CN115551728A - 车辆用空调装置 - Google Patents

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CN115551728A CN202180021258.8A CN202180021258A CN115551728A CN 115551728 A CN115551728 A CN 115551728A CN 202180021258 A CN202180021258 A CN 202180021258A CN 115551728 A CN115551728 A CN 115551728A
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Abstract

本发明的车辆用空调装置在不牺牲车厢内舒适性的情况下，使电池冷却与车厢内的制冷之间的平衡最优化。当从外部电源对电池(43)充电时(步骤S101的判定为“是”)，在请求制冷运转的情况下(步骤S105的判定为“是”)，判定制冷循环回路(12)的制冷能力是否有余力(步骤S106)。当判定制冷循环回路(12)的制冷能力有余力时(步骤S106的判定为“是”)，通过制冷循环回路(12)进行制冷运转，并且通过热交换器(45)对电池(43)进行冷却(步骤S107)。另一方面，当判定为制冷循环回路(12)的制冷能力没有余力时(步骤S106的判定为“否”)，通过制冷循环回路(12)仅进行制冷运转(步骤S108)。

Description

车辆用空调装置
技术领域
本发明涉及车辆用空调装置。
背景技术
如专利文献1所示，在对车辆的电池进行急速充电时，通过连接外部的冷却回路来对电池进行冷却，并且利用空调用制冷循环对电池进行冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2019-75248号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
若在急速充电过程中，还利用空调用制冷循环对电池进行冷却，则制冷循环的制冷能力会因电池的冷却而被消耗掉。因此，当乘客要求制冷运转时，可能会发生车厢内的制冷能力不足，舒适性下降。
本发明的课题是在不牺牲车厢内的舒适性的情况下，使电池的冷却与车厢内的制冷之间的平衡最优化。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的一个方式的车辆用空调装置中，在搭载了向电动机供电的电池的车辆上，包括：使冷却用热媒循环的冷却回路；以及为了进行车厢内的空气调节而使空调用热媒循环的制冷循环回路，冷却回路包括：设为需要冷却的电池；第一热交换器，该第一热交换器在从外部电源对电池进行充电时，通过在从外部冷却装置供给的外部热媒和冷却回路的冷却用热媒之间进行热交换，从而对电池进行冷却；以及第二热交换器，该第二热交换器通过在由制冷循环回路冷却的至少一部分空调用热媒和冷却回路的冷却用热媒之间进行热交换，从而对电池进行冷却，所述车辆用空调装置包括：判定部，该判定部在从外部电源对电池充电时，请求制冷运转的情况下，判定制冷循环回路的制冷能力是否有余力；以及回路切换控制部，该回路切换控制部根据判定部的判定结果来切换回路，在由判定部判定有余力时，回路切换控制部通过制冷循环回路进行制冷运转，并且通过第一热交换器和第二热交换器进行电池的冷却，在由判定部判定为没有余力时，通过制冷循环回路进行制冷运转，并且通过第一热交换器进行电池的冷却。
发明效果
根据本发明，只有当制冷循环回路的制冷能力有余力时，才通过由制冷循环回路冷却后的空调用热媒对电池进行冷却，因而能够在不牺牲车厢内的舒适性的情况下，使电池的冷却和车厢内的冷却的平衡最优化。
附图说明
图1是示出了车辆用空调装置的图。
图2是示出制热运转的图。
图3是示出除湿制热运转的图。
图4是示出除湿制冷运转的图。
图5是示出制冷运转的图。
图6是车辆用空调装置的框图。
图7是示出充电时控制处理的一例的流程图。
图8是示出旁通控制处理的一例的流程图。
图9是示出制冷运转+电池冷却辅助的图。
图10是示出制冷运转(没有电池冷却辅助)的图。
图11是示出制热运转+电池冷却辅助的图。
图12是示出电池冷却辅助的图。
图13是示出制冷运转+电池冷却辅助(追加散热器)的图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。另外，各附图是示意性的，有时与实际不同。另外，下面的实施方式示出了用于实现本发明的技术思想的装置和方法，并非将结构特别规定为下记结构。也就是说，本发明的技术思想可以在权利要求所记载的技术范围内进行各种改变。
《实施方式1》
《结构》
图1是示出了车辆用空调装置的一部分的图。
车辆是电动汽车或插电式混合动力汽车等能够通过来自外部电源的充电对电池43充电，并且通过对电池43充电后的电力来驱动电动机，从而进行行驶的车辆。车辆用空调装置11搭载在车辆上并由电池43的电力驱动。车辆用空调装置11包括制冷循环回路12和HVAC单元13，通过使用了空调用热媒的热泵选择性地执行制热运转、除湿制热运转、制冷运转和除湿制冷运转的各空调运转，来进行车厢内的空气调节。
首先，说明制冷循环回路12的基本的构成要素。
制冷循环回路12包括压缩机21、散热器22、室外膨胀阀23、室外热交换器24、室内膨胀阀25、吸热器26和蓄能器27。
压缩机21通过压缩作为气相的低压空调用热媒，使其升压为容易液化的高压空调用热媒，例如涡旋压缩机、斜板式压缩机等。压缩机21的驱动源例如是电动机。压缩机21是通过与空调用热媒一起循环的油进行润滑的供油式，并且相对于空调用热媒的油浓度为百分之几左右。
散热器22设置在HVAC单元13内，并且在通过散热翅片周围的空气和通过管内的高温高压的空调用热媒(制热剂)之间进行热交换。即管内的空调用热媒通过散热而冷凝液化，从而对散热翅片周围的空气进行加热。
室外膨胀阀23通过将液相且高压的空调用热媒变为雾状并吹出，从而减压成容易汽化的低压的空调用热媒，开度能从全闭调节到全开。
室外热交换器24设置在车身的前格栅的内侧，在通过散热翅片周围的外部空气和通过管内的空调用热媒之间进行热交换。外部空气主要是行驶风，然而，当没有获得足够的行驶风时，通过驱动送风机28将外部空气送风到散热翅片。当制热时或除湿制热时，室外热交换器24作为蒸发器起作用，也就是作为吸热器起作用，在通过散热翅片周围的外部空气和通过管内的低温的空调用热媒(制冷剂)之间进行热交换。即，使管内的空调用热媒吸热并蒸发汽化。另一方面，当除湿制冷时或制冷时，使室外热交换器24作为冷凝器起作用，也就是作为散热器起作用，在通过散热翅片周围的外部空气和通过管内的高温空调用热媒(制热剂)之间进行热交换。即，使管内的空调用热媒散热并冷凝液化。
室内膨胀阀25通过将液相且高压的空调用热媒变为雾状并吹出，从而减压成容易汽化的低压的空调用热媒，开度能从全闭调节到全开。
吸热器26设置在HVAC单元13内，在通过散热翅片周围的空气和通过管内的低温的空调用热媒(制冷剂)之间进行热交换。也就是说，管内的空调用热媒通过吸热蒸发汽化，从而冷却散热翅片周围的空气，并在散热翅片表面产生结露并进行除湿。
进行蓄能器27和空调用热媒的气液分离，并且仅将气相空调用热媒供给到压缩机21。
接着，说明制冷循环回路12的基本的回路结构。
图中，用实线表示空调用热媒的流路。压缩机21的出口经由配管31a与散热器22的入口连通。散热器22的出口经由配管31b与室外热交换器24的入口连通，室外膨胀阀23设置在配管31b中。
室外热交换器24的出口经由配管31c与压缩机21的入口连通，开关阀32、止回阀33、蓄能器27从室外热交换器24侧朝向散热器22侧依次设置于配管31c。开关阀32打开或关闭配管31c。止回阀33允许从开关阀32侧向蓄能器27侧的通过，并阻止反方向的通过。
在配管31b中的散热器22和室外膨胀阀23之间存在分岔点34，该分岔点34经由配管31d与吸热器26的入口连通，在配管31d中，从分岔点34侧朝向吸热器26侧依次设置有开关阀35和室内膨胀阀25。开关阀35打开或关闭配管31d。
在配管31c中的室外热交换器24和开关阀32之间存在分岔点36，在配管31d中的开关阀35和室内膨胀阀25之间有分岔点37。分岔点36经由配管31e与分岔点37连通，止回阀38设置在配管31e中。止回阀38允许从分岔点36侧向分岔点37侧的通过，并阻止反方向的通过。
在配管31c中的开关阀32和止回阀33之间存在分岔点39，吸热器26的出口经由配管31f与分岔点39连通。
接着，对HVAC单元13的基本结构进行说明。
HVAC单元13(HVAC：Heating Ventilation and Air Conditioning：暖通空调)配置在仪表盘的内部，通过从一端侧导入外部空气和内部空气，从另一端侧向车厢内供给空气的配管形成该HVAC单元13。在HVAC单元13的内部，设置有送风扇14、吸热器26、散热器22、空气混合风门15、加热器18。送风扇14设置在HVAC单元13的一端侧，当被驱动时吸引外部空气或内部空气并将其排出到另一端侧。吸热器26设置在送风扇14的下游侧。从送风扇14吹出的空气全部通过吸热器26。通过散热器22的流路16和绕过散热器22的流路17形成在HVAC单元13的内部的吸热器26的下游侧。流路16和流路17在下游侧合流。
空气混合风门15可在打开流路16并关闭流路17的位置、与关闭流路16并打开流路17的位置之间转动。当空气混合风门15处于打开流路16并关闭流路17的位置时，通过吸热器26的空气全部通过散热器22。当空气混合风门15处于关闭流路16并打开流路17的位置时，通过吸热器26的空气全部绕过散热器22。当空气混合风门15处于打开流路16和流路17双方的位置时，通过吸热器26的空气中的一部分通过散热器22，剩余的空气绕过散热器22，在HVAC单元13的下游侧，通过散热器22后的空气和绕过了散热器22的空气混合。
加热器18是例如电阻值随温度变化的PTC加热器(PTC：Positive TemperatureCoefficient：正温度系数)，并且设置在流路16的散热器22的下游侧。加热器18可以切换开启(ON)/关闭(OFF)，并且在开启时对通过的空气进行加温。
接着，对附加的结构进行说明。
车辆用空调装置11包括冷却回路41，并通过使冷却用热媒循环来进行电池43的冷却。冷却用热媒例如是水，但也可以使用制冷剂或冷却液等其他流体。
首先，对冷却回路41的主要的构成要素进行说明。
冷却回路41包括泵42、电池43、热交换器44(第一热交换器)、热交换器45(第二热交换器)和散热片46。
泵42从一侧吸引冷却回路41的冷却用热媒并将其排出到另一侧，从而使冷却用热媒循环。
电池43是向未图示的车辆行驶用的电动机供电的蓄电池，例如是锂离子电池。通过使冷却用热媒流过形成在电池43上的水套，来进行电池43的冷却。
热交换器44包括冷却用热媒通过的冷却用热媒流路44A和外部热媒通过的外部热媒流路44B，当从未图示出的外部电源对电池43充电时，热交换器44在从外部冷却装置47供给的外部热媒和冷却用热媒之间进行热交换。外部热媒例如是水，但也可以使用制冷剂或冷却液等其他流体。热交换器44和外部冷却装置47通过未图示出的连接器可拆卸地连接。热交换器还可以介于热交换器44和连接器之间。
热交换器45包括冷却用热媒通过的冷却用热媒流路45A和空调用热媒通过的空调用热媒流路45B，在制冷循环回路12的一部分的空调用热媒和冷却回路41的冷却用热媒之间进行热交换。
散热片46配置在室外热交换器24的下风侧，在通过内部的冷却用热媒和通过周围的外部空气之间进行热交换，并使管内的冷却用热媒散热。送风机28设置在室外热交换器24的上风侧，即使在车辆停止时或低速行驶时也通过驱动送风机28，将风供给到室外热交换器24和散热片46。
接下来，说明冷却回路41的回路结构。
图中，用虚线表示冷却用热媒的流路。泵42的出口经由配管51a与散热片46的入口连通。散热片46的出口经由配管51b与泵42的入口连通。在配管51a中，分岔点48设置在泵42的出口侧和散热片46的入口侧之间。在配管51b中，三通阀49、热交换器44中的冷却用热媒流路44A、热交换器45中的冷却用热媒流路45A从散热片46的出口侧朝向泵42的入口侧依次设置。三通阀49的一个入口与散热片46的出口连通，另一个入口经由配管51c(旁通流路)与分岔点48连通，并且出口与热交换器44中的冷却用热媒流路44A连通。
接着，说明制冷循环回路12的附加的构成要素。
制冷循环回路12包括膨胀阀55和热交换器45。
膨胀阀55通过将液相且高压的空调用热媒变为雾状并吹出，从而减压成容易汽化的低压的空调用热媒，开度能从全闭调节到全开。
接着，说明制冷循环回路12的附加的回路结构。
在配管31d中的分岔点37和室内膨胀阀25之间存在分岔点48，在配管31c中的止回阀33和蓄能器27之间存在分岔点57。分岔点56经由配管31g与热交换器45中的空调用热媒流路45B的入口连通，并且热交换器45中的空调用热媒流路47B的出口经由配管31h与分岔点57连通。膨胀阀55设置在配管31g中。
接下来，说明车辆用空调装置11的基本的运转。
控制器61例如是微型计算机，根据来自用户的运转请求，选择性地执行制热运转、除湿制热运转、制冷运转、除湿制冷运转的各个空调运转，并进行车厢内的空气调节。这里，为了说明基本的运转，对制冷循环回路12的动作和HVAC单元13的动作进行说明。即，控制器61对压缩机21、室外膨胀阀23、开关阀32、开关阀35、室内膨胀阀25、膨胀阀55、送风机28、送风扇14以及空气混合风门15进行驱动控制。
[制热运转]
图2是示出制热运转的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。当通过制冷循环回路12进行制热运转时，在稍微打开室外膨胀阀23，打开开关阀32，关闭开关阀35，关闭室内膨胀阀25，关闭膨胀阀55的状态下驱动压缩机21。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、开关阀32、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。在该循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并由散热器22散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室外膨胀阀23处膨胀并变成低压，并通过在室外热交换器24处进行吸热，从而蒸发汽化，变成高温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微打开流路17的同时，调节通过散热器22的比例。由此，导入的空气被散热器22加热，热的空气被供给到车厢内。此外，若驱动加热器18，则进一步加热。
另外，在制热运转中，室外热交换器24作为蒸发器起作用，因此，由于室外热交换器24的周围被冷却，空气中的水分升华，在散热翅片上有时会结霜。此外，若霜成长并导致散热翅片的通风路径被堵住，则室外热交换器24的热交换效率降低。因此，当从室外热交换器24的温度检测到发生结霜时，进行除霜运转。除了在进行除霜运转时停止送风扇14并通过空气混合风门15堵住流路16以外，与制热运转相同。由此，由于抑制了在散热器22处的散热，空调用热媒在保持高温的情况下被供给到室外热交换器24，并且霜被融化。
[除湿制热运转]
图3是示出除湿制热运转的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。当通过制冷循环回路12进行除湿制热运转时，在稍微打开室外膨胀阀23，打开开关阀32，打开开关阀35，稍微打开室内膨胀阀25，关闭膨胀阀55的状态下，驱动压缩机21。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、开关阀32、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。此外，通过散热器22的空调用热媒的一部分从分岔点34被分流，并且经由开关阀35、分岔点37、分岔点48、室内膨胀阀25和吸热器26在分岔点39合流。在这些循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并通过在散热器22处散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室外膨胀阀23处膨胀并变成低压，并通过在室外热交换器24处进行吸热，从而蒸发汽化，变成高温。另外，液相的空调用热媒的一部分在室内膨胀阀25处膨胀并变成低压，通过在吸热器26处吸热从而蒸发汽化并变成高温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微打开流路17的同时，调节通过散热器22的比例。由此，在通过吸热器26对被导入的空气进行除湿之后，通过散热器22加热，并且除湿后的热空气被供给到车厢内。此外，若驱动加热器18，则进一步加热。
[除湿制冷运转]
图4是示出除湿制冷运转的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗虚线表示中压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开的开关阀，用涂黑表示关闭的开关阀。当通过制冷循环回路12进行除湿制冷运转时，在略微打开室外膨胀阀23，关闭开关阀32，关闭开关阀35，稍微打开室内膨胀阀25，并关闭膨胀阀55的状态下，驱动压缩机21。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、止回阀38、分岔点37、分岔点48、室内膨胀阀25、吸热器26、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。在该循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，在室外膨胀阀23处膨胀并变成中压，在室外热交换器24处进行散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室内膨胀阀25处膨胀并变成低压，在吸热器26处进行吸热从而蒸发汽化并变成高温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微关闭流路16的同时，调节绕过散热器22的比例。由此，导入的空气被吸热器26除湿冷却，凉快的空气被供给到车厢内。
[制冷运转]
图5是示出制冷运转的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。当通过制冷循环回路12进行制冷运转时，在使室外膨胀阀23处于全开，关闭开关阀32，关闭开关阀35，稍微打开室内膨胀阀25，并关闭膨胀阀55的状态下驱动压缩机21。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、止回阀38、分岔点37、分岔点48、室内膨胀阀25、吸热器26、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。在该循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并通过在室外热交换器24进行散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室内膨胀阀25处膨胀并变成低压，在吸热器26处进行吸热从而蒸发汽化并变成高温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微关闭流路16的同时，调节绕过散热器22的比例。由此，导入的空气被吸热器26冷却，凉快的空气被供给到车厢内。
接下来，说明车辆用空调装置11的主要的控制处理。
图6是车辆用空调装置的框图。
车辆用空调装置11包括控制器61、乘客传感器62(乘客检测部)、外部空气温度传感器63、蒸发器温度传感器64、压缩机旋转传感器65和水温传感器66。
乘客传感器62检测在车厢内是否有乘客。例如人体传感器和就座传感器。外部空气温度传感器63检测外部空气温度Ta。蒸发器温度传感器64检测吸热器26的表面温度Te。压缩机旋转传感器65检测压缩机21的转速Nc。水温传感器66检测电池43的出口侧的冷却用热媒的温度Tw。各个传感器的输出被输入到控制器61。
控制器61执行充电时控制处理和旁通控制处理，并对制冷循环回路12、HVAC单元13以及冷却回路41进行驱动控制。即，控制器61对制冷循环回路12的压缩机21、室外膨胀阀23、开关阀32、开关阀35、室内膨胀阀25、膨胀阀55以及送风机28进行驱动控制。此外，控制器61对HVAC单元13的送风扇14、空气混合风门15以及加热器18进行驱动控制。此外，控制器61对冷却回路41的泵42和三通阀49进行驱动控制。
图7是示出充电时控制处理的一例的流程图。
充电时控制处理作为每隔规定时间的计时器中断处理被执行。
在步骤S101中，判定是否执行电池43的急速充电。当没有执行电池43的急速充电时，直接返回到规定的主程序。另一方面，在执行电池43的急速充电时，转移到步骤S102。
在步骤S102中，通过从外部冷却装置47供给的外部热媒对电池43进行冷却。具体地，驱动泵42，使冷却回路41的冷却用热媒循环，通过热交换器44进行外部热媒和冷却用热媒的热交换。
在随后的步骤S103中，检测在车厢内是否存在乘客。当没有乘客时，前进到步骤S110。另一方面，当有乘客时，转移到步骤S104。
在步骤S104中，判定是否请求空调运转。当没有请求空气调节时，转移到步骤S110。另一方面，当请求空调运转时，转移到步骤S105。
在步骤S105中，判定是否请求制冷运转。在没有请求制冷运转即请求制热运转时，处理转移到步骤S109。另一方面，当请求制冷运转时，转移到步骤S106。这里，为了使说明简单，仅仅判定是否请求制冷运转，但因为在对车厢内进行制冷方面，制冷运转和除湿制冷运转是相同的，因此也包括判定是否请求制冷运转和除湿制冷运转中任一个。同样，在对车厢内进行加热方面，制热运转和除湿制热运转是相同的，因此，请求制热运转中也包括请求制热运转和除湿制热运转中任一个。
在步骤S106中，基于吸热器26的目标温度Te*、吸热器26的表面温度Te和压缩机21的转速Nc，判定制冷运转的制冷循环回路12的制冷能力是否有余力。具体地，判定吸热器26的表面温度Te是否达到目标温度Te*，并且压缩机21的转速Nc是否为预先确定的阈值Nth以下。如果压缩机21的最高转速Nmax为7000～9000转左右，则阈值Nth设定为4000～5000转左右。这里，当吸热器26的表面温度Te达到目标温度Te*，并且压缩机21的转速Nc为预先确定的阈值Nth以下时，判断为制冷能力有余力，转移到步骤S107。另一方面，当吸热器26的表面温度Te没有达到目标温度Te*，或者压缩机21的转速Nc超过阈值Nth时，判断为制冷能力没有余力，转移到步骤S108。
在步骤S107中，通过制冷循环回路12进行制冷运转，并且通过从制冷循环回路12供给的空调用热媒的一部分进行电池43的冷却辅助，返回到规定的主程序。具体地说，除了进行通常的制冷运转之外，打开膨胀阀55，通过热交换器45在空调用热媒的一部分和冷却用热媒之间进行热交换。此时，对吸热器26的目标温度Te*进行增加校正。例如，根据预先确定的增加率进行校正，或者只校正预先确定的增加量。
在步骤S108中，通过制冷循环回路12仅进行通常的制冷运转，并返回到规定的主程序。
在步骤S109中，通过制冷循环回路12进行制热运转，并且通过从制冷循环回路12供给的空调用热媒进行电池43的冷却辅助，返回到规定的主程序。具体地说，除了进行通常的制热运转之外，打开开关阀35并且打开膨胀阀55，通过热交换器45在空调用热媒和冷却用热媒之间进行热交换。
在步骤S110中，通过从制冷循环回路12供给的所有空调用热媒来进行电池43的冷却辅助，并返回到规定的主程序。具体地说，从进行通常的制冷运转的状态关闭室内膨胀阀25，并且打开膨胀阀55，并通过热交换器45在空调用热媒和冷却用热媒之间进行热交换。
图8是示出旁通控制处理的一例的流程图。
旁通控制处理作为每隔规定时间的计时器中断处理被执行。
在步骤S121中，判定是否执行电池43的急速充电。当电池43的急速充电没有执行时，直接返回到规定的主程序。另一方面，在执行电池43的急速充电时，转移到步骤S122。
在步骤S122中，判定电池43的出口侧的冷却用热媒的温度Tw是否为外部空气温度Ta以下。当冷却用热媒的温度Tw为外部空气温度Ta以下时，转移到步骤S123。另一方面，当冷却用热媒的温度Tw超过外部空气温度Ta时，转移到步骤S124。
在步骤S123中，控制三通阀49，使冷却用热媒绕过散热片46，返回到规定的主程序。
在步骤S124中，控制三通阀49，使冷却用热媒通过散热片46，返回到规定的主程序。
接下来，说明车辆用空调装置11的主要的运转。
[制冷运转+电池冷却辅助]
图9是示出制冷运转+电池冷却辅助的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。另外，用粗虚线表示冷却用热媒以及外部热媒通过的流路。
这里，对在急速充电时，有制冷请求，制冷循环回路12的制冷能力有余力，并且电池43的出口侧的冷却用热媒的温度Tw为外部空气温度Ta以下时的运转进行说明。在急速充电时，从外部冷却装置47供给冷却后的外部热媒。当通过制冷循环回路12进行制冷运转以及电池43的冷却时，在使室外膨胀阀23处于全开，关闭开关阀32，关闭开关阀35，稍微打开室内膨胀阀25，并稍微打开膨胀阀55的状态下驱动压缩机21。此外，在通过三通阀49绕过散热片46的状态下驱动泵42。
由此，首先，外部热媒依次经由外部冷却装置47和热交换器44中的外部热媒流路44B进行循环。在该循环路径中，外部热媒通过在外部冷却装置47中散热而冷却，并通过在热交换器44中的外部热媒流路44B中吸热而变成高温。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、止回阀38、分岔点37、分岔点56、室内膨胀阀25、吸热器26、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。此外，通过分岔点37的空调用热媒的一部分从分岔点56被分流，经由膨胀阀55和热交换器45中的空调用热媒流路45B在分岔点57合流。在上述循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并通过在室外热交换器24进行散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室内膨胀阀25处膨胀并变成低压，在吸热器26处进行吸热从而蒸发汽化并变成高温。另外，液相的空调用热媒的一部分在膨胀阀55处膨胀并变成低压，通过在热交换器45的空调用热媒流路45B处进行吸热从而蒸发汽化，变成高温。
此外，冷却用热媒依次经由泵42、电池43、分岔点48、三通阀49、热交换器44中的冷却用热媒流路44A、热交换器45中的冷却用热媒流路45A进行循环。在该循环路径中，冷却用热媒通过在电池43处吸热而变成高温，通过在热交换器44中的冷却用热媒流路44A处散热而变成低温，并且通过在热交换器45中的冷却用热媒流路45A处散热而变成更低温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微关闭流路16的同时，调节绕过散热器22的比例。由此，导入的空气被吸热器26冷却，凉快的空气被供给到车厢内。
[制冷运转(没有电池冷却辅助)]
图10是示出制冷运转(没有电池冷却辅助)的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。另外，用粗虚线表示冷却用热媒以及外部热媒通过的流路。
这里，对在急速充电时，有制冷请求，制冷循环回路12的制冷能力没有余力，并且电池43的出口侧的冷却用热媒的温度Tw为外部空气温度Ta以下时的运转进行说明。在急速充电时，从外部冷却装置47供给冷却后的外部热媒。当通过制冷循环回路12仅进行制冷运转时，在使室外膨胀阀23处于全开，关闭开关阀32，关闭开关阀35，稍微打开室内膨胀阀25，并关闭膨胀阀55的状态下驱动压缩机21。此外，在通过三通阀49绕过散热片46的状态下驱动泵42。
由此，首先，外部热媒依次经由外部冷却装置47和热交换器44中的外部热媒流路44B进行循环。在该循环路径中，外部热媒通过在外部冷却装置47中散热而冷却，并通过在热交换器44中的外部热媒流路44B中吸热而变成高温。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、止回阀38、分岔点37、分岔点56、室内膨胀阀25、吸热器26、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。在该循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并通过在室外热交换器24进行散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室内膨胀阀25处膨胀并变成低压，在吸热器26处进行吸热从而蒸发汽化并变成高温。
此外，冷却用热媒依次经由泵42、电池43、分岔点48、三通阀49、热交换器44中的冷却用热媒流路44A、热交换器45中的冷却用热媒流路45A进行循环。在该循环路径中，冷却用热媒通过在电池43处进行吸热而变成高温，并且通过在热交换器44的冷却用热媒流路44A进行散热而变成低温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微关闭流路16的同时，调节绕过散热器22的比例。由此，导入的空气被吸热器26冷却，凉快的空气被供给到车厢内。
[制热运转+电池冷却辅助]
图11是示出制热运转+电池冷却辅助的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。另外，用粗虚线表示冷却用热媒以及外部热媒通过的流路。
在此，对在急速充电时有制热请求且电池43的出口侧的冷却用热媒的温度Tw为外部空气温度Ta以下时的运转进行说明。在急速充电时，从外部冷却装置47供给冷却后的外部热媒。当通过制冷循环回路12进行制热运转时，在稍微打开室外膨胀阀23，打开开关阀32，打开开关阀35，关闭室内膨胀阀25，稍微打开膨胀阀55的状态下驱动压缩机21。此外，在通过三通阀49绕过散热片46的状态下驱动泵42。
由此，首先，外部热媒依次经由外部冷却装置47和热交换器44中的外部热媒流路44B进行循环。在该循环路径中，外部热媒通过在外部冷却装置47中散热而冷却，并通过在热交换器44中的外部热媒流路44B中吸热而变成高温。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、开关阀32、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。此外，通过散热器22的空调用热媒的一部分从分岔点34被分流，并经由开关阀35、分岔点37、分岔点56、膨胀阀55以及热交换器45的空调用热媒流路47B在分岔点57合流。在这些循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并通过在散热器22处散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室外膨胀阀23处膨胀并变成低压，并通过在室外热交换器24处进行吸热，从而蒸发汽化，变成高温。另外，液相的空调用热媒的一部分在膨胀阀55处膨胀并变成低压，通过在热交换器45处进行吸热从而蒸发汽化，变成高温。
此外，冷却用热媒依次经由泵42、电池43、分岔点48、三通阀49、热交换器44中的冷却用热媒流路44A、热交换器45中的冷却用热媒流路45A进行循环。在该循环路径中，冷却用热媒通过在电池43处吸热而变成高温，通过在热交换器44中的冷却用热媒流路44A处散热而变成低温，并且通过在热交换器45中的冷却用热媒流路45A处散热而变成更低温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微关闭流路17的同时，调节通过散热器22的比例。由此，导入的空气被散热器22加热，热的空气被供给到车厢内。此外，当驱动加热器18时，进一步加热。
[电池冷却辅助]
图12是示出电池冷却辅助的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。另外，用粗虚线表示冷却用热媒以及外部热媒通过的流路。
在此，对在急速充电时，在车厢内没有乘客并且电池43的出口侧的冷却用热媒的温度Tw为外部空气温度Ta以下时的运转进行说明。在急速充电时，从外部冷却装置47供给冷却后的外部热媒。当通过制冷循环回路12进行电池43的冷却辅助时，在使室外膨胀阀23处于全开，关闭开关阀32，关闭开关阀35，关闭室内膨胀阀25，并稍微打开膨胀阀55的状态下驱动压缩机21。此外，在通过三通阀49绕过散热片46的状态下驱动泵42。
由此，首先，外部热媒依次经由外部冷却装置47和热交换器44中的外部热媒流路44B进行循环。在该循环路径中，外部热媒通过在外部冷却装置47中散热而冷却，并通过在热交换器44中的外部热媒流路44B中吸热而变成高温。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、止回阀38、分岔点37、分岔点56、膨胀阀55、热交换器45中的空调用热媒流路45B、分岔点57以及蓄能器27进行循环。在该循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并通过在室外热交换器24进行散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在膨胀阀55处膨胀并变成低压，在热交换器45处进行吸热从而蒸发汽化并变成高温。
此外，冷却用热媒依次经由泵42、电池43、分岔点48、三通阀49、热交换器44中的冷却用热媒流路44A、热交换器45中的冷却用热媒流路45A进行循环。在该循环路径中，冷却用热媒通过在电池43处吸热而变成高温，通过在热交换器44中的冷却用热媒流路44A处散热而变成低温，并且通过在热交换器45中的冷却用热媒流路45A处散热而变成更低温。
另一方面，在HVAC单元13中，停止送风扇14，并且由空气混合风门15关闭通过散热器22的流路。由此，空调停止。
[制冷运转+电池冷却辅助(追加散热片)]
图13是示出制冷运转+电池冷却辅助(追加散热片)的图。
图中，用粗虚线表示低压的空调用热媒通过的流路，用粗实线表示高压的空调用热媒通过的流路，用留白表示打开后的开关阀，用涂黑表示关闭后的开关阀。另外，用粗虚线表示冷却用热媒以及外部热媒通过的流路。
这里，对在急速充电时，有制冷请求，制冷循环回路12的制冷能力有余力，并且电池43的出口侧的冷却用热媒的温度Tw超过外部空气温度Ta时的运转进行说明。在急速充电时，从外部冷却装置47供给冷却后的外部热媒。当通过制冷循环回路12进行制冷运转以及电池43的冷却时，在使室外膨胀阀23处于全开，关闭开关阀32，关闭开关阀35，稍微打开室内膨胀阀25，并稍微打开膨胀阀55的状态下驱动压缩机21。此外，在通过三通阀49通过散热片46的状态下驱动泵42。
由此，首先，外部热媒依次经由外部冷却装置47和热交换器44中的外部热媒流路44B进行循环。在该循环路径中，外部热媒通过在外部冷却装置47中散热而冷却，并通过在热交换器44中的外部热媒流路44B中吸热而变成高温。
由此，空调用热媒依次经由压缩机21、散热器22、分岔点34、室外膨胀阀23、室外热交换器24、分岔点36、止回阀38、分岔点37、分岔点56、室内膨胀阀25、吸热器26、分岔点39、止回阀33、分岔点57以及蓄能器27进行循环。此外，通过分岔点37的空调用热媒的一部分从分岔点56被分流，经由膨胀阀55和热交换器45中的空调用热媒流路45B在分岔点57合流。在上述循环路径中，气相的空调用热媒被压缩机21压缩并变成高压，并通过室外热交换器24进行散热从而冷凝液化并变成低温。液相的空调用热媒在室内膨胀阀25处膨胀并变成低压，在吸热器26处进行吸热从而蒸发汽化并变成高温。另外，液相的空调用热媒的一部分在膨胀阀55处膨胀并变成低压，通过在热交换器45处进行吸热从而蒸发汽化，变成高温。
此外，冷却用热媒依次经由泵42、电池43、分岔点48、散热片46、三通阀49、热交换器44中的冷却用热媒流路44A、以及热交换器45中的冷却用热媒流路45A进行循环。在该循环路径中，冷却用热媒通过在电池43处吸热而变成高温，通过在散热片46处散热而变成低温，通过在热交换器44中的冷却用热媒流路44A处散热而变成低温，进一步通过在热交换器45中的冷却用热媒流路45A处散热而变成更低温。
另一方面，HVAC单元13中，驱动送风扇14，并且在由空气混合风门15略微关闭流路16的同时，调节绕过散热器22的比例。由此，导入的空气被吸热器26冷却，凉快的空气被供给到车厢内。
如上所述，冷却回路41对应于“冷却回路”，制冷循环回路12对应于“制冷循环回路”，电池43对应于“电池”，热交换器44对应于“第一热交换器”，热交换器45对应于“第二热交换器”。此外，步骤S106的处理对应于“判定部”，步骤S107、S108的处理以及步骤S122～S124的处理对应于“回路切换控制部”。此外，乘客传感器62对应于“乘客检测部”。
《作用》
接下来，说明一个实施方式的主要作用效果。
在短时间内流过大量电流的急速充电过程中，通过从外部冷却装置47供给的外部热媒对电池43进行冷却(步骤S102)。由此，能抑制电池43的温度上升。此外，如果还使用制冷循环回路12来对电池43进行冷却辅助，则进一步提高了冷却效果。然而，若使用制冷循环回路12，则制冷循环回路12的制冷能力因电池43的冷却辅助而被消耗。因此，当乘客请求制冷运转时，可能会发生车厢内的制冷能力不足，舒适性下降。
因此，当从外部电源对电池43充电时(步骤S101的判定为“是”)，在请求制冷运转的情况下(步骤S105的判定为“是”)，判定制冷循环回路12的制冷能力是否有余力(步骤S106)。当判定制冷循环回路12的制冷能力有余力时(步骤S106的判定为“是”)，通过制冷循环回路12进行制冷运转，并且通过热交换器45进行电池43的冷却辅助(步骤S107)。由此，通过外部冷却装置47和制冷循环回路12双方的制冷能力对电池43进行冷却，从而提高了冷却效果。
另一方面，当判定为制冷循环回路12的制冷能力没有余力时(步骤S106的判定为“否”)，不通过制冷循环回路12进行电池43的冷却辅助，仅进行制冷运转(步骤S108)。此时，仅通过外部冷却装置47的制冷能力来对电池43进行冷却，从而能够确保最低限度的冷却效果。
以这种方式，仅当制冷循环回路12的制冷能力有余力时，通过由制冷循环回路12冷却后的空调用热媒来对电池43进行冷却辅助。因此，能在不牺牲车厢内的舒适性的情况下，使电池43的冷却和车厢内的制冷之间的平衡最优化。
此外，当检测到车厢内存在乘客(步骤S103的判定为“是”)并且请求制冷运转时(步骤S105的判定为“是”)，判定制冷循环回路12的制冷能力是否有余力。由此，由于以与(AND)条件追加了存在乘客这一情况，因此提高了需要制冷运转的准确度，提高了车辆用空调装置11的可靠性。
基于吸热器26的目标温度Te*、吸热器26的表面温度Te和压缩机21的转速Nc，判定制冷循环回路12的制冷能力是否有余力。由此，由于使用了控制压缩机21时所需的一般的引数(或参数)，因此能够容易地判定有无余力。
此外，当判定有余力时，对制冷循环回路12中的吸热器26的目标温度Te*进行增加校正。由此，能减少因制冷而消耗的制冷能力。因此，能相对地增加在电池43的冷却中可消耗的制冷能力，能提高冷却能力。
此外，由于在外部空气温度Ta高时使用制冷，因此与散热片46相比热交换器45具有更高的对于冷却用热媒的冷却能力。因此，在冷却回路41中，将散热片46设置在电池43的下游侧且热交换器45的上游侧。即，首先由散热片46对冷却用热媒进行冷却，然后由热交换器45对冷却用热媒进行冷却。由此，能提高散热片46的冷却效果。
此外，当冷却用热媒的温度Tw为外部空气温度Ta以下时(步骤S122的判定为“是”)，使冷却用热媒绕过散热片46(步骤S123)。由此，防止从外部空气吸热从而冷却用热媒的温度Tw上升。另一方面，当冷却用热媒的温度Tw超过外部空气温度Ta时(步骤S122的判定为“否”)，使冷却用热媒通过散热片46(步骤S124)。由此，通过向外部空气散热，能可靠地降低冷却用热媒的温度Tw。
《变形例》
在本实施方式中，在冷却回路41中，通过三通阀49对使冷却用热媒通过散热片46或绕过散热片46进行切换，但不限于此。例如，可以在通过散热片46的流路和绕过散热片46的流路中分别设置可打开和关闭的二通阀，在打开一个时关闭另一个，在关闭一个时打开另一个。
在本实施方式中，说明了在制冷时使室外膨胀阀23完全打开的结构，但不限于此。例如，可以设置绕过室外膨胀阀23的旁通流路，并且该旁通流路构成为能够开闭。由此，如果在制冷时关闭室外膨胀阀23并打开旁通流路，则能减少压力损失。
以上参照有限数量的实施方式进行了说明，但是权利范围并不限于这些，基于上述公开的实施方式的改变对于本领域技术人员来说是显而易见的。
标号说明
11…车辆用空调装置、12…制冷循环回路、13…HVAC单元，14…送风扇、15…空气混合风门，16…流路，17…流路，18…加热器，21…压缩机、22…散热器；23…室外膨胀阀；24…室外热交换器；25…室内膨胀阀；26…吸热器、27…蓄能器，28…送风机、31a…配管，31b…配管、31c…配管、31d…配管、31e…配管、31f…配管、31g…配管、31h…配管、32…开关阀、33…止回阀、34…分岔点、35…开关阀、36…分岔点、37…分岔点、38…止回阀、39…分岔点、41…冷却回路、42…泵、43…电池、44…热交换器、44A…冷却用热媒流路、44B…外部热媒流路、45…热交换器、45A…冷却用热媒流路、46…散热片、47…外部冷却装置、48…分岔点、49…三通阀、51a…配管、51b…配管、51c…配管、55…膨胀阀、56…分岔点、57…分岔点、61…控制器、62…乘客传感器、63…外部空气温度传感器、64…蒸发器温度传感器、65…压缩机旋转传感器、66…水温传感器。

Claims (6)

1.一种车辆用空调装置，
在搭载了向电动机供电的电池的车辆上，该车辆用空调装置包括：
使冷却用热媒循环的冷却回路；以及
为了进行车厢内的空气调节而使空调用热媒循环的制冷循环回路，所述车辆用空调装置的特征在于，
所述冷却回路包括：
设为需要冷却的电池；
第一热交换器，该第一热交换器在从外部电源对所述电池进行充电时，通过在从外部冷却装置供给的外部热媒和所述冷却回路的冷却用热媒之间进行热交换，从而对所述电池进行冷却；以及
第二热交换器，该第二热交换器通过在由所述制冷循环回路冷却后的至少一部分所述空调用热媒和所述冷却回路的所述冷却用热媒之间进行热交换，从而对所述电池进行冷却，
所述车辆用空调装置包括：判定部，该判定部在从外部电源对所述电池充电时，请求制冷运转的情况下，判定所述制冷循环回路的制冷能力是否有余力；以及
回路切换控制部，该回路切换控制部根据所述判定部的判定结果来切换回路，
在由所述判定部判定为有余力时，所述回路切换控制部通过所述制冷循环回路进行制冷运转，并且通过所述第一热交换器和所述第二热交换器进行所述电池的冷却，
在由所述判定部判定为没有余力时，所述回路切换控制部通过所述制冷循环回路进行制冷运转，并且通过所述第一热交换器进行所述电池的冷却。
2.如权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
包括乘客检测部，该乘客检测部用于检测在车厢内是否有乘客，
在由所述乘客检测部检测到有乘客，并且请求制冷运转时，所述判定部判定所述制冷循环回路的制冷能力是否有余力。
3.如权利要求1或2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述判定部基于所述制冷循环回路中的蒸发器的目标温度、所述蒸发器的温度以及在所述制冷循环回路中的压缩机的转速，判定所述制冷循环回路的制冷能力是否有余力。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述回路切换控制部在由所述判定部判定为有余力时，对所述制冷循环回路中的吸热器的目标温度进行增加校正。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述冷却回路包括散热片，该散热片设置在所述电池的下游侧并且设置在所述第二热交换器的上游侧，通过在外部空气与所述冷却回路的所述冷却用热媒之间进行热交换来对所述电池进行冷却。
6.如权利要求5所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述冷却回路具有旁通流路，该旁通流路对所述散热片进行旁通，
当通过所述电池的所述冷却用热媒的温度为外部空气温度以下时，所述回路切换控制部使所述冷却用热媒通过所述旁通流路，当通过所述电池的所述冷却用热媒的温度高于外部空气温度时，使所述冷却用热媒通过所述散热片。
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