(57)【要約】【課題】作動停止後の加熱装置周辺での熱媒体の沸騰を防止すると共に、当該熱媒体の沸騰防止に関する省エネルギ化を実現する熱管理システムを提供する。【解決手段】熱管理システム１は、燃料電池車両に搭載されており、空調側冷却水回路１０と、電池側冷却水回路２０と、流路接続部３０と、切替弁３５と、制御装置４０とを有している。空調側冷却水回路１０は、水加熱ヒータ１２とヒータコア１３を有する冷却水回路である。電池側冷却水回路２０は、燃料電池２２とラジエータ２３を有する冷却水回路である。流路接続部３０は、空調側循環流路１１と電池側循環流路２１とを接続している。水加熱ヒータ１２の作動停止後において、ステップＳ４、ステップＳ６の切替条件に応じて、水加熱ヒータ１２を流通する冷却水の温度が低下するように、独立モード又は連携モードの何れかになるように、切替弁３５を作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を加熱する加熱装置（１２）を介して前記熱媒体を循環可能に接続する第１熱媒体流路（１１）を有する第１熱媒体回路（１０）と、
作動に伴い発熱する発熱機器（２２）を介して前記熱媒体を循環可能に接続する第２熱媒体流路（２１）を有する第２熱媒体回路（２０）と、
前記熱媒体を送出して循環させる熱媒体送出部（１４、２４）と、
前記第１熱媒体流路と前記第２熱媒体流路とを前記熱媒体の流出入可能に接続する流路接続部（３０）と、
前記第１熱媒体回路及び前記第２熱媒体回路で前記熱媒体が互いに独立して循環する独立モードと、前記第１熱媒体回路、前記第２熱媒体回路及び前記流路接続部を介して前記熱媒体が循環する連携モードとに、前記流路接続部における前記熱媒体の流れを切り替える切替部（３５）と、
前記熱媒体送出部及び前記切替部の作動を制御する制御部（４０）と、を有し、
前記制御部は、前記加熱装置の作動停止後、前記第１熱媒体回路における前記熱媒体の温度に関連して定義された切替条件を満たすか否かに応じて、前記加熱装置を流通する前記熱媒体の温度が低くなるように、前記熱媒体送出部により送出される前記熱媒体の流れを前記独立モードと前記連携モードの何れかに切り替える熱管理システム。
【請求項２】
前記第１熱媒体回路は、空調対象空間を暖房する為の他の熱媒体と、前記第１熱媒体流路を流れる前記熱媒体とを熱交換させるヒータコア（１３）を有している請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項３】
前記発熱機器は、その作動に伴い、車両の走行に関する駆動力を発生させ、
前記第２熱媒体回路は、前記第２熱媒体流路を流れる前記熱媒体の熱を放熱させるラジエータ（２３）を有している請求項１又は２に記載の熱管理システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記加熱装置の作動停止後において、前記第１熱媒体流路を流れる熱媒体の温度が予め定められた前記熱媒体の沸騰基準温度よりも低くなった場合に、前記熱媒体送出部の作動を停止させる請求項１ないし３の何れか１つに記載の熱管理システム。
【請求項５】
前記加熱装置にて当該加熱装置を流通する前記熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ（４１）を有し、
前記制御部は、前記切替条件を満たすか否かを判断する際に、前記熱媒体温度センサの検出結果を用いる請求項１ないし４の何れか１つに記載の熱管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒体回路を有する熱管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱媒体としての冷却水を循環させる冷却水回路を有する熱管理システムとして、特許文献１に記載された発明が知られている。特許文献１に記載された発明は、車両のエンジンの冷却装置に適用されており、エンジンを冷却する為の冷却水回路を有している。
【０００３】
特許文献１の冷却水回路は、外気放熱用のラジエータと、冷暖房用の熱交換器を有しており、電動ポンプの作動により、これらを介して冷却水を循環させるように構成されている。特許文献１では、ラジエータ、熱交換器に対して送風する為の電動ファンがそれぞれ配置されている。
【０００４】
そして、特許文献１では、エンジン停止後であっても、エンジン及び熱交換器を介して冷却水を循環させ、同時に、電動ファンによって熱交換器に対する送風を行うことで、エンジン周辺の冷却水がエンジンの余熱によって沸騰することを防止するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７４１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のエンジンのように熱媒体回路にて発熱する機器としては、熱媒体を加熱する為の加熱装置など、様々な機器が想定される。これらの場合においても、機器の作動を停止した場合には、その周辺における熱媒体の沸騰を防止する必要がある。
【０００７】
この点、特許文献１に記載された技術では、電動ポンプ及び電動ファンを同時に作動させて、冷却水の温度を下げてエンジン周辺における冷却水の沸騰を抑制している為、冷却水の沸騰を抑制する為に消費される電力等のエネルギが大きかった。
【０００８】
本発明は、これらの点に鑑みてなされており、作動停止後の加熱装置周辺での熱媒体の沸騰を防止すると共に、当該熱媒体の沸騰防止に関する省エネルギ化を実現する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】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の熱管理システムは、
熱媒体を加熱する加熱装置（１２）を介して熱媒体を循環可能に接続する第１熱媒体流路（１１）を有する第１熱媒体回路（１０）と、
作動に伴い発熱する発熱機器（２２）を介して熱媒体を循環可能に接続する第２熱媒体流路（２１）を有する第２熱媒体回路（２０）と、
熱媒体を送出して循環させる熱媒体送出部（１４、２４）と、
第１熱媒体流路と第２熱媒体流路とを熱媒体の流出入可能に接続する流路接続部（３０）と、
第１熱媒体回路及び第２熱媒体回路で熱媒体が互いに独立して循環する独立モードと、第１熱媒体回路、第２熱媒体回路及び流路接続部を介して熱媒体が循環する連携モードとに、流路接続部における熱媒体の流れを切り替える切替部（３５）と、
熱媒体送出部及び切替部の作動を制御する制御部（４０）と、を有し、
制御部は、加熱装置の作動停止後、第１熱媒体回路における熱媒体の温度に関連して定義された切替条件を満たすか否かに応じて、加熱装置を流通する熱媒体の温度が低くなるように、熱媒体送出部により送出される熱媒体の流れを独立モードと連携モードの何れかに切り替える。
【００１０】
当該熱管理システムによれば、第１熱媒体回路には、加熱装置が配置されている為、熱媒体を加熱することができる。この為、加熱装置の作動を停止した場合に、当該加熱装置周辺における熱媒体が、その余熱等によって沸騰することが想定される。
【００１１】
当該熱管理システムによれば、加熱装置の作動停止後において、切替条件を満たすか否かに応じて、当該熱管理システムにおける熱媒体の流れを、独立モードと連携モードの何れかにすることで、加熱装置を通過する熱媒体の温度を低くすることができる。これにより、当該熱管理システムは、加熱装置の作動停止後において、加熱装置周辺における熱媒体の沸騰を防止することができる。
【００１２】
又、当該熱管理システムは、加熱装置の作動停止後において、切替部の作動により独立モード又は連携モードとして、熱媒体送出部を作動させることで、加熱装置周辺における熱媒体の温度を、効率よく低下させることができる。
【００１３】
これにより、当該熱管理システムによれば、熱媒体送出部の作動時間を短縮することができ、電動ポンプや電動ファンを常時作動させておく場合等と比較して、少ない消費エネルギにて、加熱装置周辺における熱媒体の沸騰を防止することができる。
【００１４】
尚、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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ものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る熱管理システムの全体構成図である。
【図２】一実施形態に係る熱管理システムの制御系を示すブロック図である。
【図３】一実施形態に係る熱管理システムの制御内容を示すフローチャートである。
【図４】連携モードにおける冷却水の流れを示す模式図である。
【図５】独立モードにおける冷却水の流れを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。以下の実施形態において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１７】
本実施形態に係る熱管理システム１は、燃料電池２２を走行用動力源として搭載した燃料電池車両に適用されており、図１に示すように、空調側冷却水回路１０と、電池側冷却水回路２０と、流路接続部３０と、切替弁３５と、制御装置４０とを有している。
【００１８】
当該燃料電池車両は、車両用空調装置を有しており、車両用空調装置は、燃料電池車両における空調対象空間である車室内の快適性を向上させている。当該空調側冷却水回路１０は、当該車両用空調装置にて、燃料電池車両における車室内の暖房を行う際に利用される冷却水回路であり、水加熱ヒータ１２と、ヒータコア１３とを有している。
【００１９】
ここで、当該燃料電池車両における燃料電池２２について説明する。当該燃料電池２２は、走行用電動モータやバッテリ等の電気機器（図示せず）に対し、燃料電池２２で発電された電力を供給するように構成されている。
【００２０】
当該燃料電池２２は、固体高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ）であり、多数のセルを組み合わせて構成されている。当該燃料電池２２は、いわゆるＦＣスタックであり、各セルは、電解質膜を一対の電極で挟み込んで形成されている。
【００２１】
燃料電池２２には、図示しない空気通路を介して、酸素を含む空気が供給される。この空気通路にはエアポンプが配置されており、エアポンプの作動によって空気を圧送して、燃料電池２２に供給することができる。又、燃料電池２２には、図示しない水素通路を介して水素が供給される。
【００２２】
そして、燃料電池２２では、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり、電気エネルギが発生する。
（負極側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
（正極側）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
この電気化学反応に用いられなかった未反応の酸素及び水素は、排気ガス及び排気水素として燃料電池２２から排出される。
【００２３】
そして、当該燃料電池２２における電気化学反応の為には、燃料電池２２内の電解質膜は、水分を含んだ湿潤状態となっている必要がある。この為、当該燃料電池車両は、詳細な説明は省略するが、空気及び水素を加湿して燃料電池２２に供給することで、燃料電池２２内の電解質膜を加湿するように構成されている。
【００２４】
当該燃料電池２２では、発電の際の電気化学反応により熱及び水分が発生する。即ち、当該燃料電池２２は、発熱機器に相当する。ここで、当該燃料電池２２の発電効率を考慮すると、燃料電池２２は、燃料電池車両のシステムが作動している間、一定温度（例えば８０℃程度）に維持されている必要がある。
【００２５】
又、燃料電池２２内部の電解質膜は、所定の許容上限温度を超えると、高温により破壊されてしまう。この為、燃料電池２２の温度が許容温度以下となるようにしておく必要がある。
【００２６】
電池側冷却水回路２０は、燃料電池２２の温度を予め定められた範囲内に調整する為の冷却水回路であり、燃料電池２２と、ラジエータ２３とを有している。
【００２７】
そして、当該熱管理システム１においては、熱媒体としての冷却水を用いて、車室内暖房や燃料電池２２の温度調整を行っている。この熱媒体である冷却水としては、低温時における凍結を防止する為に、例えば、エチレングリコールと水の混合溶液を用いることができる。
【００２８】
先ず、当該熱管理システム１における空調側冷却水回路１０の具体的構成について説明する。図１に示すように、空調側冷却水回路１０は、空調側循環流路１１と、水加熱ヒータ１２と、ヒータコア１３と、第１ウォータポンプ１４とを有している。空調側冷却水回路１０は、第１熱媒体回路に相当する。
【００２９】
水加熱ヒータ１２は、当該空調側冷却水回路１０を流れる冷却水を加熱する加熱装置である。当該水加熱ヒータ１２は、例えば、ＰＴＣ素子やニクロム線等を有しており、制御装置４０から出力される制御電力が供給されることによって発熱して冷却水を加熱する。即ち、水加熱ヒータ１２は、加熱装置に相当する。そして、水加熱ヒータ１２による冷却水に対する加熱能力は、制御装置４０から出力される制御電力によって制御される。
【００３０】
当該空調側冷却水回路１０において、水加熱ヒータ１２の流出口側には、ヒータコア１３が接続されている。当該ヒータコア１３は、空調側冷却水回路１０の構成装置であると同時に、車両用空調装置の構成装置の一つである。
【００３１】
当該ヒータコア１３は、加熱用熱交換器であり、車室内に送風される送風空気の流路である空調ケースの内部に配置されている。即ち、ヒータコア１３は、空調側冷却水回路１０を循環する冷却水と空調ケースを流れる送風空気とを熱交換させて、冷却水の熱によって送風空気を加熱する。当該ヒータコア１３は、ヒータコアに相当する。
【００３２】
空調側循環流路１１は、水加熱ヒータ１２とヒータコア１３を循環可能に接続して構成された冷却水流路であり、第１熱媒体流路に相当する。空調側循環流路１１は、水加熱ヒータ１２の流出口側とヒータコア１３の流入口側及びヒータコア１３の流出口側と水加熱ヒータ１２の流入口側とを接続して構成されている。従って、空調側冷却水回路１０は、水加熱ヒータ１２とヒータコア１３を介して、冷却水が循環可能に構成されている。
【００３３】
そして、水加熱ヒータ１２の流入口側には、第１ウォータポンプ１４の吐出口が接続されている。当該第１ウォータポンプ１４は、空調側循環流路１１上に配置されており、空調側循環流路１１内の冷却水を吸込口から吸い込んで圧送する水ポンプである。当該第１ウォータポンプ１４は、熱媒体送出部の一部に相当する。
【００３４】
従って、当該空調側冷却水回路１０においては、冷却水は、第１ウォータポンプ１４の作動に伴って、水加熱ヒータ１２、ヒータコア１３の順に流れて、空調側循環流路１１を循環することができる。
【００３５】
次に、電池側冷却水回路２０の具体的構成について説明する。当該電池側冷却水回路２０は、電池側循環流路２１と、燃料電池２２と、ラジエータ２３と、第２ウォータポンプ２４とを有して構成されており、燃料電池２２とラジエータ２３の間で冷却水を循環させることで、燃料電池２２で発生した熱を系外へ放出するように構成されている。電池側冷却水回路２０は、第２熱媒体回路に相当する。
【００３６】
上述したように、燃料電池２２は、水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギを発生させ、燃料電池車両における駆動力を生じさせる。当該燃料電池２２は、この電気化学反応に際して発熱する発熱機器である。そして、ラジエータ２３は、燃料電池２２で発生した熱を系外に放熱するように構成された熱交換器である。
【００３７】
そして、電池側循環流路２１は、燃料電池２２とラジエータ２３を循環可能に接続して構成された冷却水流路であり、第２熱媒体流路に相当する。電池側循環流路２１は、燃料電池２２の流出口側とラジエータ２３の流入口側、及びラジエータ２３の流出口側と燃料電池２２の流入口側とを接続して構成されている。
【００３８】
従って、電池側冷却水回路２０は、燃料電池２２とラジエータ２３を介して、冷却水が循環可能に構成されている。冷却水は、燃料電池２２を流れる過程で、電気化学反応で発生した熱を吸熱し、電池側循環流路２１を介して、ラジエータ２３へ流入する。
【００３９】
ラジエータ２３では、冷却水と空気との熱交換が行われ、冷却水の熱が空気に放熱される。その後、冷却水は、ラジエータ２３から燃料電池２２へ向かって流れ、電池側冷却水回路２０の電池側循環流路２１を循環する。即ち、ラジエータ２３は、熱媒体としての冷却水との熱交換によって、燃料電池２２の電気化学反応で生じた熱を放熱して、燃料電池２２を冷却している。
【００４０】
尚、当該ラジエータ２３の車両後方側には、図示しない送風ファンが配置されている。当該送風ファンは、ラジエータ２３における熱交換対象である空気をラジエータ２３に送風することで、ラジエータ２３における冷却水の熱交換を補助している。
【００４１】
第２ウォータポンプ２４は、電池側循環流路２１上に配置されており、電池側循環流路２１内の冷却水を吸込口から吸い込んで圧送する水ポンプである。当該第２ウォータポンプ２４は、電池側循環流路２１において、ラジエータ２３の流出口と燃料電池２２の流入口の間に配置されており、ラジエータ２３から流出した冷却水を燃料電池２２へ圧送している。
【００４２】
当該電池側冷却水回路２０において、第２ウォータポンプ２４は、電池側循環流路２１内において冷却水を循環させている。当該第２ウォータポンプ２４は、媒体送出部の一部に相当する。
【００４３】
そして、電池側冷却水回路２０の電池側循環流路２１には、バイパス流路２１ａが配置されている。バイパス流路２１ａは、ラジエータ２３をバイパスさせて循環させる為の冷却水流路であり、電池側循環流路２１にてラジエータ２３に並列に接続されている。
【００４４】
具体的には、バイパス流路２１ａの一端側は、燃料電池２２の流出口とラジエータ２３の流入口の間に接続されており、バイパス流路２１ａの他端側は、ラジエータ２３の流出口と第２ウォータポンプ２４の吸込口との間に接続されている。
【００４５】
当該バイパス流路２１ａの一端側には、ロータリーバルブ２５が配置されている。換言すると、ロータリーバルブ２５は、燃料電池２２の流出口側における電池側循環流路２１にて、バイパス流路２１ａへの分岐部分に配置されている。
【００４６】
そして、ロータリーバルブ２５は、制御装置４０の制御信号によって制御され、その作動によって、電池側冷却水回路２０における冷却水の流れをラジエータ２３側又はバイパス流路２１ａ側に切り替えることができる。
【００４７】
これにより、当該電池側冷却水回路２０は、燃料電池２２とバイパス流路２１ａを介して冷却水が循環する流路パターンと、燃料電池２２とラジエータ２３を介して冷却水が循環する流路パターンとを併存させることができる。
【００４８】
上述したように、ラジエータ２３では、冷却水の有する熱を外気に放熱できる為、ラジエータ２３側とバイパス流路２１ａ側への冷却水の流量配分を調整することで、電池側冷却水回路２０における冷却水の温度を調整することができる。尚、当該熱管理システム１では、冷却水の温度制御として、更に、第２ウォータポンプ２４による流量制御、送風ファンの送風量制御等を用いることができる。
【００４９】
続いて、本実施形態に係る流路接続部３０の具体的構成について説明する。図１に示すように、当該流路接続部３０は、第１接続流路３１と、第２接続流路３２を有して構成されている。流路接続部３０は、空調側冷却水回路１０の空調側循環流路１１と、電池側冷却水回路２０の電池側循環流路２１とを、冷却水の流出入可能に接続している。流路接続部３０は流路接続部に相当する。
【００５０】
第１接続流路３１は、空調側循環流路１１と電池側循環流路２１とを接続した冷却水流路である。当該第１接続流路３１の一端側は、空調側循環流路１１にて、ヒータコア１３の流出口と第１ウォータポンプ１４の吸込口との間に接続されている。そして、第１接続流路３１の他端側は、電池側循環流路２１にて、燃料電池２２の流出口とロータリーバルブ２５の流入口との間に接続されている。
【００５１】
そして、第２接続流路３２は、第１接続流路３１と同様に、空調側循環流路１１と電池側循環流路２１とを接続した冷却水流路である。当該第２接続流路３２の一端側は、空調側循環流路１１において、ヒータコア１３の流出口と、空調側循環流路１１に対する第１接続流路３１の接続部との間に接続されている。
【００５２】
又、第２接続流路３２の他端側は、電池側循環流路２１において、電池側循環流路２１に対する第１接続流路３１の接続部と、ロータリーバルブ２５の流入口との間に接続されている。
【００５３】
従って、当該熱管理システム１によれば、流路接続部３０介して、電池側冷却水回路２０の冷却水を、空調側冷却水回路１０側に取り込むことができる。これにより、当該熱管理システム１は、燃料電池車両の作動に伴い発生した燃料電池２２の排熱を、冷却水を介して、電池側冷却水回路２０から空調側冷却水回路１０に移送することができる。即ち、当該熱管理システム１は、空調側冷却水回路１０にて、当該燃料電池２２の排熱を車室内の暖房に利用することができる。
【００５４】
又、当該熱管理システム１によれば、流路接続部３０を介して、空調側冷却水回路１０の冷却水を、電池側冷却水回路２０側に供給することができる為、空調側冷却水回路１０側で生じた熱を、電池側冷却水回路２０側に移送することができる。
【００５５】
つまり、当該熱管理システム１は、水加熱ヒータ１２の作動による熱を用いて、燃料電池２２を温めることができ、水加熱ヒータ１２を燃料電池２２の温度調整に利用することができる。
【００５６】
そして、当該熱管理システム１には、切替弁３５が配置されている。切替弁３５は、いわゆる三方弁により構成されており、三つの流出入口を有している。図１に示すように、当該切替弁３５は、空調側循環流路１１に対する第１接続流路３１の接続位置に配置されている。
【００５７】
即ち、切替弁３５における一つの流出入口には、第１接続流路３１が接続されており、切替弁３５の他の流出入口には、空調側循環流路１１を介して、第１ウォータポンプ１４の吸込口が接続されている。そして、切替弁３５における残る一つの流出入口には、第２接続流路３２の接続位置を介して、ヒータコア１３の流出口が空調側循環流路１１によって接続されている。
【００５８】
当該切替弁３５は、制御装置４０からの制御信号により作動する。従って、切替弁３５は、制御装置４０の制御信号によって、三つの流出入口の開状態、閉状態を変更することができ、当該熱管理システム１における冷却水の流れを、後述する独立モードと連携モードに切り替えることができる。当該切替弁３５は切替部に相当する。
【００５９】
次に、本実施形態に係る制御装置４０について、図１、図２を参照しつつ説明する。図１に示すように、当該熱管理システム１は、制御装置４０を有している。当該制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置４０は、制御部に相当する。
【００６０】
そして、当該制御装置４０は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する。当該熱管理システム１における制御対象機器には、水加熱ヒータ１２と、第１ウォータポンプ１４と、第２ウォータポンプ２４と、ロータリーバルブ２５と、切替弁３５とが含まれている。
【００６１】
図２に示すように、制御装置４０の入力側には、第１冷却水温センサ４１と、第２冷却水温センサ４２が接続されている。第１冷却水温センサ４１は、空調側冷却水回路１０において、水加熱ヒータ１２の内部に位置する空調側循環流路１１に配置されている。
【００６２】
当該第１冷却水温センサ４１は、水加熱ヒータ１２を流通する冷却水の温度を検出し、制御装置４０に対して入力する。第１冷却水温センサ４１の検出結果は、ヒータ側冷却水温Ｔｗａを示し、水加熱ヒータ１２を流通する冷却水の温度を意味する。
【００６３】
そして、第２冷却水温センサ４２は、電池側冷却水回路２０において、燃料電池２２の流出口側における電池側循環流路２１に配置されている。第２冷却水温センサ４２は、燃料電池２２を流通した冷却水の温度を検出して、制御装置４０に対して入力する。第２冷却水温センサ４２の検出結果は、電池側冷却水温Ｔｗｂを示し、燃料電池２２を流通する冷却水の温度を意味する。
【００６４】
更に、図示は省略するが、制御装置４０の入力側には、操作パネルが接続されている。当該操作パネルは、車室内前部の計器盤付近に配置されており、複数の操作スイッチを有している。当該操作スイッチには、水加熱ヒータ１２の作動及び作動停止を指示する為の操作スイッチが含まれている。当該制御装置４０には、この複数の操作スイッチからの操作信号が入力される。
【００６５】
尚、当該制御装置４０では、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されているが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェア及びソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。
【００６６】
続いて、本実施形態に係る熱管理システム１において、制御装置４０が実行する制御処理について、図３〜図５を参照しつつ説明する。図３に示すフローチャートは、制御装置４０のＲＯＭに記憶されている制御プログラムを、制御装置４０のＣＰＵにて実行し、各種制御装置の作動を制御することで実現される。
【００６７】
尚、以下の説明においては、熱管理システム１の切替弁３５は、第１接続流路３１側の流出入口を閉鎖し、第１ウォータポンプ１４の吸込口側の流出口と、第２接続流路３２との接続位置側の流出入口を連通させた状態であるものとする。
【００６８】
又、電池側冷却水回路２０側において、第２ウォータポンプ２４の作動により、電池側循環流路２１を冷却水が循環していても良いし、第２ウォータポンプ２４の作動を停止した状態であってもよい。
【００６９】
図３に示すように、先ず、ステップＳ１においては、水加熱ヒータ１２及び第１ウォータポンプ１４がＯＮであり、作動しているか否かが判定される。換言すると、車両用空調装置にて、車室内の暖房が行われているか否かが判定される。水加熱ヒータ１２及び第１ウォータポンプ１４が作動している場合、ステップＳ２に移行する。そうでない場合は、そのまま当該制御処理を終了する。
【００７０】
ステップＳ２においては、水加熱ヒータ１２がＯＦＦされ、その作動を停止したか否かが判定される。この判定処理では、例えば、操作パネルにおける水加熱ヒータ１２に関する操作スイッチからの操作信号に基づいて判定される。
【００７１】
水加熱ヒータ１２がＯＦＦされている場合には、ステップＳ３に進む。一方、そうでない場合には処理を待機する。この場合、水加熱ヒータ１２の作動が継続され、空調側冷却水回路１０における冷却水は、継続して加熱される。
【００７２】
ステップＳ３では、第１冷却水温センサ４１によって検出されたヒータ側冷却水温Ｔｗａが読み込まれる。即ち、ステップＳ３では、水加熱ヒータ１２の作動を停止した直後における空調側冷却水回路１０の冷却水の温度が読み込まれる。
【００７３】
続くステップＳ４においては、ステップＳ３で読み込まれたヒータ側冷却水温Ｔｗａが予め定められた基準冷却水温ＫＴｗａよりも高いか否かが判定される。ここで、基準冷却水温ＫＴｗａは、熱管理システム１にて使用されている冷却水の沸点よりも低い温度に定められ、冷却水が沸騰する可能性がある温度を意味する。
【００７４】
換言すると、ステップＳ４は、水加熱ヒータ１２の作動停止時点で、水加熱ヒータ１２の周辺で冷却水が沸騰する可能性が高いか否かを判定している。ヒータ側冷却水温Ｔｗａが基準冷却水温ＫＴｗａよりも高い場合には、ステップＳ５に移行する。一方、そうでない場合には、水加熱ヒータ１２の周辺にて冷却水が沸騰する可能性が低い為、ステップＳ１１に進む。
【００７５】
そして、ステップＳ５においては、第２冷却水温センサ４２によって検出された電池側冷却水温Ｔｗｂが読み込まれる。即ち、ステップＳ５では、水加熱ヒータ１２の作動を停止した直後における電池側冷却水回路２０の冷却水の温度が読み込まれる。
【００７６】
続くステップＳ６では、ステップＳ３で読み込んだヒータ側冷却水温ＴｗａがステップＳ５で読み込んだ電池側冷却水温Ｔｗｂよりも高いか否かが判定される。即ち、空調側冷却水回路１０における冷却水の温度と、電池側冷却水回路２０における冷却水の温度とが比較される。
【００７７】
ヒータ側冷却水温Ｔｗａが電池側冷却水温Ｔｗｂよりも高い場合には、ステップＳ７に移行し、熱管理システム１を連携モードに切り替える。一方、そうでない場合は、ステップＳ８に移行し、熱管理システム１を独立モードに切り替える。
【００７８】
即ち、本実施形態に係るステップＳ４及びステップＳ６の判定処理は、切替条件を満たすか否かを判定する処理に相当する。換言すると、本実施形態における切替条件は、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが基準冷却水温ＫＴｗａよりも高く、且つ、ヒータ側冷却水温Ｔｗａと電池側冷却水温Ｔｗｂが予め定められた関係にあることであり、ヒータ側冷却水温Ｔｗａに関連して定義されている。
【００７９】
詳細に説明すると、連携モードへの切替条件は、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが基準冷却水温ＫＴｗａよりも高く、且つ、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが電池側冷却水温Ｔｗｂより高いことである。独立モードへの切替条件は、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが基準冷却水温ＫＴｗａよりも高く、且つ、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが電池側冷却水温Ｔｗｂ以下であることである。
【００８０】
ステップＳ７においては、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが電池側冷却水温Ｔｗｂよりも高い為、熱管理システム１が連携モードに切り替えられる。具体的には、制御装置４０からの制御信号によって、切替弁３５の作動が制御される。この時、第１ウォータポンプ１４の作動は、ステップＳ１の時点から継続して行われている。
【００８１】
ステップＳ７で切り替えられる熱管理システム１の連携モードについて、図４を参照しつつ説明する。ステップＳ７において、切替弁３５は、制御装置４０からの制御信号により、第２接続流路３２との接続位置側の流出入口を閉鎖し、第１接続流路３１側の流出入口と、第１ウォータポンプ１４の吸込口側の流出口を連通させた状態に切り替えられる。
【００８２】
この状態においても、第１ウォータポンプ１４の作動は継続している。この為、図４に示すように、第１ウォータポンプ１４は、第１接続流路３１を介して、電池側冷却水回路２０側の冷却水を吸い込むことができる。
【００８３】
そして、第１ウォータポンプ１４から吐出された冷却水は、水加熱ヒータ１２、ヒータコア１３を経由した後、直接、第１ウォータポンプ１４の吸込口側に戻ることなく、第２接続流路３２を介して、電池側冷却水回路２０側に流出する。
【００８４】
これにより、冷却水は、第１ウォータポンプ１４→水加熱ヒータ１２→ヒータコア１３→第２接続流路３２→電池側循環流路２１→第１接続流路３１→第１ウォータポンプ１４の順番で循環する。
【００８５】
尚、第２ウォータポンプ２４の作動が停止している場合であっても、第１ウォータポンプ１４の作動によって、第２接続流路３２を介して、空調側循環流路１１の冷却水が電池側循環流路２１へ圧送され、第１接続流路３１を介して、電池側循環流路２１の冷却水が空調側循環流路１１に流入する。連携モードにおいては、第１ウォータポンプ１４の作動に伴って、冷却水は、電池側循環流路２１を循環することになる。
【００８６】
そして、当該熱管理システム１は、連携モードに切り替えることで、空調側冷却水回路１０側の冷却水に対して、電池側冷却水回路２０側の冷却水を取り込むことができる。ステップＳ６の判断処理からわかるように、この場合における電池側冷却水温Ｔｗｂは、ヒータ側冷却水温Ｔｗａよりも低い為、連携モードとすることで、水加熱ヒータ１２を通過する冷却水の温度を低下させることができる。
【００８７】
当該熱管理システム１によれば、より温度の低い冷却水を循環させることで、水加熱ヒータ１２の周辺温度を早期に低下させ、水加熱ヒータ１２の余熱による冷却水の沸騰を防止することができる。又、当該熱管理システム１は、第１ウォータポンプ１４等の作動時間を短縮することができる為、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰防止に関し、省エネルギ化を実現することができる。
【００８８】
図３に示すように、ステップＳ８においては、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが電池側冷却水温Ｔｗｂ以下である為、熱管理システム１が独立モードに切り替えられる。具体的には、制御装置４０からの制御信号によって、切替弁３５の作動が制御される。この場合も、第１ウォータポンプ１４の作動は、ステップＳ１の時点から継続して行われている。
【００８９】
ステップＳ８にて切り替えられる熱管理システム１の独立モードについて、図５を参照しつつ説明する。ステップＳ８において、切替弁３５は、制御装置４０からの制御信号によって、第１接続流路３１側の流出入口を閉鎖し、第１ウォータポンプ１４の吸込口側の流出口と、第２接続流路３２との接続位置側の流出入口を連通させた状態に切り替えられる。
【００９０】
この状態においては、第１ウォータポンプ１４の作動は継続している。この為、図５に示すように、第１ウォータポンプ１４は、第１接続流路３１を介して、電池側冷却水回路２０側の冷却水を吸い込むことはなく、第２接続流路３２との接続位置側から冷却水を吸い込む。
【００９１】
そして、第１ウォータポンプ１４から吐出された冷却水は、水加熱ヒータ１２、ヒータコア１３を経由した後、第１ウォータポンプ１４の吸込口側に戻る。つまり、当該独立モードにおいては、空調側冷却水回路１０側の冷却水は、空調側循環流路１１に従って、第１ウォータポンプ１４→水加熱ヒータ１２→ヒータコア１３→第１ウォータポンプ１４の順番で循環する。
【００９２】
換言すると、電池側冷却水回路２０において、冷却水は、第２ウォータポンプ２４の作動に伴って、空調側冷却水回路１０における冷却水の流れに影響を及ぼすことなく、電池側循環流路２１を循環する。
【００９３】
この独立モードに移行する場合とは、ステップＳ６の判断処理からわかるように、この場合における電池側冷却水温Ｔｗｂは、ヒータ側冷却水温Ｔｗａよりも高い状態である。この為、連携モードにしてしまうと、水加熱ヒータ１２を通過する冷却水の温度が上昇してしまう。
【００９４】
そして、当該熱管理システム１によれば、より温度の低い冷却水を循環させることで、水加熱ヒータ１２の周辺温度を早期に低下させ、水加熱ヒータ１２の余熱による冷却水の沸騰を防止することができる。又、当該熱管理システム１は、第１ウォータポンプ１４等の作動時間を短縮することができる為、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰防止に関して、省エネルギ化を実現することができる。
【００９５】
再び図３を参照して、ステップＳ９以後の制御処理について説明する。連携モード又は独立モードの何れかに切り替えられた後、ステップＳ９では、再度、第１冷却水温センサ４１によって検出されたヒータ側冷却水温Ｔｗａが読み込まれる。即ち、ステップＳ９では、連携モード又は独立モードの何れかに切り替えられた後における空調側冷却水回路１０の冷却水の温度が読み込まれる。
【００９６】
ステップＳ１０に移行すると、ステップＳ９で読み込んだヒータ側冷却水温Ｔｗａが予め定められた沸騰基準温度ＢＴｗａよりも低いが否かが判定される。当該沸騰基準温度ＢＴｗａは、基準冷却水温ＫＴｗａと同様に、熱管理システム１にて使用されている冷却水の沸点よりも低い温度に定められる。
【００９７】
尚、当該沸騰基準温度ＢＴｗａは、上述した基準冷却水温ＫＴｗａよりも低い温度であることが望ましい。この点、沸騰基準温度ＢＴｗａと基準冷却水温ＫＴｗａを同じ値とすることも可能である。
【００９８】
ヒータ側冷却水温Ｔｗａが沸騰基準温度ＢＴｗａよりも低い場合には、水加熱ヒータ１２の周辺の冷却水が十分に冷却され、沸騰する可能性が低くなっている状態を示す。この為、処理はステップＳ１１に移行される。一方、そうでない場合には、水加熱ヒータ１２を流通する冷却水の温度が十分に低下していない為、切り替えられた連携モード又は独立モードを維持したまま、処理はステップＳ５に戻される。
【００９９】
ステップＳ１１においては、水加熱ヒータ１２の作動停止後において、水加熱ヒータ１２の周辺の冷却水が十分に冷却され、沸騰する可能性が低くなっている為、第１ウォータポンプ１４の作動を停止する。その後、当該制御処理を終了する。
【０１００】
本実施形態に係る熱管理システム１は、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１〜ステップＳ２にて水加熱ヒータ１２による冷却水の加熱を終了した後に、ステップＳ３〜ステップＳ６にて予め定められた切替条件を満たすか否かを判定している。
【０１０１】
そして、熱管理システム１は、ステップＳ７〜ステップＳ８において、切替条件に係るヒータ側冷却水温Ｔｗａ、電池側冷却水温Ｔｗｂの状況に応じて、図４に示す連携モードと、図５に示す独立モードの何れかに切り替え、水加熱ヒータ１２を通過する冷却水の温度を低下させる。
【０１０２】
これにより、当該熱管理システム１は、水加熱ヒータ１２の余熱による冷却水の沸騰を抑制すると共に、第１ウォータポンプ１４の作動停止までに要する期間を短縮して、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰防止に関する省エネルギ化を実現することができる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態に係る熱管理システム１によれば、空調側冷却水回路１０には、水加熱ヒータ１２が配置されている為、熱媒体である冷却水を加熱することができる。この為、水加熱ヒータ１２の作動を停止した場合に、当該水加熱ヒータ１２周辺における冷却水が、その余熱等によって沸騰することが想定される。
【０１０４】
ここで、当該熱管理システム１によれば、ステップＳ２にて水加熱ヒータ１２の作動停止した後において、ステップＳ４、ステップＳ６における切替条件を満たすか否かに応じて、当該熱管理システム１における冷却水の流れを、図５に示す独立モードと図４に示す連携モードの何れかに切り替える。
【０１０５】
当該熱管理システム１は、切替条件に係る状況に応じて、冷却水の流れを独立モード又は連携モードの何れかに切り替えることで、水加熱ヒータ１２を通過する冷却水の温度を低下させることができる。これにより、熱管理システム１は、水加熱ヒータ１２の作動停止後において、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰を防止することができる。
【０１０６】
又、当該熱管理システム１は、水加熱ヒータ１２の作動停止後において、切替弁３５の作動により独立モード又は連携モードとして、第１ウォータポンプ１４等を作動させることで、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の温度を、効率よく早期に低下させることができる。
【０１０７】
これにより、当該熱管理システム１によれば、第１ウォータポンプ１４等の作動時間を短縮することができ、電動ポンプや電動ファンを常時作動させておく場合等と比較して、少ない消費エネルギにて、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰を防止することができる。
【０１０８】
又、当該熱管理システム１において、空調側冷却水回路１０は、水加熱ヒータ１２に加えて、ヒータコア１３を有している。当該ヒータコア１３は、車室内に送風される送風空気と空調側循環流路１１を流れる冷却水とを熱交換させ、冷却水の熱により送風空気を暖める。
【０１０９】
従って、当該熱管理システム１は、水加熱ヒータ１２の作動によって加熱された冷却水の熱を用いて、ヒータコア１３にて送風空気を暖めることができ、車室内の暖房を行うことができる。
【０１１０】
そして、当該熱管理システム１では、燃料電池２２は、その作動に伴い、燃料電池車両の走行に関する駆動力を発生させる。又、電池側冷却水回路２０は、ラジエータ２３を有しており、ラジエータ２３は、燃料電池２２を経由して電池側循環流路２１を流れる冷却水の熱を外気に放熱する。
【０１１１】
当該熱管理システム１によれば、燃料電池車両の走行に際して重要な役割を果たす電池側冷却水回路２０を利用して、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰を防止することができる。換言すると、熱管理システム１は、燃料電池車両において、電池側冷却水回路２０という既存の冷却水回路を利用して、水加熱ヒータ１２周辺の冷却水の沸騰を防止することができる。
【０１１２】
図３に示すように、当該熱管理システム１は、水加熱ヒータ１２の作動を停止した後のステップＳ１０において、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが沸騰基準温度ＢＴｗａよりも低くなった場合に、第１ウォータポンプ１４の作動を停止する。
【０１１３】
上述したように、当該熱管理システム１は、熱管理システム１における冷却水の流れを独立モード又は連携モードの何れかとし、より低い温度で冷却水を循環させることで、水加熱ヒータ１２周辺の冷却水の沸騰を防止している。
【０１１４】
この時、当該熱管理システム１は、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが沸騰基準温度ＢＴｗａよりも低くなった時点で、第１ウォータポンプ１４の作動を停止する為、確実に、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰を防止しつつ、第１ウォータポンプ１４の作動時間を短くすることができ、省エネルギ化を実現することができる。
【０１１５】
そして、当該熱管理システム１において、第１冷却水温センサ４１は、空調側冷却水回路１０にて、水加熱ヒータ１２の内部に位置する空調側循環流路１１に配置されており、ヒータ側冷却水温Ｔｗａを検出している。当該第１冷却水温センサ４１で検出されたヒータ側冷却水温Ｔｗａは、ステップＳ４及びステップＳ６の判断処理にて参照される。
【０１１６】
当該熱管理システム１によれば、熱管理システム１は、第１冷却水温センサ４１にて、水加熱ヒータ１２内部の空調側循環流路１１に配置されている為、水加熱ヒータ１２周辺の冷却水の温度を精度よく検出することができる。
【０１１７】
そして、当該熱管理システム１は、第１ウォータポンプ１４で検出したヒータ側冷却水温Ｔｗａを用いて、ステップＳ４、ステップＳ６にて切替条件を満たすか否かの判定を行う為、両ステップにおける判定精度を向上させることができる。
【０１１８】
この結果、当該熱管理システム１は、水加熱ヒータ１２の作動停止後において、独立モードと連携モードの選択を適切に行うことができ、水加熱ヒータ１２周辺における冷却水の沸騰を防止すると共に、これに対する省エネルギ化を実現できる。
【０１１９】
（他の実施形態）
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせても良いし、上述した実施形態を種々変形することも可能である。
【０１２０】
（１）上述した実施形態においては、空調側冷却水回路１０を第１熱媒体回路とし、電池側冷却水回路２０を第２熱媒体回路として説明していたが、この態様に限定されるものではない。
【０１２１】
第１熱媒体回路としては、車室内の空調用に配置された熱媒体回路である必要はなく、加熱装置が配置された熱媒体回路であれば、他の用途に利用される熱媒体回路とすることも可能である。又、第２熱媒体回路は、発熱機器が配置された熱媒体回路であれば良く、駆動系の発熱機器を温度調整する為の熱媒体回路に限定されるものではない。
【０１２２】
（２）又、上述した実施形態において、発熱機器として、燃料電池車両における燃料電池２２を例示していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、電気自動車におけるバッテリを発熱機器として採用しても良いし、エンジン車におけるエンジンを発熱機器としても良い。
【０１２３】
又、発熱機器としては、作動に伴い発熱する機器であれば良く、作動に伴い動力を発生させる機器に限定されるものではない。例えば、インバータ等を発熱機器として採用することも可能である。
【０１２４】
（３）そして、上述した実施形態においては、水加熱ヒータ１２を有する空調側冷却水回路１０と、燃料電池２２を有する電池側冷却水回路２０とを、流路接続部３０にて接続した構成であったが、この態様に限定されるものではない。例えば、第１熱媒体回路及び第２熱媒体回路に対して他の熱媒体回路を加えて、流路接続部３０にて接続する構成としても良い。
【０１２５】
この場合には、加熱装置の作動停止後における連携モードとして、上述した第２熱媒体回路との連携モード、他の熱媒体回路との連携モード、第２熱媒体回路及び他の熱媒体回路との連携モードといった複数の連携モードを想定することができる。
【０１２６】
そして、これらの複数の連携モードのうち、加熱装置を流通する熱媒体の温度が最も低くなる連携モードが選択される。このように構成した場合も、上述した実施形態と同様の効果を発揮させることができる。
【０１２７】
（４）又、上述した実施形態においては、切替条件として、ステップＳ４にて、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが基準冷却水温ＫＴｗａよりも高いか否かを判定すると共に、ステップＳ６にて、ヒータ側冷却水温Ｔｗａが電池側冷却水温Ｔｗｂよりも高いか否かを判定していたが、この切替条件に限定されるものではない。
【０１２８】
例えば、ステップＳ６にて判定される切替条件として、ヒータ側冷却水温Ｔｗａから電池側冷却水温Ｔｗｂを減算した値が予め定められた基準値よりも大きいか否かを用いてもよい。この状況において、減算した値が基準値よりも大きい場合、連携モードに切り替えられる。
【０１２９】
又、上述した実施形態のような構成においては、ステップＳ４の判定処理が行われていることからわかるように、ヒータ側冷却水温Ｔｗａの値を或る程度推定することができる。従って、ステップＳ６にて判定される切替条件として、電池側冷却水温Ｔｗｂが予め定められた所定値よりも低いか否かを用いても良い。この状況において、電池側冷却水温Ｔｗｂが所定値よりも低い場合には、連携モードに切り替えられる。
【０１３０】
尚、上述した場合の所定値としては、連携モードとしたときに、水加熱ヒータ１２を通過する冷却水の温度が余熱にて沸騰する可能性を充分に下げることができる冷却水の温度を示す。
【０１３１】
（５）そして、上述した実施形態において、第１冷却水温センサ４１は、空調側冷却水回路１０において、水加熱ヒータ１２の内部に位置する空調側循環流路１１に配置されているが、この態様に限定されるものではない。
【０１３２】
熱媒体温度センサは、第１熱媒体回路にて、加熱装置を通過する熱媒体の温度を検出可能であれば、第１熱媒体回路における様々な位置に配置することができる。例えば、熱媒体温度センサを、第１熱媒体回路におけるヒータコアの流出口側に配置しても良い。
【０１３３】
（６）又、上述した実施形態における第１冷却水温センサ４１及び第２冷却水温センサ４２については、冷却水の温度を実際に計測した計測値を出力する構成に限定されるものではない。即ち、第１冷却水温センサ４１及び第２冷却水温センサ４２は、冷却水の温度に相関を有する物理量の測定値を出力するように構成することもできるし、当該測定値から推定された推定値を出力するように構成してもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１    熱管理システム
１０  空調側冷却水回路
１２  水加熱ヒータ
１４  第１ウォータポンプ
２０  電池側冷却水回路
２２  燃料電池
２４  第２ウォータポンプ
３０  流路接続部
３５  切替弁
４０  制御装置
【図１】
2019143490.tif 000003
【図２】
2019143490.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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