(57)【要約】【課題】冷媒サイクルのコンプレッサが故障した場合にバッテリ温度の上昇を抑制する。【解決手段】電動車両用熱管理システム１００は、エアコン用冷媒ループと、バッテリ用冷媒を、電動モータ３３への供給電力を蓄電するバッテリ１と、蒸発部１７と、車室内の空気を車室外へと放出する換気用のドラフタ６内に設けられドラフタ６内を流れる空気とバッテリ用冷媒との間で熱交換する熱交換器５６と、の間で循環させるバッテリ用冷媒ループ５０と、バッテリ用冷媒ループ５０を、熱交換器５６を流れる状態と、熱交換器５６を迂回する状態と、の間で切り換え可能な切り換え手段５８、５９と、圧縮部１１が故障した場合、バッテリ用冷媒ループ５０を熱交換器５６を流れる状態に切り換え、熱交換器５６によってバッテリ用冷媒の熱をドラフタ６内の空気へと放熱する熱管理制御手段７０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによって駆動される電動車両に用いられる車両用熱管理システムであって、
エアコン用冷媒を圧縮する圧縮部と、エアコン用冷媒の熱を放熱してエアコン用冷媒を凝縮させる凝縮部と、エアコン用冷媒を膨張させて減圧させる減圧部と、エアコン用冷媒に熱を吸熱させてエアコン用冷媒を蒸発させる蒸発部とを有し、エアコン用冷媒を循環させるエアコン用冷媒ループと、
バッテリ用冷媒を、前記電動モータへの供給電力を蓄電するバッテリと、前記エアコン用冷媒ループと共通の前記蒸発部と、車室内の空気を車室外へと放出する換気用のドラフタ内に設けられ前記ドラフタ内を流れる空気とバッテリ用冷媒との間で熱交換する熱交換器と、の間で循環させるバッテリ用冷媒ループと、
前記バッテリ用冷媒ループを、前記熱交換器を流れる状態と、前記熱交換器を迂回する状態と、の間で切り換え可能な切り換え手段と、
前記圧縮部がエアコン用冷媒を圧縮することができなくなった場合、前記バッテリ用冷媒ループを前記熱交換器を流れる状態に切り換え、前記熱交換器によってバッテリ用冷媒の熱を前記ドラフタ内の空気へと放熱する熱管理制御手段と、
を備えることを特徴とする電動車両用熱管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両用熱管理システムであって、
ヒータ用冷媒を、前記エアコン用冷媒ループと共通の前記凝縮部と、ヒータ用冷媒から車内への導入空気に放熱させる車内放熱器と、の間で循環させるヒータ用冷媒ループを備え、
前記熱管理制御手段は、車室内温度を調整する空調ユニットの目標吹き出し温度が車室内空気温度より高い場合であって、バッテリ用冷媒の温度が車室内空気温度より低い場合、前記バッテリ用冷媒ループを前記熱交換器を流れる状態に切り換え、前記熱交換器によって前記ドラフタ内を流れる空気からバッテリ用冷媒に吸熱させる、
ことを特徴とする電動車両用熱管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に搭載される電動車両用熱管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの駆動力によって走行する電動車両は、エンジンを搭載していないので、暖房時にエンジンの排熱を利用することができない。また、ハイブリッド車両のようにエンジンを搭載した電動車両においても、エンジンを常時運転させているわけではないので、暖房時の熱量が不足する。そこで、暖房時には、電動コンプレッサを備えた冷媒サイクルによって構成される空調装置によって車室内温度を上昇させている。
【０００３】
しかし、空調装置を作動させた分だけバッテリに蓄電された電力が消費されるので、車両の航続可能距離が低下する。
【０００４】
特許文献１は、空調装置を構成する冷媒サイクルとは別に、バッテリを冷却する冷却水回路を備え、冷媒と冷却水との間で熱交換可能な空調システムを開示している。この空調システムは、充電中にバッテリを加熱しておき、車両の動作中であって暖房を使用する際に、バッテリに蓄熱された熱を利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６８３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の空調システムは、冷媒サイクルのコンプレッサが故障して停止した場合、バッテリを冷却する冷却水回路から放熱することができなくなる。これにより、コンプレッサの故障時にはバッテリ温度が上昇してバッテリが劣化する可能性がある。
【０００７】
また、バッテリ温度の上昇を抑えるため、コンプレッサが故障した場合には直ちに電動モータの駆動を停止させることも考えられるが、これでは電動モータの駆動を停止している間、車両を走行させることができなくなる。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、冷媒サイクルのコンプレッサが故障した場合にバッテリ温度の上昇を抑制することができる電動車両用熱管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様によれば、電動モータによって駆動される電動車両に用いられる車両用熱管理システムであって、エアコン用冷媒を圧縮する圧縮部と、エアコン用冷媒の熱を放熱してエアコン用冷媒を凝縮させる凝縮部と、エアコン用冷媒を膨張させて減圧させる減圧部と、エアコン用冷媒に熱を吸熱させてエアコン用冷媒を蒸発させる蒸発部とを有し、エアコン用冷媒を循環させるエアコン用冷媒ループと、バッテリ用冷媒を、電動モータへの供給電力を蓄電するバッテリと、エアコン用冷媒ループと共通の蒸発部と、車室内の空気を車室外へと放出する換気用のドラフタ内に設けられドラフタ内を流れる空気とバッテリ用冷媒との間で熱交換する熱交換器と、の間で循環させるバッテリ用冷媒ループと、バッテリ用冷媒ループを、熱交換器を流れる状態と、熱交換器を迂回する状態と、の間で切り換え可能な切り換え手段と、圧縮部がエアコン用冷媒を圧縮することができなくなった場合、バッテリ用冷媒ループを熱交換器を流れる状態に切り換え、熱交換器によってバッテリ用冷媒の熱をドラフタ内の空気へと放熱する熱管理制御手段と、を備えることを特徴とする電動車両用熱管理システムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記態様によれば、圧縮部が故障してエアコン用冷媒の循環が停止しても、熱交換器においてバッテリ用冷媒の熱を放熱することができるので、圧縮部故障時のバッテリ温度の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電動車両用熱管理システムの全体構成を示している。
【図２】電動車両用熱管理システムが適用された車両を示す側面図である。
【図３】電動車両用熱管理システムの制御システム図である。
【図４】電動車両用熱管理システムの処理内容を示したフローチャートである。
【図５】電動車両用熱管理システムの処理内容を示したフローチャートである。
【図６】電動車両用熱管理システムの処理内容を示したフローチャートである。
【図７】暖房時における電動車両用熱管理システムの作動状態を示している。
【図８】冷房時における電動車両用熱管理システムの作動状態を示している。
【図９】コンプレッサ異常時における電動車両用熱管理システムの作動状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る電動車両用熱管理システム１００の全体構成を示している。
【００１４】
電動車両用熱管理システム１００は、エアコンループ１０と、高水温ループ３０と、低水温ループ５０と、を備える。
【００１５】
エアコンループ１０について説明する。
【００１６】
エアコンループ１０は、冷媒（例えばＨＦＣ１３４ａなど）を、コンプレッサ１１、コンデンサ１２、膨張弁１３、及びエバポレータ１４の順に循環させる冷凍サイクルを構成する冷媒回路である。
【００１７】
コンプレッサ１１は、電動モータによって駆動され、冷媒ガスを圧縮して高温高圧の圧縮冷媒ガスを吐出する。
【００１８】
コンデンサ１２は、圧縮冷媒ガスと外気との間で熱交換を行って、圧縮冷媒ガスの熱を外気に放熱することで圧縮冷媒ガスを冷却し、凝縮させて液体冷媒とする。
【００１９】
膨張弁１３は、高圧の液体冷媒を膨張させて低圧の液体冷媒とする。膨張弁１３は感温式膨張弁（ＴＸＶ）であり、エバポレータ１４の出口における過熱度が予め設定した所定の状態となるようにエバポレータ１４に流入する冷媒量を制御する。
【００２０】
エバポレータ１４は、液体冷媒と車室内空気との間で熱交換を行って、車室内空気の熱を吸収することで車室内空気を冷却し、液体冷媒を蒸発させて冷媒ガスとする。
【００２１】
エアコンループ１０はさらに、コンプレッサ１１の下流側とコンデンサ１２の下流側とをバイパスするバイパス流路１５と、バイパス流路１５の途中に設けられる水コンデンサ１６と、エバポレータ１４と並列に設けられるチラー１７及び膨張弁１８に冷媒を流す流路１９と、を備える。
【００２２】
水コンデンサ１６は高水温ループ３０に設けられ、バイパス流路１５を流れる冷媒と高水温ループ３０を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。チラー１７は低水温ループ５０に設けられ、エアコンループ１０の冷媒と低水温ループ５０との間で熱交換を行う熱交換器である。チラー１７への冷媒の流出入もエバポレータ１４と同様に感温式膨張弁（ＴＸＶ）を介して行われる。
【００２３】
エアコンループ１０はさらに、コンプレッサ１１の吐出冷媒をコンデンサ１２側及びバイパス流路１５側の少なくとも一方に流すように流路を切り換え可能な三方弁２０と、バイパス流路１５を流れる冷媒がコンデンサ１２側に逆流することを防止する逆止弁２１と、エバポレータ１４への冷媒流路を開閉可能なエバ電磁弁２２と、チラー１７への冷媒流路を開閉可能なチラー電磁弁２３と、を備える。
【００２４】
次に、高水温ループ３０について説明する。
【００２５】
高水温ループ３０は、冷却水（例えば不凍液など）を、ラジエータポンプ３１、ラジエータ３２、モータ３３の順に循環させるとともに、Ｈ／Ｃポンプ３４、ヒータコア３５、水コンデンサ１６の順に循環させる。つまり、高水温ループ３０は、モータ３３及び水コンデンサ１６の少なくとも一方で吸熱した熱を、ラジエータ３２及びヒータコア３５の少なくとも一方で放熱する冷却水回路である。
【００２６】
ラジエータポンプ３１は、冷却水をラジエータ３２へと送出する。ラジエータ３２は、冷却水と車室外空気との間で熱交換を行って、冷却水の熱を車室外へと放出することで冷却水を冷却する。モータ３３は、車両駆動用の電動モータであり、バッテリ１からの電力供給を受けて車両を駆動する。
【００２７】
Ｈ／Ｃポンプ３４は、冷却水をヒータコア３５へと送出する。ヒータコア３５は、冷却水と車室内空気との間で熱交換を行って、冷却水の熱を車室内へと放出することで車室内空気を加熱し、冷却水を冷却する。水コンデンサ１６は、エアコンループ１０の冷媒と高水温ループ３０の冷却水との間で熱交換を行う熱交換器であり、冷媒から冷却水へと熱が伝達される。
【００２８】
高水温ループ３０はさらに、水コンデンサ１６の下流側とラジエータポンプ３１の上流側とを接続してモータ３３をバイパスするバイパス流路３６と、水コンデンサ１６の下流側の冷却水をモータ３３側及びバイパス流路３６側の少なくとも一方に流すように流路を切り換え可能な水切り換え弁３７と、を備える。
【００２９】
次に、低水温ループ５０について説明する。
【００３０】
低水温ループ５０は、冷却水（例えば不凍液など）を、バッテリポンプ５１、サブラジエータ５６、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２、インバータ５３、温水ヒータ５４、ウォータジャケット５５、チラー１７の順に循環させる。
【００３１】
バッテリポンプ５１は、冷却水をサブラジエータ５６へと送出する。サブラジエータ５６は、車両の後方に配置されるドラフタダクト６内に設けられ、ドラフタダクト６を通って車外へ放出される車室内空気と低水温ループ５０の冷却水との間で熱交換を行う。
【００３２】
ドラフタダクト６は、図２に示すように、換気のために車室内空気を車外へと放出する通風路であり、空調ユニットによって車外の空気を導入した場合に生じる車室内と大気との気圧差によって車室内空気を車外へと放出する。ドラフタダクト６の入口６ａは、例えばリアパーセルやリアシートの側部などに設けられ、出口６ｂはリアバンパの裏側などに設けられる。
【００３３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５２は、バッテリ１から供給された電力を例えば１２Ｖに降圧し、駆動系（モータ３３、インバータ５３など）とは異なる電源系統（サブバッテリなど）へ出力される。インバータ５３は、車両の要求駆動力に応じてバッテリ１の直流電力を交流電力に変換してモータ３３へと供給する。バッテリ１は、車両駆動用のモータ３３に供給する電力を蓄電し、バッテリ１と外気との間の断熱性を確保できる断熱構造となっている。
【００３４】
温水ヒータ５４は、例えばＰＴＣヒータなどであり、バッテリ１から供給される電力によって発熱して冷却水を加熱する。ウォータジャケット５５は、冷却水とバッテリ１との間で熱交換を行う熱交換器であり、バッテリモジュールとの接触面積が大きくなるようにバッテリ１に隣接して設けられる。チラー１７は、低水温ループ５０の冷却水とエアコンループ１０の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であり、冷媒から冷却水へと熱が伝達される。
【００３５】
低水温ループはさらに、バッテリポンプ５１から送出された冷却水を、サブラジエータ５６を迂回してＤＣ／ＤＣコンバータ５２へと送るバイパス流路５７と、バイパス流路５７を開閉可能なバイパス電磁弁５８と、冷却水をサブラジエータ５６側へと流す流路を開閉するサブＲＡＤ電磁弁５９と、を備える。
【００３６】
電動車両用熱管理システム１００は、以上の３つのループから構成され、各ループ間で熱の伝達が行われる。
【００３７】
図２は、電動車両用熱管理システム１００を適用した車両の一例を示す側面図である。
【００３８】
高水温ループ３０は、走行時にモータ３３で生じる排熱及び水コンデンサ１６から吸熱した熱により高温となるので、車両の走行風によって冷却水を効率的に冷却できるよう、車両の最前部に配設される。
【００３９】
エアコンループ１０は、空調ユニットを構成するエバポレータ１４を有するので、車両前方であって車室内に近接する位置に配設される。
【００４０】
低水温ループ５０は、車両中央の下部に搭載されるバッテリ１、エアコンループ１０の冷媒と熱交換するチラー１７、及びドラフタダクト６内に設けられるサブラジエータ５６を循環するので、車室の最前部から最後部までにわたって設けられる。
【００４１】
ここで、車両と車室外空気との間の熱の授受について説明する。
【００４２】
高水温ループ３０のラジエータ３２とエアコンループ１０のコンデンサ１２とは、車両走行時の走行風を受ける位置に配設される。これにより、走行中は走行風によってラジエータ３２及びコンデンサ１２からの放熱を行うことが可能である。さらに、電動のコンデンサファン２がラジエータ３２及びコンデンサ１２に隣接して設けられ、コンデンサファン２を作動させることでラジエータ３２及びコンデンサ１２からの放熱を強制的に行うことも可能である。
【００４３】
さらに、車両と車室内空気との間の熱の授受について説明する。
【００４４】
車室内の温度を調整する空調ユニットは、ブロアファン３、エバポレータ１４、ミックスドア４、及びヒータコア３５を備える。
【００４５】
ブロアファン３によって、車室内の空気又は外気から選択的に取り入れられた空気は、エバポレータ１４によって冷却され、ミックスドア４の開度に応じて再加熱された後、車室内への吹き出し口から車室内へと吹き出される。
【００４６】
空調ユニットに取り入れる空気を外気導入とするか内気循環とするかは、空調ユニットの最上流部に設けられるインテークドアの開度に応じて切り換えられる。ミックスドア４の開度は、設定温度や日射量センサの検出値などに基づいて設定される目標吹き出し温度に応じて設定される。車室内への吹き出し口であるデフ吹き出し口、ベント吹き出し口、及びフット吹き出し口の吹き出し割合は、各吹き出し口の開度を調整するデフドア、ベントドア、フットドアの開度によって調整される。
【００４７】
また、サブラジエータ５６は、車室内空気がドラフタダクト６内を通って車外へ放出される際に、ドラフタダクト６内の空気と低水温ループ５０の冷却水との間で熱交換を行うことができる。低水温ループ５０の冷却水が車室内空気の温度より低い場合、サブラジエータ５６は車外へと放出される空気から排熱を回収する。低水温ループ５０の冷却水が車室内空気の温度より高い場合、サブラジエータ５６は冷却水から車外へと放出される空気へ放熱する。
【００４８】
次に、電動車両用熱管理システム１００の動作制御を行うコントローラ７０について図３を参照しながら説明する。
【００４９】
コントローラ７０は、車両が充電状態であることを検知する充電状態センサ７１の検知信号、車室内空気の温度を検出する内気温度センサ７２の検出信号、車室外空気の温度を検出する外気温度センサ７３の検出信号、車両が受ける日射量を検出する日射量センサ７４の検出信号、インストルメントパネル内に設置されたＡ／Ｃコントローラ７５を運転者が操作することによって設定された設定温度や風量などの設定情報、低水温ループ５０を循環する冷却水の温度を検出する低水温ループ温度センサ７６の検出信号、高水温ループ３０を循環する冷却水の温度を検出する高水温ループ温度センサ７７の検出信号、及びエアコンループ１０の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ７８の検出信号、を受信する。
【００５０】
コントローラ７０は、受信された各種信号を処理して、ブロアファン３の風量、各ドアの開度、コンプレッサ１１の回転速度、コンデンサファン２の作動、温水ヒータ５４の作動、ラジエータポンプ３１の作動、Ｈ／Ｃポンプ３４の作動、バッテリポンプ５１の作動、三方弁２０の切り換え、水切り換え弁３７の切り換え、エバ電磁弁２２の開閉、チラー電磁弁２３の開閉、サブＲＡＤ電磁弁５９の開閉、バイパス電磁弁５８の開閉、及びコーションランプ６０の点灯状態、を制御する。
【００５１】
コーションランプ６０は、コンプレッサ１１が異常であることを運転者に通知する警告灯であり、例えば車室内のコンビネーションメータ内に設けられる。
【００５２】
次に、電動車両用熱管理システム１００のコントローラ７０で行われる処理内容について図４〜図６を参照して説明する。図４〜図６は、車両が運転状態（運転者が車両に搭乗している状態）にある場合にコントローラ７０で行われる処理を示したフローチャートである。図４〜図６に示す制御処理は、微小時間ごとに繰り返し行われる。
【００５３】
ステップＳ１においてコントローラ７０は、ブロアファン３が作動しているか否かを判定する。ブロアファン３が作動していると判定されると処理がステップＳ２へ進み、作動していないと判定されると処理が図５のステップＳ１８へ進む。ブロアファン３は、車両の空調ユニットが作動している場合、例えば、運転者がＡ／Ｃコントローラ７５を操作して空調を作動させている場合に、作動していると判定される。
【００５４】
ステップＳ２においてコントローラ７０は、目標吹き出し温度を算出する。目標吹き出し温度は、空調ユニットの設定温度、車室内空気温度、外気温度、及び車両が受ける日射量等に基づいて算出される。例えば、Ａ／Ｃコントローラ７５において運転者がＡＵＴＯスイッチを押してオートモードに設定されている場合には、車室内空気温度が設定温度となるように目標吹き出し温度が自動的に算出される。
【００５５】
ステップＳ３においてコントローラ７０は、暖房要求があるか否かを判定する。暖房要求があると判定されると処理がステップＳ４へ進み、暖房要求がないと判定されると処理がステップＳ１４へ進む。暖房要求の有無は、目標吹き出し温度と車室内空気温度とに基づいて、例えば、目標吹き出し温度が車室内空気温度より高い場合には暖房要求有り、目標吹き出し温度が車室内空気温度より低い場合には冷房要求有り、と判断される。
【００５６】
ステップＳ４においてコントローラ７０は、空調ユニットのエアコンサイクルを暖房モードに設定し、エバ電磁弁２２を開状態とし、空調ユニット（ＨＶＡＣ）をオートモードに設定する。これにより、ブロアファン３の風量及び各ドア（インテークドア、ミックスドア、デフドア、ベントドア、フットドア）のドア位置は、車室内温度が設定温度となるように自動制御される。これに伴って、コンデンサファン２及びラジエータポンプ３１を停止させ、バイパス電磁弁５８を開状態とする。
【００５７】
ステップＳ５においてコントローラ７０は、低水温ループ５０の冷却水温度が１５℃以下であるか否かを判定する。冷却水温度が１５℃以下であると判定されると処理がステップＳ６へ進み、１５℃より高いと判定されると処理がステップＳ７へ進む。本ステップの判定の閾値である１５℃は、バッテリ１の仕様に基づき作動に好ましい温度の下限値に適宜設定される。
【００５８】
ステップＳ６においてコントローラ７０は、温水ヒータ５４を作動させる。
【００５９】
ステップＳ７においてコントローラ７０は、温水ヒータ５４を停止させる。
【００６０】
ステップＳ８においてコントローラ７０は、低水温ループ５０の冷却水温度が３５℃以上であるか否かを判定する。冷却水温度が３５℃以上であると判定されると処理がステップＳ１０へ進み、３５℃未満であると判定されると処理がステップＳ９へ進む。本ステップの判定の閾値である３５℃は、バッテリ１の仕様に基づき作動に好ましい温度の上限値に適宜設定される。
【００６１】
ステップＳ９においてコントローラ７０は、コンプレッサ１１を吹き出し温度追従制御とする。吹き出し温度追従制御とは、ステップＳ４において設定された空調ユニットのオートモードにおいて、目標吹き出し温度が所望の温度となるようにコンプレッサ１１の回転速度を調整する制御である。
【００６２】
ステップＳ１０においてコントローラ７０は、低水温ループ５０の冷却水温度が３５℃となるようにコンプレッサ１１の回転速度を制御する。
【００６３】
つまり、上記ステップＳ８〜Ｓ１０において、低水温ループ５０の冷却水温度が３５℃以上となる場合には、暖房能力が余っていると判断して冷却水温度を３５℃に保つようにコントローラ７０はコンプレッサ１１を制御する。
【００６４】
ステップＳ１１においてコントローラ７０は、高水温ループ３０の冷却水温度が水温Ｘｍ以上であるか否かを判定する。冷却水温度が水温Ｘｍ以上であると判定されると処理がステップＳ１２へ進み、水温Ｘｍより低いと判定されると処理がステップＳ１３へ進む。水温Ｘｍは、ステップＳ２において算出された目標吹き出し温度である。
【００６５】
ステップＳ１２においてコントローラ７０は、高水温ループ３０をラジエータ回路とし、コンデンサファン２を作動させる。ラジエータ回路とは、高水温ループ３０の冷却水がヒータコア３５を循環するヒータコア回路に加えて、ラジエータポンプ３１が駆動することで冷却水がラジエータ３２にも循環する回路である。ラジエータ回路では、冷却水は水コンデンサ１６において吸熱した熱をヒータコア３５において車室内に排熱するのに加えて、ラジエータ３２において車室外に排熱する。つまり、高水温ループ３０の冷却水温度が水温Ｘｍ以上となった場合には、ラジエータ放熱によって高水温ループ３０の冷却水を強制的に冷却する。
【００６６】
ステップＳ１３においてコントローラ７０は、高水温ループ３０をヒータコア回路とし、コンデンサファン２を停止させる。ヒータコア回路とは、高水温ループ３０の冷却水がヒータコア３５及び水コンデンサ１６を循環する回路である。この場合には、高水温ループ３０の冷却水はラジエータ放熱されない。
【００６７】
一方、ステップＳ３において暖房要求がないと判定された場合、処理がステップＳ１４へ進み、コントローラ７０は、空調ユニットのエアコンサイクルを冷房モードに設定し、エバ電磁弁２２を開状態とし、空調ユニット（ＨＶＡＣ）をオートモードに設定する。これにより、ブロアファン３の風量及び各ドア（インテークドア、ミックスドア、デフドア、ベントドア、フットドア）のドア位置は、車室内温度が設定温度となるように自動制御される。これに伴って、コンデンサファン２及びラジエータポンプ３１を作動させ、バイパス電磁弁５８を開状態とする。
【００６８】
ステップＳ１５においてコントローラ７０は、低水温ループ５０の冷却水温度が３５℃以下であるか否かを判定する。冷却水温度が３５℃以下であると判定されると処理がステップＳ１６へ進み、３５℃より高いと判定されると処理がステップＳ１７へ進む。本ステップの判定の閾値である３５℃は、バッテリ１の仕様に基づき作動に好ましい温度の上限値に適宜設定される。
【００６９】
ステップＳ１６においてコントローラ７０は、チラー電磁弁２３を閉塞し、空調ユニット内のエバポレータ１４直後の空気温度が３℃となるようにコンプレッサ１１を制御する（エバ直３℃制御）。
【００７０】
ステップＳ１７においてコントローラ７０は、チラー電磁弁２３を開放し、空調ユニット内のエバポレータ１４直後の空気温度が３℃となるようにコンプレッサ１１を制御する。
【００７１】
つまり、冷房モード時、バッテリ温度にかかわらずエバポレータ１４の直後の空気温度が３℃となるようにコンプレッサ１１を制御し、低水温ループ５０の冷却水温度が３５℃以上である場合にはチラー１７を介して吸熱する。
【００７２】
一方、ステップＳ１においてブロアファン３が停止していると判定された場合、処理が図５のステップＳ１８へ進み、コントローラ７０は、空調ユニットのエアコンサイクルを冷房モードに設定し、エバ電磁弁２２を閉状態とする。これに伴って、コンデンサファン２及びラジエータポンプ３１を作動させる。
【００７３】
ステップＳ１９においてコントローラ７０は、低水温ループ５０の冷却水温度が３５℃以上であるか否かを判定する。冷却水温度が３５℃以上であると判定されると処理がステップＳ２０へ進み、３５℃より低いと判定されると処理がステップＳ２１へ進む。
【００７４】
ステップＳ２０においてコントローラ７０は、チラー電磁弁２３を開放し、コンプレッサ１１を作動させる。これにより、エアコンループ１０の冷媒はチラー１７に流れ、低水温ループ５０の冷却水から吸熱する。
【００７５】
ステップＳ２１においてコントローラ７０は、チラー電磁弁２３を閉塞し、コンプレッサ１１を停止させる。これにより、エアコンループ１０の冷媒の流れは停止する。
【００７６】
つまり、空調がオフの場合であっても、バッテリ温度が高い場合にはチラー１７から吸熱してコンデンサ１２から放熱する。
【００７７】
図６に移って、ステップＳ２２においてコントローラ７０は、暖房要求が有り且つ低水温ループ５０の冷却水温度が車室内の温度より低いか否かを判定する。条件が成立する場合には処理がステップＳ２４へ進み、条件非成立の場合には処理がステップＳ２３へ進む。本ステップでは、電動車両用熱管理システム１００が暖房熱を必要としており、なおかつドラフタダクト６から車外に排出される空気から排熱回収可能であるか否かを判定している。
【００７８】
ステップＳ２３においてコントローラ７０は、バイパス電磁弁５８を開状態とする。これにより、低水温ループ５０の冷却水はサブラジエータ５６を迂回して循環する。
【００７９】
ステップＳ２４においてコントローラ７０は、サブＲＡＤ電磁弁５９を開状態とする。これにより、低水温ループ５０の冷却水はサブラジエータ５６を経由して循環する。
【００８０】
ステップＳ２５においてコントローラ７０は、コンプレッサ１１が異常であるか否かを判定する。コンプレッサ１１が異常であると判定されると処理がステップＳ２６へ進み、異常でないと判定されると処理が終了する。コントローラ７０は、冷媒圧力センサ７８の検出値が所定の上限値以上又は下限値以下である場合、外気温度センサ７３の異常時、各種センサとの通信異常時などに、コンプレッサ１１が異常であると判定する。
【００８１】
ステップＳ２６においてコントローラ７０は、コンプレッサ１１を強制的に停止させる。さらに、コントローラ７０は、バッテリポンプ５１を作動させ、サブＲＡＤ電磁弁５９を開状態とし、温水ヒータ５４を停止させる。さらに、コントローラ７０は、空調ユニットのブロアファン３のファンスピードを最高速度（Ｈｉ）に設定し、フットドアを駆動してフット吹き出し口を全開とし、インテークドアを駆動して外気導入モードとする。さらに、コントローラ７０は、コンプレッサ１１の異常を運転者に通知するコーションランプ６０を点灯させる。
【００８２】
上記のように、コンプレッサ１１の異常時には、コンプレッサ１１を強制的に停止させるので、エアコンループ１０の冷媒の流れが停止し、チラー１７における吸熱が行われなくなる。そこで、低水温ループ５０の冷却水をサブラジエータ５６に循環させ、サブラジエータ５６から車外放出空気に放熱することで、低水温ループ５０の冷却水温度の上昇を抑制する。
【００８３】
さらに、外気導入モードに設定してブロアファン３のファンスピードを最高速度とすることで、ドラフタダクト６を介して車外へ排出される空気量が最大となるので、サブラジエータ５６からの放熱をより促進することができる。
【００８４】
次に、電動車両用熱管理システム１００の動作について図７〜図９を参照して説明する。各図において、エアコンループ１０、高水温ループ３０、及び低水温ループ５０の回路のうち、太線で示す部分が冷媒又は冷却水が流れる部分を示している。
【００８５】
図７は、暖房時における電動車両用熱管理システム１００の動作を示す回路図である。
【００８６】
エアコンループ１０では、コンプレッサ１１が作動して冷媒を、三方弁２０、水コンデンサ１６、エバ電磁弁２２、膨張弁１３、エバポレータ１４の順に循環させるとともに、これと並列に、三方弁２０、水コンデンサ１６、チラー電磁弁２３、膨張弁１８、チラー１７の順に循環させる。冷媒の循環路は三方弁２０及び逆止弁２１によって規制されるので、冷媒はコンデンサ１２側には流れない。
【００８７】
低水温ループ５０では、バッテリポンプ５１が作動して冷却水を、サブＲＡＤ電磁弁５９、サブラジエータ５６、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２、インバータ５３、温水ヒータ５４、ウォータジャケット５５、チラー１７の順に循環させる。また、低水温ループ５０の冷却水の温度が車室内の温度以上である場合には、サブＲＡＤ電磁弁５９が閉塞し、バイパス電磁弁５８が開放して、冷却水はサブラジエータ５６には流れない。
【００８８】
高水温ループ３０では、Ｈ／Ｃポンプ３４が作動して冷却水を、ヒータコア３５、水コンデンサ１６、水切り換え弁３７、モータ３３の順に循環させる。冷却水の循環路は、水切り換え弁３７によって規制され、バイパス流路３６の水切り換え弁３７とＨ／Ｃポンプ３４との間には冷却水は流れない。さらに、ラジエータポンプ３１が作動していないので、冷却水はラジエータ３２には流れない。
【００８９】
これにより、暖房時には、バッテリ１に蓄えられた熱及び充放電に伴って発生する熱、インバータ５３及びＤＣ／ＤＣコンバータ５２における熱損失に加えて、ドラフタダクト６を通って車外へ放出される車室内空気の排熱を低水温ループ５０の冷却水に吸熱させ、必要に応じて冷却水を温水ヒータ５４により加熱する。冷却水の熱はチラー１７においてエアコンループ１０の冷媒に伝達される。
【００９０】
さらに、エアコンループ１０では、コンプレッサ１１の吐出側の高温冷媒から水コンデンサ１６によって熱を高水温ループ３０の冷却水へと伝達し、チラー１７において低水温ループ５０の熱を吸熱する。高水温ループ３０では、水コンデンサ１６及びモータ３３の排熱によって加熱された冷却水をヒータコア３５へと循環させる。
【００９１】
図８は、冷房時における電動車両用熱管理システム１００の動作を示す回路図である。
【００９２】
エアコンループ１０では、コンプレッサ１１が作動して冷媒を、三方弁２０、コンデンサ１２、逆止弁２１、エバ電磁弁２２、膨張弁１３、エバポレータ１４の順に循環させるとともに、これと並列に逆止弁２１の下流側で分岐して、チラー電磁弁２３、膨張弁１８、チラー１７の順に循環させる。冷媒の循環路は三方弁２０によって規制されるので、冷媒は水コンデンサ１６側には流れない。
【００９３】
低水温ループ５０では、バッテリポンプ５１が作動して冷却水を、バイパス電磁弁５８、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２、インバータ５３、温水ヒータ５４、ウォータジャケット５５、チラー１７の順に循環させる。
【００９４】
高水温ループ３０では、ラジエータポンプ３１が作動して冷却水を、ラジエータ３２、モータ３３の順に循環させる。Ｈ／Ｃポンプ３４が作動していないので、冷却水はヒータコア３５には流れることなく、モータ３３とラジエータ３２との間で循環する。
【００９５】
これにより、冷房時には、バッテリ１に蓄えられた熱及び充放電に伴って発生する熱、インバータ５３及びＤＣ／ＤＣコンバータ５２における熱損失を低水温ループ５０の冷却水に吸熱させる。冷却水で余剰となった熱はチラー１７においてエアコンループ１０の冷媒に伝達する。
【００９６】
さらに、エアコンループ１０では、エバポレータ１４において車室内に供給される空気から熱を吸熱するとともに、チラー１７において低水温ループ５０の余剰の熱を吸熱し、コンデンサ１２において冷媒から外気へと放熱する。高水温ループ３０では、モータ３３の排熱をラジエータ３２で放出する。
【００９７】
図９は、コンプレッサ異常時における電動車両用熱管理システム１００の動作を示す回路図である。
【００９８】
冷房時にコンプレッサ１１が異常であると判定され、コンプレッサ１１が強制的に停止すると、エアコンループ１０の冷媒の流れが停止する。これにより、チラー１７における低水温ループ５０からの吸熱が停止する。
【００９９】
高水温ループ３０では、エアコンループ１０との熱伝達が行われていないので、コンプレッサ１１が停止しても高水温ループ５０の冷却水温度には影響しない。
【０１００】
しかし、低水温ループ５０では、チラー１７における吸熱が停止することで、バッテリ１、インバータ５３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ５２の排熱により冷却水温度が上昇する。そこで、バイパス電磁弁５８を閉塞し、サブＲＡＤ電磁弁５９を開放して、冷却水がサブラジエータ５６へと流れるように流路が切り換えられる。さらに、空調ユニットによって外気を最大風量で導入し、ドラフタダクト６から放出される空気量を増加させる。これにより、サブラジエータ５６からドラフタダクト６内の空気へ放熱することができるので、冷却水温度の上昇速度を抑制することができる。
【０１０１】
以上のように本実施形態では、コンプレッサ１１が異常であると判定されコンプレッサ１１を強制的に停止させた場合には、サブＲＡＤ電磁弁５９を開弁し、低水温ループ５０の冷却水をサブラジエータ５６へと循環させるので、低水温ループ５０の冷却水の熱をサブラジエータ５６からドラフタダクト６の空気へと放熱することができる。これにより、コンプレッサ１１の異常時にエアコンループ１０の冷媒循環が停止してチラー１７における低温冷媒からの放熱が停止しても、低水温ループ５０の冷却水温度の上昇を抑制することができる。よって、コンプレッサ１１が故障した場合であってもバッテリ温度の上昇を抑制して、車両の走行をより長く継続することができる。
【０１０２】
また、暖房要求があって、かつ低水温ループ５０の冷却水温度が車室内温度より低い場合には、サブＲＡＤ電磁弁５９を開弁し、低水温ループ５０の冷却水をサブラジエータ５６へと循環させるので、ドラフタダクト６を通って車室外へと放出される空気の排熱を冷却水に吸熱させることができる。これにより、暖房時にシステム全体として回収できる熱量が増大し、排熱利用量が増大するので、コンプレッサ１１及び温水ヒータ５４を使用する頻度が低下して車両の航続可能距離の低下を抑制することができる。
【０１０３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１０４】
例えば、上記実施形態では、温水ヒータ５４の作動を判定する低水温ループ５０の冷却水温度の閾値を１５℃としたが、低水温ループ５０に設けられるバッテリ１の作動温度として適切な範囲でその他の温度に設定されてもよい。
【０１０５】
さらに、コンプレッサ１１の制御の切り換えを判定する低水温ループ５０の冷却水温度の閾値を３５℃としたが、低水温ループ５０に設けられるバッテリ１の作動温度として適切な範囲でその他の温度に設定されてもよい。
【０１０６】
さらに、チラー電磁弁２３の開閉を判定する低水温ループ５０の冷却水温度の閾値を３５℃としたが、低水温ループ５０に設けられるバッテリ１の作動温度として適切な範囲でその他の温度に設定されてもよい。
【０１０７】
さらに、上記閾値としての１５℃及び３５℃は、チャタリング防止のためディファレンシャル（ヒステリシス）を設け、水温が上昇時と低下時とで異なる温度に設定してもよい。
【０１０８】
さらに、低水温ループ５０及び高水温ループ３０の冷却水は不凍液を例に挙げて説明したが、その他の冷媒、例えばオイルなどを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１  バッテリ
６  ドラフタダクト（ドラフタ）
１０  エアコンサイクル（エアコン用冷媒ループ）
１１  コンプレッサ（圧縮部）
１２  コンデンサ（凝縮部）
１３  膨張弁（減圧部）
１４  エバポレータ（蒸発部）
１６  水コンデンサ（凝縮部）
１７  チラー（蒸発部）
３０  高水温ループ（ヒータ用冷媒ループ）
３５  ヒータコア（車内放熱器）
５０  低水温ループ（バッテリ用冷媒ループ）
５６  サブラジエータ（熱交換器）
５８  バイパス電磁弁（切り換え手段）
５９  サブＲＡＤ電磁弁（切り換え手段）
７０  コントローラ（熱管理制御手段）
１００  電動車両用熱管理システム
【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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