CN113165480A - 车载冷却系统的控制装置和车载冷却系统 - Google Patents
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Abstract
车载冷却系统包括:空调制冷剂回路(31),其具有制冷剂通路(32)、压缩机(33)、热源侧热交换器(34)和利用侧热交换器(35);电池(51);以及通过制冷剂的循环对电池进行冷却的电池冷却部(52)。控制装置(60)基于空气调节请求和电池冷却请求来对压缩机的驱动状态进行控制。控制装置包括:异常判断部,上述异常判断部对在空调制冷剂回路中异常的发生进行判断;以及控制方式变更部,上述控制方式变更部在产生了电池冷却请求且判断为发生了异常的状况下,在继续由电池冷却部实现的电池的冷却的同时,改变空调制冷剂回路中的制冷剂循环的控制方式。
Description
相关申请的援引
本申请以2018年11月29日申请的日本专利申请第2018-224234号和2019年10月29日申请的日本专利申请第2019-196040号为基础,此处援引其记载内容。
技术领域
本公开涉及车载冷却系统的控制装置和车载冷却系统。
背景技术
以前,在具有进行车室内的空气调节的空调制冷剂回路的车辆中,提出了利用在该空调制冷剂回路中循环的制冷剂来对电池进行冷却的技术。另外,若由于在对电池进行冷却的冷却系统中发生异常而变得无法冷却电池,则有可能因电池温度过度上升而导致电池劣化,因此提出了该对策。
例如,在专利文献1所记载的技术中,构成为在电动车辆所使用的车辆用热管理系统中,设置利用电池用制冷剂来对电池进行冷却的电池用制冷剂循环,并且在该电池用制冷剂循环中,设置在将车室内的空气向车室外释放的通风器内的空气与电池用制冷剂之间进行热交换的热交换器。另外,在电池用制冷剂循环中,能通过切换元件对电池用制冷剂流过热交换器的状态与电池用制冷剂绕过热交换器的状态进行切换。此外,在压缩机(压缩部)无法对空调用制冷剂进行压缩的情况下,将电池用制冷剂循环切换为电池用制冷剂流过热交换器的状态,从而通过热交换器将电池用制冷剂的热量释放到通风器内的空气中,由此,对在压缩机发生故障时电池的温度上升进行抑制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2014-37181号公报
发明内容
但是,作为冷却系统中异常发生时的对策,上述专利文献1的技术必须在电池用制冷剂循环中设置在通风器内的空气与电池用制冷剂之间进行热交换的热交换器,从而有可能由于追加部件而导致体积增加等问题。另外,作为冷却系统中的异常,不仅有压缩机中的异常,还能想到空调制冷剂回路的各部分的异常。例如,在使空调用制冷剂冷凝的冷凝器(condenser)设置有散热风扇,在该散热风扇发生故障时,冷凝器的散热性能降低。即使在散热风扇发生故障等的状态下,也希望继续实施电池的冷却。
本公开是鉴于上述技术问题而完成的,其主要目的在于提供一种能够简化结构,并且在空调制冷剂回路中发生异常时适当地实施电池的冷却的车载冷却系统的控制装置和车载冷却系统。
以下,对用于解决上述技术问题的手段及其作用效果进行说明。
方式一是一种控制装置,上述控制装置适用于车载冷却系统,上述车载冷却系统包括:
空调制冷剂回路,上述空调制冷剂回路具有使制冷剂循环的制冷剂通路、对上述制冷剂进行压缩的压缩机、热源侧热交换器、以及利用侧热交换器;
电池,上述电池对车载的电气设备供给电力;以及
电池冷却部,上述电池冷却部通过上述制冷剂通路中的上述制冷剂的循环来对上述电池进行冷却,
上述控制装置基于空气调节请求和电池冷却请求来对上述压缩机的驱动状态进行控制,包括:
异常判断部,上述异常判断部对上述空调制冷剂回路中的异常发生进行判断;以及
控制方式变更部,上述控制方式变更部在产生了上述电池冷却请求且判断为发生了上述异常的状况下,在继续由上述电池冷却部进行上述电池的冷却的同时,改变上述空调制冷剂回路中的制冷剂循环的控制方式。
在车载冷却系统中,在例如由于散热风扇的停止故障或输出降低的故障等而引起空调制冷剂回路发生异常的情况下,在空调制冷剂回路中的制冷剂的循环停止时,无法进行由制冷剂的循环实现的电池的冷却,从而有可能会使电池温度过度上升。在这一点上,根据上述结构,在产生了电池冷却请求且判断为在空调制冷剂回路中发生了异常的状况下,在继续由电池冷却部进行电池的冷却的同时,改变空调制冷剂回路中的制冷剂循环的控制方式。在这种情况下,即使在空调制冷剂回路中发生了异常,也能够以与该异常发生对应的方式使制冷剂循环。其结果是,能够实现结构的简化,并且在空调制冷剂回路中发生异常时适当地实施电池的冷却。
另外,作为空调制冷剂回路中的制冷剂循环的控制,考虑压缩机的驱动控制或对制冷剂通路中的制冷剂循环量进行调节的膨胀阀等的控制。作为控制方式的变更,包括改变压缩机的转速、或利用膨胀阀来改变制冷剂循环量。
方式二在方式一中,作为上述控制方式的变更,与发生上述异常之前相比,上述控制方式变更部对上述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制。
在车载冷却系统中的空调制冷剂回路发生了异常的情况下,例如随着空调制冷剂回路的冷凝部(condenser)中的散热性能的降低,制冷剂通路内的制冷剂压力上升,从而有可能会使形成制冷剂通路的配管破损。这一点,根据上述结构,在产生了电池冷却请求且判断为在空调制冷剂回路中发生了异常的情况下,作为控制方式的变更,与发生该异常之前相比,限制制冷剂通路中的制冷剂压力的上升。由此,在空调制冷剂回路中发生异常时,能够在保护形成制冷剂通路的配管等的同时,继续实施电池的冷却。
方式三在方式一或方式二中,作为上述控制方式的变更,上述控制方式变更部对上述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制,为了抑制上述制冷剂通路内的制冷剂压力超过规定的高压上限值的压力上升,对上述压缩机的驱动进行限制。
根据上述结构,通过压缩机的驱动限制,抑制了制冷剂通路内的制冷剂压力超过规定的高压上限值的压力上升。由此,能够适当地进行形成制冷剂通路的配管等的保护。
方式四在方式二或方式三中,包括空调限制部,在作为上述控制方式的变更对上述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制的情况下,上述空调限制部对由上述空调制冷剂回路实施的空气调节进行限制。
根据上述结构,在随着空调制冷剂回路中的异常发生而对制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制的情况下,限制由空调制冷剂回路实施的空气调节。在这种情况下,在例如空气调节请求和电池冷却请求均产生了的状况下,优先考虑电池冷却请求。也就是说,为了进行电池的冷却,进行制冷剂通路中的制冷剂的循环。由此,能够理想地抑制随着电池温度的过度上升而引起的电池的劣化。
方式五在方式四中,上述制冷剂通路具有相对于上述利用侧热交换器并联设置的、向上述电池冷却部供给上述制冷剂的旁路通路,能够在包括上述利用侧热交换器的第一循环路径和不包括上述利用侧热交换器而包括上述旁路通路的第二循环路径的任一个循环路径中对是否将制冷剂设为流动状态进行切换,作为上述空气调节的限制,上述空调限制部在上述第二循环路径中将上述制冷剂设为流动状态,并且在上述第一循环路径中对上述制冷剂的流动进行限制。
根据上述结构,随着空调制冷剂回路中的异常发生,在优先考虑电池冷却部的冷却的状态下进行空气调节限制的情况下,作为该空气调节限制,在包括旁路通路(电池冷却部)的第二循环路径中将制冷剂设为流动状态,并且在包括利用侧热交换器的第一循环路径中对制冷剂的流动进行限制。在这种情况下,通过对利用侧热交换器中的热交换进行抑制,能够在对空气调节进行限制的同时,理想地实施电池冷却。
方式六在方式五中,在实施了上述空气调节的限制的情况下,上述空调限制部基于上述电池的温度对在上述第一循环路径中流动的制冷剂的量和在上述第二循环路径中流动的制冷剂的量的分配进行调节。
根据上述结构,在考虑到电池冷却所需的程度的同时,不仅能够理想地实施电池冷却,还能够理想地实施空气调节。
方式七在方式四至方式六的任一个中,上述空调限制部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的速度阈值,解除上述空气调节的限制、或者减小上述空气调节的限制程度。
在车速较大的情况下,通过在热源侧热交换器中进行由行驶风实现的热交换(散热),假设即使作为制冷剂循环的控制方式的变更而实施了压缩机的驱动限制,也能在电池冷却之外实施空气调节。在这种情况下,例如,能够从作为空气调节限制而停止了空气调节的状态切换到实施空气调节的状态。
方式八在方式四至方式六的任一个中,在作为控制方式的变更对上述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制的状态下,上述控制方式变更部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的第一速度阈值,减小上述制冷剂压力的限制程度,上述空调限制部基于上述车速大于比上述第一速度阈值大的第二速度阈值,减小上述空气调节的限制程度。
根据上述结构,根据车速的大小,实施减小制冷剂压力的限制程度以及减小空气调节的限制程度。这种情况下,在车速上升时,首先使制冷剂压力的限制程度减小,之后,使空气调节的限制程度减小。因此,在空调制冷剂回路中发生异常时,能够在优先考虑电池冷却的同时,适当地实施空气调节。
方式九在方式一至方式八的任一个中,在作为上述控制方式的变更对上述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制的状态下,上述控制方式变更部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的速度阈值,减小上述制冷剂压力的限制程度。
在车速较大的情况下,通过在热源侧热交换器中进行由行驶风实现的热交换(散热),能够减小制冷剂压力的限制程度,并且增大电池冷却的程度。
方式十在方式一至方式九的任一个中,包括预测部,上述预测部在未产生上述电池冷却请求的状况下,在判断为发生了上述异常的情况下,基于当前时刻以后的车辆行驶预测,对是否会成为产生上述电池冷却请求的状况进行预测,上述控制方式变更部在由上述预测部预测为会成为产生上述电池冷却请求的状况的情况下,实施上述控制方式的变更。
根据上述结构,在空调制冷剂回路中发生了异常等时,即使在未产生电池冷却请求的状况下,也能够基于当前时刻以后是否需要电池冷却来预先实施电池冷却。在这种情况下,即使在空调制冷剂回路中发生了异常的状况下,随着电负载的急剧增大等而使电池发热量急剧上升,也能够抑制电池温度的上升。也就是说,即使在冷却不充分而可能产生温度上升的情况下,也能够对行驶中的电池温度的过度上升进行抑制。由此,能够实现电池的保护。
方式十一在方式十中,上述电气设备是成为用于车辆行驶的动力源的旋转电机,上述预测部基于车辆的行驶目的地对是否会成为产生上述电池冷却请求的状况进行预测。
例如,在车辆的行驶目的地较远的情况下,认为与较近的情况相比,旋转电机的驱动负载会变高,从而产生电池的温度上升的可能性会变高。另外,在到行驶目的地为止的行驶路径中包括上坡路的情况下,认为旋转电机的驱动负载也会变高,从而产生电池的温度上升的可能性会变高。这种情况下,通过基于车辆的行驶目的地对是否会成为产生电池冷却请求的状况进行预测,也能够理想地应对随着行驶负载的急剧变化而引起的电池温度的上升。
方式十二在方式十或方式十一中,作为控制方式的变更,上述控制方式变更部对上述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制,在基于预测到会成为产生上述电池冷却请求的状况而进行上述制冷剂压力的限制的情况下,与基于实际产生了上述电池冷却请求而进行上述制冷剂压力的限制的情况相比,上述制冷剂压力的限制程度增大。
根据上述结构,在预测到会成为产生电池冷却请求的状况的情况下,通过增大制冷剂通路中的制冷剂压力的限制程度,例如以低旋转对压缩机转速进行限制,从而使电池冷却的程度减小。在这种情况下,能够在对过度实施电池冷却和过度实施空气调节限制进行抑制的同时,适当地实施电池冷却。
方式十三在方式一中,上述控制方式变更部包括空调限制部,作为上述控制方式的变更,上述空调限制部对由上述空调制冷剂回路实施的空气调节进行限制。
假设在空调制冷剂回路中发生异常而产生制冷剂泄漏的情况下,认为空调制冷剂回路中的热转换能力会降低,但是通过对空气调节的实施进行限制,能够对电池冷却的不足部分进行补充。由此,在发生异常时,能够在尽可能适当的状态下实施电池冷却。
方式十四在方式十三中,上述空调限制部在产生了上述空气调节请求和上述电池冷却请求且判断为发生了上述异常的状况下,在即使增加上述压缩机的输出也无法满足上述空气调节请求和上述电池冷却请求的条件下,对上述空气调节的实施进行限制。
在这种情况下,考虑到产生空气调节请求和电池冷却请求的状况以及压缩机驱动的状态,能够在继续电池冷却的同时,实施适当的空气调节限制。
方式十五在方式十四中,包括预测部,上述预测部在未产生上述空气调节请求和上述电池冷却请求中的一方或双方的状况下,在判断为发生了上述异常的情况下,基于当前时刻以后的车辆行驶预测对是否会成为产生上述空气调节请求和上述电池冷却请求这两者的状况进行预测,上述控制方式变更部在由上述预测部预测到会成为产生上述空气调节请求和上述电池冷却请求这两者的状况的情况下,在产生上述空气调节请求和上述电池冷却请求这两者之前,实施相对于当前时刻的请求富余的上述空气调节。
在车辆行驶时,根据当前时刻以后的外部空气温度的变化、高速行驶等行驶条件,能够对将来是否会产生空气调节请求和电池冷却请求这两者进行预测。另外,也能够对在空调制冷剂回路发生异常的时刻无法满足将来的空气调节请求和电池冷却请求这两者进行预测。在这种情况下,在产生空气调节请求和电池冷却请求这两者之前,实施相对于当前时刻的请求富余的空气调节(富余空气调节),能够实现车室环境的改善。
方式十六在方式十三至方式十五的任一个中,上述制冷剂通路具有相对于上述利用侧热交换器并联设置的、向上述电池冷却部供给上述制冷剂的旁路通路,能够在包括上述利用侧热交换器的第一循环路径和不包括上述利用侧热交换器而包括上述旁路通路的第二循环路径的任一个循环路径中对是否将制冷剂设为流动状态进行切换,作为上述空气调节的限制,上述空调限制部在上述第二循环路径将上述制冷剂设为流动状态,并且在上述第一循环路径中对上述制冷剂的流动进行限制。
根据上述结构,随着空调制冷剂回路中的异常发生,在优先考虑电池冷却部的冷却的状态下进行空气调节限制的情况下,作为该空气调节限制,在包括旁路通路(电池冷却部)的第二循环路径中将制冷剂设为流动状态,并且在包括利用侧热交换器的第一循环路径中对制冷剂的流动进行限制。在这种情况下,通过对利用侧热交换器中的热交换进行抑制,能够在对空气调节进行限制的同时,理想地实施电池冷却。
方式十七在方式十六中,在实施上述空气调节的限制的情况下,上述空调限制部基于上述电池的温度对在上述第一循环路径中流动的制冷剂的量和在上述第二循环路径中流动的制冷剂的量的分配进行调节。
根据上述结构,在考虑到电池冷却所需的程度的同时,不仅能够理想地实施电池冷却,还能够理想地实施空气调节。
方式十八在方式十三至方式十七的任一个中,上述空调限制部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的速度阈值,解除上述空气调节的限制、或者减小上述空气调节的限制程度。
在车速较大的情况下,通过在热源侧热交换器中进行由行驶风实现的热交换(散热),假设即使作为制冷剂循环的控制方式的变更而实施了压缩机的驱动限制,也能在电池冷却之外实施空气调节。在这种情况下,例如,能够从作为空气调节限制而停止空气调节的状态切换到实施空气调节的状态。
方式十九在方式一至方式十八的任一个中,包括参数获取部,上述参数获取部获取上述压缩机的驱动状态、或上述制冷剂通路内的制冷剂压力作为控制参数,上述控制方式变更部基于发生上述异常之后的上述控制参数来改变上述控制方式。
在空调制冷剂回路中发生异常的情况下,与空调制冷剂回路正常时相比,热源侧热交换器中的热交换的状态(散热状态)不同,压缩机的驱动状态和制冷剂通路内的制冷剂压力发生变化。在这种情况下,基于表示压缩机的驱动状态、或制冷剂通路内的制冷剂压力的控制参数来把握空调制冷剂回路中发生异常之后的制冷剂压力的变化,并且通过改变空调制冷剂回路中的制冷剂循环的控制方式,能够根据压缩机的驱动状态、进而根据制冷剂压力的大小来适当地实施电池冷却。
方式二十在方式一至方式十九的任一个中,上述异常判断部基于上述空调制冷剂回路中的向上述热源侧热交换器进行送风的散热风扇的停止或输出降低的异常、上述热源侧热交换器中的由于堵塞而引起的散热异常、以及上述空调制冷剂回路中的制冷剂泄漏异常中的任一个的发生,判断为在上述空调制冷剂回路中发生了异常。
作为空调制冷剂回路中发生异常的原因,考虑是由于发生散热风机停止或输出降低的故障、发生热源侧热交换器中的由于堵塞而引起的散热异常、以及发生空调制冷剂回路中的制冷剂泄漏异常。因此,基于上述原因的异常的发生,判断为在空调制冷剂回路中发生了异常,由此能够适当把握异常的发生、进而在该异常时理想地实施电池的冷却。
在包括上述空调制冷剂回路、上述电池、上述电池冷却部以及方式一至方式二十中的任一个记载的控制装置的车载冷却系统中,能够实现结构的简化,并且在空调制冷剂回路中发生异常时适当地实施电池的冷却
附图说明
参照附图和以下详细的记述,可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是示出车辆中的冷却水回路和空调制冷剂回路的结构图。
图2是示出与电池冷却相关的电气结构的框图。
图3是示出电池冷却的处理步骤的流程图。图4是示出制冷剂压力与压缩机转速之间的关系的图。
图5的(a)是示出车速与转速修正值ΔN1之间的关系的图,(b)是示出车速与转速修正值ΔN2之间的关系的图。
图6是用于更具体地说明电池冷却处理的时序图。
图7是示出第二实施方式中的电池冷却的处理步骤的流程图。
图8是示出在第一循环路径中流动的制冷剂的量与在第二循环路径中流动的制冷剂的量之间的分配比率的图。
图9是用于在另一示例中具体说明电池冷却处理的时序图。
图10是示出另一示例中的电池冷却的处理步骤的流程图。
图11是用于在另一示例中具体说明电池冷却处理的时序图。
图12是示出另一示例中的电池冷却的处理步骤的流程图。
图13是用于在另一示例中具体说明电池冷却处理的时序图。
图14是示出另一示例中的电池冷却的处理步骤的流程图。
图15是示出另一示例中的电池冷却的处理步骤的流程图。
图16是示出另一示例中的电池冷却的处理步骤的流程图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,基于附图对实施方式进行说明。本实施方式具体化为车载冷却系统,在作为动力源而具有发动机(内燃机)和旋转电机的混合动力车辆中,对向旋转电机供给电力的电池进行冷却。在众所周知的混合动力车辆中,例如,基于车辆行驶状态,能够在将发动机作为行驶动力源而行驶的发动机模式、将旋转电机作为行驶动力源而行驶的EV模式、以及将发动机和旋转电机作为行驶动力源而行驶的HV模式之间进行切换。
图1是示出车辆10中的、对发动机11和旋转电机21进行冷却的冷却水回路12、22以及基于空调用制冷剂的空调制冷剂回路31的结构图。在本实施方式中,旋转电机21相当于车载电气设备。
如图1所示,作为基于冷却水的冷却系统,车辆10具有对发动机11进行冷却的第一冷却水回路12和对旋转电机21进行冷却的第二冷却水回路22。第一冷却水回路12具有使发动机冷却水循环的冷却水通路13、以及设置于该冷却水通路13的冷却水泵14和散热器15。另外,第二冷却水回路22具有使电动机冷却水循环的冷却水通路23、以及设置于该冷却水通路23的冷却水泵24和散热器25。另外,第二冷却水回路22主要对利用电池电力来驱动旋转电机21的逆变器进行冷却。但是,除了逆变器之外,也可以对旋转电机主体中的电枢绕组等的发热部进行冷却。
另外,在车辆10中,空调制冷剂回路31包括:制冷剂通路32,上述制冷剂通路32供氟利昂类制冷剂等制冷剂循环;电动式的压缩机33,上述压缩机33对制冷剂进行压缩;冷凝器34(condenser),上述冷凝器34冷却并液化制冷剂;蒸发器35(evaporator),上述蒸发器35使制冷剂汽化。另外,在空调制冷剂回路31中,在冷凝器34中设置有散热风扇36,上述散热风扇36进行用于冷凝器34中的散热的送风。冷凝器34相当于“热源侧热交换器”,蒸发器35相当于“利用侧热交换器”。在制冷剂通路32中,在冷凝器34的下游侧也可以设置膨胀阀38。此外,在制冷剂通路32中设置有用于对制冷剂压力进行检测的制冷剂压力传感器37。
另外,在上述各冷却水回路12、22中,能够设为将散热器15、25作为散热部单元而一体化的结构、或除了上述散热器15、25之外还将冷凝器34作为散热部单元而一体化的结构,散热风扇36也可以进行上述散热部单元中的散热。
在本实施方式中,空调制冷剂回路31设置成不仅用于车室内的空气调节(制冷制热),还对向车载的电气设备供给电力的电池51进行冷却。车载的电气设备包括旋转电机21。电池51作为电池组50的一部分而设置,在该电池组50中设置有对电池温度进行调节的调温单元52。调温单元52相当于通过制冷剂通路32中的制冷剂循环来对电池51进行冷却的电池冷却部,例如具有通过制冷剂的热转换来对电池51进行冷却的热转换部。
具体地,作为与电池冷却相关的结构,制冷剂通路32在压缩机33的上游侧具有与蒸发器35并联的旁路通路41,在该旁路通路41中设置有电池组50的调温单元52。另外,在制冷剂通路32中设置有电磁阀42,通过该电磁阀42,能够在包括蒸发器35的第一循环路径L1和不包括蒸发器35而包括旁路通路41的第二循环路径L2的任一个循环路径中对是否将制冷剂设为流动状态进行切换。由此,制冷剂通路32能够在仅在第一循环路径L1中使制冷剂流动的状态、仅在第二循环路径L2中使制冷剂流动的状态、以及在第一循环路径L1和第二循环路径L2中使制冷剂流动的状态之间进行切换。
在进行电池冷却的情况下,通过设为仅在第二循环路径L2中使制冷剂流动的状态、或在第一循环路径L1和第二循环路径L2中使制冷剂流动的状态,制冷剂穿过旁路通路41进行循环。然后,在这种情况下,电池51通过在调温单元52中的热交换进行冷却。另外,调温单元52也可以由具有使冷却水等热流体循环的循环通路的冷却器构成,例如也可以构成为具有设置在旁路通路41上的蒸发器、以及供通过与该蒸发器的热交换进行冷却的热流体(冷却水等)循环的循环通路,通过在循环路径中循环的热流体来对电池51进行冷却。
图2是示出与电池冷却相关的电气结构的框图。在图2中,众所周知,控制装置60包括具有CPU、各种存储器的微型计算机,基于来自各种传感器的输入信号等,对压缩机33、散热风扇36和电磁阀42的驱动进行控制。除了制冷剂压力传感器37之外,传感器还包括对外部空气温度进行检测的外部空气温度传感器61、对车室内温度进行检测的车室温度传感器62、对压缩机33的转速进行检测的转速传感器63、对电池温度进行检测的电池温度传感器64、对压缩机33中流动的电流进行检测的电流传感器65、以及对车辆10的速度(车速)进行检测的车速传感器66等。
控制装置60基于空气调节请求和电池冷却请求来对压缩机33的驱动状态进行控制。即,在产生空气调节请求的情况下,控制装置60基于外部空气温度或车室内温度、设定温度、设定风量这样的空气调节控制参数来实施压缩机33的转速控制。此外,在产生电池冷却请求的情况下,控制装置60基于电池温度来实施压缩机33的转速控制。此时,控制装置60可以基于空气调节控制参数、电池温度来设定压缩机33的目标转速,并且实施反馈控制以使由转速传感器63检测出的实际转速与目标转速一致。
此外,控制装置60在与空气调节请求和电池冷却请求对应地对压缩机33进行驱动时对散热风扇36进行驱动,由此对冷凝器34中的散热状态进行控制。此时,在散热风扇36中,对驱动状态的接通断开进行控制。或者,在散热风扇36的驱动状态能通过多级(例如,低中高这三级)进行调节的结构中,散热风扇36的驱动状态由多级中的某一个进行控制。
另外,在车载冷却系统中,作为空调制冷剂回路31中的异常,例如,在发生散热风扇36的停止故障或输出降低的故障时,随着空调制冷剂回路31的冷凝器34中的散热性能的降低,制冷剂通路32内的制冷剂压力上升。此时,为了对构成制冷剂通路32的制冷剂配管中的制冷剂压力的过度上升进行抑制,考虑停止压缩机33的驱动。但是,若停止压缩机33的驱动,则无法进行由制冷剂的循环实现的电池51的冷却,电池温度有可能会过度上升。
因此,在本实施方式中,基于散热风扇36发生停止或输出降低的故障,判断为在空调制冷剂回路31中发生异常。并且,在产生电池冷却请求且判断为在空调制冷剂回路31中发生异常的状况下,在对制冷剂通路32内的制冷剂压力超过规定的高压上限值的压力上升进行抑制的同时,在驱动限制的状态下对压缩机33进行驱动。本处理是散热风扇36发生故障时的故障安全防护处理。
根据在空调制冷剂回路31中发生异常时的压缩机33的驱动限制,在改变了空调制冷剂回路31中的制冷剂循环的控制方式的状态下,继续由调温单元52实现的电池51的冷却。此时,由于压缩机33的驱动限制,与空调制冷剂回路31中发生异常之前相比,限制了制冷剂通路32中的制冷剂压力的上升。
在实施压缩机驱动限制时,获取压缩机33的驱动状态、或压缩机驱动时的制冷剂通路32内的制冷剂压力作为控制参数,并且基于散热风扇36停止故障发生后的控制参数来对压缩机33的驱动限制的程度进行调节。此时,例如基于由制冷剂压力传感器37检测出的制冷剂压力,把握在散热风扇36发生停止故障之后的制冷剂压力的上升变化或下降变化,并且基于该结果,对压缩机33的驱动限制的程度、即压缩机33的限制转速进行调节。另外,也可以构成为基于由电流传感器65检测出的压缩机通电电流来对制冷剂压力进行推算。
另外,在本实施方式中,在进行压缩机33的驱动限制的情况下,对由空调制冷剂回路31实施的空气调节进行限制。具体地,通过电磁阀42,空调制冷剂回路31能够在制冷剂在包括蒸发器35的第一循环路径L1中流动的状态和制冷剂在不包括蒸发器35而包括旁路通路41的第二循环路径L2中流动的状态之间进行切换。并且,作为空气调节的限制,在第二循环路径L2中将制冷剂设为流动状态,并且在第一循环路径L1中对制冷剂的流动进行限制。
图3是示出电池冷却的处理步骤的流程图,本处理由控制装置60以规定周期反复实施。
在图3中,在步骤S11中,作为空调制冷剂回路31中的异常,对在散热风扇36中是否发生停止或输出降低的故障进行判断。在该故障判断中,例如,在尽管对散热风扇36发出了驱动指令但散热风扇36仍处于未被通电的状况的情况下,判断为停止故障。另外,在散热风扇36的驱动通过多级进行控制的结构中,在尽管发出了高速驱动的指令但散热风扇36仍处于低速驱动的状况的情况下,判断为输出降低故障。另外,步骤S11相当于“异常判断部”。
在散热风扇36未发生故障的情况下,步骤S11为否定并前进至步骤S12,对压缩机33进行通常驱动。此时,控制装置60基于空气调节请求和电池冷却请求来实施压缩机33的转速控制。
另外,在散热风扇36发生故障的情况下,步骤S11为肯定并前进至步骤S13。在步骤S13中,对是否产生了电池冷却请求进行判断。在本步骤S13中,例如如果电池温度在规定温度以上,则判断为产生了电池冷却请求。规定温度是基于电池51的输出受到限制的温度而确定的温度,例如40℃。如果未产生电池冷却请求,则前进至步骤S14,使压缩机33处于非驱动状态。此时,如果在散热风扇36发生了故障的时刻实施与空气调节请求对应的空气调节,则随着压缩机33驱动的停止而停止空气调节。
另外,如果产生了电池冷却请求,则前进至步骤S15,对制冷剂压力是否为第一阈值TH1以上进行判断。第一阈值TH1是例如对制冷剂配管的高压破损进行抑制的范围内的高压上限值。或者,在制冷剂配管中设置有安全阀的情况下,第一阈值TH1是基于安全阀的开阀压力而确定的,并且是比该开阀压力稍微低的压力。然后,如果制冷剂压力为第一阈值TH1以上,则前进至步骤S16,通过限制转速N1对压缩机转速进行限制。此时,控制器60将压缩机33的目标转速作为限制转速N1来实施转速反馈控制。限制转速N1可以是比仅产生空气调节请求和电池冷却请求中的电池冷却请求的情况下的压缩机转速低的转速。
之后,在步骤S17中,在产生了空气调节请求的情况下,使空气调节停止。具体地,在空调制冷剂回路31中,在第二循环路径L2中将制冷剂设为流动状态,并且在第一循环路径L1中停止制冷剂的流动。由此,限制了空气调节的实施。例如,最好通过电磁阀42的控制,除了第二循环路径L2之外,还在对制冷剂流量进行限制的同时,设为在第一循环路径L1中也使制冷剂流动的状态。另外,在步骤S17中,代替使空气调节停止,也可以构成为在继续空气调节的同时对空气调节的程度进行限制(降低)。步骤S17相当于“空调限制部”。
另外,如果制冷剂压力小于第一阈值TH1,则前进至步骤S18,对制冷剂压力是否为第二阈值TH2以上进行判断。第二阈值TH2是比第一阈值TH1低的压力阈值。然后,如果制冷剂压力为第二阈值TH2以上,则前进至步骤S19,基于制冷剂压力来对压缩机33的限制转速进行设定。此时,例如可以使用图4的关系来对压缩机33的限制转速进行设定。在图4中,规定了制冷剂压力与压缩机转速之间的关系,在制冷剂压力处于第一阈值TH1以上的范围内,压缩机转速被设定为限制转速N1,在制冷剂压力处于第二阈值TH2以上且小于第一阈值TH1的范围内,限制转速在N1~N2的范围内可变地设定。在该N1~N2的范围内,以制冷剂压力越高则限制转速就越低的方式对限制转速进行设定。就压缩机转速的限制程度而言,以制冷剂压力越高则限制程度就越大的方式来对压缩机转速进行控制。
在步骤S16、S19中,与在空调制冷剂回路31中发生异常之前的正常时相比,压缩机转速被限制为低旋转,由此,限制了制冷剂通路32中的制冷剂压力的上升。也就是说,由此,在空调制冷剂回路31发生异常时,改变空调制冷剂回路31中的制冷剂循环的控制方式。
之后,在步骤S20中,基于车速来对压缩机33的限制转速进行修正。例如,可以使用图5的(a)的关系来对压缩机33的限制转速进行修正。在图5的(a)中,规定了车速与转速修正值ΔN1之间的关系,在车速处于速度阈值THA以上的范围内时,将转速修正值ΔN1设定为正值。另外,如图所示,车速越高,转速修正值ΔN1就被设定为越大的值。然后,通过将转速修正值ΔN1加到步骤S19中设定的限制转速,来对限制转速进行增加修正。根据这样的限制转速的修正,基于车速大于速度阈值THA,进行减小压缩机转速的限制程度的修正。
在步骤S21中,对当前是否产生了空气调节请求,并且车速是否为速度阈值THB以上进行判断。速度阈值THB是比速度阈值THA更高速的速度值。然后,在步骤S21为肯定的情况下,前进至步骤S22,使空调处于工作状态。
具体地,在空调制冷剂回路31中,除了第二循环路径L2之外,在第一循环路径L1中也设为制冷剂流动的状态,从而使空调处于工作状态。由此,解除了空气调节的限制。在压缩机33的转速控制中,对压缩机33的限制转速进行修正。例如,可以使用图5的(b)的关系来对压缩机33的限制转速进行修正。在图5的(b)中,规定了车速与转速修正值ΔN2之间的关系,在车速处于速度阈值THB以上的范围内,将转速修正值ΔN2设定为正值。另外,如图所示,车速越高,转速修正值ΔN2设定为越大的值。然后,通过将转速修正值ΔN2加到步骤S19中设定的限制转速、或在步骤S20中修正的限制转速,来对限制转速进行增加修正。根据这样的限制转速的修正,基于车速大于速度阈值THB,进行减小压缩机转速的限制程度的修正。
在图5的(a)和图5的(b)的关系中,速度阈值THA、THB处于THA<THB的关系。因此,在车速上升时,首先使压缩机33的驱动限制的程度减小,之后,使空气调节的限制程度减小。
另外,在步骤S22中,代替对空气调节的限制进行解除的处理,也可以进行减小空气调节的限制程度的处理。作为减小空气调节的限制程度的处理,例如,可以通过电磁阀42的控制,增加在第一循环路径L1中流动的制冷剂量。
另外,在步骤S21为否定的情况下,前进至步骤S17,实施使空气调节停止的处理、或对空气调节的实施进行限制的处理。另外,步骤S15~S22相当于“控制方式变更部”。
图6是用于更具体地说明电池冷却处理的时序图。
在图6中,在时刻t1处,车辆10的点火开关被接通,并且在进行了能够使车辆行驶的初始处理之后,在时刻t2处,随着空气调节请求而开始空气调节。在时刻t2之后,压缩机转速被反馈控制成根据每次空气调节请求的内容而确定的目标转速。由此,制冷剂压力逐渐上升。另外,开始驱动散热风扇36。另外,在图6中,以接通/断开来示出散热风扇36的驱动状态。
之后,随着车辆行驶,电池温度逐渐上升。然后,在时刻t3处,电池温度超过规定值,从而产生电池冷却请求,并且随着该电池冷却请求而开始电池冷却。在时刻t3之后,根据每次的空气调节请求和电池冷却请求来控制压缩机转速。由此,根据电池冷却请求,压缩机转速和制冷剂压力上升。
之后,在时刻t4处,随着散热风扇36的停止故障(断开故障),在空调制冷剂回路31中发生异常,并且随着空调制冷剂回路31的冷凝器34中的散热性能的降低,制冷剂通路32内的制冷剂压力上升。
在时刻t5处,制冷剂压力高于第二阈值TH2,在该时刻t5之后,通过基于制冷剂压力而设定的限制转速来控制压缩机33的转速。此时,制冷剂压力越高,作为压缩机33的限制转速就设定为越低的转速。此外,在时刻t5处,无论是否产生了空气调节请求均停止空气调节。在时刻t5之后,尽管电池温度逐渐上升,但是抑制了过度的上升。制冷剂压力维持在比作为高压上限值的第一阈值TH1低的压力。尽管未图示,但是假设在制冷剂压力达到第一阈值TH1的情况下,压缩机转速下调至限制转速N1。
此外,虽然认为在对压缩机33进行驱动时会产生由通电电流引起的电池温度的上升,但是在本实施方式中,前提是与该温度上升量相比,冷却系统的冷却性能更高。
之后,在时刻t6处,随着车速上升至速度阈值THA,对压缩机33的限制转速进行增加修正。此时,由于通过车辆10的行驶风促进了冷凝器34的散热,因此,相应地,能够不使制冷剂压力上升地使压缩机转速上升。
之后,在时刻t7处,随着车速进一步上升至速度阈值THB,开始空气调节。此时,通过车辆10的高速行驶,能够进行用于空气调节工作所需的冷凝器34的散热,从而允许开始空气调节。
根据以上详细描述的本实施方式,能够得到以下优异效果。
构成为在产生了电池冷却请求且判断为随着散热风扇36的故障而在空调制冷剂回路31中发生了异常的状况下,在继续由调温单元52进行电池51的冷却的同时,改变空调制冷剂回路31中的制冷剂循环的控制方式。在这种情况下,与在空调制冷剂回路31中发生异常之前相比,限制了制冷剂通路32中的制冷剂压力的上升。更具体地,为了对制冷剂通路32内的制冷剂压力超过规定的高压上限值的压力上升进行抑制,在驱动限制的状态下对压缩机33进行驱动。由此,即使在空调制冷剂回路31中发生异常,也能够以应对该异常发生的方式使制冷剂循环。其结果是,能够实现结构的简化,并且在空调制冷剂回路31中发生异常时适当地实施电池的冷却。另外,在散热风扇36故障时,能够在进行形成制冷剂通路32的配管等的保护的同时,继续实施电池51的冷却。
在随着散热风扇36发生故障而进行压缩机33的驱动限制的情况下,对由空调制冷剂回路31实施的空气调节进行限制。在这种情况下,在例如空气调节请求和电池冷却请求同时产生的状况下,优先考虑电池冷却请求。也就是说,为了进行电池51的冷却,进行制冷剂通路32中的制冷剂的循环。由此,能够理想地抑制随着电池温度的过度上升而引起的电池51的劣化。
在随着散热风扇36发生故障而进行压缩机33的驱动限制和空气调节限制的情况下,作为该空气调节限制,在包括旁路通路41(调温单元52)的第二循环路径L2中设为制冷剂流动的状态,并且在包括蒸发器35的第一循环路径L1中对制冷剂的流动进行限制。在这种情况下,通过对蒸发器35中的制冷剂的汽化进行抑制,能够在对空气调节进行限制的同时,理想地实施电池冷却。
在随着散热风扇36发生故障而进行压缩机33的驱动限制的情况下,基于车速大于规定的速度阈值THB,解除空气调节的限制、或者减小空气调节的限制程度。在车速较大的情况下,考虑到进行由行驶风引起的冷凝器34的散热,即使在压缩机33的驱动被限制的状况下,也能够在电池冷却之外实施空气调节。在这种情况下,例如,能够从作为空气调节限制而停止空气调节的状态切换到实施空气调节的状态。
在进行压缩机33的驱动限制的状态下,基于车速大于速度阈值THA,使压缩机33的驱动限制的程度减小。在车速较大的情况下,考虑到进行由行驶风引起的冷凝器34的散热,能够减小压缩机33的驱动限制的程度,并且增大电池冷却的程度。
在进行压缩机33的驱动限制的状态下,基于车速大于速度阈值THA(第一速度阈值),减小压缩机33的驱动限制的程度,并且基于车速大于比速度阈值THA大的速度阈值THB(第二速度阈值),减小空气调节的限制程度。由此,能够根据车速的大小,减小压缩机33的驱动限制的程度以及减小空气调节限制的程度。在这种情况下,在车速上升时,首先使压缩机33的驱动限制的程度减小,之后,使空气调节限制的程度减小。因此,在散热风扇36故障时,能够在优先考虑电池冷却的同时,适当地实施空气调节。
在散热风扇36发生故障的情况下,与散热风扇36正常时相比,冷凝器34中的制冷剂冷却状态不同,压缩机33的驱动状态、或压缩机33驱动时的制冷剂压力发生变化。在这种情况下,基于表示压缩机33的驱动状态、或压缩机33驱动时的制冷剂压力的控制参数来把握散热风扇36发生停止故障之后的制冷剂压力的变化,并且通过对压缩机33的驱动限制的程度进行调节,能够根据压缩机33的驱动状态、进而根据制冷剂压力的大小来适当地实施电池冷却。
另外,作为对空调制冷剂回路31中有无异常进行判断的异常判断部,也可以采用对在冷凝器34中是否发生由于堵塞而引起的散热异常(堵塞异常)进行判断的结构。这种异常例如是冷凝器翅片(日文:コンデンサフィン)的堵塞异常。例如,在图3的步骤S11中,基于冷凝器34的上游侧的制冷剂压力,对冷凝器34中有无堵塞异常进行判断。在图3的步骤S11中,也能够同时实施散热风扇36是否发生停止或输出降低的故障的判断、以及冷凝器34中是否发生堵塞异常的判断。在这种情况下,广义上,只要对冷凝器34中的散热是否发生异常进行判断即可。
以下,对改变了上述第一实施方式的结构的一部分的其他实施方式进行说明。另外,在以下的说明中,与上述第一实施方式相同的结构标注相同的符号,而省略其说明。
(第二实施方式)
在本实施方式中,在未产生电池冷却请求的状况下,在作为空调制冷剂回路31中的异常而判断为在散热风扇36中发生了故障的情况下,基于当前时刻以后的车辆行驶预测,对今后是否会成为产生电池冷却请求的状况进行预测,并且在预测为会成为产生电池冷却请求的状况的情况下,实施压缩机33的驱动限制。
图7是示出本实施方式中的电池冷却的处理步骤的流程图,本处理替换图3的处理而实施。另外,在图7中,对于与图3相同的处理标注相同的步骤编号。
在图7中,作为与图3不同的处理,在散热风扇36发生故障且未产生电池冷却请求的情况下(步骤S11为“是”且步骤S13为“否”的情况下),前进至步骤S31。在步骤S31中,基于当前时刻以后的车辆行驶预测对是否会成为产生电池冷却请求的状况进行预测。此时,控制装置60基于预先录入在导航装置等中的车辆10的行驶目的地,对是否会成为产生电池冷却请求的状况进行预测。更具体地,基于到行驶目的地为止的行驶距离、所需时间、行驶路径上的路面倾斜等,对将来有无电池冷却请求进行预测。例如,到行驶目的地为止的行驶距离和所需时间越长,作为行驶路径上的路面倾斜而上行倾斜得越多,预测为产生电池冷却请求的可能性就越高。除此之外,也可以考虑外部空气温度或车辆10的装载重量。
之后,在步骤S32中,对步骤S31的预测结果是否是会产生电池冷却请求的预测结果进行判断。然后,如果不是会产生电池冷却请求的预测结果,则前进至步骤S14,使压缩机33处于非驱动状态。
另外,如果是会产生电池冷却请求的预测结果,则前进至步骤S15,如上所述,基于制冷剂压力来实施对压缩机转速进行限制的处理。步骤S15以后的处理如已经说明的那样。
另外,在步骤S31中预测为会成为产生电池冷却请求的状况的情况下,与在当前时刻产生了电池冷却请求的情况相比,可以增大压缩机33的驱动状态下的驱动限制的程度。具体地,在随着步骤S13为肯定而实施压缩机33的驱动限制的情况下,与随着步骤S32为肯定而实施压缩机33的驱动限制的情况相比,可以将在步骤S16或步骤S19中设定的限制转速设为较小的值。
根据以上第二实施方式,在散热风扇36故障时,即使在未产生电池冷却请求的状况下,也能够基于当前时刻以后是否需要电池冷却来预先实施电池冷却。在这种情况下,在散热风扇36故障的状况下,即使随着电负载的急剧增大等而使电池发热量急剧上升,也能够抑制电池温度的上升。也就是说,即使在冷却不充分而产生温度上升的情况下,也能够对行驶中的电池温度的过度上升进行抑制。由此,能够实现电池51的保护。
基于车辆10的行驶目的地对是否会成为产生电池冷却请求的状况进行预测,因此,也能够理想地应对随着行驶负载的急剧变化而引起的电池温度的上升。
在基于预测为会成为产生电池冷却请求的状况而进行压缩机33的驱动限制的情况下,与基于实际产生了电池冷却请求而进行压缩机的驱动限制的情况相比,使压缩机的驱动状态下的驱动限制的程度增大。在这种情况下,能够在对过度实施电池冷却和过度实施空气调节限制进行抑制的同时,适当地实施电池冷却。
(其他实施方式)
例如也可以如下所述改变上述实施方式。
·在上述实施方式中,构成为在空调制冷剂回路31中发生异常时进行压缩机33的驱动限制,但是也可以进行改变。例如,也可以构成为能够进行由控制装置60实现的膨胀阀38的控制,并且通过该膨胀阀38的控制,对制冷剂通路32中的制冷剂压力的上升进行限制。在这种情况下,对通过膨胀阀38的制冷剂量进行调节,并且随之进行制冷剂压力的限制。
·作为空气调节的限制,能够减小通过膨胀阀38的制冷剂量、或者将通过膨胀阀38的制冷剂量设为零。在这种情况下,作为空气调节的限制,也可以实施循环路径L1、L2的切换以及膨胀阀38中的制冷剂通过量的调节。
·在空调制冷剂回路31中发生异常时,作为与该异常发生之前的正常时相比对制冷剂通路32中的制冷剂压力的上升进行限制的结构,在通常时和异常发生时,可以使制冷剂压力的上限值、或与制冷剂压力的上限值对应的压缩机转速的上限值不同,并且使异常发生时的制冷剂压力的上限值或压缩机转速的上限值小于正常时的上限值。例如,使异常发生时的压缩机转速的上限值小于正常时的压缩机转速的上限值。在这种结构中,在空调制冷剂回路31中发生异常时,如果该时刻的压缩机转速相对较低,则也不一定需要立即降低压缩机转速,在超过以与正常时相比低旋转确定的转速上限值的情况下,可以以该上限值对压缩机转速进行限制。
·也可以构成为在实施空气调节的限制的情况下,基于电池温度对在第一循环路径L1中流动的制冷剂的量和在第二循环路径L2中流动的制冷剂的量的分配进行调节。具体地,在散热风扇36发生故障时,控制装置60基于图8的关系对在第一循环路径L1中流动的制冷剂的量(L1制冷剂量)和在第二循环路径L2中流动的制冷剂的量(L2制冷剂量)的分配进行调节。在图8中,以电池温度越高,相对于L1制冷剂量的L2制冷剂量就越不多的方式对分配比率进行调节。另外,本处理例如可以在图3的步骤S17中实施。
根据上述结构,在考虑电池冷却所需的程度的同时,不仅能够理想地实施电池冷却,还能够理想地实施空气调节。
·也可以构成为在空调制冷剂回路31中发生异常时,通过下述各方法来改变空调制冷剂回路31中的制冷剂循环的控制方式。另外,在此,对在散热风扇36发生故障时实施压缩机33的驱动限制的结构进行说明。以下,图9示出第一方法中的时序图,图10示出第一方法中的流程图。另外,图11示出第二方法中的时序图,图12示出第二方法中的流程图。图13示出第三方法中的时序图,图14示出第三方法中的流程图。图10、图12、图14分别是示出电池冷却的处理步骤的流程图,上述处理中的任一个由控制装置60以规定周期反复实施。另外,在上述各流程图中省略了处理,但是这均以产生了电池冷却请求为前提。
首先,对第一方法进行说明。如图9所示,若在时刻t11处散热风扇36发生故障时,则制冷剂压力上升,并且在时刻t12处,制冷剂压力上升至第一阈值TH1。由此,在时刻t12以后,压缩机转速被控制为限制转速N1。另外,如上所述,第一阈值TH1是对制冷剂配管的高压破损进行抑制的范围内的高压上限值、或基于安全阀的开阀压力而确定的压力阈值。
在由控制装置60实现的电池冷却处理中,在图10的步骤S41中,对在散热风扇36中是否发生了停止或输出降低的故障进行判断。在散热风扇36未发生故障的情况下,前进至步骤S42,对压缩机33进行通常驱动。
另外,在散热风扇36发生了故障的情况下,前进至步骤S43,对制冷剂压力是否为第一阈值TH1以上进行判断。然后,如果制冷剂压力为第一阈值TH1以上,则前进至步骤S44,通过限制转速N1对压缩机转速进行限制。另外,如果制冷剂压力小于第一阈值TH1,则前进至步骤S45,对当前时刻的压缩机33的驱动状态进行保持。也就是说,使压缩机33的目标转速保持现状(即,保持通常驱动状态、或驱动限制状态)。
根据上述第一方法,在散热风扇36发生故障时,在制冷剂压力上升至第一阈值TH1的情况下,之后以统一的方式实施压缩机33的驱动限制。
接着,对第二方法进行说明。如图11所示,若在时刻t21处散热风扇36发生故障时,则制冷剂压力上升,并且在时刻t22处,制冷剂压力上升至第一阈值TH1。由此,在时刻t22处,压缩机转速被控制为限制转速N1,制冷剂压力转为下降。之后,在时刻t23处,若制冷剂压力降低至比第一阈值TH1低的第二阈值TH2,则压缩机33的限制转速更新为大于N1的NA1(即,与N1相比限制程度较小的转速)。
之后,若制冷剂压力再次上升,并且在时刻t24处上升至第一阈值TH1,则压缩机转速被控制为限制转速N1,然后,若制冷剂压力降低,并且在时刻t25处降低至第二阈值TH2,则压缩机33的限制转速更新为大于N1且小于NA1的NA2(即,与上次达到TH2时相比限制程度较大的转速)。之后,根据需要重复同样的处理。
在由控制装置60实现的电池冷却处理中,在图12的步骤S51中,对在散热风扇36中是否发生了停止或输出降低的故障进行判断。在散热风扇36未发生故障的情况下,前进至步骤S52,对压缩机33进行通常驱动。
另外,在散热风扇36发生了故障的情况下,前进至步骤S53,对制冷剂压力是否为第一阈值TH1以上进行判断。然后,如果制冷剂压力为第一阈值TH1以上,则前进至步骤S54,通过限制转速N1对压缩机转速进行限制。另外,如果制冷剂压力小于第一阈值TH1,则前进至步骤S55,对制冷剂压力是否为第二阈值TH2以上进行判断。然后,如果制冷剂压力为第二阈值TH2以上,则前进至步骤S56,保持当前时刻的压缩机33的驱动状态。
另外,如果制冷剂压力小于第二阈值TH2,则前进至步骤S57,为了减小压缩机33的驱动限制的程度,设定比限制转速N1大的压缩机33的限制转速。根据该步骤S57,例如在图11的时刻t23、t25处,分别设定NA1、NA2作为限制转速。此时,在制冷剂压力重复上升的情况下,根据该重复次数i来设定限制转速NAi,并且重复次数i越大,限制转速NAi设定为与上次值相比越小的值(即,与上次值相比限制程度较大的值)。
根据上述第二方法,在散热风扇36发生了故障时,以制冷剂压力上升至第一阈值TH1为条件,开始压缩机33的驱动限制。在这种情况下,在对制冷剂压力超过第一阈值TH1进行抑制的同时,将压缩机33的限制转速逐渐更新为较小的值(即,限制程度较大的值)。
另外,图12的步骤S57中设定的限制转速也可以每次都是相同的转速(即,限制程度相同的转速)。或者,在步骤S57中,也可以构成为设定未施加限制的转速。
接着,对第三方法进行说明。如图13所示,若在时刻t31处散热风扇36发生故障时,则制冷剂压力上升,在时刻t32处,制冷剂压力上升至第一阈值TH1。由此,在时刻t32处,通过限制转速N1对压缩机转速进行控制,并且制冷剂压力转为下降。之后,在时刻t33处,若制冷剂压力降低至比第一阈值TH1低的第二阈值TH2,则压缩机33的限制转速更新为大于N1的NB1(即,与N1相比限制程度较小的转速)。
在时刻t33之后,以规定的时间间隔ΔT对制冷剂压力的上升变化进行监视,并且例如在时刻t34、t35处,将压缩机33的限制转速逐渐更新为较大的值(即,限制程度较小的值)。该时间间隔ΔT可以是恒定时间,也可以是逐渐变短的时间。另外,将限制转速逐渐增大的更新幅度ΔNx可以是恒定值,也可以是逐渐减小的值。然后,在时刻t34处,基于制冷剂压力上升至第一阈值TH1,限制转速更新为较小的值。之后,重复同样的处理。
在由控制装置60实现的电池冷却处理中,在图14的步骤S61中,对在散热风扇36中是否发生停止或输出降低的故障进行判断。在散热风扇36未发生故障的情况下,前进至步骤S62,对压缩机33进行通常驱动。
另外,在散热风扇36发生故障的情况下,前进至步骤S63,对制冷剂压力是否为第一阈值TH1以上进行判断。然后,如果制冷剂压力为第一阈值TH1以上,则前进至步骤S64,对制冷剂压力是否是在散热风扇36故障发生之后第一次变为第一阈值TH1以上进行判断。如果是第一次,则前进至步骤S65,通过限制转速N1对压缩机转速进行限制(图13的时刻t32)。另外,如果不是第一次,则为了使压缩机33的驱动限制的程度大于上一次的值,将限制转速仅减小规定值(图13的时刻t36)。
另外,如果制冷剂压力小于第一阈值TH1,则前进至步骤S67,对制冷剂压力是否为第二阈值TH2以上进行判断。然后,如果制冷剂压力为第二阈值TH2以上,则前进至步骤S68,在制冷剂压力达到第一阈值TH1之后,对从上一次更新为使限制转速增大时开始是否经过了规定时间进行判断。在步骤S68为肯定的情况下,前进至步骤S69,将限制转速仅增大规定值(图13的时刻t34、t35)。
另外,在步骤S67、S69中的任一个为否定的情况下,前进至步骤S70,保持当前时刻的压缩机33的驱动状态。
根据上述第三方法,在散热风扇36发生故障时,以制冷剂压力上升至第一阈值TH1为条件,开始压缩机33的驱动限制。在这种情况下,在对制冷剂压力超过第一阈值TH1进行抑制的同时,将压缩机33的限制转速从限制程度较大的限制转速N1逐渐更新为较大的值。
·作为空调制冷剂回路31中的异常判断,也可以构成为对空调制冷剂回路31中是否发生制冷剂泄漏进行判断。使用图15对本结构中的电池冷却的处理步骤进行说明。在此,在作为空调制冷剂回路31中的异常而发生了制冷剂泄漏的情况下,由于空调制冷剂回路31中的热转换能力降低而有可能使电池冷却不足,但是作为异常发生时的控制方式的变更,对空气调节的实施进行限制,由此对电池冷却的不足部分进行补充。
在图15中,在步骤S81中,作为空调制冷剂回路31中的异常,对在空调制冷剂回路31中是否发生制冷剂泄漏进行判断。例如,基于制冷剂压力传感器37的检测值对有无制冷剂泄漏异常进行判断。还能够在考虑压缩机转速等压缩机33的驱动状态的同时,基于制冷剂压力传感器37的检测值对有无制冷剂泄漏异常进行判断。
在未发生制冷剂泄漏异常的情况下,步骤S81为否定并前进至步骤S82,对压缩机33进行通常驱动。此时,控制装置60基于空气调节请求和电池冷却请求来实施压缩机33的转速控制。
另外,在发生了制冷剂泄漏异常的情况下,步骤S81为肯定并前进至步骤S83。在步骤S83中,对是否产生了电池冷却请求进行判断。如果未产生电池冷却请求,则前进至步骤S85,使压缩机33处于非驱动状态。此时,如果在发生了制冷剂泄漏异常的时刻实施与空气调节请求对应的空气调节,则随着压缩机33驱动的停止而停止空气调节。
另外,如果产生了电池冷却请求,则前进至步骤S84,对制冷剂压力是否为规定的阈值TH11以上进行判断。阈值TH11是例如能够通过调温单元52进行电池冷却的压力下限值。阈值TH11也可以基于制冷剂压力与调温单元52中的热交换能力之间的关系来确定。然后,如果在步骤S84中制冷剂压力小于阈值TH11,则前进至步骤S85,使压缩机33处于非驱动状态。也就是说,在制冷剂压力过度降低的情况下,无法进行电池冷却,因此,停止压缩机33的驱动。
另外,如果制冷剂压力为阈值TH11以上,则前进至步骤S86。在步骤S86中,为了在发生了制冷剂泄漏异常的状况下也继续电池冷却,通过驱动压缩机33将制冷剂压力维持在规定压力Pa以上的压力。也就是说,在能够通过调温单元52进行热转换的水平下实施制冷剂压力的控制。另外,规定压力Pa是至少能够进行最低限度的电池冷却的压力,例如可以是以阈值TH11为基准的“TH11+α”的压力。
之后,在步骤S87中,对当前是否产生了空气调节请求进行判断。然后,如果步骤S87为肯定,则前进至步骤S88。此时,如果产生了空气调节请求和电池冷却请求这两者,则步骤S87为肯定。另外,如果步骤S87为否定,则直接结束本处理。
在步骤S88中,对当前的状况是否为即使使压缩机33的输出增加也无法满足空气调节请求和电池冷却请求的状况进行判断。然后,在步骤S88为否定的情况下、即在能满足两个请求的情况下,前进至步骤S90,使空调处于工作状态。在步骤S90中,在空调制冷剂回路31中,设为除了第二循环路径L2之外,在第一循环路径L1中也使制冷剂流动的状态,从而使空调处于工作状态。
另外,在步骤S88为肯定的情况下,前进至步骤S89。在步骤S89中,对车速是否为速度阈值THC以上进行判断。然后,在步骤S89为肯定的情况下,前进至步骤S90,使空调处于工作状态。
另外,在步骤S89为否定的情况下,前进至步骤S91,使空调停止。此时,在空调制冷剂回路31中,设为在第二循环路径L2中使制冷剂流动的状态,并且在第一循环路径L1中停止制冷剂的流动。由此,限制了空气调节的实施。
另外,在步骤S91中空调停止的状态下、即在步骤S88为肯定且步骤S89为否定的状态下,若车速变为速度阈值THC以上,则步骤S89为肯定,并且在步骤S90中使空调处于工作状态(解除了空气调节的限制)。此时,在步骤S90中,代替解除空气调节的限制,也可以减小空气调节的限制程度。
以下对本实施方式中的效果进行说明。
在作为空调制冷剂回路31中的异常而产生了制冷剂泄漏的情况下,认为空调制冷剂回路31中的热转换能力会降低,但是通过对空调制冷剂回路31实施的空气调节进行限制,能够对电池冷却的不足部分进行补充。由此,在发生异常时,能够在尽可能适当的状态下实施电池冷却。
在产生了空气调节请求和电池冷却请求且判断为发生了空调制冷剂回路31中的异常的情况下,以即使增加压缩机33的输出也无法满足空气调节请求和电池冷却请求为条件,对空气调节的实施进行限制。在这种情况下,通过考虑到产生空气调节请求和电池冷却请求的状况以及压缩机驱动的状态,能够在继续电池冷却的同时,实施适当的空气调节限制。
基于车速大于速度阈值THC,解除空气调节的限制、或者减小空气调节的限制程度。在车速较大的情况下,考虑到由行驶风实现的冷凝器34的散热,能够从作为空气调节限制而停止空气调节的状态切换到实施空气调节的状态。
·作为发生制冷剂泄漏异常时的应对,也可以实施以下处理。也可以构成为在实施空气调节的限制的情况下,基于电池温度对在第一循环路径L1中流动的制冷剂的量和在第二循环路径L2中流动的制冷剂的量的分配进行调节。具体地,在发生制冷剂泄漏异常时,控制装置60基于图8的关系对在第一循环路径L1中流动的制冷剂的量(L1制冷剂量)和在第二循环路径L2中流动的制冷剂的量(L2制冷剂量)的分配进行调节。另外,本处理例如可以在图15的步骤S91中实施。
·也可以构成为在发生制冷剂泄漏异常时,考虑在当前时刻以后产生空气调节请求和电池冷却请求这两者而实施富余的空气调节控制。图16是用于说明这种处理的流程图。本处理由控制装置60以规定周期实施。
在图16中,在步骤S101中,对当前是否处于未产生空气调节请求和电池冷却请求中的一方或双方的状况下进行判断,接着在步骤S102中,对是否发生了制冷剂泄漏异常进行判断。在步骤S101、S102均为肯定的情况下,前进至步骤S103。在步骤S103中,基于当前时刻以后的车辆行驶预测对是否会成为产生空气调节请求和电池冷却请求这两者的状况进行预测。此时,在车辆行驶时,根据当前时刻以后的外部空气温度的变化、高速行驶等行驶条件,能够对将来是否会产生空气调节请求和电池冷却请求这两者进行预测。另外,也能够对在发生制冷剂泄漏异常(空调制冷剂回路31的异常)的时刻是否无法满足将来的空气调节请求和电池冷却请求这两者进行预测。
之后,在步骤S104中,在产生空气调节请求和电池冷却请求这两者之前,对于当前时刻的请求实施富余的空气调节。在这种情况下,如果已经根据空气调节请求实施了空气调节,则例如降低空调的设定温度等,使车室内空气调节(制冷)比当前时刻强。另外,如果未实施空气调节,则无论当前时刻有无空气调节请求均开始空气调节(制冷)。另外,也可以构成为基于车辆行驶预测对将来产生空气调节请求和电池冷却请求这两者的时刻进行推测,并且在从该时刻回溯了规定时间的时刻处开始富余空气调节。
根据上述结构,在产生空气调节请求和电池冷却请求这两者之前,通过对于当前时刻的请求预先实施富余的空气调节(富余空气调节),能够实现车室环境的改善。
·作为“控制参数”,也能够使用制冷剂通路32内的制冷剂压力以外的压力。例如,由于根据压缩机33的通电电流而使压缩机33的驱动状态改变,因此,也可以构成为将压缩机通电电流作为控制参数来获取。在这种情况下,例如,可以基于由电流传感器65检测出的压缩机通电电流,对在散热风扇36发生停止故障之后制冷剂压力是否上升变化进行判断,并且基于该判断结果对压缩机33的驱动限制的程度进行调节。除此之外,也可以构成为,作为控制参数获取压缩机转矩或压缩机输出。
·除了构成为通过使转速可变来控制驱动状态以外,电动式的压缩机33也可以构成为通过使每旋转一周的制冷剂排出量可变来控制驱动状态。
·作为空调制冷剂回路31的压缩机,也可以代替电动式的压缩机33而使用由发动机11的动力驱动的机械式的压缩机。在本结构中,压缩机的旋转轴经由传动带等连结构件与发动机11的输出轴连结,并且随着发动机11的旋转而对压缩机进行驱动。在这种情况下,例如,在压缩机的旋转输入部设置有多级式或无级式的变速装置,通过该变速装置的控制,能够对压缩机的转速进行控制。然后,在产生了电池冷却请求且判断为在空调制冷剂回路31中发生了异常的状况下,可以在驱动限制的状态(限制了转速的状态)下对压缩机进行驱动。
·从电池51供给电力的车载的电气设备也可以是旋转电机21以外的电气设备,例如也可以是使车室内变暖的制热用加热器、对废气净化催化剂等进行加热的加热器、以及电动泵等各种辅助设备。
·本公开中能适用的车辆也可以是混合动力车辆以外的车辆,例如也可以是包括作为行驶动力源的内燃机的车辆、作为行驶动力源而包括旋转电机的电动汽车、以及燃料电池车辆。
本公开所记载的控制部及其方法也可以通过专用计算机来实现,该专用计算机通过构成处理器和存储器而提供,上述处理器被编程为执行由计算机程序具体化的一个至多个功能。或者,本公开所记载的控制部及其方法也可以通过专用计算机来实现,该专用计算机是通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的。或者,本公开所记载的控制部及其方法由一个以上的专用计算机来实现,该专用计算机通过被编程为执行一个至多个功能的处理器及存储器与由一个以上硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成。此外,计算机程序也可以被存储于计算机可读的非过渡有形存储介质,以作为由计算机执行的指令。
虽然基于实施例对本公开进行了记述,但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包括各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式、进一步包括有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。
Claims (21)
1.一种车载冷却系统的控制装置,所述控制装置适用于车载冷却系统,
所述车载冷却系统包括:
空调制冷剂回路(31),所述空调制冷剂回路具有使制冷剂循环的制冷剂通路(32)、对所述制冷剂进行压缩的压缩机(33)、热源侧热交换器(34)以及利用侧热交换器(35);
电池(51),所述电池对车载的电气设备(21)供给电力;以及
电池冷却部(52),所述电池冷却部通过所述制冷剂通路中的所述制冷剂的循环来冷却所述电池,
所述控制装置(60)基于空气调节请求和电池冷却请求来对所述压缩机的驱动状态进行控制,
所述控制装置包括:
异常判断部,所述异常判断部对所述空调制冷剂回路中异常的发生进行判断;以及
控制方式变更部,所述控制方式变更部在产生了所述电池冷却请求且判断为发生了所述异常的状况下,在继续由所述电池冷却部实现的所述电池的冷却的同时,改变所述空调制冷剂回路中的制冷剂循环的控制方式。
2.如权利要求1所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
作为所述控制方式的变更,与所述异常发生之前相比,所述控制方式变更部对所述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制。
3.如权利要求1或2所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
作为所述控制方式的变更,所述控制方式变更部对所述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制,为了对所述制冷剂通路内的制冷剂压力超过规定的高压上限值的压力上升进行抑制,对所述压缩机的驱动进行限制。
4.如权利要求2或3所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
包括空调限制部,在作为所述控制方式的变更对所述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制的情况下,所述空调限制部对由所述空调制冷剂回路实施的空气调节进行限制。
5.如权利要求4所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述制冷剂通路具有相对于所述利用侧热交换器并联设置的、向所述电池冷却部供给所述制冷剂的旁路通路(41),能够在包括所述利用侧热交换器的第一循环路径(L1)和不包括所述利用侧热交换器而包括所述旁路通路的第二循环路径(L2)的任一个循环路径中对是否将所述制冷剂设为流动状态进行切换,
作为所述空气调节的限制,所述空调限制部在所述第二循环路径中将所述制冷剂设为流动状态,并且在所述第一循环路径中对所述制冷剂的流动进行限制。
6.如权利要求5所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
在实施所述空气调节的限制的情况下,所述空调限制部基于所述电池的温度对在所述第一循环路径中流动的制冷剂的量和在所述第二循环路径中流动的制冷剂的量的分配进行调节。
7.如权利要求4至6中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述空调限制部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的速度阈值,解除所述空气调节的限制、或者减小所述空气调节的限制程度。
8.如权利要求4至6中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
在作为所述控制方式的变更对所述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制的状态下,所述控制方式变更部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的第一速度阈值,减小所述制冷剂压力的限制程度,
所述空调限制部基于所述车速大于比所述第一速度阈值大的第二速度阈值,减小所述空气调节的限制程度。
9.如权利要求1至8中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
在作为所述控制方式的变更对所述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制的状态下,所述控制方式变更部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的速度阈值,减小所述制冷剂压力的限制程度。
10.如权利要求1至9中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
包括预测部,所述预测部在未产生所述电池冷却请求的状况下,在判断为发生了所述异常的情况下,基于当前时刻以后的车辆行驶预测对是否会成为产生所述电池冷却请求的状况进行预测,
所述控制方式变更部在由所述预测部预测为会成为产生所述电池冷却请求的状况的情况下,实施所述控制方式的变更。
11.如权利要求10所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述电气设备是成为用于车辆行驶的动力源的旋转电机(21),
所述预测部基于车辆的行驶目的地对是否会成为产生所述电池冷却请求的状况进行预测。
12.如权利要求10或11所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
作为所述控制方式的变更,所述控制方式变更部对所述制冷剂通路中的制冷剂压力的上升进行限制,
在基于预测为会成为产生所述电池冷却请求的状况而进行所述制冷剂压力的限制的情况下,与基于实际产生了所述电池冷却请求而进行所述制冷剂压力的限制的情况相比,增大所述制冷剂压力的限制程度。
13.如权利要求1所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述控制方式变更部包括空调限制部,作为所述控制方式的变更,所述空调限制部对由所述空调制冷剂回路实施的空气调节进行限制。
14.如权利要求13所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述空调限制部在产生了所述空气调节请求和所述电池冷却请求且判断为发生了所述异常的状况下,以即使增加所述压缩机的输出也无法满足所述空气调节请求和所述电池冷却请求为条件,对所述空气调节的实施进行限制。
15.如权利要求14所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
包括预测部,所述预测部在未产生所述空气调节请求和所述电池冷却请求中的一方或双方的状况下,在判断为发生了所述异常的情况下,基于当前时刻以后的车辆行驶预测对是否会成为产生所述空气调节请求和所述电池冷却请求这两者的状况进行预测,
所述控制方式变更部在由所述预测部预测为会成为产生所述空气调节请求和所述电池冷却请求这两者的状况的情况下,在产生所述空气调节请求和所述电池冷却请求这两者之前,实施相对于当前时刻的请求富余的所述空气调节。
16.如权利要求13至15中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述制冷剂通路具有相对于所述利用侧热交换器并联设置的、向所述电池冷却部供给所述制冷剂的旁路通路(41),能够在包括所述利用侧热交换器的第一循环路径(L1)和不包括所述利用侧热交换器而包括所述旁路通路的第二循环路径(L2)的任一个循环路径中对是否将所述制冷剂设为流动状态进行切换,
作为所述空气调节的限制,所述空调限制部在所述第二循环路径中将所述制冷剂设为流动状态,并且在所述第一循环路径中对所述制冷剂的流动进行限制。
17.如权利要求16所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
在实施所述空气调节的限制的情况下,所述空调限制部基于所述电池的温度对在所述第一循环路径中流动的制冷剂的量和在所述第二循环路径中流动的制冷剂的量的分配进行调节。
18.如权利要求13至17中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述空调限制部基于车辆的行驶速度即车速大于规定的速度阈值,解除所述空气调节的限制、或者减小所述空气调节的限制程度。
19.如权利要求1至18中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
包括参数获取部,所述参数获取部获取所述压缩机的驱动状态、或所述制冷剂通路内的制冷剂压力作为控制参数,
所述控制方式变更部基于发生所述异常之后的所述控制参数来改变所述控制方式。
20.如权利要求1至19中任一项所述的车载冷却系统的控制装置,其特征在于,
所述异常判断部基于所述空调制冷剂回路中的向所述热源侧热交换器进行送风的散热风扇(36)的停止或输出降低的异常、所述热源侧热交换器中的由于堵塞而引起的散热异常、以及所述空调制冷剂回路中的制冷剂泄漏异常中的任一个的发生,判断为在所述空调制冷剂回路中发生了异常。
21.一种车载冷却系统,包括:
所述空调制冷剂回路;
所述电池;
所述电池冷却部;以及
权利要求1至20中任一项所记载的控制装置。
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