车辆用热管理系统

相关申请的相互参照

本申请基于在2018年12月26日申请的日本专利申请号2018-243349号，并将其记载内容通过参照编入于此。

技术领域

本发明涉及一种搭载于车辆的车辆用热管理系统。

背景技术

在专利文献1中公开了车辆用热管理系统。该系统具备：向行驶用马达供给电力的车辆行驶用的电池；液状的热输送介质，该热输送介质输送从电池接受到的热；受热部，该受热部通过与电池的热交换而使热输送介质受热；以及散热器，该散热器通过与车辆外部的空气的热交换而使热输送介质散热。在该系统中，电池的热经由热输送介质传递到车辆外部的空气，由此电池被冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-131597号公报

在上述的系统中，在热输送介质的导电性高的情况下，当泄漏的热输送介质与电池接触时，产生液体接界。因此，作为该对策，例如需要将在受热部流动的热交换介质的流量抑制得较少，以免产生热输送介质的泄漏。另外，作为另一例，需要在电池与受热部之间配置隔壁，以防泄漏的热输送介质沾到电池上。另外，作为另一例，为了极力减小泄漏的热输送介质与电池的接触面积，需要将受热部相对于电池的设置区域抑制得较小。

但是，若进行这些对策，则从电池向热输送介质的受热量被抑制得较少。因此，散热器的散热能力未被充分地发挥于电池的冷却。这成为散热器的大型化的原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使散热器的散热能力充分地发挥于电池的冷却的车辆用热管理系统。

为了实现上述目的，根据本发明的第一观点，

车辆用热管理系统具备：

车辆行驶用的电池，该电池随充放电而发热；

液状的热输送介质，该热输送介质输送从电池接受到的热；

受热部，该受热部通过与电池的热交换而使热输送介质受热；以及

散热器，该散热器通过与车辆外部的空气的热交换而使热输送介质散热，

热输送介质含有液状的基材和与基材相溶的原硅酸酯，并且不含离子性防锈剂。

由此，热输送介质含有原硅酸酯，且不含有离子性防锈剂。通过在热输送介质中含有原硅酸酯，从而热输送介质具有防锈功能。因此，可以在热输送介质中不含有离子性防锈剂。该热输送介质不含有离子性防锈剂，因此，与含有离子性防锈剂的情况相比导电率低，具有高的电绝缘性。

在该系统中，使用电绝缘性高的热输送介质。由此，不需要上述的液体接界的对策。因此，能够避免由于进行上述的液体接界的对策而引起的、从电池向热输送介质的受热量受到抑制的情况。换言之，根据该系统，能够不考虑液体接界而以从电池向热输送介质的受热量增多的方式设定热输送介质的流量，或相对于电池设置受热部。因此，能够使散热器的散热能力充分地发挥于电池的冷却。

此外，附加于各构成要素等的带括号的参照符号表示该构成要素等与后述的实施方式中所记载的具体的构成要素等的对应关系的一例。

附图说明

图1是表示第一实施方式中的车辆用热管理系统的整体结构的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图来对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1所示的车辆用热管理系统10搭载于电动车辆。以下，将车辆用热管理系统10简称为系统10。电动车辆从行驶用电动机2获得车辆行驶用的驱动力。作为电动车辆，可列举出电动汽车、插电式混合动力汽车、电动二轮车等。电动车辆的车轮数、车辆用途没有限定。在电动车辆搭载有行驶用电动机2、电池4、逆变器6。

行驶用电动机2是将从电池4供给的电力转换为车辆行驶用的动力、并且在减速时将车辆的动力转换为电力的电动发电机。行驶用电动机2随着动力与电力的转换而发热。

电池4是向行驶用电动机2供给电力的车辆行驶用的电池。电池4在车辆减速时充入从行驶用电动机2供给的电力。电池4能够在车辆停车时充入从外部电源(即，商用电源)供给的电力。电池4随着充放电而发热。

逆变器6是将从电池4向行驶用电动机2供给的电力从直流转换为交流的电力转换装置。另外，逆变器6将从行驶用电动机2向电池4充电的电力从交流转换为直流。逆变器6随着电力的转换而发热。

系统10具备电池4、热输送介质14、受热部16、空气热交换器20、油热交换器22、逆变器热交换器24、离子交换器26、泵30以及软管34。

热输送介质14为液状，输送从电池4接受到的热。热输送介质14含有液状的基材和原硅酸酯，不含离子性防锈剂。

基材是作为热输送介质14的基础的材料。液状的基材意味着在使用状态下为液体的状态。作为基材，使用添加有凝固点降低剂的水。使用水是因为水的热容量大，廉价，粘性低。凝固点降低剂被添加到水中是为了即使环境温度为冰点以下也能够确保液体的状态。凝固点降低剂溶解于水，使水的凝固点降低。作为凝固点降低剂，可以使用有机醇，例如亚烷基二醇或其衍生物。作为亚烷基二醇，可以单独或作为混合物使用例如单乙二醇、单丙二醇、聚乙二醇、二醇醚、甘油。作为凝固点降低剂，不限于有机醇，也可以使用无机盐等。

原硅酸酯与基材相溶。原硅酸酯是用于使热输送介质14具有防锈功能的化合物。通过在热输送介质14中含有原硅酸酯，从而热输送介质14具有防锈功能。因此，也可以不在热输送介质14中含有离子性防锈剂。

作为原硅酸酯，可使用通式(I)所示的化合物。

[化1]

在通式(I)中，取代基R

原硅酸酯的典型的例子是纯粹的四烷氧基硅烷，例如为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四(正丙氧基)硅烷、四(异丙氧基)硅烷、四(正丁氧基)硅烷、四(叔丁氧基)硅烷、四(2-乙基丁氧基)硅烷、或四(2-乙基己氧基)硅烷以及进一步的四苯氧基硅烷、四(2-甲基苯氧基)硅烷、四乙烯氧基硅烷、四烯丙氧基硅烷、四(2-羟基乙氧基)硅烷、四(2-乙氧基乙氧基)硅烷、四(2-丁氧基乙氧基)硅烷、四(1-甲氧基-2-丙氧基)硅烷、四(2-甲氧基乙氧基)硅烷或四[2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙氧基]硅烷。

作为原硅酸酯，优选使用如下的化合物：在通式(I)中，取代基R

原硅酸酯以硅相对于全部热输送介质14的浓度为1～10000质量ppm的方式包含于热输送介质14。该硅的浓度优选为1质量ppm以上且2000质量ppm以下。另外，该硅的浓度优选高于2000质量ppm且为10000质量ppm以下。上述的原硅酸酯是市售的，或者可以通过如下过程来制造：将1当量的四甲氧基硅烷用4当量的相应的长链醇或苯酚简单地进行酯交换，并蒸馏除去甲醇。

由于在热输送介质14中不含有离子性防锈剂，因此热输送介质14的导电率与在热输送介质中含有离子性防锈剂的情况相比较低。热输送介质14的导电率为50μS/cm以下，优选为1μS/cm以上且5μS/cm以下。作为参考，作为包含含有水的液状的基材和离子性防锈剂的热输送介质，有用于冷却车辆用发动机的发动机冷却水。发动机冷却水的导电率为4000μS/cm以上。这样，为了防锈而含有离子性防锈剂的热输送介质的导电率高，不具有电绝缘性。

此外，在热输送介质14中，除了原硅酸酯以外，还可以含有作为防锈剂的唑衍生物。

受热部16通过与电池4的热交换而使热输送介质14受热。热经由构成受热部16的部件从电池4向热输送介质14移动。此外，也可以以电池4浸渍于热输送介质14，从而热从电池4直接向热输送介质14移动的方式构成受热部16。

空气热交换器20是通过与车辆外部的空气21的热交换而使热输送介质14散热的散热器。通过未图示的送风机的工作，向空气热交换器20供给空气21。

油热交换器22是通过与从行驶用电动机2接受到热的油36的热交换而使热输送介质14受热的热交换器。油热交换器22经由供油36流动的配管38与行驶用电动机2的油流路部连接。

逆变器热交换器24是通过与逆变器6的热交换而使热输送介质14受热的热交换器。在受热部16、空气热交换器20、油热交换器22以及逆变器热交换器24的每一个中，与热输送介质14接触的部分由含有铝的部件构成。

离子交换器26捕捉在热输送介质14中产生的离子。离子交换器26包括离子交换体和过滤部件。作为离子交换体，可举出阴离子性树脂、阳离子性树脂。作为过滤部件，可举出活性炭过滤器。

泵30是输送热输送介质14的流体机械。软管34是形成供热输送介质14流动的流路的流路形成部件。

受热部16、空气热交换器20、油热交换器22、逆变器热交换器24、离子交换器26以及泵30通过软管34连接。由此，形成供热输送介质14循环流动的热输送介质回路12。具体而言，受热部16、油热交换器22、逆变器热交换器24、离子交换器26、空气热交换器20以及泵30按照该记载顺序连接成环状。

通过泵30工作，热输送介质14按照受热部16、油热交换器22、逆变器热交换器24、离子交换器26、空气热交换器20、泵30的顺序循环。此时，在受热部16中，热输送介质14从电池4接受热。在油热交换器22中，热输送介质14从油36接受热。在逆变器热交换器24中，热输送介质14从逆变器6接受热。在空气热交换器20中，热输送介质14将热向车辆外部的空气21放出。由此，电池4、行驶用电动机2以及逆变器6被冷却。

另外，当热输送介质14在热输送介质回路12流动时，由于各种理由，在热输送介质14中会产生离子。该产生的离子被离子交换器26捕捉。

接着，对本实施方式的效果进行说明。

(1)在本实施方式中，系统10具备电池4、热输送介质14、受热部16以及空气热交换器20。热输送介质14含有液状的基材和原硅酸酯，并且不含有离子性防锈剂。

由此，通过在热输送介质14中含有原硅酸酯，热输送介质14具有防锈功能。因此，也可以不在热输送介质14中含有离子性防锈剂。由于该热输送介质14不含有离子性防锈剂，因此与含有离子性防锈剂的情况相比导电率低，具有高的电绝缘性。

这样，在系统10中，使用电绝缘性高的热输送介质14。由此，不需要上述的液体接界的对策。因此，能够避免由于进行上述的液体接界的对策而引起的、从电池4向热输送介质14的受热量受到抑制的情况。换言之，根据该系统10，能够不考虑液体接界而以从电池4向热输送介质14的受热量增多的方式设定热输送介质14的流量，或相对于电池4设置受热部16。因此，能够使空气热交换器20的散热能力充分地发挥于电池4的冷却。

因此，根据本实施方式，能够进行从外部电源快速充电时的电池4的冷却。即，当缩短电池4的快速充电所需的时间时，电池4的发热量会变多。根据本实施方式，能够充分地发挥空气热交换器20的散热能力，因此能够缩短电池4的快速充电所需的时间。

(2)系统10还具备油热交换器22和逆变器热交换器24。由此，能够利用热输送介质14来冷却行驶用电动机2和逆变器6。

(3)在受热部16、空气热交换器20、油热交换器22以及逆变器热交换器24的每个中，与热输送介质14接触的部分由含有铝的部件构成。热输送介质14的基材包含水。

当与热输送介质14接触的部分由含有铝的部件构成且在热输送介质14中含有水时，由于与热输送介质14接触的部分处的水的电化学反应，有时会产生氢。然而，通过在热输送介质14中含有原硅酸酯，能够抑制该氢的产生。这点已被由本申请的发明人进行的实验确认。此外，不是在受热部16、空气热交换器20、油热交换器22以及逆变器热交换器24全部，而是只要在它们中的至少一个中与热输送介质14接触的部分由含有铝的部件构成即可。

(4)系统10还具备离子交换器26。由此，即使在热输送介质14中产生离子，也能够通过离子交换器26捕捉离子。因此，能够维持热输送介质14的高的电绝缘性。

(其他实施方式)

(1)作为热输送介质回路12的构成部件的受热部16、空气热交换器20、油热交换器22、逆变器热交换器24的连接顺序不限于图1所示的顺序，可以任意变更。

(2)在第一实施方式中，系统10具备油热交换器22、逆变器热交换器24。但是，系统10也可以仅具备这些热交换器22、24中的任意一个。另外，系统10也可以不具备这些热交换器22、24。

(3)在上述的各实施方式中，作为热输送介质14的基材，使用了添加有凝固点降低剂的水。然而，作为热输送介质14的基材，也可以使用有机溶剂。在热输送介质14中含有有机溶剂的情况下，由于有机溶剂气化而从热输送介质14产生气体。在该情况下，将上述的各实施方式中记载的氢气换读为有机溶剂气化而成的气体即可。另外，在该情况下，受热部16、空气热交换器20、油热交换器22以及逆变器热交换器24的每一个中的与热输送介质14接触的部分可以不由含有铝的材料构成。

(4)在上述的各实施方式中，在热输送介质14中不含有离子性防锈剂。然而，如果热输送介质14具有电绝缘性，则也可以在热输送介质14中含有离子性防锈剂。作为离子性防锈剂，可举出例如亚硝酸盐、钼酸盐、铬酸盐、膦酸盐、磷酸盐、癸二酸、三唑系化合物等。这里所说的“热输送介质14具有电绝缘性”意味着热输送介质14的导电率为500μS/cm以下。该导电率为室温例如25℃下的测定值。根据本申请的发明人的实验结果，通过使热输送介质14的导电率为500μS/cm以下，能够抑制泄漏的热输送介质14与电池4接触时的液体接界的产生。为了抑制液体接界，热输送介质14的导电率优选为100μS/cm以下，更优选为10μS/cm以下。

在该情况下，通过在热输送介质14中含有原硅酸酯，从而热输送介质14也具有防锈功能。因此，与为了防锈而含有离子性防锈剂的热输送介质14(例如，发动机冷却水)相比，能够减少热输送介质14所含的离子性防锈剂。即，与为了防锈而含有离子性防锈剂的热输送介质14相比，能够降低热输送介质14的导电率。由此，能够使热输送介质14具有电绝缘性。

(5)本发明并不限定于上述的实施方式，能够适当变更，也包含各种变形例、相当范围内的变形。另外，上述各实施方式并不是彼此没有关系的，除了明确不能组合的情况以外，均能够适当进行组合。另外，在上述各实施方式中，构成实施方式的要素除了已特别明示为是必需的情况和在原理上明确认为是必需的情况等以外，并不一定是必需的，这一点不言而喻。另外，在上述各实施方式中，在提及实施方式的构成要素的个数、数值、量、范围等数值的情况下，除了已特别明示为是必需的情况和在原理上明确限定于特定的数的情况等以外，并不限定于该特定的数。另外，在上述各实施方式中，当提及构成要素等的材质、形状、位置关系等时，除了已特别明示的情况和在原理上限定于特定的材质、形状、位置关系等的情况等以外，并不限定于该材质、形状、位置关系等。

(总结)

根据上述各实施方式的一部分或全部所示的第一观点，车辆用热管理系统具备：车辆行驶用的电池，该电池随着充放电而发热；液状的热输送介质，该热输送介质输送从电池接受到的热；受热部，该受热部通过与电池的热交换而使热输送介质受热；以及散热器，该散热器通过与车辆外部的空气的热交换而使热输送介质散热。热输送介质含有液状的基材和与基材相溶的原硅酸酯，并且不含离子性防锈剂。

另外，根据第二观点，车辆用热管理系统还具备油热交换器，该油热交换器通过与冷却电动发电机的油的热交换而使热输送介质受热。由此，能够利用热输送介质来冷却电动发电机。

另外，根据第三观点，车辆用热管理系统还具备逆变器热交换器，该逆变器热交换器通过与逆变器的热交换而使热输送介质受热。由此，能够利用热输送介质来冷却逆变器。

另外，根据第四观点，受热部和散热器中的至少一方中的与热输送介质接触的部分由含有铝的部件构成。基材包含水。

另外，根据第五观点，油热交换器中的与热输送介质接触的部分由含有铝的部件构成。基材包含水。

另外，根据第六观点，逆变器热交换器中的与热输送介质接触的部分由含有铝的部件构成。基材包含水。

当与热输送介质接触的部分由含有铝的部件构成且在热输送介质中含有水时，由于与热输送介质接触的部分处的水的电化学反应，有时会产生氢。然而，根据第四至第六观点，通过在热输送介质中含有原硅酸酯，能够抑制该氢的产生。

另外，根据第七观点，车辆用热管理系统还具备离子交换器，该离子交换器捕捉在热输送介质中产生的离子。由此，即使在热输送介质中产生离子，通过利用离子交换器捕捉离子，也能够维持热输送介质的高的电绝缘性。

根据第八观点，车辆用热管理系统具备：车辆行驶用的电池，该电池随着充放电而发热；液状的热输送介质，该热输送介质输送从电池接受到的热；受热部，该受热部通过与电池的热交换而使热输送介质受热；以及散热器，该散热器通过与车辆外部的空气的热交换而使热输送介质散热。热输送介质含有液状的基材和与基材相溶的原硅酸酯，并具有电绝缘性。

由此，热输送介质含有原硅酸酯，并具有电绝缘性。通过在热输送介质中含有原硅酸酯，从而热输送介质具有防锈功能。因此，与为了防锈而含有离子性防锈剂的热输送介质相比，能够减少热输送介质中所含的离子性防锈剂。即，与为了防锈而含有离子性防锈剂的热输送介质相比，能够降低热输送介质的导电率。由此，能够使热输送介质具有电绝缘性。

在该系统中，使用具有电绝缘性的热输送介质。由此，不需要上述的液体接界的对策。因此，能够避免由于进行上述的液体接界的对策而引起的、从电池向热输送介质的受热量受到抑制的情况。换言之，根据该系统，能够不考虑液体接界而以从电池向热输送介质的受热量增多的方式设定热输送介质的流量，或相对于电池设置受热部。因此，能够使散热器的散热能力充分地发挥于电池的冷却。

另外，根据第九观点，热输送介质的导电率为500μS/cm以下。这样，热输送介质具有导电率为500μS/cm以下的电绝缘性。由此，能够抑制泄漏的热输送介质与电池接触时的液体接界的产生。