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JP2020097320A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

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JP2020097320A
JP2020097320A JP2018236428A JP2018236428A JP2020097320A JP 2020097320 A JP2020097320 A JP 2020097320A JP 2018236428 A JP2018236428 A JP 2018236428A JP 2018236428 A JP2018236428 A JP 2018236428A JP 2020097320 A JP2020097320 A JP 2020097320A
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Tatsu Miyakoshi
竜 宮腰
耕平 山下
Kohei Yamashita
耕平 山下
孝史 青木
Takafumi Aoki
孝史 青木
雄満 山崎
Yuma Yamazaki
雄満 山崎
洪銘 張
Hongming Zhang
洪銘 張
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Sanden Automotive Climate Systems Corp
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Abstract

【課題】被温調対象の温度が過剰に上昇してしまう不都合を未然に回避することができる車両用空気調和装置を提供する。【解決手段】圧縮機2と、吸熱器9と、電磁弁35と、冷媒−熱媒体熱交換器64と、電磁弁69を備える。制御装置は、吸熱器の温度に基づいて圧縮機2の運転を制御し、熱媒体温度Twに基づいて電磁弁69を開閉制御する空調(優先)+バッテリ冷却モードを有する。この空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて、バッテリ55の温度が所定の上限値TcellUL1以上又は上限値TcellUL1より高くなった場合、電磁弁69を開いた状態に固定する。【選択図】図1

Description

本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置であって、特に車両に搭載されたバッテリ等の被温調対象を冷却可能とされたものに関する。
近年の環境問題の顕在化から、車両に搭載されたバッテリから供給される電力で走行用モータを駆動する電気自動車やハイブリッド自動車等の車両が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、圧縮機と、放熱器と、吸熱器と、室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させることで暖房し、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器(蒸発器)において蒸発させ、吸熱させることで冷房する等して車室内を空調するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、例えばバッテリは充放電による自己発熱等で高温となった環境下で充放電を行うと劣化が進行し、やがては作動不良を起こして破損する危険性がある。そこで、冷媒回路にバッテリ用の熱交換器(被温調対象用熱交換器)を別途設け、冷媒回路を循環する冷媒とバッテリ用冷媒(熱媒体)とをこの被温調対象用熱交換器で熱交換させ、この熱交換した熱媒体をバッテリに循環させることでバッテリを冷却することができるようにしたものも開発されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
特開2014−213765号公報 特許第5860360号公報 特許第5860361号公報
上記の如くバッテリを冷却するときに、例えば熱媒体の温度で被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御した場合、バッテリの温度が熱媒体に反映されるまでにはタイムラグが存在するため、バッテリの温度が上昇しているにも拘わらず、被温調対象用熱交換器に冷媒が流れない状態が発生する。また、例えば圧縮機を吸熱器の温度で制御し、車室内の空調を行いながらバッテリを冷却する場合には、バッテリの冷却は吸熱器の温度制御に従属することになるため、バッテリの温度が上昇しているにも拘わらず、圧縮機が低い能力(回転数)で運転される状態が発生する。そして、何れの場合にもバッテリの温度が過剰に上昇してしまうため、改善が望まれていた。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、被温調対象の温度が過剰に上昇してしまう不都合を未然に回避することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調するものであって、吸熱器への冷媒の流通を制御するための吸熱器用弁装置と、冷媒を吸熱させて被温調対象を直接、又は、熱媒体を介して冷却するための被温調対象用熱交換器と、この被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御するための被温調対象用弁装置を備え、制御装置は、吸熱器の温度に基づいて圧縮機の運転を制御し、被温調対象用熱交換器、又は、熱媒体の温度に基づいて被温調対象用弁装置を開閉制御する空調+被温調対象冷却モードを有し、この空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度が所定の上限値TcellUL1以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL1より高くなった場合、被温調対象用弁装置を開いた状態に固定することを特徴とする。
請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度が所定の開固定解除値以下になった場合、又は、当該開固定解除値より低下した場合、被温調対象用弁装置を開閉制御する状態に復帰することを特徴とする。
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、所定の報知装置を備え、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度により被温調対象用弁装置を開いた状態に固定した場合、報知装置にて所定の空調能力低下報知動作を実行することを特徴とする。
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、吸熱器の温度がその目標温度より高い場合、又は、吸熱器の温度がその目標温度に所定の余裕度を加えた値より高い場合、空調能力低下報知動作を実行することを特徴とする。
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、被温調対象用弁装置を開いた状態に固定し、吸熱器用弁装置を閉じて被温調対象用熱交換器、又は、熱媒体の温度に基づいて圧縮機の運転を制御する被温調対象冷却(単独)モードを有し、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度が上限値TcellUL1より高いもう一つの上限値TcellUL2以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL2より高くなった場合、被温調対象冷却(単独)モードに移行することを特徴とする。
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、被温調対象冷却(単独)モードに移行した後、被温調対象の温度が所定の単独冷却解除値以下に低下した場合、又は、当該単独冷却解除値より低下した場合、空調+被温調対象冷却モードに移行することを特徴とする。
請求項7の発明の車両用空気調和装置は、請求項5又は請求項6の発明において制御装置は、所定の報知装置を備え、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度により被温調対象冷却(単独)モードに移行した場合、報知装置にて所定の空調停止報知動作を実行することを特徴とする。
本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、吸熱器への冷媒の流通を制御するための吸熱器用弁装置と、冷媒を吸熱させて被温調対象を直接、又は、熱媒体を介して冷却するための被温調対象用熱交換器と、この被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御するための被温調対象用弁装置を備え、制御装置が、吸熱器の温度に基づいて圧縮機の運転を制御し、被温調対象用熱交換器、又は、熱媒体の温度に基づいて被温調対象用弁装置を開閉制御する空調+被温調対象冷却モードを有するので、吸熱器の温度により圧縮機を制御して車室内の空調を行いながら、被温調対象用熱交換器、又は、熱媒体の温度により被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御して、被温調対象の冷却も行うことができるようになる。
このとき、制御装置は空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度が所定の上限値TcellUL1以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL1より高くなった場合、被温調対象用弁装置を開いた状態に固定するので、被温調対象の温度が上限値TcellUL1以上になったこと、又は、上限値TcellUL1より高くなったことで被温調対象用熱交換器に冷媒を常時流通するように被温調対象用弁装置の制御を変更し、被温調対象の温度を迅速に低下させることが可能となる。これにより、被温調対象の温度が過剰に上昇する不都合を未然に回避し、被温調対象の劣化を防止してその寿命を延ばすことが可能となる。
そして、請求項2の発明の如く制御装置が、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度が所定の開固定解除値以下になった場合、又は、当該開固定解除値より低下した場合、被温調対象用弁装置を開閉制御する状態に復帰するようにすれば、被温調対象の温度が所定の開固定解除値以下に低下したこと、又は、開固定解除値より低下したことで、被温調対象用弁装置の制御を支障無く通常の状態に戻すことができるようになる。
また、請求項3の発明によれば、上記各発明に加えて制御装置が、所定の報知装置を備え、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度により被温調対象用弁装置を開いた状態に固定した場合、報知装置にて所定の空調能力低下報知動作を実行するようにしたので、被温調対象の温度が上限値TcellUL1以上になり、又は、当該上限値TcellUL1より高くなって被温調対象用弁装置を開いた状態に固定したことで、空調能力が低下することを乗員に報知することができるようになる。これにより、乗員は故障が生じて空調能力が低下したのではないことを認識することが可能となる。
この場合、請求項4の発明の如く制御装置が、吸熱器の温度がその目標温度より高い場合、又は、吸熱器の温度がその目標温度に所定の余裕度を加えた値より高い場合に、空調能力低下報知動作を実行するようにすれば、実際に空調能力が低下したときのみ、空調能力低下報知動作を実行し、無用な不安感を乗員に与える不都合も回避することができるようになる。
更に、請求項5の発明の如く制御装置に、被温調対象用弁装置を開いた状態に固定し、吸熱器用弁装置を閉じて被温調対象用熱交換器、又は、熱媒体の温度に基づいて圧縮機の運転を制御する被温調対象冷却(単独)モードを設け、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度が上限値TcellUL1より高いもう一つの上限値TcellUL2以上になった場合、又は、上限値TcellUL2より高くなった場合には、制御装置が被温調対象冷却(単独)モードに移行するようにすれば、被温調対象用弁装置を開いた状態に固定しても、被温調対象の温度が更に上昇して上限値TcellUL2以上になった場合、又は、上限値TcellUL2より高くなった場合、車室内の空調を停止し、全ての冷媒を用いて被温調対象を冷却することができるようになる。これにより、強力に被温調対象を冷却して、迅速に安全な温度域まで低下させることができるようになる。
そして、請求項6の発明の如く制御装置が、被温調対象冷却(単独)モードに移行した後、被温調対象の温度が所定の単独冷却解除値以下に低下した場合、又は、単独冷却解除値より低下した場合には、空調+被温調対象冷却モードに移行するようにすれば、被温調対象の温度が所定の単独冷却解除値以下に低下したこと、又は、単独冷却解除値より低下したことで、車室内の空調を支障無く再開し、被温調対象の冷却も支障無く継続することができるようになるものである。
更に、請求項7の発明によれば、請求項5又は請求項6の発明に加えて制御装置が、所定の報知装置を備え、空調+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象の温度により被温調対象冷却(単独)モードに移行した場合、報知装置にて所定の空調停止報知動作を実行するようにしたので、被温調対象の温度が上限値TcellUL2以上になり、又は、当該上限値TcellUL2より高くなって被温調対象冷却(単独)モードに移行したことで、車室内の空調が停止されたことを乗員に報知することができるようになる。これにより、乗員は故障が生じて車室内の空調が停止したのではないことを認識することが可能となる。
本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図1の車両用空気調和装置の制御装置の電気回路のブロック図である。 図2の制御装置が実行する運転モードを説明する図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる暖房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる除湿暖房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる除湿冷房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる冷房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる空調(優先)+バッテリ冷却モードとバッテリ冷却(優先)+空調モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによるバッテリ冷却(単独)モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる除霜モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラの圧縮機制御に関する制御ブロック図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラの圧縮機制御に関するもう一つの制御ブロック図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラの空調(優先)+バッテリ冷却モードでの電磁弁69の制御を説明するブロック図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラの圧縮機制御に関する更にもう一つの制御ブロック図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラのバッテリ冷却(優先)+空調モードでの電磁弁35の制御を説明するブロック図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによるALARM状態と、ALARM解除状態を説明する図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる空調(優先)+バッテリ冷却モードでのALARM状態とALARM解除状態の制御を説明する図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる空調(優先)+バッテリ冷却モードでのALARM状態とALARM解除状態のもう一つの制御を説明する図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラにより、バッテリ温度に基づいて空調(優先)+バッテリ冷却モードからバッテリ冷却(単独)モードに移行する制御を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、車両に搭載されているバッテリ55に充電された電力を走行用モータ(電動モータ。図示せず)に供給することで駆動し、走行するものであり、本発明の車両用空気調和装置1の後述する圧縮機2も、バッテリ55から供給される電力で駆動されるものとする。
即ち、実施例の車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Rを用いたヒートポンプ運転により暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、除霜モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、バッテリ冷却(優先)+空調モード、及び、バッテリ冷却(単独)モードの各運転モードを切り換えて実行することで車室内の空調やバッテリ55の温調を行うものである。
このうち、バッテリ冷却(単独)モードが本発明における被温調対象冷却(単独)モードの実施例であり、空調(優先)+バッテリ冷却モードが本発明における空調+被温調対象冷却モードの実施例となる。
尚、車両としては電気自動車に限らず、エンジンと走行用モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効である。また、実施例の車両用空気調和装置1を適用する車両は外部の充電器(急速充電器や通常の充電器)からバッテリ55に充電可能とされているものである。更に、前述したバッテリ55や走行用モータ、それを制御するインバータ等が本発明における車両に搭載された被温調対象となるが、以下の実施例ではバッテリ55を例に採り上げて説明する。
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内の空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒がマフラー5と冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱(冷媒の熱を放出)させるための放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁(電子膨張弁)から成る室外膨張弁6と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱(冷媒に熱を吸収)させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる機械式膨張弁から成る室内膨張弁8と、空気流通路3内に設けられて冷房時及び除湿時に冷媒を蒸発させて車室内外から冷媒に吸熱(冷媒に熱を吸収)させるための吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、冷媒回路Rが構成されている。
そして、室外膨張弁6は放熱器4から出て室外熱交換器7に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、全閉も可能とされている。また、実施例では機械式膨張弁が使用された室内膨張弁8は、吸熱器9に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、吸熱器9における冷媒の過熱度を調整する。
尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。
また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7の冷媒出口側の冷媒配管13Aは、吸熱器9に冷媒を流す際に開放される開閉弁としての電磁弁17(冷房用)を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは逆止弁18、室内膨張弁8、及び、吸熱器用弁装置としての電磁弁35(キャビン用)を順次介して吸熱器9の冷媒入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。また、逆止弁18は室内膨張弁8の方向が順方向とされている。
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される開閉弁としての電磁弁21(暖房用)を介して吸熱器9の冷媒出口側の冷媒配管13Cに連通接続されている。そして、この冷媒配管13Cがアキュムレータ12の入口側に接続され、アキュムレータ12の出口側は圧縮機2の冷媒吸込側の冷媒配管13Kに接続されている。
更に、放熱器4の冷媒出口側の冷媒配管13Eにはストレーナ19が接続されており、更に、この冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前(冷媒上流側)で冷媒配管13Jと冷媒配管13Fに分岐し、分岐した一方の冷媒配管13Jが室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管13Fは除湿時に開放される開閉弁としての電磁弁22(除湿用)を介し、逆止弁18の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bに連通接続されている。
これにより、冷媒配管13Fは室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18をバイパスするバイパス回路となる。また、室外膨張弁6にはバイパス用の開閉弁としての電磁弁20が並列に接続されている。
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環)と、車室外の空気である外気(外気導入)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
尚、実施例の吸込切換ダンパ26は、吸込口25の外気吸込口と内気吸込口を任意の比率で開閉することにより、空気流通路3の吸熱器9に流入する空気(外気と内気)のうちの内気の比率を0〜100%の間で調整することができるように構成されている(外気の比率も100%〜0%の間で調整可能)。
また、放熱器4の風下側(空気下流側)における空気流通路3内には、実施例ではPTCヒータ(電気ヒータ)から成る補助加熱装置としての補助ヒータ23が設けられ、放熱器4を経て車室内に供給される空気を加熱することが可能とされている。更に、放熱器4の空気上流側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を放熱器4及び補助ヒータ23に通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。
更にまた、放熱器4の空気下流側における空気流通路3には、FOOT(フット)、VENT(ベント)、DEF(デフ)の各吹出口(図1では代表して吹出口29で示す)が形成されており、この吹出口29には上記各吹出口からの空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ31が設けられている。
更に、車両用空気調和装置1は、バッテリ55(被温調対象)に熱媒体を循環させて当該バッテリ55の温度を調整するための機器温度調整装置61を備えている。実施例の機器温度調整装置61は、バッテリ55に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ62と、被温調対象用熱交換器としての冷媒−熱媒体熱交換器64と、加熱装置としての熱媒体加熱ヒータ63を備え、それらとバッテリ55が熱媒体配管66にて環状に接続されている。
実施例の場合、循環ポンプ62の吐出側に冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの入口が接続され、この熱媒体流路64Aの出口は熱媒体加熱ヒータ63の入口に接続されている。この熱媒体加熱ヒータ63の出口がバッテリ55の入口に接続され、バッテリ55の出口が循環ポンプ62の吸込側に接続されている。
この機器温度調整装置61で使用される熱媒体としては、例えば水、HFO−1234yfのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、熱媒体加熱ヒータ63はPTCヒータ等の電気ヒータから構成されている。更に、バッテリ55の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ55と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。
そして、循環ポンプ62が運転されると、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに流入する。この冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63に至り、当該熱媒体加熱ヒータ63が発熱されている場合にはそこで加熱された後、バッテリ55に至り、熱媒体はそこでバッテリ55と熱交換する。そして、このバッテリ55と熱交換した熱媒体が循環ポンプ62に吸い込まれることで熱媒体配管66内を循環される。
一方、冷媒回路Rの冷媒配管13Fと冷媒配管13Bとの接続部の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bには、分岐回路としての分岐配管67の一端が接続されている。この分岐配管67には実施例では機械式の膨張弁から構成された補助膨張弁68と、被温調対象用弁装置としての電磁弁(チラー用)69が順次設けられている。補助膨張弁68は冷媒−熱媒体熱交換器64の後述する冷媒流路64Bに流入する冷媒を減圧膨張させると共に、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bにおける冷媒の過熱度を調整する。
そして、分岐配管67の他端は冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに接続されており、この冷媒流路64Bの出口には冷媒配管71の一端が接続され、冷媒配管71の他端は冷媒配管13Dとの合流点より冷媒上流側(アキュムレータ12の冷媒上流側)の冷媒配管13Cに接続されている。そして、これら補助膨張弁68や電磁弁69、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64B等も冷媒回路Rの一部を構成すると同時に、機器温度調整装置61の一部をも構成することになる。
電磁弁69が開いている場合、室外熱交換器7から出た冷媒(一部又は全ての冷媒)は分岐配管67に流入し、補助膨張弁68で減圧された後、電磁弁69を経て冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路64Bを流れる過程で熱媒体流路64Aを流れる熱媒体から吸熱した後、冷媒配管71、冷媒配管13C、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれることになる。
次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ45及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23、循環ポンプ62と熱媒体加熱ヒータ63も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ63が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
更に、車両通信バス65には走行を含む車両全般の制御を司る車両コントローラ72(ECU)と、バッテリ55の充放電の制御を司るバッテリコントローラ(BMS:Battery Management system)73と、GPSナビゲーション装置74が接続されている。車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74もプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成されており、制御装置11を構成する空調コントローラ45とヒートポンプコントローラ32は、車両通信バス65を介してこれら車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74と情報(データ)の送受信を行う構成とされている。
空調コントローラ45は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ45の入力には、車両の外気温度Tamを検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれて吸熱器9に流入する空気の温度を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)温度を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52の各出力と、車室内の設定温度や運転モードの切り換え等の車室内の空調設定操作や情報の表示を行うための空調操作部53が接続されている。尚、図中53Aはこの空調操作部53に設けられた報知装置としてのディスプレイである。
また、空調コントローラ45の出力には、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、吹出口切換ダンパ31が接続され、それらは空調コントローラ45により制御される。
ヒートポンプコントローラ32は、主に冷媒回路Rの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、放熱器4の冷媒入口温度Tcxin(圧縮機2の吐出冷媒温度でもある)を検出する放熱器入口温度センサ43と、放熱器4の冷媒出口温度Tciを検出する放熱器出口温度センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ46と、放熱器4の冷媒出口側の冷媒圧力(放熱器4の圧力:放熱器圧力Pci)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の温度(吸熱器9自体の温度、又は、吸熱器9により冷却された直後の空気(冷却対象)の温度:以下、吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器7の冷媒蒸発温度:室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ49と、補助ヒータ23の温度を検出する補助ヒータ温度センサ50A(運転席側)及び50B(助手席側)の各出力が接続されている。
また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、電磁弁22(除湿用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁20(バイパス用)、電磁弁35(キャビン用)及び電磁弁69(チラー用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ63はそれぞれコントローラを内蔵しており、実施例では圧縮機2や補助ヒータ23、循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
尚、機器温度調整装置61を構成する循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63はバッテリコントローラ73により制御されるようにしてもよい。更に、このバッテリコントローラ73には機器温度調整装置61の冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの出口側の熱媒体の温度(熱媒体温度Tw:被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度)を検出する熱媒体温度センサ76と、バッテリ55の温度(バッテリ55自体の温度:バッテリ温度Tcell)を検出するバッテリ温度センサ77の出力が接続されている。そして、実施例ではバッテリ55の残量(蓄電量)やバッテリ55の充電に関する情報(充電中であることの情報や充電完了時間、残充電時間等)、熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcellは、バッテリコントローラ73から車両通信バス65を介して空調コントローラ45や車両コントローラ72に送信される。尚、バッテリ55の充電時における充電完了時間や残充電時間に関する情報は、後述する急速充電器等の外部の充電器から供給される情報である。
ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、外気湿度センサ34、HVAC吸込温度センサ36、内気温度センサ37、内気湿度センサ38、室内CO2濃度センサ39、吹出温度センサ41、日射センサ51、車速センサ52、空気流通路3に流入して当該空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(空調コントローラ45が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ45が算出)、室内送風機27の電圧(BLV)、前述したバッテリコントローラ73からの情報、GPSナビゲーション装置74からの情報、空調操作部53の出力は空調コントローラ45から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
また、ヒートポンプコントローラ32からも冷媒回路Rの制御に関するデータ(情報)が車両通信バス65を介して空調コントローラ45に送信される。尚、前述したエアミックスダンパ28による風量割合SWは、0≦SW≦1の範囲で空調コントローラ45が算出する。そして、SW=1のときはエアミックスダンパ28により、吸熱器9を経た空気の全てが放熱器4及び補助ヒータ23に通風されることになる。
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32)は、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、及び、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転と、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転と、除霜モードを切り換えて実行する。これらが図3に示されている。
このうち、暖房モードと、除湿暖房モードと、除湿冷房モードと、冷房モードと、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転は、実施例ではバッテリ55を充電しておらず、車両のイグニッション(IGN)がONされ、空調操作部53の空調スイッチがONされている場合に実行されるものである。但し、リモート運転時(プレ空調等)にはイグニッションがOFFの場合にも実行される。また、バッテリ55を充電中でもバッテリ冷却要求が無く、空調スイッチがONされているときは実行される。一方、バッテリ冷却(優先)+空調モードと、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転は、例えば急速充電器(外部電源)のプラグを接続し、バッテリ55に充電しているときに実行されるものである。但し、バッテリ冷却(単独)モードは、バッテリ55の充電中以外にも、空調スイッチがOFFで、バッテリ冷却要求があった場合(高外気温で走行時等)には実行される。
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32は、イグニッションがONされているときや、イグニッションがOFFされていてもバッテリ55が充電中であるときは、機器温度調整装置61の循環ポンプ62を運転し、図4〜図10に破線で示す如く熱媒体配管66内に熱媒体を循環させるものとする。更に、図3には示していないが、実施例のヒートポンプコントローラ32は、機器温度調整装置61の熱媒体加熱ヒータ63を発熱させることでバッテリ55を加熱するバッテリ加熱モードも実行する。
(1)暖房モード
先ず、図4を参照しながら暖房モードについて説明する。尚、各機器の制御はヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45の協働により実行されるものであるが、以下の説明ではヒートポンプコントローラ32を制御主体とし、簡略化して説明する。図4には暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調コントローラ45の空調操作部53へのマニュアルの空調設定操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21を開き、電磁弁17、電磁弁20、電磁弁22、電磁弁35、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cに至り、更にこの冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、冷媒配管13Kからガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4にて加熱された空気は吹出口29から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は、車室内に吹き出される空気の目標温度(車室内に吹き出される空気の温度の目標値)である後述する目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器4の目標温度)から目標放熱器圧力PCOを算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度Tci及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pciに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度を制御する。
また、ヒートポンプコントローラ32は、必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く暖房する。
(2)除湿暖房モード
次に、図5を参照しながら除湿暖房モードについて説明する。図5は除湿暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21、電磁弁22、電磁弁35を開き、電磁弁17、電磁弁20、電磁弁69は閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て一部は冷媒配管13Jに入り、室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cに至り、この冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
一方、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の残りは分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bに至る。次に、冷媒は室内膨張弁8に至り、この室内膨張弁8にて減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときに吸熱器9で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cに出て冷媒配管13Dからの冷媒(室外熱交換器7からの冷媒)と合流した後、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は、実施例では目標ヒータ温度TCOから算出される目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御するか、又は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数を制御する。このとき、ヒートポンプコントローラ32は放熱器圧力Pciによるか吸熱器温度Teによるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機2を制御する。また、吸熱器温度Teに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。
また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿暖房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く除湿暖房する。
(3)除湿冷房モード
次に、図6を参照しながら除湿冷房モードについて説明する。図6は除湿冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、及び、電磁弁35を開き、電磁弁20、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至り、暖房モードや除湿暖房モードよりも開き気味(大きい弁開度の領域)で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着し、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこを経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱(除湿暖房時よりも加熱能力は低い)されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)と吸熱器9の目標温度(吸熱器温度Teの目標値)である目標吸熱器温度TEOに基づき、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOにするように圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)と目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力Pciの目標値)に基づき、放熱器圧力Pciを目標放熱器圧力PCOにするように室外膨張弁6の弁開度を制御することで放熱器4による必要なリヒート量(再加熱量)を得る。
また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿冷房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(再加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、車室内の温度を下げ過ぎること無く、除湿冷房する。
(4)冷房モード
次に、図7を参照しながら冷房モードについて説明する。図7は冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、及び、電磁弁35を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。尚、補助ヒータ23には通電されない。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)のみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13Kを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。
(5)空調(優先)+バッテリ冷却モード(空調+被温調対象冷却モード)
次に、図8を参照しながら空調(優先)+バッテリ冷却モードについて説明する。図8は空調(優先)+バッテリ冷却モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、電磁弁35、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、及び、電磁弁22を閉じる。
そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。尚、この運転モードでは補助ヒータ23には通電されない。また、熱媒体加熱ヒータ63にも通電されない。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)のみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後に分流され、一方はそのまま冷媒配管13Bを流れて室内膨張弁8に至る。この室内膨張弁8に流入した冷媒はそこで減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13Kを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。
他方、逆止弁18を経た冷媒の残りは分流され、分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入し、そこで蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に実線矢印で示す)。
一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66内を冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒と熱交換し、吸熱されて熱媒体は冷却される。この冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に破線矢印で示す)。
この空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁35を開いた状態を維持し、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて後述する図12に示す如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例では熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体の温度(熱媒体温度Tw:バッテリコントローラ73から送信される)に基づき、電磁弁69を以下の如く開閉制御する。
尚、吸熱器温度Teは、実施例における吸熱器9の温度又はそれにより冷却される対象(空気)の温度である。また、熱媒体温度Twは、実施例における冷媒−熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)により冷却される対象(熱媒体)の温度として採用しているが、被温調対象であるバッテリ55の温度を示す指標でもある(以下、同じ)。
図13はこの空調(優先)+バッテリ冷却モードにおける電磁弁69の開閉制御のブロック図を示している。ヒートポンプコントローラ32の被温調対象用電磁弁制御部90には熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twと、当該熱媒体温度Twの目標値としての所定の目標熱媒体温度TWOが入力される。そして、被温調対象用電磁弁制御部90は、目標熱媒体温度TWOの上下に所定の温度差を有して上限値TwULと下限値TwLLを設定し、電磁弁69を閉じている状態からバッテリ55の発熱等により熱媒体温度Twが高くなり、上限値TwULまで上昇した場合(上限値TwULを上回った場合、又は、上限値TwUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を開放する(電磁弁69開指示)。これにより、冷媒は冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発し、熱媒体流路64Aを流れる熱媒体を冷却するので、この冷却された熱媒体によりバッテリ55は冷却される。
その後、熱媒体温度Twが下限値TwLLまで低下した場合(下限値TwLLを下回った場合、又は、下限値TwLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を閉じる(電磁弁69閉指示)。以後、このような電磁弁69の開閉を繰り返して、車室内の冷房を優先しながら、熱媒体温度Twを目標熱媒体温度TWOに制御し、バッテリ55の冷却を行う。
(6)空調運転の切り換え
ヒートポンプコントローラ32は下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する車室内空気の温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
そして、ヒートポンプコントローラ32は起動時には外気温度センサ33が検出する外気温度Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Tamや目標吹出温度TAO、熱媒体温度Tw等の運転条件や環境条件、設定条件の変化に応じ、前記各空調運転を選択して切り換えていく。例えば、冷房モードから空調(優先)+バッテリ冷却モードへの移行は、バッテリコントローラ73からのバッテリ冷却要求が入力されたことに基づいて実行される。この場合、バッテリコントローラ73は例えば熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcellが所定値以上に上昇した場合にバッテリ冷却要求を出力し、ヒートポンプコントローラ32や空調コントローラ45に送信するものである。
(7)バッテリ冷却(優先)+空調モード
次に、バッテリ55の充電中の動作について説明する。例えば急速充電器(外部電源)の充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているときに(これらの情報はバッテリコントローラ73から送信される)、車両のイグニッション(IGN)のON/OFFに拘わらず、バッテリ冷却要求があり、空調操作部53の空調スイッチがONされた場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(優先)+空調モードを実行する。このバッテリ冷却(優先)+空調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方は、図8に示した空調(優先)+バッテリ冷却モードの場合と同様である。
但し、このバッテリ冷却(優先)+空調モードの場合、実施例ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁69を開いた状態に維持し、熱媒体温度センサ76(バッテリコントローラ73から送信される)が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する図14に示す如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例では吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づき、電磁弁35を以下の如く開閉制御する。
図15はこのバッテリ冷却(優先)+空調モードにおける電磁弁35の開閉制御のブロック図を示している。ヒートポンプコントローラ32の吸熱器用電磁弁制御部95には吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teと、当該吸熱器温度Teの目標値としての所定の目標吸熱器温度TEOが入力される。そして、吸熱器用電磁弁制御部95は、目標吸熱器温度TEOの上下に所定の温度差を有して上限値TeULと下限値TeLLを設定し、電磁弁35を閉じている状態から吸熱器温度Teが高くなり、上限値TeULまで上昇した場合(上限値TeULを上回った場合、又は、TeUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁35を開放する(電磁弁35開指示)。これにより、冷媒は吸熱器9に流入して蒸発し、空気流通路3を流通する空気を冷却する。
その後、吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合(下限値TeLLを下回った場合、又は、下限値TeLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁35を閉じる(電磁弁35閉指示)。以後、このような電磁弁35の開閉を繰り返して、バッテリ55の冷却を優先しながら、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOに制御し、車室内の冷房を行う。
(8)バッテリ冷却(単独)モード(被温調対象冷却(単独)モード)
次に、イグニッションのON/OFFに拘わらず、空調操作部53の空調スイッチがOFFされた状態で、急速充電器の充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているとき、バッテリ冷却要求があった場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(単独)モードを実行する。但し、バッテリ55の充電中以外にも、空調スイッチがOFFで、バッテリ冷却要求があった場合(高外気温で走行時等)には実行される。尚、ヒートポンプコントローラ32は、空調(優先)+バッテリ冷却モードからもこのバッテリ冷却(単独)モードに移行する場合があるが、それについては後に詳述する。
図9はこのバッテリ冷却(単独)モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。バッテリ冷却(単独)モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁35を閉じる。そして、圧縮機2、及び、室外送風機15を運転する。尚、室内送風機27は運転されず、補助ヒータ23にも通電されない。また、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63も通電されない。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき、電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後、全てが分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入し、そこで蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に実線矢印で示す)。
一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66内を冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却されるようになる。この冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に破線矢印で示す)。
このバッテリ冷却(単独)モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御することにより、バッテリ55を冷却する。
(9)除霜モード
次に、図10を参照しながら室外熱交換器7の除霜モードについて説明する。図10は除霜モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。前述した如く暖房モードでは、室外熱交換器7では冷媒が蒸発し、外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって付着する。
そこで、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXO(室外熱交換器7における冷媒蒸発温度)と、室外熱交換器7の無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseとの差ΔTXO(=TXObase−TXO)を算出しており、室外熱交換器温度TXOが無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseより低下して、その差ΔTXOが所定値以上に拡大した状態が所定時間継続した場合、室外熱交換器7に着霜しているものと判定して所定の着霜フラグをセットする。
そして、この着霜フラグがセットされており、空調操作部53の空調スイッチがOFFされた状態で、急速充電器の充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されるとき、ヒートポンプコントローラ32は以下の如く室外熱交換器7の除霜モードを実行する。
ヒートポンプコントローラ32はこの除霜モードでは、冷媒回路Rを前述した暖房モードの状態とした上で、室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、当該圧縮機2から吐出された高温の冷媒を放熱器4、室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入させ、当該室外熱交換器7の着霜を融解させる(図10)。そして、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXOが所定の除霜終了温度(例えば、+3℃等)より高くなった場合、室外熱交換器7の除霜が完了したものとして除霜モードを終了する。
(10)バッテリ加熱モード
また、空調運転を実行しているとき、或いは、バッテリ55を充電しているとき、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ加熱モードを実行する。このバッテリ加熱モードでは、ヒートポンプコントローラ32は循環ポンプ62を運転し、熱媒体加熱ヒータ63に通電する。尚、電磁弁69は閉じる。
これにより、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管66内を冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこを通過して熱媒体加熱ヒータ63に至る。このとき熱媒体加熱ヒータ63は発熱されているので、熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63により加熱されて温度上昇した後、バッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は加熱されると共に、バッテリ55を加熱した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す。
このバッテリ加熱モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて熱媒体加熱ヒータ63の通電を制御することにより、熱媒体温度Twを所定の目標熱媒体温度TWOに調整し、バッテリ55を加熱する。
(11)ヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の制御
また、ヒートポンプコントローラ32は、暖房モードでは放熱器圧力Pciに基づき、図11の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出し、除湿冷房モード、冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、吸熱器温度Teに基づき、図12の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出する。尚、除湿暖房モードでは圧縮機目標回転数TGNChと圧縮機目標回転数TGNCcのうちの低い方向を選択する。また、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードでは、熱媒体温度Twに基づき、図13の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCwを算出する。
(11−1)放熱器圧力Pciに基づく圧縮機目標回転数TGNChの算出
先ず、図11を用いて放熱器圧力Pciに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図11は放熱器圧力Pciに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部78は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO−Te)/(Thp−Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、ヒータ温度Thpの目標値である前述した目標ヒータ温度TCOと、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを算出する。
尚、ヒータ温度Thpは放熱器4の風下側の空気温度(推定値)であり、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pciと放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度Tciから算出(推定)する。また、過冷却度SCは放熱器入口温度センサ43と放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒入口温度Tcxinと冷媒出口温度Tciから算出される。
前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部79が算出する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部81はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力Pciに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを算出する。そして、F/F操作量演算部78が算出したF/F操作量TGNChffとF/B操作量演算部81が算出したF/B操作量TGNChfbは加算器82で加算され、TGNCh00としてリミット設定部83に入力される。
リミット設定部83では制御上の下限回転数ECNpdLimLoと上限回転数ECNpdLimHiのリミットが付けられてTGNCh0とされた後、圧縮機OFF制御部84を経て圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。即ち、圧縮機2の回転数は上限回転数ECNpdLimHi以下に制限される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この放熱器圧力Pciに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNChにより、放熱器圧力Pciが目標放熱器圧力PCOになるように圧縮機2の運転を制御する。
尚、圧縮機OFF制御部84は、圧縮機目標回転数TGNChが上述した下限回転数ECNpdLimLoとなり、放熱器圧力Pciが目標放熱器圧力PCOの上下に設定された所定の上限値PULと下限値PLLのうちの上限値PULまで上昇した状態(上限値PULを上回った状態、又は、上限値PUL以上となった状態。以下、同じ)が所定時間th1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON−OFF制御するON−OFFモードに入る。
この圧縮機2のON−OFFモードでは、放熱器圧力Pciが下限値PLLまで低下した場合(下限値PLLを下回った場合、又は、下限値PLL以下となった場合。以下、同じ)、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNChを下限回転数ECNpdLimLoとして運転し、その状態で放熱器圧力Pciが上限値PULまで上昇した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数ECNpdLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、放熱器圧力Pciが下限値PULまで低下し、圧縮機2を起動した後、放熱器圧力Pciが下限値PULより高くならない状態が所定時間th2継続した場合、圧縮機2のON−OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
(11−2)吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcの算出
次に、図12を用いて吸熱器温度Teに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図12は吸熱器温度Teに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部86は外気温度Tamと、空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(室内送風機27のブロワ電圧BLVでもよい)と、目標放熱器圧力PCOと、吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを算出する。
また、F/B操作量演算部87は目標吸熱器温度TEOと吸熱器温度Teに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcfbを算出する。そして、F/F操作量演算部86が算出したF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部87が算出したF/B操作量TGNCcfbは加算器88で加算され、TGNCc00としてリミット設定部89に入力される。
リミット設定部89では制御上の下限回転数TGNCcLimLoと上限回転数TGNCcLimHiのリミットが付けられてTGNCc0とされた後、圧縮機OFF制御部91を経て圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。従って、圧縮機2の回転数は上限回転数TGNCcLimHi以下に制限される。但し、この上限回転数TGNCcLimHiは後述する如くヒートポンプコントローラ32により変更される。また、加算器88で加算された値TGNCc00が上限回転数TGNCcLimHiと下限回転数TGNCcLimLo以内であり、後述するON−OFFモードにならなければ、この値TGNCc00が圧縮機目標回転数TGNCc(圧縮機2の回転数となる)。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この吸熱器温度Teに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCcにより、吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOになるように圧縮機2の運転を制御する。
尚、圧縮機OFF制御部91は、圧縮機目標回転数TGNCcが上述した下限回転数TGNCcLimLoとなり、吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOの上下に設定された上限値TeULと下限値TeLLのうちの下限値TeLLまで低下した状態が所定時間tc1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON−OFF制御するON−OFFモードに入る。
この場合の圧縮機2のON−OFFモードでは、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇した場合、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNCcを下限回転数TGNCcLimLoとして運転し、その状態で吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数TGNCcLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、吸熱器温度Teが上限値TeULより低くならない状態が所定時間tc2継続した場合、この場合の圧縮機2のON−OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
(11−3)熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCwの算出
次に、図14を用いて熱媒体温度Twに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図14は熱媒体温度Twに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCwを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部92は外気温度Tamと、機器温度調整装置61内の熱媒体の流量Gw(循環ポンプ62の出力から算出される)と、バッテリ55の発熱量(バッテリコントローラ73から送信される)と、バッテリ温度Tcell(バッテリコントローラ73から送信される)と、熱媒体温度Twの目標値である目標熱媒体温度TWOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcwffを算出する。
また、F/B操作量演算部93は目標熱媒体温度TWOと熱媒体温度Tw(バッテリコントローラ73から送信される)に基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCwfbを算出する。そして、F/F操作量演算部92が算出したF/F操作量TGNCwffとF/B操作量演算部93が算出したF/B操作量TGNCwfbは加算器94で加算され、TGNCw00としてリミット設定部96に入力される。
リミット設定部96では制御上の下限回転数TGNCwLimLoと上限回転数TGNCwLimHiのリミットが付けられてTGNCw0とされた後、圧縮機OFF制御部97を経て圧縮機目標回転数TGNCwとして決定される。従って、圧縮機2の回転数は上限回転数TGNCwLimHi以下に制限される。但し、この上限回転数TGNCwLimHiは後述する如くヒートポンプコントローラ32により変更される。また、加算器94で加算された値TGNCw00が上限回転数TGNCwLimHiと下限回転数TGNCwLimLo以内であり、後述するON−OFFモードにならなければ、この値TGNCw00が圧縮機目標回転数TGNCw(圧縮機2の回転数となる)。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この熱媒体温度Twに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCwにより、熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOになるように圧縮機2の運転を制御する。
尚、圧縮機OFF制御部97は、圧縮機目標回転数TGNCwが上述した下限回転数TGNCwLimLoとなり、熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOの上下に設定された上限値TwULと下限値TwLLのうちの下限値TwLLまで低下した状態が所定時間tw1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON−OFF制御するON−OFFモードに入る。
この場合の圧縮機2のON−OFFモードでは、熱媒体温度Twが上限値TwULまで上昇した場合、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNCwを下限回転数TGNCwLimLoとして運転し、その状態で熱媒体温度Twが下限値TwLLまで低下した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数TGNCwLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、熱媒体温度Twが上限値TwULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、熱媒体温度Twが上限値TwULより低くならない状態が所定時間tw2継続した場合、この場合の圧縮機2のON−OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
(12)ヒートポンプコントローラ32によるバッテリ温度Tcellの過剰上昇防止制御
次に、図16〜図19を参照しながら、ヒートポンプコントローラ32が実行するバッテリ温度Tcellの過剰上昇防止制御について説明する。尚、この制御は前述した如く例えば車両が走行中に、空調(優先)+バッテリ冷却モードを実行している際に行われる制御である。
空調(優先)+バッテリ冷却モード(空調+被温調対象冷却モード)では、前述した如く熱媒体温度Twで電磁弁69を開閉制御し、冷媒−熱媒体熱交換器64への冷媒の流通を制御しているが、バッテリ55の温度(バッテリ温度Tcell)が熱媒体(熱媒体温度Tw)に反映されるまでにはタイムラグが存在する。そのため、例えば走行用モータの出力が高くなり、バッテリ55からの放電量も上昇してバッテリ温度Tcellが上昇していても、熱媒体温度Twが前述した上限値TwUL(図13)まで上昇しないうちは電磁弁69は開放されず、冷媒−熱媒体熱交換器64に冷媒が流れない状態が発生する。
また、空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、前述した図12の如く吸熱器温度Teと目標吸熱器温度TEOで圧縮機2の回転数が制御されているため、バッテリ55の冷却は吸熱器9の温度制御に従属することになる。そのため、バッテリ温度Tcellが上昇していても、圧縮機2の回転数が低い状態が続いている場合には、バッテリ55の温度が過剰に上昇してしまう危険性がある。
そこで、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ温度Tcellの所定の下限値TcellLLと、所定の上限値TcellUL1を設定し(TcellLL<TcellUL1)、バッテリコントローラ73から送信されるバッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以上となった場合、又は、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1より高くなった場合、図16に示す如くバッテリ55のALARM状態とすると共に、バッテリ温度Tcellが下限値TcellLL以下に低下した場合、又は、バッテリ温度Tcellが下限値TcellLLより低下した場合、ALARM状態を解除する動作を実行する。尚、この下限値TcellLL以下の温度、又は、下限値TcellLLより低い温度の領域は、バッテリ55の安全な温度域である。
そして、図17に示す如く空調(優先)+バッテリ冷却モードで電磁弁69が閉じているときに、バッテリ温度Tcellが上昇して図中の時刻t1で上限値TcellUL1以上となった場合、又は、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1より高くなった場合、ALARM状態として電磁弁69を開くと共に、その後は熱媒体温度Twにかかわらず、当該電磁弁69を開いた状態に固定する。
また、図18に示す如く空調(優先)+バッテリ冷却モードで電磁弁69が開いているときに、バッテリ温度Tcellが上昇して時刻t1で上限値TcellUL1以上となった場合、又は、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1より高くなった場合にもALARM状態とし、電磁弁69が開いた状態を維持すると共に、その後は熱媒体温度Twにかかわらず、当該電磁弁69を開いた状態に固定する。
また、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以上となったこと、又は、上限値TcellUL1より高くなったことでバッテリ55のALARM状態とし、電磁弁69を開いた状態に固定した場合、その旨を空調コントローラ45に通知する。空調コントローラ45はヒートポンプコントローラ32からALARM状態としている旨の通知を受信した場合、実施例では吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOより高くなったこと(Te>TEO)、又は、目標吸熱器温度TEOに所定の余裕度αを加えた値より高くなったことを条件として(Te>TEO+α)、空調操作部53のディスプレイ53Aにおいて、バッテリ温度Tcellが上昇したことで車室内の空調能力(冷房能力)が低下する旨の所定の表示を行う(空調能力低下報知動作)。
このように、電磁弁69が開いた状態に固定されれば、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bには圧縮機2が運転されている限り、常時冷媒が流通されることになるので、通常であればバッテリ温度Tcellは迅速に低下していくことになる。そして、各図に示す如くその後、時刻t2でバッテリ温度Tcellが下限値TcellLL以下に低下した場合、又は、バッテリ温度Tcellが下限値TcellLLより低下した場合、ヒートポンプコントローラ32はALARM状態を解除し、以後は熱媒体温度Twで電磁弁69を開閉制御する状態に復帰する。即ち、実施例ではこの下限値TcellLLが本発明における開固定解除値となる。尚、開固定解除値としては下限値TcellLLに限らず、上限値TcellUL1を開固定解除値としてもよい。但し、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以上となった場合にALARM状態として電磁弁69が開いた状態を維持するときは、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1より低下したときに電磁弁69の開固定を解除し、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1より高くなった場合にALARM状態として電磁弁69が開いた状態を維持するときには、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以下に低下、又は、それより低下したときに電磁弁69の開固定を解除するものとする。
また、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ温度Tcellが下限値TcellLL以下に低下したこと、又は、バッテリ温度Tcellが下限値TcellLLより低下したことでバッテリ55のALARM状態を解除した場合、その旨、空調コントローラ45に通知する。空調コントローラ45はヒートポンプコントローラ32からALARM状態を解除した旨の通知を受信した場合、空調操作部53のディスプレイ53Aに車室内の空調能力(冷房能力)が低下する旨の表示を行っているときには、当該表示を停止する。
ここで、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて、上述した如くバッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以上となり、又は、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1より高くなり、ALARM状態として電磁弁69を開いた状態に固定しても、バッテリ温度Tcellが更に上昇を続けた場合は、図19に示す制御を実行する。
即ち、ヒートポンプコントローラ32は上述した上限値TcellUL1よりも高いもう一つの上限値TcellUL2(TcellUL1<TcellUL2)を有している。そして、空調(優先)+バッテリ冷却モードで通常状態から時刻t3で上述したALARM状態となって電磁弁69を開いた状態に固定した後も、バッテリ温度Tcellが尚も上昇を続け、図19に示すように時刻t4で上限値TcellUL2以上になった場合、又は、上限値TcellUL2より高くなった場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(単独)モードに移行する。
即ち、図14に示した熱媒体温度Twと目標TWOによる圧縮機2の回転数の制御に切り換えると共に、電磁弁69は開いた状態に固定したまま、電磁弁35を閉じた状態に固定する。これにより、車室内の空調は停止され、全ての冷媒を用いてバッテリ55は強力に冷却されるようになる。
また、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ温度Tcellが上限値TcellUL2以上となったこと、又は、上限値TcellUL2より高くなったことでバッテリ冷却(単独)モードに移行した場合、その旨を空調コントローラ45に通知する。空調コントローラ45はヒートポンプコントローラ32から係る通知を受信した場合、実施例では上述した空調能力が低下する旨の表示に代えて、空調操作部53のディスプレイ53Aにおいて、バッテリ温度Tcellが更に上昇したことで車室内の空調が停止している旨の所定の表示を行う(空調能力停止報知動作)。
これにより、バッテリ温度Tcellが低下する方向に向かい、時刻t5で上限値TcellUL1以下になった場合、又は、上限値TcellUL1より低下した場合、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁69を開いた状態に固定したまま、電磁弁35を開き、空調(優先)+バッテリ冷却モードに移行する。即ち、圧縮機2を吸熱器温度Teと目標吸熱器温度TEOに基づく回転数制御に戻し、電磁弁35は開いた状態に固定するが、ALARM状態は解除せず、電磁弁69は開いた状態に固定する。従って、実施例では上限値TcellUL1が本発明における単独冷却解除値となる。
また、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以下になったこと、又は、上限値TcellUL1より低下したことで空調(優先)+バッテリ冷却モードに移行した場合、その旨を空調コントローラ45に通知する。空調コントローラ45はヒートポンプコントローラ32から係る通知を受信した場合、空調操作部53のディスプレイ53Aに表示している車室内の空調が停止している旨の表示を停止し、空調能力が低下する旨の表示に戻る。
その後、時刻t6でバッテリ温度Tcellが下限値TcellLL以下になった場合、又は、バッテリ温度Tcellが下限値TcellLLより低下した場合、ヒートポンプコントローラ32はALARM状態を解除し、以後は熱媒体温度Twで電磁弁69を開閉制御する状態に復帰する。ディスプレイ53Aの空調能力が低下する旨の表示も停止する。尚、前述した単独冷却解除値としては上限値TcellUL1に限らず、上限値TcellUL2を単独冷却解除値としてもよい。但し、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL2以上となった場合にバッテリ冷却(単独)モードに移行するときは、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL2より低下したときに空調(優先)+バッテリ冷却モードに移行し、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL2より高くなった場合にバッテリ冷却(単独)モードに移行するときには、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL2以下に低下、又は、それより低下したときに空調(優先)+バッテリ冷却モードに移行するものとする。また、前述した下限値TcellLLを単独冷却解除値としてもよい。その場合には、バッテリ冷却(単独)モードから熱媒体温度Twで電磁弁69を開閉制御する空調(優先)+バッテリ冷却モードに直接復帰することになる。
以上の如く空調(優先)+バッテリ冷却モードでは吸熱器温度Teに基づいて圧縮機2の回転数を制御し、熱媒体温度Twに基づいて電磁弁69を開閉制御するので、吸熱器温度Teにより圧縮機2を制御して車室内の空調を行いながら、熱媒体温度Twにより冷媒−熱媒体熱交換器64への冷媒の流通を制御して、バッテリ55の冷却も行うことができるが、この空調(優先)+バッテリ冷却モードのときに、バッテリ温度Tcellが所定の上限値TcellUL1以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL1より高くなった場合、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁69を開いた状態に固定するようにしたので、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以上になったこと、又は、当該上限値TcellUL1より高くなったことで冷媒−熱媒体熱交換器64に冷媒を常時流通するように電磁弁69の制御を変更し、バッテリ55の温度を迅速に低下させることが可能となる。これにより、バッテリ55の温度が過剰に上昇する不都合を未然に回避し、バッテリ55の劣化を防止してその寿命を延ばすことが可能となる。
そして、ヒートポンプコントローラ32は空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて、バッテリ温度Tcellが所定の開固定解除値以下になった場合、又は、当該開固定解除値より低下した場合、電磁弁69を開閉制御する状態に復帰するようにしたので、バッテリ温度Tcellが所定の開固定解除値以下になったこと、又は、当該開固定解除値より低下したことで、電磁弁69の制御を支障無く通常の状態に戻すことができるようになる。
また、実施例では制御装置11の空調コントローラ45はディスプレイ53Aを備えており、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて、バッテリ温度Tcellにより電磁弁69を開いた状態に固定した場合、ディスプレイ53Aにて所定の空調能力低下報知動作を実行するようにしたので、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1以上になり、又は、当該上限値TcellUL1より高くなって電磁弁69を開いた状態に固定したことで、空調能力が低下することを乗員に報知することができるようになる。これにより、乗員は故障が生じて空調能力が低下したのではないことを認識することが可能となる。
この場合、空調コントローラ45は吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOより高い場合、又は、吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEO+αより高い場合に、空調能力低下報知動作を実行するので、実際に空調能力が低下したときのみ、空調能力低下報知動作を実行し、無用な不安感を乗員に与える不都合も回避することができるようになる。
更に、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL1より高いもう一つの上限値TcellUL2以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL2より高くなった場合には、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(単独)モードに移行するので、電磁弁69を開いた状態に固定しても、バッテリ温度Tcellが更に上昇して上限値TcellUL2以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL2より高くなった場合、車室内の空調を停止し、全ての冷媒を用いてバッテリ55を冷却することができるようになる。これにより、強力にバッテリ55を冷却して、迅速に安全な温度域まで低下させることができるようになる。
そして、ヒートポンプコントローラ32は、バッテリ冷却(単独)モードに移行した後、バッテリ温度Tcellが所定の単独冷却解除値以下に低下した場合、又は、当該単独冷却解除値より低下した場合には、電磁弁69を開いた状態に固定したまま、空調(優先)+バッテリ冷却モードに移行するので、バッテリ温度Tcellが所定の単独冷却解除値以下に低下したこと、又は、当該単独冷却解除値より低下したことで、車室内の空調を支障無く再開し、バッテリ55の冷却も支障無く継続することができるようになる。
更に、実施例では空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいて、バッテリ温度Tcellによりバッテリ冷却(単独)モードに移行した場合、ディスプレイ53Aにて所定の空調停止報知動作を実行するようにしたので、バッテリ温度Tcellが上限値TcellUL2以上になり、又は、当該上限値TcellUL2より高くなってバッテリ冷却(単独)モードに移行したことで、車室内の空調が停止されたことを乗員に報知することができるようになる。これにより、乗員は故障が生じて車室内の空調が停止したのではないことを認識することが可能となる。
尚、実施例の機器温度調整装置61は、熱媒体を循環させてバッテリ55の温調を行うようにしたが、それに限らず、冷媒とバッテリ55(被温調対象)を直接熱交換させる被温調対象用熱交換器を使用してもよい。その場合には、被温調対象用熱交換器の冷媒出口に温度センサを設け、前述した空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、この温度センサが検出する被温調対象用熱交換器を出た冷媒の温度を被温調対象用熱交換器の温度として、この温度でヒートポンプコントローラ32が電磁弁69を開閉制御するようにすると共に、バッテリ冷却(優先)+空調モードと、バッテリ冷却(単独)モードでは、同じく被温調対象用熱交換器を出た冷媒の温度でヒートポンプコントローラ32が圧縮機2の回転数を制御することになる。
また、実施例では車室内の冷房とバッテリ55の冷却を同時に行う空調(優先)+バッテリ冷却モードとバッテリ冷却(優先)+空調モードで車室内を冷房しながらバッテリ55を冷却することができる車両用空気調和装置1で説明したが、バッテリ55の冷却は冷房中に限らず、他の空調運転、例えば前述した除湿暖房モードとバッテリ55の冷却を同時に行うようにしてもよい。その場合には、除湿暖房モードで電磁弁69を開き、冷媒配管13Fを経て吸熱器9に向かう冷媒の一部を分岐配管67に流入させ、冷媒−熱媒体熱交換器64に流すことになり、係る状態も本発明における空調+被温調対象冷却モードとなる。
更に、実施例では電磁弁35を吸熱器用弁装置(弁装置)、電磁弁69を被温調対象用弁装置(弁装置)としたが、室内膨張弁8や補助膨張弁68を全閉可能な電動弁にて構成した場合には、各電磁弁35や69は不要となり、室内膨張弁8が本発明における吸熱器用弁装置(弁装置)となり、補助膨張弁68が被温調対象用弁装置(弁装置)となる。
また、実施例で説明した冷媒回路Rの構成や数値はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。更に、実施例では暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モード等の各運転モードを有する車両用空気調和装置1で本発明を説明したが、それに限らず、例えば冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、及び、バッテリ冷却(単独)モードを実行可能とされた車両用空気調和装置にも本発明は有効である。
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
11 制御装置
32 ヒートポンプコントローラ(制御装置の一部を構成)
35 電磁弁(吸熱器用弁装置)
45 空調コントローラ(制御装置の一部を構成)
48 吸熱器温度センサ
55 バッテリ(被温調対象)
61 機器温度調整装置
64 冷媒−熱媒体熱交換器(被温調対象用熱交換器)
68 補助膨張弁
69 電磁弁(被温調対象用弁装置)
76 熱媒体温度センサ
R 冷媒回路

Claims (7)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
    制御装置を少なくとも備えて前記車室内を空調する車両用空気調和装置において、
    前記吸熱器への前記冷媒の流通を制御するための吸熱器用弁装置と、
    前記冷媒を吸熱させて前記被温調対象を直接、又は、熱媒体を介して冷却するための被温調対象用熱交換器と、
    該被温調対象用熱交換器への前記冷媒の流通を制御するための被温調対象用弁装置を備え、
    前記制御装置は、前記吸熱器の温度に基づいて前記圧縮機の運転を制御し、前記被温調対象用熱交換器、又は、前記熱媒体の温度に基づいて前記被温調対象用弁装置を開閉制御する空調+被温調対象冷却モードを有し、
    該空調+被温調対象冷却モードにおいて、前記被温調対象の温度が所定の上限値TcellUL1以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL1より高くなった場合、前記被温調対象用弁装置を開いた状態に固定することを特徴とする車両用空気調和装置。
  2. 前記制御装置は、前記空調+被温調対象冷却モードにおいて、前記被温調対象の温度が所定の開固定解除値以下に低下した場合、又は、当該開固定解除値より低下した場合、前記被温調対象用弁装置を開閉制御する状態に復帰することを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。
  3. 前記制御装置は、所定の報知装置を備え、前記空調+被温調対象冷却モードにおいて、前記被温調対象の温度により前記被温調対象用弁装置を開いた状態に固定した場合、前記報知装置にて所定の空調能力低下報知動作を実行することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用空気調和装置。
  4. 前記制御装置は、前記吸熱器の温度がその目標温度より高い場合、又は、前記吸熱器の温度がその目標温度に所定の余裕度を加えた値より高い場合、前記空調能力低下報知動作を実行することを特徴とする請求項3に記載の車両用空気調和装置。
  5. 前記制御装置は、前記被温調対象用弁装置を開いた状態に固定し、前記吸熱器用弁装置を閉じて前記被温調対象用熱交換器、又は、前記熱媒体の温度に基づいて前記圧縮機の運転を制御する被温調対象冷却(単独)モードを有し、
    前記空調+被温調対象冷却モードにおいて、前記被温調対象の温度が前記上限値TcellUL1より高いもう一つの上限値TcellUL2以上になった場合、又は、当該上限値TcellUL2より高くなった場合、前記被温調対象冷却(単独)モードに移行することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  6. 前記制御装置は、前記被温調対象冷却(単独)モードに移行した後、前記被温調対象の温度が所定の単独冷却解除値以下に低下した場合、又は、当該単独冷却解除値より低下した場合、前記空調+被温調対象冷却モードに移行することを特徴とする請求項5に記載の車両用空気調和装置。
  7. 前記制御装置は、所定の報知装置を備え、前記空調+被温調対象冷却モードにおいて、前記被温調対象の温度により前記被温調対象冷却(単独)モードに移行した場合、前記報知装置にて所定の空調停止報知動作を実行することを特徴とする請求項5又は請求項6のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
JP2018236428A 2018-12-18 2018-12-18 車両用空気調和装置 Pending JP2020097320A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240025231A1 (en) * 2020-12-23 2024-01-25 Sanden Corporation Vehicle air conditioning apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12023983B2 (en) * 2021-03-24 2024-07-02 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for instant cabin heat for a vehicle
DE102021213795A1 (de) 2021-12-03 2023-06-07 Mahle International Gmbh Wärmepumpensystem

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5592680A (en) * 1978-12-29 1980-07-14 Advance:Kk Coffee roaster
JP2002352866A (ja) * 2001-05-28 2002-12-06 Honda Motor Co Ltd 電気自動車のバッテリ冷却装置
KR101155804B1 (ko) * 2005-10-07 2012-06-12 한라공조주식회사 자동차용 히트펌프 시스템의 제어방법
JP5375764B2 (ja) * 2010-07-29 2013-12-25 三菱自動車工業株式会社 車両用エアコンシステムの制御装置
US20130319029A1 (en) * 2011-02-22 2013-12-05 Hitachi, Ltd. Vehicle thermal system
JP5505350B2 (ja) * 2011-03-30 2014-05-28 株式会社デンソー 車両用冷凍サイクル装置
JP5867166B2 (ja) * 2012-03-05 2016-02-24 株式会社デンソー 車両用空調装置
JP2013217631A (ja) * 2012-03-14 2013-10-24 Denso Corp 冷凍サイクル装置
JP5860361B2 (ja) * 2012-08-13 2016-02-16 カルソニックカンセイ株式会社 電動車両用熱管理システム
JP5860360B2 (ja) * 2012-08-13 2016-02-16 カルソニックカンセイ株式会社 電動車両用熱管理システム
JP6125312B2 (ja) * 2013-04-26 2017-05-10 サンデンホールディングス株式会社 車両用空気調和装置
JP5668811B2 (ja) * 2013-08-08 2015-02-12 三菱自動車工業株式会社 車両用エアコンシステムの制御装置
JP2015116955A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 カルソニックカンセイ株式会社 車両用表示装置
JP2017171209A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 車両用空調装置および空調制御方法
JP7147279B2 (ja) * 2018-06-08 2022-10-05 株式会社デンソー 車両用冷凍サイクル装置
JP7221639B2 (ja) * 2018-10-09 2023-02-14 サンデン株式会社 車両用空気調和装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240025231A1 (en) * 2020-12-23 2024-01-25 Sanden Corporation Vehicle air conditioning apparatus

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