JP7213698B2 - VEHICLE BATTERY TEMPERATURE ADJUSTMENT DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER WITH SAME - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されたバッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置、及び、それを備えて車室内を空調するヒートポンプ方式の車両用空気調和装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery temperature adjustment device that adjusts the temperature of a battery mounted on a vehicle, and a heat pump type vehicle air conditioner that includes the same and air-conditions the interior of the vehicle.
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プラグイン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、バッテリからの給電により駆動する電動式の圧縮機と、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)。 BACKGROUND ART Vehicles such as electric vehicles and plug-in hybrid vehicles, in which a driving motor is driven by electric power supplied from a battery mounted in the vehicle, have come into wide use due to the emergence of environmental problems in recent years. An air conditioner that can be applied to such a vehicle includes a refrigerant circuit in which an electric compressor driven by power supply from a battery, a radiator, a heat absorber, and an outdoor heat exchanger are connected. In addition, the refrigerant discharged from the compressor is radiated by a radiator, the refrigerant radiated by this radiator is heated by absorbing heat in an outdoor heat exchanger, and the refrigerant discharged from the compressor is radiated by an outdoor heat exchanger. A vehicle interior is air-conditioned by allowing the air to evaporate in a heat absorber (evaporator) and absorbing the heat to cool the vehicle (see, for example, Patent Document 1).
また、バッテリは例えば周囲の温度環境や自己発熱により温度が上昇する。このような高温となった状態で充放電を行うと劣化が進行するため、冷媒回路にバッテリ用の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)とをこのバッテリ用の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(温調)することができるようにした車両用空気調和装置も開発されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
Also, the temperature of the battery rises due to, for example, the ambient temperature environment and self-heating. Since deterioration progresses when charging and discharging are performed in such a high temperature state, a heat exchanger for the battery is separately provided in the refrigerant circuit, and the refrigerant circulating in the refrigerant circuit and the battery refrigerant (heat medium) are separated from this. Vehicle air conditioners have also been developed in which heat is exchanged by a battery heat exchanger and the heat medium that has exchanged heat is circulated through the battery to cool (temperature control) the battery (for example, ,
上記のような車両用空気調和装置でバッテリの温調を行う場合、圧縮機等で消費される電力が車両の航続可能距離に影響を与える。即ち、バッテリの充電率SOC(State Of Charge)が低下している場合、バッテリの温調を行うことによって、車両の航続可能距離が低下してしまうことになる。 When the temperature of the battery is controlled by the vehicle air conditioner as described above, the electric power consumed by the compressor and the like affects the cruising distance of the vehicle. That is, when the state of charge (SOC) of the battery is decreasing, the cruising distance of the vehicle is decreased by adjusting the temperature of the battery.
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、車両の航続可能距離の低下を抑制しながら、バッテリの温調を行うことができる車両のバッテリ温度調整装置、及び、それを備えた車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such conventional technical problems, and is a vehicle battery temperature adjustment device capable of controlling the temperature of a battery while suppressing a decrease in the cruising distance of the vehicle. And it aims at providing the air conditioner for vehicles provided with the same.
本発明の車両のバッテリ温度調整装置は、車両に搭載されたバッテリより給電されて動作すると共に、当該バッテリの温度を調整するものであって、制御装置を備え、バッテリの劣化を示す指標であるバッテリ充電率SOCに対して、バッテリの劣化を考慮しない通常域が設定されており、制御装置は、所定の充電実施予定地に関する情報に基づき、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域にあり、且つ、充電実施予定地までの距離が所定の閾値D以上ある場合、バッテリの温調を実行しないことを特徴とする。 A battery temperature adjustment device for a vehicle according to the present invention operates by being powered by a battery mounted on a vehicle and adjusts the temperature of the battery. For the battery charging rate SOC, a normal range is set in which deterioration of the battery is not taken into consideration, and the control device controls the battery charging rate SOC to fall within the normal range of the battery charging rate SOC based on the information on the predetermined scheduled charging location. and the distance to the scheduled charging site is equal to or greater than a predetermined threshold value D, the temperature control of the battery is not executed.
請求項2の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、上記発明においてバッテリの劣化を示す指標であるバッテリ温度Tcellに対して、バッテリの劣化を考慮しない通常域が設定されており、制御装置は、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの通常域にある場合、バッテリの温調を実行しないことを特徴とする。 In the vehicle battery temperature adjustment device of the second aspect of the invention, a normal range is set for the battery temperature Tcell, which is an index indicating the deterioration of the battery in the above invention, and the deterioration of the battery is not taken into consideration . When the battery charging rate SOC is in the normal range of the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell is in the normal range of the battery temperature Tcell, the temperature control of the battery is not executed.
請求項3の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、上記発明においてバッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに対して、通常域を外れた所定の余裕域として警告域がそれぞれ設定されており、制御装置は、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの通常域又は警告域にある場合、バッテリの温調を実行しないことを特徴とする。
In the vehicle battery temperature adjustment device of the invention of
請求項4の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、上記発明においてバッテリ温度Tcellに対して、バッテリの劣化域として所定の危険域が設定されており、制御装置は、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが危険域に入った場合、バッテリの温調を実行することを特徴とする。
In the vehicle battery temperature adjustment device of the invention of
請求項5の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、請求項3又は請求項4の発明においてバッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに対して、バッテリの劣化域として所定の危険域がそれぞれ設定されており、制御装置は、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率の危険域に入り、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの危険域に入った場合、バッテリの温調を実行することを特徴とする。 According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a vehicle battery temperature adjusting device according to the third or fourth aspect of the present invention , in which predetermined critical regions are set as battery deterioration regions for the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell. When the battery charging rate SOC enters the critical range of the battery charging rate and the battery temperature Tcell enters the critical range of the battery temperature Tcell, the control device executes temperature control of the battery. do.
請求項6の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、上記各発明においてバッテリの劣化を示す指標であるバッテリ充電率SOCに対して、当該バッテリ充電率SOCが減少したときのバッテリの劣化域として所定の危険域が設定されており、制御装置は、バッテリ充電率SOCが低下して危険域に入った場合、バッテリの温調を抑制することを特徴とする。 According to the sixth aspect of the present invention, there is provided a vehicle battery temperature adjusting device, which is a predetermined battery deterioration range when the battery charging rate SOC, which is an indicator of battery deterioration in each of the above inventions, decreases. is set, and the control device suppresses temperature control of the battery when the battery charging rate SOC drops and enters the dangerous range.
請求項7の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、上記各発明において制御装置は、バッテリ劣化状態SOHが所定の閾値SOH1以下、又は、所定の閾値SOH1より低下した場合、バッテリの温調を実行することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a vehicle battery temperature adjustment device according to each of the above inventions, wherein the control device performs temperature adjustment of the battery when the battery deterioration state SOH is equal to or lower than a predetermined threshold value SOH1 or lower than a predetermined threshold value SOH1. characterized by
請求項8の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、上記各発明において冷却装置を備え、この冷却装置を用いてバッテリを冷却可能とされていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a vehicle battery temperature adjusting device according to each of the above inventions, wherein the cooling device is provided, and the battery can be cooled by using the cooling device.
請求項9の発明の車両のバッテリ温度調整装置は、上記各発明において加熱装置を備え、この加熱装置を用いてバッテリを加熱可能とされていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a battery temperature adjusting device for a vehicle in each of the above inventions, wherein the heating device is provided, and the heating device is used to heat the battery.
請求項10の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明の車両のバッテリ温度調整装置と、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器を備えて車室内を空調すると共に、バッテリ温度調整装置は、冷媒を用いてバッテリを冷却可能とされていることを特徴とする。 A vehicle air conditioner according to a tenth aspect of the present invention includes the vehicle battery temperature adjusting device according to each of the above inventions, a compressor for compressing a refrigerant, and an indoor heat exchanger for exchanging heat between the air supplied to the vehicle interior and the refrigerant. and an outdoor heat exchanger provided outside the vehicle to air-condition the interior of the vehicle, and the battery temperature control device is capable of cooling the battery using a refrigerant.
本発明によれば、車両に搭載されたバッテリより給電されて動作すると共に、当該バッテリの温度を調整する車両のバッテリ温度調整装置において、制御装置を備えており、バッテリの劣化を示す指標であるバッテリ充電率SOCに対して、バッテリの劣化を考慮しない通常域を設定し、制御装置が、所定の充電実施予定地に関する情報に基づき、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域にあり、且つ、充電実施予定地までの距離が所定の閾値D以上ある場合、バッテリの温調を実行しないようにしたので、充電実施予定地までの距離が遠い場合であって、バッテリの温調が必要無い状態ではバッテリの温調を許可せず、バッテリの温調を行うことによる消費電力を削減して、充電実施予定地までたどり着けなくなる不都合を未然に回避することができるようになる。 According to the present invention, a battery temperature adjusting device for a vehicle, which operates by being powered by a battery mounted on a vehicle and adjusts the temperature of the battery, includes a control device, and is an indicator of deterioration of the battery. For the battery charging rate SOC, a normal range is set in which deterioration of the battery is not taken into account, and the control device detects that the battery charging rate SOC is within the normal range of the battery charging rate SOC based on information on a predetermined scheduled charging location. Further, when the distance to the scheduled charging site is greater than or equal to the predetermined threshold value D, the temperature control of the battery is not executed. It is possible to avoid the inconvenience of not being able to reach a planned charging site by not permitting the temperature control of the battery in an unnecessary state and reducing the power consumption due to the temperature control of the battery.
請求項2の発明によれば、上記発明においてバッテリの劣化を示す指標であるバッテリ温度Tcellに対して、バッテリの劣化を考慮しない通常域を設定し、制御装置が、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの通常域にある場合、バッテリの温調を実行しないようにしたので、バッテリの温調が必要無い状態ではバッテリの温調を許可せず、バッテリの温調を行うことによる消費電力を削減して、車両の航続可能距離の低下を抑制することができるようになる。According to the invention of
この場合、請求項3の発明の如くバッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに対して、通常域を外れた所定の余裕域として警告域をそれぞれ設定し、制御装置が、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの通常域又は警告域にある場合、バッテリの温調を実行しないようにすることで、より車両の航続可能距離を優先したバッテリの温調制御を実現することが可能となる。
In this case, as in the invention of
但し、請求項4の発明の如くバッテリ温度Tcellに対して、バッテリの劣化域として所定の危険域を設定し、制御装置が、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが危険域に入った場合、バッテリの温調を実行する。これにより、バッテリ充電率SOCが許容できる状態であっても、バッテリ温度Tcellが危険な状態になったときにはバッテリの温調を許可して、異常な温度によるバッテリの劣化を未然に回避することができるようになる。
However, as in the invention of
また、請求項5の発明の如くバッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに対して、バッテリの劣化域として所定の危険域がそれぞれ設定し、制御装置が、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率の危険域に入り、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの危険域に入った場合、バッテリの温調を実行する。これにより、バッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellが危険な状態になったときには、充電実施予定地までの距離が遠くてもバッテリの温調を許可して、異常な充電率と温度によるバッテリの劣化を回避することができるようになる。
Further, as in the invention of
また、請求項6の発明によれば、上記各発明に加えてバッテリの劣化を示す指標であるバッテリ充電率SOCに対して、当該バッテリ充電率SOCが減少したときのバッテリの劣化域として所定の危険域を設定し、制御装置が、バッテリ充電率SOCが低下して危険域に入った場合、バッテリの温調を抑制するようにしたので、バッテリの充電率が著しく低下している状態ではバッテリの温調を抑制し、バッテリの温調を行うことによる充電率の更なる低下を抑制することができるようになる。
According to the invention of
また、請求項7の発明によれば、上記各発明に加えて制御装置が、バッテリ劣化状態SOHが所定の閾値SOH1以下、又は、所定の閾値SOH1より低下した場合、バッテリの温調を実行するようにしたので、バッテリの劣化状態を示すバッテリ劣化状態SOHが低下した場合には、バッテリの温調を行ってそれ以上の劣化の進行を抑制することができるようになる。
According to the invention of
また、請求項8の発明によれば、上記各発明に加えて冷却装置を設け、この冷却装置を用いてバッテリを冷却可能としたので、バッテリの異常な高温による劣化を効果的に解消若しくは抑制することができるようになる。 According to the eighth aspect of the invention, a cooling device is provided in addition to each of the above inventions, and the cooling device can be used to cool the battery. Therefore, the deterioration of the battery due to abnormally high temperatures can be effectively eliminated or suppressed. be able to
また、請求項9の発明によれば、上記各発明に加えて加熱装置を設け、この加熱装置を用いてバッテリを加熱可能としたので、バッテリの異常な低温による劣化を効果的に解消若しくは抑制することができるようになる。 According to the ninth aspect of the invention, a heating device is provided in addition to each of the above inventions, and the heating device can be used to heat the battery. Therefore, the deterioration of the battery due to abnormally low temperatures can be effectively eliminated or suppressed. be able to
そして、請求項10の発明の車両用空気調和装置によれば、上記各発明の車両のバッテリ温度調整装置と、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器を備えており、バッテリ温度調整装置は、冷媒を用いてバッテリを冷却可能とされているので、車室内を空調しながら、円滑にバッテリの冷却を実行し、バッテリの劣化を解消若しくは抑制することができるようになる。
According to the vehicle air conditioner of the invention of
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は本発明の車両のバッテリ温度調整装置を適用した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の後述する冷媒回路Rの電動式の圧縮機2や、バッテリ温度調整装置61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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of a
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。
That is, the vehicle
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プラグイン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、実施例のバッテリ55はリチウムイオン電池を採用している。
The vehicle is not limited to an electric vehicle, and the present invention is also effective for a so-called plug-in hybrid vehicle that shares an engine and a driving motor. In addition, the vehicle to which the
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)させる室内熱交換器としての放熱器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)させる室内熱交換器としての吸熱器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。
A
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。
The
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。
The
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、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。
In addition, the
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。
In addition, the
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。
Furthermore, a
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。
As a result, the
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。
Further, the
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)。
The
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。
Further, in the
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。
Furthermore, the
更に、車両用空気調和装置1は、バッテリ55に熱媒体を循環させて当該バッテリ55の温度を調整する本発明のバッテリ温度調整装置61を備えている。実施例のバッテリ温度調整装置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、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。
Further, the
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。
In the embodiment, the inlet of the heat
このバッテリ温度調整装置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。
As the heat medium used in the battery
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。
When the
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、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。
On the other hand, a
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、圧縮機2、放熱器5、室外熱交換器7等も冷媒回路Rの一部を構成すると同時に、バッテリ温度調整装置61の一部である本発明における冷却装置をも構成することになる。
The other end of the
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。
When the
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。尚、この制御装置11も本発明のバッテリ温度調整装置61を構成するものである。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。
Next, FIG. 2 shows a block diagram of the
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。
Further, the
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に設けられた出力装置としてのディスプレイである。
The air-
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。
The output of the
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。
The
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。
The output of the
尚、バッテリ温度調整装置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にはバッテリ温度調整装置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:バッテリ55の温度を示す指標)を検出する熱媒体温度センサ76と、バッテリ55の温度(以下、バッテリ温度Tcell:これもバッテリ55の温度を示す指標)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。
Note that the
そして、実施例ではバッテリ55の充電率(以下、バッテリ充電率SOC)や、熱媒体温度Tw、バッテリ温度Tcell、バッテリ55の劣化状態(以下、バッテリ劣化状態SOH)の他、バッテリ55に関する情報(放電深度DoD、サイクル劣化、保存劣化、充電中であること、充電完了時間、残充電時間等に関する情報)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。
In the embodiment, in addition to the charging rate of the battery 55 (hereinafter referred to as battery charging rate SOC), the heat medium temperature Tw, the battery temperature Tcell, the deterioration state of the battery 55 (hereinafter referred to as battery deterioration state SOH), information on the battery 55 ( Information on depth of discharge DoD, cycle deterioration, storage deterioration, charging, charging completion time, remaining charging time, etc.) is transmitted from the
ここで、バッテリコントローラ(BMS)73は、実施例では複数のリチウムイオン電池セルから構成されたバッテリ55の各電池セルの電圧、電流、温度等を測定する測定機能と(バッテリ温度センサ77が温度を測定)、測定したデータを表示する表示機能と、充放電時に各電池セルに流れる電流を調節し、各電池セルの電圧を一定に保つバランス機能と、充放電時に予め設定した電圧、電流、温度等の上限値・下限値を超えた場合、エラー信号を発し、又は、充放電を停止するエラー機能を備えている。
Here, the battery controller (BMS) 73 has a measurement function of measuring the voltage, current, temperature, etc., of each battery cell of the
また、前述したバッテリ充電率SOC(State of Charge)は、バッテリ55の充電状態、即ち、充電率であり、SOC=(残容量/満充電容量)×100で定義される。このバッテリ充電率SOCの変化に伴い、電池セルの内部抵抗も変化する。
Also, the aforementioned battery charging rate SOC (State of Charge) is the state of charge of the
前述したバッテリ劣化状態SOH(States of Health)は、バッテリ55の劣化状態を示す。バッテリ55の劣化状態には、一般的には容量の減少、抵抗の上昇が挙げられるが、定義としては、初期と比べた容量の劣化状態(容量維持率)=(使用して或る時点での容量/初期の容量)×100、及び/又は、抵抗の劣化状態(抵抗上昇率)=(使用して或る時点での抵抗値/初期の抵抗値)×100を指すことになる。
The aforementioned battery deterioration state SOH (States of Health) indicates the deterioration state of the
前述した放電深度DoD(Depth of Discharge)とは、バッテリ55の放電容量に対する放電量の比率であり、バッテリ55を完全に使い切った状態が放電深度100%となる。前述したサイクル劣化とは、バッテリ55の放電/充電を繰り返すうちに化学反応などで劣化が進むことである。一般的に300~500回程度の放電/充電を繰り返すと容量が約半分になる。前述した保存劣化とは、バッテリ55を使用せずに放置する場合、内部の化学反応により容量が減少することであり、充電状態や高温状態では劣化が促進され易い。
The aforementioned depth of discharge DoD (Depth of Discharge) is the ratio of the amount of discharge to the discharge capacity of the
従って、上記バッテリ充電率SOC、バッテリ温度Tcell、バッテリ劣化状態SOH、放電震度DoD、サイクル劣化、保存劣化はバッテリ55の劣化を示す指標といえる。
Therefore, the battery charging rate SOC, battery temperature Tcell, battery deterioration state SOH, discharge seismic intensity DoD, cycle deterioration, and storage deterioration can be said to be indicators of deterioration of the
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からの各情報(バッテリ充電率SOC、バッテリ温度Tcell、バッテリ劣化状態SOH他の情報)、GPSナビゲーション装置74からの情報、空調操作部53に入力された情報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。
The
また、ヒートポンプコントローラ32からも冷媒回路Rやバッテリ温度調整装置61の制御に関するデータ(情報)、空調操作部53に出力する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。
The
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。
Next, the operation of the
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。
Of these, the heating mode, the dehumidifying heating mode, the dehumidifying cooling mode, the cooling mode, and the air conditioning (priority) + battery cooling mode each air conditioning operation does not charge the
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、バッテリ温度調整装置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、バッテリ温度調整装置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。
Further, in the embodiment, the
(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。
(1) Heating Mode First, the heating mode will be described with reference to FIG. The control of each device is executed by the cooperation of the
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。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
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。
After leaving the
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。
The
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。
Moreover, when the heating capacity (heating capacity) of the
(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。
(2) Dehumidifying Heating Mode Next, the dehumidifying heating mode will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the dehumidifying and heating mode. In the dehumidifying heating mode, the
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。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
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。
After the refrigerant liquefied in the
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。
On the other hand, the remainder of the condensed refrigerant flowing through the
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。
The refrigerant evaporated in the
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。
In the embodiment, the
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。
Also in this dehumidification heating mode, if the heating capacity (heating capacity) of the
(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。
(3) Dehumidifying Cooling Mode Next, the dehumidifying cooling mode will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the dehumidifying cooling mode. In the dehumidifying cooling mode, the
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。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
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。
The refrigerant exiting the
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。
The refrigerant evaporated in the
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。
The
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。
Also in this dehumidification cooling mode, if the heating capacity (reheating capacity) of the
(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。
(4) Cooling Mode Next, the cooling mode will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the cooling mode. In the cooling mode, the
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。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
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。
The refrigerant exiting the
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。
The refrigerant evaporated in the
(5)空調(優先)+バッテリ冷却モード
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。
(5) Air Conditioning (Priority) + Battery Cooling Mode Next, the air conditioning (priority) + battery cooling mode will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the air conditioning (priority) + battery cooling mode. In the air conditioning (priority) + battery cooling mode, the
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。
Then, the
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。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
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。
The refrigerant exiting the
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。
The refrigerant evaporated in the
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)。
On the other hand, the rest of the refrigerant that has passed through the
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)。
On the other hand, since the
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。
In this air conditioning (priority)+battery cooling mode, the
図13は空調(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のバッテリ用電磁弁制御部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の目標値としての目標熱媒体温度TWOが入力される。そして、バッテリ用電磁弁制御部90は、目標熱媒体温度TWOの上下に所定の温度差を有して制御上限値TwULと制御下限値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、制御上限値TwULまで上昇した場合(制御上限値TwULを上回った場合、又は、制御上限値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。
FIG. 13 shows a block diagram of the opening/closing control of the
その後、熱媒体温度Twが制御下限値TwLLまで低下した場合(制御下限値TwLLを下回った場合、又は、制御下限値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。
After that, when the heat medium temperature Tw drops to the control lower limit value TwLL (when it falls below the control lower limit value TwLL, or when it becomes equal to or lower than the control lower limit value TwLL; hereinafter the same), the
(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。
(6) Switching of Air-Conditioning Operation The
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset, SUN, Tam))
... (I)
Here, Tset is the set temperature in the vehicle interior set by the air
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。
Then, the
(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。
(7) Battery Cooling (Priority) + Air Conditioning Mode Next, the operation during charging of the
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。
However, in the case of this battery cooling (priority) + air conditioning mode, in the embodiment, the
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制御上限値TeULと制御下限値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、制御上限値TeULまで上昇した場合(制御上限値TeULを上回った場合、又は、制御上限値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。
FIG. 15 shows a block diagram of the opening/closing control of the
その後、吸熱器温度Teが制御下限値TeLLまで低下した場合(制御下限値TeLLを下回った場合、又は、制御下限値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。
After that, when the heat absorber temperature Te decreases to the control lower limit value TeLL (below the control lower limit value TeLL, or becomes equal to or lower than the control lower limit value TeLL; hereinafter the same), the
(8)バッテリ冷却(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。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。
(8) Battery cooling (single) mode Next, regardless of whether the ignition is ON or OFF, the charging plug of the quick charger is connected with the air conditioning switch of the air
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。
Then, the
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。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
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)。
The refrigerant exiting the
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)。
On the other hand, since the
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。
Also in this battery cooling (single) mode, the
(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。
(9) Defrosting Mode Next, the defrosting mode of the
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。
Therefore, the
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の前述した空調スイッチが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。
When the frost formation flag is set and the air conditioning switch of the air
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。
In this defrosting mode, the
(10)バッテリ加熱モード
また、車両が走行中に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。
(10) Battery Heating Mode When the vehicle is running and the air-conditioning operation is being performed, or when the
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。
As a result, the heat medium discharged from the
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に基づいて後述する如く熱媒体加熱ヒータ63の発熱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。
In this battery heating mode, the
(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) Control of the
(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。
(11-1) Calculation of Compressor Target Rotation Speed TGNCh Based on Radiator Pressure Pci First, control of the
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。
The heater temperature Thp is the air temperature (estimated value) on the leeward side of the
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。
The target radiator pressure PCO is calculated by the
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。
In the
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。
In the compressor
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。
In the ON-OFF mode of the
(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。
(11-2) Calculation of Compressor Target Rotational Speed TGNCc Based on Heat Absorber Temperature Te Next, control of the
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。
Further, the F/B operation
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、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。
In the
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制御上限値TeULと制御下限値TeLLのうちの制御下限値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。
In the compressor
この場合の圧縮機2のON-OFFモードでは、吸熱器温度Teが制御上限値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が制御下限値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が制御上限値TeULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、吸熱器温度Teが制御上限値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。
In the ON-OFF mode of the
(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、バッテリ温度調整装置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。
(11-3) Calculation of Compressor Target Rotational Speed TGNCw Based on Heat Medium Temperature Tw Next, control of the
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。
Further, the F/B operation
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、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が前述した適正温度範囲内の目標熱媒体温度TWOになるように圧縮機2の運転を制御する。
In the
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制御上限値TwULと制御下限値TwLLのうちの制御下限値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。
In the compressor
この場合の圧縮機2のON-OFFモードでは、熱媒体温度Twが制御上限値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が制御下限値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が制御上限値TwULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、熱媒体温度Twが制御上限値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。
In the ON-OFF mode of the
(12)ヒートポンプコントローラ32による熱媒体加熱ヒータ63の制御
次に、図16を用いて前述したバッテリ加熱モードにおける熱媒体温度Twに基づいた熱媒体加熱ヒータ63の制御について詳述する。図16は熱媒体温度Twに基づいて熱媒体加熱ヒータ63の目標発熱量ECHtw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98は外気温度Tamと、バッテリ温度調整装置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に基づいて目標発熱量のF/F操作量ECHtffを算出する。
(12) Control of
また、F/B操作量演算部99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演算により目標発熱量のF/B操作量ECHtwfbを算出する。そして、F/F操作量演算部98が算出したF/F操作量ECHtwffとF/B操作量演算部99が算出したF/B操作量ECHtwfbは加算器101で加算され、ECHtw00としてリミット設定部102に入力される。
Further, the F/B operation
リミット設定部102では制御上の下限発熱量ECHtwLimLo(例えば、通電OFF)と上限発熱量ECHtwLimHiのリミットが付けられてECHtw0とされた後、熱媒体加熱ヒータOFF制御部103を経て目標発熱量ECHtwとして決定される。従って、加算器101で加算された値ECHtw00が上限発熱量ECHtwLimHiと下限発熱量ECHtwLimLo以内であり、後述するON-OFFモードにならなければ、この値ECHtw00が目標発熱量ECHtw(熱媒体加熱ヒータ63の発熱量となる)。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目標発熱量ECHtwにより、熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOになるように熱媒体加熱ヒータ63の発熱を制御する。
In the
尚、熱媒体加熱ヒータOFF制御部103は、目標発熱量ECHtwが上述した下限発熱量ECHtwLimLo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制御上限値TwULと制御下限値TwLLのうちの制御上限値TwULまで上昇した状態が所定時間tw1継続した場合、熱媒体加熱ヒータ63の通電を停止させて熱媒体加熱ヒータ63をON-OFF制御するON-OFFモードに入る。
In the heat medium heater
この場合の熱媒体加熱ヒータ63のON-OFFモードでは、熱媒体温度Twが制御下限値TwLLまで低下した場合、熱媒体加熱ヒータ63に通電して所定の低発熱量として通電し、その状態で熱媒体温度Twが制御上限値TwULまで上昇した場合は熱媒体加熱ヒータ63の通電を再度停止させる。即ち、所定の低発熱量での熱媒体加熱ヒータ63の発熱(ON)と、発熱停止(OFF)を繰り返す。そして、熱媒体温度Twが制御下限値TwLLまで低下し、熱媒体加熱ヒータ63を通電した後、熱媒体温度Twが制御下限値TwLLより高くならない状態が所定時間tw2継続した場合、この場合の熱媒体加熱ヒータ63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。
In the ON-OFF mode of the
(13)ヒートポンプコントローラ32によるバッテリ温調制限制御
次に、図17、図18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調制限制御について説明する。前述した如く空調(優先)+バッテリ冷却モードやバッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードやバッテリ加熱モードでバッテリ55の温調を行うことで、バッテリ55の高温や低温による劣化を抑制又は解消することができるものであるが、一方で、バッテリ充電率SOCが低下している場合、特に走行中に実行される空調(優先)+バッテリ冷却モードやバッテリ加熱モードでは、冷媒回路Rの圧縮機2や熱媒体加熱ヒータ63等でバッテリ55の電力が消費されるため、車両の航続可能距離が低下すると共に、バッテリ55の劣化も助長してしまうことになる。
(13) Battery Temperature Adjustment Limit Control by
そこで、実施例では前述したバッテリ充電率SOCと、バッテリ温度Tcellをバッテリ55の劣化を示す指標として採用し、ヒートポンプコントローラ32は、これらに基づいて空調(優先)+バッテリ冷却モードや、走行中におけるバッテリ加熱モード等でバッテリ55の温調を制限するバッテリ温調制限制御を実行する。
Therefore, in the embodiment, the above-described battery charging rate SOC and battery temperature Tcell are used as indexes indicating the deterioration of the
(13-1)バッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellについての閾値と領域の設定
実施例のヒートポンプコントローラ32には、図17と図18に示す如く、バッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに複数の閾値と、通常域、警告域、危険域がそれぞれ設定されている。先ず、図17において、バッテリ充電率SOCには、0%~100%の間に所定の下側閾値1と上側閾値1が設定されている。そして、これら下側閾値1と上側閾値1の間の領域を、バッテリ55の劣化を考慮しない通常域としている。また、下側閾値1より低い当該下側閾値1と0%との間には、所定の下側閾値2が設定され、上側閾値1より高い当該上側閾値1と100%との間には、所定の上側閾値2が設定されている。そして、これら下側閾値1と下側閾値2の間の領域、及び、上側閾値1と上側閾値2の間の領域を、通常域を外れた所定の余裕域としての警告域としている。更に、下側閾値2と0%の間の領域、及び、上側閾値2と100%の間の領域を、それぞれバッテリ55の劣化域としての危険域としている。
(13-1) Setting Thresholds and Areas for Battery Charging Rate SOC and Battery Temperature Tcell As shown in FIGS. , normal area, warning area, and critical area are set respectively. First, in FIG. 17, predetermined
上記バッテリ充電率SOCの下側閾値1、下側閾値2、上側閾値1、上側閾値2は、バッテリ55の実際の性能に応じて予め決定しておく。そして、上記各閾値で設定される警告域と危険域が、車両の使用中にバッテリ温度調整装置61を含む車両用空気調和装置1の消費電力を抑制する範囲となる。
また、図18において、バッテリ温度Tcellには、下限温度と上限温度の間に所定の低温側閾値1と高温側閾値1が設定されている。そして、これら低温側閾値1と高温側閾値1の間の領域を、バッテリ55の劣化を考慮しない通常域としており、この通常域がバッテリ55の適温範囲となる。また、低温側閾値1より低い当該低温側閾値1と下限温度との間には、所定の低温側閾値2が設定され、高温側閾値1より高い当該高温側閾値1と上限温度との間には、所定の高温側閾値2が設定されている。そして、これら低温側閾値1と低温側閾値2の間の領域、及び、高温側閾値1と高温側閾値2の間の領域を、通常域を外れた所定の余裕域としての警告域としている。更に、低温側閾値2と下限温度の間の領域、及び、高温側閾値2と上限温度の間の領域を、それぞれバッテリ55の劣化域としての危険域としている。
In FIG. 18, the battery temperature Tcell is set with a predetermined low temperature
上記バッテリ温度Tcellの低温側閾値1、低温側閾値2、高温側閾値1、高温側閾値2も、バッテリ55の実際の性能に応じて予め決定しておく。そして、この場合も上記各閾値で設定される警告域と危険域が、車両の使用中にバッテリ温度調整装置61を含む車両用空気調和装置1の消費電力を抑制する範囲となる。
The low
(13-2)バッテリ温調制限制御(その1)
次にヒートポンプコントローラ32が実行するバッテリ温調制限制御の一実施例について説明する。ヒートポンプコントローラ32は、バッテリコントローラ73から入手したバッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの前述した通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの前述した通常域又は警告域にある場合、バッテリ55の温調を実行しない(バッテリ55の温調を不許可)。即ち、例えば空調(優先)+バッテリ冷却モードを実行している場合には、運転モードを冷房モードに切り換える。また、バッテリ加熱モードを実行している場合には、当該バッテリ加熱モードを停止する。
(13-2) Battery temperature regulation limit control (Part 1)
Next, an example of battery temperature adjustment limit control executed by the
但し、ヒートポンプコントローラ32は、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの前述した危険域に入った場合、バッテリ55の温調を実行する(バッテリ55の温調を許可)。即ち、上述したように冷房モードに切り換えた後、バッテリ温度Tcellが高温側の危険域(高温側閾値2と上限温度の間)に入った場合には、運転モードを空調(優先)+バッテリ冷却モードに切り換える。また、上述したようにバッテリ加熱モードを停止した後、バッテリ温度Tcellが下側の危険域(低温側閾値2と下限温度の間)に入った場合には、バッテリ加熱モードを再開する。
However, when the battery charging rate SOC is in the normal range or the warning range of the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell enters the above-described critical range of the battery temperature Tcell, the
このように、ヒートポンプコントローラ32が、バッテリ55の劣化を示す指標、即ち、バッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに基づき、当該バッテリ55の温調を制限するようにすれば、バッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellによりバッテリ55の状態を判断し、この実施例のようにバッテリ55の温調を許可しないことで、車両の航続可能距離の低下を抑制することが可能となる。
In this way, if the
例えば、この実施例の如く、バッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに対して、バッテリ55の劣化を考慮しない通常域と、この通常域を外れた所定の余裕域として警告域をそれぞれ設定し、ヒートポンプコントローラ32が、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの通常域又は警告域にある場合、バッテリ55の温調を実行しないようにすることで、車両の航続可能距離を優先したバッテリの温調制御を実現することが可能となる。
For example, as in this embodiment, for the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell, a normal range in which deterioration of the
また、実施例の如くバッテリ温度Tcellに対して、バッテリ55の劣化域として所定の危険域を設定し、ヒートポンプコントローラ32が、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが危険域に入った場合、バッテリ55の温調を実行するようにすれば、バッテリ充電率SOCが許容できる状態であっても、バッテリ温度Tcellが危険な状態になったときにはバッテリ55の温調を許可して、異常な温度によるバッテリ55の劣化を未然に回避することができるようになる。
Further, as in the embodiment, a predetermined critical range is set as the deterioration range of the
尚、上記実施例ではバッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellに通常域と警告域をそれぞれ設定するようにしたが、それに限らず、上記実施例の通常域と警告域を含めた範囲を通常域として扱ってもよい。その場合には、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域にあり、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの通常域にある場合、バッテリの温調を実行しないようにすることになる。 In the above embodiment, a normal range and a warning range are set for the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell, respectively. can handle. In that case, when the battery charging rate SOC is in the normal range of the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell is in the normal range of the battery temperature Tcell, the temperature control of the battery is not executed. Become.
但し、上記実施例のように通常域と危険域の間に警告域を設定することで、例えばバッテリ充電率SOCが通常域又は警告域にあっても、バッテリ温度Tcellが警告域に入った段階でバッテリ55の温調を実行(許可)し、或いは、バッテリ温度Tcellが通常域又は警告域にあっても、バッテリ充電率SOCが警告域に入った段階でバッテリ55の温調を実行(許可)するようにすることも可能となり、バッテリ55に応じてより細かい温調制限制御を実現可能となる。
However, by setting the warning range between the normal range and the critical range as in the above embodiment, for example, even if the battery charging rate SOC is in the normal range or the warning range, the battery temperature Tcell is in the warning range. , or even if the battery temperature Tcell is in the normal range or the warning range, the temperature control of the
また、上記実施例のバッテリ温調制限制御はバッテリ冷却(優先)+空調モードや、バッテリ冷却(単独)モードで行っても良い。即ち、バッテリ冷却(優先)+空調モードにおいてバッテリ温調を制限する場合には、運転モードを冷房モードに切り換え、バッテリ冷却(単独)モードでは当該バッテリ冷却(単独)モードを停止することになる。バッテリ55の充電中に実行されるこれらのモードでバッテリ温調制限制御を実行することで、バッテリ55の充電時間や充電のための費用を削減することが期待できる。
Further, the battery temperature adjustment limit control of the above embodiment may be performed in the battery cooling (priority) + air conditioning mode or the battery cooling (single) mode. That is, when limiting the battery temperature control in the battery cooling (priority) + air conditioning mode, the operation mode is switched to the cooling mode, and in the battery cooling (single) mode, the battery cooling (single) mode is stopped. By executing the battery temperature regulation limit control in these modes that are executed while the
(13-3)バッテリ温調制限制御(その2)
次に、ヒートポンプコントローラ32によるバッテリ温調制限制御の他の実施例について説明する。尚、バッテリ充電率SOCやバッテリ温度Tcellの前述した通常域、警告域、危険域についてはこの場合も同様に設定されているものとする。この実施例ではヒートポンプコントローラ32は、GPSナビゲーション装置74から入手される情報に基づき、GPSナビゲーション装置74に設定された充電実施予定地(急速充電器等が設置されている施設)までの距離に基づいてバッテリ55の温調を制限する。
(13-3) Battery temperature regulation limit control (part 2)
Next, another embodiment of battery temperature adjustment limit control by the
即ち、この実施例ではヒートポンプコントローラ32は、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの前述した通常域又は警告域にあり、且つ、充電実施予定地までの距離が所定の閾値D以上ある場合、バッテリ55の温調を実行しない(バッテリ55の温調を不許可)。この閾値Dは予め設定された所定の長い距離であるものとする。即ち、例えば空調(優先)+バッテリ冷却モードを実行している場合には、運転モードを冷房モードに切り換える。また、バッテリ加熱モードを実行している場合には、当該バッテリ加熱モードを停止する。
That is, in this embodiment, when the battery charging rate SOC is in the above-described normal range or warning range of the battery charging rate SOC and the distance to the scheduled charging site is greater than or equal to the predetermined threshold value D, The temperature control of the
但し、ヒートポンプコントローラ32は、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの前述した危険域に入り、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの前述した危険域に入った場合、バッテリ55の温調を実行する(バッテリ55の温調を許可)。即ち、例えば上述したように冷房モードに切り換えた後、バッテリ充電率SOCが危険域に入り、且つ、バッテリ温度Tcellが高温側の危険域(高温側閾値2と上限温度の間)に入った場合には、運転モードを空調(優先)+バッテリ冷却モードに切り換える。また、上述したようにバッテリ加熱モードを停止した後、バッテリ充電率SOCが危険域に入り、且つ、バッテリ温度Tcellが下側の危険域(低温側閾値2と下限温度の間)に入った場合には、バッテリ加熱モードを再開する。
However, when the battery charging rate SOC enters the above-described critical range of the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell enters the above-described critical range of the battery temperature Tcell, the
このように、ヒートポンプコントローラ32が、所定の充電実施予定地に関する情報に基づき、バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの通常域又は警告域にあり、且つ、充電実施予定地までの距離が所定の閾値D以上ある場合、バッテリ55の温調を実行しないようにしたので、充電実施予定地までの距離が遠い場合であって、バッテリ55の温調が必要無い状態ではバッテリ55の温調を許可せず、バッテリ55の温調を行うことによる消費電力を削減して、充電実施予定地までたどり着けなくなる不都合を未然に回避することができるようになる。
In this manner, the
但し、この場合にもバッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率の危険域に入り、且つ、バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの危険域に入った場合、ヒートポンプコントローラ32がバッテリ55の温調を実行するようにしているので、バッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellが危険な状態になったときには、充電実施予定地までの距離が遠くてもバッテリ55の温調を許可して、異常な充電率と温度によるバッテリ55の劣化を回避することができるようになる。
However, even in this case, when the battery charging rate SOC enters the critical range of the battery charging rate and the battery temperature Tcell enters the critical range of the battery temperature Tcell, the
(13-4)バッテリ温調制限制御(その3)
尚、上記各実施例に限らず、或いは、それらに加えてバッテリ充電率SOCが低下して下側の危険域(下側閾値2と0%の間)に入った場合、バッテリ55の温調を抑制するようにしてもよい。即ち、この場合には空調(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)モードにおいて、例えば圧縮機2の前述した圧縮機目標回転数TGNCc、TGNCwを、図12、図14で算出された値よりも所定値だけ低下させ、バッテリ加熱モードでは、熱媒体加熱ヒータ63の目標発熱量ECHtwを、図16で算出された値よりも所定値だけ低下させる。
(13-4) Battery temperature regulation limit control (Part 3)
Not limited to the above embodiments, or in addition to them, when the battery charging rate SOC decreases and enters the lower danger zone (between the
このように、ヒートポンプコントローラ32が、バッテリ充電率SOCが低下して下側の危険域に入った場合、バッテリ55の温調を抑制することで、バッテリ55の充電率が著しく低下している状態ではバッテリ55の温調を抑制し、バッテリ55の温調を行うことによる充電率の更なる低下を抑制することができるようになる。
In this way, when the battery charging rate SOC drops and enters the lower danger zone, the
(14)バッテリ劣化状態SOHに基づくバッテリ55の温調制御
次に、図19を参照しながらバッテリ劣化状態SOHに基づくバッテリ55の温調制御について説明する。この場合、実施例のヒートポンプコントローラ32には、図19に示す如く、バッテリ劣化状態SOHの所定の閾値SOH1が設定されている。図19では、SOH=100%を劣化前の初期の状態とした場合に、SOHがX1%(例えば80%等)まで低下した値を閾値SOH1とし、この閾値SOH1以下、又は、閾値SOH1より低い領域を劣化後の領域としている。そして、劣化後の領域以上、或いは、それより高い領域が、バッテリ55の劣化を考慮しない領域となる。
(14) Temperature Control of
そして、ヒートポンプコントローラ32は、上記各実施例の温調制限制御を実行しているなかで、或いは、それらに代えて、バッテリ劣化状態SOHが図19の閾値SOH1以下、又は、SOH1より低下した場合、バッテリ55の温調を行うようにする。即ち、冷房モードを実行しているときであって、バッテリ温度Tcellが例えば高温側の警告域にある場合には、空調(優先)+バッテリ冷却モードに切り換え、充電中にはバッテリ冷却(単独)モード、又は、バッテリ冷却(優先)+空調モードを実行する。また、バッテリ温度Tcellが例えば低温側の警告域にある場合には、バッテリ加熱モードを実行する。
While the
このように、バッテリ劣化状態SOHが所定の閾値SOH1以下、又は、所定の閾値SOH1より低下した場合、バッテリ55の温調を実行するようにすることで、バッテリ55の劣化状態を示すバッテリ劣化状態SOHが低下した場合には、バッテリ55の温調を行ってそれ以上の劣化の進行を抑制することができるようになる。
In this way, when the battery deterioration state SOH is equal to or less than the predetermined threshold value SOH1 or lower than the predetermined threshold value SOH1, the battery deterioration state indicating the deterioration state of the
また、上記各実施例の如く冷媒回路R(の一部)を冷却装置として設け、バッテリ55を冷却可能とすることで、バッテリ55の異常な高温による劣化を効果的に解消若しくは抑制することができるようになる。更に、実施例の如く熱媒体加熱ヒータ63を加熱装置として設け、バッテリ55を加熱可能とすることで、バッテリ55の異常な低温による劣化を効果的に解消若しくは抑制することができるようになる。
Further, by providing (a part of) the refrigerant circuit R as a cooling device as in each of the above-described embodiments to enable cooling of the
そして、本発明の車両用空気調和装置1によれば、バッテリ温度調整装置61と、冷媒を圧縮する圧縮機2と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための放熱器4や吸熱器9と、車室外に設けられた室外熱交換器7を備えており、バッテリ温度調整装置61は、冷媒を用いてバッテリ55を冷却可能とされているので、車室内を空調しながら、円滑にバッテリ55の冷却を実行し、バッテリ55の劣化を解消若しくは抑制することができるようになる。
Then, according to the
尚、実施例では車室内を空調する車両用空気調和装置1に本発明のバッテリ温度調整装置61を設けたが、請求項12以外の発明ではそれに限らず、車室内の空調を行わず、バッテリ55の温度調整のみを行うバッテリ温度調整装置にも有効である。また、バッテリ55を冷却する冷却装置も、実施例の冷媒回路Rに限らず、例えばペルチェ素子等の電子冷却装置を用いる場合にも本発明は有効である。
In the embodiment, the battery
また、前述した実施例ではバッテリ55の劣化を示す指標としてバッテリ充電率SOCとバッテリ温度Tcellを採用したが、それに限らず、前述したバッテリ劣化状態SOHや、放電深度DoD、サイクル劣化、保存劣化を採用しても良い。その場合には、バッテリ劣化状態SOHや、放電深度DoD、サイクル劣化、保存劣化がバッテリ55の劣化を考慮しない領域にある場合には、温調を行わず、或いは、制限することになる。
In the above-described embodiment, the battery state of charge SOC and the battery temperature Tcell are used as indices indicating the deterioration of the
更に、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。 Furthermore, the configuration and numerical values of the refrigerant circuit R described in the embodiment are not limited to that, and needless to say, can be changed without departing from the gist of the present invention.
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器(室内熱交換器)
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器(室内熱交換器)
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
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
61 バッテリ温度調整装置
64 冷媒-熱媒体熱交換器
68 補助膨張弁
69 電磁弁
73 バッテリコントローラ
74 GPSナビゲーション装置
76 熱媒体温度センサ
77 バッテリ温度センサ
R 冷媒回路
1
6
11
35
48 heat
Claims (10)
制御装置を備え、
前記バッテリの劣化を示す指標であるバッテリ充電率SOCに対して、前記バッテリの劣化を考慮しない通常域が設定されており、
前記制御装置は、所定の充電実施予定地に関する情報に基づき、前記バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの前記通常域にあり、且つ、前記充電実施予定地までの距離が所定の閾値D以上ある場合、前記バッテリの温調を実行しないことを特徴とする車両のバッテリ温度調整装置。 A battery temperature adjustment device that operates by being powered by a battery mounted on a vehicle and adjusts the temperature of the battery,
with a control device,
a normal range that does not consider the deterioration of the battery is set for the battery charging rate SOC, which is an index indicating the deterioration of the battery,
The control device determines that the battery charging rate SOC is within the normal region of the battery charging rate SOC and that the distance to the scheduled charging site is equal to or greater than a predetermined threshold value D based on the information on the predetermined scheduled charging site. In some cases, a battery temperature control device for a vehicle, characterized in that temperature control of the battery is not executed .
前記制御装置は、前記バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの前記通常域にあり、且つ、前記バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの前記通常域にある場合、前記バッテリの温調を実行しないことを特徴とする請求項1に記載の車両のバッテリ温度調整装置。The control device does not perform temperature control of the battery when the battery charging rate SOC is in the normal range of the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell is in the normal range of the battery temperature Tcell. The vehicle battery temperature adjusting device according to claim 1, characterized in that:
前記制御装置は、前記バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの前記通常域又は警告域にあり、且つ、前記バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの前記通常域又は警告域にある場合、前記バッテリの温調を実行しないことを特徴とする請求項2に記載の車両のバッテリ温度調整装置。When the battery charging rate SOC is in the normal range or the warning range of the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell is in the normal range or the warning range of the battery temperature Tcell, the control device controls the battery 3. The vehicle battery temperature adjustment device according to claim 2, wherein the temperature adjustment is not executed.
前記制御装置は、前記バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率SOCの前記通常域又は警告域にあり、且つ、前記バッテリ温度Tcellが前記危険域に入った場合、前記バッテリの温調を実行することを特徴とする請求項3に記載の車両のバッテリ温度調整装置。The control device performs temperature control of the battery when the battery charging rate SOC is in the normal range or the warning range of the battery charging rate SOC and the battery temperature Tcell enters the dangerous range. The vehicle battery temperature adjustment device according to claim 3, characterized in that:
前記制御装置は、前記バッテリ充電率SOCが当該バッテリ充電率の前記危険域に入り、且つ、前記バッテリ温度Tcellが当該バッテリ温度Tcellの前記危険域に入った場合、前記バッテリの温調を実行することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の車両のバッテリ温度調整装置。The control device executes temperature control of the battery when the battery charging rate SOC enters the critical range of the battery charging rate and the battery temperature Tcell enters the critical range of the battery temperature Tcell. 5. The vehicle battery temperature adjusting device according to claim 3 or 4, characterized in that:
前記制御装置は、前記バッテリ充電率SOCが低下して前記危険域に入った場合、前記バッテリの温調を抑制することを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の車両のバッテリ温度調整装置。6. The control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device suppresses temperature control of the battery when the battery charging rate SOC decreases and enters the dangerous range. Vehicle battery temperature regulator.
車室内に供給する空気と前記冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、an indoor heat exchanger for exchanging heat between the air supplied to the vehicle interior and the refrigerant;
車室外に設けられた室外熱交換器を備えて前記車室内を空調すると共に、Air-conditioning the interior of the vehicle with an outdoor heat exchanger provided outside the vehicle,
前記バッテリ温度調整装置は、前記冷媒を用いて前記バッテリを冷却可能とされていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のうちの何れかに記載の車両のバッテリ温度調整装置を備えた車両用空気調和装置。10. The vehicle battery temperature adjusting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the battery temperature adjusting device is capable of cooling the battery using the refrigerant. Vehicle air conditioner.
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