JP7845232B2 - 熱管理システム - Google Patents

Description

本開示は、熱管理システムに関する。

特開２０２０－０１７３５８号公報（特許文献１）は、複数の電池セルを含む車載電池を備える電動車両を開示する。複数の電池セルは、冷却液ポンプから送出される冷却液により冷却されている。

特開２０２０－０１７３５８号公報

ここで、車載電池や冷却液ポンプ等の配置によっては、たとえば駆動装置の熱が冷却液に移動する場合がある。また、同じ車載電池のうちでも、部分ごとに熱の影響の受けやすさ（温度の変化しやすさ）が異なっている場合がある。このため、たとえば車載電池を流通する冷却液が外部（駆動装置等）から熱を得た場合などに、冷却液が外部から得た熱によって複数の電池セルが均一に昇温されない場合がある。したがって、複数の電池セル（蓄電セル）を容易に均温化することが可能な熱管理システムが望まれている。

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、複数の蓄電セルを容易に均温化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。

本開示の一の局面に係る熱管理システムは、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い、複数の蓄電セルにより構成される蓄電装置と、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４流路とが接続された第１接続流路と、第２流路と第３流路とが接続された第２接続流路とが、互いに切り離されて独立している流路回路を均温回路とする。切替装置は、複数の蓄電セルの温度を均一にする時に、均温回路を形成するとともに第１接続流路において熱媒体を循環させる。

本開示の一の局面に係る熱管理システムでは、上記のように、蓄電セルの均温時に、第１流路と第４流路とが接続された第１接続流路と、第２流路と第３流路とが接続された第２接続流路とが形成される。これにより、蓄電装置との間において熱の授受が行われやすい駆動装置およびラジエータを蓄電装置から切り離すことができる。その結果、第１流路の熱媒体に駆動装置等から熱が移動するのを抑制することができるので、複数の蓄電セルを容易に均温化することができる。また、駆動装置において生じた熱をラジエータにより放出することができる。

上記一の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、チラー装置は、コンプレッサが設けられる冷凍サイクルおよび第４流路の各々に接続されている。冷凍サイクルの冷媒がチラー装置を流通しない条件下で、切替装置が均温回路を形成して複数の蓄電セルの温度を均一にする。このように構成すれば、第１接続流路を流れる熱媒体がチラー装置において熱交換されるのを抑制することができる。その結果、複数の蓄電セルをより容易に均温化することができる。

上記一の局面に係る熱管理システムは、好ましくは、第４流路に設けられ、熱媒体を循環させるポンプを備える。切替装置が均温回路を形成して複数の蓄電セルの温度を均一にする時に、ポンプを作動させる。このように構成すれば、蓄電装置が設けられる第１接続流路において熱媒体を流通させることができる。その結果、複数の蓄電セルの各々の熱が熱媒体の流通によって均一化されるので、複数の蓄電セルをより一層容易に均温化することができる。

上記一の局面に係る熱管理システムにおいて、好ましくは、複数の蓄電セルは、所定の方向に配列されている。熱管理システムは、蓄電装置のうち所定の方向における中央部に設けられる第１温度センサと、蓄電装置のうち所定の方向における端部に設けられる第２温度センサとを備える。第１温度センサの検出値と第２温度センサの検出値との差分が第１閾値よりも大きい場合に、切替装置が均温回路を形成する。このように構成すれば、複数の蓄電セルが均温化されていない場合に第１温度センサと第２温度センサとの差分が大きくなるので、複数の蓄電セルが均温化されていない場合に蓄電セルを速やかに均温化することができる。なお、上記の第１閾値は、ディープラーニング（深層学習）などの機械学習の技術により生成された学習済みモデルを用いて適宜算出されてもよい。

この場合、好ましくは、熱管理システムは、第２流路の熱媒体の温度を検出する媒体温度センサを備える。蓄電装置の昇温時に第１温度センサの検出値および第２温度センサの検出値の各々が所定の温度範囲になり、かつ、媒体温度センサの検出値が上記温度範囲よりも高い第２閾値よりも高くなった場合に、切替装置が均温回路を形成する。このように構成すれば、蓄電装置の温度が比較的高くなった後に均温制御を実行することができる。さらに、第２流路の熱媒体の温度が高くなった場合に、ラジエータにより第２流路の熱媒体の熱を外部に放出することができる。

本開示によれば、蓄電装置を構成する複数の蓄電セルを容易に均温化することができる。

第１実施形態による熱管理システムの構成を示す図である。 第１実施形態による熱管理回路の第１連通パターンを示す図である。 第１実施形態による熱管理回路の第２連通パターンを示す図である。 第１実施形態による熱管理システムの制御を示すフロー図である。 第２実施形態による熱管理システムの構成を示す図である。 第２実施形態による熱管理回路の第１連通パターンを示す図である。 第２実施形態による熱管理回路の第２連通パターンを示す図である。 第２実施形態による熱管理システムの制御を示すフロー図である。 第１および第２実施形態の第１変形例による熱管理システムの構成を示す概略図である。 第１および第２実施形態の第２変形例による熱管理システムの構成を示す概略図である。

以下、本開示の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下では、本開示に係る熱管理システムは、たとえば電動車両に搭載される。ただし、本開示に係る熱管理システムの用途は車両用に限定されるものではない。

［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１に示すように、熱管理システム１は、熱管理回路１００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）５００と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）６００とを備える。

熱管理回路１００は、熱媒体が流通するように構成されている。熱管理回路１００は、たとえば、高温回路１１０と、ラジエータ１２０と、低温回路１３０と、コンデンサ１４０と、冷凍サイクル１５０と、チラー１６０と、バッテリ回路１７０と、五方弁１８０と、五方弁１９０とを含む。なお、五方弁１８０および五方弁１９０の各々は、本開示の「切替装置」の一例である。また、チラー１６０は、本開示の「チラー装置」の一例である。

高温回路１１０は、たとえば、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）１１１と、電気ヒータ１１２と、三方弁１１３と、ヒータコア１１４と、リザーバタンク（Ｒ／Ｔ）１１５とを含む。

ラジエータ１２０は、高温回路１１０と低温回路１３０との両方に接続（すなわち共有）されている。ラジエータ１２０は、高温回路１１０に設けられる高温ラジエータ１２１と、低温回路１３０に設けられる低温ラジエータ１２２とを含む。低温ラジエータ１２２において、低温回路１３０を流れる熱媒体と外気とが熱交換する。なお、低温ラジエータ１２２は、本開示の「ラジエータ」の一例である。

低温回路１３０は、たとえば、ウォータポンプ１３１と、スマート電力ユニット（ＳＰＵ：Smart Power Unit）１３２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１３３と、オイルクーラ（Ｏ／Ｃ）１３４と、昇降圧コンバータ１３５と、リザーバタンク１３６と、熱媒体温度センサ１３７とを含む。なお、ＰＣＵ１３３およびオイルクーラ１３４は、本開示の「駆動装置」の一例である。また、熱媒体温度センサ１３７は、本開示の「媒体温度センサ」の一例である。

コンデンサ１４０は、高温回路１１０と冷凍サイクル１５０との両方に接続されている。冷凍サイクル１５０は、たとえば、コンプレッサ１５１と、膨張弁１５２と、エバポレータ１５３と、蒸発圧力調整弁（ＥＰＲ：Evaporative Pressure Regulator）１５４と、膨張弁１５５とを含む。

チラー１６０は、冷凍サイクル１５０とバッテリ回路１７０（後述の流路１７０ａ）との両方に接続されている。チラー１６０において、バッテリ回路１７０を流れる熱媒体と冷凍サイクル１５０を循環する媒体とが熱交換する。バッテリ回路１７０は、たとえば、ウォータポンプ１７１と、電気ヒータ１７２と、バッテリ１７３と、バイパス流路１７４と、第１温度センサ１７５（図２参照）と、第２温度センサ１７６（図２参照）とを含む。なお、バッテリ１７３およびウォータポンプ１７１は、それぞれ、本開示の「蓄電装置」および「ポンプ」の一例である。

五方弁１８０および五方弁１９０の各々は、低温回路１３０とバッテリ回路１７０とに接続されている。

ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００を制御する。ＥＣＵ５００は、プロセッサ５０１と、メモリ５０２と、ストレージ５０３と、インターフェイス５０４とを含む。

ＨＭＩ６００は、タッチパネル付きディスプレイ、操作パネル、コンソールなどである。ＨＭＩ６００は、熱管理システム１を制御するためのユーザ操作を受け付ける。ＨＭＩ６００は、ユーザ操作を示す信号をＥＣＵ５００に出力する。

高温回路１１０を循環する熱媒体（通常は温水）は、ウォータポンプ１１１－コンデンサ１４０－電気ヒータ１１２－三方弁１１３－ヒータコア１１４－リザーバタンク１１５－ウォータポンプ１１１の第１経路と、ウォータポンプ１１１－コンデンサ１４０－電気ヒータ１１２－三方弁１１３－高温ラジエータ１２１－リザーバタンク１１５－ウォータポンプ１１１の第２経路とのうちの一方／両方を流通する。

低温回路１３０を循環する熱媒体（冷却液）は、ウォータポンプ１３１－ＳＰＵ１３２－ＰＣＵ１３３－オイルクーラ１３４－昇降圧コンバータ１３５－五方弁１８０－低温ラジエータ１２２－五方弁１９０－リザーバタンク１３６－ウォータポンプ１３１の経路を流通する。

ウォータポンプ１３１は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、低温回路１３０内で熱媒体を循環させる。ＳＰＵ１３２は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、バッテリ１７３の充放電を制御する。ＰＣＵ１３３は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、バッテリ１７３から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をトランスアクスルに内蔵されたモータ（図示せず）に供給する。

五方弁１８０および五方弁１９０の各々は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、低温回路１３０およびバッテリ回路１７０における熱媒体の経路を切り替える。低温ラジエータ１２２は、高温ラジエータ１２１の近傍に配置され、高温ラジエータ１２１との間で熱交換する。

熱媒体温度センサ１３７は、ＰＣＵ１３３等が設けられる流路（後述の流路１３０ｂ）の熱媒体の温度を検出する。たとえば、熱媒体温度センサ１３７は、昇降圧コンバータ１３５と五方弁１８０との間を流通する熱媒体の温度を検出する。

冷凍サイクル１５０を循環する熱媒体（気相冷媒または液相冷媒）は、コンプレッサ１５１－コンデンサ１４０－膨張弁１５２－エバポレータ１５３－ＥＰＲ１５４－コンプレッサ１５１の第１経路と、コンプレッサ１５１－コンデンサ１４０－膨張弁１５５－チラー１６０－コンプレッサ１５１の第２経路とのうちの一方／両方を流通する。

五方弁１８０には、５つのポートＰ１～Ｐ５が設けられている。五方弁１９０には、５つのポートＰ１１～Ｐ１５が設けられている。

バッテリ回路１７０の熱媒体（冷却液）は、ウォータポンプ１７１－チラー１６０－五方弁１８０－電気ヒータ１７２－バッテリ１７３－五方弁１９０－ウォータポンプ１７１の第１経路と、ウォータポンプ１７１－チラー１６０－五方弁１８０－バイパス流路１７４－五方弁１９０－ウォータポンプ１７１の第２経路とのうちの一方／両方を流通する。

ウォータポンプ１７１は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って、バッテリ回路１７０内で熱媒体を循環させる。チラー１６０は、冷凍サイクル１５０を循環する熱媒体とバッテリ回路１７０を循環する熱媒体との間の熱交換により、バッテリ回路１７０を循環する熱媒体を冷却する。電気ヒータ１７２は、ＥＣＵ５００からの制御指令に従って熱媒体を加熱する。バッテリ１７３は、トランスアクスルに内蔵されたモータに走行用の電力を供給する。バッテリ１７３は、電気ヒータ１７２を用いて加熱されたり、チラー１６０を用いて冷却されたりし得る。バイパス流路１７４は、熱媒体が電気ヒータ１７２およびバッテリ１７３をバイパスするように設けられている。熱媒体がバイパス流路１７４を流通する場合、熱媒体とバッテリ１７３との間の吸熱／放熱に伴う熱媒体の温度変化を抑制できる。

図２に示すように、バッテリ１７３は、複数（図２では５つ）の蓄電セル１７３ａを含む。複数の蓄電セル１７３ａは、所定の方向に配列されている。たとえば、図２に示す例では、複数の蓄電セル１７３ａは、バッテリ１７３を流通する熱媒体の流通方向と直交する方向に配列されている。なお、蓄電セル１７３ａの配列方向および個数は、図２に示す例に限られない。

第１温度センサ１７５は、バッテリ１７３のうち上記配列方向における中央部に設けられている。したがって、第１温度センサ１７５は、複数の蓄電セル１７３ａのうち中央の蓄電セル１７３ａの温度を検出する。第２温度センサ１７６は、バッテリ１７３のうち上記配列方向における端部（一方端）に設けられている。したがって、第２温度センサ１７６は、複数の蓄電セル１７３ａのうち端部側の蓄電セル１７３ａの温度を検出する。ＥＣＵ５００は、複数の蓄電セル１７３ａの温度を均一にする均温制御を実行可能である。均温制御については後に詳述する。なお、バッテリは、一般的に、端部側の方が中央よりも熱が溜まりやすい。

バッテリ１７３は、バッテリ回路１７０のうち流路１７０ｂに設けられる。バッテリ１７３は、流路１７０ｂの熱媒体と熱交換を行う。流路１７０ｂは、バッテリ１７３に熱的に接触している。流路１７０ｂは、五方弁１８０のポートＰ２と、五方弁１９０のポートＰ１２とを接続する流路である。なお、流路１７０ｂは、本開示の「第１流路」の一例である。

低温ラジエータ１２２は、低温回路１３０のうち流路１３０ａに設けられている。流路１３０ａは、五方弁１８０のポートＰ５と、五方弁１９０のポートＰ１５とを接続する流路である。なお、流路１３０ａは、本開示の「第３流路」の一例である。

ＰＣＵ１３３およびオイルクーラ１３４等は、低温回路１３０のうち流路１３０ｂに設けられている。ＰＣＵ１３３およびオイルクーラ１３４等は、流路１３０ｂの熱媒体と熱交換を行う。流路１３０ｂは、ＳＰＵ１３２、ＰＣＵ１３３、オイルクーラ１３４および昇降圧コンバータ１３５と熱的に接触している。流路１３０ｂは、五方弁１８０のポートＰ３と、五方弁１９０のポートＰ１３とを接続する流路である。なお、流路１３０ｂは、本開示の「第２流路」の一例である。

チラー１６０およびウォータポンプ１７１の各々は、バッテリ回路１７０のうち流路１７０ａに設けられている。流路１７０ａは、五方弁１８０のポートＰ１と、五方弁１９０のポートＰ１１とを接続する流路である。なお、流路１７０ａは、本開示の「第４流路」の一例である。

図２および図３は、それぞれ、五方弁１８０および五方弁１９０を制御することにより形成される熱管理回路１００の第１連通パターンおよび第２連通パターンの概要を示す概念図である。なお、第１連通パターンは、本開示の「均温回路」の一例である。

第１連通パターンでは、五方弁１８０によって、ポートＰ１とポートＰ２とを連通する経路と、ポートＰ３とポートＰ５とを連通する経路とが形成される。また、五方弁１９０によって、ポートＰ１１とポートＰ１２とを連通する経路と、ポートＰ１３とポートＰ１５とを連通する経路とが形成される。

その結果、流路１７０ｂと流路１７０ａとが接続された閉回路１０が形成される。また、流路１３０ａと流路１３０ｂとが接続された閉回路２０が形成される。閉回路１０と閉回路２０とは、互いに切り離されて独立している。なお、閉回路１０および閉回路２０は、それぞれ、本開示の「第１接続流路」および「第２接続流路」の一例である。

第２連通パターンでは、五方弁１８０によって、ポートＰ１とポートＰ２とを連通する経路と、ポートＰ３とポートＰ４とを連通する経路とが形成される。また、五方弁１９０によって、ポートＰ１１とポートＰ１２とを連通する経路と、ポートＰ１３とポートＰ１４とを連通する経路とが形成される。

その結果、流路１３０ｂとバイパス流路１７４とが接続された閉回路３０が形成される。なお、この場合でも、閉回路１０は形成される。

ここで、同じバッテリ１７３のうちでも部分ごとに熱の影響の受けやすさが異なる場合がある。このため、たとえばバッテリ１７３を流通する熱媒体が外部（ＰＣＵ１３３等）から熱を得た場合などに、熱媒体が外部から得た熱によって複数の蓄電セル１７３ａが均一に昇温されない場合がある。したがって、複数の蓄電セル１７３ａを容易に均温化することが可能な熱管理システムが望まれている。

そこで、本開示の第１実施形態では、ＥＣＵ５００は、蓄電セル１７３ａの均温制御時に、五方弁１８０および五方弁１９０を制御して第１流通パターンを形成するとともに閉回路１０において熱媒体を循環させる。これにより、バッテリ１７３と、ＰＣＵ１３３および低温ラジエータ１２２との間において熱のやり取りが行われるのを抑制することが可能である。

＜熱管理回路の制御方法＞
図４のフロー図を参照して、熱管理システム１の制御方法を説明する。なお、図４に示すフローはあくまで一例であって、本開示における制御は図４に示す例に限られない。また、図４の制御は、所定周期ごと（たとえば１０分ごと）に実行される。

ステップＳ１００において、ＥＣＵ５００は、第１温度センサ１７５の検出値および第２温度センサ１７６の検出値の各々が２０℃～４０℃の範囲内であるか否かを判定する。２つの温度センサの検出値が共に上記範囲内の場合（Ｓ１００においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１１０に進む。２つの温度センサの検出値のうちいずれか１つでも上記範囲内でない場合（Ｓ１００においてＮｏ）、処理は終了する。なお、２０℃～４０℃は、本開示の「所定の温度範囲」の一例である。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５００は、第１温度センサ１７５の検出値と第２温度センサ１７６の検出値との差分が５℃よりも大きいか否かを判定する。上記差分が５℃よりも大きい場合（Ｓ１１０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１２０に進む。上記差分が５℃以下の場合（Ｓ１１０においてＮｏ）、処理は終了する。なお、５℃は、本開示の「第１閾値」の一例である。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ５００は、熱媒体温度センサ１３７により検出された流路１３０ｂ（ＰＣＵ１３３等を流通する）熱媒体の温度が６５℃よりも高いか否かを判定する。熱媒体の温度が６５℃よりも高い場合（Ｓ１２０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１３０に進む。熱媒体の温度が６５℃以下の場合（Ｓ１２０においてＮｏ）、処理はステップＳ１３１に進む。なお、６５℃は、本開示の「第２閾値」の一例である。

ステップＳ１３０において、ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００が図２に示す第１連通パターンになるように五方弁１８０および五方弁１９０の各々を制御する。その後、処理はステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１３１において、ＥＣＵ５００は、熱管理回路１００が図３に示す第２連通パターンになるように五方弁１８０および五方弁１９０の各々を制御する。その後、処理はステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０において、ＥＣＵ５００は、流路１７０ａに設けられるウォータポンプ１７１を作動させる。これにより、閉回路１０において熱媒体が循環する。なお、第１連通パターンが形成されている場合は、ウォータポンプ１３１が作動されてもよい。

ここで、第１実施形態では、ＥＣＵ５００は、冷凍サイクル１５０の冷媒がチラー１６０を流通しない条件下で、蓄電セル１７３ａの均温制御を行う。その結果、チラー１６０において、冷凍サイクルの冷媒と閉回路１０の熱媒体との間の熱交換が行われない。詳細は、ステップＳ１５０～Ｓ１７０を参照して説明する。

ステップＳ１５０において、ＥＣＵ５００は、コンプレッサ１５１（図１参照）が作動しているか否かを判定する。コンプレッサ１５１が作動している場合（Ｓ１５０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１６０に進む。コンプレッサ１５１が作動していない場合（Ｓ１５０においてＮｏ）、処理はステップＳ１８０に進む。

ステップＳ１６０において、ＥＣＵ５００は、電動車両のユーザから暖房を作動させる要求があるか否かを判定する。上記要求がある場合（Ｓ１６０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ１７０に進む。上記要求がない場合（Ｓ１６０においてＮｏ）、処理はステップＳ１８０に進む。なお、上記要求がない場合とは、ユーザにより冷房の要求があった場合である。この場合、冷凍サイクル１５０の冷媒はチラー１６０を流通せずにエバポレータ１５３を流通する。

ステップＳ１７０において、ＥＣＵ５００は、コンプレッサ１５１を停止させる。この場合、冷凍サイクル１５０において冷媒は循環しない。したがって、高温回路１１０（電気ヒータ１１２）が用いられることにより暖房制御が行われる。

ステップＳ１８０において、ＥＣＵ５００は、第１温度センサ１７５の検出値と第２温度センサ１７６の検出値との差分が３℃よりも小さいか否かを判定する。上記差分が３℃よりも小さい場合（Ｓ１８０においてＹｅｓ）、処理は終了する。上記差分が３℃以上の場合（Ｓ１８０においてＮｏ）、処理はステップＳ１２０に戻る。

以上のように、第１実施形態では、ＥＣＵ５００は、蓄電セル１７３ａの均温制御時に、五方弁１８０および１９０を制御して第１連通パターンを形成するとともに閉回路１０（図２参照）において熱媒体を循環させる。これにより、閉回路１０に設けられるバッテリ１７３と、ＰＣＵ１３３および低温ラジエータ１２２等との間において熱のやり取りが抑制されるので、複数の蓄電セル１７３ａを容易に均温化することができる。さらに、第１連通パターンを形成することにより、ＰＣＵ１３３等の熱を低温ラジエータ１２２により外部に放出することができるので、ＰＣＵ１３３等を容易に冷却することができる。

［第２実施形態］
＜全体構成＞
図５に示すように、熱管理システム２は、熱管理回路２００と、ＥＣＵ５１０とを備える。

熱管理回路２００は、たとえば、チラー回路２１０と、チラー２２０と、ラジエータ回路２３０と、冷凍サイクル２４０と、コンデンサ２５０と、駆動ユニット回路２６０と、バッテリ回路２７０と、八方弁２８０とを含む。なお、八方弁２８０およびチラー２２０は、それぞれ、本開示の「切替装置」および「チラー装置」の一例である。

チラー回路２１０は、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）２１１を含む。チラー２２０は、チラー回路２１０と冷凍サイクル２４０との両方に接続（共有）されている。

ラジエータ回路２３０は、ラジエータ２３１を含む。冷凍サイクル２４０は、たとえば、コンプレッサ２４１と、電磁弁２４２と、電磁弁２４４Ａ，２４４Ｂ，２４５，２４６と、エバポレータ２４７と、逆止弁２４８と、アキュムレータ２４９とを含む。コンデンサ２５０は、水冷コンデンサ２５１と空冷コンデンサ２５２とを含む。水冷コンデンサ２５１は、冷凍サイクル２４０とラジエータ回路２３０との両方に接続されている。

駆動ユニット回路２６０は、たとえば、ウォータポンプ２６１と、ＳＰＵ２６２と、ＰＣＵ２６３と、オイルクーラ２６４と、リザーバタンク２６５と、熱媒体温度センサ２６６とを含む。なお、ＰＣＵ２６３およびオイルクーラ２６４は、本開示の「駆動装置」の一例である。また、熱媒体温度センサ２６６は、本開示の「媒体温度センサ」の一例である。

バッテリ回路２７０は、たとえば、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driver-Assistance Systems）２７１と、バッテリ２７２と、第１温度センサ２７３（図６参照）と、第２温度センサ２７４（図６参照）とを含む。なお、バッテリ２７２は、本開示の「蓄電装置」の一例である。

ＥＣＵ５１０は、熱管理回路２００を制御する。ＥＣＵ５１０は、プロセッサ５１１と、メモリ５１２と、ストレージ５１３と、インターフェイス５１４とを含む。

八方弁２８０は、８つのポートＰ２１～Ｐ２８を含む。八方弁２８０は、チラー回路２１０とラジエータ回路２３０と駆動ユニット回路２６０とバッテリ回路２７０とに接続されている。

チラー回路２１０を循環する熱媒体は、八方弁２８０（ポートＰ２３）－ウォータポンプ２１１－チラー２２０－八方弁２８０（ポートＰ２５）の経路を流通する。

ラジエータ回路２３０を循環する熱媒体は、八方弁２８０（ポートＰ２６）－水冷コンデンサ２５１－バイパス流路２３０ｂ－八方弁２８０（ポートＰ２７）の第１流路と、八方弁２８０（ポートＰ２６）－水冷コンデンサ２５１－ラジエータ２３１－八方弁２８０（ポートＰ２７）の第２流路とのいずれか一方を流通する。すなわち、八方弁２８０は、ポートＰ２７の接続先をラジエータ２３１およびバイパス流路２３０ｂのいずれか一方に選択可能に構成されている。

冷凍サイクル２４０を循環する熱媒体（気相冷媒または液相冷媒）は、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ａ－空冷コンデンサ２５２－逆止弁２４８－電磁弁（膨脹弁）２４５－エバポレータ２４７－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第１経路と、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ａ－空冷コンデンサ２５２－逆止弁２４８－電磁弁（膨脹弁）２４６－チラー２２０－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第２経路と、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ｂ－水冷コンデンサ２５１－電磁弁（膨脹弁）２４５－エバポレータ２４７－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第３経路と、コンプレッサ２４１－電磁弁２４４Ｂ－水冷コンデンサ２５１－電磁弁２４６－チラー２２０－アキュムレータ２４９－コンプレッサ２４１の第４経路とのうちいずれかを流通する。

コンプレッサ２４１は、ＥＣＵ５１０からの制御指令に従って、冷凍サイクル２４０を循環する気相冷媒を圧縮する。電磁弁２４２は、コンプレッサ２４１に並列接続され、ＥＣＵ５１０からの制御指令に従って、コンプレッサ２４１への気相冷媒の流入量を調整する。電磁弁２４４（２４４Ａ，２４４Ｂ）は、ＥＣＵ５１０からの制御指令に従って、コンプレッサ２４１から吐出された気相冷媒が水冷コンデンサ２５１に流入するか空冷コンデンサ２５２に流入するかを切り替える。水冷コンデンサ２５１は、コンプレッサ２４１から吐出された気相冷媒とラジエータ回路２３０を流れる熱媒体とを熱交換させる。空冷コンデンサ２５２は、車室内に導入される空気と熱交換し、温風を作り出す。電磁弁２４５は、ＥＣＵ５１０からの制御指令に従って、エバポレータ２４７への液相冷媒の流入を制限する。電磁弁２４６は、ＥＣＵ５１０からの制御指令に従って、チラー２２０への液相冷媒の流入を制限する。電磁弁２４５，２４６は、液相冷媒を膨脹させる機能も有している。アキュムレータ２４９は、気液混合状態の冷媒から液相冷媒を除去するものであり、冷媒がエバポレータ２４７により完全に気化されなかった場合に液相冷媒がコンプレッサ２４１に吸入されるのを防止する。

駆動ユニット回路２６０を循環する熱媒体（冷却液）は、八方弁２８０（ポートＰ２８）－リザーバタンク２６５－ウォータポンプ２６１－ＳＰＵ２６２－ＰＣＵ２６３－オイルクーラ２６４－八方弁２８０（ポートＰ２２）の経路を流通する。

熱媒体温度センサ２６６は、ＰＣＵ２６３等が設けられる流路（後述の流路２６０ａ）の熱媒体の温度を検出する。

バッテリ回路２７０を循環する熱媒体（冷却液）は、八方弁２８０（ポートＰ２１）－ＡＤＡＳ２７１－バッテリ２７２－八方弁２８０（ポートＰ２４）の経路を流通する。

図６に示すように、チラー２２０は、チラー回路２１０の流路２１０ａに設けられている。流路２１０ａは、八方弁２８０のポートＰ２３とポートＰ２５とを接続する流路である。なお、流路２１０ａは、本開示の「第４流路」の一例である。

ラジエータ２３１は、ラジエータ回路２３０の流路２３０ａに設けられている。また、流路２３０ａは、バイパス流路２３０ｂを含む。バイパス流路２３０ｂは、水冷コンデンサ２５１とラジエータ２３１との間の部分と八方弁２８０とを接続するように設けられている。なお、流路２３０ａは、本開示の「第３流路」の一例である。

ＰＣＵ２６３やオイルクーラ２６４等は、駆動ユニット回路２６０の流路２６０ａに設けられている。流路２６０ａは、八方弁２８０のポートＰ２８とポートＰ２２とを接続する流路である。なお、流路２６０ａは、本開示の「第２流路」の一例である。

バッテリ２７２は、バッテリ回路２７０の流路２７０ａに設けられている。流路２７０ａは、八方弁２８０のポートＰ２１とポートＰ２４とを接続する流路である。なお、流路２７０ａは、本開示の「第１流路」の一例である。

バッテリ２７２は、複数（図６では５つ）の蓄電セル２７２ａを含む。複数の蓄電セル２７２ａは、たとえば熱媒体の流通方向と直交する方向に配列されている。なお、蓄電セル２７２ａの配列方向および個数については、図６に示す例に限られない。

第１温度センサ２７３および第２温度センサ２７４は、それぞれ、バッテリ２７２のうち上記配列方向における中央部および端部（一方端）に設けられている。

図６および図７は、それぞれ、八方弁２８０による第１連通パターンおよび第２連通パターンの概要を示す概念図である。なお、第１連通パターンは、本開示の「均温回路」の一例である。

第１連通パターン（図６参照）では、ポートＰ２５とポートＰ２１とを連通する経路と、ポートＰ２３とポートＰ２４とを連通する経路とが形成されている。その結果、熱媒体は、ウォータポンプ２１１－チラー２２０－八方弁２８０－バッテリ２７２－八方弁２８０－ウォータポンプ２１１の閉回路１１を流通する。なお、閉回路１１は、本開示の「第１接続流路」の一例である。

また、第１連通パターンでは、ポートＰ２２とポートＰ２６とを連通する経路と、ポートＰ２７とポートＰ２８とを連通する経路とが形成されている。また、第１連通パターンでは、ラジエータ２３１がポートＰ２７に接続されている。その結果、熱媒体は、ウォータポンプ２６１－ＰＣＵ２６３－八方弁２８０－水冷コンデンサ２５１－ラジエータ２３１－八方弁２８０－ウォータポンプ２６１の閉回路２１を流通する。なお、閉回路２１は、本開示の「第２接続流路」の一例である。

第２連通パターン（図７参照）では、ポートＰ２７がラジエータ２３１ではなくバイパス流路２３０ｂと接続されている点で、第１連通パターンとは異なる。この場合、熱媒体は、ウォータポンプ２６１－ＰＣＵ２６３－八方弁２８０－水冷コンデンサ２５１－バイパス流路２３０ｂ－八方弁２８０－ウォータポンプ２６１の閉回路３１を流通する。また、第２連通パターンでも閉回路１１が形成される。

＜熱管理回路の制御方法＞
図８のフロー図を参照して、熱管理システム２の制御方法を説明する。なお、上記第１実施形態における制御フローと同様の工程については、説明を簡略化または省略する。

ステップＳ２００およびＳ２１０の処理は、それぞれ、上記第１実施形態のステップＳ１００およびＳ１１０と同様である。

ステップＳ２２０では、ＥＣＵ５１０は、コンプレッサ２４１が作動しているか否かを判定する。コンプレッサ２４１が作動している場合（Ｓ２２０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２３０に進む。コンプレッサ２４１が作動していない場合（Ｓ２２０においてＮｏ）、処理はステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２３０では、ＥＣＵ５１０は、電動車両のユーザから暖房を作動させる要求があるか否かを判定する。上記要求がある場合（Ｓ２３０においてＹｅｓ）、処理は終了する。上記要求がない場合（Ｓ２３０においてＮｏ）、処理はステップＳ２４０に進む。なお、上記要求がない場合とは、ユーザにより冷房の要求がある場合である。

ステップＳ２４０では、ＥＣＵ５１０は、熱媒体温度センサ２６６により検出された流路２６０ａの熱媒体（ＰＣＵ２６３等を流通する熱媒体）の温度が６５℃よりも高いか否かを判定する。熱媒体の温度が６５℃（本開示の「第２閾値」に相当）よりも高い場合（Ｓ２４０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ２５０に進む。熱媒体の温度が６５℃以下の場合（Ｓ２４０においてＮｏ）、処理はステップＳ２５１に進む。

ステップＳ２５０では、ＥＣＵ５１０は、熱管理回路２００が図６に示す第１連通パターンになるように八方弁２８０を制御する。その後、処理はステップＳ２６０に進む。

ステップＳ２５１では、ＥＣＵ５１０は、熱管理回路２００が図７に示す第２連通パターンになるように八方弁２８０を制御する。その後、処理はステップＳ２６０に進む。

ステップＳ２６０において、ＥＣＵ５１０は、流路２１０ａに設けられるウォータポンプ２１１を作動させる。これにより、閉回路１１において熱媒体が循環する。なお、第１連通パターンが形成されている場合は、ウォータポンプ２６１も作動させてよい。

ステップＳ２７０において、ＥＣＵ５１０は、第１温度センサ２７３の検出値と第２温度センサ２７４の検出値との差分が３℃よりも小さいか否かを判定する。上記差分が３℃よりも小さい場合（Ｓ２７０においてＹｅｓ）、処理は終了する。上記差分が３℃以上の場合（Ｓ２７０においてＮｏ）、処理はステップＳ２２０に戻る。

図９は、切替装置として六方弁３８０および六方弁３９０が用いられる例を示す。六方弁３８０は、６つのポートＰ３１～Ｐ３６を含む。また、六方弁３９０は、６つのポートＰ４１～Ｐ４６を含む。六方弁３８０のポートＰ３５と、六方弁３９０のポートＰ４５とが、流路５により接続されている。また、六方弁３８０のポートＰ３６と、六方弁３９０のポートＰ４６とが、流路６により接続されている。

図９に示す例では、熱媒体は、ウォータポンプ２１１－チラー２２０－ポートＰ４３－ポートＰ４６－流路６－ポートＰ３６－ポートＰ３１－バッテリ２７２－ポートＰ３４－ポートＰ３３－ウォータポンプ２１１の閉回路１２を流通する。なお、閉回路１２は、本開示の「第１接続流路」である。

また、熱媒体は、ウォータポンプ２６１－ＰＣＵ２６３－ポートＰ３２－ポートＰ３５－流路５－ポートＰ４５－ポートＰ４１－ラジエータ２３１－ポートＰ４４－ポートＰ４２－ウォータポンプ２６１の閉回路２２を流通する。なお、図９では、上記第２実施形態の構成における八方弁２８０を六方弁（３８０、３９０）に置換した例を示しているが、上記第１実施形態の五方弁（１８０、１９０）を六方弁（３８０、３９０）に置換してもよい。また、閉回路２２は、本開示の「第２接続流路」の一例である。

図１０は、切替装置として十方弁４８０が用いられる例を示す。十方弁４８０は、１０個のポートＰ５０～Ｐ５９を含む。

図１０に示す例では、熱媒体は、ウォータポンプ２１１－チラー２２０－ポートＰ５５－ポートＰ５１－バッテリ２７２－ポートＰ５４－ポートＰ５３－ウォータポンプ２１１の閉回路１３を流通する。なお、ポートＰ５１とバッテリ２７２との間の部分と、ポートＰ５０との間には、バイパス流路１３ａが設けられている。なお、閉回路１３は、本開示の「第１接続流路」である。

また、熱媒体は、ウォータポンプ２６１－ＰＣＵ２６３－ポートＰ５２－ポートＰ５６－水冷コンデンサ２５１－ラジエータ２３１－ポートＰ５７－ポートＰ５８－ウォータポンプ２６１の閉回路２３を流通する。また、水冷コンデンサ２５１とラジエータ２３１との間の部分と、ポートＰ５９との間には、バイパス流路２３ａが設けられている。なお、図１０では、上記第２実施形態の構成における八方弁２８０を十方弁４８０に置換した例を示しているが、上記第１実施形態の五方弁（１８０、１９０）を十方弁４８０に置換してもよい。また、閉回路２３は、本開示の「第２接続流路」の一例である。

上記第１および第２実施形態では、２つの温度センサの検出値が共に２０～４０℃で、かつ、２つの温度センサの検出値の差分が５℃よりも大きい場合に、第１連通パターンが形成されて均温制御が行われる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば２つの温度センサの検出値自体は考慮せずに上記差分に基づいて均温制御が行われてもよい。

上記第１および第２実施形態では、チラーに冷凍サイクルの冷媒が流通しないように制御された状態で均温制御が行われる例を示したが、本開示はこれに限られない。チラーへの冷媒の流通を制御せずに均温制御が行われてもよい。

上記第１および第２実施形態では、均温制御時に、チラーが設けられる流路に備えられるウォータポンプを作動させる例を示したが、本開示はこれに限られない。バッテリが設けられる流路（１７０ｂ、２７０ａ）に、均温制御時に作動させるウォータポンプを設けてもよい。

上記第１および第２実施形態では、２つの温度センサの検出値の差分に基づいて均温制御が行われる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、バッテリの中央部および両端の各々に設けられた（すなわち３つの）温度センサの検出値に基づいて均温制御が行われてもよい。また、２つの温度センサの検出値の差分以外（たとえば２つの温度センサの検出値の変化率の差分）に基づいて均温制御が行われてもよい。

上記第１および第２実施形態では、ＰＣＵ等を流通する熱媒体の温度が６５℃を超えた場合に第１連通パターンが形成される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、熱媒体の温度が６５℃を超えていなくても第１連通パターンが形成されてもよい。

なお、上記の実施形態および上記の各変形例の構成（処理）が互いに組み合わされてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１、２ 熱管理システム，１０、１１、１２、１３ 閉回路（第１接続流路），２０、２１、２２、２３ 閉回路（第２接続流路），１２２ 低温ラジエータ（ラジエータ），１３０ａ、２３０ａ 流路（第３流路），１３０ｂ、２６０ａ 流路（第２流路），１３３、２６３ ＰＣＵ（駆動装置），１３４、２６４ オイルクーラ（駆動装置），１３７、２６６ 熱媒体温度センサ（媒体温度センサ），１５０、２４０ 冷凍サイクル，１５１、２４１ コンプレッサ，１６０、２２０ チラー（チラー装置），１７０ａ、２１０ａ 流路（第４流路），１７０ｂ、２７０ａ 流路（第１流路），１７１、２１１ ウォータポンプ（ポンプ），１７３、２７２ バッテリ（蓄電装置），１７３ａ、２７２ａ 蓄電セル，１７５、２７３ 第１温度センサ，１７６、２７４ 第２温度センサ，１８０、１９０ 五方弁（切替装置），２３１ ラジエータ，２８０ 八方弁（切替装置），３８０、３９０ 六方弁（切替装置），４８０ 十方弁（切替装置）。

Claims (3)

1. 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い、所定の方向に配列された複数の蓄電セルにより構成される蓄電装置と、
   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、
   前記蓄電装置のうち前記所定の方向における中央部に設けられる第１温度センサと、
   前記蓄電装置のうち前記所定の方向における端部に設けられる第２温度センサと、
   前記第２流路の前記熱媒体の温度を検出する媒体温度センサと、を備え、
   前記第１流路と前記第４流路とが接続された第１接続流路と、前記第２流路と前記第３流路とが接続された第２接続流路とが、互いに切り離されて独立している流路回路を均温回路とすると、
   前記切替装置は、前記複数の蓄電セルの温度を均一にする時に、前記均温回路を形成するとともに前記第１接続流路において前記熱媒体を循環させ、
   前記第１温度センサの検出値と前記第２温度センサの検出値との差分が第１閾値よりも大きく、かつ、前記蓄電装置の昇温時に前記第１温度センサの検出値および前記第２温度センサの検出値の各々が所定の温度範囲になり、かつ、前記媒体温度センサの検出値が前記温度範囲よりも高い第２閾値よりも高くなった場合に、前記切替装置が前記均温回路を形成する、熱管理システム。
2. 前記チラー装置は、コンプレッサが設けられる冷凍サイクルおよび前記第４流路の各々に接続されており、
   前記冷凍サイクルの冷媒が前記チラー装置を流通しない条件下で、前記切替装置が前記均温回路を形成して前記複数の蓄電セルの温度を均一にする、請求項１に記載の熱管理システム。
3. 前記第４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、
   前記切替装置が前記均温回路を形成して前記複数の蓄電セルの温度を均一にする時に、前記ポンプを作動させる、請求項１または２に記載の熱管理システム。