(57)【要約】【課題】消費電力を低減することの可能な車両の熱交換システムを提供する。【解決手段】熱交換システム１０は、室外熱交換器３５と、ラジエータ２５と、フィン５０と、シャッタ装置６０とを備える。室外熱交換器３５は、車両の空調装置のヒートポンプサイクルにおいて空気から吸熱する蒸発器として用いられる。ラジエータ２５は、車両の発熱源を冷却する冷却システムに用いられる。フィン５０は、室外熱交換器３５とラジエータ２５とを熱的に連結する。シャッタ装置６０は、室外熱交換器３５及びラジエータ２５への空気の供給及び遮断を切り替え可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の空調装置の熱交換サイクル（３０）に用いられて空気から吸熱又は空気に放熱する熱交換器であって、前記熱交換サイクルを循環する熱媒体と、車両の前方からエンジンルーム内に導入される空気との間で熱交換を行う熱交換器（３５）と、
前記車両の発熱源を冷却する冷却システム（２０）に用いられ、前記車両に搭載される発熱源を冷却するための冷却水と、車両の前方から前記エンジンルーム内に導入される空気との間で熱交換を行うラジエータ（２５）と、
前記熱交換器と前記ラジエータとを熱的に連結する連結部材（５０）と、
前記熱交換器及び前記ラジエータへの空気の供給及び遮断を切り替え可能なシャッタ装置（６０）と、を備える
熱交換システム。
【請求項２】
前記シャッタ装置の開閉を制御する制御部（６１）を更に備える
請求項１に記載の熱交換システム。
【請求項３】
前記制御部は、空気から吸熱する吸熱器として前記熱交換器が作動するとき、前記シャッタ装置の一部又は全部を閉じる
請求項２に記載の熱交換システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記熱交換サイクルにおいて必要とされる前記熱交換器の吸熱量を必要吸熱量（ＱＡ）とし、前記冷却システムにおいて必要とされる前記ラジエータの放熱量を必要放熱量（ＱＢ）とするとき、前記必要吸熱量を前記必要放熱量により補うことができる状況であるか否かを判定し、前記必要吸熱量を前記必要放熱量により補うことができる状況であると判定した場合には、前記シャッタ装置の開度を閉じる方向に調整する
請求項２に記載の熱交換システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記熱交換器の実際の吸熱量（Ｑａ）が前記熱交換器の必要吸熱量以下であって、且つ所定時間経過後の前記ラジエータの温度（ＴＥｉｎ）が所定温度（Ｔｔｈ）以上である場合、前記ラジエータの必要放熱量から前記熱交換器の必要吸熱量を減算することにより得られる判定値（ＱＣ）が予め定められた閾値（Ｑｔｈ）よりも大きいか否かを判断し、前記判定値が前記閾値よりも大きい場合には、前記必要吸熱量を前記必要放熱量により補うことができる状況であると判定して、前記シャッタ装置の開度を閉じる方向に調整する
請求項４に記載の熱交換システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記ラジエータの必要放熱量から前記熱交換器の必要吸熱量を減算した減算値から、前記連結部材の放熱量に基づく補正値（α）を更に減算することにより、前記判定値を演算する
請求項５に記載の熱交換システム。
【請求項７】
前記熱交換器及び前記ラジエータに空気を送風する送風装置（７０）を更に備え、
前記制御部は、前記判定値が前記閾値以下であると判断した場合には、前記シャッタ装置を開状態に設定するとともに、前記熱交換器の必要吸熱量から前記ラジエータ及び前記熱交換器の間の熱交換量を減算した第１減算値（Ｄ１）と、前記ラジエータの必要放熱量から前記ラジエータ及び前記熱交換器の間の熱交換量を減算した第２減算値（Ｄ２）とを演算し、前記第１減算値及び第２減算値のいずれか一方に基づいて前記送風装置の駆動を制御する
請求項５又は６に記載の熱交換システム。
【請求項８】
前記制御部は、車室外の温度である外気温と、車室内の温度である内気温とに基づいて目標冷媒圧力を設定し、前記熱交換器を流れる熱媒体の圧力が前記目標冷媒圧力よりも大きい場合には、前記シャッタ装置の開度を閉じる方向に調整する
請求項２に記載の熱交換システム。
【請求項９】
前記シャッタ装置は、前記車両のグリル開口部（４１）、又は前記グリル開口部から前記エンジンルーム（４２）に延びる空気通路（Ｗａ）に配置されている
請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換システム。
【請求項１０】
前記ラジエータは、前記熱交換器よりも空気流れ方向の上流側に配置されている
請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両では、グリル開口部からエンジンルーム内に導入される空気が車両用空調装置の室外熱交換器やラジエータに供給されている。室外熱交換器の内部には、車両用空調装置の冷凍サイクルやヒートポンプサイクルに用いられる熱媒体が流れている。室外熱交換器は、その内部を流れる熱媒体と空気との間で熱交換を行うことにより、熱媒体の熱を空気に放出したり、空気の熱を熱媒体に吸収したりする。ラジエータには、車両のエンジンを冷却するための冷却水が流れている。ラジエータは、その内部を流れる冷却水と空気との間で熱交換を行うことにより、冷却水の熱を空気に放出する。
【０００３】
また、車両には、グリル開口部からエンジンルームへの空気の流れを一時的に遮断することの可能なシャッタ装置が設けられているものがある。このようなシャッタ装置を含め、上記の室外熱交換器及びラジエータを有する熱交換システムとしては、例えば下記の特許文献１に記載の車両の熱交換システムがある。
【０００４】
特許文献１に記載の熱交換システムは、グリル開口部から導入される空気を室外熱交換器及びラジエータに送風するための送風装置を備えている。送風装置は、通常、グリル開口部から導入される空気が室外熱交換器及びラジエータに向かう方向に流れるように正方向に回転している。特許文献１に記載の熱交換システムでは、室外熱交換器がヒートポンプサイクルの蒸発器として用いられている。室外熱交換器が蒸発器として用いられている場合、空気に含まれる水が室外熱交換器の外面に凝縮することにより、室外熱交換器の外面に霜が付着する可能性がある。特許文献１に記載の熱交換システムでは、室外熱交換器に霜が付着した場合、室外熱交換器から霜を除去するための除霜運転が行われる。具体的には、この熱交換器システムでは、除霜運転として、グリルシャッタが閉状態に設定されるとともに、送風装置を逆方向に回転させる。これにより、ラジエータにより暖められた空気を室外熱交換器に送風することにより、室外熱交換器に付着した霜を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６００１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の熱交換システムのように、ラジエータの熱を室外熱交換器に伝達させるために送風装置を逆回転させる構成の場合、送風装置を逆回転させるために電力が必要となるため、車両の消費電力が増加する可能性がある。
なお、このような課題は、除霜運転の際に送風装置を駆動させる熱交換システムに限らず、室外熱交換器とラジエータとの間で熱交換を行う際に送風装置を駆動させる熱交換システムに共通する課題である。
【０００７】
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を低減することの可能な車両の熱交換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する熱交換システム（１０）は、熱交換器（３５）と、ラジエータ（２５）と、連結部材（５０）と、シャッタ装置（６０）と、を備える。熱交換器は、車両の空調装置の熱交換サイクルサイクル（３０）に用いられて空気から吸熱又は空気に放熱する熱交換器であって、熱交換サイクルを循環する熱媒体と、車両の前方からエンジンルーム内に導入される空気との間で熱交換を行う。ラジエータは、車両の発熱源を冷却する冷却システム（２０）に用いられ、車両に搭載される発熱源を冷却するための冷却水と、車両の前方からエンジンルーム内の導入される空気との間で熱交換を行う。連結部材は、熱交換器とラジエータとを熱的に連結する。シャッタ装置は、熱交換器及びラジエータよりも空気流れ方向の上流側に設けられ、熱交換器及びラジエータへの空気の供給及び遮断を切り替え可能である。
【０００９】
この構成によれば、熱交換器とラジエータとが連結部材を介して熱的に連結されているため、熱交換器及びラジエータへの空気の供給をシャッタ装置により遮断することで、熱交換器とラジエータとの間で熱を効率的に授受することが可能となる。したがって、熱交換器とラジエータとの間で熱交換を行うために送風装置を回転させる必要がある場合であっても、送風装置の回転速度を遅くすることが可能である。また、条件次第では送風装置を停止させることも可能である。よって、消費電力を低減することができる。
【００１０】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、消費電力を低減することの可能な車両の熱交換システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態の車両の熱交換システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態の車両の概略構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態の車両の熱交換システムの動作例を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１実施形態のラジエータ、室外熱交換器、及びフィンの断面構造を示す斜視断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の車両の消費エネルギについてシャッタ装置が開状態である場合と閉状態である場合とを比較して示すグラフである。
【図６】図６は、第１実施形態の車両の熱交換システムの電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、第１実施形態の空調ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第１実施形態の冷却ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１実施形態のシャッタＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第１実施形態のラジエータ及び室外熱交換器の間の熱移動量と、それらを通過する空気の風量との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第２実施形態のシャッタＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第３実施形態の空調ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、他の実施形態の車両の概略構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、車両の熱交換システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１に示される車両の熱交換システム１０の第１実施形態について説明する。なお、本実施形態の熱交換システム１０が搭載される車両は、電動発動機の動力に基づいて走行する電気自動車やプラグインハイブリッド車等である。図１に示されるように、本実施形態の車両の熱交換システム１０は、冷却システム２０と、ヒートポンプサイクル３０とを備えている。
【００１４】
冷却システム２０は、車両に搭載される電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３に冷却水を循環させることにより、それらの要素を冷却するシステムである。このように、本実施形態の冷却システム２０が冷却対象とする発熱源は、電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３となっている。
【００１５】
電動発動機２１は、バッテリ２２から供給される電力に基づいて駆動する。この電動発動機２１の動力が車両の車輪に伝達されることにより車両が走行する。また、電動発動機２１は、車両が停車する際に車輪から伝達される運動エネルギに基づいて回生発電を行う。この回生発電により生成される電動発動機２１の電力はバッテリ２２に充電される。
【００１６】
バッテリ２２は、リチウムイオン電池等の充電及び放電の可能な二次電池からなる。バッテリ２２に充電されている電力は電動発動機２１だけでなく、車両に搭載されている各種電子機器に供給される。
インバータ２３は、バッテリ２２に充電されている直流電力を交流電力に変換して電動発動機２１に供給する。また、インバータ２３は、電動発動機２１の回生発電により生成される交流電力を直流電力に変換してバッテリ２２に充電する。
【００１７】
冷却システム２０は、ポンプ２４及びラジエータ２５を備えている。冷却システム２０は、電動発動機２１、バッテリ２２、ポンプ２４、インバータ２３、及びラジエータ２５が配管により環状に接続された構造を有している。冷却システム２０では、配管を介して接続された各要素を冷却水が循環している。
【００１８】
ポンプ２４は、バッテリ２２から供給される電力に基づいて駆動する、いわゆる電動ポンプである。ポンプ２４は、冷却システム２０を循環する冷却水を圧送することにより、冷却システム２０の各要素に冷却水を循環させる。
図２に示されるように、ラジエータ２５は、車両の前方に設けられるグリル開口部４１からエンジンルーム４２に延びる空気通路Ｗａの途中に配置されている。ラジエータ２５は、その内部を流れる冷却水と、グリル開口部４１からエンジンルーム４２内に導入される空気との間で熱交換を行うことにより、冷却水の熱を空気に放出して冷却水を冷却する部分である。
【００１９】
図１に示されるように、冷却システム２０では、ラジエータ２５において冷却された冷却水が電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３を循環することにより、それらの熱が冷却水に吸収される。これにより、電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３が冷却されるようになっている。
【００２０】
ヒートポンプサイクル３０は、車両の空調装置において、車室内に送風される空調空気を加熱又は冷却するためのシステムである。本実施形態では、ヒートポンプサイクル３０が、空調装置に用いられる熱交換サイクルに相当する。図１に示されるように、ヒートポンプサイクル３０は、圧縮機３１、室内放熱器３２、第１三方弁３３、第１膨張弁３４、室外熱交換器３５、第２三方弁３６、第２膨張弁３７、及び蒸発器３８を備えている。ヒートポンプサイクル３０は、これらの要素が配管により環状に接続された構造を有している。ヒートポンプサイクル３０では、配管を介して接続された各要素を熱媒体が循環している。図１では、空調空気を冷却する冷却モードでヒートポンプサイクル３０が動作している場合に熱媒体が流れる配管を実線で示し、熱媒体が流れない配管を破線で示している。また、図３では、空調空気を加熱する暖房モードでヒートポンプサイクル３０が動作している場合に熱媒体が流れる配管を実線で示し、熱媒体が流れない配管を破線で示している。
【００２１】
圧縮機３１は、熱媒体を吸入して圧縮するとともに、圧縮した熱媒体を室内放熱器３２に吐出する。
室内放熱器３２は、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作している際に、圧縮機３１から吐出される熱媒体の熱を空調空気に放出することにより、空調空気を加熱する部分である。室内放熱器３２を通過した熱媒体は、第１三方弁３３に流入する。
【００２２】
第１三方弁３３は、室内放熱器３２から吐出される熱媒体を流路Ｗ１１及びバイパス流路Ｗ１２のいずれかに選択的に流す。流路Ｗ１１は、第１膨張弁３４が配置されている流路である。バイパス流路Ｗ１２は、第１膨張弁３４を迂回する流路である。図１に示されるように、ヒートポンプサイクル３０が冷房モードで動作している場合、第１三方弁３３は、室内放熱器３２から吐出される熱媒体をバイパス流路Ｗ１２に流すように動作する。また、図３に示されるように、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作している場合、第１三方弁３３は、室内放熱器３２から吐出される熱媒体を流路Ｗ１１に流すように動作する。
【００２３】
第１膨張弁３４は、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作している場合に、室内放熱器３２から流路Ｗ１１を通じて流入する熱媒体を膨張させて減圧させる。
流路Ｗ１１を流れることにより第１膨張弁３４を通過した熱媒体、あるいはバイパス流路Ｗ１２を流れることにより第１膨張弁３４を迂回した熱媒体は、室外熱交換器３５に流入する。図２に示されるように、室外熱交換器３５は、ラジエータ２５と同様に、グリル開口部４１からエンジンルーム４２に延びる空気通路Ｗａの途中に配置されている。室外熱交換器３５は、ラジエータ２５よりも空気流れ方向Ｄａの下流側に配置されている。図１に示されるようにヒートポンプサイクル３０が冷房モードで動作している場合、室外熱交換器３５は、その内部を流れる熱媒体と空気との間で熱交換を行うことにより、熱媒体の熱を空気に放熱して熱媒体を冷却する凝縮器として機能する。また、図３に示されるように、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作している場合、室外熱交換器３５は、その内部を流れる熱媒体と空気との間で熱交換を行うことにより、空気の熱を熱媒体に吸収させて熱媒体を加熱する蒸発器として機能する。室外熱交換器３５を通過した熱媒体は、第２三方弁３６に流入する。
【００２４】
第２三方弁３６は、室外熱交換器３５から吐出される熱媒体を流路Ｗ２１及びバイパス流路Ｗ２２のいずれかに選択的に流す。流路Ｗ２１は、第２膨張弁３７及び蒸発器３８が配置される流路である。バイパス流路Ｗ２２は、第２膨張弁３７及び蒸発器３８を迂回する流路である。図１に示されるように、ヒートポンプサイクル３０が冷房モードで動作している場合、第２三方弁３６は、室外熱交換器３５から吐出される熱媒体を流路Ｗ２１に流すように動作する。また、図３に示されるように、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作している場合、第２三方弁３６は、室外熱交換器３５から吐出される熱媒体をバイパス流路Ｗ１２に流すように動作する。
【００２５】
第２膨張弁３７は、ヒートポンプサイクル３０が冷房モードで動作している場合に、室外熱交換器３５から吐出される熱媒体を膨張させて減圧させる。第２膨張弁３７において減圧させられた熱媒体は蒸発器３８に流入する。蒸発器３８は、その内部を流れる熱媒体と空調空気との間で熱交換を行うことにより、空調空気の熱を熱媒体により吸収して空調空気を冷却させる。
【００２６】
次に、ヒートポンプサイクル３０の動作例について具体的に説明する。
図１に示されるように、ヒートポンプサイクル３０では、冷房モードで動作している場合、熱媒体が、「圧縮機３１→室内放熱器３２→室外熱交換器３５→第２膨張弁３７→蒸発器３８→圧縮機３１」の順で循環する。この場合、ヒートポンプサイクル３０では、圧縮機３１から吐出される高温及び高圧の熱媒体が室内放熱器３２に流入する。この際、空調装置では、室内放熱器３２に空調空気が流れないようになっているため、室内放熱器３２を流れる熱媒体は空調空気と熱交換を行うことなく室外熱交換器３５に流入する。
【００２７】
室外熱交換器３５は、ヒートポンプサイクル３０が冷房モードで動作している場合には、凝縮器として機能している。すなわち、室外熱交換器３５では、その内部を流れる高温及び高圧の熱媒体と空気との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が空気に放出されるため、熱媒体が冷却されて凝縮される。
【００２８】
室外熱交換器３５において冷却された熱媒体は、第２膨張弁３７を通じて低圧になるまで減圧させられた後、蒸発器３８に流入する。蒸発器３８では、その内部を流れる低圧の熱媒体と、その外部を流れる空調空気との間で熱交換が行われることにより、空調空気の熱が熱媒体に吸収されて熱媒体が蒸発する。この蒸発器３８における空調空気と熱媒体との熱交換により空調空気が冷却される。冷却された空調空気が車室内に送風されることにより、車室内の冷房が行われる。蒸発器３８において蒸発した熱媒体は、圧縮機３１に吸入されて圧縮された後、ヒートポンプサイクル３０を再循環する。
【００２９】
一方、図３に示されるように、ヒートポンプサイクル３０では、暖房モードで動作している場合、熱媒体が、「圧縮機３１→室内放熱器３２→第１膨張弁３４→室外熱交換器３５→圧縮機３１」の順で流れる。この場合、ヒートポンプサイクル３０では、圧縮機３１から吐出される高温及び高圧の熱媒体が室内放熱器３２に流入する。この際、室内放熱器３２において、その内部を流れる熱媒体と空調空気との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が空調空気に放出されて空調空気が加熱される。この加熱された空気が車室内に送風されることにより、車室内の暖房が行われる。
【００３０】
室内放熱器３２を通過した熱媒体は、第１膨張弁３４を通じて低圧になるまで減圧させられた後、室外熱交換器３５に流入する。室外熱交換器３５は、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作している場合には、蒸発器として機能している。すなわち、室外熱交換器３５では、その内部を流れる低圧の熱媒体と、その外部を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、空気の熱が熱媒体に吸収されて熱媒体が蒸発する。室外熱交換器３５において蒸発した熱媒体は、バイパス流路Ｗ２２を通じて圧縮機３１に吸入されて圧縮された後、ヒートポンプサイクル３０を再循環する。
【００３１】
次に、ラジエータ２５及び室外熱交換器３５の構造について具体的に説明する。
図４に示されるように、ラジエータ２５は、扁平状の複数のチューブ２５０が所定の間隔を有して積層して配置された構造を有している。チューブ２５０は、アルミニウム合金等の金属により形成されている。チューブ２５０の内部には、冷却システム２０を循環する冷却水の流路２５１が形成されている。隣り合うチューブ２５０，２５０の間に形成される隙間には、グリル開口部４１から導入される空気が流れている。ラジエータ２５では、各チューブ２５０の内部を流れる冷却水と、各チューブ２５０の外部を流れる空気との間で熱交換が行われる。
【００３２】
室外熱交換器３５も、ラジエータ２５と同様に、扁平状の複数のチューブ３５０が所定の間隔を有して積層して配置された構造を有している。チューブ３５０も、アルミニウム合金等の金属により形成されている。チューブ３５０の内部には、ヒートポンプサイクル３０を循環する熱媒体の流路３５１が形成されている。隣り合うチューブ３５０，３５０の間に形成される隙間には、グリル開口部４１から導入される空気が流れている。室外熱交換器３５では、各チューブ３５０の内部を流れる熱媒体と、各チューブ３５０の外部を流れる空気との間で熱交換が行われる。
【００３３】
ラジエータ２５においてチューブ２５０，２５０間に形成される隙間、及び室外熱交換器３５においてチューブ３５０，３５０間に形成される隙間には、それらの間に跨がるようにフィン５０が配置されている。フィン５０は、薄い金属板を波状に折り曲げることにより形成される、いわゆるコルゲートフィンからなる。フィン５０は、ラジエータ２５のチューブ２５０及び室外熱交換器３５のチューブ３５０にろう付け等により接合されている。フィン５０は、空気との接触面積を増加させることによりラジエータ２５及び室外熱交換器３５の伝熱面積を増加させ、それらの熱交換性能を向上させる機能を有している。
【００３４】
ラジエータ２５及び室外熱交換器３５は、フィン５０を介して物理的及び熱的に連結されている。すなわち、ラジエータ２５及び室外熱交換器３５は、フィン５０を介して互いに熱を授受することが可能である。このように、本実施形態では、フィン５０が、ラジエータ２５と室外熱交換器３５とを熱的に連結する連結部材に相当する。
【００３５】
一方、図２に示されるように、本実施形態の熱交換システム１０は、シャッタ装置６０と、送風装置７０とを更に備えている。
シャッタ装置６０は、グリル開口部４１に配置されている。したがって、シャッタ装置６０は、ラジエータ２５及び室外熱交換器３５に対して空気流れ方向Ｄａの上流側に配置されている。シャッタ装置６０は、複数のブレードを有している。シャッタ装置６０は、複数のブレードを開閉動作させることにより、グリル開口部４１を開閉させる。シャッタ装置６０が開状態である場合、車両の走行風によりグリル開口部４１を通じてラジエータ２５、室外熱交換器３５、及びエンジンルーム４２に空気が導入される。シャッタ装置６０が閉状態である場合、グリル開口部４１を通じたラジエータ２５、室外熱交換器３５、及びエンジンルーム４２への空気の導入が遮断される。このように、シャッタ装置６０は、ラジエータ２５及び室外熱交換器３５への空気の供給及び遮断を切り替え可能である。シャッタ装置６０が閉状態になることにより、車両の空力性能を向上させることができるため、車両の燃費を改善することが可能となる。具体的には、シャッタ装置６０が開状態である場合よりも、シャッタ装置６０が閉状態である場合の方が、車両の空気抵抗が減少するため、車両の走行負荷が下がる。結果として、図５に示されるように、車両の走行負荷だけでなく、補機電力、ＰＴＣヒータ等の補助電源の電力、圧縮機３１の電力、車両に搭載される電動発動機（ＭＧ）２１やインバータ（ＩＮＶ）２３の損失等を減らすことができる。
【００３６】
送風装置７０は、ラジエータ２５及び室外熱交換器３５に対して空気流れ方向Ｄａの下流側に配置されている。例えば車両が停車している場合や、車両が低速で走行している場合には、ラジエータ２５及び室外熱交換器３５に供給される空気量が不足する可能性がある。このような場合、送風装置７０は、その駆動によりラジエータ２５及び室外熱交換器３５に空気を供給することにより、不足分の空気量を補う。
【００３７】
次に、本実施形態の熱交換システム１０の電気的な構成について説明する。
図６に示されるように、本実施形態の熱交換システム１０は、冷却システム２０を制御する冷却ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８と、車両の空調装置９０を制御する空調ＥＣＵ８４と、ポンプ２４を制御するポンプＥＣＵ２９と、シャッタ装置６０を制御するシャッタＥＣＵ６１と、送風装置７０を制御するファンＥＣＵ７１を備えている。各ＥＣＵ２８，２９，６１，７１，８４は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、制御対象の装置を統括的に制御している。
【００３８】
冷却ＥＣＵ２８には、冷却システム２０や車両に搭載される各種センサの出力信号が車載ネットワークＬｃを介して入力されている。このようなセンサとしては、例えば入口側水温センサ２６及び出口側水温センサ２７がある。図１に示されるように、入口側水温センサ２６は、ラジエータ２５に対して冷却水の流れ方向の上流側に位置する配管に設けられている。入口側水温センサ２６は、ラジエータ２５に流入する冷却水の温度Ｔｉｎを検出するとともに、検出された冷却水の温度Ｔｉｎに応じた信号を出力する。出口側水温センサ２７は、ラジエータ２５に対して冷却水の流れ方向の下流側に位置する配管に設けられている。出口側水温センサ２７は、ラジエータ２５から排出される冷却水の温度Ｔｏｕｔを検出するとともに、検出された冷却水の温度Ｔｏｕｔに応じた信号を出力する。以下では、便宜上、入口側水温センサ２６により検出される冷却水の温度Ｔｉｎを「入口側水温Ｔｉｎ」と称し、出口側水温センサ２７により検出される冷却水の温度Ｔｏｕｔを「出口側水温Ｔｏｕｔ」と称する。
【００３９】
冷却ＥＣＵ２８は、各センサ２６，２７のそれぞれの出力信号に基づいて入口側水温Ｔｉｎ及び出口側水温Ｔｏｕｔの情報を取得するとともに、他のセンサの出力信号に基づいて冷却システム２０の制御に必要な各種状態量を取得する。冷却ＥＣＵ２８は、各センサにより取得される情報に基づいて、ポンプ２４を制御するための制御指令値をポンプＥＣＵ２９に送信する。この制御指令値に基づいてポンプＥＣＵ２９がポンプ２４を制御することにより、電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３を冷却する冷却制御が実行される。
【００４０】
空調ＥＣＵ８４には、空調装置９０や車両に設けられる各種センサの出力信号が入力されている。このようなセンサとしては、例えば内気温センサ８０、外気温センサ８１、車速センサ８２、入口側温度センサ３９がある。内気温センサ８０は、車室内の気温である内気温Ｔｒを検出するとともに、検出された内気温Ｔｒに応じた信号を出力する。外気温センサ８１は、車室外の気温である外気温Ｔａｍを検出するとともに、検出された外気温Ｔａｍに応じた信号を出力する。車速センサ８２は、車両の走行速度である車速Ｖを検出するとともに、検出された車速Ｖに応じた信号を出力する。図１に示されるように、入口側温度センサ３９は、室外熱交換器３５に流入する熱媒体の温度Ｔｃを検出するとともに、検出された熱媒体の温度Ｔｃに応じた信号を出力する。
【００４１】
また、空調ＥＣＵ８４には、操作装置８３から送信される信号も取り込まれている。操作装置８３は、空調装置９０を操作する際にユーザにより操作される部分である。操作装置８３では、例えば車室内の温度を設定することが可能である。操作装置８３は、ユーザの操作により入力される車室内の設定温度Ｔｓの情報を空調ＥＣＵ８４に送信する。
【００４２】
空調ＥＣＵ８４は、各センサ８０〜８２の出力信号に基づいて内気温Ｔｒ、外気温Ｔａｍ、及び車速Ｖの情報を取得するとともに、他のセンサの出力信号に基づいて空調装置９０の制御に必要な各種状態量を取得する。また、空調ＥＣＵ８４は、操作装置８３から、ユーザの操作により設定された各種設定情報を取得する。空調ＥＣＵ８４は、取得した情報に基づいて、ヒートポンプサイクル３０を含め、空調装置９０を統括的に制御する。
【００４３】
シャッタＥＣＵ６１は、車載ネットワークＬｃを介して冷却ＥＣＵ２８及び空調ＥＣＵ８４と通信可能に接続されている。シャッタＥＣＵ６１は、車載ネットワークＬｃを介して各ＥＣＵ２８，２９，７１，８４と各種情報を授受することが可能である。各ＥＣＵ２８，２９，６１，７１，８４の間で授受される情報には、例えば各種センサにより検出される検出値が含まれている。また、冷却ＥＣＵ２８は、冷却システム２０の動作状態に基づいてシャッタ装置６０の開閉動作をシャッタＥＣＵ６１に要求する。さらに、空調ＥＣＵ８４は、ヒートポンプサイクル３０の動作状態に基づいてシャッタ装置６０の開閉動作をシャッタＥＣＵ６１に要求する。シャッタＥＣＵ６１は、冷却ＥＣＵ２８及び空調ＥＣＵ８４からの要求に基づいてシャッタ装置６０の開閉状態を制御する。本実施形態では、シャッタＥＣＵ６１が制御部に相当する。
【００４４】
ファンＥＣＵ７１は、冷却ＥＣＵ２８及び空調ＥＣＵ８４からの要求に基づいて送風装置７０の回転速度等を制御する。また、ファンＥＣＵ７１は、送風装置７０から、その回転速度Ｎｆの情報等を取得する。
次に、冷却ＥＣＵ２８及び空調ＥＣＵ８４により実行されるシャッタ装置６０の開閉動作の要求処理の具体的な手順について説明する。はじめに、空調ＥＣＵ８４により実行される処理の手順について図７を参照して説明する。なお、空調ＥＣＵ８４は、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作している際に、図７に示される処理を所定の周期で繰り返し実行している。
【００４５】
図７に示されるように、空調ＥＣＵ８４は、まず、ステップＳ１０の処理として、室外熱交換器３５における必要吸熱量ＱＡを演算する。具体的には、空調ＥＣＵ８４は、車室内の設定温度Ｔｓと内気温Ｔｒとの偏差に基づいて、内気温Ｔｒを設定温度Ｔｓに近づけるために必要な室内放熱器３２の必要放熱量を演算式やマップ等を用いて演算する。空調ＥＣＵ８４は、演算された室内放熱器３２の必要放熱量から、室外熱交換器３５において熱媒体が空気から吸収する必要のある熱量である必要吸熱量ＱＡを演算式やマップ等を用いて演算する。
【００４６】
空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ１０に続くステップＳ１１の処理として、室外熱交換器３５における実際の吸熱量である実吸熱量Ｑａを演算する。この実吸熱量Ｑａは、例えば次のように演算することが可能である。
室外熱交換器３５の実吸熱量Ｑａは、室外熱交換器３５を流れる熱媒体の温度と外気温Ｔａｍとの偏差である温度差ΔＴ、及び室外熱交換器３５に供給される空気量ＧＡから演算式等を用いて演算することが可能である。そこで、本実施形態の空調ＥＣＵ８４は、外気温センサ８１の出力信号に基づいて外気温Ｔａｍの情報を取得する。また、空調ＥＣＵ８４は、ヒートポンプサイクル３０の制御として、圧縮機３１の回転速度を制御しているため、圧縮機３１の回転速度の情報を把握している。圧縮機３１の回転速度と、室外熱交換器３５の熱媒体の温度との間には相関関係がある。空調ＥＣＵ８４は、それらの相関関係を示す演算式やマップ等に基づいて、圧縮機３１の回転速度から、室外熱交換器３５の熱媒体の温度を演算する。空調ＥＣＵ８４は、演算された室外熱交換器３５の熱媒体の温度と外気温Ｔａｍとの偏差である温度差ΔＴを演算する。また、空調ＥＣＵ８４は、車速Ｖ、及びファンＥＣＵ７１から取得可能な送風装置７０の回転速度Ｎｆに基づいて、室外熱交換器３５に送風されている空気量ＧＡを演算する。空調ＥＣＵ８４は、演算された温度差ΔＴと、室外熱交換器３５に送風されている空気量ＧＡとから演算式等を用いて室外熱交換器３５の実吸熱量Ｑａを演算する。
【００４７】
空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ１１に続くステップＳ１２の処理として、室外熱交換器３５の実吸熱量Ｑａが必要吸熱量ＱＡよりも大きいか否かを判断する。空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ１２の処理で肯定判断した場合には、すなわち室外熱交換器３５の実吸熱量Ｑａが必要吸熱量ＱＡよりも大きい場合には、室外熱交換器３５において空気からの吸熱が必要ないと判断する。この場合、空調ＥＣＵ８４は、シャッタＥＣＵ６１に対してシャッタ装置６０を閉状態にすることを要求するために、ステップＳ１３の処理として、第１要求フラグＦ１を「０」に設定する。
【００４８】
一方、空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ１２の処理で否定判断した場合には、すなわち室外熱交換器３５の実吸熱量Ｑａが必要吸熱量ＱＡ以下である場合には、室外熱交換器３５において空気からの吸熱が必要であると判断する。この場合、空調ＥＣＵ８４は、シャッタＥＣＵ６１に対してシャッタ装置６０を開状態にすることを要求するために、ステップＳ１４の処理として、第１要求フラグＦ１を「１」に設定する。
【００４９】
空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ１３の処理又はステップＳ１４の処理を実行した後、ステップＳ１５の処理として、第１要求フラグＦ１の情報をシャッタＥＣＵ６１に送信する。続いて、空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ１６の処理として、必要吸熱量ＱＡの情報をシャッタＥＣＵ６１に送信した後、図７に示される一連の処理を終了する。
【００５０】
次に、冷却ＥＣＵ２８により実行される処理の手順について図８を参照して説明する。なお、冷却ＥＣＵ２８は、図８に示される処理を所定の周期で繰り返し実行している。
図８に示されるように、冷却ＥＣＵ２８は、まず、ステップＳ２０の処理として、現在から所定時間経過後においてラジエータ２５に流入する冷却水の推定温度である入口側水温の推定値ＴＥｉｎを演算する。具体的には、冷却ＥＣＵ２８は、現在から所定時間前までに入口側水温センサ２６により検出された入口側水温Ｔｉｎの複数の検出値に基づいて、単位時間当たりの入口側水温Ｔｉｎの変化量を演算する。冷却ＥＣＵ２８は、演算された単位時間当たりの入口側水温Ｔｉｎの変化量と、入口側水温センサ２６により検出される現在の入口側水温Ｔｉｎとに基づいて、所定時間経過後の入口側水温の推定値ＴＥｉｎを演算式により演算する。本実施形態では、この所定時間経過後の入口側水温の推定値ＴＥｉｎが、所定時間経過後のラジエータ２５の温度に相当する。
【００５１】
冷却ＥＣＵ２８は、ステップＳ２０に続くステップＳ２１の処理として、所定時間経過後の入口側水温の推定値ＴＥｉｎが所定の温度閾値Ｔｔｈよりも小さいか否かを判断する。温度閾値Ｔｔｈは、冷却システム２０の冷却対象である電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３の冷却状態を維持するために必要な入口側水温Ｔｉｎの上限値である。温度閾値Ｔｔｈは、実験等により設定されており、冷却ＥＣＵ２８のメモリに予め記憶されている。
【００５２】
冷却ＥＣＵ２８は、ステップＳ２１の処理で肯定判断した場合には、すなわち所定時間経過後の入口側水温の推定値ＴＥｉｎが所定の温度閾値Ｔｔｈよりも小さい場合には、冷却システム２０の冷却能力を確保できていると判断する。この場合、冷却ＥＣＵ２８は、シャッタＥＣＵ６１に対してシャッタ装置６０の閉状態を要求するために、ステップＳ２２の処理として、第２要求フラグＦ２を「０」に設定する。
【００５３】
冷却ＥＣＵ２８は、ステップＳ２１の処理で否定判断した場合には、すなわち所定時間経過後の入口側水温の推定値ＴＥｉｎが所定の温度閾値Ｔｔｈ以上である場合には、冷却システム２０の冷却能力を確保できていないと判断する。この場合、ラジエータ２５において熱媒体の熱を空気に放出する必要があるため、冷却ＥＣＵ２８は、シャッタＥＣＵ６１に対してシャッタ装置６０の開状態を要求するために、ステップＳ２３の処理として、第２要求フラグＦ２を「１」に設定する。
【００５４】
冷却ＥＣＵ２８は、ステップＳ２２の処理又はステップＳ２３の処理を実行した後、ステップＳ２４の処理として、第２要求フラグＦ２の情報をシャッタＥＣＵ６１に送信する。続いて、冷却ＥＣＵ２８は、ステップＳ２５の処理として、ラジエータ２５における必要放熱量ＱＢを演算する。具体的には、冷却ＥＣＵ２８は、ポンプ２４を制御しているため、ポンプ２４の回転速度の情報を把握している。冷却ＥＣＵ２８は、ポンプ２４の回転速度に基づいてラジエータ２５を流れる冷却水の流量を演算式等により演算する。また、冷却ＥＣＵ２８は、ラジエータ２５の入口側水温Ｔｉｎ及び出口側水温Ｔｏｕｔの偏差を演算するとともに、演算された偏差と、ラジエータ２５を流れる冷却水の流量とから演算式等を用いてラジエータ２５の実際の放熱量を演算する。冷却ＥＣＵ２８は、このラジエータ２５の実際の放熱量、及びその推移に基づいて、ラジエータ２５の入口側水温Ｔｉｎが所定温度に達しないためにラジエータ２５から放出すべき熱量を演算することにより、ラジエータ２５の必要放熱量ＱＢを求める。なお、所定温度は、電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３の動作を保証することの可能なラジエータ２５の入口側水温Ｔｉｎの上限値であり、予め実験等により設定されている。
【００５５】
冷却ＥＣＵ２８は、ステップＳ２５に続くステップＳ２６の処理として、演算されたラジエータ２５の必要放熱量ＱＢの情報をシャッタＥＣＵ６１に送信した後、図８に示される一連の処理を終了する。
一方、シャッタＥＣＵ６１は、空調ＥＣＵ８４から送信される第１要求フラグＦ１、及び冷却ＥＣＵ２８から送信される第２要求フラグＦ２に基づいて、シャッタ装置６０の開閉状態を制御する。次に、シャッタＥＣＵ６１により実行される処理の手順について図９を参照して具体的に説明する。なお、シャッタＥＣＵ６１は、図９に示される処理を所定の周期で繰り返し実行する。
【００５６】
図９に示されるように、シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３０の処理として、空調ＥＣＵ８４から送信される第１要求フラグＦ１、及び冷却ＥＣＵ２８から送信される第２要求フラグＦ２が共に「０」に設定されているか否かを判断する。第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２が共に「０」に設定されている場合には、室外熱交換器３５において吸熱の必要がなく、且つラジエータ２５において放熱の必要がない状況である。そのため、シャッタＥＣＵ６１は、第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２が共に「０」に設定されている場合には、ステップＳ３０の処理で肯定判断し、ステップＳ３１の処理として、シャッタ装置６０を閉状態に設定した後、図９に示される一連の処理を終了する。なお、本実施形態におけるシャッタ装置６０の閉状態とは、シャッタ装置６０の一部又は全部が閉じられている状態を意味する。
【００５７】
シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３１の処理で否定判断した場合には、ステップＳ３２の処理として、第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２が共に「１」に設定されているか否かを判断する。第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２が共に「１」に設定されている場合には、室外熱交換器３５において吸熱が必要な状況であって、且つラジエータ２５において放熱が必要な状況である。本実施形態の熱交換システム１０では、このような状況において、ラジエータ２５からフィン５０を介した室外熱交換器３５への熱伝達により室外熱交換器３５の吸熱及びラジエータ２５の放熱を満足することが可能な場合には、シャッタ装置６０を閉状態にすることとしている。これにより、シャッタ装置６０が閉状態に設定されている時間を延ばすことができるため、車両の空力性能を改善することが可能となる。
【００５８】
具体的には、シャッタＥＣＵ６１は、第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２が共に「１」に設定されている場合には、ステップＳ３２の処理で肯定判断し、ステップＳ３３の処理として、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡがラジエータ２５の必要放熱量ＱＢよりも小さいか否かを判断する。シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３２の処理で否定判断した場合には、すなわち室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡがラジエータ２５の必要放熱量ＱＢ以上である場合には、ステップＳ３７の処理として、シャッタ装置６０を開状態に設定する。
【００５９】
シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３３の処理で肯定判断した場合には、すなわち室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡがラジエータ２５の必要放熱量ＱＢよりも小さい場合には、ステップＳ３４の処理として、判定値ＱＣを以下の式ｆ１に基づいて演算する。
ＱＣ←ＱＢ−ＱＡ−α  （ｆ１）
なお、式ｆ１において補正値αは、ラジエータ２５からフィン５０を介した室外熱交換器３５への熱伝達の際に失われる熱量を示している。この補正値αには、例えばフィン５０から空気に放出される熱量が含まれる。補正値αは、実験等により求められており、シャッタＥＣＵ６１のメモリに予め記憶されている。なお、補正値αが必要吸熱量ＱＡや必要放熱量ＱＢに対して無視できる程度に小さい場合には、補正値αが「０」に設定されていてもよい。
【００６０】
シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３４に続くステップＳ３５の処理として、判定値ＱＣが、予め設定された閾値Ｑｔｈよりも大きいか否かを判断する。本実施形態では、このステップＳ３５の処理が、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡをラジエータ２５の必要放熱量ＱＢにより補うことができる状況であるか否かを判定する処理に相当する。シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３５の処理で肯定判断した場合には、すなわち判定値ＱＣが閾値Ｑｔｈよりも大きい場合には、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡをラジエータ２５の必要放熱量ＱＢにより補うことができる状況であると判定する。この場合、シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３６の処理として、シャッタ装置６０を閉状態に設定した後、図９に示される一連の処理を終了する。
【００６１】
また、シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３５の処理で否定判断した場合には、すなわち判定値ＱＣが閾値Ｑｔｈ以下である場合には、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡをラジエータ２５の必要放熱量ＱＢにより補うことができる状況ではないと判定する。この場合、シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３７の処理として、シャッタ装置６０を開状態に設定した後、図９に示される一連の処理を終了する。
【００６２】
一方、シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３２の処理で否定判断した場合には、すなわち第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２のいずれか一方が「１」に設定されている場合には、ステップＳ３８の処理として、シャッタ装置６０を開状態に設定した後、図９に示される一連の処理を終了する。
【００６３】
以上説明した本実施形態の熱交換システム１０によれば、以下の（１）〜（４）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）ラジエータ２５及び室外熱交換器３５がフィン５０を介して熱的に連結されているため、ラジエータ２５と室外熱交換器３５との間で熱を授受することが可能となる。したがって、ラジエータ２５と室外熱交換器３５との間で熱交換を行うために送風装置７０を回転させる必要がある場合であっても送風装置の回転速度を遅くすることが可能である。また、条件次第では送風装置７０を停止させることも可能である。よって、消費電力を低減することができる。
【００６４】
（２）仮に車両にシャッタ装置６０が設けられていないとすると、グリル開口部４１から流入した空気がラジエータ２５及び室外熱交換器３５を通過するため、ラジエータ２５の熱が空気に逃げることになる。そのため、ラジエータ２５から室外熱交換器３５に熱が伝達され難くなる。より詳しくは、図１０に示されるように、ラジエータ２５を通過する空気の風量が増加するほど、ラジエータ２５から室外熱交換器３５への熱移動量は減少する。この点、本実施形態の熱交換システム１０では、蒸発器として室外熱交換器３５が作動しているときに、換言すれば空気から吸熱する吸熱器として室外熱交換器３５が作動しているときに、シャッタＥＣＵ６１がシャッタ装置６０を閉状態にする。シャッタ装置６０が閉状態になることにより、ラジエータ２５及び室外熱交換器３５への空気の流入を遮断することができるため、ラジエータ２５の熱が空気に逃げ難くなる。そのため、より効率的にラジエータ２５と室外熱交換器３５との間で熱を授受することが可能となる。
【００６５】
（３）シャッタＥＣＵ６１は、第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２が共に「１」に設定されている場合、ラジエータ２５の必要放熱量ＱＢから室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡを減算することにより得られる判定値ＱＣが閾値Ｑｔｈよりも大きいと判断した場合には、シャッタ装置６０を閉状態に設定する。これにより、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡをラジエータ２５の必要放熱量ＱＢにより補うことができる状況である場合には、シャッタ装置６０が閉状態になるため、シャッタ装置６０が閉状態に設定されている期間を延ばすことができる。結果的に、車両の空力性能を向上させることができる。よって、車両の燃費を改善することが可能であるため、航続距離を拡大することができる。また、ヒートポンプサイクル３０が暖房モードで動作可能な時間を延ばすこともできる。
【００６６】
（４）シャッタＥＣＵ６１は、ラジエータ２５の必要放熱量ＱＢから室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡを減算した減算値から、フィン５０の放熱量に基づく補正値αを更に減算することにより、判定値ＱＣを演算する。これにより、フィン５０の放熱量をも加味した判定値ＱＣを演算することが可能であるため、シャッタ装置６０を閉状態にすることが可能か否かを、より的確に判定することが可能となる。
【００６７】
＜第２実施形態＞
次に、熱交換システム１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換システム１０との相違点を中心に説明する。
図１１に示されるように、シャッタＥＣＵ６１は、ステップＳ３７の処理でシャッタ装置６０を開状態に設定した後、ステップＳ３９の処理として、送風装置７０の制御指令値をファンＥＣＵ７１に送信することにより送風装置７０の駆動を制御する。ステップＳ３９の処理は、次のように実行される。
【００６８】
シャッタＥＣＵ６１は、送風装置７０の制御指令値としてデューティ値をファンＥＣＵ７１に送信する。このデューティ値に基づいてファンＥＣＵ７１が送風装置７０の駆動を制御する。デューティ値は、送風装置７０の通電制御量を示すものである。デューティ値が大きくなるほど、送風装置７０の通電量が増加するため、送風装置７０の回転速度が増加する。これに対し、デューティ値が小さくなるほど、送風装置７０の通電量が減少するため、送風装置７０の回転速度が減少する。
【００６９】
また、シャッタＥＣＵ６１は、ラジエータ２５と室外熱交換器３５との間の熱交換量ＱＤを演算する。熱交換量ＱＤは、例えば次のように演算される。まず、シャッタＥＣＵ６１は、入口側水温センサ２６により検出される入口側水温Ｔｉｎに基づいてラジエータ２５の温度を推定する。また、シャッタＥＣＵ６１は、入口側温度センサ３９により検出される冷媒の温度Ｔｃに基づいて室外熱交換器３５の温度を推定する。シャッタＥＣＵ６１は、推定されたラジエータ２５の温度及び室外熱交換器３５の温度に基づいて、それらの温度差を演算するとともに、演算された温度差に基づいて熱交換量ＱＤを演算する。なお、シャッタＥＣＵ６１は、出口側水温センサ２６により検出される出口側水温Ｔｏｕｔに基づいてラジエータ２５の温度を推定してもよい。また、室外熱交換器３５の出口側の冷媒温度を検出するセンサが熱交換システム１０に設けられている場合には、シャッタＥＣＵ６１は、このセンサにより検出される冷媒温度に基づいて室外熱交換器３５の温度を推定してもよい。さらに、冷媒の温度を検出するセンサに代えて、冷媒の圧力を検出するセンサを用いることも可能である。
【００７０】
さらに、シャッタＥＣＵ６１は、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡから熱交換量ＱＤを減算した第１減算値Ｄ１を演算する。シャッタＥＣＵ６１は、室外熱交換器３５の吸熱量と送風装置７０のデューティ値との関係を示すマップを有しており、このマップに基づいて第１減算値Ｄ１から送風装置７０の第１デューティ値ＤＡを演算する。
【００７１】
また、シャッタＥＣＵ６１は、ラジエータ２５の必要放熱量ＱＢから熱交換量ＱＤを減算した第２減算値Ｄ２を演算する。シャッタＥＣＵ６１は、ラジエータ２５の放熱量と送風装置７０のデューティ値との関係を示すマップを有しており、このマップに基づいて第２減算値Ｄ２から送風装置７０の第２デューティ値ＤＢを演算する。
【００７２】
シャッタＥＣＵ６１は、第１デューティ値ＤＡ及び第２デューティ値ＤＢのうち、値の大きい方を送風装置７０のデューティ値ＤＣとして設定するとともに、設定されたデューティ値ＤＣをファンＥＣＵ７１に送信することで送風装置７０の駆動を制御する。
以上説明した本実施形態の熱交換システム１０によれば、以下の（５）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
【００７３】
（５）シャッタＥＣＵ６１は、判定値ＱＣが閾値Ｑｔｈ以下であると判断した場合には、シャッタ装置６０を開状態に設定するとともに、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡから熱交換量ＱＤを減算した第１減算値Ｄ１と、ラジエータ２５の必要放熱量ＱＢから熱交換量ＱＤを減算した第２減算値Ｄ２とに基づいて、送風装置７０の駆動を制御する。このような構成によれば、室外熱交換器３５の必要吸熱量ＱＡ及びラジエータ２５の必要放熱量ＱＢに基づいて送風装置７０を駆動させる場合と比較すると、ラジエータ２５の放熱及び室外熱交換器３５の吸熱を満足しつつ、送風装置７０の回転速度を低減することが可能である。よって、消費電力を低減することが可能である。
【００７４】
＜第３実施形態＞
次に、熱交換システム１０の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換システム１０との相違点を中心に説明する。
図１に破線で示されるように、本実施形態の熱交換システム１０には、室外熱交換器３５から流出する冷媒の圧力Ｐａを検出する冷媒圧力センサ８５が設けられている。本実施形態では、冷媒圧力センサ８５が、室外熱交換器３５を流れる冷媒の圧力を検出するセンサに相当する。図６に破線で示されるように、冷媒圧力センサ８５の出力信号は空調ＥＣＵ８４に取り込まれている。空調ＥＣＵ８４は、冷媒圧力センサ８５により検出される冷媒の圧力Ｐａ、内気温センサ８０により検出される内気温Ｔｒ、及び外気温センサ８１により検出される外気温Ｔａｍに基づいて、図１２に示される処理を実行する。
【００７５】
図１２に示されるように、空調ＥＣＵ８４は、まず、ステップＳ４０の処理として、目標冷媒圧力ＰＡを演算する。具体的には、空調ＥＣＵ８４は、メモリに記憶されているマップを用いて外気温Ｔａｍから目標冷媒圧力の基礎値ＰＡｂを演算する。このマップでは、外気温Ｔａｍが上昇するほど目標冷媒圧力の基礎値ＰＡｂが増加するように設定されている。また、空調ＥＣＵ８４は、車室内の設定温度Ｔｓと内気温Ｔｒとの偏差ΔＴ（＝Ｔｓ−Ｔｒ）を演算するとともに、演算された偏差ΔＴから、メモリに記憶されているマップを用いて目標冷媒圧力の補正値ΔＰＡを演算する。このマップでは、偏差ΔＴが大きくなるほど補正値ΔＰＡが増加するとともに、偏差ΔＴが小さくなるほど補正値ΔＰＡが減少するように設定されている。空調ＥＣＵ８４は、目標冷媒圧力の基礎値ＰＡｂに補正値ΔＰＡを加算することにより最終的な目標冷媒圧力ＰＡ（＝ＰＡｂ＋ΔＰＡ）を求める。
【００７６】
空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ４０に続くステップＳ４１の処理として、冷媒圧力センサ８５の出力信号に基づいて室外熱交換器３５の実冷媒圧力Ｐａの情報を取得する。
空調ＥＣＵ８４は、ステップＳ４１に続くステップＳ４２の処理として、実冷媒圧力Ｐａが目標冷媒圧力ＰＡよりも大きいか否かを判断する。空調ＥＣＵ８４は、実冷媒圧力Ｐａが目標冷媒圧力ＰＡよりも大きい場合には、ステップＳ４２の処理で肯定判断して、続くステップＳ４３の処理として、シャッタ装置６０を閉状態に設定するようにシャッタＥＣＵ６１に対して指示する。一方、空調ＥＣＵ８４は、実冷媒圧力Ｐａが目標冷媒圧力ＰＡ以下である場合には、ステップＳ４２の処理で否定判断して、続くステップＳ４４の処理として、シャッタ装置６０を開状態にするようにシャッタＥＣＵ６１に対して指示する。シャッタＥＣＵ６１は、空調ＥＣＵ８４からの指示に基づいてシャッタ装置６０を開閉させる。
【００７７】
次に、本実施形態の熱交換システム１０の動作例について説明する。
室外熱交換器３５の冷媒圧力Ｐａが低くなりすぎると室外熱交換器３５が着霜してしまうため、外気温Ｔａｍに応じて目標冷媒圧力ＰＡを設定するようにしている。一方、室外熱交換器３５の冷媒圧力Ｐａが上がりすぎると、室外熱交換器３５において外気温Ｔａｍとの温度差が取れなくなるため、室外熱交換器３５の吸熱量が下がる。外気からの室外熱交換器３５の吸熱量が小さいと室外熱交換器３５の冷媒圧力Ｐａが下がり、外気からの室外熱交換器３５の吸熱量が大きいと室外熱交換器３５の冷媒圧力Ｐａが上がる。つまり、シャッタ装置６０が開状態になることにより室外熱交換器３５に供給される外気の風速が速くなると、室外熱交換器３５の冷媒圧力Ｐａが上がる。このときに、室外熱交換器３５の冷媒圧力Ｐａが目標冷媒圧力ＰＡよりも高いと、室外熱交換器３５に供給される外気の風速を遅くする、すなわちシャッタ装置６０を閉状態にすることができる。
【００７８】
なお、室外熱交換器３５の冷媒圧力Ｐａが目標冷媒圧力ＰＡよりも高い場合に、シャッタ装置６０を閉状態にするという方法に代えて、送風装置７０の回転速度を下げるという方法を採用することも可能である。
本実施形態の熱交換システム１０によれば、第１実施形態の熱交換システム１０で用いられる熱量ＱＡ，Ｑａ，ＱＢ，Ｑｃを演算する必要がないため、演算処理を簡素化することが可能である。
【００７９】
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・各実施形態の熱交換システム１０では、ラジエータ２５と室外熱交換器３５とを熱的に連結する連結部材として、フィン５０に限らず、適宜の部材を用いることが可能である。
【００８０】
・シャッタ装置６０は、グリル開口部４１からエンジンルーム４２に延びる空気通路Ｗａに配置されていてもよい。また、シャッタ装置６０は、空気の流れ方向における室外熱交換器３５の下流側に配置されていてもよい。
・冷却システム２０が冷却対象とする発熱源としては、電動発動機２１、バッテリ２２、及びインバータ２３に限らず、車両に搭載される任意の発熱源を用いることが可能である。
【００８１】
・第１実施形態のシャッタＥＣＵ６１は、図９に示されるステップＳ３２の処理で否定判断した場合に、すなわち第１要求フラグＦ１及び第２要求フラグＦ２のいずれか一方が「１」に設定されている場合に、シャッタ装置６０を閉状態にする処理を実行してもよい。
・本開示に記載のＥＣＵ及びその制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及びその制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及びその制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。
【００８２】
・電気自動車等の電動機を動力源とする車両に上記実施形態の構成を採用する場合には、エンジンルーム４２は、電動機が収容される空間であってもよい。
・図１３に示されるように、ラジエータ２５は室外熱交換器３５よりも空気流れ方向Ｄａの下流側に配置されていてもよい。ところで、シャッタ装置６０が閉状態の場合であっても、シャッタ装置６０の複数のブレードの間には隙間が形成される可能性があるため、この隙間を通じてエンジンルーム４２に微量の空気が流れるおそれがある。この空気の流れにより、図１３に示される構成において仮にフィン５０が設けられていない場合には、ラジエータ２５の熱を室外熱交換器３５に伝達することが難しくなる可能性がある。具体的には、図１３に示されるようにラジエータ２５が室外熱交換器３５よりも空気流れ方向Ｄａの下流側に配置されている場合には、ラジエータ２５の熱を吸収した空気が室外熱交換器３５を流れることなくエンジンルーム４２へと流れる。そのため、フィン５０が設けられていない場合には、ラジエータ２５の熱を室外熱交換器３５に伝達することが難しい。この点、図１３に示されるようにラジエータ２５及び室外熱交換器３５がフィン５０を介して熱的に連結されていれば、仮にシャッタ装置６０が閉状態である状況で微量の空気がラジエータ２５及び室外熱交換器３５に流れている場合であっても、ラジエータ２５の熱を室外熱交換器３５にフィン５０を介して伝達することが可能となる。
【００８３】
・図９及び図１１に示されるステップＳ３１，Ｓ３６に示される処理では、シャッタ装置６０を閉状態にする処理に代えて、シャッタ装置６０の開度を、ステップＳ３７，Ｓ３８で設定されるシャッタ装置６０の開度よりも閉じる方向に調整する処理を実行してもよい。図１２のステップＳ４３の処理でも同様である。
【００８４】
・室外熱交換器３５は、空気から吸熱する吸熱器として用いられるものに限らず、空気に放熱する放熱器として用いられるものであってもよい。
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００８５】
Ｄ１：第１減算値
Ｄ２：第２減算値
ＱＡ：必要吸熱量
Ｑａ：実吸熱量
ＱＢ：必要放熱量
ＱＣ：判定値
Ｑｔｈ：閾値
ＴＥｉｎ：入口側水温の推定値（所定時間経過後のラジエータの温度）
Ｔｔｈ：所定温度
Ｗａ：空気通路
α：補正値
１０：熱交換システム
２０：冷却システム
２５：ラジエータ
３０：ヒートポンプサイクル（熱交換サイクル）
３５：室外熱交換器
４１：グリル開口部
４２：エンジンルーム
５０：フィン（連結部材）
６０：シャッタ装置
６１：シャッタＥＣＵ（制御部）
７０：送風装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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