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公開番号2024172465
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023090202
出願日2023-05-31
発明の名称熱マネジメントシステムおよび電磁弁制御装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類F25B 1/00 20060101AFI20241205BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】電磁弁の開閉時における冷媒過熱度の急変を電磁弁開度の制御により抑制し、効率的な冷却と冷却対象の安定した温度制御とを両立する熱マネジメントシステムを提供する。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機1と、圧縮された冷媒を放熱させる第1熱交換器2,3と、放熱した冷媒を膨張させる第1電磁弁4Cおよび第2電磁弁4A,4Bと、第1電磁弁4Cを介して膨張した冷媒に吸熱させる第2熱交換器5と、第2電磁弁4A,4Bを介して膨張した冷媒によって冷却される冷却対象9,10と、第1電磁弁4Cおよび第2電磁弁4A,4Bを開閉制御する電磁弁制御装置15とを備えた熱マネジメントシステムにおいて、電磁弁制御装置15は、第2電磁弁4A,4Bを開弁または閉弁する際に、第2電磁弁4A,4Bの開度を所定の時定数Tcに従って変化させる。
【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、
圧縮された冷媒を放熱させる第１熱交換器と、
放熱した冷媒を膨張させる第１電磁弁および第２電磁弁と、
前記第１電磁弁を介して膨張した冷媒に吸熱させる第２熱交換器と、
前記第２電磁弁を介して膨張した冷媒によって冷却される冷却対象と、
前記第１電磁弁および前記第２電磁弁を開閉制御する電磁弁制御装置とを備えた熱マネジメントシステムにおいて、
前記電磁弁制御装置は、前記第２電磁弁を開弁または閉弁する際に、前記第２電磁弁の開度を所定の時定数に従って変化させる
ことを特徴とする熱マネジメントシステム。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
請求項１に記載の熱マネジメントシステムにおいて、
前記冷却対象の温度を検出する第１温度センサを備え、
前記電磁弁制御装置は、
前記第１温度センサの出力値が所定の閾値よりも大きい場合は、前記第２電磁弁を開き、
前記第１温度センサの出力値が所定の閾値以下の場合は、前記第２電磁弁を閉じる
ことを特徴とする熱マネジメントシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の熱マネジメントシステムにおいて、
前記冷却対象を通過した冷媒の温度を検出する第２温度センサと、
前記冷却対象を通過した冷媒の圧力を検出する圧力センサとを備え、
前記電磁弁制御装置は、
前記第２温度センサおよび前記圧力センサの各出力値に基づいて前記冷媒の過熱度を算出し、
前記過熱度を所定の目標過熱度と一致させる前記第２電磁弁の目標開度を算出し、
前記第２電磁弁を開いた際に、前記第２電磁弁の開度を前記目標開度と一致させる
ことを特徴とする熱マネジメントシステム。
【請求項４】
請求項２に記載の熱マネジメントシステムにおいて、
前記冷却対象を通過した冷媒の温度を検出する第２温度センサと、
前記冷却対象を通過した冷媒の圧力を検出する圧力センサとを備え、
前記第１温度センサ、前記第２温度センサおよび前記圧力センサの各出力値の時系列データを蓄積するデータ蓄積部と、
前記データ蓄積部に蓄積された前記時系列データに基づいて前記第２電磁弁の目標開度を算出する演算部とを備え、
前記電磁弁制御装置は、前記第２電磁弁を開いた際に、前記第２電磁弁の開度を前記目標開度と一致させる
ことを特徴とする熱マネジメントシステム。
【請求項５】
冷媒を膨張させる電磁弁を開閉制御する電磁弁制御装置において、
前記電磁弁を開弁または閉弁する際に、前記電磁弁の開度を所定の時定数に従って変化させる
ことを特徴とする電磁弁制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の空調と電動パワートレインの冷却のための熱マネジメントシステムおよび電磁弁制御装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車ではバッテリやモータなどの電動パワートレインの冷却が必要である。例えば、特許文献１では、車室内の空調に加えて、冷却対象（バッテリ）の安定した冷却のために、空調用の冷媒回路において、空調用冷媒とバッテリ冷却用の熱媒体が熱交換するためのバッテリ用の熱交換器を設け、熱媒体温度（バッテリ温度）に応じて空調用の冷媒回路に設けた弁装置を開閉することで、バッテリの冷却を制御する車両用空気調和装置が記載されている。
【０００３】
上記車両用空気調和装置において、上記弁装置の開閉時に冷媒流路が変化し、熱交換器を流れる冷媒流量が急変することで、バッテリ温度や空調の空気温度が大きく変動してしまう課題に対し、特許文献１では、電磁弁の開閉に応じて圧縮機回転数を変化させることで、安定した温度制御を可能とする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－６９９２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の冷却対象（バッテリやモータなど）を、空調用冷媒を用いて効率よく冷却する手段として、空調用冷媒回路を冷却対象数に応じて分岐させ、冷媒の膨張と流量制御を行うための電磁弁を、分岐した管路毎に設ける熱マネジメントシステムが考えられる。
【０００６】
具体的な例としては、バッテリとモータを空調用冷媒を用いて冷却するために、レシーバ下流において、従来の空調用熱交換器と接続される冷媒配管に加えて、バッテリ冷却用の冷媒配管とモータ冷却用の冷媒配管を分岐させ、それぞれの配管の冷却対象（または、冷却のための熱交換器）上流に電磁弁を設け、電磁弁で膨張・減圧した冷媒によって冷却対象を冷却する熱マネジメントシステムである。
【０００７】
上記の熱マネジメントシステムにおいて、特許文献１に記載の従来技術を適用した場合、特定の冷却対象用の電磁弁、例えば、上記の例ではバッテリ冷却用の電磁弁の開閉に応じて圧縮機回転数を変化させるため、同時にモータ冷却用の冷媒配管における冷媒流量も変動する。すなわち、冷却対象の冷媒過熱度に影響する。その結果として、冷却効率の低下や、他方の冷却対象（上記の例ではモータ）の温度制御が困難になる懸念がある。冷却効率を最大化するためには、冷媒過熱度は一定となることが望ましい。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁弁の開閉時における冷媒過熱度の急変を電磁弁開度の制御により抑制し、効率的な冷却と冷却対象の安定した温度制御とを両立する熱マネジメントシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を放熱させる第１熱交換器と、放熱した冷媒を膨張させる第１電磁弁および第２電磁弁と、前記第１電磁弁を介して膨張した冷媒に吸熱させる第２熱交換器と、前記第２電磁弁を介して膨張した冷媒によって冷却される冷却対象と、前記第１電磁弁および前記第２電磁弁を開閉制御する電磁弁制御装置とを備えた熱マネジメントシステムにおいて、前記電磁弁制御装置は、前記第２電磁弁を開弁または閉弁する際に、前記第２電磁弁の開度を所定の時定数に従って変化させるものとする。
【００１０】
また、本発明は、冷媒を膨張させる電磁弁を開閉制御する電磁弁制御装置において、前記電磁弁を開弁または閉弁する際に、前記電磁弁の開度を所定の時定数に従って変化させるものとする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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