JP5895739B2 - 車両用熱管理システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いられる熱管理システムに関するものである。

従来、特許文献１には、目標冷却水温が高いエンジン冷却系と、目標冷却水温が中程度のモータ冷却系と、目標冷却水温が低いバッテリ冷却系とを備えるハイブリッド電気自動車の冷却装置が記載されている。

この従来技術では、エンジン冷却系およびバッテリ冷却系にウォーターポンプが配置され、エンジン冷却系にエンジンが配置され、モータ冷却系に電動モータおよび蓄熱装置が配置されている。

さらに、この従来技術では、エンジン冷却系とモータ冷却系とが冷却水配管および三方弁で繋がれており、三方弁を制御することによって、エンジン冷却系とモータ冷却系とを切り離した状態と連結した状態とを切り替えることができるようになっている。

特開平１１−２００８５８号公報

しかしながら、上記従来技術では、ウォーターポンプが配置されているエンジン冷却系と、ウォーターポンプが配置されていないモータ冷却系とを連結できるようになっているに過ぎず、ウォーターポンプが配置されている冷却系同士、すなわちエンジン冷却系とバッテリ冷却系とを連結することができない。

そのため、エンジン冷却系のウォーターポンプおよびバッテリ冷却系のウォーターポンプのうちいずれかのウォーターポンプが故障した場合、ウォーターポンプが故障した方の冷却系では機器の冷却が不可能になってしまう等の問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、複数個のポンプ毎に独立した熱媒体回路を形成する場合と、複数個のポンプ同士が互いに直列に接続された熱媒体回路を形成する場合とを切り替えることのできる車両用熱管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）および第２ポンプ（１２）と、
第１ポンプ（１１）が配置された第１ポンプ用流路（１４）と、
第２ポンプ（１２）が配置された第２ポンプ用流路（１５）と、
熱媒体が流通する複数個の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）で構成された流路群と、
第１ポンプ用流路（１４）の熱媒体出口側および第２ポンプ用流路（１５）の熱媒体出口側が互いに並列に接続され且つ流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）の熱媒体入口側が互いに並列に接続され、流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）について第１ポンプ用流路（１４）と連通する場合と第２ポンプ用流路（１５）と連通する場合とを切り替える第１切替弁（３１）と、
第１ポンプ用流路（１４）の熱媒体入口側および第２ポンプ用流路（１５）の熱媒体入口側が互いに並列に接続され且つ流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）の熱媒体出口側が互いに並列に接続され、流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）について第１ポンプ用流路（１４）と連通する場合と第２ポンプ用流路（１５）と連通する場合とを切り替える第２切替弁（３２）と、
第１ポンプ用流路（１４）のうち第１ポンプ（１１）よりも熱媒体流れ上流側部位と、第２ポンプ用流路（１５）のうち第２ポンプ（１２）よりも熱媒体流れ下流側部位とを連通する第１連通流路（１９）とを備え、
流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも１つの流路について、熱媒体入口側および熱媒体出口側の両方が第１ポンプ用流路（１４）と連通し、流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも他の１つの流路について、熱媒体入口側および熱媒体出口側の両方が第２ポンプ用流路（１５）と連通するように第１切替弁（３１）および第２切替弁（３２）が作動する２系統モードと、
流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも１つの流路について、熱媒体入口側が第１ポンプ用流路（１４）および第２ポンプ用流路（１５）のうち一方の流路と連通し、熱媒体出口側が第１ポンプ用流路（１４）および第２ポンプ用流路（１５）のうち他方の流路と連通するように第１切替弁（３１）および第２切替弁（３２）が作動する１系統モードとが実施されることを特徴とする。

これによると、２系統モードでは、第１ポンプ用流路（１４）を含む熱媒体回路と、第２ポンプ用流路（１５）を含む熱媒体回路とが互いに独立して形成され、１系統モードでは、第１ポンプ用流路（１４）と第２ポンプ用流路（１５）とが直列に接続された熱媒体回路が形成される。

したがって、第１ポンプ（１１）および第２ポンプ（１２）毎に独立した熱媒体回路を形成する場合と、第１ポンプ（１１）および第２ポンプ（１２）が互いに直列に接続された熱媒体回路を形成する場合とを切り替えることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 図１の車両用熱管理システムにおける冷凍サイクルの構成図である。 図１の車両用熱管理システムにおける電気制御部を示すブロック図である。 図１の車両用熱管理システムにおける１系統モードを示す構成図である。 図１の車両用熱管理システムにおける２系統モードを示す構成図である。 第２実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第３実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第４実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 図８の車両用熱管理システムにおける１系統モードを示す構成図である。 図８の車両用熱管理システムにおける２系統モードを示す構成図である。 図８の車両用熱管理システムにおける３系統モードを示す構成図である。 第５実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 図１２の車両用熱管理システムにおける１系統モードを示す構成図である。 図１２の車両用熱管理システムにおける２系統モードを示す構成図である。 図１２の車両用熱管理システムにおける３系統モードを示す構成図である。 第６実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 図１６の車両用熱管理システムにおける四方弁を示す斜視図である。 図１７の四方弁の断面図である。 図１６の車両用熱管理システムにおける１系統モードを示す構成図である。 図１７の四方弁の１系統モードにおける作動状態を示す断面図である。 図１６の車両用熱管理システムにおける１系統バイパスモードを示す構成図である。 図１７の四方弁の１系統バイパスモードにおける作動状態を示す断面図である。 図１６の車両用熱管理システムにおける２系統モードを示す構成図である。 図１７の四方弁の２系統モードにおける作動状態を示す断面図である。 図１７の四方弁の１系統モード、１系統バイパスモードまたは２系統モードにおける作動状態を示す断面図である。 第７実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 図２６の車両用熱管理システムにおける第１電池冷却モードを示す構成図である。 図２６の車両用熱管理システムにおける第２電池冷却モードを示す構成図である。 図２６の車両用熱管理システムにおける第１電池暖機モードを示す構成図である。 図２６の車両用熱管理システムにおける第２電池暖機モードを示す構成図である。 図２６の車両用熱管理システムにおけるインバータ強冷却モードを示す構成図である。 第８実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示す車両用熱管理システム１０は、車両が備える各種機器（冷却または加熱を要する機器）や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。

本実施形態では、熱管理システム１０を、エンジン（内燃機関）および走行用モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。

本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源（商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池（車載バッテリ）に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。

エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用モータのみならず、冷却システムを構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。

図１に示すように、熱管理システム１０は、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２を備えている。第１ポンプ１１および第２ポンプ１２は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。

第１ポンプ１１は第１ポンプ用流路１４（第１経路）に配置されている。第２ポンプ１２は第２ポンプ用流路１５（第２経路）に配置されている。

第１ポンプ用流路１４にはラジエータ１７（第１経路用ラジエータ）が配置されている。ラジエータ１７は、冷却水と車室外空気（以下、外気と言う。）とを熱交換することによって冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器（室外熱交換器）である。

ラジエータ１７への外気の送風は室外送風機１８によって行われる。ラジエータ１７は車両の最前部に配置されているので、車両の走行時にはラジエータ１７に走行風を当てることができる。

第１ポンプ用流路１４のうち第１ポンプ１１よりも上流側の部位と、第２ポンプ用流路１５のうち第２ポンプ１２よりも下流側の部位との間には、連通流路１９（第１連通流路）が接続されている。連通流路１９には、冷却水を溜めることのできる密閉式のリザーブタンク２０が配置されている。

リザーブタンク２０は密閉式であるので、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の揚程が大幅に異なるような作動状態においてもタンク内の液面変動を最小限に留める作用が期待できる。

第１ポンプ用流路１４の下流側は、第１切替弁３１の第１入口３１ａに接続されている。第２ポンプ用流路１５の下流側は、第１切替弁３１の第２入口３１ｂに接続されている。

第１切替弁３１は、冷却水が流入する複数個の出口３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆを有している。第１切替弁３１は、各出口３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆから流出する冷却水が、第１入口３１ａから流入した冷却水および第２入口３１ｂから流入した冷却水のいずれかとなるように冷却水の流れを切り替える弁体を有している。

第１ポンプ用流路１４の上流側は、第２切替弁３２の第１出口３２ａに接続されている。第２ポンプ用流路１５の上流側は、第２切替弁３２の第２出口３２ｂに接続されている。

第２切替弁３２は、冷却水が流出する複数個の入口３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆを有している。第２切替弁３２は、各入口３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆから流入した冷却水が、第１出口３２ａおよび第２出口３２ｂのいずれかから流出するように冷却水の流れを切り替える弁体を有している。

第１切替弁３１の各出口と第２切替弁３２の各入口との間には、流路群３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆが接続されている。流路群３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆには熱交換対象機器群３６、３７、３８、３９、４０が配置されている。

流路３４Ｃ（第１流路）には、熱交換対象機器であるインバータ３６が配置されている。インバータ３６は、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用モータに出力する電力変換装置である。インバータ３６の内部には、冷却水が流れる流路が形成されている。インバータ３６は、その内部を流れる冷却水によって冷却される。

流路３４Ｄ（第２流路）には、熱交換対象機器である冷却水加熱用熱交換器３７および空気加熱用熱交換器３８が直列に配置されている。

流路３４Ｅ（第３流路）には、冷却水冷却用熱交換器３９（熱媒体冷却用熱交換器）が配置されている。冷却水加熱用熱交換器３７は、冷凍サイクルの高圧側熱交換器であり、冷凍サイクルの高圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を加熱する。空気加熱用熱交換器３８は、車室内への送風空気と冷却水とを熱交換させて送風空気を加熱する。冷却水加熱用熱交換器３７（熱媒体加熱用熱交換器）は、冷凍サイクルの低圧側熱交換器であり、冷凍サイクルの低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を冷却する。

流路３４Ｆ（第４流路）には、熱交換対象機器である電池４０が配置されている。電池４０の内部には、冷却水が流れる流路が形成されている。電池４０は、その内部を流れる冷却水によって冷却される。電池４０の代わりに電池用熱交換器が流路３４Ｆに配置されていてもよい。電池用熱交換器は、電池と冷却水とを間接的に熱交換させるための熱交換器である。

図２に示すように、冷凍サイクル４４は、冷却水加熱用熱交換器３７および冷却水冷却用熱交換器３９の他に、圧縮機４５および膨張弁４６を有している。冷凍サイクル４４は、蒸気圧縮式冷凍機であり、本例では冷媒としてフロン系冷媒を用いている。したがって、冷凍サイクル４４は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。

圧縮機４５は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、気相冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機４５は、プーリー、ベルト等を介してエンジンにより回転駆動されるようになっていてもよい。

圧縮機４５から吐出された高温高圧の気相冷媒は、高圧側熱交換器である冷却水加熱用熱交換器３７で冷却水と熱交換することによって吸熱されて凝縮する。

膨張弁４６は、冷却水加熱用熱交換器３７で凝縮された液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段であり、絞り開度を変えることのできる可変絞りで構成されている。膨張弁４６を通過した冷媒は、低圧側熱交換器である冷却水冷却用熱交換器３９で冷却水と熱交換することによって冷却水から吸熱して蒸発する。冷却水冷却用熱交換器３９で蒸発した気相冷媒は圧縮機４５に吸入されて圧縮される。

冷却水冷却用熱交換器３９では冷凍サイクル４４の低圧冷媒によって冷却水を冷却するのに対し、上述のラジエータ１７では外気によって冷却水を冷却する。このため、冷却水冷却用熱交換器３９で冷却された冷却水の温度を、ラジエータ１７で冷却された冷却水の温度に比べて低くすることが可能である。

次に、熱管理システム１０の電気制御部を図３に基づいて説明する。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、圧縮機４５、第１切替弁３１の弁体を駆動する第１切替弁用アクチュエータ機構５１、および第２切替弁３２の弁体を駆動する第２切替弁用アクチュエータ機構５２等の作動を制御する制御手段である。

制御装置５０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。

本実施形態では、特に第１切替弁用アクチュエータ機構５１および第２切替弁用アクチュエータ機構５２の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）を切替弁制御手段５０ａとする。もちろん、切替弁制御手段５０ａを制御装置５０に対して別体で構成してもよい。

制御装置５０の入力側には、内気センサ５５、外気センサ５６、第１水温センサ５７、第２水温センサ５８、電池温度センサ５９、インバータ温度センサ６０等の各種センサの検出信号が入力される。

内気センサ５５は、内気温（車室内温度）を検出する検出手段（内気温度検出手段）である。外気センサ５６は、外気温を検出する検出手段（外気温度検出手段）である。

第１水温センサ５７は、第１ポンプ用流路１４を流れる冷却水の温度を検出する温度検出手段である。第２水温センサ５８は、第２ポンプ用流路１５を流れる冷却水の温度を検出する温度検出手段である。

電池温度センサ５９は、電池４０から流出した冷却水の温度を検出する電池温度検出手段である。インバータ温度センサ６０は、インバータ３６から流出したインバータの温度を検出する電池温度検出手段である。

制御装置５０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル６１に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル６１に設けられた各種空調操作スイッチとしては、エアコンスイッチ、オートスイッチ、室内送風機５１の風量設定スイッチ、車室内温度設定スイッチ等が設けられている。

エアコンスイッチは、空調（冷房または暖房）の作動・停止（オン・オフ）を切り替えるスイッチである。オートスイッチは、空調の自動制御を設定または解除するスイッチである。車室内温度設定スイッチは、乗員の操作によって車室内目標温度を設定する目標温度設定手段である。

制御装置５０の入力側には、エンジン２１の作動状態を表す信号や、電池４０の残り容量（蓄電残量）を表す信号等も入力される。

次に、上記構成における作動を説明する。熱管理システム１０は、制御装置５０が第１、第２切替弁３１、３２（具体的には第１、第２アクチュエータ機構５１、５２）の作動を制御することによって、図４に示す１系統モードまたは図５に示す２系統モードに切り替えられる。理解を容易にするために、図４および図５では、図１の車両用熱管理システム１０の構成を簡略化して示している。

図４に示す１系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図４の例では流路３４Ｃ、３４Ｄ）について、その上流側を第１ポンプ用流路１４と連通させるとともに、その下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち他の流路については冷却水の流れを遮断する。

これにより、太実線に示す１系統の冷却水回路が形成される。この冷却水回路では、第２切替弁３２から第２ポンプ用流路１５に流入した冷却水が、連通流路１９、第１ポンプ用流路１４、第１切替弁３１の順番に流れる。すなわち、冷却水が第１ポンプ１１と第２ポンプ１２とを直列に流れる。

図５に示す２系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図５の例では流路３４Ｃ）について、その上流側および下流側の両方を第１ポンプ用流路１４と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも他の１つの流路（図５の例では流路３４Ｄ）について、その上流側および下流側の両方を第２ポンプ用流路１５と連通させる。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路は、第１ポンプ１１から吐出された冷却水が循環する回路である。第２冷却水回路は、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が循環する回路である。

第１冷却水回路および第２冷却水回路は、閉ループ系であるので、それらの回路を繋ぐ連通流路１９を設けても、それらの回路において定常的な冷却水の循環がされている場合には連通流路１９には流れが発生しない。

すなわち、連通流路１９に流れが発生するためには連通流路１９の上流側と下流側とで圧力差が必要であるが、このような回路構成の場合、連通流路１９の途中で両回路の圧力が釣り合うため、差圧が発生せず流れも発生しない。

ポンプ出力の変動や温度変化により圧力が変動する過渡期には差圧が発生してしまい、連通流路１９に若干量の冷却水が流れてしまうが、全体的に見れば極少量である。しかも、連通流路１９にリザーブタンク２０が配置されているので、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とが混ざり合うことを防ぐことができる。

連通流路１９に定常的に流れが発生している場合を考えると、流し込まれる方の回路の圧力が低く、吸い込まれる方の回路の圧力が高いという圧力関係が常に成り立っている必要がある。しかし、冷却水が新たに生成されたり補給されるようなことのない閉じた冷却水回路の場合、冷却水が流し込まれると圧力は上昇し、吸い込まれると圧力が低下することは明白であり、無限に等しいほど多い容量の冷却水が存在する回路でない限り、いつかは差圧が付かなくなる。乗用車に適用した場合、各回路の冷却水量は多くとも６リットル程度であるため、ポンプ出力変動時に差圧が付いたとしても、連通流路１９に冷却水が流れる時間は極僅かとなる。

１系統モードは、例えば、第１ポンプ１１または第２ポンプ１２が故障したと推定される場合に実施される。すなわち、１系統モードでは、第１ポンプ１１と第２ポンプ１２とが直列に接続されるので、第１ポンプ１１または第２ポンプ１２が故障した場合であっても、故障していない方のポンプによって冷却水の循環を継続することができる。

なお、ポンプの故障を推定する手法としては、ポンプ自身に設置した故障検知手段を備えて制御装置５０にポンプ故障の発生を伝える事（例えば制御装置５０からの駆動指令に対してポンプの回転数が所定の範囲を逸脱している場合や、制御装置５０からの駆動指令に対して作動電流値が所定の範囲を逸脱している場合において、制御装置５０へ故障発生を伝達する）で検知する手法や、ポンプの回転数信号を制御装置５０へ伝達する手段を備えた上で、制御装置５０からポンプに対して出された駆動指令に対して、ポンプの回転数が正常な範囲を逸脱している場合に制御装置５０の内部ロジックにてポンプの故障を推定する手法などがある。

１系統モードによると、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の２つのポンプで冷却水を循環させるので、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２のうち１つのポンプで冷却水を循環させる場合と比較して冷却水の圧送能力を向上させることができる。

このため、例えば、車両の始動時において外気温が所定温度以下で、かつ冷却水の温度が所定温度よりも低い場合に１系統モードを実施すれば、冷却水の粘度が高くなる低温時であっても冷却水を支障なく循環させることができる。その後、冷却水の温度が所定温度以上になったら１系統モードから２系統モードに移行させればよい。

１系統モードでは、冷却水の全量がリザーブタンク２０を通過すること、ならびに第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の２つのポンプで直列的に冷却水を循環させることによってポンプが生み出す揚程が２倍程度となって冷却水回路を流れる冷却水の流量が増加することから、冷却水のエア抜け性を高めることができる。

例えば、メンテナンスや故障部品交換に伴って冷却水を交換した後に行う空気抜き作動（冷却水に混入した空気を抜くために第１ポンプ１１および第２ポンプ１２のオン・オフを短時間に繰り返したり、吐出能力を最大にしたりする作動）を行う場合、１系統モードを実施すれば、冷却水交換後のエア抜き（気泡抜き）を良好に行うことができる。

２系統モードでは、冷却水が定常的に循環している場合はリザーブタンク２０に冷却水は流れないが、冷却水の温度上昇に伴って冷却水が膨張して圧力が高まった際にはリザーブタンク２０に余分な冷却水が流れるため、系統圧力を適正に保つことができる。

ここで、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の作動開始時や流量変動時（ポンプ出力変動時）には第１冷却水回路と第２冷却水回路系統との間に圧力差が生じるため、連通流路１９に冷却水が流れる。このとき、リザーブタンク２０にてエア抜きが行われることとなる。すなわち、２系統モードにおいても、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２を交互に断続的に出力変動させることによって、エア抜きを行うことができる。

また、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の作動開始時や流量変動時のような過渡期に連通流路１９に冷却水が流れても、連通流路１９に配置されたリザーブタンク２０によって、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とが混ざり合うことを防ぐことができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、密閉式のリザーブタンク２０が連通流路１９に配置されているが、本第２実施形態では、図６に示すように、密閉式のリザーブタンク２０は、第１ポンプ用流路１４および第２ポンプ用流路１５に配置されていてもよい。理解を容易にするために、図６では、図４および図５と同様に、車両用熱管理システム１０の構成を簡略化して示している。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、連通流路１９にリザーブタンク２０が配置されているが、本第３実施形態では、図７に示すように、連通流路１９に開閉弁７０が配置されている。理解を容易にするために、図７では、図４および図５と同様に、車両用熱管理システム１０の構成を簡略化して示している。

開閉弁７０は、連通流路１９を開閉することによって連通流路１９における冷却水の流れを遮断できるようにする遮断機構であり、２系統モード時に連通流路１９を閉じ、１系統モード時に連通流路１９を開ける。

これにより、２系統モード時に連通流路１９における冷却水の流れを遮断することができるので、リザーブタンクを連通流路１９に設置しない場合でも第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とが混ざり合うことを確実に防ぐことができる。なお、図７の例では、リザーブタンク２０が第１ポンプ用流路１４に接続されている。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２に対して冷却水が並列に流れる場合と直列に流れる場合とを切り替え可能になっているが、本第４実施形態では、図８〜図１１に示すように、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および第３ポンプ１３に対して冷却水が並列に流れる場合と直列に流れる場合とを切り替え可能になっている。理解を容易にするために、図８〜図１１では、図４および図５と同様に、車両用熱管理システム１０の構成を簡略化して示している。

図８に示すように、第３ポンプ１３は第３ポンプ用流路１６（第３経路）に配置されている。第３ポンプ用流路１６の両端部、および第１ポンプ用流路１４のうち第１ポンプ１１と第１切替弁３１との間の部位には四方弁７１が接続されている。

四方弁７１は、第３ポンプ用流路１６および第１ポンプ用流路１４に対して冷却水の流れを切り替える切替手段である。

具体的には、四方弁７１は、第１ポンプ用流路１４のうち第１切替弁３１側の流路１４ａ（以下、第１切替弁側流路と言う。）と第３ポンプ用流路１６の上流側とを連通させ、かつ第１ポンプ用流路１４のうち第１切替弁３１側の流路１４ｂ（以下、第１切替弁側流路と言う。）と第３ポンプ用流路１６の下流側とを連通させる第１状態（図８に示す状態）と、第１ポンプ用流路１４同士を連通させ、かつ第３ポンプ用流路１６同士を連通させる第２状態とを切り替え可能になっている。

熱管理システム１０は、制御装置５０が第１、第２切替弁３１、３２および四方弁７１の作動を制御することによって、図９に示す１系統モード、図１０に示す２系統モードまたは図１１に示す３系統モードに切り替えられる。

図９に示す１系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、上記第１実施形態の１系統モード（図４）と同様に作動し、四方弁７１は上述の第１状態となるように作動する。

すなわち、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図９の例では流路３４Ｃ、３４Ｄ）について、その上流側を第１ポンプ用流路１４と連通させるとともに、その下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち他の流路については冷却水の流れを遮断する。四方弁７１は、第１ポンプ側流路１４ａと第３ポンプ用流路１６の上流側とを連通させ、かつ第１切替弁側流路１４ｂと第３ポンプ用流路１６の下流側とを連通させる。

これにより、太実線に示す１系統の冷却水回路が形成される。この冷却水回路では、第２切替弁３２から第２ポンプ用流路１５に流入した冷却水が、連通流路１９、第１ポンプ側流路１４ａ、四方弁７１、第３ポンプ用流路１６、四方弁７１、第１切替弁側流路１４ｂ、第１切替弁３１の順番に流れる。すなわち、冷却水が第１ポンプ１１と第２ポンプ１２と第３ポンプ１３とを直列に流れる。

図１０に示す２系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、上記第１実施形態の２系統モード（図５）と同様に作動し、四方弁７１は上述の第１状態となるように作動する。

すなわち、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図１０の例では流路３４Ｃ）について、その上流側および下流側の両方を第１ポンプ用流路１４と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも他の１つの流路（図５の例では流路３４Ｄ）について、その上流側および下流側の両方を第２ポンプ用流路１５と連通させる。四方弁７１は、第１ポンプ側流路１４ａと第３ポンプ用流路１６の上流側とを連通させ、かつ第１切替弁側流路１４ｂと第３ポンプ用流路１６の下流側とを連通させる。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路では、第２切替弁３２から第１ポンプ側流路１４ａに流入した冷却水が、四方弁７１、第３ポンプ用流路１６、四方弁７１、第１切替弁側流路１４ｂ、第１切替弁３１の順番に流れる。すなわち、冷却水が第１ポンプ１１と第３ポンプ１３とを直列に流れる。第２冷却水回路は、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が循環する回路である。

図１１に示す３系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、上記第１実施形態の２系統モード（図５）と同様に作動し、四方弁７１は上述の第２状態となるように作動する。

すなわち、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図１１の例では流路３４Ｃ）について、その上流側および下流側の両方を第１ポンプ用流路１４と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも他の１つの流路（図１１の例では流路３４Ｄ）について、その上流側および下流側の両方を第２ポンプ用流路１５と連通させる。四方弁７１は、第１ポンプ用流路１４同士を連通させ、かつ第３ポンプ用流路１６同士を連通させる。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路、太一点鎖線に示す第２冷却水回路および太二点鎖線に示す第３冷却水回路の３系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路は、第１ポンプ１１から吐出された冷却水が循環する回路である。第２冷却水回路は、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が循環する回路である。第３冷却水回路は、第３ポンプ１３から吐出された冷却水が循環する回路である。

なお、本実施形態では、四方弁７１は第１ポンプ用流路１４と第３ポンプ用流路１６との間に配置されて第１ポンプ用流路１４と第３ポンプ用流路１６とを連通させるようになっているが、四方弁７１は第２ポンプ用流路１５と第３ポンプ用流路１６との間に配置されて第２ポンプ用流路１５と第３ポンプ用流路１６とを連通させるようになっていてもよい。

（第５実施形態）
上記第４実施形態では、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および第３ポンプ１３に対する並列・直列の切り替えを行う切替手段として四方弁７１を用いているが、本第５実施形態では、図１２〜図１５に示すように、当該切替手段として、２つの連通流路７２、７３および２つの開閉弁７４、７５を用いている。理解を容易にするために、図１２〜図１５では、図４および図５と同様に、車両用熱管理システム１０の構成を簡略化して示している。

第３ポンプ用流路１６は環状に形成されている。連通流路７２（第２連通流路）は、第１ポンプ用流路１４のうち第１ポンプ１１よりも下流側の部位と、第３ポンプ用流路１６のうち第３ポンプ用流路１６よりも上流側の部位とを連通している。連通流路７３（第３連通流路）は、第２ポンプ用流路１５のうち連通流路１９が接続された部位よりも下流側の部位と、第３ポンプ用流路１６のうち連通流路７２が接続された部位よりも上流側の部位とを連通している。

開閉弁７４（第１開閉弁）は、第２ポンプ用流路１５を開閉する流路遮断機構であり、第２ポンプ用流路１５のうち連通流路１９が接続された部位と連通流路７３が接続された部位との間に配置されている。開閉弁７５（第２開閉弁）は、第３ポンプ用流路１６を開閉する流路遮断機構であり、第３ポンプ用流路１６のうち連通流路７２が接続された部位と連通流路７３が接続された部位との間に配置されている。

第１ポンプ用流路１４には、冷却水がラジエータ１７をバイパスして流れるラジエータバイパス流路７６が接続されている。第１ポンプ用流路１４とラジエータバイパス流路７６との接続部には三方弁７７が配置されている。三方弁７７は、冷却水がラジエータ１７を流れる場合とラジエータバイパス流路７６を流れる場合とを切り替えるバイパス切替手段である。

第３ポンプ用流路１６には、エンジン２１およびエンジンラジエータ２２（第３経路用ラジエータ）が直列に配置されている。エンジン２１の内部には、冷却水が流れる流路が形成されている。エンジン２１は、その内部を流れる冷却水によって冷却される。エンジンラジエータ２２は、冷却水と車室外空気（以下、外気と言う。）とを熱交換することによって冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器（室外熱交換器）である。

第３ポンプ用流路１６には、冷却水がエンジンラジエータ２２をバイパスして流れるエンジンラジエータバイパス流路７８が接続されている。第３ポンプ用流路１６とエンジンラジエータバイパス流路７８との接続部には、冷却水がエンジンラジエータ２２を流れる場合とエンジンラジエータバイパス流路７８を流れる場合とを切り替える三方弁７９が配置されている。

熱管理システム１０は、制御装置５０が第１、第２切替弁３１、３２および開閉弁７４、７５の作動を制御することによって、図１３に示す１系統モード、図１４に示す２系統モードまたは図１５に示す３系統モードに切り替えられる。

図１３に示す１系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図１３の例では流路３４Ｃ、３４Ｄ）について、その上流側および下流側の両方を第２ポンプ用流路１５と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち他の流路については冷却水の流れを遮断する。開閉弁７４は第２ポンプ用流路１５を閉じ、開閉弁７５は第３ポンプ用流路１６を閉じる。

これにより、太実線に示す１系統の冷却水回路が形成される。この冷却水回路では、第２切替弁３２から第２ポンプ用流路１５に流入した冷却水が、連通流路１９、第１ポンプ用流路１４、連通流路７２、第３ポンプ用流路１６、連通流路７３、第２ポンプ用流路１５、第１切替弁３１の順番に流れる。すなわち、冷却水が第１ポンプ１１と第２ポンプ１２と第３ポンプ１３とを直列に流れる。

１系統モードは、例えば、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および第３ポンプ１３のうちいずれかのポンプが故障した場合に実施される。すなわち、１系統モードでは、第１ポンプ１１と第２ポンプ１２と第３ポンプ１３とが直列に接続されるので、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および第３ポンプ１３のうちいずれかのポンプが故障した場合であっても、故障していない他のポンプによって冷却水の循環を継続することができる。

１系統モードは、例えば、プラグインハイブリッド車で、エンジンプレ暖機（エンジン２１の始動前に行われるエンジン暖機）が必要な場合に実施される。１系統モードによると、熱交換対象機器の廃熱を利用してエンジン暖機を行うことができる。

１系統モードは、例えば、極低温時に実施される。１系統モードによると、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および第３ポンプ１３の３つのポンプで冷却水を循環させるので、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および第３ポンプ１３のうち１つのポンプで冷却水を循環させる場合と比較して冷却水の圧送能力を向上させることができるので、冷却水の粘度が高くなる極低温時であっても冷却水を支障なく循環させることができる。

具体的には、外気温が所定温度以下であり、かつ第１ポンプ用流路１４または第２ポンプ用流路１５における冷却水の温度が所定温度以下である場合、１系統モードが実施され、その後、エンジン２１が始動する等して第３ポンプ用流路１６における冷却水の温度が所定温度以上になった場合、１系統モードから３系統モードに移行するようにすればよい。

図１４に示す２系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図１４の例では流路３４Ｃ）について、その上流側を第１ポンプ用流路１４と連通させるとともに、その下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち他の流路については冷却水の流れを遮断する。開閉弁７４は第２ポンプ用流路１５を閉じ、開閉弁７５は第３ポンプ用流路１６を開ける。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路では、第２切替弁３２から第２ポンプ用流路１５に流入した冷却水が、連通流路１９、第１ポンプ用流路１４、第１切替弁３１の順番に流れる。すなわち、冷却水が第１ポンプ１１と第２ポンプ１２とを直列に流れる。第２冷却水回路は、第３ポンプ１３から吐出された冷却水が循環する回路である。

第１冷却水回路および第２冷却水回路は閉ループ系であるので、それらの回路を繋ぐ連通流路７２を設けても、それらの回路において定常的な冷却水の循環がされている場合には連通流路７２には流れが発生しない。

２系統モードは、例えば、第１ポンプ１１または第２ポンプ１２が故障した場合に実施される。すなわち、２系統モードでは、第１ポンプ１１と第２ポンプ１２とが直列に接続されるので、第１ポンプ１１または第２ポンプ１２が故障した場合であっても、故障していない方のポンプによって冷却水の循環を継続することができる。

２系統モードは、例えば、極低温時に実施される。２系統モードによると、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の２つのポンプで冷却水を循環させるので、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２のうち１つのポンプで冷却水を循環させる場合と比較して冷却水の圧送能力を向上させることができるので、冷却水の粘度が高くなる極低温時であっても冷却水を支障なく循環させることができる。

図１５に示す３系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、上記第４実施形態の３系統モード（図１１）と同様に作動する。

すなわち、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図１１の例では流路３４Ｃ）について、その上流側および下流側の両方を第１ポンプ用流路１４と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも他の１つの流路（図１１の例では流路３４Ｄ）について、その上流側および下流側の両方を第２ポンプ用流路１５と連通させる。

開閉弁７４は第２ポンプ用流路１５を開け、開閉弁７５は第３ポンプ用流路１６を開ける。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路、太一点鎖線に示す第２冷却水回路および太二点鎖線に示す第３冷却水回路の３系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路は、第１ポンプ１１から吐出された冷却水が循環する回路である。第２冷却水回路は、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が循環する回路である。第３冷却水回路は、第３ポンプ１３から吐出された冷却水が循環する回路である。

第１冷却水回路、第２冷却水回路および第３冷却水回路は閉ループ系であるので、それらの回路を繋ぐ連通流路７２、７３を設けても、それらの回路において定常的な冷却水の循環がされている場合には連通流路７２、７３には流れが発生しない。

３系統モードは、例えば、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２および第３ポンプ１３が正常に作動している場合や、気温が極低温でない場合等の通常時に実施される。

本実施形態の熱管理システム１０が適用されるハイブリッド自動車が、電池４０の残り容量に応じてエンジン２１を作動あるいは停止させるようになっている場合、１系統モードと３系統モードとを適切なタイミングで切り替えることによって、エンジンプレ暖機を効果的に行うことができる。

例えば、エンジン２１が停止しており且つ電池４０の残り容量が所定値を下回った場合（数分後にエンジン２１が始動すると推定されるほど電池４０の残り容量が少なくなった場合）、１系統モードが実施されるとともに、冷却水がラジエータバイパス流路７６、７８を流れるように三方弁７７、７９が作動し、その後、エンジン２１が始動して第３ポンプ用流路１６における冷却水の温度が所定温度以上になった場合、１系統モードから３系統モードに移行する。

これにより、エンジン２１が始動する数分前からラジエータ１７およびエンジンラジエータ２２での放熱を遮断して、エンジン２１を適度に暖機しておくことが可能になる。

（第６実施形態）
上記第３実施形態では、連通流路１９に対する冷却水の流れの断続を開閉弁７０によって行うが、本第６実施形態では、図１６〜図２５に示すように、連通流路１９に対する冷却水の流れの断続を四方弁８０によって行う。理解を容易にするために、図１６〜図２５では、図４および図５と同様に、車両用熱管理システム１０の構成を簡略化して示している。

四方弁８０は、第１ポンプ用流路１４と連通流路１９との接続部に配置されている。四方弁８０は、冷却水が流入または流出する第１ポート８０ａ、第２ポート８０ｂ、第３ポート８０ｃおよび第４ポート８０ｄを有している。

第１ポート８０ａには、第１ポンプ用流路１４のうち第２切替弁側流路１４ａが接続されている。第２ポート８０ｂには連通流路１９が接続されている。第３ポート８０ｃには、第１ポンプ用流路１４のうち第１切替弁側流路１４ｂが接続されている。第４ポート８０ｄにはラジエータバイパス流路８１の上流側が接続されている。

ラジエータバイパス流路８１は、冷却水がラジエータ１７をバイパスして流れる流路である。ラジエータバイパス流路８１の下流側は、第１ポンプ用流路１４のうちラジエータ１７よりも下流側の部位に接続されている。

四方弁８０の斜視図を図１７に示し、四方弁８０の断面図を図１８に示す。四方弁８０は、第１ポート８０ａ、第２ポート８０ｂ、第３ポート８０ｃおよび第４ポート８０ｄが形成されたケーシング８０ｅを有している。ケーシング８０ｅには弁体８０ｆが格納されている。弁体８０ｆは、第２ポート８０ｂ、第３ポート８０ｃおよび第４ポート８０ｄを切替開閉する。

ケーシング８０ｅにはモータ８２とギア格納ボックス８３とが取り付けられている。モータ８２は、弁体８０ｆを駆動する弁体駆動手段である。ギア格納ボックス８３には、モータ８２の駆動力を弁体８０ｆに伝達するギアが格納されている。

熱管理システム１０は、制御装置５０が第１、第２切替弁３１、３２および四方弁８０の作動を制御することによって、１系統モード、１系統バイパスモードまたは２系統モードに切り替えられる。

図１９に示す１系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図１９の例では流路３４Ｃ、３４Ｄ）について、その上流側を第１ポンプ用流路１４と連通させるとともに、その下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち他の流路については冷却水の流れを遮断する。四方弁８０は、図２０に示すように、第２ポート８０ｂおよび第３ポート８０ｃが開けられ、第４ポート８０ｄが閉じられる位置に弁体８０ｆが回転操作される。

これにより、太実線に示す１系統の冷却水回路が形成される。この冷却水回路では、第２切替弁３２から第２ポンプ用流路１５に流入した冷却水が、連通流路１９、四方弁８０、第１ポンプ用流路１４、第１切替弁３１の順番に流れる。すなわち、冷却水が第１ポンプ１１と第２ポンプ１２とラジエータ１７とを直列に流れる。

１系統モードは、例えば、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２のうちいずれかのポンプが故障した場合等、熱交換対象機器の廃熱をラジエータ１７で外気に放熱したい場合に実施される。

図２１に示す１系統バイパスモードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、図１９に示す１系統モードと同様に作動する。四方弁８０は、図２２に示すように、第２ポート８０ｂおよび第４ポート８０ｄが開けられ、第３ポート８０ｃが閉じられる位置に弁体８０ｆが回転操作される。

これにより、太実線に示す１系統の冷却水回路が形成される。この冷却水回路では、第２切替弁３２から第２ポンプ用流路１５に流入した冷却水が、連通流路１９、四方弁８０、ラジエータバイパス流路８１、第１ポンプ用流路１４のうちラジエータ１７よりも下流側の流路、第１切替弁３１の順番に流れる。すなわち、冷却水がラジエータ１７をバイパスして第１ポンプ１１と第２ポンプ１２とを直列に流れる。

１系統バイパスモードは、例えば、低外気温時等、熱交換対象機器の廃熱を他の熱交換対象機器に利用したい場合に実施される。

図２３に示す２系統モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも１つの流路（図２３の例では流路３４Ｃ）について、その上流側および下流側の両方を第１ポンプ用流路１４と連通させ、かつ流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆのうち少なくとも他の１つの流路（図２３の例では流路３４Ｄ）について、その上流側および下流側の両方を第２ポンプ用流路１５と連通させる。四方弁８０は、図２４に示すように、第３ポート８０ｃが開けられ、第２ポート８０ｂおよび第４ポート８０ｄが閉じられる位置に弁体８０ｆが回転操作される。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路は、第１ポンプ１１から吐出された冷却水が循環する回路である。第２冷却水回路は、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が循環する回路である。

２系統モードにおいて、四方弁８０が第３ポート８０ｃを開けて第４ポート８０ｄを閉じて、ラジエータバイパス流路８１に冷却水が流れるようにしてもよい。

上述の１系統モード、１系統バイパスモードまたは２系統モードにおいて、図２５に示すように、四方弁８０が第３ポート８０ｃおよび第４ポート８０ｄを所定の開度割合で開けるようにすれば、ラジエータ１７を流れる冷却水とラジエータバイパス流路８１を流れる冷却水との流量割合を所定の割合に調整することができる。

（第７実施形態）
本第７実施形態では、図２６に示すように、上記第１実施形態に対して、熱交換対象機器の配置を変更している。

具体的には、第１ポンプ用流路１４にはインバータ３６が配置され、第２ポンプ用流路１５には電池４０が配置されている。流路群の流路３４Ｃおよび流路３５Ｄにはそれぞれラジエータ９１、９２が配置されている。流路群の流路３４Ｅには、冷却水冷却用熱交換器３９が配置されている。流路群の流路３４Ｆには冷却水加熱ヒータ９３が配置されている。

冷却水加熱ヒータ９３は、電力を供給されることによって発熱して冷却水を加熱する電気ヒータである。

第１切替弁３１は、各出口３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆを個別に閉じる機能を有している。第２切替弁３２は、各入口３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆを個別に閉じる機能を有している。換言すれば、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆを個別に遮断する機能を有している。

熱管理システム１０は、制御装置５０が第１、第２切替弁３１、３２の作動を制御することによって、図２７に示す第１電池冷却モード、図２８に示す第２電池冷却モード、図２９に示す第１電池暖機モード、図３０に示す第２電池暖機モードまたは図３１に示すインバータ強冷却モードに切り替えられる。

図２７に示す第１電池冷却モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の流路３４Ｃの上流側および下流側を第１ポンプ用流路１４と連通させ、流路群の流路３４Ｄの上流側および下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、流路群の流路３４Ｅ、３４Ｆの上流側および下流側を遮断する。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路では、第１ポンプ１１から吐出された冷却水がインバータ３６およびラジエータ９１を循環する。このため、インバータ３６の廃熱を外気に放熱して、インバータ３６を冷却することができる。第２冷却水回路では、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が電池４０およびラジエータ９２を循環する。このため、電池の廃熱を外気に放熱して、電池を冷却することができる。

図２８に示す第２電池冷却モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の流路３４Ｃの上流側および下流側を第１ポンプ用流路１４と連通させ、流路群の流路３４Ｅの上流側および下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、流路群の流路３４Ｄ、３４Ｆの上流側および下流側を遮断する。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路では、第１ポンプ１１から吐出された冷却水がインバータ３６およびラジエータ９１を循環する。このため、インバータ３６の廃熱を外気に放熱して、インバータ３６を冷却することができる。第２冷却水回路では、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が電池４０および冷却水冷却用熱交換器３９を循環する。このため、冷却水冷却用熱交換器３９で冷却された冷却水によって電池を冷却することができる。

図２９に示す第１電池暖機モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の流路３４Ｃの上流側および下流側を第１ポンプ用流路１４と連通させ、流路群の流路３４Ｆの上流側および下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、流路群の流路３４Ｄ、３４Ｅの上流側および下流側を遮断する。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路では、第１ポンプ１１から吐出された冷却水がインバータ３６およびラジエータ９１を循環する。このため、インバータ３６の廃熱を外気に放熱して、インバータ３６を冷却することができる。第２冷却水回路では、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が電池４０および冷却水加熱ヒータ９３を循環する。このため、冷却水加熱ヒータ９３で加熱された冷却水によって電池を暖める（暖機する）することができる。

図３０に示す第２電池暖機モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の流路３４Ｆの上流側および下流側を第１ポンプ用流路１４と連通させ、流路群の流路３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅの上流側および下流側を遮断する。

これにより、太実線に示す１系統の冷却水回路が形成される。この冷却水回路では、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２から吐出された冷却水がインバータ３６、電池４０および冷却水加熱ヒータ９３を循環する。このため、インバータ３６の廃熱および冷却水加熱ヒータ９３で加熱された冷却水によって電池を暖める（暖機する）することができる。

第２電池暖機モードによると、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の２つのポンプで冷却水を循環させるので、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２のうち１つのポンプで冷却水を循環させる場合と比較して冷却水の圧送能力を向上させることができるので、冷却水の粘度が高くなる極低温時であっても冷却水を支障なく循環させることができる。

図３１に示すインバータ強冷却モードでは、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の流路３４Ｃ、３４Ｄの上流側および下流側を第１ポンプ用流路１４と連通させ、流路群の流路３４Ｅの上流側および下流側を第２ポンプ用流路１５と連通させ、流路群の流路３４Ｆの上流側および下流側を遮断する。

これにより、太実線に示す第１冷却水回路および太一点鎖線に示す第２冷却水回路の２系統の冷却水回路が形成される。第１冷却水回路では、第１ポンプ１１から吐出された冷却水がインバータ３６、ラジエータ９１およびラジエータ９２を循環する。このため、インバータ３６の廃熱を２つのラジエータで外気に放熱して、インバータ３６を冷却することができるので、インバータ３６の廃熱を１つのラジエータで外気に放熱する場合と比較してインバータ３６の冷却効率を高めることができる。第２冷却水回路では、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が電池４０および冷却水冷却用熱交換器３９を循環する。このため、冷却水冷却用熱交換器３９で冷却された冷却水によって電池を冷却することができる。

なお、図２６〜図３１の括弧内の符号に示すように、第１ポンプ用流路１４に配置される機器はインバータ３６に限定されるものではなく、外部電力で電池を充電する際に用いられる充電器９４や、車両走行用の駆動力を発生する走行用モータ９５が第１ポンプ用流路１４に配置されていてもよい。

（第８実施形態）
上記第７実施形態では、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆを個別に遮断する機能を有している場合の構成例を示したが、本第８実施形態では、第１切替弁３１および第２切替弁３２は、流路群の各流路３４Ｃ〜３４Ｆを個別に遮断する機能を有していない場合の構成例を示す。

図３２に示すように、冷却水加熱ヒータ９３は第２ポンプ用流路１５に配置されている。流路群の流路３４Ｆには熱交換対象機器が配置されていない。したがって、流路群の流路３４Ｆは、冷却水が熱交換対象機器をバイパスして流れるバイパス流路を構成している。

これによると、第１ポンプ用流路１４と第２ポンプ用流路１５とを直列的に接続して１系統の冷却水回路を形成した場合、流路群の流路３４Ｆの流水抵抗は、他の流路３４Ｃ〜３４Ｅの流水抵抗よりも小さくなる。すなわち、熱交換対象機器が配置されていない流路３４Ｆは、熱交換対象機器が配置されている流路３４Ｃ〜３４Ｅと比較して流水抵抗が小さくなる。そのため、冷却水回路を循環する冷却水の大半は流路３４Ｆにながれ、流路３４Ｃ〜３４Ｅにはほとんど流れなくなる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）熱交換対象機器として種々の機器を用いることができる。例えば、乗員が着座するシートに内蔵されて冷却水によりシートを冷却・加熱する熱交換器を被熱交換機器として用いてもよい。熱交換対象機器の個数は、複数個（２個以上）であるならば何個でもよい。

（２）上記各実施形態において、熱交換対象機器に冷却水を間欠的に循環させることによって熱交換対象機器に対する熱交換能力を制御するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、冷却水を冷却する冷却手段として、冷凍サイクル４４の低圧冷媒で冷却水を冷却する冷却水冷却用熱交換器３９を用いているが、ペルチェ素子を冷却手段として用いてもよい。

（４）上記各実施形態では、熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。

（５）冷却水（熱媒体）として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を冷却水に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水（いわゆる不凍液）のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、冷却水の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での冷却水の流動性を高める作用効果を得ることができる。

このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。

これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の冷却水であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。

また、冷却水の熱容量を増加させることができるので、冷却水自体の蓄冷熱量（顕熱による蓄冷熱）を増加させることができる。

ナノ粒子のアスペクト比は５０以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率表す形状指標である。

ナノ粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＣのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノワイヤー、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子（上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体）、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。

（６）上記各実施形態の冷凍サイクル４４では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。

また、上記各実施形態の冷凍サイクル４４は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。

（７）上記各実施形態では、本発明の車両用冷却システムをハイブリッド自動車に適用した例を示したが、エンジンを備えず走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車や、燃料電池を走行用エネルギー発生手段とする燃料電池自動車等に本発明を適用してもよい。

１１ 第１ポンプ
１２ 第２ポンプ
１４ 第１ポンプ用流路
１５ 第２ポンプ用流路
３４Ｃ 第１流路（流路群）
３４Ｄ 第２流路（流路群）
３４Ｅ 第３流路（流路群）
３４Ｆ 第４流路（流路群）
３１ 第１切替弁
３２ 第２切替弁
１９ 連通流路（第１連通流路）
２０ リザーブタンク

Claims (16)

1. 熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）および第２ポンプ（１２）と、
   前記第１ポンプ（１１）が配置された第１ポンプ用流路（１４）と、
   前記第２ポンプ（１２）が配置された第２ポンプ用流路（１５）と、
   前記熱媒体が流通する複数個の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）で構成された流路群と、
   前記第１ポンプ用流路（１４）の熱媒体出口側および前記第２ポンプ用流路（１５）の熱媒体出口側が互いに並列に接続され且つ前記流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）の熱媒体入口側が互いに並列に接続され、前記流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）について前記第１ポンプ用流路（１４）と連通する場合と前記第２ポンプ用流路（１５）と連通する場合とを切り替える第１切替弁（３１）と、
   前記第１ポンプ用流路（１４）の熱媒体入口側および前記第２ポンプ用流路（１５）の熱媒体入口側が互いに並列に接続され且つ前記流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）の熱媒体出口側が互いに並列に接続され、前記流路群の各流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）について前記第１ポンプ用流路（１４）と連通する場合と前記第２ポンプ用流路（１５）と連通する場合とを切り替える第２切替弁（３２）と、
   前記第１ポンプ用流路（１４）のうち前記第１ポンプ（１１）よりも熱媒体流れ上流側部位と、前記第２ポンプ用流路（１５）のうち前記第２ポンプ（１２）よりも熱媒体流れ下流側部位とを連通する第１連通流路（１９）とを備え、
   前記流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも１つの流路について、熱媒体入口側および熱媒体出口側の両方が前記第１ポンプ用流路（１４）と連通し、前記流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも他の１つの流路について、熱媒体入口側および熱媒体出口側の両方が前記第２ポンプ用流路（１５）と連通するように前記第１切替弁（３１）および前記第２切替弁（３２）が作動する２系統モードと、
   前記流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも１つの流路について、熱媒体入口側が前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち一方の流路と連通し、熱媒体出口側が前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち他方の流路と連通するように前記第１切替弁（３１）および前記第２切替弁（３２）が作動する１系統モードとが実施されることを特徴とする車両用熱管理システム。
2. 前記第１ポンプ（１１）および前記第２ポンプ（１２）のうちいずれかのポンプに異常が発生したと推定される場合、前記１系統モードが実施されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。
3. 車両の始動時において外気温が所定温度以下で、かつ前記熱媒体の温度が所定温度よりも低い場合、前記１系統モードが実施され、
   その後、前記熱媒体の温度が所定温度以上になったら前記１系統モードから前記２系統モードに移行されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用熱管理システム。
4. 前記第１ポンプ（１１）および前記第２ポンプ（１２）は、前記熱媒体に混入した空気を抜くための空気抜き作動を行うことができるようになっており、
   前記第１ポンプ（１１）および前記第２ポンプ（１２）が前記空気抜き作動を行なう場合、前記１系統モードが実施されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
5. 前記第１連通流路（１９）には、前記熱媒体を溜めることのできるリザーブタンク（２０）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
6. 前記第１連通流路（１９）には、前記熱媒体の流れを遮断することのできる遮断機構（７０）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
7. 前記第１ポンプ用流路（１４）に配置され、前記熱媒体と外気とを熱交換することによって前記熱媒体の熱を外気に放熱させるラジエータ（１７）と、
   前記熱媒体が前記ラジエータ（１７）をバイパスして流れるラジエータバイパス流路（８１）と、
   前記第１ポンプ用流路（１４）と前記第１連通流路（１９）との接続部に配置され、前記第１ポンプ用流路（１４）のうち前記第１切替弁（３１）側の流路である第１切替弁側流路（１４ｂ）、前記第１連通流路（１９）、前記第１ポンプ用流路（１４）のうち前記第２切替弁（３２）側の流路である第２切替弁側流路（１４ａ）、および前記ラジエータバイパス流路（８１）が接続された四方弁（８０）とを備え、
   前記１系統モードでは、前記四方弁（８０）は、前記第１切替弁側流路（１４ｂ）および前記ラジエータバイパス流路（８１）のうち少なくとも一方の流路と前記第２切替弁側流路（１４ａ）と前記第１連通流路（１９）とを連通させ、
   前記２系統モードでは、前記四方弁（８０）は、前記第１連通流路（１９）を遮断し、前記第１切替弁側流路（１４ｂ）および前記ラジエータバイパス流路（８１）のうち少なくとも一方の流路と前記第２切替弁側流路（１４ａ）とを連通させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
8. 前記四方弁（８０）は、前記１系統モードおよび前記２系統モードにおいて、前記ラジエータ側流路（１４ａ）と前記ラジエータバイパス流路（８１）とに対する前記熱媒体の流量比率を変化させることができるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の車両用熱管理システム。
9. 熱媒体を吸入して吐出する第３ポンプ（１３）と、
   前記第３ポンプ（１３）が配置された第３ポンプ用流路（１６）と、
   前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち少なくとも１つの流路と前記第３ポンプ用流路（１６）とが連通する状態と連通しない状態とを切り替える切替手段（７１、７２、７３、７４、７５）とを備え、
   前記流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも１つの流路について、熱媒体入口側および熱媒体出口側の両方が前記第１ポンプ用流路（１４）と連通し、前記流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも他の１つの流路について、熱媒体入口側および熱媒体出口側の両方が前記第２ポンプ用流路（１５）と連通するように前記第１切替弁（３１）側および前記第２切替弁（３２）が作動し、かつ前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち少なくとも１つの流路と前記第３ポンプ用流路（１６）とが連通しないように前記切替手段（７１、７２、７３、７４、７５）が作動する３系統モードが実施され、
   前記１系統モードでは、前記流路群の流路（３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、３４Ｆ）のうち少なくとも１つの流路について、熱媒体入口側が前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち一方の流路と連通し、熱媒体出口側が前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち他方の流路と連通するように前記第１切替弁（３１）側および前記第２切替弁（３２）が作動し、かつ前記第３ポンプ用流路（１６）と前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち少なくとも１つの流路とが連通するように前記切替手段（７１、７２、７３、７４、７５）が作動することを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。
10. 前記切替手段は、前記第３ポンプ用流路（１６）の中間部と、前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち少なくとも１つの流路の中間部とに配置された四方弁（７１）であることを特徴とする請求項９に記載の車両用熱管理システム。
11. 前記切替手段は、
    前記第１ポンプ用流路（１４）のうち前記第１ポンプ（１１）よりも下流側の部位と前記第３ポンプ用流路（１６）との間に接続された第２連通流路（７２）と、
    前記第１ポンプ用流路（１４）のうち前記第１ポンプ（１１）よりも下流側の部位と、前記第２ポンプ用流路（１５）のうち前記第１連通流路（１９）が接続された部位よりも下流側の部位と前記第３ポンプ用流路（１６）のうち前記第２連通流路（７２）が接続された部位よりも上流側の部位との間に接続された第３連通流路（７３）と、
    前記第２ポンプ用流路（１５）のうち前記第１連通流路（１９）が接続された部位と前記第３連通流路（７３）が接続された部位との間に配置されて前記第２ポンプ用流路（１５）を開閉する第１開閉弁（７４）と、
    前記第３ポンプ用流路（１６）のうち前記第２連通流路（７２）が接続された部位と前記第３連通流路（７３）が接続された部位との間に配置されて前記第３ポンプ用流路（１６）を開閉する第２開閉弁（７５）とを有していることを特徴とする請求項９に記載の車両用熱管理システム。
12. 走行用モータに電力を供給する電池（４０）の残り容量に応じてエンジン（２１）を作動あるいは停止させるハイブリッド自動車に適用される車両用熱管理システムであって、
    前記第１ポンプ用流路（１４）および前記第２ポンプ用流路（１５）のうち少なくとも１つの流路に配置され、前記熱媒体と外気とを熱交換することによって前記熱媒体の熱を外気に放熱させるラジエータ（１７、２２）と、
    前記熱媒体が前記ラジエータ（１７、２２）をバイパスして流れるラジエータバイパス流路（７６、７８）と、
    前記熱媒体が前記ラジエータ（１７、２２）を流れる場合と前記ラジエータバイパス流路（７６、７８）を流れる場合とを切り替えるバイパス切替手段（７７、７９）とを備え、
    前記第３ポンプ用流路（１６）は、前記エンジン（２１）の内部に形成された前記熱媒体の流路を含んでおり、
    前記エンジン（２１）が停止しており且つ前記電池（４０）の残り容量が所定値を下回った場合、前記１系統モードが実施されるとともに、前記熱媒体が前記ラジエータバイパス流路（８１）を流れるように前記バイパス切替手段（７７、７９）が作動し、
    その後、前記エンジン（２１）が始動して前記第３ポンプ用流路（１６）における前記熱媒体の温度が所定温度以上になった場合、前記１系統モードから前記３系統モードに移行することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
13. 前記第３ポンプ用流路（１６）は、前記エンジン（２１）の内部に形成された前記熱媒体の流路を含んでおり、
    外気温が所定温度以下であり、かつ前記第１ポンプ用流路（１４）または前記第２ポンプ用流路（１５）における前記熱媒体の温度が所定温度以下である場合、前記１系統モードが実施され、
    その後、前記第３ポンプ用流路（１６）における前記熱媒体の温度が所定温度以上になった場合、前記１系統モードから前記３系統モードに移行することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
14. 前記第１ポンプ用流路（１４）には、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換するインバータ（３６）、外部電力で前記電池を充電する際に用いられる充電器（９４）、車両走行用の駆動力を発生する走行用モータ（９５）のうち少なくとも１つの機器が配置され、
    前記第２ポンプ用流路（１５）には、前記走行用モータに電力を供給する電池（４０）、および電力を供給されることによって発熱して冷却水を加熱する電気ヒータ（９３）のうち少なくとも１つが配置され、
    前記流路群は、第１流路（３４Ｃ）、第２流路（３４Ｄ）、第３流路（３４Ｅ）および第４流路（３４Ｆ）を含んでおり、
    前記第１流路（３４Ｃ）および前記第２流路（３４Ｄ）には、前記熱媒体と外気とを熱交換することによって前記熱媒体の熱を外気に放熱させるラジエータ（９１、９２）が配置され、
    前記第３流路（３４Ｅ）には、冷凍サイクル（４４）の低圧冷媒と前記熱媒体とを熱交換させることによって前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却用熱交換器（３９）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
15. 前記第１ポンプ用流路（１４）には、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換するインバータ（３６）、外部電力で前記電池を充電する際に用いられる充電器（９４）、車両走行用の駆動力を発生する走行用モータ（９５）のうち少なくとも１つが配置され、
    前記第２ポンプ用流路（１５）には、前記走行用モータに電力を供給する電池（４０）が配置され、
    前記流路群は、第１流路（３４Ｃ）、第２流路（３４Ｄ）、第３流路（３４Ｅ）および第４流路（３４Ｆ）を含んでおり、
    前記第１流路（３４Ｃ）および前記第２流路（３４Ｄ）には、前記熱媒体と外気とを熱交換することによって前記熱媒体の熱を外気に放熱させるラジエータ（９１、９２）が配置され、
    前記第３流路（３４Ｅ）には、冷凍サイクル（４４）の低圧冷媒と前記熱媒体とを熱交換させることによって前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却用熱交換器（３９）が配置され、
    前記第４流路（３４Ｆ）には、電力を供給されることによって発熱して冷却水を加熱する電気ヒータ（９３）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
16. 前記２系統モードでは、前記第２ポンプ用流路（１５）と前記第３流路（３４Ｅ）とが連通し且つ前記第１ポンプ用流路（１４）と前記第１流路（３４Ｃ）と前記第２流路（３４Ｄ）とが連通するように前記第１切替弁（３１）および前記第２切替弁（３２）が作動することを特徴とする請求項１４または１５に記載の車両用熱管理システム。

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