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公開番号2024163844
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2023216604
出願日2023-12-22
発明の名称車両用熱マネジメントシステム及び統合切替弁
出願人株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人ぱてな
主分類B60H 1/22 20060101AFI20241115BHJP(車両一般)
要約【課題】回路構成の簡素化と低廉化とを実現可能な車両用熱マネジメントシステム及びこの車両用熱マネジメントシステムに好適に利用可能な統合切替弁を提供する。
【解決手段】この車両用熱マネジメントシステムは、冷媒回路1と、加熱用媒体回路2と、冷却用媒体回路3とを有する。冷媒回路1又は冷却用媒体回路3には、内気冷却器4が組み込まれている。冷媒回路1及び加熱用媒体回路2には加熱用コンデンサ5が組み込まれ、冷媒回路1及び冷却用媒体回路3には冷却用チラー6が組み込まれている。加熱用媒体回路2及び冷却用媒体回路3には、第1熱交換器としての電池温調用熱交換器7及び第2熱交換器としてのラジエータ8が組み込まれている。制御装置9は、統合切替弁40を切替制御して、電池温調用熱交換器7及びラジエータ8に対して、加熱用媒体又は冷却用媒体の一方を選択的に流通させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させる膨張弁とを有する冷媒回路と、
加熱用媒体を循環させる加熱用媒体ポンプと、前記加熱用媒体で内気に放熱を行う内気加熱器とを有する加熱用媒体回路と、
冷却用媒体を循環させる冷却用媒体ポンプを有する冷却用媒体回路と、
前記冷媒回路又は前記冷却用媒体回路に組み込まれ、冷媒又は前記冷却用媒体で内気から吸熱を行う内気冷却器と、
前記冷媒回路及び前記加熱用媒体回路に組み込まれ、冷媒で前記加熱用媒体に放熱を行う加熱用コンデンサと、
前記冷媒回路及び前記冷却用媒体回路に組み込まれ、冷媒で前記冷却用媒体から吸熱を行う冷却用チラーと、
前記加熱用媒体回路に組み込まれるとともに前記冷却用媒体回路に組み込まれた第１熱交換器と、
前記加熱用媒体回路に組み込まれるとともに前記冷却用媒体回路に組み込まれた第２熱交換器と、
前記第１熱交換器に前記加熱用媒体又は前記冷却用媒体の一方を選択的に流通させるとともに、前記第２熱交換器に前記加熱用媒体又は前記冷却用媒体の一方を選択的に流通させる統合切替弁と、
前記統合切替弁を制御する制御装置とを備え、
前記統合切替弁は、前記第１熱交換器に前記加熱用媒体を流通させるとともに前記第２熱交換器に前記加熱用媒体を流通させる第１パターン、前記第１熱交換器に前記冷却用媒体を流通させるとともに前記第２熱交換器に前記冷却用媒体を流通させる第２パターン、前記第１熱交換器に前記加熱用媒体を流通させるとともに前記第２熱交換器に前記冷却用媒体を流通させる第３パターン、及び、前記第１熱交換器に前記冷却用媒体を流通させるとともに前記第２熱交換器に前記加熱用媒体を流通させる第４パターンの少なくとも４個のパターンに切り替わるように構成されていることを特徴とする車両用熱マネジメントシステム。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記第１熱交換器は、前記加熱用媒体と車載電池との間で熱交換を行うとともに前記冷却用媒体と前記車載電池との間で熱交換を行う電池温調用熱交換器であり、
前記第２熱交換器は、前記加熱用媒体と外気との間で熱交換を行うとともに前記冷却用媒体と外気との間で熱交換を行うラジエータであり、
前記統合切替弁は、前記第２熱交換器に前記加熱用媒体を流通させるとともに前記第１熱交換器に前記加熱用媒体及び前記冷却用媒体の双方を流通させない第５パターン、並びに、前記第２熱交換器に前記冷却用媒体を流通させるとともに前記第１熱交換器に前記加熱用媒体及び前記冷却用媒体の双方を流通させない第６パターンにも切り替わるように構成されている請求項１記載の車両用熱マネジメントシステム。
【請求項３】
第１機器に第１流体又は第２流体の一方を選択的に流通させるとともに、第２機器に前記第１流体又は前記第２流体の一方を選択的に流通させる統合切替弁であって、
弁室を形成するとともに、前記弁室と外部とを連通する複数の開口部を有するケースと、
前記ケースに回転可能に支持された回転軸と、
前記弁室を第１室と第２室とに前記回転軸の軸方向に分割する仕切板と、
前記第１室内に配置された第１弁部及び前記第２室内に配置された第２弁部を有し、前記回転軸と共に回転する回転弁体と、を備え、
前記第１弁部は、前記回転軸の少なくとも周方向に並ぶ少なくとも３個の１－１分室、１－２分室及び１－３分室に前記第１室を仕切り、
前記第２弁部は、少なくとも前記周方向に並ぶ３個の２－１分室、２－２分室及び２－３分室に前記第２室を仕切り、
前記回転弁体の回転に伴って複数の前記開口部と前記第１室内の各分室及び前記第２室内の各分室との連通が切り替わることにより、
前記第１機器に前記第１流体を流通させるとともに前記第２機器に前記第１流体を流通させる第１パターン、前記第１機器に前記第２流体を流通させるとともに前記第２機器に前記第２流体を流通させる第２パターン、前記第１機器に前記第１流体を流通させるとともに前記第２機器に前記第２流体を流通させる第３パターン、及び、前記第１機器に前記第２流体を流通させるとともに前記第２機器に前記第１流体を流通させる第４パターンの少なくとも４個のパターンに切り替わるように構成され、
前記第１パターンでは、前記１－３分室と前記１－１分室とが前記第１機器を介して連通され、前記１－１分室と前記２－３分室とが連通され、前記２－３分室と前記２－１分室とが前記第２機器を介して連通され、かつ、前記２－２分室と前記１－２分室とが連通され、
前記第２パターンでは、前記１－２分室と前記２－２分室とが連通され、前記２－３分室と前記２－１分室とが前記第２機器を介して連通され、前記２－１分室と前記１－３分室とが連通され、かつ、前記１－３分室と前記１－１分室とが前記第１機器を介して連通され、
前記第３パターンでは、前記１－３分室と前記１－１分室とが前記第１機器を介して連通され、前記１－１分室と前記２－２分室とが連通され、前記２－３分室と前記２－１分室とが前記第２機器を介して連通され、かつ、前記２－１分室と前記１－２分室とが連通され、
前記第４パターンでは、前記１－２分室と前記２－３分室とが連通され、前記２－３分室と前記２－１分室とが前記第２機器を介して連通され、前記２－２分室と前記１－３分室とが連通され、かつ、前記１－３分室と前記１－１分室とが前記第１機器を介して連通されることを特徴とする統合切替弁。
【請求項４】
前記第１弁部は、少なくとも前記周方向に並ぶ４個の前記１－１分室、前記１－２分室、前記１－３分室及び１－４分室に前記第１室を仕切り、
前記回転弁体の回転に伴って複数の前記開口部と前記第１室内の各分室及び前記第２室内の各分室との連通が切り替わることにより、
前記第２機器に前記第１流体を流通させるとともに前記第１機器に前記第１流体及び前記第２流体の双方を流通させない第５パターン、及び、前記第２機器に前記第２流体を流通させるとともに前記第１機器に前記第１流体及び前記第２流体の双方を流通させない第６パターンにも切り替わるように構成され、
前記第５パターンでは、前記１－２分室と前記２－３分室とが連通され、前記２－３分室と前記２－１分室とが前記第２機器を介して連通され、かつ、前記２－２分室と前記１－４分室とが連通され、
前記第６パターンでは、前記１－４分室と前記２－２分室とが連通され、前記２－３分室と前記２－１分室とが前記第２機器を介して連通され、かつ、前記２－１分室と前記１－２分室とが連通される請求項３記載の統合切替弁。
【請求項５】
前記複数の開口部は、前記第１流体を前記第１室に流入させる第１流体流入口と、
前記第１流体を前記第１室から前記第２室に向けて送出する第１流体送出口と、
前記第１流体を前記第１室から前記第２室に送入させる第１流体送入口と、
前記第１流体を前記第２室から流出させる第１流体流出口と、
前記第２流体を前記第２室に流入させる第２流体流入口と、
前記第２流体を前記第２室から前記第１室に向けて送出する第２流体送出口と、
前記第２流体を前記第２室から前記第１室に送入させる第２流体送入口と、
前記第２流体を前記第１室から流出させる第２流体流出口と、
前記第１室と前記第１機器の入口側とを連通して前記第１流体又は前記第２流体を前記第１室から前記第１機器に向けて送出する第１機器入口側接続口と、
前記第１室と前記第１機器の出口側とを連通して前記第１流体又は前記第２流体を前記第１機器から前記第１室に送入させる第１機器出口側接続口と、
前記第２室と前記第２機器の入口側とを連通して前記第１流体又は前記第２流体を前記第２室から前記第２機器に向けて送出する第２機器入口側接続口と、
前記第２室と前記第２機器の出口側とを連通して前記第１流体又は前記第２流体を前記第２機器から前記第２室に送入させる第２機器出口側接続口と、を有している請求項３又は４記載の統合切替弁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用熱マネジメントシステム及び統合切替弁に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
バッテリー式の電気自動車（ＢＥＶ、ＢａｔｔｅｒｙＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等が搭載されている。
【０００３】
電池は充放電時に発熱し、高温状態が継続すると劣化が促進する。一方、極低温下では、電池出力が低下する。このため、電気自動車においては、電池を冷却及び加熱するための電池温調システムを搭載することが望ましい。
【０００４】
他方、車室内の暖房に内燃機関の燃焼排熱を利用できない電気自動車では、一般に、車室内の暖房に、ＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータやヒートポンプを利用している。
【０００５】
しかし、車載電池をエネルギー源とするＰＴＣヒータを用いた暖房では、エネルギー消費効率が相対的に低く、航続距離が短くなるという課題がある。また、冷媒で外気から吸熱を行うヒートポンプ式の暖房では、車載電池に加えて空気熱もエネルギー源とするため、エネルギー消費効率はＰＴＣヒータを用いた暖房に比べて高いものの、寒冷地などで外気温が極めて低い時に十分に暖房できないという課題がある。
【０００６】
特許文献１には、電気自動車に適用して好適な従来の車両用熱マネジメントシステムが開示されている。この車両用熱マネジメントシステムは、冷媒回路と、加熱用媒体回路と、冷却用媒体回路と、制御装置とを備えている。
【０００７】
冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒で内気から吸熱を行う内気冷却器とを有している。加熱用媒体回路は、加熱用媒体を循環させる加熱用媒体ポンプと、加熱用媒体で内気に放熱を行う内気加熱器と、加熱用媒体と外気との間で熱交換を行う加熱側ラジエータとを有している。冷却用媒体回路は、冷却用媒体を循環させる冷却用媒体ポンプと、冷却用媒体を加熱する電気ヒータと、冷却用媒体と外気との間で熱交換を行う冷却側ラジエータとを有している。
【０００８】
冷媒回路及び加熱用媒体回路には、冷媒で加熱用媒体に放熱を行う加熱用コンデンサが組み込まれている。冷媒回路及び冷却用媒体回路には、冷媒で冷却用媒体から吸熱を行う冷却用チラーが組み込まれている。加熱用媒体回路及び冷却用媒体回路には、加熱用媒体及び冷却用媒体と車載電池との間で熱交換を行う電池温調用熱交換器が組み込まれている。制御装置は、電池温調用熱交換器に対する加熱用媒体及び冷却用媒体の流通を制御して、電池温調用熱交換器に加熱用媒体又は冷却用媒体の一方を選択的に流通させる。
【０００９】
これにより、冷媒回路により車室内の空調を行うとともに、加熱用コンデンサにて冷媒で加熱された加熱用媒体を電池温調用熱交換器に流通させて電池を暖機したり、冷却用チラーにて冷媒で冷却された冷却用媒体を電池温調用熱交換器に流通させて電池を冷却したりしている。また、この車両用熱マネジメントシステムでは、電気ヒータを利用して車室内を暖房したり、電池を暖機したりもしている。さらに、加熱側ラジエータにて加熱用媒体と外気とを熱交換したり、冷却側ラジエータにて冷却用媒体と外気とを熱交換したりして、加熱用媒体及び冷却用媒体を加熱したり、冷却したりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０２２－１２８５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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