DE112012003690B4

DE112012003690B4 - Steuerungsvorrichtung und Steuerungsverfahren für Kühlungssystem

Info

Publication number: DE112012003690B4
Application number: DE112012003690.5T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Ohno; Yuki Jojima; Yoshiaki Kawakami; Kousuke Sato; Kazuhide Uchida; Eizo Takahashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: US9322586B2; US20140290289A1; CN103796854A; WO2013034963A1; JP2013052778A; CN103796854B; JP5837369B2; DE112012003690T5

Abstract

Steuerungsvorrichtung (300) für ein Kühlungssystem (1), das eine Wärmeerzeugungsquelle (31) kühlt, wobei das Kühlungssystem (1) folgendes hat: einen Kompressor (12), der Kältemittel zirkuliert; einen Wärmetauscher (14), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; einen Kühlungsabschnitt (30), der das Kältemittel verwendet, um die Wärmeerzeugungsquelle (31) zu kühlen; eine erste Leitung, durch die hindurch das Kältemittel, das von dem Kompressor (12) abgegeben worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt (30) strömt; eine zweite Leitung, durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher (14) und dem Kühlungsabschnitt (30) zirkuliert; und ein Wahlventil (52; 57, 58), das zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umschaltet, wobei die Steuerungsvorrichtung (300) folgendes aufweist: eine Erfassungseinheit (321), die gestaltet ist, um eine Abnormalität des Kompressors (12) zu erfassen; und eine Umschalteinheit (322), die gestaltet ist, um das Wahlventil (52; 57, 58) umzuschalten, um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit (321) erfasst worden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für ein Kühlungssystem und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für ein Kühlungssystem, das eine Wärmeerzeugungsquelle kühlt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In vergangenen Jahren haben Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge und dergleichen, die mit der Hilfe einer Antriebskraft eines Motors fahren, Aufmerksamkeit als eine von Maßnahmen gegen Umweltprobleme erlangt. In solchen Fahrzeugen tauschen elektrische Vorrichtungen, wie ein Motor, ein Generator, ein Inverter, ein Konverter und eine Batterie, elektrische Leistung aus, um Wärme zu erzeugen. Deshalb müssen diese elektrischen Vorrichtungen gekühlt werden. Dann ist eine Technik vorgeschlagen worden, die einen Dampfkompressionskältekreislauf verwendet, der als eine Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, um ein Wärmeerzeugungselement zu kühlen.
Beispielsweise beschreibt die JP 2007-69733 A ein System, in dem ein Wärmetauscher, der Wärme mit einer Klimatisierungsluft austauscht, und ein Wärmetauscher, der Wärme mit einem Wärmeerzeugungselement austauscht, parallel zueinander in einer Kältemittelleitung angeordnet sind, die von einem Expansionsventil zu einem Kompressor führt, und Kältemittel für eine Klimaanlage wird genützt, um das Wärmeerzeugungselement zu kühlen. Die JP 2005-90862 A beschreibt ein Kühlungssystem, in dem eine Wärmeerzeugungselementkühlungseinheit zum Kühlen eines Wärmeerzeugungselements in einer Umgehungsleitung vorgesehen ist, die den Druckminderer, Verdampfer und Kompressor eines Klimaanlagenkältekreislaufs umgeht.
Die JP 2006-179190 A beschreibt ein Fahrzeugbatteriepack. Das Fahrzeugbatteriepack hat einen Gehäusekörper und einen Verdampfer eines Klimaanlagenkältekreislaufs. Der Gehäusekörper hat im Inneren eine Schichtzellenbaugruppe und einen Luftkanal. Der Verdampfer ist im Inneren des Gehäusekörpers installiert, um Kühlungsluft zu kühlen, die durch den Luftkanal strömt. Die JP 2002-313441 A beschreibt ein Batteriekühlungssystem. In dem Batteriekühlungssystem ist ein Verdampfer, der durch ein Kältemittel gekühlt wird, das von einem Kältekreislauf eines Klimaanlagensystems über eine Kühlungsumgehungsleitung zugeführt wird, in einer Kühlungsleitung angeordnet, in der ein Teil oder das Gesamte einer Batterie liegt, und Luft in der Kühlungsleitung wird durch ein Luftgebläse zirkuliert.
Andererseits beschreibt, bezüglich einer Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die JP 2008-239079 A eine Technik wie folgt. Eine Abnormalität einer Antriebsbatterie wird überwacht. Wenn eine Abnormalität, die anders ist als eine temperaturbezogene Abnormalität, erfasst worden ist, wird das Fahrzeug in einen batterielosen Antriebsmodus geschaltet. Dann, wenn eine Temperaturabnormalität der Antriebsbatterie in dem batterielosen Antriebsmodus erfasst wird, wird das Fahrzeug gestoppt.
JP 2007-69733 A , JP 2005-90862 A , JP 2006-179190 A und JP 2002-313441 A beschreiben nicht, dass das Wärmeerzeugungselement fortlaufend gekühlt wird, wenn eine Abnormalität in dem Kältekreislauf aufgetreten ist, wie eine Abnormalität eines Kompressors und eine Knappheit eines Kältemittels, das durch den Kältekreislauf zirkuliert. Wenn eine Abnormalität in dem Kältekreislauf auftritt, verringert sich deshalb eine Kühlungsleistung zum Kühlen des Wärmeerzeugungselements, und die Temperatur des Wärmeerzeugungselements erhöht sich in problematischer Weise.
Weiterer Stand der Technik ist in der Druckschrift JP H08-207 547 A und in der Druckschrift US 4 677 830 A diskutiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung sieht eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für ein Kühlungssystem vor, die eine Erhöhung der Temperatur einer Wärmeerzeugungsquelle unterdrücken können, wenn eine Abnormalität in einem Kältekreislauf auftritt.
Ein erster Aspekt der Erfindung sieht eine Steuerungsvorrichtung für ein Kühlungssystem vor, das eine Wärmeerzeugungsquelle kühlt. Das Kühlungssystem hat: einen Kompressor, der Kältemittel zirkuliert; einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; einen Kühlungsabschnitt, der das Kältemittel verwendet, um die Wärmeerzeugungsquelle zu kühlen; eine erste Leitung, durch die hindurch das Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt strömt; eine zweite Leitung, durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher und dem Kühlungsabschnitt zirkuliert; und ein Wahlventil, das zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umschaltet. Die Steuerungsvorrichtung hat eine Erfassungseinheit, die gestaltet ist, um eine Abnormalität des Kompressors zu erfassen; und eine Umschalteinheit, die gestaltet ist, um das Wahlventil umzuschalten, um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit erfasst worden ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine Steuerungsvorrichtung für ein Kühlungssystem vor. Die Steuerungsvorrichtung hat: eine Erfassungseinheit, die gestaltet ist, um eine Abnormalität einer Strömungsrate des Kältemittels zu erfassen, das dem Kühlungsabschnitt während eines Betriebs des Kompressors zugeführt wird; und eine Umschalteinheit, die gestaltet ist, um das Wahlventil umzuschalten, um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit erfasst worden ist.
In der Steuerungsvorrichtung kann die Wärmeerzeugungsquelle an einem Fahrzeug montiert sein und die Steuerungsvorrichtung kann des Weiteren eine Beschränkungseinheit haben, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs beschränkt, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit erfasst worden ist.
Die Steuerungsvorrichtung kann des Weiteren eine Kühlungsleistungserhöhungseinheit haben, die gestaltet ist, um eine Kühlungsleistung des Kühlungssystems zum Kühlen der Wärmeerzeugungsquelle zu erhöhen, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit erfasst worden ist.
Die Steuerungsvorrichtung kann des Weiteren eine Benachrichtigungseinheit haben, die gestaltet ist, um eine Benachrichtigung über die Abnormalität vorzusehen, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit erfasst worden ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Steuerungsverfahren für ein Kühlungssystem vor, das eine Wärmeerzeugungsquelle kühlt. Das Kühlungssystem hat: einen Kompressor, der Kältemittel zirkuliert; einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; einen Kühlungsabschnitt, der das Kältemittel verwendet, um die Wärmeerzeugungsquelle zu kühlen; eine erste Leitung, durch die hindurch das Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt strömt; eine zweite Leitung, durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher und dem Kühlungsabschnitt zirkuliert; und ein Wahlventil, das zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umschaltet. Das Steuerungsverfahren hat folgende Schritte: Bestimmen, ob es eine Abnormalität in dem Kompressor gibt; und Umschalten des Wahlventils, um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Steuerungsverfahren für ein Kühlungssystem vor. Das Steuerungsverfahren hat folgende Schritte: Bestimmen, ob es eine Abnormalität einer Strömungsrate des Kältemittels gibt, das zu dem Kühlungsabschnitt während eines Betriebs des Kompressors zugeführt wird; und Umschalten des Wahlventils, um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
In dem Steuerungsverfahren kann die Wärmeerzeugungsquelle an einem Fahrzeug montiert sein, und das Steuerungsverfahren kann des Weiteren ein Beschränken eines Fahrzustands des Fahrzeugs umfassen, wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Das Steuerungsverfahren kann des Weiteren ein Erhöhen einer Kühlungsleistung des Kühlungssystems zum Kühlen der Wärmeerzeugungsquelle umfassen, wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Das Steuerungsverfahren kann des Weiteren ein Vorsehen einer Benachrichtigung über die Abnormalität umfassen, wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Gemäß den Aspekten der Erfindung ist es, wenn eine Abnormalität in dem Kältekreislauf aufgetreten ist, möglich, eine Erhöhung der Temperatur der Wärmeerzeugungsquelle zu unterdrücken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und eine technische und industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
1 ist eine schematische Ansicht, die die Gestaltung eines Fahrzeugs zeigt, auf das ein Kühlungssystem angewendet ist;
2 ist eine schematische Ansicht, die die Gestaltung eines Kühlungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Mollier-Diagramm, das den Zustand eines Kältemittels in einem Dampfkompressionskältekreislauf zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, die die Strömung eines Kältemittels zeigt, das eine EV-Vorrichtung während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs kühlt;
5 ist eine schematische Ansicht, die die Strömung eines Kältemittels zeigt, das die EV-Vorrichtung während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs kühlt;
6 ist eine Ansicht, die einen Öffnungsgrad eines Strömungsregelventils und einen Öffnungsgrad eines Wahlventils in jedem Betriebsmodus des Kühlungssystems zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm, das die Details der Gestaltung einer Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Blockdiagramm, das die Details der Gestaltung einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt; und
12 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Abschnitte in den Zeichnungen zeigen, und die Beschreibung von diesen wird nicht wiederholt.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, die die Gestaltung eines Fahrzeugs 1000 zeigt, auf das ein Kühlungssystem 1 angewendet ist. Das Fahrzeug 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat eine Maschine 100, die als eine Brennkraftmaschine dient, eine Antriebseinheit 200, die als ein elektrischer Motor dient, eine Leistungssteuerungseinheit (PCU) 700 und eine Antriebsbatterie 400. Das Fahrzeug 1000 ist ein Hybridfahrzeug, das die Maschine 100 und die Antriebseinheit 200 als Leistungsquellen verwendet. Es sei angemerkt, dass das Kühlungssystem 1 gemäß den Aspekten der Erfindung nicht nur auf ein Hybridfahrzeug, das eine Maschine und einen elektrischen Motor als Leistungsquellen verwendet, sondern auch auf ein Fahrzeug angewendet werden kann, das nur einen elektrischen Motor als eine Leistungsquelle verwendet (in der Anmeldung werden beide Fahrzeuge kollektiv als elektrische Fahrzeuge bezeichnet).
Die Maschine 100 kann eine Benzinmaschine oder eine Dieselmaschine sein. Die Antriebseinheit 200 erzeugt eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs 1000 in Zusammenwirkung mit der Maschine 100. Die Maschine 100 und die Antriebseinheit 200 sind beide in einem Maschinenraum des Fahrzeugs 1000 vorgesehen. Die Antriebseinheit 200 ist mit der PCU 700 über ein Kabel 500 elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die PCU 700 mit der Antriebsbatterie 400 über ein Kabel 600 elektrisch verbunden.
2 ist eine schematische Ansicht, die die Gestaltung des Kühlungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, hat das Kühlungssystem 1 einen Dampfkompressionskältekreislauf 10. Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 ist beispielsweise an einem Fahrzeug montiert, um die Kabine des Fahrzeugs 1000 zu kühlen. Ein Kühlen mit Hilfe des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 wird beispielsweise durchgeführt, wenn ein Schalter zum Kühlen eingeschaltet wird oder wenn ein automatischer Steuerungsmodus, in dem die Temperatur in der Kabine des Fahrzeugs automatisch auf eine festgelegte Temperatur eingestellt wird, ausgewählt ist und die Temperatur in der Kabine höher ist als die festgelegte Temperatur.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 hat einen Kompressor 12, einen Wärmetauscher 14, der als ein erster Wärmetauscher dient, einen Wärmetauscher 15, ein Expansionsventil 16, das ein Beispiel eines Druckminderers ist, und einen Wärmetauscher 18, der als ein zweiter Wärmetauscher dient. Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 hat des Weiteren einen Gas-Flüssigkeit-Trenner 40. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ist in einem Pfad des Kältemittels zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 angeordnet.
Der Kompressor 12 wird durch einen Motor oder eine Maschine betätigt, mit dem/der das Fahrzeug als eine Leistungsquelle ausgestattet ist, und komprimiert adiabatisch Kältemittelgas, um überhitztes Kältemittelgas vorzusehen. Der Kompressor 12 leitet gasförmiges Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 18 strömt, während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 ein und komprimiert dieses, und gibt gasförmiges Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck zu einer Kältemittelleitung 21 ab. Der Kompressor 12 gibt Kältemittel zu der Kältemittelleitung 21 ab, um dadurch Kältemittel in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 zu zirkulieren.
Die Wärmetauscher 14 und 15 bewirken, dass überhitztes Kältemittelgas, das in dem Kompressor 12 komprimiert worden ist, Wärme zu einem äußeren Medium mit einem konstanten Druck abgibt, und Kältemittelflüssigkeit wird. Gasförmiges Kältemittel mit hohem Druck, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, gibt Wärme zu der Umgebung ab, um in den Wärmetauschern 14 und 15 gekühlt zu werden, um dadurch zu kondensieren (zu verflüssigen). Jeder der Wärmetauscher 14 und 15 hat Rohre und Rippen. Durch die Rohre strömt Kältemittel. Die Rippen werden verwendet, um Wärme zwischen Kältemittel, das durch die Rohre strömt, und Luft um die Wärmetauscher 14 oder 15 herum auszutauschen.
Jeder der Wärmetauscher 14 und 15 tauscht Wärme zwischen einem Kältemittel und Kühlungsluft aus. Kühlungsluft kann zu den Wärmetauschern 14 und 15 als natürlicher Luftzug zugeführt werden, der erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt. Alternativ kann Kühlungsluft zu den Wärmetauschern 14 und 15 als erzwungener Luftzug von einem Kühlungsgebläse, wie einem Kondensatorgebläse 42 und einem Maschinenkühlungsradiatorgebläse, zugeführt werden. Aufgrund des Wärmeaustauschs in den Wärmetauschern 14 und 15 verringert sich die Temperatur des Kältemittels, und das Kältemittel verflüssigt sich.
Das Expansionsventil 16 bewirkt, dass flüssiges Kältemittel mit hohem Druck, das durch eine Kältemittelleitung 25 hindurchströmt, durch ein kleines Loch hindurch gesprüht wird, um sich in zerstäubtes Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck zu expandieren. Das Expansionsventil 16 dekomprimiert Kältemittelflüssigkeit, die in den Wärmetauschern 14 und 15 kondensiert ist, in Nassdampf in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand. Es sei angemerkt, dass ein Druckminderer zum Dekomprimieren von Kältemittelflüssigkeit nicht auf das Expansionsventil 16 beschränkt ist, das eine Drosselexpansion ausführt; stattdessen kann der Druckminderer ein Kapillarrohr sein.
Zerstäubtes Kältemittel, das im Inneren des Wärmetauschers 18 strömt, verdampft, um Wärme von Umgebungsluft zu absorbieren, die eingeleitet wird, um den Wärmetauscher 18 zu berühren. Der Wärmetauscher 18 verwendet Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck, das durch das Expansionsventil 16 dekomprimiert ist, um Wärme einer Verdampfung, die zu der Zeit erfordert ist, wenn Nassdampf von Kältemittel in Kältemittelgas verdampft, von einer Klimatisierungsluft zu absorbieren, die zu der Kabine des Fahrzeugs strömt, um dadurch die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen. Eine Klimatisierungsluft, deren Temperatur sich verringert, wenn Wärme durch den Wärmetauscher 18 absorbiert wird, strömt in die Kabine des Fahrzeugs, um die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen. Kältemittel absorbiert Wärme von der Umgebung in dem Wärmetauscher 18, um erwärmt zu werden.
Der Wärmetauscher 18 hat Rohre und Rippen. Durch die Rohre strömt Kältemittel. Die Rippen werden verwendet, um Wärme zwischen Kältemittel, das durch die Rohre strömt, und Luft um den Wärmetauscher 18 herum auszutauschen. Kältemittel in einem Nassdampfzustand strömt durch die Rohre hindurch. Wenn Kältemittel durch die Rohre hindurchströmt, absorbiert das Kältemittel Wärme von Luft in der Kabine des Fahrzeugs als latente Wärme einer Verdampfung über die Rippen, um zu verdampfen, und wird aufgrund von sensibler Wärme dann überhitzter Dampf. Verdampftes Kältemittel strömt in den Kompressor 12 über eine Kältemittelleitung 27. Der Kompressor 12 komprimiert Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 18 strömt.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 hat des Weiteren die Kältemittelleitung 21, Kältemittelleitungen 22, 23 und 24, die Kältemittelleitung 25, eine Kältemittelleitung 26 und die Kältemittelleitung 27. Die Kältemittelleitung 21 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14 vor. Die Kältemittelleitungen 22, 23 und 24 sehen eine Fluidverbindung zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 vor. Die Kältemittelleitung 25 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Wärmetauscher 15 und dem Expansionsventil 16 vor. Die Kältemittelleitung 26 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Expansionsventil 16 und dem Wärmetauscher 18 vor. Die Kältemittelleitung 27 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem Kompressor 12 vor.
Die Kältemittelleitung 21 ist eine Leitung für ein Strömen von Kältemittel von dem Kompressor 12 zu dem Wärmetauscher 14. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 21 hindurch von dem Auslass des Kompressors 12 zu dem Einlass des Wärmetauschers 14 zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14. Die Kältemittelleitungen 22 bis 25 sind Leitungen zum Strömen von Kältemittel von dem Wärmetauscher 14 zu dem Expansionsventil 16. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitungen 22 bis 25 von dem Auslass des Wärmetauschers 14 zu dem Einlass des Expansionsventils 16 zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Expansionsventil 16.
Die Kältemittelleitung 26 ist eine Leitung für ein Strömen von Kältemittel von dem Expansionsventil 16 zu dem Wärmetauscher 18. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 26 von dem Auslass des Expansionsventils 16 zu dem Einlass des Wärmetauschers 18 zwischen dem Expansionsventil 16 und dem Wärmetauscher 18. Die Kältemittelleitung 27 ist eine Leitung für ein Strömen von Kältemittel von dem Wärmetauscher 18 zu dem Kompressor 12. Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 27 von dem Auslass des Wärmetauschers 18 zu dem Einlass des Kompressors 12 zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem Kompressor 12.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10 ist derart ausgebildet, dass der Kompressor 12, die Wärmetauscher 14 und 15, das Expansionsventil 16 und der Wärmetauscher 18 durch die Kältemittelleitungen 21 bis 27 gekoppelt sind. Es sei angemerkt, dass Kältemittel, das in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 verwendet wird, beispielsweise Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff, wie Propan und Isobutan, Ammoniak, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Wasser oder dergleichen sein kann.
Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 trennt Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 14 ausströmt, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel. Kältemittelflüssigkeit, die flüssiges Kältemittel ist, und Kältemitteldampf, der gasförmiges Kältemittel ist, werden im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gespeichert. Die Kältemittelleitungen 22 und 23 und die Kältemittelleitung 34 sind mit dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gekoppelt.
Kältemittel ist in einem Nassdampf-Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand, der in gemischter Weise gesättigte Flüssigkeit und gesättigten Dampf enthält, an der Auslassseite des Wärmetauschers 14. Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 14 ausströmt, wird zu dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 durch die Kältemittelleitung 22 hindurch zugeführt. Kältemittel in einem Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand, das von der Kältemittelleitung 22 in den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 strömt, wird in Gas und Flüssigkeit im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 getrennt. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 trennt Kältemittel, das durch den Wärmetauscher 14 kondensiert ist, in Kältemittelflüssigkeit im flüssigen Zustand und gasförmigen Kältemitteldampf und speichert diese temporär.
Die getrennte Kältemittelflüssigkeit strömt zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 34 aus. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 34, der in einer Flüssigkeit im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 angeordnet ist, bildet einen Auslassanschluss, durch den hindurch flüssiges Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt. Der getrennte Flüssigkeitsdampf strömt zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 23 aus. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 23, die in einem Gas im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 angeordnet ist, bildet einen Auslassanschluss, durch den hindurch gasförmiges Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt. Gasförmiger Kältemitteldampf, der von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 geliefert wird, strahlt Wärme zu der Umgebung in dem Wärmetauscher 15 ab, um gekühlt zu werden, um dadurch zu kondensieren. Der Wärmetauscher 15 dient als ein dritter Wärmetauscher.
Im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 sammelt sich Kältemittelflüssigkeit an der unteren Seite an und der Kältemitteldampf sammelt sich an der oberen Seite an. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 34, die Kältemittelflüssigkeit von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 liefert, ist mit dem Bodenabschnitt des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gekoppelt. Nur Kältemittelflüssigkeit wird von der Bodenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 34 geliefert. Der Endabschnitt der Kältemittelleitung 23, die Kältemitteldampf von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 liefert, ist mit dem Deckenabschnitt des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gekoppelt. Nur Kältemitteldampf wird von der Deckenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 zu der Außenseite des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 über die Kältemittelleitung 23 geliefert. Dadurch kann der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zuverlässig gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel voneinander trennen.
Der Pfad, durch den hindurch Kältemittel von dem Auslass des Wärmetauschers 14 zu dem Einlass des Expansionsventils 16 strömt, umfasst die Kältemittelleitung 22, die Kältemittelleitung 23, die Kältemittelleitung 24 und die Kältemittelleitung 25. Die Kältemittelleitung 22 führt von der Auslassseite des Wärmetauschers 14 zu dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40. Die Kältemittelleitung 23 lässt Kältemitteldampf von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmen und geht durch ein Strömungsregelventil 28 (das später beschrieben wird) hindurch. Die Kältemittelleitung 24 ist mit der Einlassseite des Wärmetauschers 15 gekoppelt. Durch die Kältemittelleitung 25 strömt Kältemittel von der Auslassseite des Wärmetauschers 15 zu dem Expansionsventil 16. Die Kältemittelleitung 23 ist eine Leitung, durch die gasförmiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt worden ist, strömt.
Der Pfad des Kältemittels, das zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 strömt, umfasst die Kältemittelleitung 34 und eine Kältemittelleitung 36. Die Kältemittelleitung 34 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 und dem Kühlungsabschnitt 30 vor. Die Kältemittelleitung 36 sieht eine Fluidverbindung zwischen dem Kühlungsabschnitt 30 und der Kältemittelleitung 24 vor. Kältemittelflüssigkeit strömt von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Kühlungsabschnitt 30 über die Kältemittelleitung 34. Kältemittel, das durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchgeht, kehrt zu der Kältemittelleitung 24 über die Kältemittelleitung 36 zurück. Der Kühlungsabschnitt 30 ist in dem Pfad von Kältemittel vorgesehen, das von dem Wärmetauscher 14 zu dem Wärmetauscher 15 strömt.
Ein Punkt D, der in 2 gezeigt ist, kennzeichnet einen Kopplungspunkt zwischen der Kältemittelleitung 23, der Kältemittelleitung 24 und der Kältemittelleitung 36. Das heißt, ein Punkt D kennzeichnet den stromabwärtsseitigen (Seite näher zu dem Wärmetauscher 15) Endabschnitt der Kältemittelleitung 23, den stromaufwärtsseitigen (Seite näher zu dem Wärmetauscher 14) Endabschnitt der Kältemittelleitung 24 und den stromabwärtsseitigen Endabschnitt der Kältemittelleitung 36. Die Kältemittelleitung 23 bildet einen Teil des Pfads, der von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Punkt D führt, innerhalb des Pfads des Kältemittels, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Expansionsventil 16 strömt.
Das Kühlungssystem 1 hat des Weiteren einen Pfad von Kältemittel, der parallel zu der Kältemittelleitung 23 angeordnet ist. Der Kühlungsabschnitt 30 ist in diesem Pfad des Kältemittels vorgesehen. Der Kühlungsabschnitt 30 ist in einer von der Vielzahl von parallel geschalteten Leitungen in dem Weg des Kältemittels, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Wärmetauscher 15 strömt, zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Expansionsventil 16 vorgesehen. Der Kühlungsabschnitt 30 hat eine Elektrofahrzeugvorrichtung (EV-Vorrichtung) 31 und eine Kühlungsleitung 32. Die EV-Vorrichtung 31 ist eine elektrische Vorrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist. Die Kühlungsleitung 32 ist eine Leitung, durch die hindurch Kältemittel strömt. Die EV-Vorrichtung 31 ist ein Beispiel einer Wärmeerzeugungsquelle. Ein Endabschnitt der Kühlungsleitung 32 ist mit der Kältemittelleitung 34 verbunden. Der andere Endabschnitt der Kühlungsleitung 32 ist mit der Kältemittelleitung 36 verbunden.
Der Pfad des Kältemittels, der parallel zu der Kältemittelleitung 23 zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 und dem Punkt D, der in 2 gezeigt ist, geschaltet ist, umfasst die Kältemittelleitung 34 an der stromaufwärtigen Seite (Seite näher zu dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40) des Kühlungsabschnitts 30, die Kühlungsleitung 32, die in dem Kühlungsabschnitt 30 umfasst ist, und die Kältemittelleitung 36 an der stromabwärtigen Seite (Seite näher zu dem Wärmetauscher 15) des Kühlungsabschnitts 30. Die Kältemittelleitung 34 ist eine Leitung für ein Strömen von flüssigem Kältemittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Kühlungsabschnitt 30. Die Kältemittelleitung 36 ist eine Leitung zum Strömen von Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Punkt D. Der Punkt D ist ein Abzweigabschnitt zwischen den Kältemittelleitungen 23 und 24 und der Kältemittelleitung 36.
Kältemittelflüssigkeit, die von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 ausströmt, strömt zu dem Kühlungsabschnitt 30 über die Kältemittelleitung 34. Kältemittel, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt und das über die Kühlungsleitung 32 strömt, nimmt Wärme von der EV-Vorrichtung 31, die als die Wärmeerzeugungsquelle dient, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Der Kühlungsabschnitt 30 verwendet flüssiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt worden ist und über die Kältemittelleitung 34 zu der Kühlungsleitung 32 strömt, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Kältemittel, das durch die Kühlungsleitung 32 hindurchströmt, tauscht Wärme mit der EV-Vorrichtung 31 in dem Kühlungsabschnitt 30 aus, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, und das Kältemittel wird erwärmt. Kältemittel strömt des Weiteren von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Punkt D über die Kältemittelleitung 36 und erreicht den Wärmetauscher 15 über die Kältemittelleitung 24.
Der Kühlungsabschnitt 30 ist gestaltet, um Wärme zwischen der EV-Vorrichtung 31 und Kältemittel an der Kühlungsleitung 32 austauschen zu können. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Kühlungsabschnitt 30 beispielsweise die Kühlungsleitung 32, die derart ausgebildet ist, dass der Außenumfang der Kühlungsleitung 32 mit dem Gehäuse der EV-Vorrichtung 31 in direktem Kontakt ist. Die Kühlungsleitung 32 hat einen Abschnitt benachbart zu dem Gehäuse der EV-Vorrichtung 31. An diesem Abschnitt ist Wärme zwischen Kältemittel, das durch die Kühlungsleitung 32 hindurchströmt, und der EV-Vorrichtung 31 austauschbar.
Die EV-Vorrichtung 31 ist mit dem Außenumfang der Kühlungsleitung 32 direkt verbunden, die einen Teil des Pfads des Kältemittels bildet, der von dem Wärmetauscher 14 zu dem Wärmetauscher 15 in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 führt, und wird gekühlt. Die EV-Vorrichtung 31 ist an der Außenseite der Kühlungsleitung 32 angeordnet, so dass die EV-Vorrichtung 31 eine Strömung des Kältemittels, das im Inneren der Kühlungsleitung 32 strömt, nicht behindert. Deshalb erhöht sich der Druckverlust des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 nicht, so dass es möglich ist, die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, ohne die Leistung des Kompressors 12 zu erhöhen.
Alternativ kann der Kühlungsabschnitt 30 ein ausgewähltes, bekanntes Wärmerohr haben, das zwischen der EV-Vorrichtung 31 und der Kühlungsleitung 32 angeordnet ist. In diesem Fall ist die EV-Vorrichtung 31 mit dem Außenumfang der Kühlungsleitung 32 über das Wärmerohr verbunden, und Wärme wird von der EV-Vorrichtung 31 zu der Kühlungsleitung 32 über das Wärmerohr übertragen, um dadurch die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Die EV-Vorrichtung 31 dient als ein Erwärmungsabschnitt zum Erwärmen des Wärmerohrs, und die Kühlungsleitung 32 dient als ein Kühlungsabschnitt zum Kühlen des Wärmerohrs, um dadurch die Wärmeübertragungseffizienz zwischen der Kühlungsleitung 32 und der EV-Vorrichtung 31 zu erhöhen, so dass es möglich ist, die Kühlungseffizienz der EV-Vorrichtung 31 zu verbessern. Beispielsweise kann ein Wick-Wärmerohr verwendet werden.
Wärme kann zuverlässig von der EV-Vorrichtung 31 zu der Kühlungsleitung 32 durch das Wärmerohr übertragen werden, so dass ein Abstand zwischen der EV-Vorrichtung 31 und der Kühlungsleitung 32 sein kann, und eine komplexe Anordnung der Kühlungsleitung 32 ist nicht erforderlich, um die Kühlungsleitung 32 mit der EV-Vorrichtung 31 in Kontakt zu bringen. Als eine Folge ist es möglich, die Flexibilität der Anordnung der EV-Vorrichtung 31 zu verbessern.
Die EV-Vorrichtung 31 umfasst eine elektrische Vorrichtung, die elektrische Leistung austauscht, um Wärme zu erzeugen. Die elektrische Vorrichtung umfasst wenigstens einen von beispielsweise einem Inverter, der verwendet wird, um eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung umzuwandeln, einem Motorgenerator, der eine drehende elektrische Maschine ist, einer Batterie, die eine elektrische Speichervorrichtung ist, einem Heraufsetzwandler, der verwendet wird, um die Spannung der Batterie heraufzusetzen, und einem DC/DC-Wandler, der verwendet wird, um die Spannung der Batterie herunterzusetzen. Die Batterie ist eine Sekundärbatterie, wie eine Lithiumionenbatterie und eine Nickelmetallhybridbatterie. Ein Kondensator kann statt der Batterie verwendet werden.
Der Wärmetauscher 18 ist im Inneren eines Kanals 90 angeordnet, durch den hindurch Luft strömt. Der Wärmetauscher 18 tauscht Wärme zwischen Kältemittel und Klimatisierungsluft aus, die durch den Kanal 90 strömt, um die Temperatur der Klimatisierungsluft einzustellen. Der Kanal 90 hat einen Kanaleinlass 91 und einen Kanalauslass 92. Der Kanaleinlass 91 ist ein Einlass, durch den hindurch Klimatisierungsluft in den Kanal 90 strömt. Der Kanalauslass 92 ist ein Auslass, durch den hindurch Klimatisierungsluft von dem Kanal 90 ausströmt. Ein Gebläse 93 ist nahe des Kanaleinlasses 91 im Inneren des Kanals 90 angeordnet.
Wenn das Gebläse 93 angetrieben wird, strömt Luft durch den Kanal 90 hindurch. Wenn das Gebläse 93 in Betrieb ist, strömt Klimatisierungsluft in den Kanal 90 über den Kanaleinlass 91. Luft, die in den Kanal 90 strömt, kann Außenluft sein oder kann Luft in der Kabine des Fahrzeugs sein. Der Pfeil 95 in 2 kennzeichnet eine Strömung von Klimatisierungsluft, die über den Wärmetauscher 18 strömt, um Wärme mit einem Kältemittel in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 auszutauschen. Während eines Kühlungsbetriebs wird Klimatisierungsluft in dem Wärmetauscher 18 gekühlt, und Kältemittel nimmt Wärme auf, die von der Klimatisierungsluft übertragen wird, um erwärmt zu werden. Der Pfeil 96 kennzeichnet eine Strömung von Klimatisierungsluft, deren Temperatur durch den Wärmetauscher 18 eingestellt ist und die von dem Kanal 90 über den Kanalauslass 92 ausströmt.
Kältemittel geht durch einen Kältemittelzirkulationspfad hindurch, der durch sequenzielles Verbinden des Kompressors 12, der Wärmtauscher 14 und 15, des Expansionsventils 16 und des Wärmetauschers 18 durch die Kältemittelleitungen 21 bis 27 gebildet ist, um in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 zu zirkulieren. Kältemittel strömt in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10, um der Reihe nach durch Punkte A, B, C, D, E und F, die in 2 gezeigt sind, hindurchzugehen, und Kältemittel zirkuliert zwischen dem Kompressor 12, den Wärmetauschern 14 und 15, dem Expansionsventil 16 und dem Wärmetauscher 18.
3 ist ein Mollier-Diagramm, das den Zustand eines Kältemittels in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 zeigt. In 3 stellt die Abszisse die spezifische Enthalpie des Kältemittels dar, und die Ordinate stellt den absoluten Druck des Kältemittels dar. Die Einheit der spezifischen Enthalpie ist kJ/kg, und die Einheit des absoluten Drucks ist MPa. Die Kurve in dem Diagramm ist die Sättigungsdampflinie und Sättigungsflüssigkeitslinie des Kältemittels.
3 zeigt den thermodynamischen Zustand des Kältemittels an Punkten (d. h. Punkte A, B, C, D, E und F) in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10, wenn Kältemittel von der Kältemittelleitung 22 an dem Auslass des Wärmetauschers 14 in die Kältemittelleitung 34 über den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 strömt, die EV-Vorrichtung 31 kühlt und von der Kältemittelleitung 36 zu der Kältemittelleitung 24 an dem Einlass des Wärmetauschers 15 über einen Punkt D zurückkehrt. Der Pfad, durch den das Kältemittel zu dieser Zeit strömt, d. h. die Kältemittelleitung 21, die Kältemittelleitung 22, die Kältemittelleitung 34, die Kältemittelleitung 36 und die Kältemittelleitungen 24 bis 27, bilden eine erste Leitung.
Wie in 3 gezeigt ist, wird Kältemittel in einem überhitzten Dampfzustand (Punkt A), das in den Kompressor 12 eingeleitet wird, in dem Kompressor 12 entlang einer konstanten spezifischen Entropielinie adiabatisch komprimiert. Wenn das Kältemittel komprimiert wird, erhöht sich der Druck und die Temperatur des Kältemittels in überhitzten Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck, der einen hohen Grad einer Überhitzung hat (Punkt B), und dann strömt das Kältemittel zu dem Wärmetauscher 14. Gasförmiges Kältemittel, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, setzt Wärme zu der Umgebung frei, um in dem Wärmetauscher 14 gekühlt zu werden, um dadurch zu kondensieren (zu verflüssigen). Aufgrund des Wärmeaustauschs mit der Außenluft in dem Wärmetauscher 14 verringert sich die Temperatur des Kältemittels und das Kältemittel verflüssigt. Kältemitteldampf mit hohem Druck in dem Wärmetauscher 14 wird trockener gesättigter Dampf von überhitztem Dampf mit einem konstanten Druck in dem Wärmetauscher 14 und setzt latente Wärme einer Kondensation frei, um allmählich in nassen Dampf in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand zu verflüssigen. Kondensiertes Kältemittel innerhalb des Kältemittels in einem Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand ist in dem Zustand von gesättigter Flüssigkeit (Punkt C).
Kältemittel wird in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel getrennt. Kältemittelflüssigkeit in einer flüssigen Phase innerhalb des Kältemittels, das in Gas und Flüssigkeit getrennt ist, strömt von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu der Kühlungsleitung 32 des Kühlungsabschnitts 30 über die Kältemittelleitung 34, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. In dem Kühlungsabschnitt 30 wird Wärme zu flüssigem Kältemittel in einem gesättigten Flüssigkeitszustand freigesetzt, das kondensiert wird, wenn es durch den Wärmetauscher 14 hindurchgeht, um dadurch die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Kältemittel wird durch Austauschen von Wärme mit der EV-Vorrichtung 31 erwärmt, und die Trockenheit des Kältemittels erhöht sich. Kältemittel nimmt latente Wärme von der EV-Vorrichtung 31 auf, um teilweise in nassen Dampf zu verdampfen, der in gemischter Weise gesättigte Flüssigkeit und gesättigten Dampf enthält (Punkt D).
Anschließend strömt Kältemittel in den Wärmetauscher 15. Nasser Dampf des Kältemittels tauscht Wärme mit Außenluft in dem Wärmetauscher 15 aus, um gekühlt zu werden und dadurch wieder zu kondensieren, wird gesättigte Flüssigkeit, wenn das gesamte Kältemittel kondensiert, und setzt des Weiteren sensible Wärme frei, um unterkühlte Flüssigkeit zu werden (Punkt E). Anschließend strömt das Kältemittel in das Expansionsventil 16 über die Kältemittelleitung 25. In dem Expansionsventil 16 wird das Kältemittel in einem unterkühlten Flüssigkeitszustand drosselexpandiert, und die Temperatur und der Druck des Kältemittels verringern sich, wobei die spezifische Enthalpie unverändert bleibt, um nasser Dampf mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand zu werden (Punkt F).
Kältemittel in einem Nassdampfzustand strömt von dem Expansionsventil 16 über die Kältemittelleitung 26 in den Wärmetauscher 18. Kältemittel in einem Nassdampfzustand strömt in die Rohre des Wärmetauschers 18. Wenn Kältemittel durch die Rohre des Wärmetauschers 18 hindurchströmt, absorbiert das Kältemittel Wärme von Luft in der Kabine des Fahrzeugs als latente Wärme einer Verdampfung über die Rippen, um mit einem konstanten Druck zu verdampfen. Wenn das gesamte Kältemittel trockener gesättigter Dampf wird, erhöht sich die Temperatur des Kältemitteldampfs durch sensible Wärme weiter, um überhitzter Dampf zu werden (Punkt A). Anschließend wird das Kältemittel über die Kältemittelleitung 27 in den Kompressor 12 eingeleitet. Der Kompressor 12 komprimiert das Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 18 strömt.
Das Kältemittel wiederholt fortlaufend Änderungen zwischen dem komprimierten Zustand, dem kondensierten Zustand, dem drosselexpandierten Zustand und dem verdampften Zustand gemäß dem vorstehend beschriebenen Zyklus. Es sei angemerkt, dass in der vorstehenden Beschreibung des Dampfkompressionskaltekreislaufs ein theoretischer Kältekreislauf beschrieben ist; in dem tatsächlichen Dampfkompressionskältekreislauf 10 ist es jedoch natürlich notwendig, einen Verlust in dem Kompressor 12, einen Druckverlust des Kältemittels und einen Wärmeverlust zu berücksichtigen.
Während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 absorbiert Kältemittel Wärme einer Verdampfung von Luft in der Kabine des Fahrzeugs zu der Zeit, wenn das Kältemittel in dem Wärmetauscher 18 verdampft, der als ein Verdampfer dient, um dadurch die Kabine zu kühlen. Darüber hinaus strömt flüssiges Kältemittel mit hohem Druck, das von dem Wärmetauscher 14 ausströmt und durch den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 in Gas und Flüssigkeit getrennt worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt 30 und tauscht Wärme mit der EV-Vorrichtung 31 aus, um dadurch die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Das Kühlungssystem 1 kühlt die EV-Vorrichtung 31, die die Wärmeerzeugungsquelle ist, die an dem Fahrzeug montiert ist, mit der Hilfe des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zum Klimatisieren der Kabine des Fahrzeugs. Es sei angemerkt, dass die Temperatur, die erfordert ist, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, wünschenswerterweise wenigstens niedriger als die obere Grenze eines Solltemperaturbereichs der EV-Vorrichtung 31 ist.
Der Dampfkompressionskältekreislauf 10, der vorgesehen ist, um einen gekühlten Abschnitt in dem Wärmetauscher 18 zu kühlen, wird verwendet, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, so dass es nicht notwendig ist, eine Vorrichtung, wie eine teuere Wasserzirkulationspumpe und ein Kühlungsgebläse, vorzusehen, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Deshalb können Komponenten, die für das Kühlungssystem 1 erforderlich sind, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, verringert werden, um es möglich zu machen, die Systemgestaltung zu vereinfachen, so dass die Herstellungskosten des Kühlungssystems 1 verringert werden können. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, eine Leistungsquelle, wie eine Pumpe und ein Kühlungsgebläse, zu betreiben, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, und ein Leistungsverbrauch zum Betreiben der Leistungsquelle ist nicht erforderlich. Somit ist es möglich, einen Leistungsverbrauch zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 zu verringern.
In dem Wärmetauscher 14 muss Kältemittel nur in einen Nassdampfzustand gekühlt werden. Kältemittel in einem Gas-Flüssigkeit-Mischzustand wird durch den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt, und nur Kältemittelflüssigkeit in einem gesättigten Flüssigkeitszustand wird zu dem Kühlungsabschnitt 30 zugeführt. Kältemittel in einem Nassdampfzustand, das latente Wärme einer Verdampfung von der EV-Vorrichtung 31 aufnimmt, um teilweise zu verdampfen, wird wieder in dem Wärmetauscher 15 gekühlt. Das Kältemittel ändert sich in einem Zustand bei einer konstanten Temperatur bis das Kältemittel in einem Nassdampfzustand vollständig in gesättigte Flüssigkeit kondensiert. Der Wärmetauscher 15 unterkühlt des Weiteren flüssiges Kältemittel zu einem Grad des Unterkühlens, der erforderlich ist, um die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen. Ein Grad des Unterkühlens des Kältemittels muss nicht übermäßig erhöht werden, so dass die Kapazität von jedem der Wärmetauscher 14 und 15 verringert werden kann. Somit kann die Kühlungsleistung zum Kühlen der Kabine gewährleistet werden, und die Größe von jedem der Wärmetauscher 14 und 15 kann verringert werden, so dass es möglich ist, das Kühlungssystem 1 zu erhalten, dessen Größe verringert ist und das bezüglich einem Einbau an dem Fahrzeug vorteilhaft ist.
Die Kältemittelleitung 23, die einen Teil des Pfads des Kältemittels von dem Auslass des Wärmetauschers 14 zu dem Einlass des Expansionsventils 16 bildet, ist zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 vorgesehen. Die Kältemittelleitung 23, die nicht durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchgeht, und die Kältemittelleitungen 34 und 36 und die Kühlungsleitung 32, die den Pfad des Kältemittels bilden, das durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchgeht, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, sind parallel zueinander als die Pfade vorgesehen, durch die Kältemittel hindurch von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Expansionsventil 16 strömt. Das Kühlungssystem zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31, einschließlich der Kältemittelleitungen 34 und 36, ist parallel geschaltet zu der Kältemittelleitung 23. Deshalb strömt nur ein Teil des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 ausströmt, zu dem Kühlungsabschnitt 30. Es wird bewirkt, dass die Menge des Kältemittels, die erforderlich ist, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, und die EV-Vorrichtung 31 wird in geeigneter Weise gekühlt. Somit ist es möglich, ein übermäßiges Kühlen der EV-Vorrichtung 31 zu verhindern.
Der Pfad des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 direkt zu dem Wärmetauscher 15 strömt, und der Pfad des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 über den Kühlungsabschnitt 30 zu dem Wärmetauscher 15 strömt, sind parallel zueinander vorgesehen, und es wird bewirkt, dass nur ein Teil des Kältemittels zu den Kältemittelleitungen 34 und 36 strömt. Dadurch ist es möglich, den Druckverlust zu der Zeit zu verringern, wenn das Kältemittel durch das Kühlungssystem zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 strömt. Nicht das gesamte Kältemittel strömt zu dem Kühlungsabschnitt 30. Deshalb ist es möglich, den Druckverlust in Verbindung mit einem Strömen des Kältemittels über den Kühlungsabschnitt 30 zu verringern, und demzufolge ist es möglich, einen Leistungsverbrauch zu verringern, der erforderlich ist, um den Kompressor 12 zum Zirkulieren des Kältemittels zu betreiben.
Wenn das Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck nach Hindurchgehen durch das Expansionsventil 16 verwendet wird, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, verringert sich die Kühlungsleistung von Luft in der Kabine in dem Wärmetauscher 18 und die Kühlungsleistung zum Kühlen der Kabine nimmt ab. Im Gegensatz dazu wird in dem Kühlungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Dampfkompressionskältekreislauf 10 ein Kältemittel mit hohem Druck, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, durch sowohl den Wärmetauscher 14, der als ein erster Kondensator dient, als auch den Wärmetauscher 15 kondensiert, der als ein zweiter Kondensator dient. Die zweistufigen Wärmetauscher 14 und 15 sind zwischen dem Kompressor 12 und dem Expansionsventil 16 angeordnet, und der Kühlungsabschnitt 30 zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 ist zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Wärmetauscher 15 angeordnet. Der Wärmetauscher 15 ist in dem Pfad des Kältemittels vorgesehen, das von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Expansionsventil 16 strömt.
Durch ausreichendes Kühlen des Kältemittels, das in dem Wärmetauscher 15 latente Wärme einer Verdampfung von der EV-Vorrichtung 31 aufnimmt, um erwärmt zu werden, hat das Kältemittel eine Temperatur und einen Druck, die ursprünglich erforderlich sind, um die Kabine des Fahrzeugs zu kühlen, an dem Auslass des Expansionsventils 16. Deshalb ist es möglich, die Menge von Wärme, die von außen aufgenommen wird, in ausreichender Weise zu erhöhen, wenn Kältemittel in dem Wärmetauscher 18 verdampft. Somit ist es durch Festlegen der Wärmeabstrahlungsleistung für den Wärmetauscher 15, um Kältemittel in ausreichender Weise kühlen zu können, möglich, die EV-Vorrichtung 31 ohne einen Einfluss auf die Kühlungsleistung zum Kühlen der Kabine zu kühlen. Somit ist es möglich, sowohl die Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 als auch die Kühlungsleistung zum Kühlen der Kabine zuverlässig zu gewährleisten.
Wenn Kältemittel, das von dem Wärmetauscher 14 zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, die EV-Vorrichtung 31 kühlt, nimmt das Kältemittel Wärme von der EV-Vorrichtung 31 auf, um erwärmt zu werden. Wenn Kältemittel zu einer Temperatur von gesättigtem Dampf oder darüber hinaus erwärmt wird und die gesamte Menge des Kältemittels in dem Kühlungsabschnitt verdampft, verringert sich die Menge von Wärme, die zwischen dem Kältemittel und der EV-Vorrichtung 31 ausgetauscht wird, und die EV-Vorrichtung 31 kann nicht effizient gekühlt werden, und darüber hinaus erhöht sich der Druckverlust zu der Zeit, wenn das Kältemittel in der Leitung strömt. Deshalb ist es wünschenswert, das Kältemittel in dem Wärmetauscher 14 in ausreichender Weise derart zu kühlen, dass nicht die gesamte Menge von Kältemittel nach einem Kühlen der EV-Vorrichtung 31 verdampft.
Im Speziellen wird der Zustand des Kältemittels an dem Auslass des Wärmetauschers 14 nahe zu einer gesättigten Flüssigkeit gebracht, und typischerweise wird das Kältemittel in einem Zustand auf der gesättigten Flüssigkeitslinie an dem Auslass des Wärmetauschers 14 platziert. Weil der Wärmetauscher 14 das Kältemittel auf diese Weise in ausreichender Weise kühlen kann, ist die Wärmeabstrahlungsleistung des Wärmetauschers 14 zum Bewirken, dass das Kältemittel Wärme freisetzt, höher als die Wärmeabstrahlungsleistung des Wärmetauschers 15. Durch ausreichendes Kühlen des Kältemittels in dem Wärmetauscher 14 mit einer relativ hohen Wärmeabstrahlungsleistung wird Kältemittel, das Wärme von der EV-Vorrichtung 31 aufgenommen hat, in einem Nassdampfzustand aufrechterhalten, und eine Verringerung der Menge von Wärme, die zwischen dem Kältemittel und der EV-Vorrichtung 31 ausgetauscht wird, wird vermieden, so dass es möglich ist, die EV-Vorrichtung 31 in ausreichender Weise zu kühlen. Kältemittel in einem Nassdampfzustand nach Kühlen der EV-Vorrichtung 31 wird in dem Wärmetauscher 15 wieder effizient gekühlt, und wird in einen unterkühlten Flüssigkeitszustand unterhalb einer Sättigungstemperatur gekühlt. Somit ist es möglich, das Kühlungssystem 1 vorzusehen, das sowohl die Kühlungsleistung zum Kühlen der Kabine als auch die Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 gewährleistet.
Kältemittel in einem Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand an dem Auslass des Wärmetauschers 14 wird in Gas und Flüssigkeit in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt. Gasförmiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt worden ist, strömt über die Kältemittelleitungen 23 und 24 und wird direkt zu dem Wärmetauscher 15 zugeführt. Flüssiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 getrennt worden ist, strömt über die Kältemittelleitung 34 und wird zu dem Kühlungsabschnitt 30 zugeführt, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Das flüssige Kältemittel ist ein Kältemittel in einem gerade gesättigten Flüssigkeitszustand. Durch Nehmen nur des flüssigen Kältemittels von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 und Strömenlassen des flüssigen Kältemittels zu dem Kühlungsabschnitt 30 kann die Leistung des Wärmetauschers 14 vollständig genützt werden, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, so dass es möglich ist, das Kühlungssystem 1 mit einer verbesserten Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 vorzusehen.
Kältemittel in einem gesättigten Flüssigkeitszustand an dem Auslass des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 wird in die Kühlungsleitung 32 eingeleitet, die die EV-Vorrichtung 31 kühlt, um es dadurch möglich zu machen, gasförmiges Kältemittel in dem Kältemittel zu minimieren, das in dem Kühlungssystem zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31, einschließlich der Kältemittelleitungen 34 und 36 und der Kühlungsleitung 32, strömt. Deshalb ist es möglich, eine Erhöhung des Druckverlusts aufgrund einer Erhöhung der Strömungsrate des Kältemitteldampfs zu unterdrücken, der in dem Kühlungssystem zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 strömt, und der Leistungsverbrauch des Kompressors 12 für ein Strömen von Kältemittel kann verringert werden, so dass es möglich ist, eine Verschlechterung der Leistung des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zu vermeiden.
Kältemittelflüssigkeit in einem gesättigten Flüssigkeitszustand wird im Inneren des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40 gespeichert. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 funktioniert als ein Reservoir, das Kältemittelflüssigkeit, die flüssiges Kältemittel ist, im Inneren temporär speichert. Wenn Kältemittelflüssigkeit in einer vorbestimmten Menge in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gespeichert ist, kann die Strömungsrate des Kältemittels, das von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt, zu der Zeit von Lastschwankungen aufrechterhalten werden. Weil der Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 die Funktion des Speicherns von Flüssigkeit hat, als ein Puffer gegen Lastschwankungen dient und Lastschwankungen absorbieren kann, kann die Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 stabilisiert werden.
Mit Bezug auf 2 hat das Kühlungssystem 1 ein Strömungsregelventil 28. Das Strömungsregelventil 28 ist in der Kältemittelleitung 23, die einen von parallel geschalteten Pfaden bildet, in dem Pfad des Kältemittels von dem Wärmetauscher 14 zu dem Expansionsventil 16 angeordnet. Das Strömungsregelventil 28 ändert seinen Ventilöffnungsgrad, um den Druckverlust des Kältemittels, das in der Kältemittelleitung 23 strömt, zu erhöhen oder zu verringern, um dadurch die Strömungsrate des Kältemittels, das in der Kältemittelleitung 23 strömt, und die Strömungsrate des Kältemittels, das in dem Kühlungssystem zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31, einschließlich der Kühlungsleitung 32, strömt, wahlweise einzustellen.
Beispielsweise strömt, wenn das Strömungsregelventil 28 vollständig geschlossen ist und der Ventilöffnungsgrad auf 0% festgelegt ist, die gesamte Menge des Kältemittels von dem Wärmetauscher 14 in die Kältemittelleitung 34 über den Gas-Flüssigkeit-Trenner 40. Wenn der Ventilöffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 erhöht wird, erhöht sich die Strömungsrate des Kältemittels, das über die Kältemittelleitung 23 direkt zu dem Wärmetauscher 15 strömt, und die Strömungsrate des Kältemittels, das zu der Kühlungsleitung 32 über die Kältemittelleitung 34 strömt, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, verringert sich, und zwar innerhalb des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 zu der Kältemittelleitung 22 strömt. Wenn der Ventilöffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 verringert wird, verringert sich die Strömungsrate des Kältemittels, das über die Kältemittelleitung 23 direkt zu dem Wärmetauscher 15 strömt, und die Strömungsrate des Kältemittels erhöht sich, das über die Kühlungsleitung 32 strömt, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, und zwar innerhalb des Kältemittels, das von dem Wärmetauscher 14 zu der Kältemittelleitung 22 strömt.
Wenn der Ventilöffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 erhöht wird, verringert sich die Strömungsrate des Kältemittels, das die EV-Vorrichtung 31 kühlt, so dass eine Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 abnimmt. Wenn sich der Ventilöffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 verringert, erhöht sich die Strömungsrate des Kältemittels, das die EV-Vorrichtung 31 kühlt, so dass sich eine Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 verbessert. Das Strömungsregelventil 28 wird verwendet, um es möglich zu machen, die Menge des Kältemittels, das zu der EV-Vorrichtung 31 strömt, optimal einzustellen, so dass es möglich ist, ein übermäßiges Kühlen der EV-Vorrichtung 31 zuverlässig zu verhindern, und es zusätzlich möglich ist, einen Druckverlust in Verbindung mit einem Strömen des Kältemittels in dem Kühlungssystem zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 und den Leistungsverbrauch des Kompressors 12 zum Zirkulieren von Kältemittel zuverlässig zu verringern.
Das Kühlungssystem 1 hat des Weiteren eine Verbindungsleitung 51. Die Verbindungsleitung 51 sieht eine Fluidverbindung zwischen der Kältemittelleitung 21, durch die hindurch Kältemittel zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14 strömt, und der Kältemittelleitung 36 an der stromabwärtigen Seite des Kühlungsabschnitts 30 zwischen den Kältemittelleitungen 34 und 36 vor, die Kältemittel durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchströmen lassen. Die Kältemittelleitung 36 ist in eine Kältemittelleitung 36a an der stromaufwärtigen Seite eines Abzweigabschnitts von der Verbindungsleitung 51 und eine Kältemittelleitung 36b an der stromabwärtigen Seite des Abzweigabschnitts von der Verbindungsleitung 51 geteilt.
Ein Wahlventil 52 ist in der Kältemittelleitung 36 und der Verbindungsleitung 51 vorgesehen. Das Wahlventil 52 schaltet den Zustand einer Fluidverbindung zwischen der Verbindungsleitung 51 und den Kältemittelleitungen 21 und 36 um. Das Wahlventil 52 schaltet zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand um, um dadurch eine Strömung von Kältemittel über die Verbindungsleitung 51 zu gestatten oder zu unterbrechen. Durch Umschalten des Pfads des Kältemittels mit der Hilfe des Wahlventils 52 ist es möglich, zu bewirken, dass Kältemittel nach Kühlen der EV-Vorrichtung 31 zu einem ausgewählten der Pfade strömt, d. h. über die Kältemittelleitungen 36b und 24 zu dem Wärmetauscher 15 oder über die Verbindungsleitung 51 und die Kältemittelleitung 21 zu dem Wärmetauscher 14.
Im Speziellen sind zwei Ventile 57 und 58 als das Wahlventil 52 vorgesehen. Während eines Kühlungsbetriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 ist das Ventil 57 vollständig geöffnet (Ventilöffnungsgrad 100%) und das Ventil 58 ist vollständig geschlossen (Ventilöffnungsgrad 0%), und der Ventilöffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 wird derart eingestellt, dass eine ausreichende Menge des Kältemittels durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchströmt. Dadurch ist es möglich, zuverlässig zu bewirken, dass Kältemittel durch die Kältemittelleitung 36a nach einem Kühlen der EV-Vorrichtung 31 strömt, um über die Kältemittelleitung 36b zu dem Wärmetauscher 15 zu strömen.
Andererseits ist während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 das Ventil 58 vollständig geöffnet und das Ventil 57 ist vollständig geschlossen, und des Weiteren ist das Strömungsregelventil 28 vollständig geschlossen. Dadurch ist es möglich, zu bewirken, dass Kältemittel durch die Kältemittelleitung 36a nach einem Kühlen der EV-Vorrichtung 31 strömt, um zu dem Wärmetauscher 14 über die Verbindungsleitung 51 zu strömen, wodurch es möglich gemacht ist, einen Ringpfad zu bilden, der eine Zirkulation des Kältemittels zwischen dem Kühlungsabschnitt 30 und dem Wärmetauscher 14, ohne durch den Kompressor 12 hindurchzugehen, bewirkt.
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Strömung von Kältemittel, das die EV-Vorrichtung 31 kühlt, während eines Betriebs des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zeigt. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine Strömung eines Kältemittels, das die EV-Vorrichtung 31 kühlt, während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zeigt. 6 ist eine Ansicht, die einen Öffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 und einen Öffnungsgrad des Wahlventils 52 (Ventile 57 und 58) in jedem Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 zeigt. Ein „Klimaanlagenbetriebsmodus” von den Betriebsmodi, die in 6 gezeigt sind, kennzeichnet den Fall, in dem der Dampfkompressionskältekreislauf 10 betrieben wird, wie in 4 gezeigt ist, d. h. den Fall, in dem der Kompressor 12 betrieben wird, um Kältemittel durch den gesamten Dampfkompressionskältekreislauf 10 strömen zu lassen. Andererseits kennzeichnet ein „Wärmerohrbetriebsmodus” den Fall, in dem der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, wie in 5 gezeigt ist, d. h. den Fall, in dem der Kompressor 12 gestoppt ist, um Kältemittel über den Ringpfad zirkulieren zu lassen, der den Kühlungsabschnitt 30 mit dem Wärmetauscher 14 verbindet.
Wie in 4 und 6 gezeigt ist, wird während des „Klimaanlagenbetriebsmodus”, in dem der Kompressor 12 angetrieben wird und der Dampfkompressionskältekreislauf 10 in Betrieb ist, der Ventilöffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 derart eingestellt, dass eine ausreichende Menge des Kältemittels durch den Kühlungsabschnitt 30 hindurchströmt. Das Wahlventil 52 ist in Betrieb, um Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 über den Wärmetauscher 15 zu dem Expansionsventil 16 strömen zu lassen. Das heißt, da das Ventil 57 vollständig geöffnet ist und das Ventil 58 vollständig geschlossen ist, ist der Pfad des Kältemittels ausgewählt, der bewirkt, dass Kältemittel durch das gesamte Kühlungssystem 1 strömt. Deshalb ist es möglich, die Kühlungsleistung des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 zu gewährleisten, und es ist möglich, die EV-Vorrichtung 31 effizient zu kühlen.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, ist während des „Wärmerohrbetriebsmodus”, in dem der Kompressor 12 gestoppt ist und der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, das Wahlventil 52 in Betrieb, um Kältemittel von dem Kühlungsabschnitt 30 zu dem Wärmetauscher 14 zirkulieren zu lassen. Das heißt, da das Ventil 57 vollständig geschlossen, das Ventil 58 vollständig geöffnet ist und das Strömungsregelventil 28 vollständig geschlossen ist, strömt Kältemittel nicht von der Kältemittelleitung 36a zu der Kältemittelleitung 36b, sondern strömt von der Kältemittelleitung 36a über die Verbindungsleitung 51. Dadurch ist ein geschlossener Ringpfad gebildet. Der geschlossene Ringpfad führt von dem Wärmetauscher 14 zu dem Kühlungsabschnitt 30 der Reihe nach über die Kältemittelleitung 22 und die Kältemittelleitung 34, geht des Weiteren der Reihe nach durch die Kältemittelleitung 36a, die Verbindungsleitung 51 und die Kältemittelleitung 21 hindurch, und kehrt zu dem Wärmetauscher 14 zurück. Der Pfad, durch den das Kältemittel zu dieser Zeit strömt, d. h. die Kältemittelleitung 31, die Kältemittelleitung 22, die Kältemittelleitung 34, die Kältemittelleitung 36a und die Verbindungsleitung 51, bilden eine zweite Leitung.
Kältemittel kann zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Kühlungsabschnitt 30 über den Ringpfad ohne Betätigung des Kompressors 12 zirkulieren. Wenn das Kältemittel die EV-Vorrichtung 31 kühlt, nimmt das Kältemittel latente Wärme einer Verdampfung von der EV-Vorrichtung 31 auf, um zu verdampfen. Kältemitteldampf, der durch Austauschen von Wärme mit der EV-Vorrichtung 31 verdampft ist, strömt der Reihe nach über die Kältemittelleitung 36a, die Verbindungsleitung 51 und die Kältemittelleitung 21 zu dem Wärmetauscher 14. In dem Wärmetauscher 14 wird Kältemitteldampf gekühlt, um zu kondensieren, und zwar durch Fahrtwind des Fahrzeugs oder Zugluft von dem Kondensatorgebläse 42 oder dem Maschinenkühlungsradiatorgebläse. Kältemittelflüssigkeit, die in dem Wärmetauscher 14 verflüssigt ist, kehrt über die Kältemittelleitungen 22 und 34 zu dem Kühlungsabschnitt 30 zurück.
Auf diese Weise ist ein Wärmerohr, in dem die EV-Vorrichtung 31 als ein Erwärmungsabschnitt dient und der Wärmetauscher 14 als ein Kühlungsabschnitt dient, durch den Ringpfad ausgebildet, der durch den Kühlungsabschnitt 30 und den Wärmetauscher 14 hindurchgeht. Wenn der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, d. h. wenn ein Kühler für das Fahrzeug gestoppt ist, kann somit die EV-Vorrichtung 31 auch zuverlässig gekühlt werden, ohne die Notwendigkeit des Startens des Kompressors 12. Weil es nicht erfordert ist, dass der Kompressor 12 konstant in Betrieb ist, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, wird der Leistungsverbrauch des Kompressors 12 verringert, um es dadurch möglich zu machen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs zu verbessern und zusätzlich die Lebensdauer des Kompressors 12 zu verlängern, so dass es möglich ist, die Zuverlässigkeit des Kompressors 12 zu verbessern.
4 und 5 zeigen einen Grund 60. Der Kühlungsabschnitt 30 ist unterhalb des Wärmetauschers 14 in der Vertikalrichtung senkrecht zu dem Grund 60 angeordnet. In dem Ringpfad, der Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Kühlungsabschnitt 30 zirkuliert, ist der Kühlungsabschnitt 30 unterhalb angeordnet und der Wärmetauscher 14 ist oberhalb angeordnet. Der Wärmetauscher 14 ist bei dem höheren Niveau als der Kühlungsabschnitt 30 angeordnet.
In diesem Fall bewegt sich Kältemitteldampf, der in dem Kühlungsabschnitt 30 erwärmt und verdampft ist, in dem Ringpfad nach oben, erreicht den Wärmetauscher 14, wird in dem Wärmetauscher 14 gekühlt, kondensiert in flüssiges Kältemittel, bewegt sich in dem Ringpfad durch die Wirkung der Schwerkraft nach unten und kehrt zu dem Kühlungsabschnitt 30 zurück. Das heißt ein Thermosiphonwärmerohr ist aus dem Kühlungsabschnitt 30, dem Wärmetauscher 14 und den Kältemittelpfaden (d. h. der zweiten Leitung) gebildet, die diese verbinden. Weil die Wärmeübertragungseffizienz von der EV-Vorrichtung 31 zu dem Wärmetauscher 14 durch Bilden des Wärmerohrs verbessert werden kann, kann, auch wenn der Dampfkompressionskältekreislauf 10 gestoppt ist, die EV-Vorrichtung 31 ohne zusätzliche Leistung weiter effizient gekühlt werden.
Das Wahlventil 52, das den Zustand einer Fluidverbindung zwischen der Verbindungsleitung 51 und den Kältemittelleitungen 21 und 36 umschaltet, kann das vorstehend beschriebene Paar Ventile 57 und 58 sein oder kann ein Dreiwegeventil sein, das an dem Abzweigabschnitt zwischen der Kältemittelleitung 36 und der Verbindungsleitung 51 angeordnet ist. In jedem Fall ist es sowohl während eines Betriebs als auch eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 möglich, die EV-Vorrichtung 31 effizient zu kühlen. Die Ventile 57 und 58 müssen nur einen einfachen Aufbau haben, um die Kältemittelleitung öffnen oder schließen zu können, so dass die Ventile 57 und 58 nicht teuer sind, und die zwei Ventile 57 und 58 werden verwendet, um es zu ermöglichen, das Kühlungssystem 1 bei noch niedrigeren Kosten vorzusehen. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass ein Raum, der erfordert ist, um das Dreiwegeventil anzuordnen, kleiner ist als ein Raum, der erfordert ist, um die zwei Ventile 57 und 58 anzuordnen, und das Dreiwegeventil wird verwendet, um es möglich zu machen, das Kühlungssystem 1 mit einer weiter verringerten Größe und einer exzellenten Fahrzeugmontierbarkeit vorzusehen.
Das Kühlungssystem 1 hat des Weiteren ein Rückschlagventil 54. Das Rückschlagventil 54 ist in der Kältemittelleitung 21 zwischen dem Kompressor 12 und dem Wärmetauscher 14 an der Seite näher zu dem Kompressor 12 als der Verbindungsabschnitt zwischen der Kältemittelleitung 21 und der Verbindungsleitung 51 angeordnet. Das Rückschlagventil 54 gestattet eine Strömung von Kältemittel von dem Kompressor 12 zu dem Wärmetauscher 14 und verhindert eine Strömung des Kältemittels in der entgegengesetzten Richtung. Dadurch ist es während des Wärmerohrbetriebsmodus, der in 5 gezeigt ist, möglich, einen geschlossenen Ringpfad des Kältemittels für ein Zirkulieren von Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Kühlungsabschnitt 30 zuverlässig zu bilden.
Wenn kein Rückschlagventil 54 vorgesehen ist, kann Kältemittel von der Verbindungsleitung 51 zu der Kältemittelleitung 21 benachbart zu dem Kompressor 12 strömen. Durch Vorsehen des Rückschlagventils 54 ist es möglich, eine Strömung von Kältemittel von der Verbindungsleitung 51 zu der Seite benachbart zu dem Kompressor 12 zuverlässig zu verhindern, so dass es möglich ist, eine Verringerung der Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 mit der Verwendung des Wärmerohrs zu verhindern, das den ringförmigen Kältemittelpfad während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 bildet. Auch wenn der Kühler für die Kabine des Fahrzeugs gestoppt ist, ist es somit möglich, die EV-Vorrichtung 31 effizient zu kühlen.
Darüber hinaus wird, wenn die Menge des Kältemittels in dem geschlossenen Schleifenpfad des Kältemittels während eines Stopps des Dampfkompressionskältekreislaufs 10 ungenügend ist, der Kompressor 12 nur in einer kurzen Zeitspanne betrieben, um es dadurch möglich zu machen, Kältemittel zu dem geschlossenen Schleifenpfad über das Rückschlagventil 54 zuzuführen. Dadurch wird die Menge des Kältemittels in der geschlossenen Schleife erhöht, um es dadurch möglich zu machen, die Menge einer Wärme zu erhöhen, die durch das Wärmerohr ausgetauscht wird. Somit ist es möglich, die Menge des Kältemittels in dem Wärmerohr zu gewährleisten, so dass es möglich ist, ein unzureichendes Kühlen der EV-Vorrichtung 31 aufgrund einer ungenügenden Menge des Kältemittels zu vermeiden.
Nachstehend wird eine Steuerung über das Kühlungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Details der Gestaltung einer Steuerungsvorrichtung 300 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Steuerungsvorrichtung 300, die in 7 gezeigt ist, hat eine elektronische EV-Steuerungseinheit (ECU) 310, eine A/C-ECU 320, eine Motorgenerator-ECU (MG-ECU) 340, eine Batterie-ECU 330 und eine Insassenbenachrichtigungseinheit 390. Die EV-ECU 310 verwaltet alle Steuerungseinheiten eines elektrischen Fahrzeugs. Die A/C-ECU 320 steuert eine Klimaanlage (A/C) 350. Die MG-ECU 340 steuert die Antriebseinheit, wie einen Inverter 360 und einen Heraufsetzkonverter 370, zum Bewirken eines Fahrens des Fahrzeugs. Die Batterie-ECU 330 steuert die Antriebsbatterie 400. Die Insassenbenachrichtigungseinheit 390 benachrichtigt einen Insassen des elektrischen Fahrzeugs über eine Abnormalität.
Der Inverter 360 und der Heraufsetzkonverter 370 sind in der Antriebseinheit 200 umfasst, die in 1 gezeigt ist. Der Inverter 360, der Heraufsetzkonverter 370 und die Antriebsbatterie 400 sind in der EV-Vorrichtung 31, die als die Wärmeerzeugungsquelle dient, umfasst, wie in 2 gezeigt ist. Die EV-Vorrichtung 31, die den Inverter 360, den Heraufsetzkonverter 370 und die Antriebsbatterie 400 hat, wird durch das Kühlungssystem 1 gekühlt, das den Dampfkompressionskältekreislauf 10 nützt, der in der Klimaanlage 350 verwendet wird, wie vorstehend beschrieben ist.
Die A/C-ECU 320 gibt ein Signal aus, das den Kompressor 12 anweist, um zu starten oder zu stoppen. Die A/C-ECU 320 funktioniert als eine Kompressorsteuerungseinheit, die ein Starten und ein Stoppen des Kompressors 12 steuert.
Die Steuerungsvorrichtung 300 hat des Weiteren eine Abnormalitätserfassungseinheit 321, die eine Abnormalität des Betriebszustands des Kühlungssystems 1 erfasst. Die Abnormalitätserfassungseinheit 321 ist vorgesehen, um eine Abnormalität des Kompressors 12 erfassen zu können. Eine Abnormalität des Kompressors 12 wird wie folgt erfasst. Die A/C-ECU 320 überwacht beispielsweise eine Drehzahlabnormalität, eine Wirbelstromabnormalität, eine Abnormalität einer Lufttemperatur an einem Luftauslass in die Kabine des Fahrzeugs oder dergleichen. Die A/C-ECU 320 funktioniert als eine Klimatisierungslufttemperaturbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Temperatur der Klimatisierungsluft höher oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Die Abnormalitätserfassungseinheit 321 ist vorgesehen, um eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels erfassen zu können, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 während eines Betriebs des Kompressors 12 zugeführt wird. Eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels, d. h. eine Knappheit des Kältemittels, wird wie folgt erfasst. Die A/C-ECU 320 überwacht beispielsweise eine ungenügende Kühlungsleistung, eine Luftauslasstemperaturabnormalität, eine Abnormalität des Drucks oder der Temperatur des Kältekreislaufs, eine unzureichende Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31, eine Abnormalität des Flüssigkeitsniveaus des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40, eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 oder dergleichen. Die A/C-ECU 320 funktioniert als eine Kältemittelmengenbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Menge des Kältemittels in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 größer oder kleiner als eine vorbestimmte Menge ist.
Die Steuerungsvorrichtung 300 hat des Weiteren eine Betriebsmodusumschalteinheit 322, die den Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 umschaltet. Die Betriebsmodusumschalteinheit 322 funktioniert als eine Wahlventilsteuerungseinheit und eine Strömungsregelventilsteuerungseinheit. Die Wahlventilsteuerungseinheit steuert den Öffnungs-/Schließzustand des Wahlventils 52. Die Strömungsregelventilsteuerungseinheit steuert den Öffnungsgrad des Strömungsregelventils 28. Die Betriebsmodusumschalteinheit 322 gibt ein Signal aus, das das Strömungsregelventil 28 bezüglich seines Öffnungsgrads anweist, und gibt ein Signal aus, das das Wahlventil (Ventile 57 und 58) bezüglich seines Öffnungs-/Schließzustands anweist.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem 1 zeigt. Wie in 8 gezeigt ist, wird zuerst in Schritt S10 bestimmt, ob ein EV-Schalter durch einen Fahrer des elektrischen Fahrzeugs eingeschaltet ist. Wenn der EV-Schalter nicht eingeschaltet ist und in einem AUS-Zustand ist, kehrt der Steuerungsablauf zurück und wird in einen Wartezustand versetzt. Wenn der EV-Schalter eingeschaltet wird, wird bewirkt, dass das elektrische Fahrzeug ein Fahren beginnt. Wenn das elektrische Fahrzeug fährt, erzeugen Leistungsvorrichtungen, wie der Inverter 360 und der Heraufsetzkonverter 370, Wärme. Darüber hinaus wird die Antriebsbatterie 400 durch eine chemische Reaktion entladen und geladen. Die chemische Reaktion erzeugt Wärme, so dass die Antriebsbatterie 400 Wärme erzeugt. Deshalb ist es erforderlich, die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, die den Inverter 360, den Heraufsetzkonverter 370 und die Antriebsbatterie 400 umfasst.
Anschließend wird in Schritt S20 bestimmt, ob die Klimaanlage eingeschaltet ist. Der AN/AUS-Zustand der Klimaanlage wird durch einen Insassen wie folgt umgeschaltet. Der Insasse betätigt eine Klimatisierungssteuerungstafel, die an einer Instrumententafel an der vorderen Seite der Kabine des elektrischen Fahrzeugs vorgesehen ist.
Wenn in Schritt S20 bestimmt wird, dass die Klimaanlage in einem AUS-Zustand ist, wird ein Steuerungsbefehl, der einen Stopp des Kompressors 12 anweist, von der A/C-ECU 320 zu der A/C 350 übertragen, und der Kompressor 12 wird gestoppt. In diesem Fall geht der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S40, und das Kühlungssystem 1 kühlt die EV-Vorrichtung 31 in dem Wärmerohrbetriebsmodus.
Das heißt, ein Signal, das das Wahlventil 52 bezüglich seines Öffnungs-/Schließzustands anweist, wird zu dem Wahlventil 52 (Ventile 57 und 58) übertragen, und ein Signal, das das Strömungsregelventil 28 bezüglich seines Öffnungsgrads anweist, wird zu dem Strömungsregelventil 28 übertragen. Dadurch wird das Ventil 57 vollständig geschlossen, das Ventil 58 wird vollständig geöffnet und das Strömungsregelventil 28 wird vollständig geschlossen. Somit ist der Ringpfad, der Kältemittel zirkuliert, zwischen dem Kühlungsabschnitt 30 und dem Wärmetauscher 14 gebildet, um ein Thermosiphonwärmerohr zu bilden. Flüssiges Kältemittel, das in dem Wärmetauscher 14 gekühlt ist, wird durch die Wirkung der Schwerkraft veranlasst, zu dem Kühlungsabschnitt 30 zu strömen, und Wärme wird zwischen der EV-Vorrichtung 31 und dem Kältemittel ausgetauscht, das durch die Kühlungsleitung 32 hindurchströmt. Dadurch wird die EV-Vorrichtung 31 gekühlt. Kältemitteldampf, der in dem Kühlungsabschnitt 30 erwärmt und verdampft ist, bewegt sich in dem Ringpfad nach oben und erreicht wieder den Wärmetauscher 14.
Wenn die EV-Vorrichtung 31 in dem Wärmerohrbetriebsmodus gekühlt wird, kehrt der Steuerungsablauf zurück, und dann werden eine Bestimmung in Schritt S10, ob der EV-Schalter eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, und eine Bestimmung in S20, ob die Klimaanlage eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, fortgeführt.
Wenn in Schritt S20 bestimmt wird, dass die Klimaanlage eingeschaltet ist, wird ein Steuerungsbefehl, der einen Start des Kompressors 12 anweist, von der A/C-ECU 320 zu der A/C 350 übertragen, und der Kompressor 12 wird gestartet, um Kältemittel durch den gesamten Dampfkompressionskältekreislauf 10 zirkulieren zu lassen. In diesem Fall kühlt in dem nächsten Schritt S30 das Kühlungssystem 1 die EV-Vorrichtung 31 in dem Klimaanlagenbetriebsmodus.
Das heißt, ein Signal, das das Wahlventil 52 bezüglich seines Öffnungs-/Schließzustands anweist, wird zu dem Wahlventil 52 (Ventile 57 und 58) übertragen, und ein Signal, das das Strömungsregelventil bezüglich seines Öffnungsgrads anweist, wird zu dem Strömungsregelventil 28 übertragen. Dadurch wird das Ventil 57 vollständig geöffnet, das Ventil 58 wird vollständig geschlossen und der Öffnungsgrad des Strömungsregelventils 28 wird eingestellt. Somit wird innerhalb des Kältemittels, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, bewirkt, dass eine ausreichende Menge des Kältemittels zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömt. Kältemittel, das einem Wärmeaustausch mit der Außenluft unterzogen und in dem Wärmetauscher 14 gekühlt ist, wird veranlasst, zu dem Kühlungsabschnitt 30 zu strömen, und Wärme wird zwischen der EV-Vorrichtung 31 und dem Kältemittel ausgetauscht, das durch die Kühlungsleitung 32 strömt. Dadurch wird die EV-Vorrichtung 31 gekühlt.
Es sei angemerkt, dass, anders als in dem Fall, in dem der Insasse des elektrischen Fahrzeugs die Steuerungstafel betätigt, um die Klimaanlage einzuschalten, die EV-Vorrichtung 31 in dem Klimaanlagenbetriebsmodus gekühlt werden kann, wenn durch die Steuerungsvorrichtung 300 bestimmt wird, dass es erforderlich ist, die EV-Vorrichtung 31 in dem Klimaanlagenbetriebsmodus zu kühlen. Wenn beispielsweise eine Außenlufttemperatur höher als eine vorbestimmte Temperatur ist (beispielsweise 25°C), wenn eine Klimatisierungslufttemperatur höher als eine vorbestimmte Temperatur ist (beispielsweise 20°C) oder wenn die Menge einer Kältemittelflüssigkeit in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 kleiner als eine vorbestimmte Menge ist, kann ein Steuerungsbefehl, der einen Start des Kompressors 12 anweist, von der A/C-ECU 320 zu der A/C 350 übertragen werden. Die A/C-ECU 320 kann als eine Außenlufttemperaturbestimmungseinheit funktionieren, die die Temperatur der Außenluft misst.
Alternativ, wenn das elektrische Fahrzeug unter einer Situation fährt, dass die Menge von Wärme, die durch die EV-Vorrichtung 31 erzeugt wird, groß ist, wie während eines Bergauffahrens, kann die EV-Vorrichtung 31 auch in dem Klimaanlagenbetriebsmodus gekühlt werden. Eine Kühlungsleistung des Kühlungssystems 1 zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 ist in dem Klimaanlagenbetriebsmodus, in dem der Kompressor 12 betrieben wird, relativ höher als in dem Wärmerohrbetriebsmodus. Wenn die Menge von Wärme, die durch die EV-Vorrichtung 31 erzeugt wird, groß ist, wird deshalb das Kühlungssystem 1 in dem Klimaanlagenbetriebsmodus betrieben, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Dadurch ist es möglich, ein Überhitzen der EV-Vorrichtung 31 zuverlässig zu verhindern. Die Situation, unter der das elektrische Fahrzeug fährt, kann durch Überwachen beispielsweise der Temperaturen der Vorrichtungen, die in der PCU 700 umfasst sind, der Temperatur des Substrats der PCU 700, eines Stromwerts, der zu der PCU 700 zugeführt wird, eines Drehmomentwerts des Motorgenerators, der in der Antriebseinheit 200 umfasst ist, oder dergleichen bestimmt werden.
Wenn die EV-Vorrichtung 31 in dem Klimaanlagenbetriebsmodus in Schritt S30 gekühlt wird, wird in dem nächsten Schritt S50 die Klimaanlage überwacht. Beispielsweise überwacht, wie vorstehend beschrieben ist, die A/C-ECU 320, ob es eine Abnormalität des Kompressors 12 gibt, wie eine Drehzahlabnormalität, eine Wirbelstromabnormalität und eine Lufttemperaturabnormalität an dem Luftauslass in die Kabine des Fahrzeugs.
Anschließend wird in Schritt S60 bestimmt, ob eine Abnormalität des Kompressors 12 erfasst worden ist. Wenn eine Abnormalität des Kompressors nicht erfasst worden ist, kehrt der Steuerungsablauf zurück, und dann werden eine Bestimmung in Schritt S10, ob der EV-Schalter eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, und eine Bestimmung in Schritt S20, ob die Klimaanlage eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, fortgeführt.
Wenn in Schritt S60 eine Abnormalität des Kompressors 12 erfasst worden ist, geht der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S70, und der Betriebsmodus zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 wird von dem Klimaanlagenbetriebsmodus zu dem Wärmerohrbetriebsmodus umgeschaltet. Das heißt, der Kompressor 12 wird gestoppt und das Ventil 57 wird vollständig geschlossen. Dadurch ist die erste Leitung, die Kältemittel, das von dem Kompressor 12 abgegeben wird, zu dem Kühlungsabschnitt 30 strömen lässt, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen, unterbrochen. Darüber hinaus wird das Strömungsregelventil 28 vollständig geschlossen, und das Ventil 58 wird vollständig geöffnet. Dadurch ist die zweite Leitung, die Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher 14 und dem Kühlungsabschnitt 30 aufgrund natürlicher Zirkulation zirkulieren lässt, in Verbindung, so dass es möglich ist, Kältemittel zu dem Kühlungsabschnitt 30 zuzuführen, ohne durch den Kompressor 12 hindurchzugehen.
Der Öffnungs-/Schließzustand des Wahlventils 52 wird umgeschaltet, um zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umzuschalten. Dadurch wird der Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 von dem Klimaanlagenbetriebsmodus, in dem die erste Leitung in Verbindung ist (die Fluidverbindung der ersten Leitung ist gestattet) und die zweite Leitung unterbrochen ist, zu dem Wärmerohrbetriebsmodus umgeschaltet, in dem die erste Leitung unterbrochen ist und die zweite Leitung in Verbindung ist (die Fluidverbindung der zweiten Leitung ist gestattet, d. h. eine Zirkulation des Kältemittels durch die zweite Leitung hindurch ist gestattet). Auf diese Weise wird, auch wenn eine Abnormalität des Kompressors 12 aufgetreten ist, eine Kühlungsleistung des Kühlungssystems 1 zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 aufrechterhalten.
Anschließend wird in Schritt S80 der Insasse des elektrischen Fahrzeugs über die Abnormalität des Kompressors 12 benachrichtigt. Im Speziellen wird ein Signal von der EV-ECU 310 zu der Insassenbenachrichtigungseinheit 390 übertragen. Dadurch aktiviert die Insassenbenachrichtigungseinheit 390 in geeigneter Weise eine Vorrichtung, die erfordert ist, um den Insassen über die Abnormalität des Kompressors 12 zu benachrichtigen. Beispielsweise kann der Insasse visuell über die Abnormalität durch beispielsweise Anzeigen der Normalität an der Instrumententafel benachbart zu der vorderen Seite des Fahrzeugs benachrichtigt werden, oder kann auditorisch über die Abnormalität durch beispielsweise Piepsen eines Summers oder Ankündigen „eine Abnormalität ist aufgetreten” benachrichtigt werden. Alternativ kann der Insasse auch über die Abnormalität durch Aufbringen von Schwingungen auf den Insassen, plötzliches Schließen des Luftauslasses der A/C, zwangsweise Stoppen eines Gebläses, oder dergleichen benachrichtigt werden.
Anschließend wird in Schritt S90 der Fahrzustand des Fahrzeugs beschränkt. Im Speziellen wird die Fahrbedingung des elektrischen Fahrzeugs durch Beschränken der Menge von Wärme, die durch die EV-Vorrichtung 31, wie den Inverter 360, den Heraufsetzkonverter 370 und die Antriebsbatterie 400, erzeugt wird, beschränkt, so dass die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 nicht höher als oder gleich wie eine Referenztemperatur ist (d. h. die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 ist niedriger als eine Referenztemperatur). Ein Fahren des Fahrzeugs wird durch Übertragen von Signalen von der MG-ECU 340 bzw. der Batterie-ECU 330 zu den entsprechenden Komponenten der EV-Vorrichtung 31 beschränkt. Beispielsweise wird der Fahrzustand des elektrischen Fahrzeugs so beschränkt, dass das elektrische Fahrzeug nicht mit einer plötzlichen Beschleunigung oder einer höheren Geschwindigkeit als ein vorbestimmter Wert gefahren werden kann. Darüber hinaus werden beispielsweise Informationen über eine Fahrroute des elektrischen Fahrzeugs mit Hilfe eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) ermittelt, und dann wird die Fahrroute des elektrischen Fahrzeugs beschränkt, so dass das elektrische Fahrzeug nicht bei einem Bergaufwinkel fährt, der einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Anschließend wird in Schritt S100 die EV-Vorrichtung 31, wie der MG und die Antriebsbatterie 400, überwacht. Im Speziellen wird die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 überwacht, um zu überwachen, ob die Menge von Wärme, die durch die EV-Vorrichtung 31 erzeugt wird, ansteigt und die EV-Vorrichtung 31 überhitzt, während das elektrische Fahrzeug fährt.
Anschließend wird in Schritt S110 bestimmt, ob eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 erfasst worden ist. Wenn eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 nicht erfasst worden ist, kehrt der Steuerungsablauf zurück, und dann wird in Schritt S10 die Bestimmung gemacht, ob der EV-Schalter eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, und danach wird in Schritt S20 die Bestimmung gemacht, ob die Klimaanlage eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Die Klimaanlage ist zu dieser Zeit in einem AUS-Zustand, so dass der Steuerungsablauf nach dem Schritt S20 zu Schritt S40 weitergeht. Dann kehrt der Steuerungsablauf wieder zurück und kehrt zu der Bestimmung in Schritt S10 zurück.
Wenn eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 in Schritt S110 erfasst worden ist, kehrt der Steuerungsablauf zurück zu Schritt S90, und ein Fahren des Fahrzeugs wird weiter beschränkt. Beispielsweise wird eine Beschleunigung oder eine maximale Geschwindigkeit des elektrischen Fahrzeugs oder ein Bergaufwinkel in einer Fahrroute weiter beschränkt. Dadurch wird die Menge von Wärme, die durch die EV-Vorrichtung 31 erzeugt wird, weiter beschränkt. Anschließend wird nach Durchlaufen von Schritt S100 in Schritt S110 wieder eine Bestimmung gemacht. Wenn eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 in Schritt S110 wieder erfasst worden ist, wird ein Fahren des Fahrzeugs weiter beschränkt.
Als eine Folge der Wiederholung des Beschränkens eines Fahrens des Fahrzeugs in Schritt S90 und der Bestimmung in Schritt S110 kehrt, wenn die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 niedriger als oder gleich zu einem vorbestimmten Wert wird, der Steuerungsablauf zurück. Wenn die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 nicht niedriger als oder gleich wie der vorbestimmte Wert ist, wird schließlich die maximale Geschwindigkeit des elektrischen Fahrzeugs auf 0 km pro Stunde festgelegt. Das heißt, ein Fahren des elektrischen Fahrzeugs ist verhindert.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann das Kühlungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die EV-Vorrichtung 31, die als die Wärmeerzeugungsquelle dient, in beiden Betriebsmodi kühlen, d. h. in dem „Klimaanlagenbetriebsmodus”, in dem der Kompressor 12 angetrieben wird, und in dem „Wärmerohrbetriebsmodus”, in dem der Kompressor 12 gestoppt ist. In dem Wärmerohrbetriebsmodus ist es möglich, die EV-Vorrichtung 31 ohne die Notwendigkeit des Startens des Kompressors 12 zuverlässig zu kühlen, so dass es nicht erforderlich ist, den Kompressor 12 fortlaufend zu betreiben, um die EV-Vorrichtung 31 zu kühlen. Deshalb ist es möglich, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs durch Verringern des Leistungsverbrauchs des Kompressors 12 zu verbessern, und zusätzlich ist es möglich, die Lebensdauer des Kompressors 12 zu verlängern, so dass es möglich ist, die Zuverlässigkeit des Kompressors 12 zu verbessern.
Der Öffnungs-/Schließzustand des Wahlventils 52 wird in Abstimmung mit einem Start oder Stopp des Kompressors 12 zum Umschalten des Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 gesteuert. Dadurch ist es möglich, zwischen dem Klimaanlagenbetriebsmodus und dem Wärmerohrbetriebsmodus weiter zuverlässig umzuschalten und Kältemittel zu einem geeigneten Pfad in jedem Betriebsmodus strömen zu lassen.
Der Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 kann wie folgt umgeschaltet werden. Der Insasse des elektrischen Fahrzeugs betätigt manuell die Steuerungstafel, um den AN/AUS-Zustand der Klimaanlage umzuschalten. Wenn eine Klimatisierung in der Fahrzeugkabine nicht erforderlich ist, schaltet der Insasse die Klimaanlage aus, um den Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 so umzuschalten, dass die EV-Vorrichtung 31 in dem Wärmerohrbetriebsmodus gekühlt wird. Wenn der Wärmerohrbetriebsmodus ausgewählt ist, stoppt der Kompressor 12, so dass es möglich ist, die Betriebszeit des Kompressors 12 weiter zu verringern. Als eine Folge ist es möglich, des Weiteren in bemerkenswerter Weise vorteilhafte Effekte zu erhalten, nämlich eine Verringerung des Leistungsverbrauchs des Kompressors 12 und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kompressors 12.
Der Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 wird automatisch zu dem Wärmerohrbetriebsmodus umgeschaltet, wenn eine Abnormalität des Kompressors 12 in dem Klimaanlagenbetriebsmodus erfasst worden ist, in dem der Kompressor 12 in Betrieb ist. Wenn eine Abnormalität in dem Kompressor 12 aufgetreten ist, ist es dadurch möglich, die EV-Vorrichtung 31 aufgrund des Wärmerohrbetriebsmodus fortlaufend zu kühlen, so dass es möglich ist, die EV-Vorrichtung 31 in einem geeignet gekühlten Zustand zu halten. Somit ist es möglich, ein Überhitzen der EV-Vorrichtung 31 und als eine Folge einen schlechten Betrieb der EV-Vorrichtung zu der Zeit eines Fehlers des Kompressors 12 zu verhindern, so dass es möglich ist, ein Fahren des elektrischen Fahrzeugs mit einer gewissen Strecke selbst nach Versagen des Kompressors 12 zu gestatten.
Durch Beschränken des Fahrzustands des elektrischen Fahrzeugs, wenn eine Abnormalität des Kompressors 12 erfasst worden ist, wird die Menge von Wärme, die von der EV-Vorrichtung 31 erzeugt wird, die als die Antriebsquelle des elektrischen Fahrzeugs arbeitet, verringert. Dadurch ist es möglich, ein Überhitzen der EV-Vorrichtung 31 weiter zuverlässig zu vermeiden. Wenn eine Abnormalität des Kompressors 12 erfasst worden ist, wird darüber hinaus der Insasse des elektrischen Fahrzeugs über die Abnormalität benachrichtigt und kann zuverlässig erkennen, dass eine Abnormalität in dem Kompressor 12 aufgetreten ist, so dass der Fahrer des elektrischen Fahrzeugs das elektrische Fahrzeug früh und sicher stoppen kann.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Im Vergleich zu 8 ist in dem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, statt des Schritts S60, in dem bestimmt wird, ob eine Abnormalität des Kompressors 12 erfasst worden ist, ein Schritt S160 umfasst, in dem bestimmt wird, ob eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 während eines Betriebs des Kompressors 12 zugeführt wird, erfasst worden ist.
In diesem Fall überwacht, beim Überwachen der Klimaanlage in Schritt S50, die A/C-ECU 320 beispielsweise eine unzureichende Kühlungsleistung, eine Luftauslasstemperaturabnormalität, eine Abnormalität des Drucks oder der Temperatur des Kältekreislaufs, eine unzureichende Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31, eine Abnormalität des Flüssigkeitsniveaus des Gas-Flüssigkeit-Trenners 40, eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 oder dergleichen, um dadurch eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels zu überwachen, d. h. eine Knappheit der Strömungsrate des Kältemittels. Anschließend wird in Schritt S160 bestimmt, ob eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels erfasst worden ist. Wenn eine Abnormalität nicht erfasst worden ist, kehrt der Steuerungsablauf zurück. Wenn eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels in Schritt S160 erfasst worden ist, geht der Steuerungsablauf weiter zu Schritt S70, und der Betriebsmodus zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 wird von dem Klimaanlagenbetriebsmodus zu dem Wärmerohrbetriebsmodus umgeschaltet.
Die anderen Schritte sind die gleichen wie diejenigen des Beispiels, das mit Bezug auf 8 beschrieben ist, so dass die Beschreibung davon nicht wiederholt wird.
Wenn eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels in dem Klimaanlagenbetriebsmodus, in dem der Kompressor 12 in Betrieb ist, erfasst worden ist, wird der Betriebsmodus des Kühlungssystems 1 automatisch zu dem Wärmerohrbetriebsmodus umgeschaltet. Wenn die Strömungsrate des Kältemittels zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 gering ist, ist es dadurch möglich, die EV-Vorrichtung 31 aufgrund des Wärmerohrbetriebsmodus kontinuierlich zu kühlen, so dass es möglich ist, die EV-Vorrichtung 31 in einem geeignet gekühlten Zustand zu halten. Somit ist es möglich, ein Überhitzen der EV-Vorrichtung 31 und als eine Folge einen schlechten Betrieb der EV-Vorrichtung 31 zu verhindern, so dass es möglich ist, ein Fahren des elektrischen Fahrzeugs mit einer gewissen Strecke und einen sicheren Stopp zu gestatten.
Zweite Ausführungsform
10 ist ein Blockdiagramm, das die Details der Gestaltung einer Steuerungsvorrichtung 300 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die Steuerungsvorrichtung 300, die in 10 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die mit Bezug auf 7 beschrieben ist, darin, dass eine Kühlungsleistungserhöhungseinheit 323 zum Erhöhen einer Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 weiter umfasst ist.
Die Kühlungsleistungserhöhungseinheit 323 kann beispielsweise ein Steuerungssignal zu dem Kondensatorgebläse 42 übertragen. In diesem Fall kann die Kühlungsleistungserhöhungseinheit 323, die einen Befehl, um eine Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 zu erhöhen, von der A/C-ECU 320 empfangen hat, die Drehzahl des Kondensatorgebläses 42 erhöhen, um die Menge von Luft zu erhöhen, die zu dem Wärmetauscher 14 zugeführt wird. Wenn die Menge von Luft, die zu dem Wärmetauscher 14 zugeführt wird, erhöht wird, wird die Menge von Wärme, die zwischen dem Kältemittel und Außenluft in dem Wärmetauscher 14 ausgetauscht wird, erhöht, um es dadurch möglich zu machen, das Kältemittel in dem Wärmetauscher 14 weiter zu kühlen. Als eine Folge wird die Menge von Kältemittel in einem gesättigten Flüssigkeitszustand, das in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gespeichert ist, erhöht, um es dadurch möglich zu machen, eine größere Menge von flüssigem Kältemittel zu dem Kühlungsabschnitt 30 zuzuführen, so dass es möglich ist, eine Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 zu erhöhen.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie in 11 gezeigt ist, ist in der zweiten Ausführungsform, statt des Schritts S90 des Beschränkens eines Fahrens des Fahrzeugs in der ersten Ausführungsform, ein Schritt S190 des Aktivierens einer Steuerung zum Erhöhen einer Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 umfasst. In Schritt S190 wird ein Steuerungssignal zu dem Kondensatorgebläse 42 übertragen, um die Drehzahl des Kondensatorgebläses 42 zu erhöhen, um dadurch die Menge von Luft zu erhöhen, die zu dem Wärmetauscher 14 zugeführt wird. Dadurch wird Kältemittel in dem Wärmetauscher 14 weiter gekühlt, um die Menge von Kältemittel zu erhöhen, die in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 40 gespeichert ist, und eine größere Menge von flüssigem Kältemittel wird zu dem Kühlungsabschnitt 30 zugeführt. Somit erhöht sich eine Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31.
In der anschließenden Bestimmung von Schritt S110, wenn eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 erfasst worden ist, kehrt der Steuerungsablauf zu Schritt S190 zurück, und dann wird eine Steuerung zum weiteren Erhöhen einer Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 aktiviert. Beispielsweise wird die Drehzahl des Kondensatorgebläses 42 weiter erhöht, um die Menge von Luft weiter zu erhöhen, die zu dem Wärmetauscher 14 zugeführt wird. Dadurch wird Wärme weiter effizient von der EV-Vorrichtung 31 entfernt. Anschließend, nach Durchlaufen des Schritts S100, wird in Schritt S110 wieder eine Bestimmung gemacht. Wenn eine Abnormalität der Temperatur der EV-Vorrichtung 31 in Schritt S110 wieder erfasst worden ist, wird eine Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 weiter erhöht.
Als eine Folge der Wiederholung des Erhöhens einer Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 in Schritt S190 und der Bestimmung in Schritt S110, wenn die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 niedriger ist als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert, kehrt der Steuerungsablauf zurück. Wenn die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 nicht niedriger als oder gleich wie der vorbestimmte Wert ist, wird schließlich bestimmt, dass die Menge von Wärme, die durch die EV-Vorrichtung 31 erzeugt wird, übermäßig gegenüber einer Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31 in dem Wärmerohrbetriebsmodus ist, so dass ein Fahren des elektrischen Fahrzeugs verhindert wird.
Die anderen Schritte sind die gleichen wie diejenigen des Beispiels, das mit Bezug auf 8 beschrieben ist, so dass die Beschreibung davon nicht wiederholt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, erhöht die Steuerungsvorrichtung 300 für das Kühlungssystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Kühlungsleistung zum Kühlen der EV-Vorrichtung 31, wenn eine Abnormalität des Kompressors 12 erfasst worden ist, um dadurch die Menge von Wärme zu erhöhen, die von der EV-Vorrichtung 31 dissipiert, die als die Antriebsquelle des elektrischen Fahrzeugs in Betrieb ist. Dadurch ist es möglich, das Kühlungssystem 1 so zu steuern, dass die Temperatur der EV-Vorrichtung 31 nicht höher ist als oder gleich wie eine Referenztemperatur, so dass es möglich ist, ein Überhitzen der EV-Vorrichtung 31 weiter zuverlässig zu vermeiden.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Steuerungsverfahrens für das Kühlungssystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Im Vergleich zu 11 ist in dem Beispiel, das in 12 gezeigt ist, statt des Schritts S60 des Bestimmens, ob eine Abnormalität des Kompressors 12 erfasst worden ist, ein Schritt S160 des Bestimmens umfasst, ob eine Abnormalität der Strömungsrate des Kältemittels, das zu dem Kühlungsabschnitt 30 während eines Betriebs des Kompressors 12 zugeführt wird, erfasst worden ist. In diesem Fall ist es, wie in dem Fall der Steuerung in dem anderen Beispiel der ersten Ausführungsform, das mit Bezug auf 9 beschrieben ist, möglich, ein Überhitzen der EV-Vorrichtung 31 und als eine Folge einen schlechten Betrieb der EV-Vorrichtung 31 zu verhindern, so dass es möglich ist, ein Fahren des elektrischen Fahrzeugs mit einer gewissen Strecke und einen sicheren Stopp zu gestatten.
Es sei angemerkt, dass in den vorstehenden Ausführungsformen das Kühlungssystem 1, das eine elektrische Vorrichtung kühlt, die an dem Fahrzeug montiert ist, durch Heranziehen der EV-Vorrichtung 31 als ein Beispiel beschrieben ist. Die elektrische Vorrichtung ist nicht auf die dargestellten elektrischen Vorrichtungen, wie den Inverter und den Motorgenerator, beschränkt. Die elektrische Vorrichtung kann eine beliebige elektrische Vorrichtung sein, solange sie Wärme erzeugt, wenn sie in Betrieb ist. In dem Fall, in dem es eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen gibt, die zu kühlen sind, hat die Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen in wünschenswerter Weise einen gemeinsamen Kühlungssolltemperaturbereich. Der Kühlungssolltemperaturbereich ist ein geeigneter Temperaturbereich als eine Temperaturumgebung, in der die elektrischen Vorrichtungen betrieben werden.
Des Weiteren ist die Wärmeerzeugungsquelle, die durch das Kühlungssystem 1 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung gekühlt wird, nicht auf die elektrische Vorrichtung beschränkt, die an dem Fahrzeug montiert ist; stattdessen kann sie eine beliebige Vorrichtung sein, die Wärme erzeugt, oder kann ein Wärmeerzeugungsabschnitt einer beliebigen Vorrichtung sein.
Die Ausführungsformen der Erfindung sind vorstehend beschrieben; jedoch können die Gestaltungen der Ausführungsformen kombiniert werden, wo es geeignet ist. Darüber hinaus sollten die Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, in allen Belangen als nur beispielhaft und nicht beschränkend betrachtet werden. Der Umfang der Erfindung ist nicht durch die vorstehende Beschreibung, sondern durch die angehängten Ansprüche gekennzeichnet, und es ist beabsichtigt, alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs äquivalent zu dem Umfang der angehängten Ansprüche zu umfassen.
Das Kühlungssystem gemäß den Aspekten der Erfindung kann insbesondere vorteilhaft auf ein Kühlen einer elektrischen Vorrichtung, wie einen Motorgenerator und einen Inverter, unter Verwendung eines Dampfkompressionskältekreislaufs zum Kühlen einer Kabine in einem Fahrzeug, wie einem elektrischen Fahrzeug, das mit der elektrischen Vorrichtung ausgestattet ist, angewendet werden.

Claims

Steuerungsvorrichtung (300) für ein Kühlungssystem (1), das eine Wärmeerzeugungsquelle (31) kühlt, wobei das Kühlungssystem (1) folgendes hat: einen Kompressor (12), der Kältemittel zirkuliert; einen Wärmetauscher (14), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; einen Kühlungsabschnitt (30), der das Kältemittel verwendet, um die Wärmeerzeugungsquelle (31) zu kühlen; eine erste Leitung, durch die hindurch das Kältemittel, das von dem Kompressor (12) abgegeben worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt (30) strömt; eine zweite Leitung, durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher (14) und dem Kühlungsabschnitt (30) zirkuliert; und ein Wahlventil (52; 57, 58), das zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umschaltet, wobei die Steuerungsvorrichtung (300) folgendes aufweist: eine Erfassungseinheit (321), die gestaltet ist, um eine Abnormalität des Kompressors (12) zu erfassen; und eine Umschalteinheit (322), die gestaltet ist, um das Wahlventil (52; 57, 58) umzuschalten, um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit (321) erfasst worden ist.
Steuerungsvorrichtung (300) für ein Kühlungssystem (1), das eine Wärmeerzeugungsquelle (31) kühlt, wobei das Kühlungssystem (1) folgendes hat: einen Kompressor (12), der Kältemittel zirkuliert; einen Wärmetauscher (14), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; einen Kühlungsabschnitt (30), der das Kältemittel verwendet, um die Wärmeerzeugungsquelle (31) zu kühlen; eine erste Leitung, durch die hindurch das Kältemittel, das von dem Kompressor (12) abgegeben worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt (30) strömt; eine zweite Leitung, durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher (14) und dem Kühlungsabschnitt (30) zirkuliert; und ein Wahlventil (52; 57, 58), das zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umschaltet; wobei die Steuerungsvorrichtung (300) folgendes aufweist: eine Erfassungseinheit (321), die gestaltet ist, um eine Abnormalität einer Strömungsrate des Kältemittels zu erfassen, das zu dem Kühlungsabschnitt (30) während eines Betriebs des Kompressors (12) zugeführt wird; und eine Umschalteinheit (322), die gestaltet ist, um das Wahlventil (52; 57, 58) umzuschalten, um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit (321) erfasst worden ist.
Steuerungsvorrichtung (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeerzeugungsquelle (31) an einem Fahrzeug (1000) montiert ist und die Steuerungsvorrichtung (300) des Weiteren folgendes aufweist: eine Beschränkungseinheit, die gestaltet ist, um einen Fahrzustand des Fahrzeugs (1000) zu beschränken, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit (321) erfasst worden ist.
Steuerungsvorrichtung (300) nach Anspruch 3, wobei die Wärmeerzeugungsquelle (31) eine elektrische Vorrichtung (31) ist, die an dem Fahrzeug (1000) montiert ist, und die Beschränkungseinheit den Fahrzustand des Fahrzeugs durch Beschränken einer Menge von Wärme beschränkt, die durch die elektrische Vorrichtung (31) erzeugt wird, so dass eine Temperatur der elektrischen Vorrichtung (31) niedriger als eine Referenztemperatur ist.
Steuerungsvorrichtung (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren folgendes aufweist: eine Kühlungsleistungserhöhungseinheit (323), die gestaltet ist, um eine Kühlungsleistung des Kühlungssystems (1) zum Kühlen der Wärmeerzeugungsquelle (31) zu erhöhen, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit (321) erfasst worden ist.
Steuerungsvorrichtung (300) nach Anspruch 5, wobei die Kühlungsleistungserhöhungseinheit (323) die Kühlungsleistung des Kühlungssystems (1) zum Kühlen der Wärmeerzeugungsquelle (31) durch Erhöhen einer Menge einer Wärme erhöht, die zwischen dem Kältemittel und der Außenluft in dem Wärmetauscher (14) ausgetauscht wird.
Steuerungsvorrichtung (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die des Weiteren folgendes aufweist: eine Benachrichtigungseinheit (390), die gestaltet ist, um eine Benachrichtigung über die Abnormalität vorzusehen, wenn die Abnormalität durch die Erfassungseinheit (321) erfasst worden ist.
Steuerungsverfahren für ein Kühlungssystem (1), das eine Wärmeerzeugungsquelle (31) kühlt, wobei das Kühlungssystem (1) folgendes hat: einen Kompressor (12), der Kältemittel zirkuliert; einen Wärmetauscher (14), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; einen Kühlungsabschnitt (30), der das Kältemittel verwendet, um die Wärmeerzeugungsquelle (31) zu kühlen; eine erste Leitung, durch die hindurch das Kältemittel, das von dem Kompressor (12) abgegeben worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt (30) strömt; eine zweite Leitung, durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher (14) und dem Kühlungsabschnitt (30) zirkuliert; und ein Wahlventil (52; 57, 58), das zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umschaltet, wobei das Steuerungsverfahren folgendes aufweist: Bestimmen, ob es eine Abnormalität in dem Kompressor (12) gibt; und Umschalten des Wahlventils (52; 57, 58), um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Steuerungsverfahren für ein Kühlungssystem (1), das eine Wärmeerzeugungsquelle (31) kühlt, wobei das Kühlungssystem (1) folgendes hat: einen Kompressor (12), der Kältemittel zirkuliert; einen Wärmetauscher (14), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; einen Kühlungsabschnitt (30), der das Kältemittel verwendet, um die Wärmeerzeugungsquelle (31) zu kühlen; eine erste Leitung, durch die hindurch das Kältemittel, das von dem Kompressor (12) abgegeben worden ist, zu dem Kühlungsabschnitt (30) strömt; eine zweite Leitung, durch die hindurch das Kältemittel zwischen dem Wärmetauscher (14) und dem Kühlungsabschnitt (30) zirkuliert; und ein Wahlventil (52; 57, 58), das zwischen einer Fluidverbindung der ersten Leitung und einer Fluidverbindung der zweiten Leitung umschaltet, wobei das Steuerungsverfahren folgendes aufweist: Bestimmen, ob es eine Abnormalität in einer Strömungsrate des Kältemittels gibt, das zu dem Kühlungsabschnitt (30) während eines Betriebs des Kompressors (12) zugeführt wird; und Umschalten des Wahlventils (52; 57, 58), um die Fluidverbindung der ersten Leitung zu unterbrechen und um die Fluidverbindung der zweiten Leitung zu gestatten, wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Wärmeerzeugungsquelle (31) an einem Fahrzeug (1000) montiert ist und das Steuerungsverfahren des Weiteren folgenden Schritt aufweist: Beschränken eines Fahrzustands des Fahrzeugs (1000), wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die Wärmeerzeugungsquelle (31) eine elektrische Vorrichtung (31) ist, die an dem Fahrzeug (1000) montiert ist, und der Fahrzustand des Fahrzeugs (1000) durch Beschränken einer Menge von Wärme, die durch die elektrische Vorrichtung (31) erzeugt wird, so beschränkt wird, dass eine Temperatur der elektrischen Vorrichtung (31) niedriger ist als eine Referenztemperatur.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, des Weiteren mit folgendem Schritt: Erhöhung einer Kühlungsleistung des Kühlungssystems (1) zum Kühlen der Wärmeerzeugungsquelle (31), wenn bestimmt wird, dass es die Abnormalität gibt.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die Kühlungsleistung des Kühlungssystems (1) zum Kühlen der Wärmeerzeugungsquelle (31) durch Erhöhen einer Menge von Wärme verbessert wird, die zwischen dem Kältemittel und der Außenluft in dem Wärmetauscher (14) ausgetauscht wird.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, des Weiteren mit folgendem Schritt: Vorsehen einer Benachrichtigung über die Abnormalität, wenn bestimmt ist, dass es die Abnormalität gibt.