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公開番号2024127728
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023197449
出願日2023-11-21
発明の名称熱管理システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01M 10/6568 20140101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の自己昇温を効率的に実行することが可能な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、流路170b(第1流路)と熱交換を行うバッテリ173(蓄電装置)と、流路130b(第2流路)と熱交換を行うPCU133(駆動装置)と、流路130a(第3流路)の低温ラジエータ122(ラジエータ)と、流路170a(第4流路)のチラー160(チラー装置)と、五方弁180および190(切替装置)とを備える。熱管理システム1では、バッテリ173の昇温制御時に、流路170bと流路130bと流路170aとが接続された第3閉回路30(第1接続流路)が形成され、かつ、低温ラジエータ122(ラジエータ)が第3閉回路30から切り離されて独立するように、五方弁180および190が制御される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
電気機器に設けられた熱管理システムであって、
熱媒体が流通可能な第１流路、第２流路、第３流路、および、第４流路と、
前記第１流路の前記熱媒体と熱交換を行う蓄電装置と、
前記第２流路の前記熱媒体と熱交換を行い、駆動力を発生可能な駆動装置と、
前記第３流路に設けられたラジエータと、
前記第４流路に設けられたチラー装置と、
前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路、および、前記第４流路の間の接続状態を切り替え可能な切替装置と、を備え、
前記第１流路と前記第２流路と前記第４流路とが接続された第１接続流路が形成され、かつ、前記ラジエータが前記第１接続流路から切り離されて独立している第１流路回路を昇温回路とすると、
前記蓄電装置の昇温時に、前記切替装置が前記昇温回路を形成する、熱管理システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記電気機器は、電動車両であって、
前記電動車両の走行システムの起動時に前記蓄電装置が昇温される、請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項３】
前記蓄電装置は、前記電気機器の外部の充電設備から供給される充電電力によって充電される外部充電が可能に構成されており、
前記外部充電の開始時には前記蓄電装置の温度が所定温度以上になるように前記蓄電装置が昇温される、請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項４】
前記第２流路に設けられ、前記熱媒体を循環させるポンプをさらに備え、
前記昇温時において、時間の経過に伴って前記ポンプの出力が大きくされる、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱管理システム。
【請求項５】
前記蓄電装置の温度を検出する第１温度センサと、
前記第２流路の前記熱媒体の温度を検知する第２温度センサと、をさらに備え、
前記昇温時に、前記第２温度センサの検出値が前記第１温度センサの検出値よりも大きい場合に、前記切替装置が前記昇温回路を形成する、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱管理システム。
【請求項６】
前記電気機器は、電動車両であって、
前記チラー装置は、前記電動車両の室温を調整する空調回路と熱交換するように構成され、
前記昇温時に、前記空調回路を用いた暖房要求があり且つ外気温度が所定の閾値以下の場合に、前記切替装置が前記昇温回路を形成する、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱管理システム。
【請求項７】
前記第１流路および前記第２流路が接続された第２接続流路と前記第３流路および前記第４流路が接続された第３接続流路とが互いに切り離されて独立している状態で前記蓄電装置が昇温されている際に、前記外気温度が前記所定の閾値以下になった場合に、前記切替装置が前記昇温回路を形成する、請求項６に記載の熱管理システム。
【請求項８】
電気機器に設けられた熱管理システムであって、
作動媒体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された前記作動媒体を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁から流出した前記作動媒体と熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、
前記作動媒体が循環する第１循環流路であって、前記圧縮機、前記膨張弁、および、前記熱交換器をこの順に接続する前記第１循環流路と、
前記第１循環流路のうち前記圧縮機と前記膨張弁との間の部位を流れる前記作動媒体と熱交換するように前記第１循環流路に接続された蓄電装置と、
前記蓄電装置をバイパスするように設けられた蓄電装置バイパス流路と、
前記蓄電装置バイパス流路に設けられており、前記圧縮機から吐出された前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記熱交換器から流出した前記熱媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプから吐出された前記熱媒体を冷却するラジエータと、
前記熱媒体が循環する第２循環流路であって、前記熱交換器、前記ポンプ、および、前記ラジエータをこの順に接続する前記第２循環流路と、
前記第２循環流路のうち前記ラジエータと前記熱交換器との間の部位を流れる前記熱媒体と熱交換するように前記第２循環流路に接続されており、前記電気機器に駆動力を供給する駆動装置と、
前記ラジエータをバイパスするように前記第２循環流路に接続されたラジエータバイパス流路と、
前記熱媒体が流れる流路の切り替えが可能な切替装置と、を備え、
前記切替装置は、前記蓄電装置の昇温時に、前記第１循環流路と前記蓄電装置バイパス流路とを接続するとともに、前記第２循環流路から前記ラジエータを切り離し、
前記圧縮機は、前記作動媒体が前記熱交換器において前記熱媒体から熱を受ける受熱条件が成立したときに作動する、熱管理システム。
【請求項９】
前記受熱条件は、前記ポンプおよび前記駆動装置の少なくとも一方が作動してから所定時間経過したことに設定されている、請求項８に記載の熱管理システム。
【請求項１０】
前記受熱条件は、前記熱交換器に流入する前記熱媒体の温度が、前記熱交換器に流入する前記作動媒体の温度以上であることに設定されている、請求項８または９に記載の熱管理システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱管理システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０１０－２７２３９５号公報（特許文献１）は、電動車両を開示する。電動車両は、蓄電装置（バッテリ）と、インバータと、モータと、制御装置とを備える。蓄電装置は、インバータに接続されている。インバータは、モータに接続されている。制御装置は、インバータのスイッチング制御により蓄電装置の電流を制御する。これにより、制御装置は、蓄電装置の内部抵抗における電力損失に起因して発生する熱を制御する。その結果、制御装置は、蓄電装置の電流により蓄電装置の温度を上昇させる昇温制御（蓄電装置の自己昇温）を実行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－２７２３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動車両等の電気機器において、インバータおよびモータを含む駆動装置からの熱を有効に活用することが重要となる場合がある。さらに、蓄電装置の昇温を効率的に実行することが望まれている。すなわち、駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の昇温を効率的に実行することが望まれている。
【０００５】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の昇温を効率的に実行することが可能な熱管理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の局面に係る熱管理システムは、電気機器に設けられた熱管理システムであって、熱媒体が流通可能な第１流路、第２流路、第３流路、および、第４流路と、第１流路の熱媒体と熱交換を行う蓄電装置と、第２流路の熱媒体と熱交換を行い、駆動力を発生可能な駆動装置と、第３流路に設けられたラジエータと、第４流路に設けられたチラー装置と、第１流路、第２流路、第３流路、および、第４流路の間の接続状態を切り替え可能な切替装置と、を備える。第１流路と第２流路と第４流路とが接続された第１接続流路が形成され、かつ、ラジエータが上記接続流路から切り離されて独立している流路回路を昇温回路とする。熱管理システムは、蓄電装置の昇温時に、切替装置が昇温回路を形成する。なお、ラジエータが第１接続流路から切り離されて独立しているとは、第１接続流路を流通する熱媒体がラジエータを流通しないことを意味する。
【０００７】
本開示の第１の局面に係る熱管理システムでは、上記のように、蓄電装置の昇温時に、第１流路と第２流路と第４流路とを接続する第１接続流路が形成され、かつ、ラジエータが第１接続流路から切り離されて独立する。これにより、駆動装置において生じる熱を用いて蓄電装置を昇温することができる。また、駆動装置において生じる熱が、蓄電装置の昇温とは関係の無いラジエータ等に奪われるのを抑制することができる。その結果、駆動装置から発生する熱の有効利用を可能にしつつ蓄電装置の昇温を効率的に実行することができる。
【０００８】
上記第１の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、電気機器は、電動車両である。また、電動車両の走行システムの起動時に蓄電装置が昇温される。このように構成すれば、電動車両の走行開始時に蓄電装置の温度を容易に高くすることができる。その結果、電動車両の走行開始時に、電動車両の走行性能を容易に一定以上にすることができる。
【０００９】
上記第１の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、蓄電装置は、電気機器の外部の充電設備から供給される充電電力によって充電される外部充電が可能に構成されている。制御装置は、外部充電の開始時には蓄電装置の温度が所定温度よりも高くなるように蓄電装置が昇温される。このように構成すれば、外部充電の開始時に蓄電装置の温度を容易に高くすることができる。その結果、外部充電の開始時に、充電速度および充電効率を容易に一定以上にすることができる。なお、外部充電の開始時とは、蓄電装置に充電電力が供給され始めるタイミングである。
【００１０】
上記第１の局面に係る熱管理システムは、好ましくは、第２流路に設けられ、熱媒体を循環させるポンプを備える。また、蓄電装置の昇温時において、時間の経過に伴って前記ポンプの出力が大きくされる。このように構成すれば、第２流路の熱媒体が時間の経過に伴って比較的高温になってから、ポンプの出力を大きくすることができる。その結果、熱媒体により蓄電装置が冷却されるのを抑制することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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