DE102012206308A1

DE102012206308A1 - Leistungszufuhrvorrichtung für Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012206308A1
Application number: DE102012206308A
Authority: DE
Inventors: Sadahisa Onimaru; Shinji Andou; Seiji Iyasu; Kazuyoshi Obayashi; Akira Sakamoto; Shigeru Kawano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2012-10-18
Also published as: JP2012235670A; US20120262881A1; US9067477B2; JP5353974B2

Abstract

Eine Leistungszufuhrvorrichtung hat einen Kältekreislauf (120) mit einem Kompressor (121), einen Motor (130), eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140), eine Wärmetauschereinheit (127, 125, 128) und eine Steuerungseinrichtung (180) mit einer Bestimmungseinheit (S103, S304). Die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung steuert wahlweise einen Betrieb des Motors mit Hilfe elektrischer Leistung einer Batterie (110) und ein Aufladen der Batterie mit externer Leistung (200). Die Wärmetauschereinheit kühlt einen Kühlung erfordernden Teil (141) der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung mit Hilfe von Kältemittel in dem Kältekreislauf. Wenn das Fahrzeug gestoppt ist und die Batterie mit der externen Leistung aufgeladen wird, veranlasst die Steuerungseinrichtung die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung, um als folgendes zu dienen: eine Aufladeeinrichtung, um das Aufladen der Batterie durchzuführen; oder ein Inverter, um einen Betrieb des Motors zu steuern, um dadurch den Kompressor anzutreiben, infolge einer Bestimmung durch die Bestimmungseinheit, dass der Kühlung erfordernde Teil gekühlt werden muss.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug, die integral mit einem Kältekreislauf zum Klimatisieren angeordnet ist und ein Aufladen einer Batterie von außerhalb des Fahrzeugs gestattet.
Als ein Beispiel der bestehenden Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug gibt es die Bauart, die in JP-A-2007-195336 beschrieben ist. Hier ist die Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug von JP-A-2007-195336 dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hybridkraftfahrzeug oder einem elektrischen Kraftfahrzeug ein Inverter, der den Betrieb eines Hilfsmotors steuert, der sich von dem Motor zum Fahren unterscheidet, auch als ein Konverter zum Aufladen der Fahrzeugbatterie arbeitet.
In JP-A-2007-195336 ist der Hilfsmotor mit Bezug auf einen Motor zum Antreiben eines Kompressors zum Klimatisieren als ein Beispiel erklärt. Hier wird ein Aufladen der Fahrzeugbatterie ausgeführt, wenn das Fahrzeug gestoppt ist und der Zündschlüsselschalter ausgeschaltet ist. Demzufolge gibt es in diesem Fall keine Notwendigkeit, den Hilfsmotor (Kompressor zum Klimatisieren) einzuschalten, so dass der Inverter für den Hilfsmotor als der Konverter zum Aufladen der Fahrzeugbatterie verwendet wird.
Jedoch hat der Inverter mehrere Umschaltelemente, die durch einen Antriebskreis auf EIN/AUS gesteuert werden, und andere elektronische Teile, und eine Erwärmung findet in Verbindung mit einem Umschalten der Umschaltelemente statt, wenn der Inverter in Betrieb ist, so dass er ein effizientes Kühlen erfordert. Die zuvor genannte JP-A-2007-195336 offenbart lediglich, dass der Inverter des Hilfsmotors auch zum Aufladen der Fahrzeugbatterie arbeitet, aber sie beschreibt überhaupt nicht, wie der Betrieb der Klimaanlage und das Aufladen der Fahrzeugbatterie von dem Standpunkt des Kühlens des Inverters her zu kombinieren und zu steuern ist.
Darüber hinaus ist die Technologie zum Kühlen des Inverters, der an dem Kompressor zum Klimatisieren getragen wird, durch das Kältemittel, das in dem Kältekreislauf zirkuliert, bekannt (siehe beispielsweise JP-A-2004-100683 ), während es keine Beschreibung hinsichtlich einer Kombination mit dem Aufladen gibt, wie vorstehend beschrieben ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug vorzusehen, in der ein Inverter, der in einem Kompressor zum Klimatisieren angeordnet ist, auch zum Aufladen einer Batterie verwendet wird und die sowohl einen Aufladebetrieb als auch ein Kühlen des Inverters kompatibel realisieren kann.
Um die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, ist eine Leistungszufuhrvorrichtung vorgesehen, die angepasst ist, um in einem Fahrzeug mit einer Batterie angeordnet zu werden. Die Leistungszufuhrvorrichtung hat einen Kältekreislauf zum Klimatisieren, einen Motor, eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung, eine Wärmetauschereinheit und eine Steuerungseinrichtung. Der Kältekreislauf hat einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer. Der Motor ist gestaltet, um den Kompressor anzutreiben. Die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung ist gestaltet, um einen Betrieb des Motors unter Verwendung der elektrischen Leistung der Batterie und ein Aufladen der Batterie mit externer Leistung wahlweise zu steuern. Die Wärmetauschereinheit ist in dem Kältekreislauf angeordnet und ist gestaltet, um einen Kühlung erfordernden Teil der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung mit Hilfe des Kältemittels in dem Kältekreislauf zu kühlen. Die Steuerungseinrichtung ist gestaltet, um einen Betrieb der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung zu steuern, und hat eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob der Kühlung erfordernde Teil gekühlt werden muss. Wenn eine Fahrfunktion des Fahrzeugs gestoppt ist und die Batterie mit der externen Leistung aufgeladen wird, bewirkt die Steuerungseinrichtung, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung als folgendes dient: eine Aufladeeinrichtung, um das Aufladen der Batterie durchzuführen; oder ein Inverter, um den Betrieb des Motors zu steuern, um dadurch den Kompressor anzutreiben, infolge einer Bestimmung durch die Bestimmungseinrichtung, dass der Kühlung erfordernde Teil gekühlt werden muss.
Das Vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden offensichtlicher von der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist ein Flussdiagramm, das die Inhalte einer Steuerung einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung darstellt, die durch eine Steuerungseinrichtung in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
3 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Betriebszustand eines Kältekreislaufs in der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betriebszustand der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung in der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Inhalte einer Steuerung einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung darstellt, die durch eine Steuerungseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;
6 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Betriebszustand eines Kältekreislaufs in der zweiten Ausführungsform darstellt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betriebszustand der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung in der zweiten Ausführungsform darstellt;
8 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer dritten Ausführungsform darstellt;
9 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer vierten Ausführungsform darstellt;
10 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betriebszustand einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung in der vierten Ausführungsform darstellt;
11 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer fünften Ausführungsform darstellt;
12 ist ein Flussdiagramm, das die Inhalte einer Steuerung einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung darstellt, die durch eine Steuerungseinrichtung in der fünften Ausführungsform ausgeführt wird;
13 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer sechsten Ausführungsform darstellt;
14 ist ein Flussdiagramm, das die Inhalte einer Steuerung einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung darstellt, die durch eine Steuerungseinrichtung in der sechsten Ausführungsform ausgeführt wird;
15 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer siebten Ausführungsform darstellt;
16 ist ein Graph, der eine Temperatur eines Kühlspeichermaterials gegenüber einer verstrichenen Zeit in der siebten Ausführungsform darstellt;
17 ist ein Flussdiagramm, das die Inhalte einer Steuerung einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung darstellt, die durch eine Steuerungseinrichtung in der siebten Ausführungsform ausgeführt wird;
18 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abschnitt einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer achten Ausführungsform darstellt; und
19 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abschnitt einer Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in einer neunten Ausführungsform darstellt.
In dem Folgenden werden Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erklärt. Die gleichen Bezugszeichen werden in den verschiedenen Ausführungsformen verwendet, um die gleichen Teile entsprechend den erklärten Gegenständen mit Bezug auf die vorherigen Ausführungsform darzustellen, und auf eine wiederholte Erklärung wird verzichtet. Wenn nur ein Abschnitt des Aufbaus einer Ausführungsform erklärt wird, sind die restlichen Abschnitte des Aufbaus die gleichen wie diejenigen in den anderen Ausführungsformen, die erklärt worden sind. Zusätzlich zu den Kombinationen von Teilen der verschiedenen Ausführungsformen können mit expliziter Beschreibung, solche Kombinationen zu gestatten, und, selbst wenn es nicht explizit beschrieben ist, Ausführungsformen auch teilweise miteinander kombiniert werden, solange durch eine derartige Kombination kein Hindernis verursacht wird.
(Erste Ausführungsform)
In dem Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug in einer ersten Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 4 erklärt.
Hier ist eine Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug eine Leistungszufuhrvorrichtung, die an einem Plug-in-Hybridkraftfahrzeug oder einem elektrischen Kraftfahrzeug getragen wird, das einen Motor zum Fahren als die Antriebsquelle zum Fahren und eine Hochspannungsbatterie 110 hat, die elektrische Leistung zu dem Motor zum Fahren zuführt. Wie in 1 gezeigt ist, hat die Leistungszufuhrvorrichtung für das Fahrzeug die folgenden Teile: einen Kältekreislauf 120, einen Motor 130, eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140, einen Temperatursensor 150, einen Leistungsempfangsteil 160, einen Inverter 170, eine Niederspannungsbatterie 171, eine Steuerungseinrichtung 180, etc. Die Leistungszufuhrvorrichtung 100 führt eine Steuerung des Aufladens der Hochspannungsbatterie 110 durch die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 und eine Steuerung eines Betriebs des Motors 130 aus, der einen Kompressor 121 in dem Kältekreislauf 120 antreibt.
Die Hochspannungsbatterie 110 ist eine Speicherbatterie, die elektrische Leistung speichert und die gleichzeitig die gespeicherte elektrische Leistung zu dem Motor 130 (der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140) zuführt und elektrische Leistung zu dem Motor zum Fahren zuführt, der in der Figur nicht gezeigt ist. Hier hat die Hochspannungsbatterie 110 eine Spannung von ein paar hundert Volt (beispielsweise 200 V).
Der zuvor genannte Kältekreislauf 120 ist ein thermischer Kreislauf zum Klimatisieren des Inneren der Fahrzeugkabine (zum Kühlen), und er hat die folgenden Teile: den Kompressor 121, einen Kondensator 122, ein elektromagnetisches Expansionsventil 123, einen Verdampfer 124, einen Gas/Flüssigkeitsscheider 125, einen Flüssigkeitsoberflächensensor 126, einen Wärmetauscher 127, etc.
In dem Kältekreislauf 120 saugt der Kompressor 121, eine Fluidmaschine, Kältemittel in der Gasphase an, das aus dem Verdampfer 124 von einem Einlass ausströmt, der in der Figur nicht gezeigt ist, und komprimiert es auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck durch einen internen Kompressionsmechanismus. Dann stößt er das komprimierte Kältemittel durch einen Auslass 121a zu dem Kondensator 122 aus. Beispielsweise verwendet der Kompressionsmechanismus des Kompressors 121 beispielsweise einen Kompressionsmechanismus der Schneckenbauart mit einer stationären Schnecke und einer drehenden Schnecke. In dem Kompressionsmechanismus der Schneckenbauart ist eine Drehwelle 132 des Motors 130 mit der drehenden Schnecke verbunden, und, wenn der Motor 130 eingeschaltet wird, wird die drehende Schnecke angetrieben, um in Bezug auf die stationäre Schnecke zu drehen. Als eine Folge dehnt sich der Raum (Kompressionskammer), der zwischen den zwei Schrauben ausgebildet ist, wiederholt aus und zieht sich zusammen, so dass das Kältemittel eingesaugt, komprimiert und ausgestoßen wird.
Der Motor 130 ist ein drehender Motor, der den Kompressor 121 antreibt, wie vorstehend beschrieben ist, und er ist beispielsweise ein bürstenloser dreiphasiger Gleichstrommotor. Hier ist der Motor 130 mit dem Kompressor 121 integriert ausgebildet, und der Kompressor 121 ist als ein elektrischer Kompressor ausgebildet. Der Motor 130 hat die folgenden Teile innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 131: einen Rotor 133, der an der Drehwelle 132 befestigt ist, und einen Stator 134, der an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 131 befestigt ist und an der Außenumfangsseite des Rotors 133 angeordnet ist. Wenn die Leistung für den Stator 134 eingeschaltet wird, dreht der Rotor 133 des Motors 130 zusammen mit der Drehwelle 132, so dass der Kompressor 121 (die drehende Schnecke) angetrieben wird.
In dem unteren Abschnitt im Inneren des Gehäuses 131 ist ein Raumabschnitt zum Speichern des Kältemittels in flüssiger Phase von dem Kältemittel ausgebildet, das einer Gas/Flüssigkeitstrennung durch den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 unterzogen worden ist. Dieser Raumabschnitt wird ein Kältemittelreservoirabschnitt 135. Der Bodenabschnitt des Kältemittelreservoirabschnitts 135 ist durch einen Abschnitt der Wandfläche des Gehäuses 131 ausgebildet. In dem Folgenden wird der Bodenabschnitt des Kältemittelreservoirabschnitts 135 ein Bodenwandabschnitt 136 genannt.
Der Kondensator 122 in dem Kältekreislauf 120 ist ein Wärmetauscher, der das Kältemittel, das von dem Kompressor 121 ausgestoßen wird, zu einem Kältemittel in einer flüssigen Phase durch einen Wärmetauscheraufbau kühlt, der Rohre hat, die in mehreren Lagen miteinander laminiert sind und in deren Inneren ein Kältemittel strömt, und wellenförmige Rippen hat, die zwischen den Rohren umfasst sind. Hier ist ein Kühlgebläse 122a, das durch einen Gebläsemotor angetrieben wird, in dem Kondensator 122 angeordnet, und durch die Kühlluft, die durch das Kühlgebläse 122a gefördert wird, wird ein Kühlen des zuvor genannten Kältemittels beschleunigt. Das Kühlgebläse 122a (Gebläsemotor) wird durch die elektrische Leistung angetrieben, die von den Niederspannungsbatterie 171 geliefert wird. Hier wird ein Betrieb des Kühlgebläses 122a durch die Steuerungseinrichtung 180 gesteuert.
Das zuvor genannte elektromagnetische Expansionsventil 123 ist eine Druckverringerungseinrichtung, die eine Druckverringerungsexpansion des Kältemittels in der flüssigen Phase, das aus dem Kondensator 122 ausströmt, auf einen niedrigen Druck und eine niedrige Temperatur bewirkt. Hier ist das elektromagnetische Expansionsventil 123 ein elektromagnetisches Absperrventil, wobei ein Öffnungsgrad des Ventils durch die Steuerungseinrichtung 180 eingestellt wird. Wenn der Kältekreislauf 120 eingeschaltet wird, wird der Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 verringert, was den Druckunterschied zwischen der Hochdruckseite in dem Abschnitt von dem Kompressor 121 zu dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 und der Niederdruckseite in dem Abschnitt von dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 zu dem Verdampfer 124 erhöht, und die Temperatur des Kältemittels an der Niederdruckseite wird niedriger (beispielsweise ungefähr 0°C). Im Gegensatz dazu, wenn der Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 erhöht wird, wird der Druckunterschied zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite geringer. Wenn der Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 das maximale Niveau erreicht (vollständig öffnet), verschwindet der Druckverringerungseffekt, und der Druck an der Hochdruckseite und der an der Niederdruckseite werden annähernd gleich zueinander. Das heißt in diesem Zustand gibt es einen geringen Druckunterschied.
Wie der Kondensator 122 ist auch der Verdampfer 124 ein Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel in flüssiger Phase, das aus dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 ausströmt, und der Luft zum Klimatisieren, die durch ein Luftblasgebläse 124a gefördert wird, in einem Wärmetauschabschnitt durchführt, der mit Rohren, die in mehreren miteinander laminierten Schichten angeordnet sind und in deren Inneren ein Kältemittel strömt, und wellenförmige Rippen ausgestattet ist, die zwischen den Rohren umfasst sind. In dem Verdampfer 124 wird die Luft zum Klimatisieren durch das Kältemittel in flüssiger Phase mit niedriger Temperatur gekühlt, das in dem Inneren strömt.
Das zuvor genannte Luftblasgebläse 124 hat einen Luftfördermotor, und das Luftblasgebläse 124a (Luftfördermotor) wird durch die elektrische Leistung angetrieben, die von der Niederspannungsbatterie 171 geliefert wird. Der Betrieb des Luftblasgebläses 124a wird durch die Steuerungseinrichtung 180 gesteuert.
An der Kältemittelausstoßseite des Verdampfers 124 sind ein Drucksensor 124b, der den Druckdes Kältemittels erfasst, und ein Temperatursensor 124c angeordnet, der die Temperatur des Kältemittels erfasst. Das Drucksignal und das Temperatursignal, die mit dem zuvor genannten Drucksensor 124b und dem Temperatursensor 124c erfasst werden, werden zu der Steuerungseinrichtung 180 ausgegeben.
Der zuvor genannte Gas/Flüssigkeitsscheider 125 ist eine Trenneinrichtung, zum Trennen von Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 124 ausströmt. Beispielsweise ist der Gas/Flüssigkeitsscheider 125 als ein schmales Gefäß ausgebildet, dass sich in der Vertikalrichtung erstreckt, wobei das Kühlmittel, das aus dem Verdampfer 124 ausströmt, in dessen Innenraum strömt. In dem Innenraum des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 sammelt sich das Kältemittel in der Gasphase mit einer niedrigeren Dichte in dem oberen Abschnitt an, während sich das Kältemittel in der flüssigen Phase mit einer höheren Dichte in dem unteren Abschnitt anhäuft, so dass die Gas/Flüssigkeitstrennung realisiert werden kann.
Der Innenraum des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 ist mit dem Innenraum des Gehäuses 131 des Motors 130 über einen Verbindungskanal 125a und einen Verbindungskanal 125b verbunden. Hier ist der Verbindungskanal 125a mit dem oberen Abschnitt des Gehäuses 131 verbunden, der über dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 angeordnet ist. Andererseits ist der Verbindungskanal 125b mit dem unteren Abschnitt des Gehäuses 131 verbunden, der unterhalb des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 angeordnet ist. Demzufolge strömt das Kältemittel in der Gasphase im Inneren des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 durch den Verbindungskanal 125a zu dem oberen Abschnitt im Inneren des Gehäuses 131, während das Kältemittel in der flüssigen Phase im Inneren des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 durch den Verbindungskanal 125b zu dem unteren Abschnitt im Inneren des Gehäuses 131 strömt, d. h. es strömt in den Kältemittelreservoirabschnitt 135. Da der Gas/Flüssigkeitsscheider 125 und der Kältemittelreservoirabschnitt 135 miteinander über den Verbindungskanal 125b verbunden sind, wird das Niveau des Kältemittels in der flüssigen Phase im Inneren des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 das gleiche wie das Niveau des Kältemittels in der flüssigen Phase im Inneren des Kältemittelreservoirabschnitts 135. Darüber hinaus ist der obere Abschnitt des Innenraums des Gehäuses 131 mit dem Einlass des Kompressors 121 verbunden, so dass hauptsächlich das Kältemittel in der Gasphase von dem Kältemittel in der Gasphase und dem Kältemittel in der flüssigen Phase in den Innenraum des Gehäuses 131 strömt, um durch den Einlass in den Kompressor 121 zurückzufließen.
Der zuvor genannte Flüssigkeitsoberflächensensor 126 ist eine Niveauerfassungseinrichtung (entsprechend der zweiten Niveauerfassungseinheit in der vorliegenden Offenbarung), die das Niveau des Kältemittels in der flüssigen Phase im Inneren des Gas/Flussigkeitsscheiders 125 und des Kältemittelreservoirabschnitts 135 erfasst. Beispielsweise ist er an dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 angeordnet. Der zuvor genannte Flüssigkeitsoberflächensensor 126 kann beurteilen, ob das Niveau des Kältemittels in der flüssigen Phase im Inneren des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 und des Kältemittelreservoirabschnitts 135 gleich wie oder höher als ein vorbestimmtes Niveau ist.
Das vorbestimmte Niveau in dieser Ausführungsform entspricht dem zweiten vorbestimmten Niveau in der vorliegenden Offenbarung, und es ist als das Niveau (Kältemittelmenge) festgelegt, das ein ausreichendes Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 (Umschaltelemente 141) durch das Kältemittel in der flüssigen Phase gestattet. Das Niveausignal des vorbestimmten Niveaus, das mit dem Flüssigkeitsoberflächensensor 126 erfasst wird, wird zu der Steuerungseinrichtung 180 ausgegeben.
Der zuvor genannte Wärmetauscher 127 ist eine Wärmetauscheinrichtung, die den Bodenwandabschnitt 136 des Gehäuses 131 als den Wärmeübertragungsabschnitt verwendet, um das Kältemittel in flüssiger Phase, das sich in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 ansammelt, als das Kühlmedium zu bilden. Das Kältemittel in flüssiger Phase im Inneren des Kältemittelreservoirabschnitts 135 ist ein Kältemittel in dem Niedrigdruckzustand vor einer Kompression durch den Kompressor 121. Der zuvor genannte Wärmetauscher 127 verwendet das Kältemittel in flüssiger Phase, um das Umschaltelement 141 der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu kühlen, die in Kontakt mit der Außenseite des Bodenwandabschnitts 131 angeordnet ist. In dem Wärmetauscher 127, wenn ein Kühlen stattfindet, wird das Kältemittel in flüssiger Phase durch die Wärme verdampft, die von dem Umschaltelement 141 empfangen wird. Demzufolge sollte, um das Umschaltelement 141 fortlaufend zu kühlen, eine ausreichende Menge des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 gespeichert sein. Beispielsweise sollte das Niveau, das durch den Flüssigkeitsoberflächensensor 126 erfasst wird, gleich wie oder höher als das zuvor genannte vorbestimmte Niveau sein.
Die zuvor genannte inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 ist ein umwandelnder Teil mit zwei Funktionen, die in einem einzelnen Körper integriert sind, und arbeitet wie folgt: der elektrische Wechselstrom von einer handelsüblichen Leistungsversorgung 200 (entspricht der externen elektrischen Leistung in der vorliegenden Offenbarung) wird in einen elektrischen Gleichstrom zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 110 umgewandelt (sie arbeitet als eine Aufladeeinrichtung), und gleichzeitig wird der elektrische Gleichstrom der Hochspannungsbatterie 110 in einen elektrischen dreiphasigen Wechselstrom umgewandelt, der zu dem Motor 130 geliefert wird, um den Motor 130 einzuschalten (sie arbeitet als ein Inverter). Wenn beispielsweise der Zündungsschalter, Startschalter oder dergleichen des Fahrzeugs ausgeschaltet wird und die Fahrzeugfahrfunktion ausgeschaltet wird, führt die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 das zuvor genannte Aufladen unter einer Steuerung der Steuerungseinrichtung 180 auf der Basis der Aufladungsanfrage durch den Fahrer durch. Darüber hinaus, wenn beispielsweise der Zündungsschalter, Startschalter oder dergleichen des Fahrzeugs eingeschaltet wird, so dass das Fahrzeug fahren kann, fördert die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 elektrische Leistung zu dem Motor 130 unter einer Steuerung der Steuerungseinrichtung 180 auf der Basis der Klimatisierungsanfrage durch den Fahrer, so dass der Kompressor 121 eingeschaltet wird. Darüber hinaus, was später erklärt wird, kann für diese Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug, selbst wenn das zuvor genannte Aufladen ausgeführt wird, der Motor 130 durch die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 temporär noch eingeschaltet werden. Um die folgende Erklärung zu erleichtern, wird der Zustand, wenn die Fahrfunktion des Fahrzeugs ausgeschaltet ist als „wenn es von einem Fahren gestoppt ist” bezeichnet, während der Zustand, wenn das Fahrzeug fahren kann, als „wenn es fährt” bezeichnet wird.
Die zuvor genannte inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 hat das Umschaltelement 141 und einen Steuereinrichtungskreis 142, die im Inneren einer Abdeckung 143 aufgenommen sind, und sie ist an der äußeren unteren Seite des Bodenwandabschnitts 136 des Motorgehäuses 131 angeordnet. Demzufolge sind der Wärmetauscher 127 und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 in dem Gehäuse 131 des Motors 130 integriert ausgebildet.
Das zuvor genannte Umschaltelement 141 hat mehrere (beispielsweise sechs oder mehr, die hinzugefügt sind, wenn ein Kreis mit sowohl der Funktion des Inverters als auch der Funktion der Aufladeeinrichtung auszubilden ist) Umschaltteile. Durch dessen An/Aus-Umschaltbetrieb wird der elektrische Gleichstrom, der von der Hochspannungsbatterie 110 aufgebracht wird, in einen dreiphasigen elektrischen Wechselstrom umgewandelt, der als der elektrische Antriebsstrom zu dem Motor 130 gefördert wird. Das Umschaltelement 141 wird, wenn ein Erwärmen aufgrund eines elektrischen Leistungsverlusts stattfindet, ein Kühlung erfordernder Teil, da ein Kühlen notwendig ist. Aus diesem Zweck ist es an eine Fläche einer isolierenden Platte 141a angefügt, und die andere Fläche der isolierten Platte 141a ist an eine Fläche einer Wärmeableitungsplatte 141b angefügt. Die andere Fläche der Wärmeableitungsplatte 141b ist so befestigt, dass sie einen Kontakt mit dem Bodenwandabschnitt 136 (Wärmetauscher 127) des Motorgehäuses 131 bildet. Demzufolge kann die Wärme, die von dem Umschaltelement 141 erzeugt wird, mit einer hohen Effizienz über die isolierende Platte 141a und die Wärmeableitungsplatte 141b zu dem Bodenwandabschnitt 136 übertragen werden.
Darüber hinaus steuert der Steuerungseinrichtungskreis 142 den Umschaltbetrieb des zuvor genannten Umschaltelements 141, und dessen Betrieb wird durch die Steuerungseinrichtung 180 gesteuert. Selbst wenn das Fahrzeug von einem Fahren gestoppt ist, sind der zuvor genannte Steuerungseinrichtungskreis 142 und die Steuerungseinrichtung 180 noch immer in einem Arbeitszustand zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 110, und sie steuern den Umschaltbetrieb des zuvor genannten Umschaltelements 141.
Der zuvor genannte Temperatursensor 150 ist eine Temperaturerfassungseinheit zum Erfassen der Temperatur des Umschaltelements 141. Das Temperatursignal, das mit diesem Temperatursensor 150 erfasst wird, wird zu der Steuerungseinrichtung 180 ausgegeben.
Der Leistungsempfangsteil 160 ist eine Leistungsempfangseinrichtung, die eine elektrische Leistung von der handelsüblichen Leistungsversorgung 200 empfängt. Beispielsweise kann sie ein Stecker mit einem Ende sein, das mit der Dose der handelsüblichen Leistungsversorgung 200 verbindbar ist, oder ein Netzkabel mit einem Verbinder oder dergleichen, der mit der handelsüblichen Leistungsversorgung 200 verbunden werden kann. Das andere Ende des Netzkabels ist mit der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 verbunden.
Der Konverter 170 ist ein spannungtransformierender Teil zum Einstellen der Spannung der Hochspannungsbatterie 110. Er verringert die Spannung von ein paar hundert Volt der Hochspannungsbatterie 110 in den Zehnerbereich von Volt (Beispielsweise 14 V), die zu der Niederspannungsbatterie 171 gefördert wird. Der Betrieb des Konverters 170 wird durch die Steuerungseinrichtung 180 gesteuert. Die elektrische Leistung der Niederspannungsbatterie 171 wird zu verschiedenen Arten von Hilfsteilen zugeführt, die an dem Fahrzeug vorgesehen sind, und die von dem zuvor genannten Kühlgebläse 122a und dem Luftblasgebläse 124a bis zu Scheinwerfern, Wischern etc. reichen.
Die zuvor genannte Steuerungseinrichtung 180 ist eine Steuerungseinrichtung in der Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Da die Steuerungseinrichtung 180 den Betrieb der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 steuert, ist es möglich, eine Steuerung einer Klimatisierung durch den Kältekreislauf 120 und eine Steuerung einer Aufladung zu der Hochspannungsbatterie 110 auszuführen. Details der Inhalte der Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 180 werden später beschrieben.
Im Folgenden wird der Betrieb der Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug mit dem zuvor genannten Aufbau mit Bezug auf 2 bis 4 als zusätzliche Zeichnungen erklärt.
Eine Steuerung des Kältekreislaufs wird beschrieben.
Wenn das Fahrzeug fährt, steuert infolge der Anfrage durch den Fahrer zum Klimatisieren, die Steuerungseinrichtung 180 den Betrieb, so dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter funktioniert. Als eine Folge wird die elektrische Leistung der Hochspannungsbatterie 110 zu dem Motor 130 geliefert, so dass der Motor 130 eingeschaltet wird, um den Kompressor 121 anzutreiben. Zusätzlich, während die Steuerungseinrichtung 180 das Luftblasgebläse 124a einschaltet, stellt sie in Abhängigkeit des Drucksignals von dem Drucksensor 124b an der Auslassseite des Verdampfers 124 und des Temperatursignals von dem Temperatursensor 124c auch den Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 ein und schaltet das Kühlgebläse 122a ein.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird der Kältekreislauf 120 eingeschaltet, das Kältemittel, das von dem Kompressor 121 ausgestoßen wird, wird durch den Kondensator 122 gekühlt, und es hat den Druck, der zu einem Zustand eines niedrigen Drucks und einer niedrigen Temperatur durch das elektromagnetische Expansionsventil 123 verringert wird. In dem Verdampfer 124 wird die Luft zum Klimatisieren, die durch das Luftblasgebläse 124a gefördert wird, durch das Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur und einem niedrigen Druck gekühlt. In diesem Fall, damit die Temperatur der Luft zum Klimatisieren die durch den Fahrer angefragte Temperatur wird, wird die Betriebsdrehgeschwindigkeit des Kompressors 121 gesteuert oder der Grad der Öffnung des Ventils in dem elektromagnetischen Ventil 123 wird gesteuert, und zwar auf der Basis des Drucks und der Temperatur des Kältemittels an der Auslassseite des Verdampfers 124. Hier hat das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 124 strömt, das Gas und die Flüssigkeit, die durch den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 voneinander getrennt sind, und von den getrennten Phasen des Kältemittels strömt das Kältemittel in der Gasphase hauptsächlich nach oben im Inneren des Gehäuses 131 des Motors 130 und wird in den Kompressor 121 gesaugt. Andererseits sammelt sich das Kältemittel in der flüssigen Phase von den Phasen des Kältemittels, die durch den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 getrennt worden sind, in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 in dem unteren Abschnitt im Inneren des Gehäuses 131 an.
In der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140, die gesteuert wird, um als ein Inverter zu arbeiten, wird das Umschaltelement 141 insbesondere aufgrund des Betriebs aufgewärmt. Jedoch wird das Umschaltelement 141 durch das Kältemittel in der flüssigen Phase gekühlt, das in dem Kältemittelreservoir 135 gespeichert ist.
Eine Änderung einer Steuerung der Hochspannungsbatterie wird beschrieben.
Wenn das Fahrzeug von einem Fahren gestoppt ist, wenn der Fahrer den Leistungsempfangsteil 160 mit der handelsüblichen Leistungsversorgung 200 verbunden hat und eine Anfrage zum Aufladen macht, steuert die Steuerungseinrichtung 180, um ein Aufladen der Hochspannungsbatterie 110 durch die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 auszuführen.
Wie in 2 gezeigt ist, beginnt in Schritt S100 die Steuerungseinrichtung 180 eine Steuerung zur Aufladung, und beurteilt in Schritt S101, ob die Aufladebedingung erfüllt ist. Im Hinblick auf die Aufladebedingung beurteilt die Steuerungseinrichtung 180, ob die Aufladebedingung erfüllt ist, aufgrund den Tatsachen, wie beispielsweise der Tatsache, dass der Leistungsempfangsteil 160 mit der handelsüblichen Leistungsversorgung 200 verbunden ist, oder der Tatsache, dass die Hochspannungsbatterie 110 nicht vollständig aufgeladen ist.
Wenn in Schritt S101 beurteilt wird, dass die Aufladebedingung erfüllt ist, führt die Steuerungseinrichtung 180 in Schritt S102 ein Aufladen durch die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 aus. Das heißt die Steuerungseinrichtung 180 steuert den Betrieb so, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung arbeitet, so dass der elektrische Wechselstrom der handelsüblichen Leistungsversorgung 200 in den elektrischen Gleichstrom zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 110 umgewandelt wird. In diesem Fall wird, wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 eingeschaltet wird, wie in dem Fall der Steuerung des zuvor genannten Kältekreislaufs, insbesondere das Umschaltelement 141 aufgewärmt. Das Umschaltelement 141 wird durch das Kältemittel, in flüssiger Phase gekühlt, das in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 des Wärmetauschers 127 gespeichert ist, wenn der Kältekreislauf 120 eingeschaltet wird, während das Fahrzeug fährt, wie vorstehend beschrieben ist. Jedoch wird, wenn ein Erwärmen des Umschaltelements 141 andauert, das Kältemittel in flüssiger Phase durch die Wärme des Umschaltelements 141 verdampft. Wenn das Kältemittel in flüssiger Phase vollständig verdampft ist, kann ein Kühlen nicht ausgeführt werden, und die Temperatur des Umschaltelements 141 steigt beträchtlich an.
In Anbetracht dieses Falls beurteilt in Schritt S103 die Steuerungseinrichtung 180, ob das Temperatursignal, das von dem Temperatursensor 150 erhalten wird (die Temperatur des Umschaltelements 141), über einer vorbestimmten Temperatur (beispielsweise 120°C) ist. Schritt S103 entspricht der Bestimmungseinrichtung in der vorliegenden Offenbarung. Hier bezieht sich die vorbestimmte Temperatur auf die obere Grenztemperatur, die zum Aufrechterhalten der grundlegenden Funktionen und der Qualität in der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 notwendig ist, selbst wenn die Temperatur der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 (des Umschaltelements 141) ansteigt, wenn sie in Verwendung ist. Falls das Beurteilungsergebnis in Schritt S103 NEIN ist, wird zu Schritt S101 zurückgekehrt, und das Aufladen von Schritt S102 wird fortgeführt.
Wenn jedoch das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S103 JA ist, steuert die Steuerungseinrichtung 180, um den Betrieb der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu stoppen, und stoppt in Schritt S104 temporär das Aufladen. Das heißt, wenn die Temperatur des Umschaltelements 141 über der vorbestimmten Temperatur ist, ist es möglich, zu beurteilen, dass ein Kühlen ausgeführt werden sollte, damit die Temperatur des Umschaltelements 141 gleich zu oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist. Dann wird in den nächsten Schritten S105 und S106 eine Steuerung so ausgeführt, dass ausreichendes Kältemittel in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 des Wärmetauschers 127 angesammelt wird, um ein Kühlen des Umschaltelements 141 zu gewährleisten.
Das heißt in Schritt S105 steuert die Steuerungseinrichtung 180, um den Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 in dem vollständig geöffneten Zustand zu haben, und sie steuert, damit die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter arbeitet, so dass der Kompressor 121 durch den Motor 130 angetrieben wird, und das Kühlgebläse 122a eingeschaltet wird.
Dann gibt es, wie in 3 gezeigt ist, in dem Kältekreislauf 120, weil das elektromagnetische Expansionsventil 123 in einem vollständig geöffneten Zustand ist, einen geringen Druckunterschied zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite, und das Kältemittel im Inneren des Kältekreislaufs 120 zirkuliert einfach durch den Kompressor 121. Das Kältemittel, das von dem Kompressor 121 ausgestoßen wird, wird auf eine Temperatur nahe der Temperatur der Kühlluft (Außenlufttemperatur) gekühlt, die durch das Kühlgebläse 122a in den Kondensator 122 gefördert wird, und wird kondensiert, um das Kältemittel in flüssiger Phase zu werden. Dann geht das Kältemittel in flüssiger Phase durch das elektromagnetische Expansionsventil 123 und den Verdampfer 124 hindurch, um den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 zu erreichen. Hier, weil das Luftblasgebläse 124a außer Betrieb ist, wird in dem Verdampfer 124 das Kältemittel in flüssiger Phase nicht in Gas verwandelt, und es strömt in den Gas/Flüssigkeitsscheider 125. Dann wird das Kältemittel in flüssiger Phase, das durch den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 getrennt worden ist, in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angesammelt.
Dann beurteilt in Schritt S106 die Steuerungseinrichtung 180, ob das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135, das von dem Flüssigkeitsoberflächensensor 126 erhalten wird, gleich wie oder höher als das vorbestimmte Niveau ist. Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S106 JA ist, beurteilt die Steuerungseinrichtung 180, dass die Menge des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 zum Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 ausreichend ist. In Schritt S107 wird die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 ausgeschaltet, so dass der Motor 130 und daher der Kompressor 121 ausgeschaltet werden, und das Kühlgebläse 122a wird auch ausgeschaltet.
Dann wird wieder zu Schritt S101 zurückgekehrt, und es wird bewirkt, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung arbeitet. Als eine Folge wird die Hochspannungsbatterie 110 aufgeladen. In diesem Fall wird das Umschaltelement 141 wieder durch das Kältemittel in flüssiger Phase gekühlt, das in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angesammelt ist.
Wenn andererseits beurteilt wird, dass die Hochspannungsbatterie 110 aufgrund des zuvor genannten Aufladens vollständig aufgeladen ist oder dass der Leistungsempfangsteil 160 von der handelsüblichen Leistungsversorgung abgenommen ist und die Aufladebedingung in Schritt S101 nicht erfüllt ist, stoppt die Steuerungseinrichtung 180 in Schritt S108 das Aufladen, und dieser Steuerungsbetrieb kommt in Schritt S109 zu einem Ende.
Im Folgenden wird der Betriebszustand der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 weiter mit Bezug auf 4 erklärt. Wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 110 arbeitet, ist der Motor 130, und daher der Kompressor 121, in einem AUS-Zustand. Dann, wenn die Temperatur des Umschaltelements 141 der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 über die vorbestimmte Temperatur während des Aufladens ansteigt, arbeitet die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter. Das heißt sie wird als eine Aufladeeinrichtung ausgeschaltet, und der Motor 130, und daher der Kompressor 121, werden eingeschaltet, so dass das Kältemittel in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angesammelt wird. Die Zeit der Spanne, wenn der Kompressor 121 eingeschaltet ist, ist beispielsweise Ta1. Dann, wenn das Niveau des Kältemittels in der flüssigen Phase gleich wie oder höher als das vorbestimmte Niveau ist, arbeitet die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 wieder als eine Aufladeeinrichtung, so dass ein Aufladen der Hochspannungsbatterie wieder begonnen wird. Die Zeit der Spanne, wenn sie als eine Aufladeeinrichtung arbeitet, ist beispielsweise Tb1. Während des Aufladens ist der Motor 130, und daher der Kompressor 121, in dem AUS-Zustand. Auf diese Weise wird der zuvor genannte Betrieb in der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 wiederholt ausgeführt.
Gemäß einem Beispiel des Berechnens des thermischen Gleichgewichts für eine Vorrichtung mit der zuvor genannten Steuerung, wird angenommen, dass die thermische Leistung, die durch das Umschaltelement 141 erzeugt wird, wenn es aufgeladen wird, 200 W ist, wobei 200 cm³ des Kältemittels in flüssiger Phase bei 40°C in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angehäuft sind. Falls diese Leistung gänzlich in einer Vergasung des Kältemittels verwendet wird, ist es möglich, ein Kühlen in Tb1 für ungefähr 3 min zu halten. Die Zeit, die zum Ansammeln von 200 cm³ des Kältemittels in flüssiger Phase notwendig ist, ist Ta1 von ungefähr 5 s bis ungefähr 10 s. Aufgrund eines Unterschieds verschiedener Bedingungen, wie einem Einfluss der Anlaufzeit des Kompressors, der Außenlufttemperatur, der erzeugten thermischen. Leistung, etc., kann die Zeit tatsächlich nicht die sein, die vorstehend berechnet worden ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der ersten Ausführungsform, wenn das Fahrzeug von einem Fahren gestoppt ist, bewirkt, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung arbeitet, so dass es möglich ist, die Hochspannungsbatterie 110 aufzuladen. In diesem Fall wird das Umschaltelement 141 der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 durch den Wärmetauscher 127 mit Hilfe des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältekreislauf 120 gekühlt. Jedoch wird, wenn dieser Kühlbetrieb ausgeführt wird, das Kältemittel in der flüssigen Phase verdampft, um das Kältemittel in der Gasphase zu werden, und zwar durch die Wärme, die von dem Umschaltelement 141 empfangen wird, so dass die zuvor genannte Kühlfunktion nicht aufrechterhalten werden kann, und die Temperatur des Umschaltelements 141 steigt an. Als eine Folge wird, wenn die Temperatur des Umschaltelements 141 die vorbestimmte Temperatur übersteigt, bewirkt, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter arbeitet, und der Betrieb des Motors 130 wird gesteuert, um den Kompressor 121 anzutreiben. Demzufolge wird das verdampfte Kältemittel in der Gasphase im Inneren des Kältekreislaufs 120 zirkuliert, wird durch den Kondensator 122 in ein Kältemittel in flüssiger Phase kondensiert, und das gebildete Kältemittel in flüssiger Phase wird wieder zu dem Wärmetauscher 127 zurückgeführt. Als eine Folge kann das erhaltene Kältemittel in flüssiger Phase verwendet werden, um ein Kühlen des Umschaltelements 141 während eines Aufladens fortzuführen.
Darüber hinaus ist, wenn der Kompressor 121 eingeschaltet wird, der Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 vollständig geöffnet, und der Druck der Hochdruckseite und der Druck der Niederdruckseite des Kältekreislaufs 120 werden der gleiche.
Gewöhnlich ist die Temperatur der inverterintegrierten Einrichtung 140 im Betrieb höher als die Temperatur des Kältemittels, wenn der Kältekreislauf 120 ausgeschaltet ist (gleich zu der Außenlufttemperatur). Selbst wenn das Kältemittel, dessen Temperatur an der Niederdruckseite niedrig wird, wenn der Kältekreislauf 120 eingeschaltet ist, nicht als das Kältemittel in flüssiger Phase verwendet wird, das in dem Wärmetauscher 127 angewendet wird, kann demzufolge ein Kältemittel entsprechend der Außenlufttemperatur beim Kühlen des Umschaltelements 141 verwendet werden.
Demzufolge ist es, wenn das Umschaltelement 141 gekühlt wird, selbst wenn der Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 vollständig geöffnet ist und der Druck an der Hochdruckseite und der Druck an der Niederdruckseite des Kältekreislaufs 120 der gleiche sind, noch immer möglich, das Umschaltelement 141 mit Hilfe des Kältemittels in flüssiger Phase unter solch einer Bedingung zu kühlen. Demzufolge, weil der Kompressor 121 angetrieben wird, so dass es keinen Druckunterschied zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite gibt, ist es möglich, die Antriebsleistung des Kompressors 121 zu minimieren. Da die Antriebsleistung des Kompressors 121 niedrig gehalten wird, können demzufolge Geräusche des Kompressors 121 verringert werden.
Des Weiteren, wenn das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 gleich wie oder höher als das vorbestimmte Niveau nach einem Antreiben des Kompressors 121 ist, wird ein Antreiben des Kompressors 121 ausgeschaltet, und es wird bewirkt, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung arbeitet, so dass ein Aufladen der Hochspannungsbatterie 110 wieder begonnen wird.
Auf diese Weise, falls das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase, das in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angesammelt ist, gleich wie oder höher als das vorbestimmte Niveau ist, ist es möglich, klar zu beurteilen, dass ein Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 in ausreichender Weise durch das zuvor genannte Kältemittel in flüssiger Phase ausgeführt werden kann. Dadurch, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung auf der Basis der zuvor genannten Beurteilung arbeitet, wird demzufolge nicht verursacht, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 übermäßig als ein Inverter arbeitet, um den Kompressor 121 angetrieben zu halten.
Wenn der Kompressor 121 angetrieben wird, wird das Kühlgebläse 122a des Kondensators 122 eingeschaltet. Demzufolge ist es möglich, das Kühlvermögen des Kältemittels in dem Kondensator 122 zu verbessern, und es ist möglich, mehr Kältemittel in flüssiger Phase zu dem Wärmetauscher 127 in einer kurzen Zeit zu fördern.
Darüber hinaus, da der Wärmetauscher 127 und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 in dem Gehäuse 131 des Motors 130 integriert ausgebildet sind, ist es möglich, eine kompakte Form des Wärmetauschers 127, des Motors 130 und der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu haben. Darüber hinaus, da der Motor 130 und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 integriert ausgebildet sind, ist es möglich, eine kürzere Verdrahtung zur Verbindung von diesen zu haben.
(Zweite Ausführungsform)
In dem Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug in einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 5 bis 7 erklärt. Die Leistungszufuhrvorrichtung für ein Fahrzeug in der zweiten Ausführungsform hat den gleichen Aufbau wie der der Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug in der zuvor genannten ersten Ausführungsform, mit Ausnahme, dass die Inhalte einer Steuerung des Auflademodus geändert sind. In dem Flussdiagramm, das in 5 gezeigt ist, wird Schritt S205 statt des Schritts S105 in 2 verwendet.
Wie in 5 gezeigt ist arbeitet während eines Aufladens einer Hochspannungsbatterie 110 eine Steuerungseinrichtung 180 wie folgt: nachdem die Temperatur eines Umschaltelements 141 die vorbestimmte Temperatur übersteigt und ein Aufladen ausgeschaltet wird (Schritt S100 bis Schritt S104), wird in Schritt S205 bewirkt, dass eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter arbeitet, und ein Kompressor 121 wird durch einen Motor 130 angetrieben, der Öffnungsgrad des Ventils in einem elektromagnetischen Expansionsventil 123 wird eingestellt, und ein Kühlgebläse 122a wird eingeschaltet. Wie in 6 gezeigt ist steuert durch Ausführen einer Einstellung des Öffnungsgrads des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 die Steuerungseinrichtung 180 so, dass ein Druckunterschied zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite eines Kältekreislaufs 120 erzeugt wird. Das heißt das Kältemittel in flüssiger Phase, das aus einem Kondensator 122 ausströmt, wird durch das elektromagnetische Expansionsventil 123 expandiert und im Druck verringert, so dass seine Temperatur niedrig wird (beispielsweise ungefähr 0°C) und sein Druck niedrig wird, wenn es in einen Verdampfer 124 strömt. Ein Luftblasgebläse 124a ist ausgeschaltet, so dass in dem Verdampfer 124 das Kältemittel in flüssiger Phase nicht in Gas verwandelt wird, wenn das Kältemittel in einen Gas/Flüssigkeitsscheider 125 strömt. Dann wird das Kältemittel in flüssiger Phase mit einer niedrigen Temperatur in einem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angesammelt.
Als eine Folge kann ein Wärmetauscher 127 ein Umschaltelement 141 mit Hilfe des Kältemittels in flüssiger Phase mit einer niedrigen Temperatur an der Niederdruckseite kühlen, wenn der Kältekreislauf 120 eingeschaltet ist, so dass der Kühleffekt über den in der zuvor genannten Ausführungsform hinaus verbessert werden kann. Das heißt, da das Kältemittel in flüssiger Phase mit einer niedrigen Temperatur verwendet wird, ist es möglich, mehr latente Wärme ansammeln, und die fühlbare Wärme, bis die vorbestimmte Temperatur nach einer Verdampfung erreicht ist, kann erwartet werden, so dass die Kühlspeichermenge erhöht werden kann. Als eine Folge ist es möglich, den Zustand zu verhindern, wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 häufig als ein Inverter verwendet werden muss, und es ist möglich, die Zeit zu verlängern, wenn sie als eine Aufladeeinrichtung verwendet werden kann, wodurch ein Aufladen in einer kürzeren Zeit realisiert werden kann.
Gemäß einem Beispiel des Berechnens des thermischen Gleichgewichts für eine Vorrichtung mit der zuvor genannten Steuerung, unter der Annahme, dass die thermische Leistung, die durch das Umschaltelement 141 erzeugt wird, wenn es aufgeladen wird, 200 W ist, wobei 200 cm³ des Kältemittels in flüssiger Phase bei 0°C in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angesammelt sind, wie in der ersten Ausführungsform, falls diese thermische Leistung gänzlich zur Vergasung des Kältemittels verwendet wird, ist es möglich, ein Kühlen in Tb2 von ungefähr 6 min zu halten, wie in 7 gezeigt ist. Die Zeit, die zum Ansammeln von 200 cm³ des Kältemittels in flüssiger Phase notwendig ist, ist Ta2 = ungefähr 30 s, unter der Annahme, dass das Kühlvermögen des Kühlkreislaufs 120 beispielsweise 2,5 kW ist. Aufgrund eines Unterschieds verschiedener Bedingungen, wie einem Einfluss der Anlaufzeit des Kompressors, der Außenlufttemperatur, einer erzeugten thermischen Leistung, etc., kann die Zeit tatsächlich nicht die sein, die vorstehend berechnet worden ist.
(Dritte Ausführungsform)
Wie in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich eine Leistungszufuhrvorrichtung 100A für ein Fahrzeug in einer dritten Ausführungsform von der Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug in der zuvor genannten ersten Ausführungsform darin, dass sie zusätzlich eine Aufnahme (einen Aufnahmeteil) 190 und einen Erwärmungsteil 191 hat.
Hier ist die Aufnahme 190 ein flaches Schalenbauteil, das an der oberen Seite öffnet. Sie ist unterhalb einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 angeordnet, und sie ist an einem Gehäuse 131 eines Motors 130 befestigt. Wenn ein Umschaltelement 141 durch einen Wärmetauscher 127 gekühlt wird, empfängt und speichert die Aufnahme 190 das Tauwasser, das aufgrund einer Taukondensation des Wasserdampfs in der Luft erzeugt wird.
Der Erwärmungsteil 191 ist eine Erwärmungseinrichtung (Erwärmungseinheit), die das in der Aufnahme 190 gesammelte Tauwasser aufwärmt und verdampft. Beispielsweise kann er durch einen Abschnitt der hochdruckseitigen Kältemittelrohrleitung gebildet sein, die die Ausstoßseite eines Kompressors 121 und die Kältemitteleinlassseite eines Kondensators 122 verbindet. Ein Abschnitt der zuvor genannten hochdruckseitigen Kältemittelrohrleitung ist in der Aufnahme 190 angeordnet.
Wenn das Fahrzeug von einem Fahren gestoppt ist, falls ein Aufladen einer Hochspannungsbatterie 110 ausgeführt wird, steigt die Temperatur des Umschaltelements 141 an, und gleichzeitig wird das Umschaltelement 141 durch das Kältemittel in flüssiger Phase in einem Kältemittelreservoirabschnitt 135 gekühlt. Jedoch kann sich aufgrund des Kühlens in diesem Fall Tauwasser aus dem Wasserdampf in der Luft an der Außenseite der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 bilden. Wenn das Fahrzeug beispielsweise in eine Garage zum Aufladen gebracht wird, kann das Tauwasser auf den Boden tropfen.
In der dritten Ausführungsform wird die Aufnahme 190 verwendet, um das beim Kühlen erzeugte Tauwasser aufzunehmen. Demzufolge, wenn das Fahrzeug in die Garage zum Aufladen gebracht wird, wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, zu verhindern, dass das Tauwasser auf den Boden tropft. Darüber hinaus, wenn ein Kältekreislauf 120 während eines Aufladens eingeschaltet ist, während das Fahrzeug von einem Fahren gestoppt ist oder während eines Fahrens des Fahrzeugs, strömt das Kältemittel mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck, das von dem Kompressor 121 ausgestoßen wird, in der Kältemittelrohrleitung, die den Erwärmungsteil 191 bildet. In diesem Fall kann das Tauwasser, das in der Aufnahme 190 angesammelt ist, durch den Erwärmungsteil 191 verdampft werden, so dass es möglich ist, die Arbeitsstunde zum Abschöpfen des in der Aufnahme 190 angesammelten Tauwassers zu vermeiden.
Darüber hinaus kann ein Schwamm oder ein anderes wasserabsorbierendes Material in der Aufnahme 190 zum Verhindern eines Überströmens des Tauwassers angeordnet sein. Des Weiteren kann als der Erwärmungsteil 191 eine Erwärmungseinrichtung, die eine elektrische Heizvorrichtung oder dergleichen verwendet, statt der zuvor genannten hochdruckseitigen Kältemittelrohrleitung verwendet werden.
(Vierte Ausführungsform)
In dem Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100B für ein Fahrzeug in einer vierten Ausführungsform mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben. In der vierten Ausführungsform ist im Unterschied zu der Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug in der ersten Ausführungsform und in der zweiten Ausführungsform die Position zum Festlegen einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 geändert.
Wie in 9 gezeigt ist, ist eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 einstückig an dem Bodenwandabschnitt eines Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 als der Kältemittelreservoirabschnitt angeordnet. Das heißt ein Umschaltelement 141 in der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 ist über eine isolierende Platte 141a und eine Wärmeableitungsplatte 141b an dem Bodenwandabschnitt des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 befestigt. Demzufolge wird das Umschaltelement 141 durch das Kältemittel in flüssiger Phase gekühlt, das in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 angesammelt ist. Auf diese Weise wird gemäß dieser Ausführungsform der Gas/Flüssigkeitsscheider 125 ein Wärmetauscher, der den Abschnitt der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 kühlt, der gekühlt werden sollte. Darüber hinaus unterscheidet sich diese Ausführungsform von der ersten und der zweiten Ausführungsform darin, dass der Kältemittelreservoirabschnitt 135 in dem Motor 130 eliminiert ist. Demzufolge ist der Verbindungskanal 125b, der das Innere des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 und den Kältemittelreservoirabschnitt 135 verbindet, auch eliminiert.
Die Hauptmerkmale einer Steuerung eines Aufladens einer Hochspannungsbatterie 110 durch eine Steuerungseinrichtung 180 sind dieselben wie die in der vorstehend genannten zweiten Ausführungsform (Flussdiagramm, das in 5 gezeigt ist), und das Umschaltelement 151 kann in einem Auflademodus gekühlt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform, weil die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 integriert mit dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 ausgebildet ist, kann die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 direkt durch den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 gekühlt werden, und ein Kühlen kann effizient ausgeführt werden.
Gemäß einem Berechnungsbeispiel für eine Vorrichtung mit der zuvor genannten Steuerung, unter Annahme, dass eine Kapazität des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 200 cm³ ist, ist die thermische Leistung, die für 200 cm³ des Kältemittels in flüssiger Phase bei 0°C absorbiert wird, um ein Kältemittel in Gasphase von 35°C zu werden, ungefähr 30 kJ. Unter Annahme, dass die thermische Leistung, die durch das Umschaltelement 141 erzeugt wird, 100 W ist, ist es möglich, wie in 10 gezeigt ist, ein Kühlen für eine Zeit von Tb3 = ungefähr 5 min beizubehalten. Andererseits, angenommen, dass die Leistung eines Kältekreislaufs 120 2,5 kW ist, wird die Zeit, die zum Ansammeln des Kältemittels in flüssiger Phase benötigt ist, Ta3 = ungefähr 12 s. Aufgrund eines Unterschieds verschiedener Bedingungen, wie der Leistung des Kältekreislaufs 120 des spezifischen Systems, der Kapazität des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125, der thermischen Leistung der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 etc., kann die Zeit tatsächlich nicht die sein, die vorstehend berechnet worden ist. Jedoch ist es klar, dass die Zeitrate eingerichtet werden kann.
(Fünfte Ausführungsform)
In dem Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100C für ein Fahrzeug in einer fünften Ausführungsform mit Bezug auf 11 und 12 erklärt. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der Leistungszufuhrvorrichtung 100B für ein Fahrzeug darin, dass die folgenden Teile hinzugefügt sind: ein Kältemittelreservoirabschnitt 135, der in dem unteren Abschnitt in einem Gehäuse 131 eines Motors 130 angeordnet ist, zwei Niveausensoren 126a, 126b zum Erfassen des Niveaus des Kältemittels in flüssiger Phase in einem Gas/Flüssigkeitsscheider 125, ein Verbindungskanal 125b zum Verbinden des unteren Abschnitts des Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 und eines Kältemittelreservoirabschnitts 135 in dem Gehäuse 131, und eine Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel, die das Kältemittel in flüssiger Phase in den Verbindungskanal 125b pumpt und fördert, und gleichzeitig ist die Position zum Anordnen einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu einem Bodenabschnitt (Bodenwandabschnitt 136) des Gehäuses 131 geändert. Hier sind die Positionen zum Anordnen des zuvor genannten Kältemittelreservoirabschnitts 135, des Verbindungskanals 125b und der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 im Wesentlichen die gleichen wie diejenigen in der vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsform.
Gemäß dieser Ausführungsform arbeitet der Gas/Flüssigkeitsscheider 125 als das Kältemittelreservoir als der grundlegende Wärmetauscher zum Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140. Jedoch ist die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 in dem Bodenabschnitt des Gehäuses 131 angeordnet und ist von dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 entfernt gelegen. Demzufolge ist der Verbindungskanal 125b angeordnet, um sich von dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 zu der Fläche der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 (wärmeableitende Platte 141b) zu erstrecken, und gleichzeitig wird er ein Kanal für eine Strömung des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125. Er entspricht dem Rohr in der vorliegenden Offenbarung. Das Kältemittel in flüssiger Phase, das von dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 durch den Verbindungskanal 125b strömt, erreicht den Kältemittelreservoirabschnitt 135.
Wie in 11 gezeigt ist, ist der Niveausensor 126a die erste Niveauerfassungseinheit, die das vorbestimmte Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 erfasst. Hier ist das erste vorbestimmte Niveau als das untere Grenzniveau (Kältemittelmenge) definiert, unterhalb dem es unmöglich wäre, die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 (Umschaltelement 141) durch das Kältemittel in flüssiger Phase zu kühlen, weil die Menge des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 zu gering wird, um eine ausreichende Zufuhr des Kältemittels zu dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 auszuführen. Das Niveausignal des ersten vorbestimmten Niveaus, das mit dem Niveausensor 126a erfasst wird, wird zu einer Steuerungseinrichtung 180 ausgegeben.
Darüber hinaus ist der Niveausensor 126b die zweite Niveauerfassungseinheit, die das zweite vorbestimmte Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 erfasst. Das zweite vorbestimmte Niveau ist als das obere Grenzniveau (Menge des Kältemittels) definiert, das ein Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 (Umschaltelement 141) durch das Kältemittel in flüssiger Phase gestattet, da die Menge des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 ausreichend ist, um das Kältemittel zu dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 zu fördern. Das Niveausignal des zweiten vorbestimmten Niveaus, das mit dem Niveausensor 126b erfasst wird, wird zu der Steuerungseinrichtung 180 ausgegeben. Die Beziehung zwischen dem ersten vorbestimmten Niveau und dem zweiten vorbestimmten Niveau ist erstes vorbestimmtes Niveau < zweites vorbestimmtes Niveau.
Eine Pumpe 125c für Kältemittel in flüssiger Phase ist eine Kältemittelpumpeinrichtung, die in dem Verbindungskanal 125b angeordnet ist, und sie pumpt und fördert das Kältemittel in flüssiger Phase in den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 zu dem Kältemittelreservoirabschnitt 135. Hier wird die Betriebsdrehgeschwindigkeit der Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel durch die Steuerungseinrichtung 180 gesteuert, so dass die Pumpenförderrate (Strömungsrate) des Kältemittels in flüssiger Phase eingestellt wird.
In dem Folgenden wird ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform erklärt. In dem Flussdiagramm, das in 12 gezeigt ist, sind Schritte S100, S101, S102, S205, S107, S108 und S109 dieselben Schritte wie S100, S101, S102, S205, S107, S108 und S109 in dem in 5 gezeigten Flussdiagramm, das in der zuvor genannten zweiten Ausführungsform erklärt ist.
In Schritt S100 beginnt die Steuerungseinrichtung 180 die Steuerung zum Aufladen. In Schritt S101 wird beurteilt, ob die Aufladebedingung erfüllt ist. Falls das Beurteilungsergebnis von Schritt S101 ist, dass die Aufladebedingung erfüllt ist, führt die Steuerungseinrichtung 180 in Schritt S102 ein Aufladen durch die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 aus. Das heißt die Steuerungseinrichtung 180 steuert so, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung arbeitet. Als eine Folge wird der elektrische Wechselstrom einer handelsüblichen Leistungsversorgung 200 in einen elektrischen Gleichstrom zum Aufladen einer Hochspannungsbatterie 110 umgewandelt.
Dann schaltet in Schritt S301 die Steuerungseinrichtung 180 die Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel ein. Dann berechnet in Schritt S302 die Steuerungseinrichtung 180 die notwendige Strömungsrate des Kältemittels entsprechend der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140. Das heißt, weil die Temperatur des Umschaltelements 141 in Verbindung mit einer Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 ansteigt, berechnet die Steuerungseinrichtung 180 die notwendige Strömungsrate des Kältemittels zum Kühlen des Umschaltelements 141 auf der Basis des vorbestimmten Beziehungskennfelds, etc. Dann steuert in Schritt S303 die Steuerungseinrichtung 180 die Betriebsdrehgeschwindigkeit (Pump- und Förderströmungsrate) der Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel, so dass die Strömungsrate des Kältemittels der berechnete notwendige Wert wird.
Dann beurteilt in Schritt S304 die Steuerungseinrichtung 180, ob das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 gleich zu oder niedriger als das erste vorbestimmte Niveau (das untere Grenzniveau) ist, und zwar auf der Basis des Signals, das von dem Niveausensor 126a erhalten wird. Falls die Beurteilung in Schritt S304 JA ist, beurteilt die Steuerungseinrichtung 180, dass das Kältemittel in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 aufgebraucht worden ist (in der Menge verringert worden ist), und es unmöglich wird, eine ausreichende Menge des Kältemittels in flüssiger Phase, das zum Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 notwendig ist, zu dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 zu fördern, so dass sie in Schritt S305 die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 abschaltet (sie stoppt ein Aufladen), und gleichzeitig schaltet sie die Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel aus. Schritt S304 entspricht der Bestimmungseinrichtung in dieser Offenbarung zum Beurteilen, ob ein Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 notwendig ist.
Dann steuert die Steuerungseinrichtung 180 in Schritt S205, damit das Kältemittel in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 angehäuft wird, die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140, um als ein Inverter zu arbeiten, so dass ein Kompressor 121 durch den Motor 130 angetrieben wird, und sie stellt den Öffnungsgrad des Ventils in einem elektromagnetischen Expansionsventil 123 ein und schaltet ein Kühlgebläse 122a an. Als eine Folge wird das Kältemittel in flüssiger Phase, das aus einem Kondensator 122 ausströmt, expandiert, wobei ein Druck durch das elektromagnetische Expansionsventil 123 verringert wird, so dass es eine niedrige Temperatur und einen niedrigen Druck (beispielsweise ungefähr 0°C) bekommt, und strömt in einen Verdampfer 124. Weil ein Luftblasgebläse 124a ausgeschaltet ist, findet in dem Verdampfer 124 keine Vergasung des Kältemittels in flüssiger Phase statt, und das Kältemittel in flüssiger Phase strömt in den Gas/Flüssigkeitsscheider 125 und wird dort angesammelt.
Wie vorstehend beschrieben ist, wenn das Kältemittel in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 angesammelt ist, beurteilt die Steuerungseinrichtung 180 in Schritt S306, ob das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 gleich wie oder höher als das zweite vorbestimmte Niveau (oberes Grenzniveau) ist, und zwar auf der Basis des von dem Niveausensor 126b erhaltenen Signals. Falls das Beurteilungsergebnis in Schritt S306 JA ist, wird beurteilt, dass eine ausreichende Menge des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 angesammelt ist, so dass in Schritt S107 die Steuerungseinrichtung 180 die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 sowie den Motor 130, und damit den Kompressor 121, ausschaltet und gleichzeitig schaltet sie das Kühlgebläse 122a aus.
Dann kehrt sie zu dem Betrieb von Schritt S101 und den anschließenden Schritten zurück, so dass bewirkt wird, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung arbeitet, um die Hochspannungsbatterie 110 aufzuladen. In diesem Fall wird das Umschaltelement 141 durch das Kältemittel in flüssiger Phase, das in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 von dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 durch die Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel angesammelt ist, wieder gekühlt.
In dieser Ausführungsform kann die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 durch das Kältemittel in flüssiger Phase gekühlt werden, das durch die Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel in dem Verbindungskanal 125b strömt. Demzufolge, selbst wenn es eine Beschränkung bezüglich des Aufbaus gibt, dass der Gas/Flüssigkeitsscheider 125 (Kältemittelreservoirabschnitt) und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 nicht integriert ausgebildet werden können, ist es noch immer möglich, die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 zu kühlen.
Darüber hinaus, weil die Strömungsrate des Kältemittels in flüssiger Phase, das in dem Verbindungskanal 125b strömt, entsprechend der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 eingestellt wird, gibt es keine übermäßige Verwendung des Kältemittels in flüssiger Phase, so dass es möglich ist, die Antriebszeit des Kompressors 121 bei dem niedrigstmöglichen Limit zu halten.
Darüber hinaus, wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 durch das Kältemittel in flüssiger Phase gekühlt wird, das in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 (Kältemittelreservoirabschnitt) angesammelt ist, wird das Kältemittel in flüssiger Phase durch die Wärme, die von dem Umschaltelement 141 empfangen wird, verdampft, um das Kältemittel in Gasphase zu werden, so dass die Menge des Kältemittels in flüssiger Phase abnimmt und es schließlich unmöglich wäre, ein Kühlen auszuführen. Demzufolge wird das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 (Kältemittelreservoirabschnitt) durch die Niveausensoren 126a, 126b erfasst, so dass es möglich ist, eine klare Beurteilung darüber zu machen, ob es notwendig ist, das Umschaltelement 141 zu kühlen.
In Schritt S302 des zuvor genannten Steuerungsbetriebs berechnet die Steuerungseinrichtung 180 die notwendige Strömungsrate des Kältemittels entsprechend der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140. Jedoch kann stattdessen auch ein Schema verwendet werden, indem die notwendige Strömungsrate des Kältemittels entsprechend der Wärmeerzeugungsrate des Umschaltelements 141 berechnet wird.
(Sechste Ausführungsform)
In dem Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100D für ein Fahrzeug in der sechsten Ausführungsform mit Bezug auf 13 und 14 erklärt. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der Leistungszufuhrvorrichtung 100C für ein Fahrzeug in der vorstehend genannten fünften Ausführungsform darin, dass sie ein Ventil 125d für flüssiges Kältemittel statt der Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel verwendet.
Hier ist das Ventil 125d für flüssiges Kältemittel eine Einrichtung zum Einstellen der Strömungsrate des Kältemittels, und es ist an einem Verbindungskanal 125b angeordnet. Da es den Öffnungsgrad des Ventils einstellt, kann es die Strömungsrate des Kältemittels in flüssiger Phase einstellen, das von dem Inneren eines Gas/Flüssigkeitsscheiders 125 zu einem Kältemittelreservoirabschnitt 135 im Inneren eines Gehäuses 131 strömt. Der Öffnungsgrad des Ventils in dem Ventil 125d für flüssiges Kältemittel wird durch eine Steuerungseinrichtung 180 gesteuert.
In dem Folgenden wird ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Das in 14 gezeigte Flussdiagramm unterscheidet sich von dem Flussdiagramm von 12, das im Hinblick auf die fünfte Ausführungsform erklärt ist, darin, dass es Schritte S401, S403 und S405 statt Schritten S301, S303 bzw. S305 hat.
Die zuvor genannte Steuerungseinrichtung 180 beginnt eine Steuerung einer Aufladung in Schritt S100, und dann beurteilt sie in Schritt S101, ob die Aufladebedingung erfüllt ist. Falls in Schritt S101 beurteilt wird, dass die Aufladebedingung erfüllt ist, führt die Steuerungseinrichtung 180 die Aufladung durch eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 in Schritt S102 aus. Das heißt die Steuerungseinrichtung 180 steuert die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140, um als eine Aufladeeinrichtung zu arbeiten, so dass der elektrische Wechselstrom einer handelsüblichen Leistungsversorgung 200 in einen elektrischen Gleichstrom zum Aufladen einer Hochspannungsbatterie 110 transformiert wird.
Dann öffnet in Schritt S401 die Steuerungseinrichtung 180 das Ventil 125d für flüssiges Kältemittel. Dann berechnet in Schritt S302 die Steuerungseinrichtung 180 die notwendige Strömungsrate des Kältemittels entsprechend der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140. Das heißt weil die Temperatur eines Umschaltelements 141 in Verbindung mit der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 ansteigt, berechnet die Steuerungseinrichtung 180 die notwendige Strömungsrate des Kältemittels, die zum Kühlen des Umschaltelements 141 notwendig ist, auf der Basis des vorbestimmten Beziehungskennfelds, etc. Dann steuert in Schritt S403 die Steuerungseinrichtung 180 den Öffnungsgrad des Ventils in dem Ventil 125d für flüssiges Kältemittel, so dass die Strömungsrate des Kältemittels der berechnete notwendige Wert wird.
Dann beurteilt in Schritt S304 die Steuerungseinrichtung, ob das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 gleich wie oder niedriger als das erste vorbestimmte Niveau (unteres Grenzniveau) ist, auf der Basis des Signals, das von einem Niveausensor 126a erhalten wird. Falls das Beurteilungsergebnis in Schritt S304 JA ist, beurteilt die Steuerungseinrichtung 180, dass das Kältemittel in flüssiger Phase in dem Gas/Flüssigkeitsscheider 125 aufgebraucht worden ist (in der Menge verringert worden ist), und es unmöglich wird, eine ausreichende Menge des Kältemittels in flüssiger Phase, das zum Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 notwendig ist, zu dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 zu fördern, so dass sie in Schritt S405 die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 abschaltet (sie stoppt ein Aufladen), und gleichzeitig schaltet sie das Ventil 125d für flüssiges Kältemittel aus. Schritt S304 entspricht der Bestimmungseinrichtung in dieser Offenbarung zum Beurteilen, ob ein Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 notwendig ist.
Dann führt die Steuerungseinrichtung 180 in Schritten S205, S306 und S107 die gleiche Steuerung wie die in der zuvor genannten fünften Ausführungsform aus.
In dieser Ausführungsform wird das Ventil 125d für flüssiges Kältemittel statt der Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel in der zuvor genannten fünften Ausführungsform verwendet, und die gleichen Effekte wie diejenigen, die in der vorstehend genannten fünften Ausführungsform erhalten werden, können realisiert werden.
In Schritt S302 in dem zuvor genannten Steuerungsbetrieb berechnet die Steuerungseinrichtung 180 die notwendige Strömungsrate des Kältemittels entsprechend der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140. Jedoch kann auch ein Schema verwendet werden, in dem die notwendige Strömungsrate des Kältemittels entsprechend der Wärmeerzeugungsrate des Umschaltelements 141 berechnet wird, genauso wie in der vorstehenden fünften Ausführungsform.
(Siebte Ausführungsform)
In dem Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100E für ein Fahrzeug in einer siebten Ausführungsform mit Bezug auf 15 bis 17 erklärt. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der Leistungszufuhrvorrichtung 100 für ein Fahrzeug in der zuvor genannten ersten und zweiten Ausführungsform darin, dass ein Kühlspeicherteil (kühlendes Speicherteil) 128 statt der Wärmetauschereinheit zum Kühlen einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 verwendet wird, und gleichzeitig ist die Position zum Anordnen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 geändert.
In dieser Ausführungsform sind die folgenden Teile, die in der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet werden, beseitigt: der Gas/Flüssigkeitsscheider 125, der Verbindungskanal 125a, der Verbindungskanal 125b, der Flüssigkeitsoberflächensensor 126 und der Kältemittelreservoirabschnitt 135. Zusätzlich ist eine Empfangseinrichtung 122b zwischen einem Kondensator 122 und einem elektromagnetischen Expansionsventil 123 angeordnet, um eine Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit des Kältemittels auszuführen, das von dem Kondensator 122 ausströmt, und um das Kältemittel in flüssiger Phase anzusammeln, und um gleichzeitig das Kältemittel in flüssiger Phase aus dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 ausströmen zu lassen.
Wie in 15 gezeigt ist, ist beispielsweise das Kühlspeicherteil 128 mit einer Kältemittelrohrleitung 128b, Wärmeübertragungsrippen 128c und einem Kühlspeichermaterial 128d ausgebildet, das in einem zylinderförmigen Kühlspeichermaterialtank 128a aufgenommen ist.
Hier ist die Kältemittelrohrleitung 128b eine Rohrleitung zum Verbinden der Auslassseite eines Verdampfers 124 und der Einlassseite eines Kompressors 121, und sie ist in einem mäanderförmigen Zustand in der Oben/Unten-Richtung im Inneren des Kühlspeichermaterialtanks 128a angeordnet. Andererseits sind die Wärmeübertragungsrippen 128c dünne blattförmige Rippen. Mehrere Rippen sind in der Längsrichtung (Oben/Unten-Richtung) der Kältemittelrohrleitung 128b so laminiert, dass sie mit der Oberfläche der Kältemittelrohrleitung 128b in Kontakt sind.
Das zuvor genannte Kühlspeichermaterial 128d dient zum Speichern von Kälte durch Kühlen mit dem Kältemittel bei einer niedrigen Temperatur, das in der Kältemittelrohrleitung 128b zu der Zeit des Betriebs eines Kühlkreislaufs 120 strömt. Beispielsweise kann es aus Parafin oder Wasser oder dergleichen gemacht sein. Wenn das Kühlspeichermaterial 128d durch das Kältemittel gekühlt wird, ändert sich dessen Phase von flüssig zu fest, so dass Kälteenergie gespeichert wird, und es kann die latente Wärme verwenden, die in Verbindung mit der Phasenänderung auftritt. Das heißt, wie in 16 gezeigt ist, wenn das Kühlspeichermaterial 128d durch das Kältemittel gekühlt wird, kann es die fühlbare Wärme in Verbindung mit einem Abfall der Temperatur speichern, wenn es in der flüssigen Phase ist, die latente Wärme in Verbindung mit der Phasenänderung von flüssig zu fest, und die fühlbare Wärme in Verbindung mit einem Abfall der Temperatur in der festen Phase. Eine vorbestimmte Menge des Kühlspeichermaterials 128d ist in den Kühlspeichermaterialtank 128a gefüllt. Hier ist das Kühlspeichermaterial 128d mit der Oberfläche der Kältemittelrohrleitung 128b und den Wärmeübertragungsrippen 128c in Kontakt.
In dem Kühlspeichermaterialtank 128a ist ein Temperatursensor 150a zum Erfassen der Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d angeordnet. Das Temperatursignal, das mit dem Temperatursensor 150a erfasst wird, wird zu einer Steuerungseinrichtung 180 ausgegeben. Hier kann der Temperatursensor 150a beispielsweise an solch einer geeigneten Stelle angeordnet sein, dass, wenn das Kühlspeichermaterial 128d erwärmt wird, und sich das Kühlspeichermaterial 128d von dem Festphasenzustand in den Flüssigphasenzustand ändert, es schließlich der Flüssigphasenzustand wird.
Hier ist die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 integriert an dem Bodenabschnitt des Kühlspeicherteils 128 angeordnet. Genauer gesagt ist ein Umschaltelement 141 in der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 an dem Bodenwandabschnitt des Kühlspeichermaterialtanks 128a über eine isolierende Platte 141a und eine Wärmeableitungsplatte 141b befestigt. Demzufolge wird das Umschaltelement 141 durch das Kühlspeichermaterial 128d gekühlt, das in den Kühlspeichermaterialtank 128a gefüllt ist.
Im Folgenden wird der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Das Flussdiagramm, das in 17 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Flussdiagramm, das in 5 gezeigt ist und mit Bezug auf die vorstehend genannte zweite Ausführungsform erklärt worden ist, darin, dass es Schritt S506 statt des Schritts S106 hat.
In Schritt S100 beginnt die Steuerungseinrichtung 180 eine Steuerung der Aufladung. Wenn in Schritt S101 beurteilt wird, dass die Aufladebedingung erfüllt ist, wird das Aufladen durch die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 in Schritt S102 ausgeführt. In diesem Fall, da die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 eingeschaltet ist, erzeugt insbesondere das Umschaltelement 141 Wärme. Hier wird das Umschaltelement 141 durch das Kühlspeichermaterial 128d gekühlt, das Kälte aufgrund eines Betriebs des Kältekreislaufs 120 speichert, wenn das Fahrzeug fährt. Wenn jedoch das Umschaltelement 141 weiter Wärme erzeugt, steigt die Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d aufgrund der Wärme des Umschaltelements 141 an. Wenn die Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d ansteigt, wird ein Kühlen des Umschaltelements 141 unzureichend, und die Temperatur des Umschaltelements 141 steigt beträchtlich an.
Demzufolge nimmt die Steuerungseinrichtung 180 in Schritt S103, wenn beurteilt wird, dass das Temperatursignal, das von einem Temperatursensor 150 erhalten wird (die Temperatur des Umschaltelements 141), die vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 120°C) übersteigt, es als ein Zeichen, dass ein Kühlen für die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 ausgeführt werden sollte, so dass in Schritt S104 der Betrieb der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 abgeschaltet wird, und das Aufladen dann abgeschaltet wird. Dann steuert in Schritt S205 die Steuerungseinrichtung 180 den Öffnungsgrad des Ventils in dem elektromagnetischen Expansionsventil 123, und gleichzeitig bewirkt sie, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter arbeitet, so dass der Kompressor 121 durch einen Motor 130 angetrieben wird, und ein Kühlgebläse 122a wird eingeschaltet.
Als eine Folge wird das Kältemittel in dem Kältekreislauf 120 durch den Kompressor 121 zirkuliert. Das Kältemittel, das von dem Kompressor 121 ausgestoßen wird, wird durch die Kühlluft gekühlt, die durch das Kühlgebläse 122a in dem Kondensator 122 gefördert wird, und es strömt dann zu der Aufnahmeeinrichtung 122b aus. Das Kältemittel, das in die Aufnahmeeinrichtung 122b strömt, wird dann in dem Inneren einer Gas/Flüssigkeitstrennung unterzogen, und hauptsächlich das Kältemittel in flüssiger Phase strömt zu dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 aus. Durch das elektromagnetische Expansionsventil 123 werden der Druck und die Temperatur des Kältemittels in flüssiger Phase verringert. Es passiert dann den Verdampfer 124, um den Kühlspeicherteil 128 zu erreichen. Hier ist ein Luftblasgebläse 124a ausgeschaltet, so dass das Kältemittel in flüssiger Phase in dem Verdampfer 124 nicht in Gas verwandelt wird, und es strömt dann in den Kühlspeicherteil 128.
In dem Kühlspeicherteil 128, da das Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur durch die Kältemittelrohrleitung 128b strömt, wird eine Kälte des Kältemittels über die Wärmeübertragungsrippen 128c zu dem Kühlspeichermaterial 128d übertragen, und das Kühlspeichermaterial 128d speichert die Kälte. Wie in 16 gezeigt ist, nimmt eine Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d mit der Zeit ab, und, wenn die Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d niedriger als der Kondensierungspunkt (die Temperatur, wenn die latente Wärme gespeichert wird) wird, hat sich die Phase vollständig von der flüssigen Phase zu der festen Phase (Gefrieren) geändert. Dann wird das Kältemittel, das in der Kältemittelrohrleitung 128b strömt, wieder in den Kompressor 121 gesaugt.
Dann beurteilt in Schritt S506 die Steuerungseinrichtung 180, ob die Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d, die von dem Temperatursensor 150a erhalten wird, die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Hier wird eine Beurteilung gemacht, ob die Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d gleich wie oder geringer als die vorbestimmte Temperatur wird. Hier ist die vorbestimmte Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d die Beurteilungstemperatur, die auf wenige °C (2–3°C) niedriger als der Kondensierungspunkt des Kühlspeichermaterials 128d festgelegt ist, und sie ist die Temperatur, bei der bestätigt werden kann, dass das Kühlspeichermaterial 128d vollständig kondensiert ist.
Falls das Beurteilungsergebnis in Schritt S506 JA ist, beurteilt die Steuerungseinrichtung 180, dass das Kühlspeichermaterial 128d eine ausreichende Kälte gespeichert hat, die zum Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 notwendig ist. Demzufolge wird in Schritt S107 die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 ausgeschaltet und der Motor 130, und daher der Kompressor 121, werden ausgeschaltet, und gleichzeitig wird das Kühlgebläse 122a ausgeschaltet.
Dann erfolgt eine Rückkehr zu dem Betrieb von Schritt S101 und den nachfolgenden Schritten, d. h. es wird bewirkt, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als eine Aufladeeinrichtung arbeitet, um eine Hochspannungsbatterie 110 aufzuladen. In diesem Fall wird das Umschaltelement 141 wieder durch das Kühlspeichermaterial 128d in dem Kühlspeichermaterialtank 128a gekühlt.
In dieser Ausführungsform arbeitet der Kühlspeicherteil 128 als eine Wärmetauschereinheit, und mittels des Kühlspeichermaterials 128d, das die Kälte durch das Kältemittel in dem Kältekreislauf 120 speichert, kann die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 gekühlt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird im Unterschied zu der zuvor genannten ersten bis sechsten Ausführungsform, statt des direkten Kühlens der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 durch das Kältemittel, das Kühlspeichermaterial 128d durch die Außenfläche der Kältemittelrohrleitung 128b gekühlt, und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 wird dann durch dieses Kühlspeichermaterial 128d gekühlt. Demzufolge gibt es keinen Einfluss auf die Strömung des Kältemittels des Kältekreislaufs 120, und es gibt keine Beschränkung des Aufbaus des Kältekreislaufs 120.
Darüber hinaus ist in dem Kältekreislauf 120 die Stelle, an der der Kühlspeicherteil 128 angeordnet ist, nicht auf die Stelle zwischen dem Verdampfer 124 und dem Kompressor 121 beschränkt. Er kann auch an anderen Stellen angeordnet sein, wie an der Stelle zwischen dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 und dem Verdampfer 124.
Die Einrichtung zur Beurteilung in Schritt S103, ob es notwendig ist, das Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 auszuführen, ist nicht auf die Temperatur des Umschaltelements 141 beschränkt. Die Temperatur des Kühlspeichermaterials 128d kann auch verwendet werden. In diesem Fall kann der Temperatursensor 150 zum Erfassen der Temperatur des Umschaltelements 141 beseitigt sein.
(Achte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100F für ein Fahrzeug einer achten Ausführungsform mit Bezug auf 18 beschrieben. Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der Leistungszufuhrvorrichtung 100E für ein Fahrzeug in der zuvor genannten siebten Ausführungsform darin, dass die Stellen zum Anordnen eines Kühlspeicherteils 128 und einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 geändert sind.
Der Kühlspeicherteil 128 ist mit einem Gehäuse 131 eines Motors 130 (wie beispielsweise dem Bodenabschnitt) integriert ausgebildet. Darüber hinaus ist die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 mit dem Kühlspeicherteil 128 (wie dessen untere Seite) integriert angeordnet.
Als eine Folge ist es möglich, einen kompakten Aufbau des Kühlspeicherteils 128, des Motors 130 und der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu realisieren. Darüber hinaus, da der Motor 130 und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 miteinander integriert ausgebildet sind, ist es möglich, die Verdrahtung für deren Verbindung zu verkürzen.
(Neunte Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine Leistungszufuhrvorrichtung 100G für ein Fahrzeug in einer neunten Ausführungsform mit Bezug auf 19 beschrieben. Gemäß der neunten Ausführungsform ist ein wärmeisolierendes Material 121b als der wärmeisolierende Teil zu dem hinzugefügt, was als ein Ergebnis eines Integrierens einer inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 mit einem Kompressor (elektrischer Kompressor) erhalten wird, wie in der vorstehend genannten ersten bis dritten, fünften, sechsten und achten Ausführungsform erklärt ist.
Wie in 19 gezeigt ist, ist das wärmeisolierende Material 121b zwischen dem Kompressor 121 und einem Motor 130 umfasst. Des Weiteren ist das wärmeisolierende Material 121b zwischen dem Kompressor 121 und der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 umfasst.
Als eine Folge kann die Wärme, die erzeugt wird, wenn der Kompressor 121 angetrieben wird, durch das wärmeisolierende Material 121b gestoppt werden, so dass sie nicht zu der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 übertragen werden kann. Demzufolge ist es möglich, den nachteiligen Einfluss auf ein Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu verhindern. Im Speziellen, nachdem der Kompressor 121 eingeschaltet worden ist, wenn ein Umschalten ausgeführt wird, so dass das Aufladen durch die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 gesteuert wird, kann die Anfangstemperatur der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 noch niedriger gemacht werden, so dass es möglich ist, die Kühlungszeit der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu verlängern, d. h. es möglich ist, die Aufladezeit zu verlängern.
Modifikationen der vorstehenden Ausführungsformen werden beschrieben.
In den vorstehenden Ausführungsformen, wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 gesteuert wird, beurteilt die Steuerungseinrichtung 180 in Schritten S106, S306 das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135, und sie schaltet den Kompressor 121 aus. Nun kann anstelle dieses Schemas auch ein Schema verwendet werden, in dem die Zeit (Ta1, Ta2 oder dergleichen), die eine Ansammlung einer ausreichenden Menge des Kältemittels in flüssiger Phase durch Antreiben des Kompressors 121 gestattet, als die vorbestimmte Zeit im Voraus berechnet wird, und der Kompressor 121 eingeschaltet wird. Dann, nachdem die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird der Kompressor 121 ausgeschaltet, und der Modus wird zu dem Aufladen umgeschaltet. Als eine Folge kann eine Steuerung ohne den Flüssigkeitsoberflächensensor 126 ausgeführt werden.
Des Weiteren kann das folgende Schema verwendet werden: bei der Beurteilung von Schritten S106, S306, S506 wird beurteilt, ob die Temperatur des Umschaltelements 141 gleich wie oder niedriger als die sichere Temperatur ist, die voreingestellt ist, um niedriger als eine vorbestimmte Temperatur zu sein, und der Kompressor 121 wird demzufolge ausgeschaltet. Als ein Ergebnis ist es möglich, genau wie bei dem vorstehenden Schema, eine Steuerung ohne den Flüssigkeitsoberflächensensor 126 auszuführen.
In den vorstehenden Ausführungsformen ist der Wärmetauscher 127 zwischen dem Verdampfer 124 und dem Kompressor 121 angeordnet, und als das Kältemittel in flüssiger Phase zum Kühlen des Umschaltelements 141 wird das Kältemittel verwendet, das aus dem Verdampfer 124 ausströmt. Jedoch kann auch das folgende Schema statt des vorstehend genannten Schemas angewendet werden: der Wärmetauscher 127 ist zwischen dem Kondensator 122 und dem elektromagnetischen Expansionsventil 123 angeordnet, und als das Kältemittel in flüssiger Phase zum Kühlen des Umschaltelements 141 wird das Kältemittel verwendet, das aus dem Kondensator 122 ausströmt.
In der vorstehenden Erklärung der repräsentativen Beispiele ist das Umschaltelement 141 als der Teil der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 präsentiert, der gekühlt werden muss (als ein Kühlung erforderndes Teil der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140). Jedoch kann ein Induktor oder ein anderer Wärmeerzeugungsabschnitt sowie die Seite des Steuereinrichtungskreises 142, etc. als das Objekt zum Kühlen entsprechend den spezifischen Charakteristiken eines Anstiegs der Temperatur der verschiedenen Teile hergenommen werden. Darüber hinaus können mehrere Stellen auch als das Objekt des Kühlens hergenommen werden.
In den zuvor genannten Ausführungsformen wird in Schritten S105 und S205, wenn der Kompressor 121 angetrieben wird, das Kühlgebläse 122a zur gleichen Zeit eingeschaltet. Jedoch kann auch das folgende Schema verwendet werden: in dem Kondensator 122 kann, selbst wenn es keine Kühlluft gibt, die Wärme des Kältemittels von der Außenfläche des Rohrs und der Außenfläche der Rippen zu der Außenluft in natürlicher Weise freigegeben werden. In diesem Fall, obwohl das Kühlvermögen des Kältemittels abnimmt, kann das Kühlgebläse 122a in Abhängigkeit der Außenlufttemperatur auf AUS gehalten werden.
In dem Vorstehenden ist ein Kompressionsmechanismus der Schneckenbauart als der Kompressor 121 in der Erklärung verwendet worden. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Schema begrenzt. Es können auch andere Arten von Kompressionsmechanismen, wie beispielsweise eine Kolbenbauart, eine Drehbauart, etc. verwendet werden.
In dem Vorstehenden ist der Gas/Flüssigkeitsscheider 125 mit dem Gehäuse 131 des Motors 130 über die Verbindungskanäle 125a, 125b verbunden. Jedoch kann auch ein Schema verwendet werden, indem er mit dem Gehäuse 131 integriert angeordnet ist.
Vorstehend ist der Fall erklärt worden, wenn die Steuerungseinrichtung 180 eine einzelne Steuerungsvorrichtung ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf das zuvor genannte Schema beschränkt. Es kann auch ein Schema angewendet werden, in dem der Steuerungsteil zur Klimatisierung und der Steuerungsteil zum Aufladen voneinander getrennt sind, und diese Steuerungsteile können über eine Kommunikationseinrichtung kombiniert sein.
Zusammengefasst kann die Leistungszufuhrvorrichtung 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G für ein Fahrzeug gemäß den vorstehenden Ausführungsformen wie folgt beschrieben werden.
Eine Leistungszufuhrvorrichtung ist angepasst, um in einem Fahrzeug mit einer Batterie 110 angeordnet zu sein. Die Leistungszufuhrvorrichtung hat einen Kältekreislauf 120 zur Klimatisierung, einen Motor 130, eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140, eine Wärmetauschereinheit 127, 125, 128 und eine Steuerungseinrichtung 180. Der Kältekreislauf 120 hat einen Kompressor 121, einen Kondensator 122, ein Expansionsventil 123 und einen Verdampfer 124. Der Motor 130 ist gestaltet, um den Kompressor 121 anzutreiben. Die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 ist gestaltet, um einen Betrieb des Motors 130 mit Hilfe elektrischer Leistung der Batterie 110 und ein Aufladen der Batterie 110 mit externer Leistung 200 wahlweise zu steuern. Die Wärmetauschereinheit 127, 125, 128 ist in dem Kältekreislauf 120 angeordnet und ist gestaltet, um einen Kühlung erfordernden Teil 141 der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 mit Hilfe eines Kältemittels in dem Kältekreislauf 120 zu kühlen. Die Steuerungseinrichtung 180 ist gestaltet, um einen Betrieb der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu steuern, und hat eine Bestimmungseinrichtung S103, S304 zum Bestimmen, ob der Kühlung erfordernde Teil 141 gekühlt werden muss. Wenn eine Fahrfunktion des Fahrzeugs gestoppt ist und die Batterie 110 mit der externen Leistung 200 aufgeladen wird, bewirkt die Steuerungseinrichtung 180, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 als folgendes dient: eine Aufladeeinrichtung, um das Aufladen der Batterie 110 durchzuführen; oder ein Inverter, um den Betrieb des Motors 130 zu steuern, um dadurch den Kompressor 121 anzutreiben, infolge einer Bestimmung durch die Bestimmungseinrichtung S103, S304, dass der Kühlung erfordernde Teil 141 gekühlt werden muss.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung, wenn die Fahrfunktion des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, wird die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 veranlasst, um als eine Aufladeeinrichtung zu arbeiten, so dass die Hochspannungsbatterie 110 aufgeladen werden kann. In diesem Fall wird der Kühlung erfordernde Teil 141 der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 durch die Wärmetauschereinheit 127 mit Hilfe des Kältemittels im Inneren des Kältekreislaufs 120 gekühlt. Jedoch verringert sich, wenn der vorstehende Kühlbetrieb ausgeführt wird, da das Kältemittel Wärme von dem Kühlung erfordernden Teil 141 aufnimmt, der Kühleffekt und die Temperatur des Kühlung erfordernden Teils 141 steigt an. Als eine Folge arbeitet die Steuerungseinrichtung 180 wie folgt: von dem Beurteilungsergebnis durch die Bestimmungseinrichtung S103, S304, falls eine Bestimmung gemacht wird, dass der Kühlung erfordernde Teil 141 tatsächlich gekühlt werden muss, wird die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 veranlasst, um als ein Inverter zu arbeiten, und der Betrieb des Motors 130 wird gesteuert, um den Kompressor 121 anzutreiben. Als eine Folge wird das Kältemittel im Inneren des Kältekreislaufs 120 zirkuliert und wird in dem Kondensator 122 gekühlt und kondensiert, gefolgt von einer Rückführung zu der Wärmetauschereinheit 127. Demzufolge, da das gekühlte Kältemittel verwendet wird, ist es möglich, ein Kühlen des Kühlung erfordernden Teils 141 in einem Auflademodus beizubehalten.
Die Wärmetauschereinheit 127, 125, 128 kann ein Kältemittelreservoirabschnitt 127, 125 sein, in dem ein Kältemittel in einer Flüssigphase in dem Kältekreislauf 120 gespeichert ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Wärmetauschereinheit 127, 125, 128 auszubilden, die das Kältemittel in der flüssigen Phase in dem Kältekreislauf 120 effektiv verwendet.
Die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 kann einstückig mit dem Kältemittelreservoirabschnitt 127, 125 ausgebildet sein.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 durch den Kältemittelreservoirabschnitt 127, 125 direkt gekühlt werden, so dass ein wirksames Kühlen realisiert werden kann.
Die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 kann von dem Kältemittelreservoirabschnitt 125 entfernt gelegen sein. Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren ein Rohr 125b haben, das sich von dem Kältemittelreservoirabschnitt 125 in Richtung zu einer Fläche der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 erstreckt, so dass Kältemittel in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 125 durch das Rohr 125b hindurchströmt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 durch das Kältemittel in flüssiger Phase gekühlt werden, das durch das Rohr 125b strömt. Demzufolge, selbst wenn die Kältemittelreservoirabschnitte 127, 125 und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 nicht miteinander integriert ausgebildet sind aufgrund einer Beschränkung der Anordnungsstellen, ist es immer noch möglich die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 zu kühlen.
Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren eines von folgendem aufweisen: eine Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel, die an dem Rohr 125b angeordnet ist und gestaltet ist, um Kältemittel in flüssiger Phase druckzufördern, wobei die Steuerungseinrichtung 180 eine Menge von Kältemittel, das durch die Pumpe 125c für flüssiges Kältemittel druckgefördert wird, gemäß einer Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 oder einem Umfang einer Wärmeerzeugung durch den Kühlung erfordernden Teil 141 steuert; und einem Ventil 125d für flüssiges Kältemittel, das an dem Rohr 125b angeordnet ist und gestaltet ist, um eine Strömungsrate eines Kältemittels in flüssiger Phase in dem Rohr 125b durch Änderung eines Öffnungsgrads des Ventils 125d für flüssiges Kältemittel zu ändern, wobei die Steuerungseinrichtung 180 den Öffnungsgrad des Ventils 125d für flüssiges Kältemittel gemäß der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 oder dem Umfang einer Wärmeerzeugung durch den Kühlung erfordernden Teil 141 steuert.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Strömungsrate des Kältemittels in flüssiger Phase, das in das Rohr 125 einströmt, entsprechend der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 oder der Wärmeerzeugungsrate des Kühlung erfordernden Teils 141 einzustellen. Demzufolge ist es möglich, eine übermäßige Verwendung des Kältemittels in flüssiger Phase zu verhindern, und es ist möglich, die Antriebszeit des Kompressors 121 auf das kürzest möglichste Limit zu drücken.
Die Wärmetauschereinheit 127, 125, 128 kann einen Kühlspeicherteil 128 mit einem Kühlspeichermaterial 128d sein, das ein Kühlungsspeichern durch Kältemittel in dem Kältekreislauf 120 durchführt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es mittels des Kühlungsspeichermaterials 128d, das Kälte durch das Kältemittel im Inneren des Kältekreislaufs 120 speichert, möglich, die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 zu kühlen, und es ist möglich, den Kühlspeicherteil 128 als die Wärmetauschereinheit 128 zu verwenden.
Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren eine Temperaturerfassungseinheit 150 haben, die gestaltet ist, um eine Temperatur des Kühlung erfordernden Teils 141 zu erfassen. Die Bestimmungseinrichtung S103 kann bestimmen, dass das Kühlung erfordernde Teil 141 gekühlt werden muss, wenn die Temperatur des Kühlung erfordernden Teils 141 höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, auf der Basis der Temperatur des Kühlung erfordernden Teils 141 klar zu beurteilen, ob es notwendig ist, den Kühlung erfordernden Teil 141 zu kühlen.
Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren eine erste Niveauerfassungseinheit 126a haben, die gestaltet ist, um ein Niveau eines Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt 127, 125 zu erfassen. Die Bestimmungseinrichtung S304 kann bestimmen, dass der Kühlung erfordernde Teil 141 gekühlt werden muss, wenn das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase niedriger als ein erstes vorbestimmtes Niveau ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung, wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 durch das Kältemittel in flüssiger Phase gekühlt wird, das im Inneren des Kältemittelreservoirabschnitts 127, 125 angesammelt ist, wird das Kältemittel in flüssiger Phase verdampft und wird das Kältemittel in Gasphase aufgrund der Wärme, die von dem Kühlung erfordernden Teil 141 empfangen wird, so dass sich die Menge des Kältemittels in flüssiger Phase verringert und ein Kühlen schließlich nicht mehr ausgeführt werden kann. Demzufolge wird das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase im Inneren des Kältemittelreservoirabschnitts 127, 125 erfasst, so dass es möglich ist, klar zu beurteilen, ob ein Kühlen des Kühlung erfordernden Teils 141 tatsächlich notwendig ist.
Die Steuerungseinrichtung 180 kann das Expansionsventil 123 zu der Zeit des Antreibens des Kompressors 121 vollständig öffnen.
Gewöhnlich ist die Temperatur der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 im Betrieb höher als die Temperatur des Kältemittels (entsprechend der Außenlufttemperatur), wenn der Kältekreislauf 120 abgeschaltet ist. Demzufolge ist es in Bezug auf das Kältemittel, das in der Wärmetauschereinheit 127, 125, 128 verwendet wird, selbst ohne das Kältemittel, das eine niedrigere Temperatur an der Niederdruckseite in dem Abschnitt von dem Expansionsventil 123 zu dem Kompressor 121 hat, wenn der Kältekreislauf 120 im Betrieb ist, es noch immer möglich, das Kältemittel entsprechend der Außenlufttemperatur zum Kühlen des Kühlung erfordernden Teils 141 zu verwenden.
Demzufolge, wenn der Kühlung erfordernde Teil 141 gekühlt wird, selbst wenn das Expansionsventil 123 vollständig geöffnet ist, so dass der Druck an der Hochdruckseite in dem Abschnitt von dem Kompressor 121 zu dem Expansionsventil 123 und der Druck an der zuvor genannten Niederdruckseite, wenn der Kältekreislauf 120 abgeschaltet ist, der gleiche wird, ist es immer noch möglich, den Kühlung erfordernden Teil 141 mit Hilfe des Kältemittels unter solch einer Bedingung zu kühlen. Demzufolge, da der Kompressor 121 angetrieben wird, um zu gewährleisten, dass es keinen Druckunterschied zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite gibt, ist es möglich, die für den Kompressor 121 benötigte Leistung zu minimieren. Des Weiteren ist es möglich, das Geräuschniveau des Kompressors 121 entsprechend einer Verringerung der Leistung für den Kompressor 121 zu verringern.
Die Wärmetauschereinheit 127 kann ein Kältemittel in flüssiger Phase an einer Niederdruckseite des Kältekreislaufs 120 von dem Expansionsventil 123 zu dem Kompressor 121 verwenden, wenn der Kältekreislauf 120 in Betrieb ist. Zu der Zeit des Antreibens des Kompressors 121 kann die Steuerungseinrichtung 180 eine Druckdifferenz zwischen einer Hochdruckseite des Kältekreislaufs 120 von dem Kompressor 121 zu dem Expansionsventil 123 und der Niederdruckseite des Kältekreislaufs 120 durch Einstellung eines Öffnungsgrads des Expansionsventils 123 erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung, weil die Wärmetauschereinheit 127 den Kühlung erfordernden Teil 141 mit Hilfe des Kältemittels in flüssiger Phase kühlen kann, das eine niedrige Temperatur an der Niederdruckseite bekommt, wenn der Kältekreislauf 120 eingeschaltet ist, kann die Wärmetauschereinheit 127 den Kühlungseffekt verbessern im Vergleich zu der Steuerungseinrichtung 180, die das Expansionsventil 123 vollständig öffnet, wenn der Kompressor 121 eingeschaltet wird. Als eine Folge ist es möglich, eine häufige Verwendung der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter zu verhindern, und es ist möglich, die Zeit zu verlängern, wenn sie als eine Aufladeeinrichtung verwendet werden kann, und daher ist es möglich, ein Aufladen in einer kürzeren Zeit zu realisieren.
Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren eine zweite Niveauerfassungseinheit 126, 126b haben, die gestaltet ist, um ein Niveau eines Kältemittels in flüssiger Phase zu erfassen, das in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135, 125 gespeichert ist. Die Steuerungseinrichtung 180 kann das Antreiben des Kompressors 121 stoppen und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 veranlassen, um als die Aufladeeinrichtung zu dienen, um das Aufladen der Batterie 110 durchzuführen, wenn das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase gleich wie oder höher als ein zweites vorbestimmtes Niveau wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung, falls das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase, das in dem Kältemittelreservoirabschnitt 135 angesammelt ist, gleich wie oder höher als das zweite vorbestimmte Niveau ist, ist es möglich, klar zu beurteilen, dass die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 durch das Kältemittel in flüssiger Phase ausreichend gekühlt werden kann. Demzufolge, da die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 veranlasst ist, um als eine Aufladeeinrichtung zu arbeiten, ist es möglich, eine übermäßige Verwendung der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 als ein Inverter und ein andauerndes Eingeschaltetsein des Kompressors 121 zu verhindern.
Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren folgendes haben: einen Aufnahmeteil 190, der Taukondensationswasser aufnimmt, das erzeugt wird, wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 durch die Wärmetauschereinheit 127 gekühlt wird; und eine Erwärmungseinheit 191, die gestaltet ist, um in dem Aufnahmeteil 190 gespeichertes Taukondensationswasser zu verdampfen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Tauwasser, das beim Kühlen erzeugt wird, von dem Aufnahmeteil 190 aufgenommen werden. Angenommen das Fahrzeug wird zum Aufladen in ein Haus gebracht, ist es demzufolge möglich, zu verhindern, dass das Tauwasser auf den Boden tropft. Des Weiteren kann das in dem Aufnahmeteil 190 angesammelte Tauwasser durch die Erwärmungseinheit 191 verdampft werden, so dass es möglich ist, die Mannstunden zu vermeiden, die zum Ausführen einer Wasserabschöpfungsbehandlung für das in dem Aufnahmeteil 190 angesammelte Tauwasser notwendig sind.
Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren ein Kühlgebläse 122a haben, das gestaltet ist, um Kühlluft zu dem Kondensator 122 zu blasen. Zu der Zeit des Antreibens des Kompressors 121 kann die Steuerungseinrichtung 180 gestaltet sein, um das Kühlgebläse 122a zu betätigen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das Kühlfvermögen des Kältemittels in dem Kondensator 122 zu verbessern, so dass es möglich ist, mehr Kältemittel in flüssiger Phase zu der Wärmetauschereinheit 127 in einer kurzen Zeit zu fördern.
Die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung 140 kann einstückig mit dem Kompressor 121 ausgebildet sein. Die Leistungszufuhrvorrichtung kann des Weiteren einen wärmeisolierenden Teil 121b haben, der zwischen dem Kompressor 121 und der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 angeordnet ist und gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme von dem Kompressor 121 zu der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu verhindern, wenn der Kompressor 121 in Betrieb ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es durch den wärmeisolierenden Teil 121b möglich, zu verhindern, dass die Wärme, die erzeugt wird, wenn der Kompressor 121 eingeschaltet ist, zu der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 übertragen wird, so dass es möglich ist, den nachteiligen Einfluss auf ein Kühlen der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung 140 zu unterdrücken.
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf Ausführungsformen von dieser beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Darüber hinaus sind neben den verschiedenen Kombinationen und Anordnungen andere Kombinationen und Anordnungen einschließlich mehr, weniger oder einem einzelnen Element auch innerhalb des Kerns und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
Eine Leistungszufuhrvorrichtung hat einen Kältekreislauf (120) mit einem Kompressor (121), einen Motor (130), eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140), eine Wärmetauschereinheit (127, 125, 128) und eine Steuerungseinrichtung (180) mit einer Bestimmungseinheit (S103, S304). Die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung steuert wahlweise einen Betrieb des Motors mit Hilfe elektrischer Leistung einer Batterie (110) und ein Aufladen der Batterie mit externer Leistung (200). Die Wärmetauschereinheit kühlt einen Kühlung erfordernden Teil (141) der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung mit Hilfe von Kältemittel in dem Kältekreislauf. Wenn das Fahrzeug gestoppt ist und die Batterie mit der externen Leistung aufgeladen wird, veranlasst die Steuerungseinrichtung die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung, um als folgendes zu dienen: eine Aufladeeinrichtung, um das Aufladen der Batterie durchzuführen; oder ein Inverter, um einen Betrieb des Motors zu steuern, um dadurch den Kompressor anzutreiben, infolge einer Bestimmung durch die Bestimmungseinheit, dass der Kühlung erfordernde Teil gekühlt werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-195336 A [0002, 0002, 0003, 0004]
JP 2004-100683 A [0005]

Claims

Leistungszufuhrvorrichtung, die angepasst ist, um in einem Fahrzeug mit einer Batterie (110) angeordnet zu werden, wobei die Leistungszufuhrvorrichtung folgendes aufweist: einen Kältekreislauf (120) zum Klimatisieren, der einen Kompressor (121), einen Kondensator (122), ein Expansionsventil (123) und einen Verdampfer (124) hat; einen Motor (130), der gestaltet ist, um den Kompressor (121) anzutreiben; eine inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140), die gestaltet ist, um einen Betrieb des Motors (130) mit Hilfe elektrischer Leistung der Batterie (110) und ein Aufladen der Batterie (110) mit externer Leistung (200) wahlweise zu steuern; eine Wärmetauschereinheit (127, 125, 128), die in dem Kältekreislauf (120) angeordnet ist und gestaltet ist, um einen Kühlung erfordernden Teil (141) der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung (140) mit Hilfe von Kältemittel in dem Kältekreislauf (120) zu kühlen; und eine Steuerungseinrichtung (180), die gestaltet ist, um einen Betrieb der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung (140) zu steuern, und die eine Bestimmungseinrichtung (S103, S304) zum Bestimmen hat, ob der Kühlung erfordernde Teil (141) gekühlt werden muss, wobei, wenn eine Fahrfunktion des Fahrzeugs gestoppt ist und die Batterie (110) mit der externen Leistung (200) aufgeladen wird, die Steuerungseinrichtung (180) die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140) veranlasst, um als folgendes zu dienen: eine Aufladeeinrichtung, um das Aufladen der Batterie (110) durchzuführen; oder ein Inverter, um den Betrieb des Motors (130) zu steuern, um dadurch den Kompressor (121) anzutreiben, infolge einer Bestimmung durch die Bestimmungseinrichtung (S103, S104), dass der Kühlung erfordernde Teil (141) gekühlt werden muss.
Leistungszufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wärmetauschereinheit (127, 125, 128) ein Kältemittelreservoirabschnitt (127, 125) ist, in dem Kältemittel in flüssiger Phase in dem Kältekreislauf (120) gespeichert ist.
Leistungszufuhrvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140) integral mit dem Kältemittelreservoirabschnitt (127, 125) ausgebildet ist.
Leistungszufuhrvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140) von dem Kältemittelreservoirabschnitt (125) entfernt angeordnet ist, und die Leistungszufuhrvorrichtung des Weiteren ein Rohr (125b) aufweist, das sich von dem Kältemittelreservoirabschnitt (125) in Richtung zu einer Fläche der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung (140) erstreckt, so dass Kältemittel in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt (125) durch das Rohr (125b) strömt.
Leistungszufuhrvorrichtung nach Anspruch 4, die des Weiteren eines von folgendem aufweist: eine Pumpe (125c) für flüssiges Kältemittel, die an dem Rohr (125b) angeordnet ist und gestaltet ist, um Kältemittel in flüssiger Phase druckzufördern, wobei die Steuerungseinrichtung (180) eine Menge des Kältemittels, das durch die Pumpe (125c) für flüssiges Kältemittel druckgefördert wird, gemäß einer Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung (140) oder einem Umfang einer Wärmeerzeugung durch den Kühlung erfordernden Teil (141) steuert; und ein Ventil (125d) für flüssiges Kältemittel, das an dem Rohr (125b) angeordnet ist und gestaltet ist, um eine Strömungsrate eines Kältemittels in flüssiger Phase in dem Rohr (125b) durch eine Änderung eines Öffnungsgrads des Ventils (125d) für flüssiges Kältemittel zu regeln, wobei die Steuerungseinrichtung (180) den Öffnungsgrad des Ventils (125d) für flüssiges Kältemittel gemäß der Ausgabe der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung (140) oder dem Umfang einer Wärmeerzeugung durch den Kühlung erfordernden Teil (141) steuert.
Leistungszufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wärmetauschereinheit (127, 125, 128) ein Kühlspeicherteil (128) mit einem Kühlspeichermaterial (128d) ist, das ein Kühlspeichern durch Kältemittel in dem Kältekreislauf (120) durchführt.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren mit einer Temperaturerfassungseinheit (150), die gestaltet ist, um eine Temperatur des Kühlung erfordernden Teils (141) zu erfassen, wobei die Bestimmungseinrichtung (S103) bestimmt, dass der Kühlung erfordernde Teil (141) gekühlt werden muss, wenn die Temperatur des Kühlung erfordernden Teils (141) höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, des Weiteren mit einer ersten Niveauerfassungseinheit (126a), die gestaltet ist, um ein Niveau eines Kältemittels in flüssiger Phase in dem Kältemittelreservoirabschnitt (127, 125) zu erfassen, wobei die Bestimmungseinrichtung (S304) bestimmt, dass der Kühlung erfordernde Teil (141) gekühlt werden muss, wenn das Niveau des Kältemittels in flüssiger Phase niedriger als ein erstes vorbestimmtes Niveau ist.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerungseinrichtung (180) das Expansionsventil (123) zu der Zeit des Antreibens des Kompressors (121) vollständig öffnet.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die Wärmetauschereinheit (127) das Kältemittel in flüssiger Phase an einer Niederdruckseite des Kältekreislaufs (120) von dem Expansionsventil (123) zu dem Kompressors (121) verwendet, wenn der Kältekreislauf (120) in Betrieb ist; und zu einer Zeit des Antreibens des Kompressors (121), die Steuerungseinrichtung (180) einen Druckunterschied zwischen einer Hochdruckseite des Kältekreislaufs (120) von dem Kompressor (121) zu dem Expansionsventil (123) und der Niederdruckseite des Kältekreislaufs (120) durch Einstellung eines Öffnungsgrads des Expansionsventils (123) erzeugt.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, des Weiteren mit einer zweiten Niveauerfassungseinheit (126, 126b), die gestaltet ist, um ein Niveau eines Kältemittels in flüssiger Phase zu erfassen, das in dem Kältemittelreservoirabschnitt (135, 125) gespeichert ist, wobei die Steuerungseinrichtung (180) das Antreiben des Kompressors (121) stoppt und die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140) veranlasst, um als die Aufladeeinrichtung zu dienen, um das Aufladen der Batterie (110) durchzuführen, wenn das Niveau eines Kältemittels in flüssiger Phase gleich wie oder höher als ein zweites vorbestimmtes Niveau wird.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, des Weiteren mit: einem Aufnahmeteil (190), der Taukondensationswasser aufnimmt, das erzeugt wird, wenn die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140) durch die Wärmetauschereinheit (127) gekühlt wird; und eine Erwärmungseinheit (191), die gestaltet ist, um Taukondensationswasser zu verdampfen, das in dem Aufnahmeteil (190) gespeichert ist.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, des Weiteren mit einem Kühlgebläse (122a), das gestaltet ist, um Kühlluft in Richtung zu dem Kondensator (122) zu blasen, wobei zu der Zeit des Antreibens des Kompressors (121) die Steuerungseinrichtung (180) gestaltet ist, um das Kühlgebläse (122a) zu betätigen.
Leistungszufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die inverterintegrierte Aufladeeinrichtung (140) integral mit dem Kompressor (121) ausgebildet ist, und die Leistungszufuhrvorrichtung des Weiteren einen wärmeisolierenden Teil (121b) aufweist, der zwischen dem Kompressor (121) und der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung (140) angeordnet ist und gestaltet ist, um eine Übertragung von Wärme des Kompressors (121), wenn der Kompressor (121) in Betrieb ist, zu der inverterintegrierten Aufladeeinrichtung (140) zu verhindern.