの開度を調節することにより、送風機から送られエバポレータで冷却された冷風がヒータコア経由で流通される量と、ヒータコアをバイパスして流通される量との混合割合が調整されるので、車室内に吹き出す空気の温度が調整される。

内燃機関を駆動に用いている自動車では、ヒータコアの熱源として内燃機関の冷却水を利用することができるため、十分な熱量を用いることができる。
しかし、電気駆動自動車の場合には、内燃機関があったとしてもそれが常時用いられないので、内燃機関の冷却水をヒータコアの熱源として用いることができない。このため、ヒータコアの熱源として別途安定した熱源を設ける必要がある。
この熱源として、たとえば、特許文献１に示される圧縮機からのホットガスを用いるもの、あるいは、電熱によるヒータを用いるものが提案されている。

一方、電気駆動自動車では、走行用としてバッテリ、電動モータ等のパワーエレクトロニクス機器が用いられている。このパワーエレクトロニクス機器を冷却する冷却システムが用いられている。
この冷却システムは、パワーエレクトロニクス機器と放熱器の間で冷却液を循環させ、放熱器で冷却された冷却液によってパワーエレクトロニクス機器を冷却するものである。
このパワーエレクトロニクス機器の冷却システムおよび空気調和装置は、どちらも熱を扱うシステムであるが、これらはそれぞれ独立して運用されているのが実状である。

両者を結びつける試みとして、特許文献１に示されるものがある。これは、バッテリの充電（特に、急速充電）時におけるバッテリの温度を所定の範囲に納めようとするものである。
すなわち、ホットガスと熱交換する熱交換器およびヒータコアの間を循環する温液循環回路と、バッテリおよびラジエータの間を循環する冷却液循環回路と、が備えられ、冷却液循環回路は、ラジエータに替え、バッテリおよびヒータコアの間あるいはバッテリおよび熱交換器との間のいずれかを循環するように切り替えられるように構成されている。
充電時に、バッテリの温度が上昇したときは、冷却液をヒータコアに循環させ、冷風等を用いて冷却水の温度を低下させる。一方、バッテリの温度が低下したときは、冷却液を熱交換器に循環させ、ホットガスを用いて冷却液の温度を上昇させる。これによって、冷却液の温度を所定の範囲に収めるようにしている。

特開２００２−３５２８６７号公報

ところで、パワーエレクトロニクス機器の冷却システムおよび空気調和装置がそれぞれ独立して運用されているものでは、それぞれのシステムでそれぞれ所要の性能を出すようにされるので、発生した熱量をムダに放熱したり、必要な熱量を確保するために余分な熱源を用いたりすることになり、全体として見た場合、エネルギ効率の低下を招いている。

また、特許文献１に記載のものは、通常運行中には空調フィーリングが変化するので、充電時のように車内に人がいない可能性が大きい場合にのみ用いられるものである。このように空調があまり必要でない場合でも、冷凍サイクルを可動させる必要があるので、余分なエネルギを必要とし、エネルギ効率の低下を招いている。
さらに、複数の回路の切換えが必要であるので、回路構成および制御が複雑となる。

本発明は、このような事情に鑑み、冷却液循環サイクルと熱媒体循環サイクルとを有効に関連させ、全体のエネルギ効率を向上させえる電気駆動自動車の熱管理システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる電気駆動自動車の熱管理システムは、バッテリで駆動される走行用の電動モータを有する電気駆動部と、該電気駆動部および第一の放熱器の間で冷却液を循環させる冷却液循環サイクルと、車室内暖房用の暖房用熱交換器と熱源との間に熱媒体を循環させる熱媒体循環サイクルと、前記冷却液循環サイクルにおける前記電気駆動部を出て前記第一の放熱器へ向けて流れる冷却液および前記熱媒体循環サイクルを流れる熱媒体の間で熱交換を行う中間熱交換器と、が備えられていることを特徴とする。

電気駆動部は、発生する熱が冷却液循環サイクルを循環する冷却液を介して第一の放熱器より車外へ放熱されることによって冷却される。一方、暖房用熱交換器は熱源で加熱される熱媒体が熱媒体循環サイクルによって運ばれることによって、熱媒体の熱量を車室内の暖房に供する。
このとき、中間熱交換器が冷却液循環サイクルにおける電気駆動部から出る温められた冷却液と熱媒体循環サイクルを流れる熱媒体との間で熱交換を行うので、冷却液から熱媒体へ熱量を移動させることができる。
これにより、熱源での熱媒体への加熱量を低減させても暖房用熱交換器へ十分な熱量を持つ熱媒体を供給することができる。また、第一の放熱器での放熱量を低減させても電気駆動部に十分低い温度の冷却液を供給することができる。
したがって、熱源および第一の放熱部でのエネルギを低減させることができるので、全体のエネルギ効率を向上させることができる。
また、たとえば、暖機時等で電気駆動部が熱量を必要としている場合、熱媒体から冷却液へ熱量を移動させることによって冷却液が温められるので、電機駆動部はこの温められた冷却液によって温められ、暖機を速やかに行なうことができる。

また、本発明の電気駆動自動車の熱管理システムでは、選択的に用いられる走行用の内燃機関と、該内燃機関および第二の放熱器の間で前記熱媒体を循環させるエンジン冷却サイクルと、を備え、該エンジン冷却サイクルの内、前記内燃機関を含む部分が前記熱媒体循環サイクルの一部を構成するとともに所定温度以下では、前記熱媒体は前記第二の放熱器を流れないようにされていることを特徴とする。

本発明によれば、電気駆動自動車は、電動モータあるいは内燃機関によって選択的に駆動されて走行する。この内燃機関が稼働すると大きな熱量を発生し、それを冷却するエンジン冷却サイクルの熱媒体の温度が上昇する。
エンジン冷却サイクルの内、内燃機関を含む部分が熱媒体循環サイクルの一部を構成しているので、内燃機関によって加熱された熱媒体が熱媒体循環サイクルを流れることになる。これにより、熱源での熱媒体への加熱量を低減させ、あるいは停止させても暖房用熱交換器へ十分な熱量を持つ熱媒体を供給することができる。これによって、全体のエネルギ効率を向上させることができる。
このとき、内燃機関を出る熱媒体の温度が所定温度を超えると、熱媒体は第二の放熱器にも流れ、車外へ放熱されるので、熱媒体は冷却される。
なお、所定温度は、たとえば、８２℃〜８８℃とされ、通常は８５℃程度とされる。

電気駆動自動車では、駆動源がバッテリであるので、熱媒体を加熱する熱源は通常電気を用いるヒータ、たとえば、ＰＴＣヒータが用いられている。この熱源は、燃焼熱を用いるようにしてもよい。
すなわち、たとえば、バーナによってガソリン、灯油、バイオメタノール等の燃料を燃焼させ、その燃焼熱によって熱媒体を加熱する。
このようにすると、熱媒体は比較的早く加温されるので、たとえば、長く停車したあとで起動する場合、より速く熱媒体から冷えた冷却液へ熱量を移動させることができ、電機駆動部の暖機を速やかに行なうことができる。

また、本発明の電気駆動自動車の熱管理システムでは、前記冷却液循環サイクル、前記熱媒体循環サイクルおよび車室内吹き出し用の送風機は、外部電源によっても作動されるよう構成されていてもよい。

このようにすると、停車時で、かつ、外部電源が利用可能である場合、外部電源によって熱媒体循環サイクルおよび車室内吹き出し用の送風機を作動させれば、たとえば、乗車（出発）前に車室内の暖房を行うことができる。
また、併せて、冷却液循環サイクルを作動させると、中間熱交換器を介して熱媒体循環サイクルの熱媒体から冷却液循環サイクルの冷却液に熱量が移動されるので、電機駆動部の暖機を行なうことができる。

本発明によると、冷却液循環サイクルにおける電気駆動部を出て第一の放熱器へ向けて流れる冷却液および熱媒体循環サイクルを流れる熱媒体の間で熱交換を行う中間熱交換器が備えられているので、ムダな放熱や、余分な熱源を削減でき、全体のエネルギ効率を向上させることができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
本実施形態は、本発明を電動モータのみによって走行駆動される電気自動車（電気駆動自動車）の熱管理システム１に適用したものである。
図１は、本実施形態にかかる熱管理システム１の全体概略構成を示すブロック図である。

電気自動車には、車両を走行駆動するパワーエレクトロニクス機器（電気駆動部）３が備えられている。
熱管理システム１には、車室内の空調を行う車両用空気調和装置５と、パワーエレクトロニクス機器３の冷却を行うパワーエレクトロニクス系冷却サイクル７と、が備えられている。
車両用空気調和装置５には、冷房運転を行う冷媒サイクル９と、暖房運転を行う熱媒体循環サイクル１１とが備えられている。

冷媒サイクル９には、冷媒を圧縮する電動圧縮機１３と、電動圧縮機１３からの高温高圧の冷媒（ホットガス）を凝縮する凝縮器１５と、凝縮された冷媒を受け、液冷媒を貯留する受液器１７と、液冷媒の圧力を下げる膨張弁１９と、冷媒と室内空気とを熱交換させて室内の空調に供する蒸発器２１と、これらを接続する冷凍配管２３と、が備えられている。
電動圧縮機１３は、主に車両のバッテリ３９あるいは外部電源により駆動される。受液器１７は、凝縮器１５と一体化されている場合もある。膨張弁１９は、自動温度式とされている。この膨張弁１９に換えてオリフィスチューブを用いるようにしてもよい。

熱媒体循環サイクル１１には、熱媒体を循環させる媒体電動ポンプ２５と、循環する熱媒体を加熱する電気ヒータ２７と、車室内へ放熱／暖房するためのヒータコア（暖房用熱交換器）２９と、これらを接続する熱媒体配管３１と、が備えられている。
電気ヒータ２７は、たとえば、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータとされ、通電量をコントロールすることによって温度調整可能とされるものである。媒体電動ポンプ２５および電気ヒータは、主として車両のバッテリ３９あるいは外部電源により駆動される。
熱媒体としては、たとえば、エチレングリコール等の不凍液が用いられる。

蒸発器２１およびヒータコア２９は、ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ， Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ａｉｒ−Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）モジュール３３内に設けられている。ＨＶＡＣモジュール３３は、車室内に供給される空気（外気または車室内空気）の温度調節を行うものであり、上流側から、ブロア（送風機）３５、蒸発器２１およびヒータコア２９が順次、すなわち直列に設けられている。
ヒータコア２９の上流側には、エアミックスダンパ３７が設けられている。このエアミックスダンパ３７の開度を調節することにより、蒸発器２１を通過した冷風がヒータコア２９を流れる流量を調節する。
ブロア３５およびエアミックスダンパ３７は、主としてバッテリ３９あるいは外部電源により駆動される。

パワーエレクトロニクス機器３には、バッテリ３９と、車両を走行駆動する走行用モータ（電動モータ）４１と、走行モータ４１の動作を制御するインバータ４３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ等のその他発熱機器４５と、が備えられている。
パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７には、冷却ラジエータ（第一の放熱器）４７と、冷却液を循環させる冷却液電動ポンプ４９ならびにこれらの機器およびパワーエレクトロニクス機器３を接続する冷却液配管５１と、が備えられている。
冷却ラジエータ４７を通る冷却液および凝縮器１５を通る冷媒はファン５３によって供給される外気との間で熱交換される。
冷却液としては、たとえば、エチレングリコール等の不凍液が用いられる。

熱管理システム１には、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７を流れる冷却液と熱媒体循環サイクル１１を流れる熱媒体との間で熱交換を行う中間熱交換器５５が備えられている。
中間熱交換器５５は、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７におけるパワーエレクトロニクス機器３と冷却液電動ポンプ４９との間、言い換えると、パワーエレクトロニクス機器３の下流側で、冷却ラジエータ４７の上流側に設置されている。
熱管理システム１には、その動作を制御する制御部５７が備えられている。

上記構成の熱管理システム１は、次のように動作する。
まず、車両用空気調和装置５の動作について説明する。
冷凍サイクル９では、電動圧縮機１３によって圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、冷凍配管２３を通って凝縮器１５に送られ、凝縮器１５で外気との間で熱交換されて凝縮液化され、液冷媒とされる。
この液冷媒は、受液器１７に一旦貯留されて循環量が調整される。受液器１７からの液冷媒は、冷凍配管２３を通って送られ、膨張弁１９で断熱膨張され低圧冷媒となり蒸発器２１へ送られる。

蒸発器２１では、低圧冷媒は別途導入される外気または車室内空気との間で熱交換され蒸発する。この低圧冷媒の蒸発潜熱によって熱量を奪われて外気または車室内空気は冷却される。
蒸発器２１で蒸発した冷媒は低圧ガス冷媒となり、冷媒配管２３を通り電動圧縮機１３の吸入側へと導かれる。

熱媒体循環サイクル１１では、電気ヒータ２７によって加熱された熱媒体が媒体電動ポンプ２５によって熱媒体配管３１を通ってヒータコア２９へ送られる。
ヒータコア２９では、熱媒体は別途導入される外気または車室内空気との間で熱交換され、外気または車室内空気を加熱する。

ＨＶＡＣモジュール３３では、ブロワ３５から導入される外気または車室内空気が蒸発器２１によって冷却された後、ヒータコア２９によって暖められ、温度が調整される。この調整された温度の空気が車室内へと導かれる。
このとき、ヒータコア２１によって空気に与えられる加熱量は、エアミックスダンパ３５の開度によって調整されるので、エアミックスダンパ３５を調整することによって空気の温度は適宜設定することができる。

一方、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７では、冷却液循環ポンプ４９によって冷却液配管５１を通って循環される冷却液が、バッテリ３９、インバータ４３、走行用モータ４１およびその他発熱機器４５のパワーエレクトロニクス機器３の熱量を奪い、これらを冷却する。
パワーエレクトロニクス機器３によって加熱された冷却液は、冷却ラジエータ４７で外気に放熱され、冷却される。

このとき、中間熱交換器５５のところで、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７におけるパワーエレクトロニクス機器３から送られる温められた冷却液と熱媒体循環サイクル１１を流れる熱媒体との間で熱交換を行う。
すなわち、冷却液および熱媒体の温度によって冷却液から熱媒体へ、あるいは、熱媒体から冷却液へ熱量を移動させることができる。

たとえば、冷却液が十分温められて十分な熱量を持っている場合、電気ヒータ２７による熱媒体への加熱量を低減させても、中間熱交換器において冷却液から熱量を得ることができるので、ヒータコア２９へ必要な熱量を持つ熱媒体を供給することができる。
このとき、冷却液は熱量を奪われて温度が低減されるので、冷却ラジエータ４７による放熱量を低減させてもパワーエレクトロニクス機器３に十分低い温度の冷却液を供給することができる。
したがって、電気ヒータ２７および冷却ラジエータ４７でのエネルギを低減させることができるので、全体のエネルギ効率を向上させることができる。

制御部５７は、外気の状況、乗員の要求、車両の動作状況等に対応して熱管理システム１の動作を制御する。
図２は、外気温度が高く冷房が必要な冷房期、外気温度が低く暖房が必要な暖房期およびこれらの中間期における制御部５７による熱管理システム１の制御動作の一例を示している。

冷房期には、冷凍サイクル９は稼働（ＯＮ）され、熱媒体循環サイクル１１は非稼働（ＯＦＦ）とされている。
すなわち、冷凍サイクル９における電動圧縮機１３は作動され、蒸発器２１に冷たい冷媒ガスが存在している。
熱媒体循環サイクル１１における電気ヒータ２７および媒体伝導ポンプ２５は停止（ＯＦＦ）されている。これにより、熱媒体の循環および加熱は停止されているので、中間熱交換器５５における熱媒体の温度は略維持される。

ＨＶＡＣモジュール３３では、ブロワ３５から導入される外気または車室内空気が蒸発器２１によって冷却された後、車室内へと導かれ、車室内を冷房する。
車室内へ吹き出す冷風の温度は、たとえば、電動圧縮機１３等の能力調整によって調整される。

外気温度が高いので、パワーエレクトロニクス機器３は高温になってくる。
このため、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７では、冷却液電動ポンプ４９およびファン５３は稼働（ＯＮ）される。
これにより、冷却液は冷却液配管５１を循環し、パワーエレクトロニクス機器３から出る熱を回収し、冷却ラジエータ４７で外気に放熱される。

このとき、中間熱交換器５５においてパワーエレクトロニクス機器３から出る温められた冷却液と熱媒体との間で熱交換されるが、熱媒体が略不動であるので、熱交換量は限定した範囲に留まり、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７および熱媒体循環サイクル１１に与える影響は少ない。

暖房期には、熱媒体循環サイクル１１は稼働（ＯＮ）され、冷凍サイクル９は非稼働（ＯＦＦ）とされている。
すなわち、冷凍サイクル９における電動圧縮機１３は停止され、蒸発器２１に存在する冷媒ガスは外気温程度となる。
熱媒体循環サイクル１１における電気ヒータ２７および媒体伝導ポンプ２５は作動（ＯＮ）されている。これにより、電気ヒータ２７によって加熱される熱媒体は、熱媒体配管３１を循環するので、ヒータコア２９には温められた熱媒体が存在する。

ＨＶＡＣモジュール３３では、ブロワ３５から導入される外気または車室内空気が略そのまま蒸発器２１を通った後、ヒータコア２９で加温され車室内へと導かれ、車室内を暖房する。
車室内へ吹き出す暖風の温度は、たとえば、電気ヒータ２７および媒体電動ポンプ２５の能力調整によって調整される。

この場合、外気温度が低いので、通常運転状態ではパワーエレクトロニクス機器３は十分に低温に保たれる。
このため、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７における冷却液電動ポンプ４９およびファン５３は不稼働（ＯＦＦ）とされている。

このように、外気温度が低い場合、車両の起動時における暖機、すなわち、パワーエレクトロニクス機器３が効率よく稼働する状態になるまでに時間がかかることがある。
このような場合、冷却液電動ポンプ４９を稼働（ＯＮ）し、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７の冷却液を冷却液配管５１内に循環させる。
中間熱交換器５５において暖かい熱媒体から冷たい冷却液へ熱量が移動するので、冷却液が温められる。この温まった冷却液がパワーエレクトロニクス機器３を循環し、パワーエレクトロニクス機器３を暖めるので、暖機を速やかに行なうことができる。

本実施形態では、熱媒体の加熱に電気ヒータ２７を用いているが、ガソリン、灯油、バイオメタノール等の燃料を燃焼させる、たとえば、バーナ等の燃焼式ヒータを用い、その燃焼熱によって熱媒体を加熱するようにしてもよい。
このようにすると、熱媒体は比較的早く加温されるので、たとえば、長く停車したあとで起動する場合、より速く熱媒体から冷えた冷却液へ熱量を移動させることができ、パワーエレクトロニクス機器３の暖機を速やかに行なうことができる。

中間期には、冷凍サイクル９は基本的に不稼働（ＯＦＦ）とされ、除湿運転時等で必要な場合に稼働（ＯＮ）される。一方、熱媒体循環サイクル１１では、媒体電動ポンプ２５は稼働（ＯＮ）され、熱媒体が常時循環されるようにされる。電気ヒータ２７は、車内温度の状況によって必要な場合には稼働（ＯＮ）されるようにされる。
パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７では、冷却液電動ポンプ４９は稼働（ＯＮ）され、冷却液が常時循環されるようにされる。ファン５３は、冷却液の温度によって必要な場合には稼働（ＯＮ）される。

中間熱交換器においてパワーエレクトロニクス機器３によって温められた冷却液が電気ヒータ２７で温められていない熱媒体に熱量を与え、熱媒体を加温する。
この加温された熱媒体はヒータコア２９が導入されるので、ブロワ３５から導入される外気または車室内空気は略そのまま蒸発器２１を通った後、ヒータコア２９で加温され車室内へと導かれ、車室内に吹き出される。
車室内へ吹き出す空気の温度は、冷却液が与える熱量に依存することになるが、この熱量が不足する場合は、電気ヒータ２７を稼働させ、過剰な場合は、ファン５３を稼働させ冷却液の温度を低下させる。また、非常に過剰な場合には、冷凍サイクル９を稼働させるようにしてもよい。

このように、中間熱交換器において冷却液から得た熱量によって車室内の空調を行うので、電気ヒータ２７による熱媒体への加熱量を省略することができる。
また、冷却液は熱量を奪われて温度が低減され、かつ、ファン５３は不必要なときには使用されないので、消費エネルギを小さくすることができる。
したがって、全体のエネルギ効率を向上させることができる。

さらに、停車時で、かつ、外部電源が利用可能である場合、外部電源によって熱媒体循環サイクル１１およびブロワ３５を作動させれば、たとえば、乗車（出発）前に車室内の暖房を行うことができる。また、冷凍サイクル９を作動させれば、たとえば、乗車（出発）前に車室内の冷房を含む空調を行うことができる。
さらに、併せて、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７を作動させると、中間熱交換器５５を介して熱媒体循環サイクル１１の熱媒体からパワーエレクトロニクス系冷却サイクル７の冷却液に熱量が移動されるので、パワーエレクトロニクス機器３の暖機を行なうことができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態は、本発明を電動モータ４１およびエンジン（内燃機関）６１を選択的に用いられ走行駆動されるハイブリッド自動車（電気駆動自動車）の熱管理システム１に適用したものである。
したがって、本実施形態では、エンジン６１に関連する部分の構成が前述した第一実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第一実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての重複した説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

図３は、本実施形態にかかる熱管理システム１の全体概略構成を示すブロック図である。
本実施形態では、走行用のエンジン６１およびエンジン６１を冷却するエンジン冷却サイクル６３が備えられている。
エンジン冷却サイクル６３には、エンジン冷却ラジエータ（第二の放熱器）６５と、冷却液を循環させるエンジン冷却液電動ポンプ６７と、サーモスタットバルブ６９およびこれらを接続するエンジン冷却配管７１と、が備えられている。
エンジン冷却ラジエータ６５を通る熱媒体はファン７３によって供給される外気との間で熱交換される。
熱媒体としては、たとえば、エチレングリコール等の不凍液が用いられる。

エンジン冷却配管７１の内、エンジン６１およびエンジン冷却液電動ポンプ６７を含む部分は、熱媒体配管３１の一部を構成するようにされている。媒体電動ポンプ２５およびエンジン冷却液電動ポンプ６７は同じ方向に熱媒体を吐出するようにされている。
サーモスタットバルブ６９は、エンジン６１とエンジン冷却ラジエータ６５との間に設置され、入口側の熱媒体の温度が所定温度を超えると開くようにされている。言い換えると、所定温度以下では、エンジン６１からの熱媒体がエンジン冷却ラジエータ６５に流れないようにされている。
サーモスタットバルブ６９が開くと、エンジン６１からの熱媒体がエンジン冷却ラジエータ６５に流れるようになる。
この設定された温度としては、たとえば、８２℃〜８８℃とされ、通常は８５℃程度とされる。

このように構成された本実施形態にかかる熱管理システム１の動作については、エンジン６１が作動していない場合は前記第一実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。エンジン６１が作動する場合について説明する。

電気駆動自動車は、走行用モータ４１あるいはエンジン６１によって選択的に駆動されて走行する。
たとえば、暖房期に、走行あるいは発電のためにこのエンジン６１が稼働すると大きな熱量を発生するので、そこを通る熱媒体は温度が大きく上昇される。
この熱媒体の温度が８５℃以下であれば、サーモスタットバルブ６９が開かないので、エンジン６１を通る熱媒体は熱媒体配管３１を循環する。

この熱量は大きなものであるので、たとえば、電気ヒータ２７による加熱を止めてもヒータコア２９へ十分な熱量を供給することができる。このように、エンジン排熱を活用でき、かつ、電気ヒータ２７に要するエネルギを省略できるので、燃料および電力を節約でき、全体のエネルギ効率を向上させることができる。
エンジン６１を出る熱媒体の温度が、８５℃を超えると、サーモスタットバルブ６９が開くので、熱媒体はエンジン冷却ラジエータ６５にも流れ、熱媒体は、ファン７３による空気流および走行風によって放熱され、冷却される。その後、エンジン６１に戻る。

この時、パワーエレクトロニクス系冷却サイクル７の冷却液電動ポンプ４９を稼動すれば、中間熱交換器５５を介して熱媒体から冷却液へ熱が受け渡されるので、パワーエレクトロニクス機器３の暖機を行う事ができる。

なお、本発明は、上記した実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。

本発明の第一実施形態にかかる熱管理システムの全体概略構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態にかかる熱管理システムの冷房期、暖房期およびこれらの中間期における制御部による熱管理システムの制御動作の一例を示す図表である。 本発明の第二実施形態にかかる熱管理システムの全体概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 熱管理システム
３ パワーエレクトロニクス機器
７ パワーエレクトロニクス系冷却サイクル
１１ 熱媒体循環サイクル
２７ 電気ヒータ
２９ ヒータコア
３５ ブロア
３９ バッテリ
４１ 走行用モータ
４７ 冷却ラジエータ
５５ 中間熱交換器
６１ エンジン
６３ エンジン冷却サイクル
６５ エンジン冷却ラジエータ

Claims (4)

1. バッテリで駆動される走行用の電動モータを有する電気駆動部と、
   該電気駆動部および第一の放熱器の間で冷却液を循環させる冷却液循環サイクルと、
   車室内暖房用の暖房用熱交換器と熱源との間に熱媒体を循環させる熱媒体循環サイクルと、
   前記冷却液循環サイクルにおける前記電気駆動部を出て前記第一の放熱器へ向けて流れる冷却液および前記熱媒体循環サイクルを流れる熱媒体の間で熱交換を行う中間熱交換器と、
   が備えられていることを特徴とする電気駆動自動車の熱管理システム。
2. 選択的に用いられる走行用の内燃機関と、
   該内燃機関および第二の放熱器の間で前記熱媒体を循環させるエンジン冷却サイクルと、を備え、
   該エンジン冷却サイクルの内、前記内燃機関を含む部分が前記熱媒体循環サイクルの一部を構成するとともに所定温度以下では、前記熱媒体は前記第二の放熱器を流れないようにされていることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動自動車の熱管理システム。
3. 前記熱源は、燃焼熱を用いていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気駆動自動車の熱管理システム。
4. 前記冷却液循環サイクル、前記熱媒体循環サイクルおよび車室内吹き出し用の送風機は外部電源によっても作動されるよう構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気駆動自動車の熱管理システム。
   

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