JP2019098906A - Vehicular waste heat utilization device - Google Patents
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Abstract
【課題】冷却回路側の暖房効率を向上させることができる車両用廃熱利用装置を提供する。【解決手段】冷却側流路22には、冷却側ポンプ30と、流量制御弁34と、高温熱源体36と、熱交換器110と、がその順で配置される。空調側流路52には、空調側ポンプ60と、熱交換器110と、ヒータコア64と、がその順で配置される。空調制御部102は、熱交換器110に流入する第1熱媒体の第1温度T12が熱交換器110に流入する第2熱媒体の第2温度T21よりも高くなるように流量制御弁34を作動させる。【選択図】図1A vehicle waste heat utilization apparatus capable of improving the heating efficiency on the cooling circuit side is provided. A cooling-side flow path includes a cooling-side pump, a flow control valve, a high-temperature heat source body, and a heat exchanger. In the air conditioning side flow path 52, an air conditioning side pump 60, a heat exchanger 110, and a heater core 64 are arranged in that order. The air conditioning controller 102 controls the flow rate control valve 34 so that the first temperature T12 of the first heat medium flowing into the heat exchanger 110 is higher than the second temperature T21 of the second heat medium flowing into the heat exchanger 110. Operate. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、電動車両に設けられる駆動モータ等の熱源体の廃熱を利用して車室内を暖房する車両用廃熱利用装置に関する。 The present invention relates to a waste heat utilization device for a vehicle, which heats a passenger compartment by using waste heat of a heat source body such as a drive motor provided in an electric vehicle.
エンジンを搭載する車両はエンジンの廃熱を熱媒体で吸収してエンジンを冷却すると共に、熱媒体の熱をヒータコアで放散することにより車室内を暖房する。一方、エンジンを搭載しない電動車両は熱媒体を駆動モータの廃熱や電気ヒータで暖めて、熱媒体の熱をヒータコアで放散することにより車室内を暖房する。 A vehicle equipped with an engine absorbs the waste heat of the engine with a heat transfer medium to cool the engine, and dissipates the heat of the heat transfer medium with a heater core to heat the vehicle interior. On the other hand, an electric vehicle without an engine warms the vehicle interior by warming the heat medium with the waste heat of the drive motor or an electric heater and dissipating the heat of the heat medium with the heater core.
特許文献1には、冷却水(第1熱媒体)を用いて駆動用モータを冷却する冷却回路と、暖房水(第2熱媒体)を用いて車室内を暖房する空調回路と、冷却水と暖房水との間で熱交換を行う熱交換器と、を備える車両用廃熱利用装置が示される。 In Patent Document 1, a cooling circuit for cooling a drive motor using cooling water (first heat medium), an air conditioning circuit for heating a vehicle interior using heating water (second heat medium), and cooling water And a heat exchanger for exchanging heat with the heating water.
特許文献1の車両用廃熱利用装置のように、冷却用の第1熱媒体から暖房用の第2熱媒体に熱移動させる場合、第1熱媒体から第2熱媒体への熱移動量を大きくして暖房効率を向上することが望まれる。 When heat is transferred from the first heat medium for cooling to the second heat medium for heating as in the waste heat utilization device for vehicles of Patent Document 1, the amount of heat transfer from the first heat medium to the second heat medium is It is desirable to increase the heating efficiency by increasing the size.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、暖房効率を向上させることができる車両用廃熱利用装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and an object thereof is to provide a waste heat utilization device for a vehicle capable of improving the heating efficiency.
本発明は、
冷却側流路に第1熱媒体を還流させて熱源体から熱を吸収する冷却回路と、
空調側流路に第2熱媒体を還流させてヒータコアで熱を放散する空調回路と、
前記冷却回路と前記空調回路とに跨って設けられて、前記第1熱媒体と前記第2熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、を備える車両用廃熱利用装置であって、
前記冷却側流路には、前記第1熱媒体を吸込口から吸込んで吐出口から吐出する冷却側ポンプと、上流側から流入する前記第1熱媒体の流量を調整して下流側に流す流量制御弁と、前記熱源体と、前記熱交換器と、がその順で配置され、
前記空調側流路には、前記第2熱媒体を吸込口から吸込んで吐出口から吐出する空調側ポンプと、前記熱交換器と、前記ヒータコアと、がその順で配置され、
更に、前記熱交換器に流入する前記第1熱媒体の温度が前記熱交換器に流入する前記第2熱媒体の温度よりも高くなるように前記流量制御弁を作動させる制御部を備える
ことを特徴とする。
The present invention
A cooling circuit that causes the first heat medium to return to the cooling side flow path and absorbs heat from the heat source;
An air conditioning circuit which circulates the second heat medium to the air conditioning side flow passage and dissipates heat by the heater core;
A waste heat utilization device for a vehicle, comprising: a heat exchanger provided across the cooling circuit and the air conditioning circuit to perform heat exchange between the first heat medium and the second heat medium, ,
In the cooling side flow passage, a cooling side pump which sucks the first heat medium from the suction port and discharges it from the discharge port, and a flow rate of the first heat medium flowing from the upstream side, adjusting the flow rate A control valve, the heat source body, and the heat exchanger are arranged in this order;
In the air conditioning side flow passage, an air conditioning side pump that sucks the second heat medium from a suction port and discharges the second heat medium from a discharge port, the heat exchanger, and the heater core are arranged in that order
And a control unit for operating the flow control valve such that the temperature of the first heat medium flowing into the heat exchanger is higher than the temperature of the second heat medium flowing into the heat exchanger. It features.
上記構成によれば、熱源体に流す第1熱媒体の流量を流量制御弁で調整することができるため、熱交換器を流れる第1熱媒体の温度を調整することができる。熱源体を流れる第1熱媒体の流量を低減することにより、単位量あたりの第1熱媒体が熱源体から受ける熱量は大きくなり、第1熱媒体は高温になる。すると、熱交換器において第1熱媒体から第2熱媒体への熱移動量が増加して第2熱媒体は昇温する。このように、上記構成によれば、熱源体の廃熱を効率的に利用して第2熱媒体を昇温することができるため、暖房効率は向上する。 According to the above configuration, since the flow rate of the first heat medium flowing to the heat source can be adjusted by the flow control valve, the temperature of the first heat medium flowing through the heat exchanger can be adjusted. By reducing the flow rate of the first heat medium flowing through the heat source body, the amount of heat received from the heat source body by the first heat medium per unit amount increases, and the first heat medium becomes high temperature. Then, in the heat exchanger, the amount of heat transfer from the first heat medium to the second heat medium increases, and the temperature of the second heat medium rises. As described above, according to the above configuration, since the second heat medium can be heated by efficiently utilizing the waste heat of the heat source body, the heating efficiency is improved.
本発明において、
前記空調側流路には、前記熱交換器の上流側流路と下流側流路に接続される空調側バイパス流路が設けられ、更に、前記上流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度が前記下流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度を上回る場合に前記空調側バイパス流路を開放し、前記上流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度が前記下流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度を下回る場合に前記空調側バイパス流路を閉塞する弁が配置されてもよい。
In the present invention,
The air conditioning side flow path is provided with an air conditioning side bypass flow path connected to the upstream side flow path and the downstream side flow path of the heat exchanger, and further, the second heat medium flowing through the upstream side flow path When the temperature exceeds the temperature of the second heat medium flowing in the downstream flow path, the air conditioning side bypass flow path is opened, and the temperature of the second heat medium flowing in the upstream flow path is the downstream flow path A valve that blocks the air conditioning side bypass flow passage may be disposed when the temperature of the second heat medium flowing through the air flow is lower than the temperature of the second heat transfer medium.
熱交換器に流入する第2熱媒体の温度が熱交換器に流入する第1熱媒体の温度よりも高いと、第2熱媒体から第1熱媒体に熱移動することになる。上記構成によれば、第2熱媒体から第1熱媒体に熱移動している状況で、熱交換器に流入する第2熱媒体を低減するため、第2熱媒体の温度低下を抑制することができる。 If the temperature of the second heat medium flowing into the heat exchanger is higher than the temperature of the first heat medium flowing into the heat exchanger, heat transfer occurs from the second heat medium to the first heat medium. According to the above configuration, in the situation where heat is transferred from the second heat medium to the first heat medium, the temperature decrease of the second heat medium is suppressed in order to reduce the second heat medium flowing into the heat exchanger. Can.
本発明において、
前記ヒータコアで空気を暖めて車室内または車室外に送風する空調装置を更に備え、
前記制御部は、
前記空調装置に対する暖房動作の要求があり、かつ、前記熱交換器から流出する前記第1熱媒体の温度が所定の冷却回路上限温度を上回る場合に、前記ヒータコアで暖められた前記空気が前記車室外に送風されるように前記空調装置を制御してもよい。
In the present invention,
The air conditioner further includes an air conditioner that warms air with the heater core and blows the air to the interior or the exterior of the vehicle.
The control unit
When there is a request for heating operation to the air conditioner and the temperature of the first heat medium flowing out of the heat exchanger exceeds a predetermined upper limit temperature of the cooling circuit, the air warmed by the heater core is the car The air conditioner may be controlled to blow air outdoors.
上記構成によれば、熱交換器から流出する第1熱媒体の第1温度が冷却回路上限温度を上回る場合、すなわち、熱源体が過熱している場合に、熱源体の廃熱を車室外に放散することができる。 According to the above configuration, when the first temperature of the first heat medium flowing out of the heat exchanger exceeds the upper limit temperature of the cooling circuit, that is, when the heat source is overheated, waste heat of the heat source is removed outside the vehicle It can be dissipated.
本発明によれば、熱源体の廃熱を効率的に利用して第2熱媒体を昇温することができるため、暖房作動時の消費エネルギーが少なくなる。つまり、暖房効率は向上する。 According to the present invention, it is possible to raise the temperature of the second heat medium by efficiently utilizing the waste heat of the heat source body, so energy consumption at the time of heating operation is reduced. That is, the heating efficiency is improved.
以下、本発明に係る車両用廃熱利用装置について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the waste heat utilization apparatus for a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[1.車両用廃熱利用装置10の構成]
図1に示される車両用廃熱利用装置10は、バッテリやジェネレータから供給される電力により駆動モータを作動させて走行する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に設けられる。車両用廃熱利用装置10は、冷却回路20と、空調回路50と、空調装置70と、駆動系制御部100と、空調制御部102と、を備え、更に冷却回路20と空調回路50に跨る熱交換器110を備える。
[1. Configuration of waste
The vehicle waste
冷却回路20は、水等の第1熱媒体を還流させる環状の冷却側流路22を有し、第1熱媒体で低温熱源体32および高温熱源体36から熱を吸収することにより低温熱源体32および高温熱源体36を冷却する。冷却側流路22には、冷却側ポンプ30と、低温熱源体32と、流量制御弁34と、高温熱源体36と、熱交換器110と、冷却側サーモスタット38と、ラジエータ40と、が第1熱媒体の還流方向(矢線X)に沿って、その順で配置される。冷却側流路22のうち、ラジエータ40の上流側流路と下流側流路の間には冷却側バイパス流路24が接続される。また、流量制御弁34の第3ポート34cと冷却側ポンプ30の吸込口30aは連絡流路26で連通する。また、冷却回路20には、流量制御弁34の第1ポート34aに流入する第1熱媒体の第1温度T11を検出する低温温度センサ44と、熱交換器110に流入する第1熱媒体の第1温度T12を検出する第1上流温度センサ46と、熱交換器110から流出する第1熱媒体の第1温度T13を検出する第1下流温度センサ48と、が設けられる。
The
冷却側ポンプ30は、第1熱媒体を吸込口30aで吸込んで吐出口30bから吐出する。低温熱源体32は、駆動モータの駆動回路やバッテリのような冷却が必要な冷却対象物である。低温熱源体32には、第1熱媒体の流路が近接して設けられる。低温熱源体32の熱は第1熱媒体に吸収される。流量制御弁34は、上流側の冷却側流路22に接続される第1ポート34aと、下流側の冷却側流路22に接続される第2ポート34bと、連絡流路26に接続される第3ポート34cと、を有する。流量制御弁34は、第1ポート34aに流入する第1熱媒体を第2ポート34bおよび第3ポート34cから流し、その際に、第2ポート34bから流す流量と第3ポート34cから流す流量を調整する。高温熱源体36は、走行用の駆動モータのような冷却が必要な冷却対象物である。高温熱源体36には、第1熱媒体の流路が近接して設けられる。例えば、駆動モータはその周囲をケースで覆われ、そのケースには第1熱媒体を流す流路が形成される。駆動モータの熱はケースを介して第1熱媒体に吸収される。熱交換器110に関しては後述する。
The cooling-
冷却側サーモスタット38は、冷却側流路22と冷却側バイパス流路24との分岐部分に設けられており、第1熱媒体の第1温度T13が所定温度未満の場合に開弁し、第1熱媒体の第1温度T13が所定温度以上の場合に閉弁する。冷却側サーモスタット38が開弁すると、ラジエータ40の上流側と下流側とが冷却側流路22および冷却側バイパス流路24で連通し、冷却側サーモスタット38が閉弁すると、ラジエータ40の上流側と下流側とが冷却側流路22のみで連通する。ラジエータ40は、第1熱媒体を流す流路を備える熱交換装置であり、第1熱媒体と車室外の空気との間で熱交換を行い、第1熱媒体の熱を車室外に放散する。なお、ラジエータ40による放熱を効率的に行うために、ラジエータ40の対向位置にはファン42が設けられる。
The cooling-
空調回路50は、フロン等の第2熱媒体を還流させる環状の空調側流路52を有し、ヒータコア64で第2熱媒体の熱を放散する。空調側流路52には、空調側ポンプ60と、熱交換器110と、電気ヒータ62と、ヒータコア64と、が第2熱媒体の還流方向(矢線Y)に沿って、その順で配置される。また、空調回路50には、熱交換器110に流入する第2熱媒体の第2温度T21を検出する第2上流温度センサ66と、熱交換器110から流出する第2熱媒体の第2温度T22を検出する第2下流温度センサ68と、が設けられる。
The
空調側ポンプ60は、第2熱媒体を吸込口60aで吸込んで吐出口60bから吐出する。熱交換器110に関しては後述する。電気ヒータ62は、空調制御部102の指令電流に応じて作動と停止を切り替え、作動時に第2熱媒体に対して加熱する。ヒータコア64は、第2熱媒体を流す流路を備える熱交換装置であり、第2熱媒体と空調装置70の空調ダクト76内の空気との間で熱交換を行い、第2熱媒体の熱を空調ダクト76内に放散する。
The
空調装置70は、外気導入ダクト72と、内気循環ダクト74と、空調ダクト76と、送風ダクト80と、排気ダクト78と、ブロア82と、第1ドア84と、第2ドア86と、第3ドア88と、第4ドア90と、を備える。空調ダクト76は、内部にブロア82とヒータコア64とが配置され、上流側が外気導入ダクト72および内気循環ダクト74に接続され、下流側が排気ダクト78および送風ダクト80に接続される。外気導入ダクト72は、車室外と空調ダクト76の上流側とを連通する。内気循環ダクト74は、車室内と空調ダクト76の上流側とを連通する。排気ダクト78は、車室外と空調ダクト76の下流側とを連通する。送風ダクト80は、車室内と空調ダクト76の下流側とを連通する。
The air conditioner 70 includes an outside
ブロア82は、車室外から外気導入ダクト72を介して、または、車室内から内気循環ダクト74を介して空調ダクト76に空気を取り入れ、排気ダクト78を介して車室外に、または、送風ダクト80を介して車室内に空気を送り出すように作動する。ヒータコア64は、ブロア82と排気ダクト78および送風ダクト80との間に配置される。
第1ドア84は、空調ダクト76と外気導入ダクト72および内気循環ダクト74との接続位置に設けられる。第1ドア84は、空調ダクト76に対して、外気導入ダクト72を閉塞しかつ内気循環ダクト74を開放する状態と、外気導入ダクト72を開放しかつ内気循環ダクト74を閉塞する状態と、を切り替える。第2ドア86は、ヒータコア64の上流側に設けられる。第2ドア86は、ブロア82から送り出される風のうちヒータコア64に流す風量を調節するエアミックスドアである。第3ドア88は、空調ダクト76と排気ダクト78との接続位置に設けられる。第3ドア88は、空調ダクト76に対して排気ダクト78を開放する状態と閉塞する状態とを切り替える。第4ドア90は、空調ダクト76と送風ダクト80との接続位置に設けられる。第4ドア90は、空調ダクト76に対して送風ダクト80を開放する状態と閉塞する状態とを切り替える。第1ドア84〜第4ドア90の開閉動作は、図示しない駆動モータが行う。
The
駆動系制御部100と空調制御部102は、共にECUにより構成され、プロセッサ等の演算装置と、ROMやRAM等の記憶装置と、を備える。駆動系制御部100と空調制御部102は、演算装置が記憶装置に記憶されるプログラムを実行することにより各種機能を実現する。駆動系制御部100は、低温熱源体32としての駆動回路および高温熱源体36としての駆動モータを制御する。空調制御部102は、車室内に設けられる操作パネル104で指示される暖房要求に応じて、空調装置70の各種作動部の動作、例えば、ブロア82の回転動作や第1ドア84〜第4ドア90の開閉動作を制御する。また、空調制御部102は、流量制御弁34に対して指令電流を出力して第2ポート34bから出力される第1熱媒体の流量を調整する。
The drive
空調制御部102の記憶装置には、第1熱媒体および第2熱媒体に関する所定温度が記憶される。第1熱媒体に関しては、第1熱媒体が冷媒として連続的に機能するために必要な温度範囲の上限温度である冷却回路上限温度T1maxが記憶される。
The storage device of the air
更に、空調制御部102の記憶装置には、第1熱媒体の流量に関する情報が記憶される。例えば、冷却回路20を維持するために最低限流さなければならない第1熱媒体の流量Qmmが記憶される。また、高温熱源体36としての駆動モータの機能および強度を維持するために必要な第1熱媒体の温度をTmとすると、温度Tmを維持するために必要な第1熱媒体の流量Qmtは、駆動モータの発熱量Cと、第1熱媒体の第1温度T11と、に基づいて算出可能である。本実施形態では、駆動モータの発熱量Cと第1熱媒体の第1温度T11との組と、流量Qmtと、を対応付けるマップMが設定される。マップMは、予め行われる実験またはシミュレーションにより求められる。空調制御部102の記憶装置には、温度Tmに対応するマップMが記憶される。
Furthermore, the storage device of the air
[2.熱交換器110の構成]
図2A、図2Bに示されるように、熱交換器110は、冷却側流路22を流れる第1熱媒体と空調側流路52を流れる第2熱媒体との間で熱交換を行う回路間熱交換装置である。熱交換器110は、冷却回路側熱交換器112と、空調回路側熱交換器114と、を備える。冷却回路側熱交換器112は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムで形成されており、その内部に第1熱媒体が流れる流路が形成される。空調回路側熱交換器114は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムで形成されており、その内部に第2熱媒体が流れる流路が形成される。
[2. Configuration of Heat Exchanger 110]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
図2Aに示されるように、冷却回路側熱交換器112と空調回路側熱交換器114は、互いに直接接続されてもよい。また、図2Bに示されるように、冷却回路側熱交換器112と空調回路側熱交換器114は、ヒートパイプ116やペルチェ素子118を介して互いに接続されてもよい。
As shown in FIG. 2A, the cooling circuit
[3.車両用廃熱利用装置10の動作]
図3を用いて車両用廃熱利用装置10の動作を説明する。以下で説明する一連の処理は、電動車両の電源が投入されている間に所定時間間隔で繰り返し実行される。ステップS2の処理は、冬季等、暖房が使用されるときに低温熱源体32および高温熱源体36の廃熱を車室内の暖房に利用する処理である。一方、ステップS3〜ステップS5の処理は、夏季等、暖房が使用されないときに低温熱源体32および高温熱源体36の廃熱を車室外に放散する処理である。
[3. Operation of waste
The operation of the vehicular waste
図3のステップS1において、空調制御部102は、空調装置70の暖房要求があるか否かを判定する。電動車両の乗員が操作パネル104を操作すると、操作パネル104から空調制御部102に対して暖房作動信号または暖房停止信号が出力される。空調制御部102は、暖房作動信号を入力すると、暖房停止信号を入力するまで暖房要求があるものと判定する。暖房要求がある場合(ステップS1:YES)、処理はステップS2に移行する。一方、暖房要求がない場合(ステップS1:NO)、処理はステップS3に移行する。
In step S1 of FIG. 3, the air
ステップS1からステップS2に移行すると、空調制御部102は、ブロア82および空調側ポンプ60を駆動状態にする。このとき、未だブロア82および空調側ポンプ60を駆動させていない場合は駆動させ、既にブロア82および空調側ポンプ60を駆動させている場合は駆動状態を維持する。空調制御部102は、ブロア82からヒータコア64に対して送風されるように、第2ドア86の位置を調整する。また、ヒータコア64で暖められた空気が車室内に送風されるように、第4ドア90の位置を調整して送風ダクト80を開放すると共に、第3ドア88の位置を調整して排気ダクト78を閉塞する。空調制御部102は、ブロア駆動時に流量制御弁34を適宜制御する。流量制御処理に関しては下記[4]で説明する。
When the process proceeds from step S1 to step S2, the air
ステップS1からステップS3に移行すると、空調制御部102は、第1下流温度センサ48で検出される第1温度T13と冷却回路上限温度T1maxとを比較する。T13>T1maxである場合(ステップS3:YES)、低温熱源体32および/または高温熱源体36が過熱して第1熱媒体の第1温度T11〜T13が過度に上昇している状態であり、処理はステップS4に移行する。一方、T13≦T1maxである場合(ステップS3:NO)、低温熱源体32および高温熱源体36の温度は許容範囲内にあり第1熱媒体の第1温度T11〜T13がそれほど上昇していない状態であり、処理はステップS6に移行する。
When the process proceeds from step S1 to step S3, the air
ステップS3からステップS4に移行すると、空調制御部102は、車室外に対して空調ダクト76を開放する。このとき、空調制御部102は、第1ドア84および第3ドア88の位置を調整して空調ダクト76と車室外とを連通する。また、ブロア82からヒータコア64に対して送風されるように、第2ドア86の位置を調整する。また、第4ドア90の位置を調整して送風ダクト80を閉塞する。
When the process proceeds from step S3 to step S4, the air
ステップS5において、空調制御部102は、ブロア82および空調側ポンプ60を駆動状態にする。このとき、未だブロア82および空調側ポンプ60を駆動させていない場合は駆動させ、既にブロア82および空調側ポンプ60を駆動させている場合は駆動状態を維持する。空調制御部102は、ブロア駆動時に流量制御弁34を適宜制御する。流量制御処理に関しては下記[4]で説明する。
In step S5, the air
ステップS3からステップS6に移行すると、空調制御部102は、ブロア82および空調側ポンプ60を停止状態にする。このとき、未だブロア82および空調側ポンプ60を停止させていない場合は停止させ、既にブロア82および空調側ポンプ60を停止させている場合は停止状態を維持する。ここで一連の処理を一旦終了し、次の一連の処理を実行するタイミングまで待機する。
When the process proceeds from step S3 to step S6, the air
[4.流量制御処理]
図4を用いて車両用廃熱利用装置10の動作を説明する。以下で説明する処理は、暖房(図3のステップS2)および車室外への排熱(図3のステップS5)の処理と共に繰り返し実行される。
[4. Flow control process]
The operation of the vehicular waste
ステップS11において、空調制御部102は、高温熱源体36(駆動モータ)から流出する第1熱媒体の第1温度T12と温度Tmとを比較する。T12<Tmである場合(ステップS11:YES)、高温熱源体36(駆動モータ)はその機能および強度を維持できない温度まで昇温していない状態であり、処理はステップS12に移行する。一方、T12≧Tmである場合(ステップS11:NO)、高温熱源体36(駆動モータ)はその機能および強度を維持できない温度まで昇温している状態であるため、ここで一連の処理を一旦終了し、次の一連の処理を実行するタイミングまで待機する。このとき、空調制御部102は、流量制御弁34の第1ポート34aに流入する第1熱媒体のうちの大部分を第2ポート34bから流すように流量制御弁34を制御する。
In step S11, the air
ステップS11からステップS12に移行すると、空調制御部102は、流量Qmtを算出する。先ず、空調制御部102は、高温熱源体36(駆動モータ)の発熱量Cを、モータトルクとモータ回転情報(単位時間あたりの回転数)を入力パラメータとする損失マップを使用して算出する。または、測位装置で電動車両の走行位置を計測すると共に、地図情報から道路情報を取得して、駆動モータの発熱量Cが高くなる領域(上り坂等)に対応する発熱量Cを算出または記憶装置から読み出すようにしてもよい。次に、空調制御部102は、駆動モータの発熱量Cと低温温度センサ44で検出される第1温度T11をマップMの入力パラメータとして流量Qmtを求める。
When the process proceeds from step S11 to step S12, the air
ステップS13において、空調制御部102は、冷却回路20を維持するために最低限流さなければならない第1熱媒体の流量QmmとステップS12で算出した流量Qmtとを比較する。Qmm<Qmtである場合(ステップS13:YES)、高温熱源体36(駆動モータ)に供給する第1熱媒体の流量を減らす余地がある状態であり、処理はステップS14に移行する。一方、Qmm≧Qmtである場合(ステップS13:NO)、高温熱源体36(駆動モータ)に供給する第1熱媒体の流量を減らす余地がない状態であるため、ここで一連の処理を一旦終了し、次の一連の処理を実行するタイミングまで待機する。このとき、空調制御部102は、流量制御弁34の第1ポート34aに流入する第1熱媒体のうちの大部分を第2ポート34bから流すように流量制御弁34を制御する。
In step S13, the air-
ステップS13からステップS14に移行すると、空調制御部102は、流量制御弁34の第1ポート34aに流入する第1熱媒体のうちの流量Qmt分を第2ポート34bから流すように流量制御弁34を制御する。このとき、第2ポート34bから流出して高温熱源体36(駆動モータ)に流入する第1熱媒体の流量は減少するため、単位量あたりの第1熱媒体が駆動モータから受ける熱量は大きくなる。すると、駆動モータから流出して冷却回路側熱交換器112に流入する第1熱媒体は高温になる。その結果、熱交換器110において第1熱媒体から第2熱媒体への熱移動量が増加して第2熱媒体は昇温する。
When the process proceeds from step S13 to step S14, the air
[5.別実施形態]
図5に示されるように、空調側流路52のうち、熱交換器110の上流側流路と下流側流路の間に空調側バイパス流路54が接続され、また、空調側バイパス流路54を開放/閉塞する弁、例えば流量制御弁92が配置されてもよい。流量制御弁92は、図5に示されるように空調側バイパス流路54と空調側流路52との合流部分に設けられてもよいし、分岐部分に設けられてもよい。空調制御部102は、第2温度T21と第2温度T22に基づいて流量制御弁92の開閉を制御する。例えば、第2温度T21が第2温度T22を上回る場合に、流量制御弁92を制御して空調側バイパス流路54を開放する。このとき、第2熱媒体は熱交換器110を流れずに空調側バイパス流路54を流れる。また、第2温度T22が第2温度T21を上回る場合に、流量制御弁92を制御して空調側バイパス流路54を閉塞する。このとき、第2熱媒体は空調側バイパス流路54を流れずに熱交換器110を流れる。
[5. Another embodiment]
As shown in FIG. 5, in the air conditioning
図1、図5に示される冷却回路20と空調回路50は基本的な構成部品のみを有する。冷却回路20および/または空調回路50は、本実施形態の機能を損なわない範囲で他の構成部品や流路を有していてもよい。例えば、空調側ポンプ60の代わりに圧縮機が設けられていてもよい。この場合、ヒータコア64の上流側に圧縮機が設けられ、更に、ヒータコア64と熱交換器110の間に減圧弁が設けられてもよい。
The
[6.実施形態のまとめ]
車両用廃熱利用装置10は、冷却側流路22に第1熱媒体を還流させて高温熱源体36から熱を吸収する冷却回路20と、空調側流路52に第2熱媒体を還流させてヒータコア64で熱を放散する空調回路50と、冷却回路20と空調回路50とに跨って設けられて、第1熱媒体と第2熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器110と、を備える。冷却側流路22には、第1熱媒体を吸込口30aから吸込んで吐出口30bから吐出する冷却側ポンプ30と、上流側から流入する第1熱媒体の流量を調整して下流側に流す流量制御弁34と、高温熱源体36と、熱交換器110と、がその順で配置される。空調側流路52には、第2熱媒体を吸込口60aから吸込んで吐出口60bから吐出する空調側ポンプ60と、熱交換器110と、ヒータコア64と、がその順で配置される。更に、車両用廃熱利用装置10は、熱交換器110に流入する第1熱媒体の第1温度T12が熱交換器110に流入する第2熱媒体の第2温度T21よりも高くなるように流量制御弁34を作動させる空調制御部102を備える。
[6. Summary of embodiment]
The vehicle waste
上記構成によれば、高温熱源体36に流す第1熱媒体の流量を流量制御弁34で調整することができるため、熱交換器110を流れる第1熱媒体の第1温度T12を調整することができる。高温熱源体36を流れる第1熱媒体の流量を低減することにより、単位量あたりの第1熱媒体が高温熱源体36から受ける熱量は大きくなり、第1熱媒体は高温になる。すると、熱交換器110において第1熱媒体から第2熱媒体への熱移動量が増加して第2熱媒体は昇温する。このように、上記構成によれば、高温熱源体36の廃熱を効率的に利用して第2熱媒体を昇温することができるため、暖房効率は向上する。
According to the above configuration, since the flow rate of the first heat medium flowing to the high temperature
空調側流路52には、熱交換器110の上流側流路と下流側流路に接続される空調側バイパス流路54が設けられ、更に、上流側流路を流れる第2熱媒体の第2温度T21が下流側流路を流れる第2熱媒体の第2温度T22を上回る場合に空調側バイパス流路54を開放し、上流側流路を流れる第2熱媒体の第2温度T21が下流側流路を流れる第2熱媒体の第2温度T22を下回る場合に空調側バイパス流路54を閉塞する弁、例えば流量制御弁92が配置される。
The air conditioning
熱交換器110に流入する第2熱媒体の第2温度T21が熱交換器110に流入する第1熱媒体の第1温度T12よりも高いと、第2熱媒体から第1熱媒体に熱移動することになる。上記構成によれば、第2熱媒体から第1熱媒体に熱移動している状況で、熱交換器110に流入する第2熱媒体を低減するため、第2熱媒体の温度低下を抑制することができる。
When the second temperature T21 of the second heat medium flowing into the
車両用廃熱利用装置10は、ヒータコア64で空気を暖めて車室内または車室外に送風する空調装置70を更に備える。空調制御部102は、空調装置70に対する暖房動作の要求があり、かつ、熱交換器110から流出する第1熱媒体の第1温度T13が所定の冷却回路上限温度T1maxを上回る場合に、ヒータコア64で暖められた空気が車室外に送風されるように空調装置70を制御する。
The vehicle waste
上記構成によれば、熱交換器110から流出する第1熱媒体の第1温度T13が冷却回路上限温度T1maxを上回る場合、すなわち、高温熱源体36が過熱している場合に、高温熱源体36の廃熱を車室外に放散することができる。
According to the above configuration, when the first temperature T13 of the first heat medium flowing out of the
なお、本発明に係る車両用廃熱利用装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The waste heat utilization device for a vehicle according to the present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention.
10…車両用廃熱利用装置 22…冷却側流路
30…冷却側ポンプ 30a、60a…吸込口
30b、60b…吐出口 34…流量制御弁
36…高温熱源体 50…空調回路
52…空調側流路 60…空調側ポンプ
64…ヒータコア 102…空調制御部
110…熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (3)
空調側流路に第2熱媒体を還流させてヒータコアで熱を放散する空調回路と、
前記冷却回路と前記空調回路とに跨って設けられて、前記第1熱媒体と前記第2熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、を備える車両用廃熱利用装置であって、
前記冷却側流路には、前記第1熱媒体を吸込口から吸込んで吐出口から吐出する冷却側ポンプと、上流側から流入する前記第1熱媒体の流量を調整して下流側に流す流量制御弁と、前記熱源体と、前記熱交換器と、がその順で配置され、
前記空調側流路には、前記第2熱媒体を吸込口から吸込んで吐出口から吐出する空調側ポンプと、前記熱交換器と、前記ヒータコアと、がその順で配置され、
更に、前記熱交換器に流入する前記第1熱媒体の温度が前記熱交換器に流入する前記第2熱媒体の温度よりも高くなるように前記流量制御弁を作動させる制御部を備える
ことを特徴とする車両用廃熱利用装置。 A cooling circuit that causes the first heat medium to return to the cooling side flow path and absorbs heat from the heat source;
An air conditioning circuit which circulates the second heat medium to the air conditioning side flow passage and dissipates heat by the heater core;
A waste heat utilization device for a vehicle, comprising: a heat exchanger provided across the cooling circuit and the air conditioning circuit to perform heat exchange between the first heat medium and the second heat medium, ,
In the cooling side flow passage, a cooling side pump which sucks the first heat medium from the suction port and discharges it from the discharge port, and a flow rate of the first heat medium flowing from the upstream side, adjusting the flow rate A control valve, the heat source body, and the heat exchanger are arranged in this order;
In the air conditioning side flow passage, an air conditioning side pump that sucks the second heat medium from a suction port and discharges the second heat medium from a discharge port, the heat exchanger, and the heater core are arranged in that order
And a control unit for operating the flow control valve such that the temperature of the first heat medium flowing into the heat exchanger is higher than the temperature of the second heat medium flowing into the heat exchanger. The waste heat utilization device for vehicles which is characterized.
前記空調側流路には、前記熱交換器の上流側流路と下流側流路に接続される空調側バイパス流路が設けられ、更に、前記上流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度が前記下流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度を上回る場合に前記空調側バイパス流路を開放し、前記上流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度が前記下流側流路を流れる前記第2熱媒体の温度を下回る場合に前記空調側バイパス流路を閉塞する弁が配置される
ことを特徴とする車両用廃熱利用装置。 In the waste heat utilization device for a vehicle according to claim 1,
The air conditioning side flow path is provided with an air conditioning side bypass flow path connected to the upstream side flow path and the downstream side flow path of the heat exchanger, and further, the second heat medium flowing through the upstream side flow path When the temperature exceeds the temperature of the second heat medium flowing in the downstream flow path, the air conditioning side bypass flow path is opened, and the temperature of the second heat medium flowing in the upstream flow path is the downstream flow path A waste heat utilization device for a vehicle, comprising: a valve that closes the air conditioning side bypass flow passage when the temperature of the second heat transfer medium flowing through the air conditioner is lower than the temperature of the second heat transfer medium.
前記ヒータコアで空気を暖めて車室内または車室外に送風する空調装置を更に備え、
前記制御部は、
前記空調装置に対する暖房動作の要求があり、かつ、前記熱交換器から流出する前記第1熱媒体の温度が所定の冷却回路上限温度を上回る場合に、前記ヒータコアで暖められた前記空気が前記車室外に送風されるように前記空調装置を制御する
ことを特徴とする車両用廃熱利用装置。 In the waste heat utilization device for a vehicle according to claim 1,
The air conditioner further includes an air conditioner that warms air with the heater core and blows the air to the interior or the exterior of the vehicle.
The control unit
When there is a request for heating operation to the air conditioner and the temperature of the first heat medium flowing out of the heat exchanger exceeds a predetermined upper limit temperature of the cooling circuit, the air warmed by the heater core is the car A waste heat utilization device for a vehicle, wherein the air conditioner is controlled so as to blow air to the outside.
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