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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr
2012-281284 , eingereicht am 25 Dezember 2012, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kältekreislaufvorrichtung, die mehrere Objekte, die gekühlt werden sollen, kühlt.
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Hintergrundtechnik
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Herkömmlicherweise sind Elektrofahrzeuge, einschließlich ein Elektroauto und ein Hybridfahrzeug, konstruiert, um elektrische Leistung, die in einer Sekundärbatterie gespeichert ist, über einen Inverter oder ähnliches zu liefern, um dadurch eine Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs auszugeben Die Temperatur der Sekundärbatterie, die durch eine Lithiumionenbatterie verkörpert wird, wird durch die Erzeugung von Joulescher Wärme aufgrund der Übertragung von elektrischer Leistung während des Fahrens, Ladens, etc erhöht Wenn ihre Temperatur eine vorgegebene Temperatur übersteigt, könnte die Sekundärbatterie verschlechtert werden oder reißen Aus diesem Grund ist eine Kühlvorrichtung erforderlich, um die Batterie auf der vorgegebenen Temperatur oder niedriger zu halten.
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Als die Kühlvorrichtung wird ein Dampfkompressionskältekreislauf, der Luft für das Innere, die in ein Fahrzeuginneres geblasen werden soll, kühlt, wie in dem Patentdokument 1 offenbart, verwendet. Die in dem Patentdokument 1 offenbarte Kältekreislaufvorrichtung umfasst einen ersten Verdampfer, der die Luft für das Innere kühlt, und einen zweiten Verdampfer, der die Sekundärbatterie kühlt Der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer sind parallel zueinander auf der strömungsabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung durch einen Strahler angeordnet.
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Dokument des Stands der Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP 2003 - 279 180 A
- Patentdokument 2: deutsche Patentveröffentlichung Nr. DE 10 2004 004 027 A1
- Patentdokument 3: deutsche Patentveröffentlichung Nr. DE 10 2009 015 653 A1
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfinder der vorlegenden Anmeldung haben durch ihre Untersuchungen herausgefunden, dass die Verwendung des Kältekreislaufs zum Kühlen der Sekundärbatterie wie die in dem Patentdokument 1 offenbarte Kältekreislaufvorrichtung die folgenden Probleme haben könnte.
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Im Allgemeinen sind Teile, die den Kältekreislauf bilden, wie etwa ein Kompressor und ein Strahler, in einem Motorraum oder einer Motorhaube eines Vorderteils eines Fahrzeugs angeordnet. Andererseits ist die Sekundärbatterie unter einem Boden für Fahrgäste in der Mitte des Fahrzeugs oder unter einem Rücksitz oder einem Kofferraum in dem hinteren Teil des Fahrzeugs angeordnet, um seinen Montageraum sicherzustellen. Das heißt, eine Kältemittelleitung, die mit dem zweiten Verdampfer verbunden ist, umfasst eine Auswärtskältemittelleitung von einem Verzweigungsabschnitt auf der strömungsabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung durch den Strahler zu dem zweiten Verdampfer ebenso wie eine Rückführungskältemittelleitung von dem zweiten Verdampfer zu einem Vereinigungsabschnitt auf der strömungsaufwärtigen Seite einer Kältemittelströmung durch ein Gebläse. Folglich ist die Kältemittelleitung, die mit dem zweiten Verdampfer verbunden ist, länger als die einer Kältemittelleitung, die mit dem ersten Verdampfer verbunden ist. Die Länge der Kältemittelleitung, die mit dem zweiten Verdampfer verbunden ist, ist abhängig von der Position der Anordnung des zweiten Verdampfers auf jedem Weg etwa 5 m.
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In der in dem Patentdokument 1 offenbarten Kältekreislaufvorrichtung läuft während des Kühlens der Sekundärbatterie ein Kältemittel mit hoher Dichte, das aus dem Strahler strömt, durch die vorstehend erwähnte lange Auswärtskältemittelleitung, woraufhin folgt, dass sie von einem Dekompressor, der nahe dem zweiten Verdampfer angeordnet ist, dekomprimiert wird und dann in den zweiten Verdampfer strömt.
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Da, wie vorstehend erwähnt, die Auswärtskältemittelleitung des zweiten Verdampfers lang ist, ist ein Innenvolumen der Auswärtskältemittelleitung groß, so dass in der Auswärtskältemittelleitung eine große Menge des flüssigen Kältemittels mit hoher Dichte vorhanden ist Folglich erhöht die in dem Patentdokument 1 offenbarte Kältekreislaufvorrichtung 1 die Menge des in dem gesamten Kältemittelkreislauf eingeschlossenen Kältemittels im Vergleich zu einer Kältekreislaufvorrichtung mit nur einem ersten Verdampfer erheblich. Zum Beispiel wird sich eine erforderliche Kältemittelmenge in jeder Betriebsart, wie etwa einem alleinigen Luftkühlbetrieb unter Verwendung des ersten Verdampfers, einem alleinigen Batteriekühlbetrieb unter Verwendung des zweiten Verdampfers, stark unterscheiden. Die Zunahme in der Menge des eingeschlossenen Kältemittels führt zu einer Zunahme der Kältemittelkosten Der große Unterschied in der erforderlichen Kältemittelmenge könnte zu einer Zunahme im Volumen einer Vorrichtung, die das überschüssige Kältemittel in dem Kreislauf lagert, führen.
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In der vorstehenden Beschreibung dient der erste Verdampfer dazu, die Luft für das Innere zu kühlen, und der zweite Verdampfer kühlt die Sekundärbatterie, wenngleich nicht nur dies der Fall ist Alternativ könnte ein Fall, in dem der erste Verdampfer ein erstes Objekt, das gekühlt werden soll, kühlt und der zweite Verdampfer ein zweites Objekt, das gekühlt werden soll, kühlt, ein derartiges Problem haben.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorangehenden Angelegenheiten gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kältekreislaufvorrichtung bereitzustellen, die die Menge des eingeschlossenen Kältemittels in dem gesamten Kältekreislauf verringern kann und auch eine Differenz in der benötigten Kältemittelmenge zwischen ihren Betriebsarten verringern kann.
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Eine Kältekreislaufvorrichtung der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einen Strahler, der Wärme von dem Kältemittel, das von dem Kompressor ausgestoßen wird, abführt; einen ersten Dekompressor und einen zweiten Dekompressor, die parallel auf einer strömungsabwärtigen Seite des Strahlers in einer Kältemittelströmung angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten Dekompressoren geeignet sind, das aus dem Strahler strömende Kältemittel zu dekomprimieren; einen ersten Verdampfer, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem ersten Dekompressor dekomprimiert wird, und einem ersten Objekt, das gekühlt werden soll, austauscht, um das erste Objekt, das gekühlt werden soll, zu kühlen und das Kältemittel zu verdampfen; einen zweiten Verdampfer, der Wärme zwischen dem von dem zweiten Dekompressor dekomprimierten Kältemittel und einem zweiten Objekt, das gekühlt werden soll, austauscht, um das zweite Objekt, das gekühlt werden soll, zu kühlen und das Kältemittel zu verdampfen; einen ersten Auswärtsdurchgang und einen zweiten Auswärtsdurchgang, die Kältemittelströmungswege sind, die von einem Verzweigungsabschnitt, der auf der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung durch den Strahler bereitgestellt ist, verzweigt werden und die geeignet sind, die Kältemittel von dem Verzweigungsabschnitt jeweils zu Kältemitteleinlässen des ersten Verdampfers und des zweiten Verdampfers zu leiten; und einen ersten Rückführungsdurchgang und einen zweiten Rückführungsdurchgang, die Kältemittelströmungswege sind, die sich an einem Vereinigungsabschnitt, der auf einer strömungsaufwärtigen Seite einer Kältemittelströmung durch den Kompressor bereitgestellt ist, vereinigen und die geeignet sind, die Kältemittel jeweils von Kältemittelauslässen des ersten Verdampfers und des zweiten Verdampfers zu dem Vereinigungsabschnitt zu leiten.
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Der zweite Auswärtsdurchgang hat einen Kältemittelströmungsweg, der länger als der des ersten Auswärtsdurchgangs ist Außerdem ist ein Teil des zweiten Auswärtsdurchgangs, der sich auf einer strömungsabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung in Bezug auf den zweiten Dekompressor befindet, durch eine Innenleitung einer Doppelleitung und eine Außenleitung, die die Innenleitung bedeckt, definiert, und wenigstens ein Teil des zweiten Rückführungsdurchgangs ist durch die Außenleitung definiert Außerdem ist der zweite Dekompressor in dem zweiten Auswärtsdurchgang in Bezug auf die Doppelleitung auf einer Seite des Verzeigungsabschnitts bereitgestellt.
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Hier bedeuten die Formulierungen „Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem ersten Objekt, das gekühlt werden soll“ und „Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem zweiten Objekt, das gekühlt werden soll“, wie sie hier verwendet werden, nicht nur den direkten Wärmetauscher, sondern auch den indirekten Wärmeaustauscher über ein Wärmemedium.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist der zweite Dekompressor auf einer Seite des Verzweigungsabschnitts in dem zweiten Auswärtsdurchgang angeordnet Folglich wird ein Abschnitt des zweiten Auswärtsdurchgangs, durch den ein flüssiges Kältemittel mit einer hohen Dichte strömt, kurz, und ein Abschnitt, durch den ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel mit einer niedrigen Dichte, das von dem zweiten Dekompressor dekomprimiert wurde, strömt, wird im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite Dekompressor auf einer Seite des zweiten Verdampfers in dem zweiten Auswärtsdurchgang angeordnet ist, lang. Daher kann die Menge an Kältemittel, die in dem zweiten Auswärtsdurchgang vorhanden ist, verringert werden Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die eingeschlossene Kältemittelmenge in dem gesamten Kältekreislauf verringert werden, und ein Unterschied in der erforderlichen Kältemittelmenge zwischen den jeweiligen Betriebsarten kann ebenfalls verringert werden.
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Ferner wird gemäß der vorliegenden Offenbarung der Abschnitt des zweiten Auswärtsdurchgangs, durch den das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel strömt, durch die Innenleitung der Doppelleitung gebildet, und der zweite Rückführungsdurchgang wird durch die Außenleitung der Doppelleitung gebildet. Folglich dient das durch die Außenleitung strömende Kältemittel als ein Wärmeisolator, der die Aufnahme von Wärme durch das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel, das durch den zweiten Auswärtsdurchgang strömt, von außen im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite Auswärtsdurchgang durch die einzelne Leitung gebildet wird, unterdrücken kann. Als ein Ergebnis kann die vorliegende Offenbarung die Kühlleistung des zweiten Verdampfers im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite Auswärtsdurchgang durch die einzelne Leitung gebildet wird, verbessern.
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Alternativ kann in der Kältekreislaufvorrichtung der vorliegenden Offenbarung in der Betriebsart, in der zugelassen wird, dass das Kältemittel sowohl durch den ersten als auch den zweiten Verdampfer strömt, eine Strömungswegschnittfläche der Außenleitung wenigstens in einem Teil der Doppelleitung kleiner als eine Strömungswegschnittfläche der Innenleitung sein, so dass ein Kältemitteldruck an dem Kältemittelauslass des zweiten Verdampfers höher als der des Kältemittelauslasses des ersten Verdampfer ist.
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Folglich wird in der Betriebsart, in der zugelassen wird, dass das Kältemittel sowohl durch den ersten als auch den zweiten Verdampfer strömt, ein Druckverlust in dem zweiten Rückführungsdurchgang groß, so dass der Kältemittelduck auf der zweiten Verdampferseite höher als der auf der ersten Verdampferseite gehalten werden kann. Wenn die Kältemitteltemperatur des zweiten Verdampfers höher als die des ersten Verdampfers sein soll, kann die vorstehende Temperaturbeziehung erreicht werden, indem ein Dekompressor, wie etwa eine feste Drossel, zu dem zweiten Rückführungsdurchgang hinzugefügt wird Jedoch kann die vorliegende Offenbarung die Temperaturbeziehung ohne Hinzufügen des Kompressors in dem zweiten Rückführungsdurchgang erreichen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer alleinigen Luftkühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in einer ersten Ausführungsform zeigt
- 2 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer alleinigen Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt
- 3 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Batteriekühl-Luftkühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt
- 4 ist eine Querschnittansicht einer in 1 bis 3 gezeigten Doppelleitung,
- 5 ist ein Mollierdiagramm, das den Zustand von Kältemittel in der alleinigen Luftkühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt
- 6 ist ein Mollierdiagramm, das den Zustand von Kältemittel in der alleinigen Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt
- 7 ist ein Mollierdiagramm, das den Zustand von Kältemittel in der Batteriekühl-Luftkühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt
- 8 ist eine Schnittansicht einer Auswärtskältemittelleitung und einer Rückführungskältemittelleitung in einem Batteriekühlverdampfer in der verwandten Technik
- 9 ist eine Schnittansicht einer Auswärtskältemittelleitung und einer Rückführungskältemittelleitung in einem Batteriekühlverdampfer eines Vergleichsbeispiels
- 10 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das einen Kältekreislauf in einer zweiten Ausführungsform zeigt
- 11 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältekreislaufvorrichtung in einer dritten Ausführungsform zeigt
- 12 ist eine Perspektivschnittansicht, die die Struktur einer Doppelleitung in einer vierten Ausführungsform zeigt
- 13 ist ein Diagramm, das einen Kühlmechanismus für eine zweite Batterie in einer fünften Ausführungsform zeigt
- 14 ist ein Diagramm, das einen Kühlmechanismus für eine zweite Batterie in einer sechsten Ausführungsform zeigt
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben Die gleichen oder äquivalente Teile werden in den nachstehenden Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt.
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(Erste Ausführungsform)
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In einer ersten Ausführungsform wird eine Kältekreislaufvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Hybridfahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs sowohl von einem Elektromotor zum Fahren als auch einer Brennkraftmaschine erhalten kann Wie in 1 bis 3 gezeigt, verwendet das Hybridfahrzeug die Kältekreislaufvorrichtung 10, um das Fahrzeuginnere zu kühlen und auch um eine Sekundärbatterie 53 zu kühlen, die elektrische Leistung darin speichert, die an den Elektromotor zum Fahren geliefert werden soll.
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Die Kältekreislaufvorrichtung 10 hat eine Struktur, die einen Empfängerkreislauf für die Klimatisierung als Basiskreislauf umfasst, zu dem eine Sekundärbatteriekühlfunktion hinzugefügt ist Der Basiskreislauf hat verschiedene Vorrichtungen, einschließlich eines Kompressors 11, eines Außenkondensators 12, eines Luftkühlexpansionsventils 16 und eines Innenverdampfers 17 Diese jeweiligen Vorrichtungen sind durch Kältemittelleitungen miteinander verbunden. In dem Basiskreislauf ist der Batteriekühlverdampfer 18 parallel zu dem Innenverdampfer 17 auf der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung des Außenkondensators 12 angeordnet, und ein Batteriekühlexpansionsventil 19 ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung des Batteriekühlverdampfers 18 angeordnet.
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In der vorliegenden Offenbarung entspricht der Außenkondensator 12 einem Strahler, das Luftkühlexpansionsventil 16 entspricht einem ersten Dekompressor, der Innenverdampfer 17 entspricht einem ersten Verdampfer, das Batteriekühl-Expansionsventil 19 entspricht einem zweiten Dekompressor, und der Batteriekühlverdampfer 18 entspricht einem zweiten Verdampfer Die Luft für das Innere, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, ist das erste Objekt, das gekühlt werden soll, und die Sekundärbatterie 53 ist ein zweites Objekt, das gekühlt werden soll.
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Die Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet ein teilhalogeniertes Fluorkohlenwasserstoff- (HFC-) Kältemittel oder ähnliches als das Kältemittel und bildet einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreislauf, dessen hochdruckseitiger Druck den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt.
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Nun wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 nachstehend im Detail beschrieben.
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Der Kompressor 11 dient dazu, das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 anzusaugen, zu komprimieren und auszustoßen Der Kompressor 11 ist als ein elektrischer Kompressor aufgebaut, der einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung unter Verwendung eines Elektromotors drehend antreibt und eine feste Ausstoßkapazität hat Die Drehzahl des Elektromotors des Kompressors 11 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von einer später zu beschreibenden Steuerung 40 ausgegeben wird. Eine Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 ist mit einer Kältemitteleinlassseite des Außenkondensators 12 gekoppelt.
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Der Außenkondensator 12 wirkt als ein Strahler, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch ihn zirkuliert, und Außenluft, die von einem Gebläseventilator 12a geblasen wird, austauscht, wodurch Wärme von dem Kältemittel, das von dem Kompressor ausgestoßen wird, abgeführt wird, um das Kältemittel zu kondensieren Insbesondere ist der Außenkondensator 12 ein sogenannter Unterkühlungskondensator, der einen Kondensationsabschnitt 13, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 und einen Unterkühlungsabschnitt 15 umfasst. Der Kondensationsabschnitt 13 tauscht Wärme zwischen dem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen gasphasigen Kältemittel und Luft aus, um dadurch das Kältemittel zu kondensieren Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 scheidet das aus dem Kondensationsabschnitt 13 strömende Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel ab Der Unterkühlungsabschnitt 15 kühlt das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömende flüssige Kältemittel.
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Die Kältekreislaufvorrichtung 10 umfasst einen ersten Auswärtsdurchgang 22 und einen zweiten Auswärtsdurchgang 23 Der erste Auswärtsdurchgang 22 umfasst einen Kältemittelströmungsweg 21, der das aus dem Außenkondensator 12 strömende Kältemittel zu einem Verzweigungsabschnitt 20 leitet, und einen Kältemittelströmungsweg, der von dem Verzweigungsabschnitt 20 verzweigt und das Kältemittel von dem Verzweigungsabschnitt 20 zu einem Kältemitteleinlass des Innenverdampfers 17 leitet. Der zweite Auswärtsdurchgang 23 leitet das Kältemittel von dem Verzweigungsabschnitt 20 zu dem Kältemitteleinlass des Batteriekühlverdampfers 18.
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Die Kältekreislaufvorrichtung 10 umfasst ferner einen ersten Rückführungsdurchgang 25, einen zweiten Rückführungsdurchgang 26 und einen Kältemittelströmungsweg 27. Der erste Rückführungsdurchgang 25 ist ein Kältemittelströmungsweg, der mit einem Vereinigungsabschnitt 24 vereinigt wird. Der erste Rückführungsdurchgang 25 leitet das aus einem Kältemittelauslass des Innenverdampfers 17 strömende Kältemittel zu dem Vereinigungsabschnitt 24. Der zweite Rückführungsdurchgang 26 leitet das aus einem Kältemittelauslass des Batteriekühlverdampfers 18 strömende Kältemittel zu dem Vereinigungsabschnitt 24. Der Kältemittelströmungsweg 27 leitet das Kältemittel von dem Vereinigungsabschnitt 24 zu der Ansaugseite des Kompressors 11.
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Der erste Auswärtsdurchgang 22 ist mit einem ersten Öffnungs-/Schließventil 22a und dem Luftkühlexpansionsventil 16 versehen.
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Das erste Öffnungs-/Schließventil 22a ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Öffnungs- und Schließarbeitsgänge durch eine Steuerspannung gesteuert werden, die von der Steuerung 40 ausgegeben wird. Das Umschalten zwischen dem Vorhandensein und Nichtvorhandensein der Kältemittelströmung in dem ersten Auswärtsdurchgang 22 wird durch Öffnen oder Schließen des ersten Öffnungs-/Schließventils 22a durchgeführt. Folglich bildet das erste Öffnungs-/Schließventil 22a den Kältemittelströmungswegumschalter.
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Das Luftkühlexpansionsventil 16 ist ein Dekompressor, der das aus dem Außenkondensator 12 in den Innenverdampfer 17 strömende Kältemittel dekomprimiert. Das Luftkühlexpansionsventil 16 ist ein mechanisches Expansionsventil, das seinen Ventilöffnungsgrad derart einstellt, dass ein Überhitzungsgrad des aus dem Innenverdampfer 17 strömenden Kältemittels auf einen vorgegebenen Wert, z. B. 5°C gesteuert wird.
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Der Innenverdampfer 17 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem von dem Luftkühlexpansionsventil 16 dekomprimierten Kältemittel und der Luft für das Innere austauscht, um dadurch die Luft für das Innere zu kühlen, während das Kältemittel verdampft wird.Der Innenverdampfer 17 ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung in Bezug auf einen Heizungskern 33 in einem Gehäuse 31 einer Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet.
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Der zweite Auswärtsdurchgang 23 ist mit einem zweiten Öffnungs-/Schließventil 23a und dem Batteriekühlexpansionsventil 19 versehen.
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Das zweite Öffnungs-/Schließventil 23a ist wie das erste Öffnungs-/Schließventil 22a ein elektromagnetisches Ventil Das Umschalten zwischen dem Vorhandensein und Nichtvorhandensein der Kältemittelströmung in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23 wird durch Öffnen und Schließen des zweiten Öffnungs-/Schließventils 23a durchgeführt Folglich bildet das zweite Öffnungs-/Schließventil 23a den Kältemittelströmungswegumschalter.
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Das Batteriekühlexpansionsventil 19 ist ein Dekompressor, der das Kältemittel dekomprimiert, das in den Batteriekühlverdampfer 18 strömen soll. Das Batteriekühlexpansionsventil 19 ist ein mechanisches Expansionsventil, das seinen Ventilöffnungsgrad derart einstellt, dass ein Überhitzungsgrad des Kältemittels, das aus dem Batteriekühlverdampfer 18 strömt und dann eine Außenleitung 28b einer später zu beschreibenden Doppelleitung 28 durchläuft, auf einen vorgegebenen Wert, z. B 5°C, gesteuert wird.
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Der Batteriekühlverdampfer 18 ist in einer Batteriepackung 50 angeordnet, die einen Luftdurchgang für eine Batterieluft bildet, die in die Sekundärbatterie 53 geblasen werden soll Der Batteriekühlverdampfer 18 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 dekomprimierten Kältemittel und der Batterieluft austauscht, um dadurch die Batterieluft zu kühlen, während das Kältemittel verdampft wird, Kurz gesagt ist der Batteriekühlverdampfer 18 ein Wärmetauscher, der über die Batterieluft indirekt Wärme zwischen dem Kältemittel und der Sekundärbatterie 53 austauscht.
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Der vorstehend erwähnte Kompressor 11, der Außenkondensator 12, das Batteriekühlexpansionsventil 19, der Verzweigungsabschnitt 20, das erste Öffnungs-/Schließventil 22a, das zweite Öffnungs-/Schließventil 23a und der Vereinigungsabschnitt 24 sind in einem Motorraum E1 in dem Vorderteil des Fahrzeugs angeordnet Das Luftkühlexpansionsventil 16 und der Innenverdampfer 17 sind in dem vordersten Teil eines Fahrzeugraums angeordnet Der Batteriekühlverdampfer 18 ist im Vergleich zu dem Innenverdampfer 17 in einem hinteren Teil des Fahrzeugs angeordnet und von dem Verbrennungsmotorraum E1 beabstandet angeordnet Folglich hat der zweite Auswärtsdurchgang 23 einen Kältemittelströmungsweg, der länger als der des ersten Auswärtsdurchgangs 22 ist, und ebenso hat der zweite Rückführungsdurchgang 26 einen Kältemittelströmungsweg, der länger als der des ersten Rückführungsdurchgangs 25 ist.
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Das Batteriekühlexpansionsventil 19 ist in der Nachbarschaft des Verzweigungsabschnitts 20 angeordnet, das heißt, ist auf einer Seite näher an dem Verzweigungsabschnitt 20 als der Batteriekühlverdampfer 18 in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23 angeordnet. Beachten Sie, dass die Position des Batteriekühlexpansionsventils 19 nicht auf die Nachbarschaft des Verzweigungsabschnitts 20 beschränkt ist Alternativ kann das Batteriekühlexpansionsventil 19 eher auf einer Seite des Verzweigungsabschnitts 20 als der Mitte des zweiten Auswärtsdurchgangs 23 angeordnet sein.
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Ein Teil 23b des zweiten Auswärtsdurchgangs 23 auf der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung in Bezug auf das Batteriekühlexpansionsventil 19 wird durch eine Innenleitung 28a der in 4 gezeigten Doppelleitung 28 gebildet, Ein Teil 26a des zweiten Rückführungsdurchgangs 26 wird durch die Außenleitung 28b der in 4 gezeigten Doppelleitung 28 gebildet. Die Doppelleitung 28 umfasst die Innenleitung 28a und die Außenleitung 28b, die die Innenleitung bedeckt. Der größte Teil der Doppelleitung 28 ist außerhalb des Fahrzeugraums unter dem Boden des Fahrzeugs angeordnet, während er mit einer Abdeckung oder ähnlichem bedeckt ist oder nach außen freiliegt.
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Die verwendete Doppelleitung 28 ist eine, die die Innenleitung 28a, die innerhalb der Außenleitung 28b positioniert ist, umfasst und in der der Außendurchmesser der Innenleitung 28a kleiner als ein Innendurchmesser der Außenleitung 28b ist In der Doppelleitung 28 ist ein Kältemittelströmungsweg der Außenleitung 28b zwischen der Außenoberfläche der Innenleitung 28a und der Innenoberfläche der Außenleitung 28b ausgebildet und erstreckt sich in die gleiche Richtung wie eine Ausdehnungsrichtung der Innenleitung.
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Wie später beschrieben wird, lässt es die Innenleitung 28a zu, dass das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel hindurch strömt, und der Innendurchmesser der Innenleitung 28a wird auf 10,3 mm festgelegt, was das gleiche wie der einer allgemeinen Gaskältemittelleitung ist Beachten Sie, dass eine Auswärtsleitung eines allgemeinen Verdampfers erlaubt, dass das flüssige Kältemittel hindurch strömt und der Innendurchmesser der Auswärtsleitung ungefähr 6 mm ist.
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Ferner ist in der gesamten Doppelleitung 28 eine Strömungswegschnittfläche S2 der Außenleitung 28b kleiner festgelegt als eine Strömungswegschnittfläche S1 der Innenleitung 28a (S1 > S2).
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Nun wird nachstehend die Innenklimatisierungseinheit 30 beschrieben Die Innenklimatisierungseinheit 30 dient dazu, die Luft für das Innere, deren Temperatur eingestellt wird, in den Fahrzeugraum zu blasen Die Innenklimatisierungseinheit 30 ist im Inneren eines Armaturenbretts (Instrumententafel) auf der Vorderseite des Fahrzeugraums angeordnet Die Innenklimatisierungseinheit 30 wird aufgebaut, indem sie ein Gebläse 32, den vorstehend erwähnten Innenverdampfer 17, den Heizungskern 33 und ähnliches in dem Gehäuse 31 aufnimmt, das eine Außenhülle bildet.
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Das Gehäuse 31 ist aus Harz hergestellt und bildet darin einen Luftdurchgang für Luft für das Innere Ein (nicht gezeigter) Innen-/Außenluftumschalter, der zwischen der Luft (Innenluft) in dem Fahrzeuginneren und Außenluft umschaltet, um die Ausgewählte einzuleiten, ist auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Luftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet.
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Das Gebläse 32 dient dazu, die über den Innen-/Außenluftumschalter angesaugte Luft in das Fahrzeuginnere zu blasen Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Vielflügel-Zentrifugalventilator mit einem Elektromotor antreibt Die Drehzahl des Gebläses 32 (d h das Luftblasvolumen) wird von einer Steuerspannung gesteuert, die von der Steuerung 40 ausgegeben wird
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Der Innenverdampfer 17 und der Heizungskern 33 sind auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung von dem Gebläse 32 in dieser Reihenfolge in Bezug auf die Luftströmung für das Innere angeordnet Der Heizungskern 33 ist ein Heizwärmetauscher, der die Luft für das Innere unter Verwendung eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine als eine Wärmequelle heizt.
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Eine Luftmischklappe 34 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung in dem Innenverdampfer 17 und auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung durch den Heizungskern 33 angeordnet Die Luftmischklappe 34 stellt den Anteil des Volumens der Luft, die den Heizungskern 33 durchläuft, an der Luft, die den Innenverdampfer 17 durchlaufen hat, ein Die Luftmischklappe 34 wird von einem Steuersignal angetrieben, das von der Steuerung 40 ausgegeben wird.
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Ein Mischraum 35 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung in dem Heizungskern 33 bereitgestellt, um die Luft, die durch Austauschen von Wärme mit dem Kältemittel in dem Heizungskern 33 geheizt wird, mit der Luft, die nicht geheizt wird, zu mischen, während der Heizungskern 33 umgangen wird.
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Ausblasöffnungen, die die klimatisierte Luft, die in dem Mischraum 35 vermischt wird, in das Fahrzeuginnere als einen Raum, der klimatisiert werden soll, ausblasen, sind auf der strömungsgabwärtigsten Seite der Luftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet Insbesondere umfassen die Ausblasöffnungen eine Gesichtsausblasöffnung, die die klimatisierte Luft in Richtung des Oberkörpers eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum bläst, eine Fußausblasöffnung, die die klimatisierte Luft in Richtung der Füße des Fahrgasts bläst, und eine Entfrosterausblasöffnung, die die klimatisierte Luft in Richtung der Innenseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs bläst (wobei diese Öffnungen nicht gezeigt sind).
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Folglich stellt die Luftmischklappe 34 den Anteil des Luftvolumens, das den Heizungskern 33 durchläuft, ein, um die Temperatur von klimatisierter Luft, die in dem Mischraum 35 vermischt wird, einzustellen, wobei auf diese Weise die Temperatur der aus jeder Ausblasöffnung geblasene klimatisierten Luft gesteuert wird.
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Eine Gesichtsklappe, eine Fußklappe und eine Entfrosterklappe (nicht gezeigt) sind jeweils auf den strömungsaufwärtigen Seiten der Luftströmungen durch die Gesichtsausblasöffnung, die Fußausblasöffnung und die Entfrosterausblasöffnung angeordnet Die Gesichtsklappe stellt eine Öffnungsfläche der Gesichtsausblasöffnung ein Die Fußklappe stellt eine Öffnungsfläche der Fußausblasöffnung ein Die Entfrosterklappe stellt eine Öffnungsfläche der Entfrosterausblasöffnung ein.
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Als nächstes wird nachstehend die Batteriepackung 50 beschrieben Die Batteriepackung 50 ist auf einer Seite der Bodenoberfläche des Fahrzeugs angeordnet, die sich zwischen einem Kofferraum und einem Rücksitz auf der Rückseite des Fahrzeugs befindet. Die Batteriepackung 50 bildet einen Luftdurchgang, der die Batterieluft innerhalb eines Metallgehäuses 51, das einem elektrischen Isolierverfahren unterzogen wurde (zum Beispiel mit einem Isoliermaterial beschichtet wurde) zirkuliert und bläst Die Batteriepackung 50 nimmt ein Gebläse 52, den Batteriekühlverdampfer 18, die Sekundärbatterie 53 und ähnliches in dem Luftdurchgang auf.
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Das Gebläse 52 ist ein elektrisches Gebläse, das auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung durch den Batteriekühlverdampfer 18 angeordnet ist und das geeignet ist, die Batterieluft in Richtung des Batteriekühlverdampfers 18 zu blasen. Die Drehzahl des Gebläses 52 (Volumen an geblasener Luft) wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die von der Steuerung 40 ausgegeben wird. Ferner ist die Sekundärbatterie 53 auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung durch den Batteriekühlverdampfer 18 angeordnet Die strömungsabwärtige Seite der Luftströmung durch die Sekundärbatterie 53 steht mit der Ansaugöffnungsseite des Gebläses 52 in Verbindung.
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Wenn das Gebläse 52 einmal betrieben wird, wird die von dem Batteriekühlverdampfer 18 gekühlte Luft folglich auf die Sekundärbatterie 53 geblasen, wodurch die Sekundärbatterie 53 gekühlt wird Dann wird die Batterieluft, die die Sekundärbatterie 53 kühlt, in das Gebläse 52 gesaugt, und dann erneut in Richtung des Batteriekühlverdampfers 18 geblasen.
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Als nächstes wird nachstehend eine elektrische Steuerung beschrieben. Die Steuerung 40 umfasst einen bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM deren periphere Schaltung umfasst. Die Steuerung 40 führt verschiedene Berechnungen und Verfahren auf der Basis von in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen durch, um dadurch die Betriebe verschiedener Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind, zu steuern.
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Eine Gruppe verschiedener Steuersensoren ist mit der Eingangsseite der Steuerung 40 verbunden. Die Sensoren umfassen einen Innenluftsensor, der eine Temperatur des Fahrzeuginneren erfasst, einen Außenluftsensor, der eine Temperatur der Außenluft erfasst, einen Sonnenstrahlungssensor, der eine Menge an Sonnenstrahlung in dem Fahrzeuginneren erfasst, einen ersten Verdampfertemperatursensor 41, der eine Temperatur von Blasluft (Verdampfertemperatur) aus dem Innenverdampfer 17 erfasst, Die Sensoren umfassen auch einen Luftheizausblastemperatursensor, der die Blaslufttemperatur des Heizungskerns 33 erfasst, einen Batterietemperatursensor 42, der die Temperatur der Sekundärbatterie 53 direkt erfasst, und einen zweiten Verdampfertemperatursensor 43, der die Blaslufttemperatur des Batteriekühlverdampfers erfasst.
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Ein (nicht gezeigtes) Bedienfeld ist in der Nähe einer Instrumententafel in dem Vorderteil des Fahrzeugraums angeordnet und mit der Eingangsseite der Steuerung 40 verbunden. Bediensignale werden von verschiedenen Arten von Bedienschaltern, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, ausgegeben Verschiedene Bedienschalter, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, umfassen einen Klimaanlagenbedienschalter, um die Klimatisierung eines Fahrzeuginneren anzufordern, einen Fahrzeuginnentemperaturfestlegungsschalter zum Festlegen einer Fahrzeuginnentemperatur, einen Auswahlschalter für eine Klimatisierungsbetriebsart und ähnliches.
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Die Steuerung 40 hat eine Steuereinheit darin integriert, die verschiedene Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind, steuert Die Struktur (Hardware und Software), die den Betrieb jeder der Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, steuert, baut die Steuereinheit auf, die den Betrieb der entsprechenden Vorrichtung, die gesteuert werden soll, steuert Zum Beispiel bildet die Struktur (Hardware und Software), die den Betrieb des Kompressors 11 steuert, in der Steuerung 40 einen Kältemittelausstoßkapazitätssteuerabschnitt, und die Struktur, die den Betrieb jeder der verschiedenen Vorrichtungen steuert, die als der Kältemittelströmungswegumschaltabschnitt dient, bildet einen Kältemittelströmungsweg-Umschaltsteuerabschnitt.
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Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 mit der vorstehend erwähnten Struktur nachstehend beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 das Luftkühlen des Fahrzeuginneren und das Kühlen der Sekundärbatterie 53 durchführen Das Luftheizen des Fahrzeuginneren wird von dem Heizungskern 33 durchgeführt.
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Das Umschalten der Betriebsart zwischen der Luftkühlbetriebsart zum Kühlen des Fahrzeuginneren und der Luftheizbetriebsart zum Heizen des Fahrzeuginneren wird durchgeführt, indem bewirkt wird, dass die Steuerung 40 ein Steuerprogramm ausführt, das vorab in einer Speicherschaltung gespeichert wird.
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Das Steuerprogramm wird ausgeführt, um eine Steuerroutine zu wiederholen Die Steuerroutine bedingt das Lesen eines Bediensignals von dem Bedienfeld und von Erfassungssignalen von einer Gruppe von Sensoren für die Steuerung, das Bestimmen des Steuerzustands jeder von verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, basierend auf den Erfassungssignalen und dem Bediensignal, die gelesen werden, und das Ausgeben eines Steuersignals oder einer Steuerspannung an jede Steuervorrichtung, die gesteuert werden soll, um den bestimmten Steuerzustand zu erhalten
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Was die Klimatisierungsbetriebsart des Fahrzeuginneren anbetrifft, wird die Betriebsart beim Lesen des Bediensignals von dem Bedienfeld auf die Luftkühlbetriebsart geschaltet, wenn von dem Auswahlschalter bei einem eingeschalteten Klimatisierungsbedienschalter (EIN) Luftkühlen ausgewählt wird. Andererseits wird die Betriebsart auf die Luftheizbetriebsart umgeschaltet, wenn von dem Auswahlschalter bei eingeschaltetem Klimatisierungsbedienschalter (EIN) Luftheizen ausgewählt wird.
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Eine Batteriekühlbetriebsart zum Kühlen der Sekundärbatterie 53 wird durchgeführt, wenn eine Batterietemperatur höher als eine vorgegebene Temperatur ist, oder wenn eine Lufttemperatur innerhalb der Batteriepackung beim Lesen eines Erfassungssignals von der Steuersensorgruppe höher als eine vorgegebene Temperatur ist.
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Nun wird eine Beschreibung der Betriebe der vorstehend erwähnten Hauptbetriebsarten gegeben.
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(a) Alleinige Luftkühlbetriebsart
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Die alleinige Luftkühlbetriebsart ist eine Betriebsart zum Durchführen der Luftkühlung des Fahrzeuginneren, indem zugelassen wird, dass das Kältemittel nur durch den Innenverdampfer 17 und den Batteriekühlverdampfer 18 strömt, ohne die Sekundärbatterie 53 zu kühlen. Die Betriebsart wird zum Beispiel durchgeführt, wobei ein Bedienschalter des Bedienfelds eingeschaltet (EIN) ist, wenn das Kühlen von dem Bedienschalter ausgewählt wird und die Batterietemperatur niedriger als die vorgegebene Temperatur ist.
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In der Betriebsart öffnet die Steuerung 40 das erste Öffnungs-/Schließventil 22a und schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 23a Auf diese Weise führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, der zulässt, dass das Kältemittel, wie durch dicke Linien und durchgezogene Pfeile von 1 angezeigt, hindurch strömt.
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Die Steuerung 40 berechnet eine Ziellufttemperatur TAO, die eine Zieltemperatur von Luft ist, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, basierend auf Werten des Erfassungssignals und des Bediensignals, die gelesen werden. Ferner bestimmt die Steuerung 40 den Betriebszustand jeder von verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen (Steuersignal, das an jede von verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, ausgegeben werden soll), die mit der Ausgangsseite der Steuerung 40 verbunden sind, basierend auf der berechneten Ziellufttemperatur TAO und dem Erfassungssignal von der Sensorgruppe.
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Zum Beispiel wird die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11, das heißt, das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, auf die folgende Weise bestimmt Eine Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO des Innenverdampfers 17 wird basierend auf der Ziellufttemperatur TAO unter Bezug auf das vorher in der Steuerung 40 gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt. Ein Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, wird basierend auf dem Erfassungsergebnis bestimmt, das von einem Verdampfertemperatursensor 41 erhalten wird, so dass eine Temperatur von Luft, die aus dem Innenverdampfer 17 geblasen wird, sich der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO nähert, Im Allgemeinen ist es notwendig, dass die Luftkühlung eine hohe Kühlkapazität von 1 bis 5 kW hat Um die Luftkühlleistung und die Entfeuchtungsleistung sicherzustellen, muss die Blaslufttemperatur des Innenverdampfers 17 etwa 1°C sein Die Drehzahl des Kompressors 11 wird derart bestimmt, dass die Blaslufttemperatur des Innenverdampfers 17 etwa 1°C ist.
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Die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 32 in der Innenklimatisierungseinheit 30 ausgegeben werden soll, wird basierend auf der Ziellufttemperatur TAO unter Bezug auf ein Steuerkennfeld bestimmt, das vorab in der Speicherschaltung gespeichert wird Das Steuersignal, das an einen Antriebsabschnitt der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchgang des Heizungskerns 33 schließt und dass die gesamte Luft, die den Innenverdampfer 17 durchlaufen hat, den Heizungskern 33 umgeht.
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Das Gebläse 52 der Batteriepackung 50 wird gestoppt. Wenn die Sekundärbatterie 53 nur durch Lüftungsluft gekühlt wird, kann das Gebläse 52 betrieben werden.
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Dann wird das Steuersignal oder die Steuerspannung von der Steuerung 40 an die Vorrichtung, die gesteuert werden soll, ausgegeben, um den Steuerzustand zu erhalten, der auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt wird.
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Folglich strömt das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der alleinigen Luftkühlbetriebsart, wie in 1 bis 5 gezeigt, in dieser Reihenfolge von dem Kompressor 11 zu dem Außenkondensator 12, dem Luftkühlexpansionsventil 16, dem Innenverdampfer 17 und dann zu dem Kompressor 11.
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Zu dieser Zeit nimmt in dem Innenverdampfer 17 das von dem Luftkühlexpansionsventil 16 dekomprimierte Kältemittel Wärme aus der Luft für das Innere, die von dem Gebläse geblasen wird, auf, um sich selbst zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Luft für das Innere gekühlt, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginneren erreicht wird.
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(b) Alleinige Batteriekühlbetriebsart
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Die alleinige Batteriekühlbetriebsart ist eine Betriebsart zum alleinigen Kühlen der Sekundärbatterie 52, indem zugelassen wird, dass das Kältemittel nur durch den Batteriekühlverdampfer 18 des Innenverdampfers 17 und den Batteriekühlverdampfer 18 strömt, ohne das Fahrzeuginnere zu klimatisieren Die Betriebsart wird zum Beispiel durchgeführt, wobei der Bedienschalter des Bedienfelds ausgeschaltet (AUS) ist, wenn die Batterietemperatur höher als die vorgegebene Temperatur ist.
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In der Betriebsart schließt die Steuerung 40 das erste Öffnungs-/Schließventil 22a und öffnet das zweite Öffnungs-/Schließventil 23a Auf diese Weise führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, der zulässt, dass das Kältemittel, wie durch dicke Linien und durchgezogene Pfeile von 2 angezeigt, hindurch strömt.
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Mit der vorstehend beschriebenen Kältekreislaufstruktur bestimmt die Steuerung 40 die Betriebszustände der jeweiligen verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, die mit der Ausgangsseite der Steuerung 40 verbunden sind, basierend auf dem Erfassungssignal von der Sensorgruppe.
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Die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 wird gemäß einer erforderlichen Batteriekühlungskapazität gesteuert, die basierend auf der Erfassungstemperatur von dem Batterietemperatursensor 42 oder dem zweiten Verdampfertemperatursensor 43 berechnet wird. Eine Wärmeerzeugungsmenge von der Batterie während des Fahrens ist sehr klein, z. B. ungefähr einige hundert W und ist somit selbst bei einer Schnellladung, die die maximale Wärmemenge erzeugt, ungefähr 2 kW oder ähnliches. Folglich ist die erforderliche Batteriekühlkapazität kleiner als die Luftkühlkapazität. Die Drehzahl des Kompressors 11 wird derart bestimmt, dass die Blaslufttemperatur des Batteriekühlverdampfers 18, die von dem zweiten Verdampfertemperatursensor 43 erfasst wird, höher als die des Innenverdampfers 17 ist.
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Da das Steuersignal, das an das Gebläse 32 der Innenklimatisierungseinheit 30 ausgegeben werden soll, anzeigt, dass die Luftkühlung unnötig ist, wird das Gebläse 32 gestoppt. Wenn nur das Fahrzeuginnere belüftet wird, kann das Gebläse 32 betrieben werden.
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Das Steuersignal, das an das Gebläse 52 der Batteriepackung 50 ausgegeben wird, wird derart bestimmt, dass eine Blaskapazität des Gebläses 52 eine vorbestimmte Blaskapazität ist.
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Dann wird das Steuersignal oder die Steuerspannung von der Steuerung 40 an die Vorrichtung, die gesteuert werden soll, ausgegeben, um den Steuerzustand zu erhalten, der auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt wird.
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Folglich strömt das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der alleinigen Batteriekühlbetriebsart, wie in 2 und 6 gezeigt, in dieser Reihenfolge von dem Kompressor 11 zu dem Außenkondensator 12, dem Verzweigungsabschnitt 20, dem Batteriekühlexpansionsventil 19, der Innenleitung 28a der Doppelleitung 28 (siehe 4), dem Batteriekühlverdampfer 18, der Außenleitung 28b der Doppelleitung 28 (siehe 4), dem Vereinigungsabschnitt 24 und dann dem Kompressor 11.
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Zu dieser Zeit wird das aus dem Außenkondensator 12 strömende Kältemittel von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 in ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel dekomprimiert. Das Kältemittel strömt in diesem Zustand durch die Innenleitung 28a der Doppelleitung 28 und strömt dann in den Batteriekühlverdampfer 18. Das Kältemittel, das in den Batteriekühlverdampfer 18 strömt, nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 52 geblasenen Batterieluft auf, um sich selbst zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Batterie gekühlt, wodurch die Sekundärbatterie 53 gekühlt wird.
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(c) Batteriekühl-Luftkühlbetriebsart
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Die Batteriekühl-Luftkühlbetriebsart ist eine Betriebsart zum gleichzeitigen Durchführen des Kühlens der Sekundärbatterie 53 und auch des Luftkühlens des Fahrzeuginneren, indem zugelassen wird, dass das Kältemittel sowohl durch den Innenverdampfer 17 als auch den Batteriekühlverdampfer 18 strömt.
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In der Betriebsart öffnet die Steuerung 40 sowohl das erste Öffnungs-/Schließventil 22a als auch das zweite Öffnungs-/Schließventil 23a Folglich führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, der zulässt, dass das Kältemittel, wie durch dicke Linien und durchgezogene Pfeile von 3 angezeigt, hindurch strömt.
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Mit der Kältemittelkreislaufstruktur bestimmt die Steuerung 40 die Betriebszustände der jeweiligen verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, die mit der Ausgangsseite der Steuerung 40 verbunden sind, basierend auf dem Erfassungssignal von der Sensorgruppe.
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In Bezug auf die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 wird ein Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, basierend auf dem Erfassungsergebnis, das von dem Verdampfertemperatursensor 41 ausgegeben wird, derart bestimmt, dass eine Temperatur von Luft, die aus dem Innenverdampfer 17 geblasen wird, sich wie in der alleinigen Luftkühlbetriebsart der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO nähert.
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Steuersignale, die an das Gebläse 32 der Innenklimatisierungseinheit 30 und die Luftmischklappe 34 ausgegeben werden sollen, werden auf die gleiche Weise wie in der alleinigen Luftkühlbetriebsart bestimmt, Ein Steuersignal, das an das Gebläse 52 der Batteriepackung 50 ausgegeben werden soll, wird auf die gleiche Weise wie in der alleinigen Batteriekühlbetriebsart bestimmt.
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Dann wird das Steuersignal oder die Steuerspannung von der Steuerung 40 an die Vorrichtung, die gesteuert werden soll, ausgegeben, um den Steuerzustand zu erhalten, der auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt wird
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Folglich strömt das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Batteriekühl-Luftkühlbetriebsart, wie in 3 und 7 gezeigt, in dieser Reihenfolge von dem Kompressor 11 zu dem Außenkondensator 12, dem Verzweigungsabschnitt 20, dem Luftkühlexpansionsventil 16, dem Innenverdampfer 17, dem Vereinigungsabschnitt 24 und dann dem Kompressor 11, während das Kältemittel in dieser Reihenfolge von dem Verzweigungsabschnitt 20 zu dem Batteriekühlexpansionsventil 19, dem Batteriekühlverdampfer 18 und dann zu dem Vereinigungsabschnitt 24 strömt. Beachten Sie, dass ein in 7 gezeigtes Mollierdiagramm einen Kältemittelzustand, der erhalten wird, wenn das Kältemittel durch den Innenverdampfer 17 strömt, ebenso wie einen anderen Kältemittelzustand darstellt, der erhalten wird, wenn das Kältemittel durch den Batteriekühlverdampfer 18 strömt.
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Zu dieser Zeit nimmt das von dem Luftkühlexpansionsventil 16 dekomprimierte Kältemittel in dem Innenverdampfer 17 auf die gleiche Weise wie in der alleinigen Kühlbetriebsart Wärme aus der Luft für das Innere, die von dem Gebläse 32 geblasen wird, auf, um sich selbst zu verdampfen. Folglich wird die Luft für das Innere gekühlt, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginneren erreicht wird.
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Andererseits wird das aus dem Außenkondensator 12 strömende Kältemittel auf der Seite des Batteriekühlverdampfers 18 von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 in ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel dekomprimiert. Das Kältemittel strömt in diesem Zustand durch die Innenleitung 28a der Doppelleitung 28 und strömt dann in den Batteriekühlverdampfer 18 Das in den Batteriekühlverdampfer 18 strömende Kältemittel nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 52 geblasenen Luft auf, um sich selbst zu verdampfen Auf diese Weise wird die Batterie gekühlt, wodurch die Sekundärbatterie 53 gekühlt wird.
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Wie in 4 gezeigt, ist die gesamte Doppelleitung 28 derart aufgebaut, dass eine Strömungswegschnittfläche S2 der Außenleitung 28b kleiner als eine Strömungswegschnittfläche S1 der Innenleitung ist, was einen Druckverlust erhöht, der erzeugt wird, wenn das Kältemittel durch das Innere der Außenleitung 28b, das den zweiten Rückführungsdurchgang 26 bildet, strömt In diesem Fall werden der Kältemitteldruck und die Kältemitteltemperatur an einem Kältemittelauslass 18b des Batteriekühlverdampfers 18 im Vergleich dazu, wenn die Strömungswegschnittfläche S2 der Außenleitung 28b größer oder gleich der Strömungswegschnittfläche S1 der Innenleitung 28a ist, erhöht, was die Blaslufttemperatur an dem Batteriekühlverdampfer 18 erhöht. Unter Verwendung dieser Charakteristiken wird der Kältemitteldruck an dem Batteriekühlverdampfer 18 höher gehalten als der an dem Innenverdampfer 17 und die Blaslufttemperatur an dem Batteriekühlverdampfer 18 wird höher festgelegt als die an dem Innenverdampfer 17.
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Eines der Verfahren zur Erhöhung eines Druckverlusts des Kältemittels, das durch den zweiten Rückführungsdurchgang 26 strömt, bedingt das Hinzuführen eines Dekompressors, wie etwa einer festen Drossel, zu dem zweiten Rückführungsdurchgang 26 Jedoch braucht die erste Ausführungsform den Kompressor nicht hinzufügen.
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In der ersten Ausführungsform ist die gesamte Doppelleitung 28 derart aufgebaut, dass die Strömungswegschnittfläche S2 der Außenleitung 28b kleiner als die Strömungswegschnittfläche S1 der Innenleitung 28a ist Nicht alles, aber ein Teil der Doppelleitung 28 kann auf eine derartige Weise aufgebaut sein.
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Als nächstes werden die Ergebnisse der ersten Ausführungsform beschrieben.
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In der ersten Ausführungsform ist das Batteriekühlexpansionsventil 19 auf der Seite näher an dem Verzweigungsabschnitt 20 als der Batteriekühlverdampfer 18 in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23 angeordnet.
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Folglich wird ein Abschnitt des zweiten Auswärtsdurchgangs 23, durch den das flüssige Kältemittel mit hoher Dichte strömt, kurz, und ein Abschnitt davon, durch den ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel mit niedriger Dichte, das von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird, strömt, wird im Vergleich zu dem Fall, in dem das Batteriekühlexpansionsventil 19 in der Nähe des Batteriekühlverdampfers 18 angeordnet ist, lang Als ein Ergebnis kann die Kältemittelmenge, die in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23 vorhanden ist, verringert werden.
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Insbesondere wenn das Batteriekühlexpansionsventil 19 in der Nähe des Batteriekühlverdampfers 18 angeordnet ist, strömt das flüssige Kältemittel, das den Verzweigungsabschnitt 20 durchläuft, durch einen langen Abschnitt von dem Verzweigungsabschnitt 20 zu dem Batteriekühlexpansionsventil 19 und wird dann von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 dekomprimiert, um in den Batteriekühlverdampfer 18 zu strömen Die Dichte des flüssigen Kältemittels ist bei 40°C 1150 kg/m3 Wenn somit angenommen wird, dass der Abschnitt von dem Verzweigungsabschnitt 20 zu dem Batteriekühlexpansionsventil 19 aus einer Kältemittelleitung mit einem Innendurchmesser von 6 mm und einer Länge von 5 m aufgebaut ist, ist die Kältemittelmenge in der Kältemittelleitung 163 g, wenn die Temperatur des Kältemittels 40°C ist.
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Da andererseits in der ersten Ausführungsform das Batteriekühlexpansionsventil 19 in der Nähe des Verzweigungsabschnitts 20 angeordnet ist, wird das flüssige Kältemittel von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 in gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel dekomprimiert, sobald das flüssige Kältemittel den Verzweigungsabschnitt 20 durchläuft Das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel strömt durch einen langen Abschnitt von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 zu dem Batteriekühlverdampfer 18, um in den Batteriekühlverdampfer 18 zu strömen Die Dichte des gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittels ist bei 10°C 100 kg/m3 Folglich ist unter der Annahme, dass der Abschnitt von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 zu dem Batteriekühlverdampfer 18 aus einer Kältemittelleitung mit einem Innendurchmesser von 10,3 mm und einer Länge von 5 m aufgebaut ist, die Kältemittelmenge in der Kältemittelleitung ist 42 g, wenn die Temperatur des Kältemittels 10°C ist.
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Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform die Kältemittelmenge in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23 erheblich verringert werden. Als ein Ergebnis kann die in dem gesamten Kältekreislauf eingeschlossene Kältemittelmenge verringert werden, und eine Differenz in der benötigten Kältemittelmenge zwischen den Betriebsarten kann verringert werden.
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Das Batteriekühlexpansionsventil 19 ist in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23 eher auf der Seite näher an dem Verzweigungsabschnitt 20 als der Batteriekühlverdampfer 18 angeordnet Selbst wenn folglich ein Abschnitt von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 des zweiten Auswärtsdurchgangs 23 zu dem Batteriekühlverdampfer 18 durch eine einzelne Leitung gebildet wird, kann die Kältemittelmenge, die in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23 vorhanden ist, wie in der ersten Ausführungsform verringert werden.
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Wenn jedoch in diesem Fall das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel umgekehrt durch die einzelne Leitung strömt, nimmt das Kältemittel Wärme von außen auf, was ein neues Problem verursacht, dass die Kühlleistung des Batteriekühlverdampfers 18 verringert wird.
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Das heißt, die Kältemittelleitung, die den zweiten Auswärtsdurchgang 23 und den zweiten Rückführungsdurchgang 26 bildet, ist unter dem Fahrzeug angeordnet Der Einfluss einschließlich der Reflexion von Licht von einer Straßenoberfläche erhöht die Temperatur der äußeren Umgebung der Kältemittelleitung in vielen Fällen auf eine hohe Temperatur.
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Wenn das Batteriekühlexpansionsventil 19 wie in der verwandten Technik, wie in 8 gezeigt, näher an dem Batteriekühlverdampfer 18 als der Verzweigungsabschnitt 20 angeordnet ist, strömt das flüssige Kältemittel mit einer hohen Temperatur von z.B. 40°C durch eine Kältemittelleitung 101 über einen langen Abschnitt von dem Verzweigungsabschnitt 20 zu dem Batteriekühlexpansionsventil 19, während das gasförmige Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur von z B 15°C durch eine Kältemittelleitung 102 von dem Batteriekühlverdampfer 18 zu dem Vereinigungsabschnitt 24 strömt Selbst wenn die Außentemperatur hoch, z B 35°C, wird, ist folglich eine Temperaturdifferenz zwischen dem flüssigen Kältemittel und dem Äußeren klein Da die aufgenommene Wärmemenge proportional zu der Temperaturdifferenz ist, wird die von außen aufgenommene Wärmemenge des flüssigen Kältemittels klein.
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Angenommen, dass eher das Batteriekühlexpansionsventil 19 näher an dem Verzweigungsabschnitt 20 angeordnet ist als der Batteriekühlverdampfer 18 in dem zweiten Auswärtsdurchgang 23, und wie in 9 gezeigt, wird ein Abschnitt von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 zu dem Batteriekühlverdampfer 18 durch eine einzelne Leitung 103 gebildet, während ein Abschnitt von dem Batteriekühlverdampfer 18 zu dem Vereinigungsabschnitt 24 durch eine andere einzelne Leitung 104 gebildet wird In diesem Fall strömt das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit einer niedrigen Temperatur, z B 10°C durch die einzelne Leitung 103, während ein gasförmiges Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur, z.B 15°C, durch eine andere einzelne Leitung 104 strömt. Wenn folglich eine Außentemperatur hoch, z.B. 35°C, wird, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem Äußeren und dem gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittel, das durch die einzelne Leitung 103 strömt, groß, was die von außen aufgenommene Wärmemenge des gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittels erhöht.
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Folglich entspricht der Zustand des Kältemittels, das sich an einem Kältemitteleinlass 18a des Batteriekühlverdampfers 18 befindet, der Position eines Kreises, die durch eine gestrichelte Linie in den Mollierdiagrammen von 6 und 7 dargestellt wird, wobei eine Enthalpiedifferenz zwischen dem Kältemitteleinlass 18a und dem Kältemittelauslass 18b des Batteriekühlverdampfers 18 klein ist, um die Kühlleistung des Batteriekühlverdampfers 18 zu verringern.
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Aus diesem Grund wird der Abschnitt 23b des zweiten Auswärtsdurchgangs 23, durch den das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel strömt, wie in 4 gezeigt, durch die Innenleitung 28a der Doppelleitung 28 gebildet, während der Teil 26a des zweiten Rückführungsdurchgangs 26 durch die Außenleitung 28b der Doppelleitung 28 gebildet wird. Auf diese Weise dient das Niedertemperaturgaskältemittel, das durch die Außenleitung 28b strömt, als ein Wärmeisolator, der die Aufnahme von Wärme von außen durch das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel, das durch den zweiten Auswärtsdurchgang 23 strömt, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Auswärtsdurchgang 23 durch die einzelne Leitung 103 gebildet wird, unterdrücken kann.
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Folglich entspricht der Zustand des Kältemittels, das sich an dem Kältemitteleinlass 18a des Batteriekühlverdampfers 18 befindet, der Position eines Kreises, der mit schwarzer Farbe gefüllt ist, in den Mollierdiagrammen von 6 und 7, wobei eine Enthalpiedifferenz zwischen dem Kältemitteleinlass 18a und dem Kältemittelauslass 18b des Batteriekühlverdampfers 18 im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite Auswärtsdurchgang 23 durch die einzelne Leitung 103 gebildet wird, groß wird.
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Folglich kann die Kühlleistung des Batteriekühlverdampfers 18 im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite Auswärtsdurchgang 23 durch die einzelne Leitung 103 gebildet wird, verbessert werden.
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Wenngleich der Wärmeisolator in der ersten Ausführungsform nicht um die Doppelleitung 28 gewickelt ist, kann der Wärmeisolator um die Doppelleitung 28 gewickelt werden Folglich kann die Aufnahme von Wärme von außen durch das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel weiter unterdrückt werden. Wenn der Wärmeisolator um die Doppelleitung 28 gewickelt ist, wird ein Raum zwischen der Innenleitung 28a und der Außenluft sowohl durch das Niedertemperaturgaskältemittel, das durch die Außenleitung 28b strömt, als auch den Wärmeisolator um die Doppelleitung 28 herum isoliert Folglich kann die Menge des Wärmeisolators, die benötigt wird, um die gleiche Isolierleistung zu erreichen, verringert werden, um eine Dicke des um die Leitung gewickelten Wärmeisolators im Vergleich zu dem Fall, in dem die zweite Auswärtsleitung 23 durch die einzelne Leitung 103 mit dem um die einzelne Leitung 103 gewickelten Wärmeisolator gebildet wird, zu verringern.
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(Zweite Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform wird ein Aufnehmerkreislauf, der beabsichtigt, die Luftkühlung durchzuführen, als der Basiskreislauf der Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet Jedoch wird in einer zweiten Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, ein Wärmepumpenkreislauf, der fähig ist, sowohl Luftkühlen als auch Heizen durchzuführen, verwendet Die Strukturen anderer Komponenten in der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
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Der Wärmepumpenkreislauf ist ein Akkumulatorkreislauf, der einen Akkumulator 61 anstelle des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 der ersten Ausführungsform verwendet Der Wärmepumpenkreislauf umfasst neben dem Kompressor 11, dem Außenkondensator 12, dem Luftkühlexpansionsventil 16 und dem Innenverdampfer 17 einen Innenkondensator 62, ein Luftheizexpansionsventil 63, ein Rückschlagventil 64, das in dem Kältemittelströmungsweg 21 bereitgestellt ist, und ein Umleitungsöffnungs-/Schließventil 65a, das in einem Umleitungsströmungsweg 65 bereitgestellt ist.
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Der Akkumulator 61 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der das Kältemittel, das in den Kompressor 11 gesaugt werden soll, in flüssige und Gasphasen abscheidet, wobei das in dem Kreislauf überschlüssige Kältemittel darin gelagert wird.
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Der Innenkondensator 62 ist in dem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Der Innenkondensator 62 ist ein Heizwärmetauscher, der Wärme zwischen der Luft für das Innere und einem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Hochdruckkältemittel austauscht, wodurch Luft für das Innere geheizt wird, während Wärme aus dem Kältemittel abgeführt wird, wenn das Luftheizen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird.
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Das Luftheizexpansionsventil 63 ist ein Dekompressor, der das aus dem Innenkondensator 62 strömende Kältemittel dekomprimiert, wenn die Luftheizung des Fahrzeuginneren durchgeführt wird Das Luftheizexpansionsventil 63 ist ein elektrisches Expansionsventil, das einen Ventilkörper umfasst, dessen Drosselöffnungsgrad (Ventilöffnungsgrad) von einem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand einstellbar ist, und ein elektrischer Aktuator, der geeignet ist, den Drosselöffnungsgrad (Ventilöffnungsgrad) des Ventilkörpers zu ändern. Der Betrieb des Luftheizexpansionsventils 63 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung ausgegeben wird.
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Der Umleitungsströmungsweg 65 ist ein Kältemittelströmungsweg, der zulässt, dass das aus dem Außenkondensator 12 strömende Kältemittel zu dem Akkumulator 61 geleitet wird, während es den Innenverdampfer 17 und den Batteriekühlverdampfer 18 umgeht Das Umleitungsöffnungs-/Schließventil 65a ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Öffnungs- und Schließbetriebe durch eine Steuerspannung gesteuert werden, die von der Steuerung ausgegeben wird Das Umschalten zwischen dem Vorhandensein und Nichtvorhandensein der Kältemittelströmung in dem Umleitungsströmungsweg 65 wird durch Öffnen oder Schließen des Umleitungsöffnungs-/Schließventils 65a durchgeführt.
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Auch die zweite Ausführungsform kann die gleichen Ergebnisse wie die der ersten Ausführungsform zeigen.
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Wenngleich in der zweiten Ausführungsform ein elektrisches Expansionsventil als das Luftheizexpansionsventil 63 verwendet wird, kann eine feste Drossel, wie etwa ein Kapillarrohr, anstelle des elektrischen Expansionsventils verwendet werden. In diesem Fall werden eine Umleitungsroute, die zulässt, dass das Kältemittel unter Umgehung des Luftheizexpansionsventils 63 strömt, und ein Öffnungs-/Schließventil, das geeignet ist, die Umleitungsroute zu öffnen/schließen, bereitgestellt In der Luftkühlbetriebsart wird das Öffnungs-/Schließventil geöffnet, um zuzulassen, dass das Kältemittel unter Umgehung des Luftheizexpansionsventils 63 strömt.
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(Dritte Ausführungsform)
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Wenngleich in der zweiten Ausführungsform der Wärmepumpenkreislauf, der fähig ist, sowohl die Luftkühl- als auch Heizbetriebe durchzuführen, als der Basiskreislauf der Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet wird, verwendet eine dritte Ausführungsform einen Akkumulatorkreislauf, der nur einen Luftkühlbetrieb, wie in 11 gezeigt, durchführt.
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Der Akkumulatorkreislauf lässt den Innenkondensator 62, das Luftheizexpansionsventil 63, das Rückschlagventil 64, den Umleitungsströmungsweg 65 und das Umleitungsöffnungs-/Schließventil 65a aus dem in 10 gezeigten Akkumulatorkreislauf weg Auch die dritte Ausführungsform kann die gleichen Ergebnisse wie die der ersten Ausführungsform zeigen.
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(Vierte Ausführungsform)
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Eine vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Struktur der Doppelleitung 28 Die Strukturen anderer Komponenten in der vierten Ausführungsform sind die gleichen wie die der ersten Ausführungsform Die vierte Ausführungsform kann auch auf die zweiten und dritten Ausführungsformen angewendet werden.
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Wie in 12 gezeigt, wird in der vierten Ausführungsform eine Doppelleitung 28 mit einer Spiralstruktur verwendet Die Doppelleitung 28 dieser Ausführungsform ist in der Hinsicht die gleiche wie die Doppelleitung 28 der ersten Ausführungsform, dass eine Innenleitung 28c innerhalb einer Außenleitung 28d positioniert ist und dass die Doppelleitung die Innenleitung 28c und die Außenleitung 28d, die die Innenleitung 28c bedeckt, umfasst.
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Jedoch unterscheidet sich die Doppelleitung 28 in der vierten Ausführungsform von der Doppelleitung 28 in der ersten Ausführungsform darin, dass der Innendurchmesser der Außenleitung 28d im Wesentlichen der gleiche wie der Außendurchmesser der Innenleitung 28c ist und dass eine Spiralnut 28e, die einen Kältemittelströmungsweg bildet, an der Außenoberfläche der Innenleitung 28c gebildet wird.
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Die Nut 28e der Innenleitung 28c und die Innenoberfläche der Außenleitung 28d bilden den Teil 26a des zweiten Rückführungsdurchgangs 26. Auf diese Weise strömt das Gaskältemittel, das aus dem Batteriekühlverdampfer 18 strömt, entlang der Nut 28e, während es zwischen der Außenoberfläche der Innenleitung 28c und der Innenoberfläche der Außenleitung 28d wirbelt.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Wenngleich in den ersten bis vierten Ausführungsformen der Batteriekühlverdampfer 18 ein Wärmetauscher ist, der Wärme zwischen der Batterieluft und dem Kältemittel austauscht, wird in einer fünften Ausführungsform, wie in 13 gezeigt, ein Wasser-Kältemittelwärmetauscher 71 als der Batteriekühlverdampfer verwendet, der Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel austauscht, das geeignet ist, die Batterie zu kühlen. Die fünfte Ausführungsform kann auch auf jede der ersten bis vierten Ausführungsformen angewendet werden.
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Der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 71 bildet zusammen mit einer Wasserpumpe 52a und einer Batteriepackung 501 einen Kühlmittelkreis 50a.
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Der Kühlmittelkreis 50a ist ein Kreis, der ein Kühlmittel zum Kühlen der Sekundärbatterie 53, zum Beispiel eine wässrige Ethylenglykollösung, zirkuliert. Der Kühlmittelkreis 50a ist ringförmig aufgebaut, indem der Reihe nach die Wasserpumpe 52a, ein Kühlmitteldurchgang, der innerhalb oder außerhalb der Sekundärbatterie 53 in der Batteriepackung 501 ausgebildet ist, und der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 71 durch eine Leitung 51a verbunden werden.
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Die Wasserpumpe 52a dient dazu, das Kühlmittel unter Druck einzuspeisen , Die Wasserpumpe 52a ist eine elektrische Wasserpumpe, deren Betrieb (Kühlmitteldruckspeisungskapazität) durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Steuerung ausgegeben wird. Der Betrieb der Wasserpumpe 52a wird in den jeweiligen in der ersten Ausführungsform beschriebenen Betriebsarten auf die gleiche Weise wie das Gebläse 52 gesteuert.
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Der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 71 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel austauscht und der einen Kältemitteldurchgang 72, durch den das Kältemittel strömt, und einen Wasserdurchgang 73, durch den das Kühlmittel strömt, umfasst Kurz gesagt ist der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 71 ein Wärmetauscher, der Wärme indirekt über das Kühlmittel zwischen dem Kältemittel und der Sekundärbatterie 53 austauscht.
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Die Eingangsseite der Steuerung ist mit einem einlassseitigen Wassertemperatursensor 54, der die Temperatur des Kühlmittels erfasst, das in den Kühlmitteldurchgang der Sekundärbatterie 53 strömt, und einem auslassseitigen Wassertemperatursensor 55, der die Temperatur des Kühlmittels erfasst, das aus dem Kühlmitteldurchgang der Sekundärbatterie 53 strömt, verbunden Zum Beispiel steuert die Steuerung in der alleinigen Batteriekühlbetriebsart eine Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 basierend auf der Temperatur, die von dem Batterietemperatursensor 42 oder dem einlassseitigen oder auslassseitigen Wassertemperatursensor 54 oder 55 erfasst wird.
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Wenn daher die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Batteriekühl-Luftkühlbetriebsart und in der alleinigen Batteriekühlbetriebsart betrieben wird, strömt das von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 dekomprimierte Kältemittel in den Kältemitteldurchgang 72 des Wasser-Kältemittelwärmetauschers 71, wodurch das durch den Wasserdurchgang 73 zirkulierende Kühlmittel gekühlt werden kann. Als ein Ergebnis kann die Sekundärbatterie 53 gekühlt werden.
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Wie vorstehend erwähnt, kann die Verwendung des Wasser-Kältemittelwärmetauschers 71 auch die gleichen Ergebnisse wie die in der ersten Ausführungsform haben Beachten Sie, dass in der fünften Ausführungsform das Kühlmittel als eine Kühlflüssigkeit verwendet wird, die die Sekundärbatterie 53 kühlt, aber andere Kühlflüssigkeiten, wie etwa Öl, verwendet werden können.
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(Sechste Ausführungsform)
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Wie in 14 gezeigt, wird in einer sechsten Ausführungsform ein Wärmetauscher 81 als der Batteriekühlverdampfer verwendet, der direkt Wärme zwischen der Sekundärbatterie 53 und dem Kältemittel austauscht. Die sechste Ausführungsform kann auch auf eine der ersten bis fünften Ausführungsformen angewendet werden.
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Der Wärmetauscher 81 ist zusammen mit der Sekundärbatterie 53 in einer Batteriepackung 502 angeordnet. Der Wärmetauscher 81 ist ein Wärmetauscher, der direkt Wärme zwischen dem Kältemittel und der Sekundärbatterie 53 austauscht Der Wärmetauscher 81 ist durch einen Kältemitteldurchgang aufgebaut, der zum Beispiel im Inneren oder außerhalb der Sekundärbatterie 53 ausgebildet ist.
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Wenn daher die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Batteriekühlbetriebsart und der alleinigen Batteriekühlbetriebsart betrieben wird, strömt das von dem Batteriekühlexpansionsventil 19 dekomprimierte Kältemittel in den Wärmetauscher 81 innerhalb der Batteriepackung 502, wodurch die Sekundärbatterie 53 gekühlt werden kann.
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Wie vorstehend erwähnt, kann sogar die Struktur, die die Sekundärbatterie 53 direkt mit dem Kältemittel kühlt, die gleichen Ergebnisse wie der der ersten Ausführungsform haben.
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(Andere Ausführungsformen)
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- (1) Wenngleich in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen der Verzweigungsabschnitt 20 abseits von dem Außenkondensator 12 bereitgestellt ist, kann der Verzweigungsabschnitt 20 an dem Kältemittelauslass des Außenkondensators 12 bereitgestellt werden. Auf diese Weise umfasst die strömungsabwärtige Seite der Kältemittelströmung in dem Strahler nicht nur die Position abseits von dem Kältemittelauslass des Strahlers, sondern auch den Kältemittelauslass des Strahlers selbst.
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Wenngleich ebenso in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen der Vereinigungsabschnitt 24 abseits von dem Kompressor 11 bereitgestellt ist, kann der Vereinigungsabschnitt 24 an dem Kältemitteleinlass des Kompressors 11 bereitgestellt werden. Folglich umfasst die strömungsaufwärtige Seite der Kältemittelströmung in dem Kompressor nicht nur die Position abseits von dem Kältemitteleinlass des Kompressors, sondern auch den Kältemitteleinlass des Kompressors selbst.
- (2) Wenngleich in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen der Teil 26a des zweiten Rückführungsdurchgangs 26 durch die Außenleitung 28b der Doppelleitung 28 aufgebaut ist, kann der gesamte zweite Rückführungsdurchgang 26 durch die Außenleitung 28b der Doppelleitung 28 aufgebaut werden.
- (3) Wenngleich die jeweiligen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Doppelleitung verwenden, in der die Strömungswegschnittfläche S2 jeder der Außenleitungen 28b und 28d kleiner als die Strömungswegschnittfläche S1 jeder der Innenleitungen 28a und 28c ist, kann die Doppelleitung 28 für die Verwendung eine sein, in der beide Strömungswegschnittflächen S1 und S2 gleich sind, In diesem Fall wird ein anderer Dekompressor, wie etwa eine feste Drossel, zu dem zweiten Rückführungsdurchgang 26 hinzugefügt, was den Druckverlust des Kältemittels, das durch den zweiten Rückführungsdurchgang 26 strömt, erhöht Folglich kann die Blaslufttemperatur des Batteriekühlverdampfers 18 wie in der ersten Ausführungsform höher als die des Innenverdampfers 17 sein.
- (4) Wenngleich in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen das mechanische Expansionsventil als das Luftkühlexpansionsventil 16 und das Batteriekühlexpansionsventil 19 verwendet wird, kann ein elektrisches Expansionsventil verwendet werden. Bei der Verwendung des elektrischen Expansionsventils kann das elektrische Expansionsventil, das den Ventilöffnungsgrad des Ventilkörpers vollständig schließen kann, verwendet werden, um die ersten und zweiten Öffnungs-/Schließventile 22a und 23a weg zu lassen.
- (5) Wenngleich die Betriebsart in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen durch den Auswahlschalter ausgewählt wird, kann die Steuerung 40 die Betriebsart automatisch auswählen.
- (6) In der Beschreibung über jede der vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist das erste Objekt, das gekühlt werden soll, Luft für das Innere, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, und das zweite Objekt, das gekühlt werden soll, ist beispielsweise die Sekundärbatterie 53 Jedoch sind die ersten und zweiten Objekte, die gekühlt werden sollen, nicht darauf beschränkt.
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Alternativ ist das erste Objekt, das gekühlt werden soll, Luft für das Innere und das zweite Objekt, das gekühlt werden soll, kann eine andere auf dem Fahrzeug montierte Komponente als die Sekundärbatterie 53 sein. Derartige Komponenten können zum Beispiel eine Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor), ein Elektromotor, ein Inverter, etc sein.
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Sowohl die ersten als auch zweiten Objekte, die gekühlt werden sollen, können Luft für das Innere sein. In diesem Fall kann zum Beispiel die Luft für das Innere, die zu einem Vordersitz des Fahrzeugraums geblasen werden soll, von dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Innenverdampfer 17 gekühlt werden, und der Batteriekühlverdampfer 18 kann als ein Verdampfer für einen Rücksitz verwendet werden, wodurch die Luft für das Innere, die zu dem Rücksitz des Fahrzeugraums geblasen werden soll, von dem Batteriekühlverdampfer 18 gekühlt werden kann. Mit dieser Struktur kann die Luftkühlung an dem Rücksitz unter Verwendung der Kältekreislaufvorrichtung als einer dualen Klimaanlage erreicht werden Beachten Sie, dass der Batteriekühlverdampfer nicht nur die Luft für das Innere, die zu dem Rücksitz geblasen werden soll, sondern auch Luft für das Innere, die zu einem anderen Sitz als dem Vordersitz, wie etwa einem Sitz der zweiten Reihe von dreireihigen Sitzen, geblasen werden kann. Die ersten und zweiten Objekte, die gekühlt werden sollen, können die Luft für das Innere, die zu den rechten und linken Seiten des Vordersitzes in dem Fahrzeugraum geblasen werden soll, sein.
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Die ersten und zweiten Objekte, die gekühlt werden sollen, können Komponenten sein, die auf dem Fahrzeug montiert sind Derartige Komponenten können zum Beispiel die Sekundärbatterie 53, die Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor), den Elektromotor, den Inverter, etc umfassen
- (7) In jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen bildet die Kältekreislaufvorrichtung 10 den unterkritischen Kältekreislauf unter Verwendung des HFC-Kältemittels oder von etwas ähnlichem als das Kältemittel Jedoch kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 einen überkritischen Kältekreislauf bilden, in dem ein Druck des Strahlers einen kritischen Druck des Kältemittels unter Verwendung von Kohlendioxid als das Kältemittel übersteigt
- (8) In den ersten und zweiten Ausführungsformen wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Hybridfahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs sowohl von der Brennkraftmaschine als auch dem Elektromotor erhält Jedoch kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf ein Elektrofahrzeug angewendet werden, das die Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs von einem Elektromotor zum Fahren erhält
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Wenngleich die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der vorliegenden Offenbarung in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen auf das Fahrzeug angewendet wird, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf jedes andere Objekt als das Fahrzeug angewendet werden
- (9) Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen und Änderungen können an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der Patentansprüche abzuweichen Die vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen sind nicht ohne Bezug zueinander, und eine Kombination der Ausführungsform kann, soweit angemessen, hergestellt werden, abgesehen davon, wenn die Kombination offensichtlich unmöglich erscheint Elemente, die in den jeweiligen Ausführungsformen enthalten sind, sind insbesondere nicht notwendigerweise wesentlich, es sei denn, es ist anders angegeben, und abgesehen davon, wenn sie klar prinzipiell als wesentlich betrachtet werden.
