電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法
【課題】ＯＢＣとモーターの廃熱を室内暖房とモーターの予熱に活用することで電気自動車の燃費を向上させる電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法を提供する。
【解決手段】冷却水の流れを制御するウォーターポンプ、ウォーターポンプの冷却水ラインの出口側で並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインとモーター冷却水ライン、及び、ウォーターポンプ冷却水ラインの入口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア冷却水ラインとラジエーター冷却水ライン、を含み、ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの分岐される入口側とは第１バルブで連結され、ＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側合流地点とヒーターコア冷却水ライン及びラジエーター冷却水ラインとは第２バルブで連結される。
【解決手段】冷却水の流れを制御するウォーターポンプ、ウォーターポンプの冷却水ラインの出口側で並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインとモーター冷却水ライン、及び、ウォーターポンプ冷却水ラインの入口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア冷却水ラインとラジエーター冷却水ライン、を含み、ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの分岐される入口側とは第１バルブで連結され、ＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側合流地点とヒーターコア冷却水ライン及びラジエーター冷却水ラインとは第２バルブで連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法に係り、より詳しくは、電気自動車の車載充電器（ＯＢＣ）やモーターから発生する廃熱を車両の暖房に効果的に用いて、車両の燃費を向上させる電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は電気自動車の車載充電器（ＯＢＣ：ｏｎｂｏａｒｄ ｃｈａｒｇｅｒ）やモーターから発生する廃熱を効果的に用いて車両の全体的な燃費と暖房性能を最適化する廃熱管理システム及び管理方法に関するものである。
本発明で、電気自動車とは、電気を主動力源として使用する車両を意味し、電気をバッテリーに充電して駆動源のモーターに供給するシステムを備えた車両を言う。例えば、充電式電気自動車やハイブリッド車両、燃料電池車両などを挙げることができる。
【０００３】
電気自動車には、バッテリーの充電のための車載充電器（以下、ＯＢＣと略す）が設置される。ＯＢＣは車両のバッテリーを家庭用の１１０Ｖまたは２２０Ｖなどの電源に接続して緩速で充電するための装備である。また、電気自動車には低電圧直流変換器（ＬＤＣ：ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｃ ｔｏ ｄｃ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；以下、ＬＤＣと略す）が設置され、バッテリーの電源で車両の電装品などを作動させ、そして、バッテリーの電源はインバーターを介してモーターを作動させ、車両に駆動力を与える。
電気自動車のＯＢＣ、ＬＤＣ、インバーター、モーターはいずれも動作の際に熱を発生させる装備であり、充電の際にはＯＢＣが発熱し、走行の際にはインバーターとモーターが発熱し、電装品作動の際にはＬＤＣが発熱する。
【０００４】
このような発熱機器からの廃熱を適切に活用すると、車両の全体的なエネルギー収支を改善してバッテリーの限界克服に役立てることができ、さらに冬季にインバーターやモーターを予熱することで燃料を節約することができる。
図１に従来の電気自動車の廃熱管理システムを示した。従来の廃熱管理システムは、図１に示したとおり、室内暖房の場合、暖房用のＰＴＣヒーター（セラミックヒーター）１０とブロワー１２を別途使用しているため電気を多く消費し、一方、モータールームではウォーターポンプ２０、ＬＤＣ３０、インバーター４０、モーター５０、ＯＢＣ６０を単純に直列で連結した水冷手段、及び／または、ラジエーター７０を通過した風をファン７２の駆動により送風する空冷手段を採用しているため、廃熱を利用することができなかった（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
また、従来構造においては、ＯＢＣ６０の廃熱を利用しようとしても、室内の暖房経路とは別経路となっており、さらに、ラジエーター７０によって熱が散失されるため、室内の暖房として廃熱を充分に用いることができなかった。
ＯＢＣ６０の機能は、バッテリーの再充電が必要な場合、専用充電所で急速充電させるか、または、家庭用交流電源を変圧器によって昇圧し整流器によってＤＣ電源に変換させて高電圧バッテリーを充電させることであり、充電の際、過熱防止のために冷却水を循環させるウォーターポンプ２０と放熱機能を有するラジエーター７０及びファン７２を有する冷却設備でＯＢＣが一定温度以上に到逹することがないように制御されている。しかし、従来のＯＢＣ６０は、モーター５０とインバーター４０などを冷却する循環サイクル内に配置されているため、走行の際にも無意味な熱交換を行っていた。
【０００６】
上記の状況から、ＯＢＣ６０とモーター５０からの廃熱をより効果的に活用することにより、電気自動車のバッテリー性能を最大に活用できる廃熱管理システムとその管理方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−０２２４６６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８７４３５号公報
【特許文献３】特開２００９−２６１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ＯＢＣとモーターの廃熱を室内暖房とモーターの予熱に活用することで電気自動車の燃費を向上させる電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明による電気自動車の廃熱管理システムは、冷却水の流れを制御するウォーターポンプ、ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側で並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインとモーター冷却水ライン、及び、ウォーターポンプ冷却水ラインの入口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側の合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア冷却水ラインとラジエーター冷却水ライン、を含むことを特徴とする。
【００１０】
ＯＢＣ冷却水ラインにはＯＢＣとＬＤＣが直列に連結されるか、または、ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側にはＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインとともにＬＤＣ冷却水ラインが並列にさらに分岐されることが好ましい。
ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの分岐される入口側とは第１バルブで連結されることが好ましく、ＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側合流地点とヒーターコア冷却水ライン及びラジエーター冷却水ラインとは第２バルブで連結されることが好ましい。
車両に暖房が必要であると確認される場合、バッテリー充電中にはＯＢＣ冷却水ライン、モーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御し、バッテリー非充電中にはモーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御する制御部をさらに含むことが好ましい。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明の電気自動車の廃熱管理方法は、ウォーターポンプから並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインとモーター冷却水ラインとを用いる電気自動車の廃熱管理方法であって、暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階、及び暖房が必要であると判断された場合、バッテリー充電状態を確認し、充電中の場合、ＯＢＣ冷却水ライン、モーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御し、非充電中の場合、モーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御する暖房段階を含むことを特徴とする。
暖房段階は、冷房が必要であると判断された場合、ＯＢＣ冷却水ライン、モーター冷却水ライン及びラジエーター冷却水ラインに冷却水が流れるように制御する冷房段階をさらに含むことが好ましい。
温度判断段階は、車両の室外温度または室内温度または空調装置の使用者設定温度に基づいて暖房または冷房が必要であるかを判断することが好ましい。
【００１２】
暖房段階は、バッテリー充電中の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ヒーターコア側ブロワーの稼動、ラジエーター冷却水ラインへの冷却水放流を順次実行することが好ましい。
暖房段階は、バッテリー非充電の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ラジエーター冷却水ラインへの冷却水放流を順次実行することが好ましい。
前もって設定された段階は、冷却水の温度が上昇する程度に基づいて設定されることが好ましい。
暖房段階は、前もって設定された段階に従ってラジエーター冷却水ラインへの冷却水放流を実行した後、エアフラップの開放とラジエーター側ファンの稼動をさらに順次実行することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法によれば、ＯＢＣとモーターの廃熱を室内暖房とモーターの予熱に活用することで電気自動車の燃費を上昇させることができる。
また、段階別に制御することで電気を効率よく使うことができ、各部品の発熱による安全性も確保することができる。
そして、それぞれの状況に適した制御をすることで、夏季と冬季に共にエネルギー消費を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の電気自動車の廃熱管理システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施例による電気自動車の廃熱管理システムを示す図である。
【図３】図２に示した電気自動車の廃熱管理システムの多方向バルブを示す図である。
【図４】図２に示した電気自動車の廃熱管理システムを活用した廃熱管理方法のフローチャートである。
【図５】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房充電制御方法のフローチャートである。
【図６】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房走行制御方法のフローチャートである。
【図７】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房充電制御方法のフローチャートである。
【図８】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房走行制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法の実施例について詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例による電気自動車の廃熱管理システムを示す図である。この廃熱管理システムは、冷却水の流れを制御するウォーターポンプ１００、ウォーターポンプ１００が連結されたウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側で並列に分岐されたＯＢＣ３００を冷却するＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター２００を冷却するモーター冷却水ラインＢ、及び、ウォーターポンプ冷却水ラインＡの入口側と、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側の合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア４００周囲を流れるヒーターコア冷却水ラインＤとラジエーター５００周囲を流れるラジエーター冷却水ラインＥ、を含んでなる。
【００１６】
具体的に、車両は大別して室内側とモータールームに分けられる。室内側には室内を暖房するヒーターコア４００が配置され、モータールームには冷却水の流れを制御するウォーターポンプ１００、車両駆動源のモーター２００、車載充電器であるＯＢＣ３００及び放熱機能を有するラジエーター５００が配置される。そして、このようなそれぞれの構成はいずれも冷却水ラインで連結されることにより、一側で発生した廃熱を他側に伝送することができる。この廃熱の伝送は制御部でウォーターポンプ１００と多方向バルブ６００、７００の開閉によって制御される。
このシステムにより、電気自動車はＰＴＣヒーター４４０でないヒーターコア４００を活用することができ、ＯＢＣ３００を始めその他の発熱部品の廃熱を活用して室内の暖房をすることができる。
【００１７】
ウォーターポンプ１００が連結された冷却水ラインはウォーターポンプ冷却水ラインＡであり、そのウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側は分岐され、並列にＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢが備えられる。
ウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側には、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢとともにＬＤＣ冷却水ラインを並列にさらに分岐結合してもよい。ＬＤＣ３２０は車両の電装品を作動するときに発熱するもので、ＯＢＣ３００に並列に連結して構成することもＯＢＣ３００に直列で連結して構成することもできる。図２には直列連結の実施例を示した。ＯＢＣ３００とＬＤＣ３２０は車両駆動部のモーター２００とは異なる発熱時間帯を有するため、モーター２００から分離して並列に連結されことが好ましい。
【００１８】
また、ウォーターポンプ冷却水ラインＡの入口側とＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側の合流地点にはヒーターコア冷却水ラインＤ及びラジエーター冷却水ラインＥがそれぞれ並列に連結される。すなわち、ヒーターコア冷却水ラインＤ及びラジエーター冷却水ラインＥは、図２に示したとおり、出口側がウォーターポンプ冷却水ラインＡの入口側に連結され、入口側がＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側の合流地点に連結される。これらの冷却ラインＤ、Ｅは、上記部品の発熱の際、熱を室内または室外に放出する必要がある場合に選択的に冷却水の流路となる。
【００１９】
ウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側とＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの分岐される入口側は多方向バルブ６００（以下、第１バルブという）で連結される。この連結により、ＯＢＣ３００の廃熱を用いる必要がある場合には、ウォーターポンプ冷却水ラインＡとＯＢＣ冷却水ラインＣを連結し、モーター２００の廃熱を用いる必要がある場合には、ウォーターポンプ冷却水ラインＡとモーター冷却水ラインＢを連結する。両者の廃熱を用いる必要があるか、あるいはＯＢＣ３００の廃熱をモーター２００にも送る必要がある場合には、多方向バルブ６００、７００を用い、両者を共に連結する。
【００２０】
図３に多方向バルブの例として、第１バルブ６００の構造を示した。第１バルブ６００はウォーターポンプ冷却水ラインＡ、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢにそれぞれ連結される分岐が形成され、第１バルブ６００の内部には複数の通孔が形成された開閉ドア６３０が位置し、外部には開閉ドア６３０を回転させるバルブ駆動部Ｍが設置される。第１バルブ６００は開閉ドア６３０の回転によって流路を自由に変えることができる。
また、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側合流地点とヒーターコア冷却水ラインＤ及びラジエーター冷却水ラインＥも多方向バルブ７００（以下、第２バルブという）で連結される。第２バルブ７００は、第１バルブ６００と同様の作動様式により、ヒーターコア冷却水ラインＤまたはラジエーター冷却水ラインＥを選択的に連結し、廃熱を室内に送るかまたは外部に送るかを選択することができる。
【００２１】
車両に暖房が必要であると判断される場合、バッテリー充電中にはＯＢＣ冷却水ラインＣ、モーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるようにし、バッテリー非充電中にはモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御する制御部をさらに含む。
制御部は、ウォーターポンプ１００のオン／オフまたは回転数を制御することにより冷却水の流速を決定し、多方向バルブ６００、７００を制御することにより必要な方向に冷却水の流路を形成する。
具体的に、制御部は、車両に暖房が必要であると判断される場合、バッテリー充電中にはＯＢＣ冷却水ラインＣ、モーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御することにより、冬季の充電中に発生するＯＢＣ３００の廃熱を暖房に活用するとともにモーター２００の予熱にも活用するように制御するので、モーターの初期電気消費を画期的に減少させることができる。
また、制御部は、車両に暖房が必要であると判断される場合、バッテリー非充電中にはモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御することにより、走行の際にモーター２００で発生する廃熱を用いて室内の暖房を行う。この場合にはＯＢＣ３００及びラジエーター５００に冷却水が流れないように制御することで廃熱の散失を防止して暖房効率を極大化する。
【００２２】
図４は図２に示した電気自動車の廃熱管理システムを活用した廃熱管理方法のフローチャートである。本発明の廃熱管理方法は、ウォーターポンプ１００から並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター冷却水ラインＢを用いる電気自動車の廃熱管理方法であって、暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階（Ｓ１００）、及び暖房が必要であると判断された場合、バッテリー充電状態を確認し、充電中の場合にはＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御し（Ｓ２００）、非充電中の場合にはモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御する暖房段階（Ｓ３００）、を含む。
【００２３】
まず、暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階（Ｓ１００）を実行する。ここで、温度判断段階（Ｓ１００）は車両の室外温度または室内温度あるいは空調装置の使用者設定温度に基づいて暖房または冷房が必要であるかを判断する。
暖房が必要であると判断された場合には、バッテリー充電状態を確認し（Ｓ１４０）、充電中の場合、ＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御する。すなわち、暖房充電制御（Ｓ２００）を開始する。また、走行中の場合には、暖房走行制御（Ｓ３００）を実行し、充電でもなくて走行でもない場合は電装品のみを稼動した場合であり、別途の制御（Ｓ４００）を実行する。
別途制御（Ｓ４００、Ｓ７００）の場合には多様に構成可能であるが、代表的にはウォーターポンプを稼動せずに伝導による熱伝逹のみを具現する場合を想定することができる。
一方、冷房が必要であると判断された場合には、ＯＢＣ冷却水ラインＣ、モーター冷却水ラインＢ及びラジエーター冷却水ラインＥに冷却水が流れるように制御する冷房段階（Ｓ５００、Ｓ６００）、を実行する。そして、冷房段階も暖房段階と同様に、冷房充電制御、冷房走行制御及び別途制御に区分される。
【００２４】
図５は図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房充電制御方法のフローチャートである。暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、バッテリー充電中の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプ１００の稼動、ヒーターコア側ブロワー４２０の稼動、ラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を順次行う。そして、前もって設定された段階は冷却水の温度が上昇する程度によって設定され、暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は前もって設定された段階によってラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を行った後、エアフラップ５４０の開放とラジエーター側ファン５２０の稼動をさらに順次実行する。
【００２５】
具体的に、図５を参照して説明すると、制御が開始されると、まずウォーターポンプ１００を稼動し、第１バルブ６００を両方向に開放することで、ＯＢＣ３００とモーター２００の両者に冷却水が流れる。そして、第２バルブ７００はヒーターコア側だけ開放することで室内を暖房する（Ｓ２１０）。
その後、充電が進むにつれて冷却水の温度が６０度以上になれば（Ｓ２２０）、室内側ヒーターコア４００のブロワー４２０を作動させることで、より多い廃熱が室内に放出される（Ｓ２３０）。そして、冷却水の温度が６５度以上になれば（Ｓ２４０）、室外のエアフラップ５４０を開放することで外部に放熱し、第２バルブ７００を両方向に開放する（Ｓ２５０）。冷却温度が７０度以上になれば（Ｓ２６０）、異常過熱と判断し、ＯＢＣ３００の保護のために、ラジエーター５００のファン５２０を稼動してより多い熱を室外に排出する（Ｓ２７０）。
このような制御に使用された温度区間は多様に変えることができる。また、制御中にＯＢＣ３００またはＬＤＣ３２０の自体温度異常有無を検出する場合、冷却水温度に先立ちこのような異常有無を見つけて過多発熱に対処することも可能である。これは熱効率の向上だけでなく、バッテリー充電時の安全性確保の確保になる。
【００２６】
図６は電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房走行制御方法のフローチャートである。暖房段階（Ｓ３００）は、バッテリー非充電またはモーター走行中であると判断される場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプ１００の稼動、ラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を順次行う。そして、前もって設定された段階は冷却水の温度が上昇する程度によって設定する。また、暖房段階（Ｓ３００）は、前もって設定された段階に従ってラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を行った後、エアフラップ５４０の開放とラジエーター側ファン５２０の稼動をさらに順次実行する。
具体的に、図６に基づいて説明すると、暖房が必要で走行中の場合には、まずウォーターポンプ１００を稼動し、第１バルブ６００をモーター２００方向にだけで開放し、第２バルブ７００はヒーターコア４００側にだけ開放し、室内のブロワー４２０を稼動する（Ｓ３１０）。これにより、走行中に発生するモーター２００の廃熱を効果的に室内に熱の散失なしに伝達する。
【００２７】
その後、冷却水の温度が６５度以上になった場合（Ｓ３２０）、室外のエアフラップ５４０を開放し、第２バルブ７００を両方向に開放して外部へ熱伝逹により放熱をする（Ｓ３３０）。これにより、モーター２００を安定した温度区間に維持することができる。
その後、冷却水が７０度以上である場合（Ｓ３４０）、ラジエーター側のファン５２０を稼動して熱をさらに排出する（Ｓ３５０）。一方、ＬＤＣ３２０やＯＢＣ３００の自体温度も持続的にチェックすることで、これら部品が管理温度以上であるかを判断し（Ｓ３６０）、過熱の場合には、第１バルブ６００を両方向に開放し、廃熱をモーター２００と同時に室内側に送って暖房を実行し、室外に熱を排出する（Ｓ３７０）。
【００２８】
図７は図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房充電制御方法のフローチャート、図８は図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房走行制御方法のフローチャートである。
冷房充電制御の場合には、まずエアフラップ５４０を開放し、第１バルブ６００を両方向に開放することで、ＯＢＣ３００の廃熱をモーター２００でも吸収させ、第２バルブ７００をラジエーター５００の方向にだけ開放することで、室内に暖かい空気が流入しないようにする（Ｓ５１０）。
その後、冷却水の温度が６０度以上になる場合（Ｓ５２０）、ウォーターポンプ１００を稼動して熱を強力に排出し（Ｓ５３０）、６５度以上になる場合（Ｓ５４０）、ラジエーターのファン５２０を稼動して熱を外部にさらに排出する（Ｓ５５０）。
【００２９】
冷房走行制御の場合は冷房充電制御に近似しているが、初期段階（Ｓ６１０）で第２バルブ７００を両方向に開放することで、モーター２００の発熱量を室内でも伝導によって吸収させてモーター２００の性能を一層向上させる。そして、冷却水が６０度以上の場合（Ｓ６２０）、第２バルブ７００をラジエーター５００の方向にだけ開放することで、室内に熱い空気が流入しないようにする（Ｓ６３０）。これはモーター２００の走行性能よりは室内の快適性及び冷房性能を重視した場合である。そして、これ以降の段階は冷房充電制御と同様である。
【００３０】
本発明の電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法によれば、ＯＢＣ３００とモーター２００の廃熱を室内暖房とモーター２００の予熱に活用することにより電気自動車の燃費を向上させることができる。また、段階別に制御することで電気を効率よく使うことができ、各部品の発熱による安全性も確保することができる。そして、それぞれの状況によって適正の制御することができるので、夏季と冬季に共にエネルギーを効率よく利用することができる。
【００３１】
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発明の権利は、上述した実施例に限定されず、請求の範囲に記載の内容によって定義され、本発明の分野における通常の知識を有する者が、請求の範囲に記載された権利範囲内で様々な変形と改作を行うことができることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、電気自動車のＯＢＣ３００やモーター２００から発生する廃熱を車両の暖房に効果的に用いて、車両の燃費を向上させるため、ＯＢＣ及びモーターを搭載する電気自動車に適用が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０、４４０ ＰＴＣヒーター（セラミックヒーター）
１２、４２０ ブロワー
２０、１００ ウォーターポンプ
３０、３２０ 低電圧直流変換器（ＬＤＣ）
４０、２２０ インバーター
５０、２００ モーター
６０、３００ 車載充電器（ОＢＣ）
７０、５００ ラジエーター
７２、５２０ ファン
４００ ヒーターコア
５４０ エアフラップ
６００ 第１バルブ（多方向バルブ）
６３０ 開閉ドア
７００ 第２バルブ（多方向バルブ）
Ａ ウォーターポンプ冷却水ライン
Ｂ モーター冷却水ライン
Ｃ ＯＢＣ冷却水ライン
Ｄ ヒーターコア冷却水ライン
Ｅ ラジエーター冷却水ライン
Ｍ バルブ駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法に係り、より詳しくは、電気自動車の車載充電器（ＯＢＣ）やモーターから発生する廃熱を車両の暖房に効果的に用いて、車両の燃費を向上させる電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は電気自動車の車載充電器（ＯＢＣ：ｏｎｂｏａｒｄ ｃｈａｒｇｅｒ）やモーターから発生する廃熱を効果的に用いて車両の全体的な燃費と暖房性能を最適化する廃熱管理システム及び管理方法に関するものである。
本発明で、電気自動車とは、電気を主動力源として使用する車両を意味し、電気をバッテリーに充電して駆動源のモーターに供給するシステムを備えた車両を言う。例えば、充電式電気自動車やハイブリッド車両、燃料電池車両などを挙げることができる。
【０００３】
電気自動車には、バッテリーの充電のための車載充電器（以下、ＯＢＣと略す）が設置される。ＯＢＣは車両のバッテリーを家庭用の１１０Ｖまたは２２０Ｖなどの電源に接続して緩速で充電するための装備である。また、電気自動車には低電圧直流変換器（ＬＤＣ：ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｃ ｔｏ ｄｃ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；以下、ＬＤＣと略す）が設置され、バッテリーの電源で車両の電装品などを作動させ、そして、バッテリーの電源はインバーターを介してモーターを作動させ、車両に駆動力を与える。
電気自動車のＯＢＣ、ＬＤＣ、インバーター、モーターはいずれも動作の際に熱を発生させる装備であり、充電の際にはＯＢＣが発熱し、走行の際にはインバーターとモーターが発熱し、電装品作動の際にはＬＤＣが発熱する。
【０００４】
このような発熱機器からの廃熱を適切に活用すると、車両の全体的なエネルギー収支を改善してバッテリーの限界克服に役立てることができ、さらに冬季にインバーターやモーターを予熱することで燃料を節約することができる。
図１に従来の電気自動車の廃熱管理システムを示した。従来の廃熱管理システムは、図１に示したとおり、室内暖房の場合、暖房用のＰＴＣヒーター（セラミックヒーター）１０とブロワー１２を別途使用しているため電気を多く消費し、一方、モータールームではウォーターポンプ２０、ＬＤＣ３０、インバーター４０、モーター５０、ＯＢＣ６０を単純に直列で連結した水冷手段、及び／または、ラジエーター７０を通過した風をファン７２の駆動により送風する空冷手段を採用しているため、廃熱を利用することができなかった（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
また、従来構造においては、ＯＢＣ６０の廃熱を利用しようとしても、室内の暖房経路とは別経路となっており、さらに、ラジエーター７０によって熱が散失されるため、室内の暖房として廃熱を充分に用いることができなかった。
ＯＢＣ６０の機能は、バッテリーの再充電が必要な場合、専用充電所で急速充電させるか、または、家庭用交流電源を変圧器によって昇圧し整流器によってＤＣ電源に変換させて高電圧バッテリーを充電させることであり、充電の際、過熱防止のために冷却水を循環させるウォーターポンプ２０と放熱機能を有するラジエーター７０及びファン７２を有する冷却設備でＯＢＣが一定温度以上に到逹することがないように制御されている。しかし、従来のＯＢＣ６０は、モーター５０とインバーター４０などを冷却する循環サイクル内に配置されているため、走行の際にも無意味な熱交換を行っていた。
【０００６】
上記の状況から、ＯＢＣ６０とモーター５０からの廃熱をより効果的に活用することにより、電気自動車のバッテリー性能を最大に活用できる廃熱管理システムとその管理方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−０２２４６６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８７４３５号公報
【特許文献３】特開２００９−２６１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ＯＢＣとモーターの廃熱を室内暖房とモーターの予熱に活用することで電気自動車の燃費を向上させる電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明による電気自動車の廃熱管理システムは、冷却水の流れを制御するウォーターポンプ、ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側で並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインとモーター冷却水ライン、及び、ウォーターポンプ冷却水ラインの入口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側の合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア冷却水ラインとラジエーター冷却水ライン、を含むことを特徴とする。
【００１０】
ＯＢＣ冷却水ラインにはＯＢＣとＬＤＣが直列に連結されるか、または、ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側にはＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインとともにＬＤＣ冷却水ラインが並列にさらに分岐されることが好ましい。
ウォーターポンプ冷却水ラインの出口側とＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの分岐される入口側とは第１バルブで連結されることが好ましく、ＯＢＣ冷却水ライン及びモーター冷却水ラインの出口側合流地点とヒーターコア冷却水ライン及びラジエーター冷却水ラインとは第２バルブで連結されることが好ましい。
車両に暖房が必要であると確認される場合、バッテリー充電中にはＯＢＣ冷却水ライン、モーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御し、バッテリー非充電中にはモーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御する制御部をさらに含むことが好ましい。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明の電気自動車の廃熱管理方法は、ウォーターポンプから並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインとモーター冷却水ラインとを用いる電気自動車の廃熱管理方法であって、暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階、及び暖房が必要であると判断された場合、バッテリー充電状態を確認し、充電中の場合、ＯＢＣ冷却水ライン、モーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御し、非充電中の場合、モーター冷却水ライン及びヒーターコア冷却水ラインに冷却水が流れるように制御する暖房段階を含むことを特徴とする。
暖房段階は、冷房が必要であると判断された場合、ＯＢＣ冷却水ライン、モーター冷却水ライン及びラジエーター冷却水ラインに冷却水が流れるように制御する冷房段階をさらに含むことが好ましい。
温度判断段階は、車両の室外温度または室内温度または空調装置の使用者設定温度に基づいて暖房または冷房が必要であるかを判断することが好ましい。
【００１２】
暖房段階は、バッテリー充電中の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ヒーターコア側ブロワーの稼動、ラジエーター冷却水ラインへの冷却水放流を順次実行することが好ましい。
暖房段階は、バッテリー非充電の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ラジエーター冷却水ラインへの冷却水放流を順次実行することが好ましい。
前もって設定された段階は、冷却水の温度が上昇する程度に基づいて設定されることが好ましい。
暖房段階は、前もって設定された段階に従ってラジエーター冷却水ラインへの冷却水放流を実行した後、エアフラップの開放とラジエーター側ファンの稼動をさらに順次実行することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法によれば、ＯＢＣとモーターの廃熱を室内暖房とモーターの予熱に活用することで電気自動車の燃費を上昇させることができる。
また、段階別に制御することで電気を効率よく使うことができ、各部品の発熱による安全性も確保することができる。
そして、それぞれの状況に適した制御をすることで、夏季と冬季に共にエネルギー消費を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の電気自動車の廃熱管理システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施例による電気自動車の廃熱管理システムを示す図である。
【図３】図２に示した電気自動車の廃熱管理システムの多方向バルブを示す図である。
【図４】図２に示した電気自動車の廃熱管理システムを活用した廃熱管理方法のフローチャートである。
【図５】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房充電制御方法のフローチャートである。
【図６】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房走行制御方法のフローチャートである。
【図７】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房充電制御方法のフローチャートである。
【図８】図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房走行制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法の実施例について詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例による電気自動車の廃熱管理システムを示す図である。この廃熱管理システムは、冷却水の流れを制御するウォーターポンプ１００、ウォーターポンプ１００が連結されたウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側で並列に分岐されたＯＢＣ３００を冷却するＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター２００を冷却するモーター冷却水ラインＢ、及び、ウォーターポンプ冷却水ラインＡの入口側と、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側の合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア４００周囲を流れるヒーターコア冷却水ラインＤとラジエーター５００周囲を流れるラジエーター冷却水ラインＥ、を含んでなる。
【００１６】
具体的に、車両は大別して室内側とモータールームに分けられる。室内側には室内を暖房するヒーターコア４００が配置され、モータールームには冷却水の流れを制御するウォーターポンプ１００、車両駆動源のモーター２００、車載充電器であるＯＢＣ３００及び放熱機能を有するラジエーター５００が配置される。そして、このようなそれぞれの構成はいずれも冷却水ラインで連結されることにより、一側で発生した廃熱を他側に伝送することができる。この廃熱の伝送は制御部でウォーターポンプ１００と多方向バルブ６００、７００の開閉によって制御される。
このシステムにより、電気自動車はＰＴＣヒーター４４０でないヒーターコア４００を活用することができ、ＯＢＣ３００を始めその他の発熱部品の廃熱を活用して室内の暖房をすることができる。
【００１７】
ウォーターポンプ１００が連結された冷却水ラインはウォーターポンプ冷却水ラインＡであり、そのウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側は分岐され、並列にＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢが備えられる。
ウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側には、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢとともにＬＤＣ冷却水ラインを並列にさらに分岐結合してもよい。ＬＤＣ３２０は車両の電装品を作動するときに発熱するもので、ＯＢＣ３００に並列に連結して構成することもＯＢＣ３００に直列で連結して構成することもできる。図２には直列連結の実施例を示した。ＯＢＣ３００とＬＤＣ３２０は車両駆動部のモーター２００とは異なる発熱時間帯を有するため、モーター２００から分離して並列に連結されことが好ましい。
【００１８】
また、ウォーターポンプ冷却水ラインＡの入口側とＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側の合流地点にはヒーターコア冷却水ラインＤ及びラジエーター冷却水ラインＥがそれぞれ並列に連結される。すなわち、ヒーターコア冷却水ラインＤ及びラジエーター冷却水ラインＥは、図２に示したとおり、出口側がウォーターポンプ冷却水ラインＡの入口側に連結され、入口側がＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側の合流地点に連結される。これらの冷却ラインＤ、Ｅは、上記部品の発熱の際、熱を室内または室外に放出する必要がある場合に選択的に冷却水の流路となる。
【００１９】
ウォーターポンプ冷却水ラインＡの出口側とＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの分岐される入口側は多方向バルブ６００（以下、第１バルブという）で連結される。この連結により、ＯＢＣ３００の廃熱を用いる必要がある場合には、ウォーターポンプ冷却水ラインＡとＯＢＣ冷却水ラインＣを連結し、モーター２００の廃熱を用いる必要がある場合には、ウォーターポンプ冷却水ラインＡとモーター冷却水ラインＢを連結する。両者の廃熱を用いる必要があるか、あるいはＯＢＣ３００の廃熱をモーター２００にも送る必要がある場合には、多方向バルブ６００、７００を用い、両者を共に連結する。
【００２０】
図３に多方向バルブの例として、第１バルブ６００の構造を示した。第１バルブ６００はウォーターポンプ冷却水ラインＡ、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢにそれぞれ連結される分岐が形成され、第１バルブ６００の内部には複数の通孔が形成された開閉ドア６３０が位置し、外部には開閉ドア６３０を回転させるバルブ駆動部Ｍが設置される。第１バルブ６００は開閉ドア６３０の回転によって流路を自由に変えることができる。
また、ＯＢＣ冷却水ラインＣ及びモーター冷却水ラインＢの出口側合流地点とヒーターコア冷却水ラインＤ及びラジエーター冷却水ラインＥも多方向バルブ７００（以下、第２バルブという）で連結される。第２バルブ７００は、第１バルブ６００と同様の作動様式により、ヒーターコア冷却水ラインＤまたはラジエーター冷却水ラインＥを選択的に連結し、廃熱を室内に送るかまたは外部に送るかを選択することができる。
【００２１】
車両に暖房が必要であると判断される場合、バッテリー充電中にはＯＢＣ冷却水ラインＣ、モーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるようにし、バッテリー非充電中にはモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御する制御部をさらに含む。
制御部は、ウォーターポンプ１００のオン／オフまたは回転数を制御することにより冷却水の流速を決定し、多方向バルブ６００、７００を制御することにより必要な方向に冷却水の流路を形成する。
具体的に、制御部は、車両に暖房が必要であると判断される場合、バッテリー充電中にはＯＢＣ冷却水ラインＣ、モーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御することにより、冬季の充電中に発生するＯＢＣ３００の廃熱を暖房に活用するとともにモーター２００の予熱にも活用するように制御するので、モーターの初期電気消費を画期的に減少させることができる。
また、制御部は、車両に暖房が必要であると判断される場合、バッテリー非充電中にはモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御することにより、走行の際にモーター２００で発生する廃熱を用いて室内の暖房を行う。この場合にはＯＢＣ３００及びラジエーター５００に冷却水が流れないように制御することで廃熱の散失を防止して暖房効率を極大化する。
【００２２】
図４は図２に示した電気自動車の廃熱管理システムを活用した廃熱管理方法のフローチャートである。本発明の廃熱管理方法は、ウォーターポンプ１００から並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター冷却水ラインＢを用いる電気自動車の廃熱管理方法であって、暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階（Ｓ１００）、及び暖房が必要であると判断された場合、バッテリー充電状態を確認し、充電中の場合にはＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御し（Ｓ２００）、非充電中の場合にはモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御する暖房段階（Ｓ３００）、を含む。
【００２３】
まず、暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階（Ｓ１００）を実行する。ここで、温度判断段階（Ｓ１００）は車両の室外温度または室内温度あるいは空調装置の使用者設定温度に基づいて暖房または冷房が必要であるかを判断する。
暖房が必要であると判断された場合には、バッテリー充電状態を確認し（Ｓ１４０）、充電中の場合、ＯＢＣ冷却水ラインＣとモーター冷却水ラインＢ及びヒーターコア冷却水ラインＤに冷却水が流れるように制御する。すなわち、暖房充電制御（Ｓ２００）を開始する。また、走行中の場合には、暖房走行制御（Ｓ３００）を実行し、充電でもなくて走行でもない場合は電装品のみを稼動した場合であり、別途の制御（Ｓ４００）を実行する。
別途制御（Ｓ４００、Ｓ７００）の場合には多様に構成可能であるが、代表的にはウォーターポンプを稼動せずに伝導による熱伝逹のみを具現する場合を想定することができる。
一方、冷房が必要であると判断された場合には、ＯＢＣ冷却水ラインＣ、モーター冷却水ラインＢ及びラジエーター冷却水ラインＥに冷却水が流れるように制御する冷房段階（Ｓ５００、Ｓ６００）、を実行する。そして、冷房段階も暖房段階と同様に、冷房充電制御、冷房走行制御及び別途制御に区分される。
【００２４】
図５は図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房充電制御方法のフローチャートである。暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、バッテリー充電中の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプ１００の稼動、ヒーターコア側ブロワー４２０の稼動、ラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を順次行う。そして、前もって設定された段階は冷却水の温度が上昇する程度によって設定され、暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は前もって設定された段階によってラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を行った後、エアフラップ５４０の開放とラジエーター側ファン５２０の稼動をさらに順次実行する。
【００２５】
具体的に、図５を参照して説明すると、制御が開始されると、まずウォーターポンプ１００を稼動し、第１バルブ６００を両方向に開放することで、ＯＢＣ３００とモーター２００の両者に冷却水が流れる。そして、第２バルブ７００はヒーターコア側だけ開放することで室内を暖房する（Ｓ２１０）。
その後、充電が進むにつれて冷却水の温度が６０度以上になれば（Ｓ２２０）、室内側ヒーターコア４００のブロワー４２０を作動させることで、より多い廃熱が室内に放出される（Ｓ２３０）。そして、冷却水の温度が６５度以上になれば（Ｓ２４０）、室外のエアフラップ５４０を開放することで外部に放熱し、第２バルブ７００を両方向に開放する（Ｓ２５０）。冷却温度が７０度以上になれば（Ｓ２６０）、異常過熱と判断し、ＯＢＣ３００の保護のために、ラジエーター５００のファン５２０を稼動してより多い熱を室外に排出する（Ｓ２７０）。
このような制御に使用された温度区間は多様に変えることができる。また、制御中にＯＢＣ３００またはＬＤＣ３２０の自体温度異常有無を検出する場合、冷却水温度に先立ちこのような異常有無を見つけて過多発熱に対処することも可能である。これは熱効率の向上だけでなく、バッテリー充電時の安全性確保の確保になる。
【００２６】
図６は電気自動車の廃熱管理方法のうち暖房走行制御方法のフローチャートである。暖房段階（Ｓ３００）は、バッテリー非充電またはモーター走行中であると判断される場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプ１００の稼動、ラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を順次行う。そして、前もって設定された段階は冷却水の温度が上昇する程度によって設定する。また、暖房段階（Ｓ３００）は、前もって設定された段階に従ってラジエーター冷却水ラインＥへの冷却水放流を行った後、エアフラップ５４０の開放とラジエーター側ファン５２０の稼動をさらに順次実行する。
具体的に、図６に基づいて説明すると、暖房が必要で走行中の場合には、まずウォーターポンプ１００を稼動し、第１バルブ６００をモーター２００方向にだけで開放し、第２バルブ７００はヒーターコア４００側にだけ開放し、室内のブロワー４２０を稼動する（Ｓ３１０）。これにより、走行中に発生するモーター２００の廃熱を効果的に室内に熱の散失なしに伝達する。
【００２７】
その後、冷却水の温度が６５度以上になった場合（Ｓ３２０）、室外のエアフラップ５４０を開放し、第２バルブ７００を両方向に開放して外部へ熱伝逹により放熱をする（Ｓ３３０）。これにより、モーター２００を安定した温度区間に維持することができる。
その後、冷却水が７０度以上である場合（Ｓ３４０）、ラジエーター側のファン５２０を稼動して熱をさらに排出する（Ｓ３５０）。一方、ＬＤＣ３２０やＯＢＣ３００の自体温度も持続的にチェックすることで、これら部品が管理温度以上であるかを判断し（Ｓ３６０）、過熱の場合には、第１バルブ６００を両方向に開放し、廃熱をモーター２００と同時に室内側に送って暖房を実行し、室外に熱を排出する（Ｓ３７０）。
【００２８】
図７は図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房充電制御方法のフローチャート、図８は図４に示した電気自動車の廃熱管理方法のうち冷房走行制御方法のフローチャートである。
冷房充電制御の場合には、まずエアフラップ５４０を開放し、第１バルブ６００を両方向に開放することで、ＯＢＣ３００の廃熱をモーター２００でも吸収させ、第２バルブ７００をラジエーター５００の方向にだけ開放することで、室内に暖かい空気が流入しないようにする（Ｓ５１０）。
その後、冷却水の温度が６０度以上になる場合（Ｓ５２０）、ウォーターポンプ１００を稼動して熱を強力に排出し（Ｓ５３０）、６５度以上になる場合（Ｓ５４０）、ラジエーターのファン５２０を稼動して熱を外部にさらに排出する（Ｓ５５０）。
【００２９】
冷房走行制御の場合は冷房充電制御に近似しているが、初期段階（Ｓ６１０）で第２バルブ７００を両方向に開放することで、モーター２００の発熱量を室内でも伝導によって吸収させてモーター２００の性能を一層向上させる。そして、冷却水が６０度以上の場合（Ｓ６２０）、第２バルブ７００をラジエーター５００の方向にだけ開放することで、室内に熱い空気が流入しないようにする（Ｓ６３０）。これはモーター２００の走行性能よりは室内の快適性及び冷房性能を重視した場合である。そして、これ以降の段階は冷房充電制御と同様である。
【００３０】
本発明の電気自動車の廃熱管理システム及び管理方法によれば、ＯＢＣ３００とモーター２００の廃熱を室内暖房とモーター２００の予熱に活用することにより電気自動車の燃費を向上させることができる。また、段階別に制御することで電気を効率よく使うことができ、各部品の発熱による安全性も確保することができる。そして、それぞれの状況によって適正の制御することができるので、夏季と冬季に共にエネルギーを効率よく利用することができる。
【００３１】
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発明の権利は、上述した実施例に限定されず、請求の範囲に記載の内容によって定義され、本発明の分野における通常の知識を有する者が、請求の範囲に記載された権利範囲内で様々な変形と改作を行うことができることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、電気自動車のＯＢＣ３００やモーター２００から発生する廃熱を車両の暖房に効果的に用いて、車両の燃費を向上させるため、ＯＢＣ及びモーターを搭載する電気自動車に適用が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０、４４０ ＰＴＣヒーター（セラミックヒーター）
１２、４２０ ブロワー
２０、１００ ウォーターポンプ
３０、３２０ 低電圧直流変換器（ＬＤＣ）
４０、２２０ インバーター
５０、２００ モーター
６０、３００ 車載充電器（ОＢＣ）
７０、５００ ラジエーター
７２、５２０ ファン
４００ ヒーターコア
５４０ エアフラップ
６００ 第１バルブ（多方向バルブ）
６３０ 開閉ドア
７００ 第２バルブ（多方向バルブ）
Ａ ウォーターポンプ冷却水ライン
Ｂ モーター冷却水ライン
Ｃ ＯＢＣ冷却水ライン
Ｄ ヒーターコア冷却水ライン
Ｅ ラジエーター冷却水ライン
Ｍ バルブ駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水の流れを制御するウォーターポンプ、
ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の出口側で並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）とモーター冷却水ライン（Ｂ）、及び、
前記ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の入口側と、前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及び前記モーター冷却水ライン（Ｂ）の出口側の合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）とラジエーター冷却水ライン（Ｅ）、を含むことを特徴とする電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項２】
前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）にはＯＢＣとＬＤＣが直列に連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項３】
前記ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の出口側にはＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及びモーター冷却水ライン（Ｂ）とともにＬＤＣ冷却水ラインが並列にさらに分岐されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項４】
前記ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の出口側と前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及び前記モーター冷却水ライン（Ｂ）の分岐される入口側とは第１バルブで連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項５】
前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及び前記モーター冷却水ライン（Ｂ）の出口側合流地点と前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）及び前記ラジエーター冷却水ライン（Ｅ）とは第２バルブで連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項６】
車両に暖房が必要であると確認される場合、バッテリー充電中には前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及び前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御し、バッテリー非充電中には前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及び前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項７】
ウォーターポンプから並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）とモーター冷却水ライン（Ｂ）とを用いる電気自動車の廃熱管理方法であって、
暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階（Ｓ１００）、及び
暖房が必要であると判断された場合、バッテリー充電状態を確認し、充電中の場合、前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及びヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御し、非充電中の場合、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及び前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御する暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）、を含むことを特徴とする電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項８】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、冷房が必要であると判断された場合、前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及びラジエーター冷却水ライン（Ｅ）に冷却水が流れるように制御する冷房段階（Ｓ５００、Ｓ６００）をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項９】
前記温度判断段階（Ｓ１００）は、車両の室外温度または室内温度または空調装置の使用者設定温度に基づいて暖房または冷房が必要であるかを判断することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１０】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、バッテリー充電中の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ヒーターコア側ブロワーの稼動、ラジエーター冷却水ライン（Ｅ）への冷却水放流を順次実行することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１１】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、バッテリー非充電の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ラジエーター冷却水ライン（Ｅ）への冷却水放流を順次実行することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１２】
前記前もって設定された段階は、冷却水の温度が上昇する程度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１３】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、前期前もって設定された段階に従ってラジエーター冷却水ライン（Ｅ）への冷却水放流を実行した後、エアフラップの開放とラジエーター側ファンの稼動をさらに順次実行することを特徴とする請求項１０または１１に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１】
冷却水の流れを制御するウォーターポンプ、
ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の出口側で並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）とモーター冷却水ライン（Ｂ）、及び、
前記ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の入口側と、前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及び前記モーター冷却水ライン（Ｂ）の出口側の合流地点とにそれぞれ並列に連結されたヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）とラジエーター冷却水ライン（Ｅ）、を含むことを特徴とする電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項２】
前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）にはＯＢＣとＬＤＣが直列に連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項３】
前記ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の出口側にはＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及びモーター冷却水ライン（Ｂ）とともにＬＤＣ冷却水ラインが並列にさらに分岐されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項４】
前記ウォーターポンプ冷却水ライン（Ａ）の出口側と前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及び前記モーター冷却水ライン（Ｂ）の分岐される入口側とは第１バルブで連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項５】
前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）及び前記モーター冷却水ライン（Ｂ）の出口側合流地点と前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）及び前記ラジエーター冷却水ライン（Ｅ）とは第２バルブで連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項６】
車両に暖房が必要であると確認される場合、バッテリー充電中には前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及び前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御し、バッテリー非充電中には前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及び前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の廃熱管理システム。
【請求項７】
ウォーターポンプから並列に分岐されたＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）とモーター冷却水ライン（Ｂ）とを用いる電気自動車の廃熱管理方法であって、
暖房または冷房が必要であるかを判断する温度判断段階（Ｓ１００）、及び
暖房が必要であると判断された場合、バッテリー充電状態を確認し、充電中の場合、前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及びヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御し、非充電中の場合、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及び前記ヒーターコア冷却水ライン（Ｄ）に冷却水が流れるように制御する暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）、を含むことを特徴とする電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項８】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、冷房が必要であると判断された場合、前記ＯＢＣ冷却水ライン（Ｃ）、前記モーター冷却水ライン（Ｂ）及びラジエーター冷却水ライン（Ｅ）に冷却水が流れるように制御する冷房段階（Ｓ５００、Ｓ６００）をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項９】
前記温度判断段階（Ｓ１００）は、車両の室外温度または室内温度または空調装置の使用者設定温度に基づいて暖房または冷房が必要であるかを判断することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１０】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、バッテリー充電中の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ヒーターコア側ブロワーの稼動、ラジエーター冷却水ライン（Ｅ）への冷却水放流を順次実行することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１１】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、バッテリー非充電の場合、前もって設定された段階に従ってウォーターポンプの稼動、ラジエーター冷却水ライン（Ｅ）への冷却水放流を順次実行することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１２】
前記前もって設定された段階は、冷却水の温度が上昇する程度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【請求項１３】
前記暖房段階（Ｓ２００、Ｓ３００）は、前期前もって設定された段階に従ってラジエーター冷却水ライン（Ｅ）への冷却水放流を実行した後、エアフラップの開放とラジエーター側ファンの稼動をさらに順次実行することを特徴とする請求項１０または１１に記載の電気自動車の廃熱管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２８３２３（Ｐ２０１３−２８３２３Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７５１３（Ｐ２０１１−２３７５１３）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５００５１８０５０）起亞自動車株式会社 (449)
【出願人】（５１１１５６４５０）株式会社斗源空調 (2)
【出願人】（５９８０７８７３５）漢拏空調株式会社 (23)
【住所又は居所原語表記】１６８９−１ Ｓｉｎｉｌ−ｄｏｎｇ， Ｄａｅｄｅｏｋ−ｇｕ， Ｄａｅｊｅｏｎ−ｓｉ ３０６−２３０ ＫＲ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５００５１８０５０）起亞自動車株式会社 (449)
【出願人】（５１１１５６４５０）株式会社斗源空調 (2)
【出願人】（５９８０７８７３５）漢拏空調株式会社 (23)
【住所又は居所原語表記】１６８９−１ Ｓｉｎｉｌ−ｄｏｎｇ， Ｄａｅｄｅｏｋ−ｇｕ， Ｄａｅｊｅｏｎ−ｓｉ ３０６−２３０ ＫＲ
【Ｆターム（参考）】
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