本发明涉及一种热管理系统。
背景技术:
近年来,例如作为车辆用等的空气调节装置,使用包括热泵方式的制冷回路的空气调节装置(以下也称为“热泵方式的空气调节装置”)。热泵方式的空气调节装置在作为空气调节对象的室内的外部的空气与热介质(制冷剂)之间进行换热,由此从上述外部的空气得到空气调节所需的热量。因此,热泵方式的空气调节装置与使用利用电力加热空气的电气式加热器例如ptc(positivetemperaturecoefficient:正温度系数)加热器的情况相比,能抑制空气调节、特别是制热时使用的能量(例如,参照专利文献1至3)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-156351号公报
专利文献2:日本特开2011-152808号公报
专利文献3:日本特开2013-195002号公报
技术实现要素:
发明要解决的技术问题
上述那样的热泵方式的空气调节装置中,不需要用于对空气进行加热的热源。因此,热泵方式的空气调节装置作为在如下所述的车辆中所使用的空气调节装置来说是有用的:电力机动车、燃料电池机动车这样的不具有能够作为制热时的热源来利用的内燃机的车辆,或者混合动力机动车、插电混合动力机动车这样的内燃机非常时运转的车辆。
然而,热泵方式的空气调节装置的原理是使用来自空气的热量作为制热时的热源。因此,作为以往的热泵方式的空气调节装置而言,存在如寒冷时那样热介质的温度与外气温度的温度差小或未产生温度差的情况下,难以充分地将室内的温度升高这样的技术问题。
关于这样的热泵方式的空气调节装置中的寒冷时升温的技术问题,已知有例如向热泵组合上述的ptc加热器那样的电气式加热器、或者使用喷气式热泵这样的对策。
然而,在将电气式加热器与热泵方式的空气调节装置组合的情况下,电气式加热器消耗电力,因此制热时的能量消耗量增加。特别是在将电气式加热器与热泵组合而作为电力机动车的空气调节装置使用的情况下,由于电气式加热器消耗车辆上搭载的行驶用蓄电池,因此产生续航距离减少这样的技术问题。而且,即便是使用喷气式热泵的空气调节装置,在例如极寒地域那样外气温度低于热介质的最低温度的环境下,也会产生难以充分地将室内的温度提升这样的技术问题。
本发明鉴于上述的技术问题而作出,其目的在于提供一种能够抑制能量消耗来提高制热性能的热管理系统。
用于解决技术问题的方案
为了实现上述目的,本发明的热管理系统进行室内的热管理,该热管理系统包括:室外换热器,在热介质与室外的空气之间进行换热;压缩机,对通过所述室外换热器进行了换热的所述热介质进行压缩;室内换热器,在由所述压缩机压缩后的所述热介质与所述室内的空气之间进行换热;及外部设备换热器,设置在所述室外换热器与所述压缩机之间并在外部设备产生的热量与所述热介质之间进行换热。
在本发明的一方式的热管理系统中,所述室外换热器从所述室外的空气接受热量而向所述热介质散热,所述外部设备换热器从所述外部设备接受热量并向所述热介质散热,所述压缩机对从所述室外换热器及所述外部设备换热器接受了热量的所述热介质进行压缩而使该热介质升温,所述室内换热器利用通过所述压缩机升温后的所述热介质使所述室内的空气进行升温。
在本发明的一方式的热管理系统中,所述外部设备换热器蓄积所述外部设备产生的热量,并在与所述热介质之间进行换热。
在本发明的一方式的热管理系统中,所述外部设备换热器包括:散热部,对所述外部设备产生的热量进行散热;蓄热部,蓄积所述散热部散热的热量;受热部,使所述热介质接受所述蓄热部蓄积的热量。
在本发明的一方式的热管理系统中,所述外部设备换热器包括对所述蓄热部进行加热的电热部。
发明效果
根据本发明,能够抑制能量消耗来提高制热性能。
附图说明
图1是用于示出本发明的第一实施方式的热管理系统的概略结构的功能框图。
图2是用于示出图1所示的热管理系统包括的外部设备换热器的概略结构的示意图。
图3是用于示出图1所示的热管理系统包括的外部设备换热器的概略结构的剖视图。
图4是用于示出本发明的第二实施方式的热管理系统的概略结构的功能框图。
图5是用于示出第二实施方式的热管理系统的动作的流程图。
图6是用于示出第二实施方式的热管理系统中的制热运转刚开始之后的动作的功能框图。
图7是用于在第二实施方式的热管理系统中示出基于外部设备换热器的换热的动作的功能框图。
图8是用于在第二实施方式的热管理系统中示出基于外部设备换热器及冷却用换热器的换热的动作的功能框图。
图9是用于示出第二实施方式的热管理系统中的制冷运转时的动作的功能框图。
图10是用于示出第二实施方式的热管理系统中的蓄电池充电时的动作的流程图。
图11是用于示出本发明的第三实施方式的热管理系统的概略结构的功能框图。
具体实施方式
以下,关于本发明的实施方式的热管理系统,参照附图进行说明。热管理系统进行例如车辆、建筑物等室内的热管理。在以下的记载中,说明热管理系统作为空气调节装置的例子,该热管理系统为了对作为进行热管理的对象的规定的空间即电力机动车的车室内进行空气调节而搭载于电力机动车。
[第一实施方式]
首先,说明本发明的第一实施方式的热管理系统。
图1是用于示出本发明的第一实施方式的热管理系统1的概略结构的功能框图。在第一实施方式中,热管理系统1是说明本发明的热管理系统的基本结构的系统。在本实施方式中,热管理系统1是为了使车室内的温度上升而利用处于该室内的外部的空气热作为热源的热泵方式的制热系统的一例。
如图1所示,本实施方式的热管理系统1包括:室外换热器2,在热介质与室外的空气之间进行换热;压缩机5,对通过室外换热器2进行了换热的热介质进行压缩;室内换热器6,在由压缩机5压缩后的热介质与室内的空气之间进行换热;及外部设备换热器3,设置在室外换热器2与压缩机5之间并在外部设备40产生的热量与热介质之间进行换热。以下,具体说明热管理系统1的结构及动作。
在热管理系统1中,在室外换热器2、外部设备换热器3、压缩机5及室内换热器6之间形成有热介质能够循环的热介质回路hm。热介质可以使用与在通常的空气调节装置中一般被称为制冷剂的热介质同样的热介质。热介质回路hm由流路hm11~hm14构成。流路hm11将室外换热器2与外部设备换热器3之间连接。流路hm12将外部设备换热器3与压缩机5之间连接。流路hm13将压缩机5与室内换热器6之间连接。流路hm14将室内换热器6与室外换热器2之间连接。热管理系统1通过热介质回路hm而顺次连接有室外换热器2、外部设备换热器3、压缩机5及室内换热器6,由此构成热泵方式的制冷回路。
外部设备40是电力机动车的动力用电动机或在电动机的控制中使用的逆变器等设置在热管理系统1的外部的各种热源。一般地,在电力机动车的电动机、逆变器的冷却中,使用设置在外部设备换热器3与外部设备40之间的用于对电动机、逆变器或行驶用蓄电池等外部设备40进行冷却的llc(longlifecoolant:长效冷却剂)等冷却液。因此,外部设备40被编入于外部设备冷却系统4。外部设备冷却系统4包括:能够使冷却液循环的冷却液回路cl;用于使冷却液在外部设备40与外部设备换热器3之间循环的泵p;及用于控制外部设备40与外部设备换热器3之间的冷却液的流量的阀v。
室外换热器2使通过膨胀阀tv进行了膨胀的热介质流入,从而在热介质与室外的空气之间进行换热。在热管理系统1中,室外换热器2具体而言作为从室外的空气对于热介质吸热的蒸发器发挥功能。
如图1所示,外部设备换热器3在热介质回路hm中设置于室外换热器2与室内换热器6之间的流路hm12。
图2是用于示出热管理系统1包括的外部设备换热器3的概略结构的示意图。如图2所示,外部设备换热器3包括换热器主体31、电热加热器35、隔热部36、冷却液配管37及热介质配管38。
图3是用于示出热管理系统1包括的外部设备换热器3的概略结构的剖视图。如图3所示,换热器主体31包括散热部32,该散热部32以来自外部设备冷却系统4的冷却液为介质而将来自外部设备冷却系统4的热量进行散热。而且,换热器主体31包括:使热介质接受散热部32散热的来自外部设备冷却系统4的热量的受热部33;和设置在散热部32与受热部33之间的蓄热部34。
为了能够通过来自外部设备冷却系统4的冷却液高效地对来自外部设备冷却系统4的热量进行散热,散热部32由例如不锈钢(sus316或sus304)、铝等具有高导热率的原料构成。为了能够在避免流入的冷却液从冷却液配管37漏出的情况下进行换热,散热部32在设有用于使冷却液流动的流路321的基础上还通过钎焊等适当的方法来密封。相对于一个外部设备换热器3而言,包括一组或两组以上的多组散热部32。
为了高效地使热介质接受经由蓄热部34传热的来自散热部32的热量,受热部33由与散热部32相同的例如不锈钢(sus316或sus304)、铝等具有高导热率的原料构成。为了能够在避免热介质漏出的情况下进行换热,受热部33与散热部32同样地在设有用于使热介质流动的流路331的基础上通过钎焊等适当的方法来密封。相对于一个外部设备换热器3而言,包括一组或两组以上的多组受热部33。
关于蓄热部34,在一组的散热部32与受热部33之间,例如通过蓄热材料填充散热部32与受热部33之间地设置,以便能够从散热部32接受热量并使受热部33接受该热量。对于蓄热部34,为了能够在与散热部32及受热部33之间高效地传热,确保与散热部32及受热部33接触的所需的接触面积。蓄热部34可以使用例如二氧化钒(vo2)类的蓄热材料。需要说明的是,蓄热部34也可以使用上述的二氧化钒类的蓄热材料以外的蓄热材料。
电热加热器35以覆盖散热部32、受热部33及蓄热部34的方式设置。电热加热器35利用例如在行驶用蓄电池充电时从外部供给的电力对蓄热部34进行加热。即,电热加热器35作为电热部发挥功能。蓄热部34能够蓄积由电热加热器35加热的热量。为了能够对蓄热部34进行加热,电热加热器35只要至少覆盖蓄热部34即可。隔热部36设置在电热加热器35与隔热部36之间。隔热部36从外侧覆盖换热器主体31和电热加热器35。冷却液配管37是为了使冷却液在外部设备冷却系统4与散热部32的流路321之间循环而与冷却液回路cl连接的管路。热介质配管38是为了使热介质在外部设备换热器3及hvac单元60等热管理系统10中的空气调节装置的构成要素与受热部33的流路331之间循环而与热介质回路hm连接的管路。
如图4所示,压缩机5在热管理系统1的热介质的流路中设置在外部设备换热器3的后段且室内换热器6的前段。压缩机5使用电力作为动力源。压缩机5对经由了外部设备换热器3的热介质进行压缩。
室内换热器6在热管理系统1的热介质的流路中设置于在热介质回路hm的流向中压缩机5的后段且膨胀阀tv的前段。室内换热器6具体而言面向热管理系统1的热管理对象即室内,作为将热介质保持的热量向室内的空气散热的冷凝器发挥功能。
膨胀阀tv设于将室内换热器6与室外换热器2之间连接的热介质回路hm14。膨胀阀tv使通过了室内换热器6的热介质减压膨胀成容易蒸发的状态,确保蒸发器内部的最佳流量。
接下来,对说明了以上结构的热管理系统1的动作进行说明。
室外换热器2通过液体的热介质从室外的空气夺走热量而使通过的热介质的温度上升。通过了室外换热器2的热介质从液体变化为气体。
外部设备换热器3经由外部设备冷却系统4的冷却液接受来自外部设备40的排放热。外部设备换热器3通过使热介质接受来自该外部设备40的排放热而使热介质的温度进一步上升。而且,外部设备换热器3使设置在散热部32与受热部33之间的蓄热部34保持了来自冷却液的热量之后,向热介质传递。即,外部设备换热器3蓄积外部设备40产生的热量而与热介质之间进行换热。
压缩机5对于通过室外换热器2及外部设备换热器3而温度上升的热介质进行压缩,进一步使热介质升温。
室内换热器6使通过压缩机5而温度上升的热介质冷凝,将热介质保持的热量向室内的空气散热,对室内的空气进行升温。在热管理系统10中,散热的热介质液化,由膨胀阀tv膨胀而进入室外换热器2。热管理系统1将以上的步骤作为一个循环而反复进行该循环。
如以上所述构成的热管理系统1通过在压缩机5与室内换热器6之间设置外部设备换热器3而能够从外部设备冷却系统4的冷却液接受热量。根据如以上所述构成的热管理系统10,在低温时使向压缩机5流动的热介质变热,由此增加作为气体的热介质的流量。并且,根据如以上所述构成的热管理系统1,能够接受来自外部设备40的热量而使热介质升温。因此,根据热管理系统1,即使在例如外气温度为-10℃以下这样的通过室外换热器2无法进行热介质的升温的情况下,使用将空气变热用的能量消耗量少的热泵方式也能够使车室内的温度上升。
根据热管理系统1,在外部设备换热器3中,在散热部32与受热部33之间设置蓄热部34,因此能够经由散热部32接受外部设备40发出的热量并保持规定时间而利用于热介质的升温。因此,根据热管理系统1,蓄热部34保持例如在电力机动车的行驶过程中从行驶用电动机、逆变器或行驶用蓄电池等外部设备40发出的热量而在起动时使用于热介质的升温。根据热管理系统1,通过蓄热部34包括外部设备冷却系统4,能够加快刚起动之后的热介质的升温。
热管理系统1通过包括如上所述动作的外部设备换热器3,与一般的热泵方式的空气调节装置相比能够削减热介质的升温使用的压缩机5的作功量。因此,根据热管理系统1,能够抑制热管理使用的能量消耗量。
[第二实施方式]
接下来,说明本发明的第二实施方式的热管理系统。
图4是用于示出本发明的第二实施方式的热管理系统10的概略结构的功能框图。在第二实施方式中,热管理系统10是关于本发明的热管理系统,说明更具体结构的系统。在本实施方式中,热管理系统10与先前说明的热管理系统1同样,是利用处于其室内的外部的空气热作为热源的热泵方式的空气调节装置。热管理系统10不仅具有制热的功能,而且也具有制冷的功能,使车室内的温度上升或下降而调整成所希望的温度,这一点与上述的热管理系统1不同。需要说明的是,在本实施方式中,关于与先前说明的热管理系统1同样的结构省略说明。
如图4所示,热管理系统10包括室外换热器2、外部设备换热器3、外部设备冷却系统4、压缩机5、hvac(heating、ventilation、andairconditioning:供暖、通风和空调)单元60及控制部7作为其主要的构成要素。关于热管理系统10的结构,分为使冷却液循环而进行换热的冷却液回路与使热介质循环而进行换热的热介质回路进行说明。而且,在本实施方式中,说明在冷却液与热介质之间进行换热时的热管理系统10的动作。
在冷却液回路连接有外部设备换热器3及外部设备冷却系统4。
与冷却液回路cl连接的外部设备冷却系统4如先前说明所述是用于对电力机动车的行驶用的电动机41、电动机41控制用的逆变器42或未图示的行驶用蓄电池等外部设备进行冷却的系统。外部设备冷却系统4包括冷却用换热器43,该冷却用换热器43对电动机41等外部设备的llc(longlifecoolant:长效冷却剂)等冷却液进行散热。而且,外部设备冷却系统4包括:构成能够使冷却液在外部设备与冷却用换热器43之间循环的冷却液回路cl的流路cl1、cl2、cl5、cl6;和为了从冷却用换热器43向外部设备传送冷却液而设置于流路cl5的泵p。
在外部设备冷却系统4的流路cl1、流路cl3及流路cl5之间,在与电动机41、逆变器42等外部设备、外部设备换热器3及冷却用换热器43之间,设有控制向外部设备、外部设备换热器3及冷却用换热器43流入的冷却液的流路和流量的四通阀v1。而且,在外部设备冷却系统4的流路cl2、流路cl4及流路cl6之间,为了控制从外部设备、外部设备换热器3及冷却用换热器43流出的冷却液的流路和流量而设有四通阀v2。在四通阀v1与四通阀v2之间设有将四通阀v1与四通阀v2连接的流路即旁通路bp。外部设备冷却系统4中的冷却液流路cl包括四通阀v1、四通阀v2及旁通路bp,由此能够形成冷却液在电动机41、逆变器42等外部设备之间循环的路径。
在热介质回路hm连接有室外换热器2、压缩机5、hvac单元60及外部设备换热器3。热介质回路hm由流路hm22~hm25构成。
室外换热器2如先前说明那样在热介质与室外的空气之间进行换热。室外换热器2作为从热介质对于室外的空气散热的冷凝器、及从室外的空气对于热介质吸热的蒸发器发挥功能。在室外换热器2的外侧设有对于室外换热器2及外部设备冷却系统4的冷却用换热器43送风的风扇23。
压缩机5也如先前说明那样,对通过室外换热器2及外部设备换热器3而温度上升了的热介质进行压缩,进一步使热介质升温。在压缩机5的前段可以设置气液分离器51。气液分离器51为了防止未由蒸发器62蒸发的液体状的制冷剂被压缩机5压缩(液体压缩)而设置。气液分离器51将从蒸发器62流入的制冷剂分离成气体和液体并向压缩机5仅传送气体的制冷剂。
hvac单元60包括鼓风机61、蒸发器62、冷凝器63、风路调整部64、箱体65、通道66。
鼓风机61在箱体65的内部朝向蒸发器62及冷凝器63送风。蒸发器62通过流路hm22而与室外换热器2连接,通过流路hm23而与压缩机5连接。在蒸发器62与外部设备换热器3之间的流路hm22设有控制向蒸发器62的热介质的流量的三通阀v7。而且,在蒸发器62与压缩机5之间的流路hm23设有控制向蒸发器62的热介质的流量的三通阀v8。
冷凝器63通过流路hm24而与压缩机5连接,通过流路hm25而与室外换热器2连接。风路调整部64调整在冷凝器63中通过的风量。箱体65收容hvac单元60的构成要素。通道66将通过了冷凝器63的风与未通过冷凝器63的风分离而向车室内送出风。
在热介质回路hm中,在hvac单元60的冷凝器63与外部设备换热器3之间设有绕过热介质回路hm的、与上述的膨胀阀同样的制热用的膨胀阀tv1。在膨胀阀tv1设有调整向膨胀阀tv1的热介质的流量的三通阀v9、v10。而且,在热介质回路中,在室外换热器2与外部设备换热器3的三通阀v4之间以绕过热介质回路hm的方式设有制冷用的膨胀阀tv2。在膨胀阀tv2设有调整膨胀阀tv2的热介质的流量的三通阀v5、v6。
外部设备换热器3如先前说明那样经由冷却液接受外部设备冷却系统4产生的热量,并在与热介质之间进行换热。为了从外部设备冷却系统4的冷却液接受热量,外部设备换热器3中流路cl4连接于外部设备冷却系统4的流路cl2与流路cl6之间的四通阀v2。而且,为了使冷却液返回外部设备冷却系统4,外部设备换热器3中流路cl3连接于外部设备冷却系统4的流路cl1与流路cl5之间的四通阀v1。通过连接于四通阀v1、v2,外部设备换热器3能够取入来自冷却液回路cl的冷却液。而且,为了使热介质接受从外部设备冷却系统4接受到的热量,外部设备换热器3连接于在从室外换热器2朝向hvac单元60的热介质回路hm中设置的三通阀v3、v4。通过连接于三通阀v3、v4,外部设备换热器3能够取入热介质回路hm的热介质。外部设备换热器3包括换热器主体31、电热加热器35、隔热部36,换热器主体31具有供冷却液流动的散热部32、供热介质流动的受热部33及设置在散热部32与受热部33之间的蓄热部34。在热管理系统1中,通过以上的结构,蓄热部34蓄积来自散热部32的热量而使受热部33受热。
在控制部7连接有测量电动机41的冷却液温度的温度计t1、测量外部设备换热器3的蓄热部34的温度的温度计t2、测量室外换热器2的冷却液温度的温度计t3、测量电力机动车的车室内的气温的温度计t4。控制部7将温度计t1~t4的实测温度与电动机41的冷却液温度、外部设备换热器3的蓄热部34的温度、室外换热器2的冷却液温度及车室内的气温各自的阈值(设定温度)进行比较,来控制热管理系统1的动作。具体而言,控制部7将温度计t1~t3的实测温度与电动机41、外部设备换热器3、室外换热器2各自的冷却液温度及车室内的温度的阈值(设定温度)进行比较,进行对包含外部设备换热器3的冷却液的四通阀v1及四通阀v2和热介质的三通阀v3及三通阀v4在内的、四通阀v1、v2及三通阀v3~v10的开闭控制。关于对热管理系统1中的四通阀v1、v2及三通阀v3~v10的开闭控制,在后文叙述。而且,控制部7对于外部设备换热器3包括的蓄热部34,进行后述的充电时的电源接通及断开的控制。需要说明的是,控制部7也可以进行hvac单元60的动作控制、压缩机5的动作控制等与热管理系统10相关的各种控制。
[热管理系统的动作]
接下来,对以上说明的热管理系统10的动作进行说明。
图5是用于示出第二实施方式的热管理系统的动作的流程图。以下,参照图4及图5,说明热管理系统10的运转时的控制部7的动作。
热管理系统10在搭载该系统的电力机动车的电源被接通或者该系统的电源被接通时,开启空调运转(s100)。
控制部7将车室内的温度计t4的实测温度与车室内的设定温度进行比较,判断温度计t4的实测温度是否低于设定温度(s101)。在温度计t4的实测温度比设定温度低的情况下(s101:是),控制部7执行基于热管理系统10的热泵方式的制热运转(s102)。在此,在s101的判断中使用的与温度计t4的实测温度进行比较的设定温度是成为是否需要制热运转的判断基准的气温(例如20℃)。
图6是用于示出第二实施方式的热管理系统10中的制热运转刚开始之后的动作的功能框图。当判断为制热运转开始时,控制部7以使冷却液回路cl的热量在热介质回路hm中循环的方式控制四通阀v1、v2及三通阀v3~v10。控制部7控制三通阀v3~v10的开闭状态,使得从室外换热器2流出的热介质经由气液分离器51、压缩机5、冷凝器63及制热用膨胀阀tv1且不经由制冷用膨胀阀tv2、外部设备换热器3及蒸发器62。即,在制热运转刚开始之后,热介质回路hm如图6中的粗实线和箭头所示成为从室外换热器2按照流路hm21、流路hm22、流路hm23、气液分离器51、压缩机5、流路hm24、冷凝器63、流路hm25、制热用膨胀阀tv1的顺序循环的路径。而且,在制热运转刚开始之后,冷却液回路cl如图6中虚线和箭头所示成为按照流路cl5、泵p、电动机41及逆变器42、流路cl6的顺序循环的路径。
控制部7将电动机41的冷却液的温度计t1的实测温度与电动机41的冷却液的设定温度进行比较,判断温度计t1的实测温度是否高于第一设定温度(设定温度1)(s103)。在此,冷却液的第一设定温度是成为是否使外部设备冷却系统4的冷却液向外部设备换热器3流入的阈值的冷却液的温度。在温度计t1的实测温度高于设定温度1的情况下(s103:是),控制部7操作热管理系统10的四通阀v1和四通阀v2,使冷却液相对于外部设备换热器3流入及流出(s104)。
另一方面,在温度计t1的实测温度低于设定温度1的情况下(s103:否),控制部7将测量外部设备换热器3的蓄热部34的温度的温度计t2的实测温度与蓄热部34的设定温度进行比较,判断温度计t2的实测温度是否高于设定温度(s105)。在此,蓄热部34的设定温度是成为是否使热介质向外部设备换热器3流入的阈值的温度。在温度计t2的实测温度高于设定温度的情况下(s105:是),控制部7操作热管理系统10的三通阀v3和三通阀v4,使热介质相对于外部设备换热器3流入及流出(s106)。图7是在第二实施方式的热管理系统10中用于示出基于外部设备换热器3的换热的动作的功能框图。即,在热管理系统10中,在进行s106的处理时,通过外部设备换热器3能够在冷却液与热介质之间换热。在此,热介质回路hm如图7中粗实线和箭头所示成为从室外换热器2按照流路hm21、外部设备换热器3、流路hm22、流路hm23、气液分离器51、压缩机5、流路hm24、冷凝器63、流路hm25、制热用膨胀阀tv1的顺序循环的路径。而且,冷却液回路cl如图7中的虚线和箭头所示成为从外部设备换热器3按照流路cl3、流路cl5、泵p、电动机41及逆变器42、流路cl6、流路cl4的顺序循环的路径。另一方面,在温度计t2的实测温度低于设定温度的情况下(s105:否),控制部7返回s103的判断处理。
控制部7将电动机41的冷却液的温度计t1的实测温度与电动机41的冷却液的设定温度进行比较,判断温度计t1的实测温度是否高于第二设定温度(设定温度2)(s107)。在此,冷却液的第二设定温度是成为是否使外部设备冷却系统4的冷却液向冷却用换热器43流入并进行散热的阈值的冷却液的温度。在温度计t1的实测温度高于设定温度2的情况下(s107:是),控制部7操作热管理系统10的四通阀v1和四通阀v2,使冷却液除了相对于外部设备换热器3之外还相对于冷却用换热器43流入及流出(s108)。图8是在第二实施方式的热管理系统10中用于示出基于外部设备换热器3及冷却用换热器43的换热的动作的功能框图。在热管理系统10中,在进行s108的处理时,通过外部设备换热器3在冷却液与热介质之间进行换热,并且通过冷却用换热器43在冷却液与外部的空气之间进行换热。在图8中如虚线和箭头所示,在冷却液回路cl中,来自从外部设备换热器3的流路cl3和从冷却用换热器43的流路cl1的冷却液流入使冷却液向外部设备流入的流路cl5。而且,在冷却液回路cl中,在使来自外部设备的冷却液流出的流路cl6中,冷却液流出到向外部设备换热器3的流路cl4和向冷却用换热器43的流路cl2。需要说明的是,热介质回路hm与图7同样地成为从室外换热器2按照流路hm21、外部设备换热器3、流路hm22、流路hm23、气液分离器51、压缩机5、流路hm24、冷凝器63、流路hm25、制热用膨胀阀tv1的顺序循环的路径。
图9是用于示出第二实施方式的热管理系统中的制冷运转时的动作的功能框图。在温度计t4的实测温度高于设定温度的情况下(s101:否),控制部7执行基于热管理系统10的热泵方式的制冷运转(s109)。当判断制冷运转开始时,控制部7以使从室外换热器2流出的冷却液经由气液分离器51、压缩机5、蒸发器62及冷凝器63的方式控制在热管理系统10的热介质回路hm设置的三通阀v3~v10的开闭状态。而且,当判断制冷运转开始时,控制部7以使从室外换热器2流出的冷却液不经由制热用膨胀阀tv1、外部设备换热器3及蒸发器62的方式控制三通阀v3~v10的开闭状态(s110)。即,在制冷运转时,热介质回路hm成为从室外换热器2按照流路hm21、制冷用膨胀阀tv2、流路hm22、蒸发器62、气液分离器51、压缩机5、流路hm24、冷凝器63、流路hm25的顺序循环的路径。在s110的处理后,控制部7进入s108的处理,使冷却液相对于冷却用换热器43流入及流出。即,在制冷运转时,冷却液回路cl成为从冷却用换热器43按照流路cl1、流路cl5、泵p、外部设备、流路cl6、流路cl2的顺序循环的路径。在热管理系统10中,当进行制冷运转时,以与上述的制热运转的情况相反的循环运转。即,热管理系统10的制冷运转中,蒸发器62接受室内的热量,室外换热器2作为冷凝器发挥功能而将室内的热量向室外散热。
控制部7确认空调运转是否结束(s111)。控制部7在空调运转结束之前的期间(s111:否),反复进行上述的从s101至s110的处理。另一方面,在空调运转结束的情况下(s111:是),控制部7结束上述的处理。需要说明的是,在除湿制热运转时,热管理系统10通过利用蒸发器62对外气进行冷却而将外气包含的水蒸气凝集并排除,将排除了水蒸气的空气利用冷凝器63变热之后向室内输送。在该情况下,热管理系统10的控制部7根据室内的温度进行是否通过外部设备换热器3进行在热介质回路hm中流动的热介质的加温的判断。
如以上说明所述,根据本实施方式的热管理系统10,包括对向外部设备换热器3流动的冷却液及热介质进行控制的控制部7。因此,根据本实施方式的热管理系统10,根据室内、冷却液及热介质的温度而适当地对外部设备换热器3进行动作控制,由此能够抑制能量消耗来提高制热性能。
[充电时的动作]
接下来,说明在将以上说明的热管理系统10搭载于电力机动车的情况下,对电力机动车的行驶用蓄电池(蓄电池)进行充电时的热管理系统10的动作。
图10是用于示出第二实施方式的热管理系统中的蓄电池的充电时的动作的流程图。如图10所示,控制部7当蓄电池的充电开始时(s200),将测量蓄热部34的温度的温度计t2的实测温度与蓄热部34的设定温度进行比较,判断温度计t2的实测温度是否高于设定温度(s201)。
在温度计t2的实测温度低于设定温度的情况下(s201:是),控制部7判断为能够使电热加热器35发出的热量蓄积于蓄热部34,将电热加热器35的电源的开关开启(s202)。在将电热加热器35的电源接通之后,控制部7反复进行s201的处理,持续判断是否能够蓄热于蓄热部34。
另一方面,在温度计t2的实测温度高于设定温度的情况下(s201:否),控制部7判断为电热加热器35发出的热量无法蓄积于蓄热部34,将电热加热器35的电源的开关关闭(s203)。在关闭了电热加热器35的电源的开关之后,控制部7在蓄电池的充电结束时结束处理(s204)。
如以上说明所述,根据本实施方式的热管理系统10,包括能够对外部设备冷却系统4的蓄热部34进行加热的电热加热器35。因此,根据热管理系统10,在电力机动车中的行驶用蓄电池充电时等,能够接受从外部的能量供给而蓄积热能。即,根据热管理系统10,在系统刚起动之后等能快速地得到热能,从而能够提高制热性能。
[第三实施方式]
接下来,说明本发明的第三实施方式的热管理系统。
图11是用于示出本发明的第三实施方式的热管理系统的概略结构的功能框图。在第三实施方式中,热管理系统100是说明本发明的热管理系统的另一实施方式的结构的系统。在本实施方式中,热管理系统100包括注入回路70,这一点与先前说明的热管理系统10不同。
需要说明的是,在本实施方式的热管理系统100中,上述的注入回路70及其周边的结构以外与先前说明的热管理系统1、10的结构相同,因此省略说明。
注入回路70设置在制热用膨胀阀tv1的流入用三通阀v10与室外换热器2的流入口之间。注入回路70包括冷却液的气液分离器71。气液分离器71将从冷凝器63经由制热用膨胀阀tv1流入的热介质分离成气体和液体。在注入回路70中,将通过气液分离器71分离的热介质中的气体成分的热介质向压缩机5送入。被送入到压缩机5的热介质的气体成分再次被压缩而由冷凝器63冷凝。而且,在注入回路70中,将通过气液分离器71分离的热介质中的液体成分的热介质向室外换热器2送入。被送入到室外换热器2的热介质的液体成分在与室外的空气之间进行换热。
热管理系统100通过注入回路70从通过压缩机5压缩后的气液混合的热介质中仅分离出气体成分,再次返回压缩机5进行压缩。由此,在热管理系统100中,增加热介质的流量并提高热介质与空气的换热的效率。而且,热管理系统100通过注入回路70仅使液体向冷凝器63流动,因此也能够提高与大气之间的换热效率。根据热管理系统100,与热管理系统10等相比效率得以提高,从而能够扩大可确保制热能力的下限温度。
并且,热管理系统100与热管理系统1、10同样地、即使在例如极寒地域那样外气温度低于热介质的最低温度的环境那样外气温度与热介质的温度之差小或不存在差的情况下,也能够在短时间内将室内的温度提升。
如以上所述,根据热管理系统100,由于包括外部设备换热器3,所以能够抑制能量消耗来提高制热性能。
以上,说明了本发明的实施方式,但是本发明不限定为上述本发明的实施方式的热管理系统,包括本发明的概念及权利要求书包含的一切方式。而且,可以为了发挥上述的技术问题及效果的至少一部分而将各结构适当选择地组合。例如,上述实施方式中的各结构的形状、材料、配置、尺寸等根据本发明的具体的使用方式可适当变更。
例如,在以上说明的实施方式中,说明了热管理系统都适用作为电力机动车的空气调节装置的例子,但是本发明不限定于此。本发明除了例如电力机动车以外,作为例如燃料电池机动车那样的不具有能够作为制热时的热源来利用的内燃机的车辆、或者混合动力机动车、插电混合动力机动车这样的内燃机非常时运转的车辆中使用的空气调节装置有用。而且,本发明也可以作为具有内燃机的车辆用的空气调节装置来利用。而且,本发明也可以作为例如列车等机动车以外的车辆的空气调节装置来利用。
另外,例如,在以上说明的实施方式中,说明了热管理系统都适用作为车辆用的空气调节装置的例子,但是本发明不限定于此。本发明也可以作为例如船舶等车辆以外的移动体或者建筑物用等非移动体的空气调节装置来利用。在该情况下,关于电热加热器35对蓄热部34的加热,只要是向热管理系统供电的状态,则能够始终进行。
此外,例如,在以上说明的实施方式中,说明了热管理系统都适用作为空气调节装置的例子,但是本发明不限定于此。本发明也可以作为各种设施的加热装置来利用。
附图标记说明
1热管理系统,2室外换热器,3外部设备换热器,4外部设备冷却系统,5压缩机,6室内换热器,7控制部,10热管理系统,23风扇,31换热器主体,32散热部,33受热部,34蓄热部,35电热加热器,36隔热部,37冷却液配管,38热介质配管,40外部设备,41电动机,42逆变器,43冷却用换热器,51气液分离器,60hvac单元,61鼓风机,62蒸发器,63冷凝器,64风路调整部,65箱体,66通道,70注入回路,71气液分离器