DE112014002518T5

DE112014002518T5 - Kältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112014002518T5
Application number: DE112014002518.6T
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamanaka; Masayuki Takeuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2016-02-25
Also published as: WO2014188674A1; JP2014228190A; US20160116197A1

Abstract

Wenn ein Entfrostungsbetrieb eines Außenwärmetauschers (16) durchgeführt wird, schaltet eine Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis, in dem ein von einem Kompressor (11) ausgestoßenes Kältemittel seine Wärme an einem Innenkondensator (12) und dem Außenwärmetauscher (16) abführt, das Kältemittel, das die Wärme an dem Innenkondensator (12) und dem Außenwärmetauscher (16) abführt, wird von einem Batterieexpansionsventil (22) dekomprimiert, und dann verdampft das von dem Batterieexpansionsventil (22) dekomprimierte Kältemittel an einem Batteriewärmetauscher (23), um in den Kompressor (11) gesaugt zu werden. Folglich kann die Wärme, die von dem Kältemittel über eine Batterielüftungsluft von einer Sekundärbatterie (55) aufgenommen wird, verwendet werden, um den Außenwärmetauscher (16) zu entfrosten, während die Innenlüftungsluft an dem Innenkondensator (12) ausreichend geheizt wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-107766 , eingereicht am 22. Mai 2013, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kältekreislaufvorrichtung, die verwendet wird, um die Temperatur einer Batterie einzustellen.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise sind Kältekreislaufvorrichtungen bekannt, die auf Klimaanlagen zum Heizen eines Raums, der klimatisiert werden soll, angewendet werden. Diese Art von Kältekreislaufvorrichtung ist konzipiert, um die Luftheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, durch Austauschen von Wärme zwischen einem von einem Kompressor ausgestoßenen Hochtemperaturkältemittel und Lüftungsluft (Fluid, das Wärme austauschen soll), die in den Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, durchzuführen, wodurch die Lüftungsluft geheizt wird.
Eine derartige Kältekreislaufvorrichtung umfasst einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft austauscht. Während eines Luftheizbetriebs, in dem der Raum, der klimatisiert werden soll, geheizt wird, heizt das Kältemittel die Lüftungsluft mit Wärme, die aus der Außenluft aufgenommen wird, wenn das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher verdampft. Wenn daher eine Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher während des Luftheizbetriebs niedriger als die Frostbildungstemperatur (insbesondere 0°C) ist, könnte sich auf dem Außenwärmetauscher Frost bilden.
Die Bildung von Frost würde einen Außenluftdurchgang des Außenwärmetauschers mit dem Frost verschließen, was die Wärmeaustauschleistung des Außenwärmetauschers drastisch verschlechtern würde. Aus diesem Grund gibt es einige vorgeschlagene Arten von Kältekreislaufvorrichtungen, die konzipiert sind, um einen Entfrostungsbetrieb durchzuführen, um Frost zu entfernen, wenn er auf dem Außenwärmetauscher gebildet wird.
Zum Beispiel führt eine Kältekreislaufvorrichtung, die auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet werden soll, wie in dem Patentdokument 1 offenbart, einen Entfrostungsbetrieb aus, wenn auf einem Außenwärmetauscher Frost gebildet wird. Der Entfrostungsbetrieb bedingt das Umschalten auf einen Kältemittelkreis, der zulässt, dass ein von einem Kompressor ausgestoßenes Hochdruckkältemittel in einen Außenwärmetauscher strömt, wodurch auf dem Außenwärmetauscher gebildeter Frost mit der in dem Hochtemperaturkältemittel enthaltenen Wärme entfernt wird.
Ferner schaltet die Kältekreislaufvorrichtung des Patentdokuments 1 während des Entfrostungsbetriebs auf einen Kältemittelkreis, der zulässt, dass das aus dem Außenwärmetauscher strömende Kältemittel in einen Innenwärmetauscher strömt, der auf der Innenseite positioniert ist, wodurch Wärme zwischen dem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittel und der Lüftungsluft, die in das Fahrzeuginnere als den Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, ausgetauscht wird. Auf diese Weise schlägt die Kältekreislaufvorrichtung des Patentdokuments 1 selbst während der Ausführung des Entfrostungsbetriebs vor, die Luftheizung des Fahrzeuginneren durch Heizen der Lüftungsluft mit Hilfe des Innenwärmetauschers zu erreichen.
Dokument der verwandten Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003-42604

Zusammenfassung der Erfindung
In der in dem Patentdokument 1 offenbarten Kältekreislaufvorrichtung wird das aus dem Außenwärmetauscher strömende Kältemittel in dem Entfrostungsbetrieb jedoch auf einen Druck dekomprimiert, der kleiner oder gleich der Druckkapazität des Innenwärmetauschers ist, und wird dann in den Innenwärmetauscher strömen gelassen. Folglich könnte die Temperatur des in den Innenwärmetauscher strömenden Kältemittels während des Entfrostungsbetriebs im Vergleich zu der während des Luftheizbetriebs verringert sein.
Ferner wird in der Kältekreislaufvorrichtung des Patentdokuments 1 in dem Entfrostungsbetrieb das aus dem Innenwärmetauscher strömende Kältemittel über einen Innenwärmetauscher, der Wärme mit einem Kältemittel in einem Kreislauf (insbesondere ein Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher strömt) austauscht, in den Kompressor gesaugt. Um folglich in dem Entfrostungsbetrieb die Lüftungsluft an dem Innenwärmetauscher zu heizen, kann die Kältekreislaufvorrichtung nur die Wärme in einer Menge verwenden, die durch Subtrahieren der Wärmemenge, die für das Entfrosten des Außenwärmetauschers erforderlich ist, von einer Kompressionsarbeitslast des Kompressors und dann Addieren der von dem Kältemittel in dem Kreislauf aufgenommenen Wärmemenge dazu bestimmt wird.
Als ein Ergebnis könnte der Innenwärmetauscher in der Kältekreislaufvorrichtung des Patentdokuments 1 während der Ausführung des Entfrostungsbetriebs seine Heizkapazität für die Lüftungsluft verringern, wobei er es nicht schafft, die angemessene Luftheizung des Fahrzeuginneren zu erreichen.
Angesichts der vorangegangen Angelegenheit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kältekreislaufvorrichtung bereitzustellen, die die Verringerung der Heizkapazität für ein Fluid, das Wärme austauschen soll, sogar während der Ausführung des Entfrostungsbetriebs eines Außenwärmetauschers unterrücken kann.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung: einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einen Heizwärmetauscher, der Wärme zwischen einem Fluid, das Wärme austauschen soll, und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel austauscht, um das Fluid, das Wärme austauschen soll, zu heizen; einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; eine Außenvorrichtungskompressionsvorrichtung, die das Kältemittel dekomprimiert, um in den Außenwärmetauscher zu strömen; einen Batteriewärmetauscher, der Wärme zwischen einer Batterie und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel oder dem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittel austauscht, um eine Batterietemperatur der Batterie einzustellen; eine Batteriedekompressionsvorrichtung, die das Kältemittel, das in den Batteriewärmetauscher strömen soll, dekomprimiert; und einen Kältemittelkreisumschaltabschnitt, der einen Kältemittelkreis für das durch einen Kreislauf zirkulierende Kältemittel umschaltet. Der Kältemittelkreisumschaltabschnitt schaltet auf einen Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das wenigstens in dem Heizwärmetauscher Wärme abführt, in einem Fluidheizbetrieb zum Heizen des Fluids, das Wärme austauschen soll, von der Außenvorrichtungsdekompressionsvorrichtung dekomprimiert wird und an dem Außenwärmetauscher verdampft wird. Außerdem schaltet der Kältemittelkreisumschaltabschnitt in einem Entfrostungsbetrieb zum Entfrosten des Außenwärmetauschers auf einen anderen Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das in dem Heizwärmetauscher und dem Außenwärmetauscher Wärme abführt, durch die Batteriedekompressionsvorrichtung dekomprimiert wird und an dem Batteriewärmetauscher verdampft wird.
Wenn folglich aufgrund der Ausführung des Heizbetriebs der Frost auf dem Außenwärmetauscher gebildet wird, schaltet der Kältemittelkreisumschaltabschnitt von dem Kältemittelkreis für den Heizbetrieb auf den Kältemittelkreis für den Entfrostungsbetrieb, wodurch das Entfrosten des Außenwärmetauschers ermöglicht wird.
Ferner kann die Kältekreislaufvorrichtung in dem Kältekreislauf für den Entfrostungsbetrieb aufgebaut werden, in der zugelassen wird, dass ein Kältemittel, das von dem Kompressor ausgestoßen wird, seine Wärme an dem Heizwärmetauscher und dem Außenwärmetauscher abführt, wobei das Kältemittel, das seine Wärme an dem Heizwärmetauscher und dem Außenwärmetauscher abführt, von der Batteriedekompressionsvorrichtung dekomprimiert wird und dann zugelassen wird, dass das von der Batteriedekompressionsvorrichtung dekomprimierte Kältemittel an dem Batteriewärmetauscher verdampft, um in den Kompressor gesaugt zu werden.
Daher kann in dem Entfrostungsbetrieb zugelassen werden, dass das von dem Kompressor ausgestoßene Hochtemperaturkältemittel in den Heizwärmetauscher und den Außenwärmetauscher strömt. Ferner kann die Kältekreislaufvorrichtung, um den Außenwärmetauscher zu entfrosten, während das Fluid, das von dem Heizwärmetauscher in dem Entfrostungsbetrieb geheizt werden soll, geheizt wird, die Wärmemenge nutzen, die erhalten wird, indem eine Kompressionsarbeitslast des Kompressors zu einer Wärmemenge addiert wird, die von der Batterie beim Verdampfen des Niederdruckkältemittels an dem Batteriewärmetauscher aufgenommen wird.
Hier hat die Batterie so eine relativ hohe Wärmekapazität, dass sie darin Wärme, die erforderlich ist, um das Fluid, das geheizt werden soll, ausreichend zu heizen, ebenso wie Wärme, die erforderlich ist, um den Außenwärmetauscher zu entfrosten, speichern kann. Somit kann in dem Entfrostungsbetrieb die Wärme, die von der Batterie aufgenommen wird, nicht nur zum Entfrosten des Außenwärmetauschers, sondern auch zum ausreichenden Heizen des Fluids, das an dem Heizwärmetauscher Wärme austauschen soll, verwendet werden.
Das heißt, die Kältekreislaufvorrichtung, die die Verringerung der Heizkapazität für das Fluid, das Wärme austauschen soll, selbst während er Ausführung des Entfrostungsbetriebs eines Außenwärmetauschers unterdrücken kann, kann bereitgestellt werden.
Der Begriff „Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Batterie, wie er in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, bedeutet nicht nur den direkten Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Batterie, sondern auch den indirekten Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Batterie über das Wärmemedium, wie etwa ein Fluid oder ähnliches.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftkühlbetriebsart einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Vorrichtungskühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Vorrichtungsheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Entfrostungsbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein erläuterndes Diagramm zur Erklärung von Ausgangscharakteristiken einer Sekundärbatterie (Lithiumionenbatterie) in der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Mollierdiagramm, das den Zustand von Kältemittel in der Entfrostungsbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen der Batterietemperatur der Kältekreislaufvorrichtung oder ähnlicher in der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen der Batterietemperatur einer Kältekreislaufvorrichtung oder ähnlichem gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Vorrichtungsheizbetriebsart einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Entfrostungsbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der dritten Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen der Batterietemperatur einer Kältekreislaufvorrichtung oder ähnlichem in der dritten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
16 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
17 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftkühlbetriebsart einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
18 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der sechsten Ausführungsform zeigt.
19 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Vorrichtungskühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der sechsten Ausführungsform zeigt.
20 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der sechsten Ausführungsform zeigt.
21 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der sechsten Ausführungsform zeigt.
22 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Vorrichtungsheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der sechsten Ausführungsform zeigt.
23 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das eine Kältemittelströmung in einer Entfrostungsbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der sechsten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 bis 10 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Kältekreislaufvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Elektrofahrzeug angewendet, das konzipiert ist, um eine Antriebskraft zum Fahren von einem elektrischen Fahrmotor zu erhalten. Ferner wird in dem Elektrofahrzeug dieser Ausführungsform die Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet, um die Klimatisierung (d. h. Luftkühlung und Luftheizung) eines Fahrzeuginneren zu steuern und auch die Temperatur (d. h. Heizen und Kühlen) einer Sekundärbatterie 55, die als eine elektrische Speichervorrichtung zum Speichern elektrischer Energie darin, die an den elektrischen Fahrmotor geliefert werden soll, dient, einzustellen.
Insbesondere führt die Kältekreislaufvorrichtrung 10 eine Funktion zum Einstellen der Temperatur von Innenlüftungsluft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, und eine andere Funktion zum Einstellen der Temperatur von Batterielüftungsluft, die in Richtung der Sekundärbatterie 55 geblasen werden soll, durch. Ferner kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 aufgebaut sein, um zwischen Kältekreisen umzuschalten. Wie in 1 bis 7 gezeigt, schaltet die Kältekreislaufvorrichtung 10 den Kältemittelkreis um, um die Temperaturen der Innenlüftungsluft und der Batterielüftungsluft einzustellen.
Ein Kompressor 11 aus den Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 ist in der Motorhaube des Fahrzeugs positioniert und dient dazu, das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 anzusaugen, zu komprimieren und abzugeben. Der Kompressor ist ein elektrischer Kompressor, der einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung unter Verwendung eines Elektromotors antreibt. Der Betrieb (die Drehzahl) des Elektromotors des Kompressors 11 wird durch ein Steuersignal von einer Steuerung, die später beschrieben werden soll, gesteuert.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet ein Hydrofluorkarbonat-(HFC-) basiertes Kältemittel (z. B. R134a) als das Kältemittel und bildet einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreislauf, dessen hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Offensichtlich kann ein Hydrofluoroolefin-(HFO-) basiertes Kältemittel (z. B. R1234yf) oder ähnliches als das Kältemittel verwendet werden. Ferner wird Kältemaschinenöl zum Schmieren eines Kompressors 11 in das Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf.
Die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 ist mit einer Kältemitteleinlassseite eines Innenkondensators 12 verbunden. Der Innenkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 angeordnet, das in einer Innenklimatisierungseinheit 30 einen Luftdurchgang für Innenlüftungsluft bildet. Der Innenkondensator 12 ist ein Heizwärmetauscher, der Wärme zwischen einem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittel und der Innenlüftungsluft, die einen später zu beschreibenden Innenverdampfer 20 durchläuft, austauscht, wodurch die Innenlüftungsluft geheizt wird. Die Details der Innenklimatisierungseinheit 30 werden später beschrieben.
Eine Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 ist mit einem ersten Dreiwegeventil 13a verbunden. Das erste Dreiwegeventil 13a ist ein elektrisches Dreiwegeventil, dessen Betrieb durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben wird.
Insbesondere ist das erste Dreiwegeventil 13a geeignet, zwischen einem Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 und eine der Kältemittelzuströmungsöffnungen einer ersten Dreiwegeverbindung 14a verbindet, und einem anderen Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslasssseite des Innenkondensators 12 und eine der Kältemittelzuströmungsöffnungen einer zweiten Dreiwegeverbindung 14b verbindet, umzuschalten. Folglich dient das erste Dreiwegeventil 13a als ein Kältemittelkreisumschaltabschnitt, der den Kältemittelkreis für die Zirkulation des Kältemittels durch den Kreislauf umschaltet.
Die erste Dreiwegeverbindung 14a hat eine Verbindungsstruktur mit drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen. Beispiele für die erste Dreiwegeverbindung, die für die Verwendung geeignet sind, können eine Anordnung aus mehreren miteinander verklebten Leitungen, einen Metall- oder Kunstharzblock mit mehreren darin ausgebildeten Kältemitteldurchgängen und ähnliches umfassen. Jede der zweiten Dreiwegeverbindung 14b und der dritten bis sechsten Dreiwegeverbindungen 14c bis 14f, die später beschrieben werden sollen, hat auch im Wesentlichen die gleiche grundlegende Struktur wie die der ersten Dreiwegeverbindung 14a.
In der ersten Dreiwegeverbindung 14a werden zwei von drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen als Kältemittelzuströmungsöffnungen verwendet, und eine restliche Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung wird als eine Kältemittelausströmungsöffnung verwendet. Insbesondere ist eine Kältemittelzuströmungsöffnung der ersten Dreiwegeverbindung 14a mit einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des ersten Dreiwegeventils 13a verbunden. Die andere Kältemittelzuströmungsöffnung der ersten Dreiwegeverbindung 14a ist mit der Auslassseite eines Batterieöffnungs-/Schließventils 21, das später beschrieben werden soll, verbunden. Die Kältemittelausströmungsöffnung der ersten Dreiwegeverbindung 14a ist mit der Einlassseite eines Batterieexpansionsventils 22, das später beschrieben werden soll, verbunden.
In der zweiten Dreiwegeverbindung 14b werden wie bei der ersten Dreiwegeverbindung 14a zwei von drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen als Kältemittelzuströmungsöffnungen verwendet, und eine restliche Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung wird als eine Kältemittelausströmungsöffnung verwendet. Insbesondere ist eine Kältemittelzuströmungsöffnung der zweiten Dreiwegeverbindung 14b mit einer anderen Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des ersten Dreiwegeventils 13a verbunden. Die andere Kältemittelzuströmungsöffnung der zweiten Dreiwegeverbindung 14b ist mit einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung eines zweiten Dreiwegeventils 13b, das später beschrieben werden soll, verbunden. Ferner ist die Kältemittelausströmungsöffnung der zweiten Dreiwegeverbindung 14b mit der Einlassseite eines Luftheizexpansionsventils 15 verbunden.
Daher schaltet das erste Dreiwegeventil 13a im Wesentlichen zwischen einem Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Batterieexpansionsventils 22 verbindet, und einem anderen Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 verbindet, um.
Das Luftheizexpansionsventil 15 ist eine Dekompressionsvorrichtung für die Außenvorrichtung, das das Kältemittel dekomprimiert, das aus der zweiten Dreiwegeverbindung 14a in einen Außenwärmetauscher 16 strömt, wenn die Luftheizung des Fahrzeuginneren durch Heizen der Innenlüftungsluft und ähnliches durchgeführt wird.
Insbesondere ist das Luftheizexpansionsventil 15 ein elektrisches Expansionsventil, das einen Ventilkörper mit einer einstellbaren Drosselöffnung und einen elektrischen Aktuator mit einem Schrittmotor hat, der konzipiert ist, um die Drosselöffnung des Ventilkörpers zu steuern. Der Betrieb des Luftheizexpansionsventils 15 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung ausgegeben wird. Das Luftheizexpansionsventil 15 besteht aus einem variablen Drosselmechanismus mit einer vollständigen Öffnungsfunktion, die durch vollständiges Öffnen ihrer Drosselöffnung fast ohne eine Kältemitteldekompressionswirkung zu zeigen, lediglich als Kältemitteldurchgang dient.
Die Auslassseite des Luftheizexpansionsventils 15 ist mit der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 verbunden. Der Außenwärmetauscher 16 ist in der Motorhaube angeordnet und dient dazu, Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch das Innere des Außenwärmetauschers zirkuliert, und der von einem Gebläseventilator 16a geblasenen Außenluft auszutauschen. Als solches können ein Außenwärmetauscher 16, ein Rippen- und Rohrwärmetauscher oder ähnliches verwendet werden.
Insbesondere dient der Außenwärmetauscher 16 als ein Verdampfer, der eine Wärmeaufnahmewirkung durch Verdampfen eines Niederdruckkältemittels zeigt, wenn er die Luftheizung des Fahrzeuginneren durch Heizen der Innenlüftungsluft oder ähnliches durchführt, und dient auch als ein Strahler, der Wärme von einem Hochdruckkältemittel abführt, wenn er die Luftkühlung des Fahrzeuginneren durch Kühlen der Innenlüftungsluft oder ähnliches durchführt. Der Gebläseventilator 16a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Betriebsverhältnis, das heißt, dessen Drehzahl (Lüftungsluftvolumen) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben wird.
Die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 ist mit der dritten Dreiwegeverbindung 14c verbunden. In der dritten Dreiwegeverbindung 14c wird eine der drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen als eine Kältemittelzuströmungsöffnung verwendet, und zwei restliche Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen werden als Kältemittelausströmungsöffnungen verwendet. Eine der Kältemittelausströmungsöffnungen der dritten Dreiwegeverbindung 14c ist über ein Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 mit einer der Kältemittelzuströmungsöffnungen der vierten Dreiwegeverbindung 14d verbunden. Die andere Kältemittelausströmungsöffnung der dritten Dreiwegeverbindung 14c ist über ein Rückschlagventil 18 mit einer Kältemittelzuströmungsöffnung der dritten Dreiwegeverbindung 14e verbunden.
Das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 ist eine Öffnungs-/Schließvorrichtung, die den Kältemittelströmungsweg, der von der dritten Dreiwegeverbindung 14c zu der vierten Dreiwegeverbindung 14d führt, öffnet und schließt. Das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 besteht aus einem elektromagnetischen Ventil, dessen Öffnungs- und Schließbetriebe durch eine Steuerspannung gesteuert werden, die von der Steuerung ausgegeben wird. Die vierte Dreiwegeverbindung 14d hat drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen, von denen zwei als die Kältemittelzuströmungsöffnungen dienen und von denen eine als die Kältemittelausströmungsöffnung dient. Die Kältemittelausströmungsöffnung der vierten Dreiwegeverbindung 14d ist mit einem Akkumulator 24, der später beschrieben werden soll, verbunden.
Wenn folglich das Luftheizöffnungs-/Schießventil 17 offen ist, kann es das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durchführen, der zulässt, dass das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel über die dritte Dreiwegeverbindung 14c und die vierte Dreiwegeverbindung 14d in den Akkumulator 24 strömt. Wenn das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 geschlossen ist, kann es das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durchführen, der zulässt, dass das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel über das Rückschlagventil 18 in die Seite der fünften Dreiwegeverbindung 14e strömt. Das heißt, das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 bildet den Kältemittelkreisumschaltabschnitt.
Das Rückschlagventil 18 lässt zu, dass das Kältemittel nur von einer Seite der dritten Dreiwegeverbindung 14c (auf der Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16) zu einer Seite der fünften Dreiwegeverbindung 14e (die Einlassseite eines Luftkühlexpansionsventils 19 oder die Einlassseite eines Batterieöffnungs-/Schließventils 21) strömt.
In der fünften Dreiwegeverbindung 14e wird eine der drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen als eine Kältemittelzuströmungsöffnung verwendet, und zwei restliche Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen werden als Kältemittelausströmungsöffnungen verwendet. Eine der Kältemittelausströmungsöffnungen der fünften Dreiwegeverbindung 14e ist über das Luftkühlexpansionsventil 19 mit einer Seite des Kältemitteleinlasses des Innenverdampfers 20 verbunden. Die andere Kältemittelausströmungsöffnung der fünften Dreiwegeverbindung 14e ist über das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 mit der anderen Kältemittelzuströmungsöffnung der ersten Dreiwegeverbindung 14a verbunden.
Das Luftkühlexpansionsventil 19 ist ein elektrisches Expansionsventil mit der gleichen Struktur wie das Luftheizexpansionsventil 15. Das Luftkühlexpansionsventil 19 ist eine Dekompressionsvorrichtung zum Luftkühlen, die das Kältemittel dekomprimiert, das aus dem Außenwärmetauscher 16 in den Innenverdampfer 20 strömt, wenn die Luftkühlung des Fahrzeuginneren durch Kühlen der Innenlüftungsluft durchgeführt wird. Das Luftkühlexpansionsventil 19 besteht aus einem variablen Drosselmechanismus mit einer vollständigen Schließfunktion, der einen Kältemitteldurchgang, der von der fünften Dreiwegeverbindung 14e zu der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 20 führt, durch vollständiges Schließen der Drosselöffnung des Ventilkörpers schließen kann.
Folglich kann das Luftkühlexpansionsventil 19 einen Kältemittelströmungsweg, der von der fünften Dreiwegeverbindung 14e zu der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 20 führt, öffnen und schließen, wodurch zwischen einem Kältemittelkreis für das Zuströmen des Kältemittels von der fünften Dreiwegeverbindung 14e in den Innenverdampfer 20 und einem anderen Kältemittelkreis zur Verhinderung, dass das Kältemittel in den Innenverdampfer 20 strömt, umgeschaltet wird. Das heißt, das Luftkühlexpansionsventil 19 hat eine Funktion der Dekompressionsvorrichtung ebenso wie eine andere Funktion des Kältekreisumschaltabschnitts.
Der Innenverdampfer 20 ist auf der luftströmungsaufwärtigen Seite des Innenkondensators 12 in dem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Der Innenverdampfer 20 ist ein Kühlwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird, und der Innenlüftungsluft austauscht, um dadurch die Innenlüftungsluft zu kühlen. Die Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 20 ist über die sechste Dreiwegeverbindung 14f mit der anderen Kältemittelzuströmungsöffnung der vierten Dreiwegeverbindung 14d verbunden.
Die sechste Dreiwegeverbindung 14f hat drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen, von denen zwei als die Kältemittelzuströmungsöffnungen dienen und eine als die Kältemittelausströmungsöffnung dient. Die andere Kältemittelzuströmungsöffnung der sechsten Dreiwegeverbindung 14f ist mit einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des zweiten Dreiwegeventils 13b, das später beschrieben werden soll, verbunden. Beachten Sie, dass bezüglich des Dreiwegeventils, das direkt mit dem Kreis verbunden ist, wie etwa der vierten Dreiwegeverbindung 14d und der sechsten Dreiwegeverbindung 14f, anstelle dieser zwei Dreiwegeverbindungen eine Vierwegeverbindung mit vier Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnungen verwendet werden kann.
Das mit der anderen Kältemittelausströmungsöffnung der fünften Dreiwegeverbindung 14e verbundene Batterieöffnungs-/Schließventil 21 ist ein elektromagnetisches Ventil mit der gleichen Struktur wie der des Luftheizöffnungs-/Schließventils 17. Das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 ist eine Öffnungs-/Schließvorrichtung, die den Kältemittelströmungsweg, der von der fünften Dreiwegeverbindung 14e zu der ersten Dreiwegeverbindung 14a führt, öffnet und schließt.
Wenn folglich das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 offen ist, kann es das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durchführen, der zulässt, dass das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel über die fünfte Dreiwegeverbindung 14e und die erste Dreiwegeverbindung 14a in die Seite des Batterieexpansionsventils 22 strömt. Wenn das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 geschlossen ist, kann es das Umschalten auf einen anderen Kältemittelkreis, der zulässt, dass das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel in die Seite des Luftkühlexpansionsventils 19 strömt, durchführen. Das heißt, das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 bildet den Kältemittelkreisumschaltabschnitt.
Das Batterieexpansionsventil 22 ist ein elektrisches Expansionsventil mit einer vollständigen Öffnungsfunktion, das die gleiche Struktur wie das Luftheizexpansionsventil 15 hat. Das Batterieexpansionsventil 22 ist eine Batteriedekompressionsvorrichtung, die das Kältemittel dekomprimiert, das aus dem Innenkondensator 12 oder Außenwärmetauscher 16 in den Batteriewärmetauscher 23 strömt, wenn die Temperatur der Sekundärbatterie 55 durch Einstellen der Temperatur der Batterielüftungsluft eingestellt wird. Die Auslassseite des Batterieexpansionsventils 22 ist mit der Kältemitteleinlassseite des Batteriewärmetauschers 23 verbunden, der in einer Batteriepackung 50 angeordnet ist.
Der Batteriewärmetauscher 23 ist in der Batteriepackung 50 angeordnet, die einen Luftdurchgang für die Batterielüftungsluft, die in Richtung der Sekundärbatterie 55 geblasen werden soll, bildet. Der Batteriewärmetauscher 23 dient dazu, die Temperatur der Batterielüftungsluft durch Austauschen von Wärme zwischen dem durch ihn strömenden Kältemittel und der Batterielüftungsluft einzustellen. Die Details der Batteriepackung 50 werden später beschrieben.
Die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 ist mit der anderen Kältemittelzuströmungsöffnung des zweiten Dreiwegeventils 13b verbunden. Das zweite Dreiwegeventil 13b hat die gleiche grundlegende Struktur wie die des ersten Dreiwegeventils 13a. Insbesondere ist das zweite Dreiwegeventil 13b geeignet, zwischen einem Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 und die andere Kältemittelzuströmungsöffnung der vorstehend beschriebenen zweiten Dreiwegeverbindung 14b verbindet, und einem anderen Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 und die andere Kältemittelzuströmungsöffnung der sechsten Dreiwegeverbindung 14f verbindet, umzuschalten.
Das heißt, das zweite Dreiwegeverbindungsventil 13b bildet einen Kältemittelkreisumschaltabschnitt, der geeignet ist, im Wesentlichen zwischen einem Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 verbindet, und einem anderen Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 verbindet, umzuschalten.
Der Akkumulator 24 scheidet das in den Akkumulator selbst strömende Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel ab, und lagert das abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel darin, während er zulässt, dass das abgeschiedene gasphasige Kältemittel in die Ansaugseite des Kompressors 11 strömt. Das heißt, der Akkumulator 24 hat eine Funktion eines Gas-Flüssigkeitsabscheiders ebenso wie eine Funktion eines Kältemittellagerabschnitts zum Lagern überschüssigen Kältemittels in dem flüssigphasigen Zustand innerhalb des Kreislaufs.
Als nächstes wird nachstehend die Innenklimatisierungseinheit 30 beschrieben. Die Innenklimatisierungseinheit 30 dient dazu, die Lüftungsluft, deren Temperatur eingestellt wird, in den Fahrzeugraum auszublasen. Die Innenklimatisierungseinheit 30 ist im Inneren eines Anzeigenbretts (Instrumententafel) auf der Vorderseite des Fahrzeugraums installiert. Die Einheit 30 nimmt ein Gebläse 32, den vorstehend erwähnten Innenkondensator 12, den Innenverdampfer 20 und ähnliche in dem Gehäuse 31 auf, das eine Außenhülle bildet.
Das Gehäuse 31 bildet einen Luftdurchgang für die Innenlüftungsluft darin. Das Gehäuse 31 ist aus Kunstharz (zum Beispiel Polypropylen) mit einem Elastizitätsgrad und hervorragender Festigkeit ausgebildet. Ein Innen-/Außenluftumschaltabschnitt ist auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Innenlüftungsluftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet, um ein Verhältnis des Volumens der Innenluft, die in den Luftdurchgang eingeleitet wird (d. h. Luft im Inneren des Fahrzeugraums) zu dem der Außenluft (d. h. Luft außerhalb des Fahrzeugraums) zu ändern.
Auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung des Innen-/Außenluftumschaltabschnitts 33 ist das Gebläse 32 bereitgestellt, um Luft, die über den Innen-/Außenluftumschaltabschnitt 33 eingeleitet wird, in Richtung des Fahrzeuginneren zu blasen. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Vielflügel-Zentrifugalventilator (Sirocco-Ventilator) durch einen Elektromotor antreibt. Die Drehzahl (d. h. das Luftblasvolumen) des Gebläses wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die von der Steuerung ausgegeben wird.
Der Innenverdampfer 20 und der Innenkondensator 12 sind in Bezug auf die Strömung der Innenlüftungsluft in dieser Reihenfolge auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung des Gebläses 32 angeordnet. Kurz gesagt ist der Innenverdampfer 20 in Bezug auf den Innenkondensator 12 auf der strömungsabfwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Innenlüftungsluft angeordnet.
Ferner ist eine Luftmischklappe 34 auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung in dem Innenverdampfer 20 und auf der strömungsauwärtigen Seite der Luftströmung in dem Innenkondensator 12 angeordnet. Die Luftmischklappe 34 stellt den Volumenanteil der Luft, die den Innenkondensator 12 durchläuft, aus der Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 20 durchlaufen hat, ein. Ein Mischraum 35 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung von dem Innenkondensator 12 angeordnet, um die Lüftungsluft, die durch den Austausch von Wärme mit dem Kältemittel in dem Innenkondensator 12 geheizt wurde, mit der Luft, die nicht geheizt wurde, während sie den Innenkondensator 12 umging, vermischt zu werden.
Öffnungen zum Blasen der klimatisierten Luft, die in dem Mischraum 35 vermischt wird, in das Fahrzeuginnere als ein zu klimatisierender Raum von Interesse, sind auf der strömungsabwärtigsten Seite der Luftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet. Insbesondere umfassen die Öffnungen eine Gesichtsluftöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung des Oberkörpers eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum, eine Fußluftöffnung zum Ausblasen der klimatisierten Luft in Richtung der Füße des Fahrgasts und eine Entfrosterluftöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der Innenseite eines Frontglases des Fahrzeugs (wobei die Öffnungen nicht gezeigt sind).
Folglich stellt die Luftmischklappe 34 den Volumenanteil von Luft, die den Innenkondensator 12 durchläuft, ein, um dadurch die Temperatur von klimatisierter Luft, die in dem Mischraum 35 vermischt wird, einzustellen, womit die Temperatur der klimatisierten Luft, die aus jeder Öffnung geblasen wird, gesteuert wird. Das heißt, die Luftmischklappe 34 dient als eine Temperatureinstelleinheit, die geeignet ist, die Temperatur der klimatisierten Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, einzustellen. Die Luftmischklappe 34 wird von einem (nicht gezeigten Servomotor) angetrieben, dessen Betrieb durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Steuerung ausgegeben wird.
Eine Gesichtsklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Gesichtsluftöffnung ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung von der Gesichtsluftöffnung ausgebildet, eine Fußklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche des Fußluftöffnung ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung von der Fußluftöffnung positioniert; und eine Entfrosterklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Entfrosterluftöffnung ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung von der Entfrosterluftöffnung positioniert (wobei diese Klappen nicht gezeigt sind).
Die Gesichtsklappe, die Fußklappe und die Entfrosterklappe dienen als Öffnungsbetriebsartumschaltabschnitte zum Umschalten zwischen Öffnungsbetriebsarten und werden über einen Verbindungsmechanismus oder ähnliches durch einen (nicht gezeigten) Servomotor angetrieben, dessen Betrieb durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Steuerung ausgegeben wird.
Als nächstes wird nachstehend die Batteriepackung 50 beschrieben. Die Batteriepackung 50 ist auf der Unterseite der Fahrzeugkarosserie zwischen einem Kofferraum und einem Rücksitz in dem Hinterteil der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Die Batteriepackung 50 umfasst ein Metallgehäuse 51, das einer elektrischen Isolierbehandlung (zum Beispiel Isolierbeschichtung) unterzogen wurde, und bildet einen Luftdurchgang zum Zirkulieren und Blasen der Batterielüftungsluft in dem Gehäuse 51. Die Batteriepackung nimmt das Gebläse 52, den vorstehend erwähnten Batteriewärmetauscher 23, die Sekundärbatterie 55 und ähnliches in dem Luftdurchgang auf.
Das Gebläse 52 ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Luftströmung des Batteriewärmetauschers 23 angeordnet. Das Gebläse 52 ist ein elektrisches Gebläse, das die Batterielüftungsluft in Richtung des Batteriewärmetauschers 23 bläst. Die Drehzahl (das Luftblasvolumen) des Gebläses 52 wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die von der Steuerung ausgegeben wird. Ferner ist die Sekundärbatterie 55 auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung des Batteriewärmetauschers 23 angeordnet. Die strömungsabwärtige Seite der Luftströmung der Sekundärbatterie 55 steht mit der Ansaugöffnungsseite des Gebläses 52 in Verbindung.
Wenn die Steuerung folglich einmal das Gebläse 52 betreibt, wird die Batterielüftungsluft, deren Temperatur von dem Batteriewärmetauscher 23 eingestellt wird, zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch die Temperatur der Sekundärbatterie 55 eigestellt wird. Dann wird die Batterielüftungsluft, die die Temperatur der Sekundärbatterie 55 eingestellt hat, in das Gebläse 52 gesaugt, um erneut in Richtung des Batteriewärmetauschers 23 geblasen und zirkuliert zu werden.
Insbesondere, wenn das Hochdruckkältemittel oder das Zwischendruckkältemittel in den Batteriewärmetauscher 23 strömt, wird die Batterielüftungsluft unter Verwendung des Hochdruck- oder Zwischendruckkältemittels als eine Wärmequelle geheizt, und die geheizte Batterielüftungsluft wird zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch die Sekundärbatterie 55 geheizt wird. Wenn überdies das Niederdruckkältemittel in den Batteriewärmetauscher 23 strömt, wird die Batterielüftungsluft unter Verwendung des Niederdruckkältemittels als eine Kältequelle gekühlt, und die gekühlte Batterielüftungsluft wird zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch die Sekundärbatterie 55 gekühlt wird.
Die Sekundärbatterie 55 ist eine Lithiumionenbatterie mit mehreren Zellen, die in Reihe oder parallel geschaltet sind. Wie in 8 gezeigt, kann diese Art von Lithiumionenbatterie bei einer niedrigen Temperatur von 10°C oder niedriger keine angemessenen Eingangs- und Ausgangscharakteristiken erreichen, weil eine chemische Reaktion nicht voranschreitet oder ähnliches. Das heißt, wenn die Sekundärbatterie 55 in dieser Ausführungsform auf 10°C oder niedriger kommt, wird die Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 55 verringert, was das Fahren des Fahrzeugs nicht zulassen könnte.
Andererseits neigt diese Art von Lithiumionenbatterie dazu, bei hoher Temperatur verschlechtert zu werden. Wenn eine Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 55 in dieser Ausführungsform 40°C oder mehr erreicht, ist die Steuerung geeignet, die Einspeisung und die Ausgabe elektrischer Leistung zu stoppen, um die Verschlechterung der Sekundärbatterie 55 zu verhindern. Selbst wenn die Sekundärbatterie 55 auf eine hohe Temperatur von 40°C oder mehr kommt, kann das Fahrzeug somit überhaupt nicht fahren.
Das heißt, um in dieser Ausführungsform effektive Verwendung von der Kapazität der Sekundärbatterie 55 zu machen, um das Fahren des Fahrzeugs zuzulassen, muss die Sekundärbatterie 55 ihre Temperatur in einem Bereich von etwa nicht weniger als 10°C und nicht mehr als 40°C (innerhalb eines angemessenen Temperaturbereichs) gesteuert haben. Die Sekundärbatterie 55 hat eine hohe Wärmekapazität für jede Komponente der Kältekreislaufvorrichtung 10. Diese Ausführungsform verwendet die Sekundärbatterie 55 mit etwa 100 kJ/K.
Als nächstes wird nachstehend eine elektrische Steuerung dieser Ausführungsform beschrieben. Die Steuerung besteht aus einem bekannten Mikrocomputer mit CPU, ROM, RAM und ähnlichen und einer peripheren Schaltung davon. Die Steuerung steuert die Betriebe verschiedener Arten von Steuerzielvorrichtungen 11, 13a, 13b, 15, 16a, 17, 19, 21, 22, 32, 52 und ähnlicher, die mit der Ausgangsseite verbunden sind, indem sie basierend auf in dem ROM gespeicherten Programmen verschiedene Arten von Berechnungen und Verarbeitungen durchführt.
Eine Gruppe verschiedener Steuersensoren ist mit der Eingangsseite der Steuerung verbunden. Die Sensorgruppe umfasst einen Innenluftsensor, der eine Fahrzeuginnentemperatur Tr erfasst, einen Außenluftsensor, der eine Außenlufttemperatur Tam erfasst, einen Sonnenstrahlungssensor, der eine Sonnenstrahlungsmenge As in dem Fahrzeuginneren erfasst, und einen Verdampfertemperatursensor, der eine Blaslufttemperatur (Verdampfertemperatur) Tefin an dem Innenverdampfer 20 erfasst. Die Sensorgruppe umfasst auch einen Ausstoßdrucksensor, der einen hochdruckseitigen Kältemitteldruck Pd eines von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Hochdruckkältemittels erfasst, einen Ausstoßtemperatursensor, der eine hochruckseitige Kältemitteltemperatur Td des von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Hochdruckkältemittels erfasst, einen Außenvorrichtungstemperatursensor, der die Kältemitteltemperatur (Außenvorrichtungstemperatur) Ts in dem Außenwärmetauscher 16 erfasst, und einen Lüftungslufttemperatursensor, der eine Lüftungslufttemperatur TAV von Luft erfasst, die von dem Mischraum 35 in das Fahrzeuginnere geblasen wird. Die Sensorgruppe umfasst ferner einen Batterietemperatursensor, der als eine Temperaturerfassungseinrichtung dient, um eine Batterietemperatur Tb als die Temperatur der Sekundärbatterie 55 zu erfassen.
Beachten Sie, dass der Verdampfertemperatursensor dieser Ausführungsform insbesondere die Temperatur von Wärmeaustauschrippen des Innenverdampfers 20 erfasst. Offensichtlich kann der für die Verwendung geeignete Verdampfertemperatursensor eine Temperaturerfassungseinrichtung, um die Temperatur eines beliebigen anderen Teils des Innenverdampfers 20 zu erfassen, oder eine Temperaturerfassungseinrichtung zum direkten Erfassen der Temperatur des Kältemittels selbst, das durch den Innenverdampfer 20 zirkuliert, sein. Das Gleiche gilt für den Außenvorrichtungstemperatursensor.
Die Sekundärbatterie 55 hat die hohe Kapazität für jede Komponente der Kältekreislaufvorrichtung 10 und besteht aus einer Kombination von Zellen. Folglich neigt die Sekundärbatterie 55 dazu, eine Temperaturverteilung zu haben. In dieser Ausführungsform werden mehrere Temperaturdetektoren verwendet, um die Oberflächentemperaturen mehrerer Zellen, die in der Sekundärbatterie 55 enthalten sind, zu erfassen, um dadurch ein Mittel von erfassten Werten, die von den mehreren Temperaturerfassungseinrichtungen erhalten werden, als die Batterietemperatur Tb zu definieren.
In dieser Ausführungsform ist der Lüftungsluftsensor bereitgestellt, um die Lüftungslufttemperatur TAV zu erfassen. Anstatt dessen kann die Lüftungslufttemperatur TAV, die für die Verwendung geeignet ist, einen Wert haben, der basierend auf der Verdampfertemperatur Tefin, der hochdruckseitigen Kältemitteltemperatur Td und ähnlichen berechnet wird.
Ein (nicht gezeigtes) Bedienfeld ist in der Nähe einer Instrumententafel in dem Vorderteil des Fahrzeugraums angeordnet und mit der Eingangsseite der Steuerung 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.
Die Steuerung dieser Ausführungsform ist integral mit einer Steuereinheit zum Steuern verschiedener Steuerzielvorrichtungen, die mit der Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind, strukturiert. Die Steuereinheit zum Steuern des Betriebs jeder der Steuerzielvorrichtungen umfasst einen Aufbau (Hardware und Software), der geeignet ist, den Betrieb jeder der Steuerzielvorrichtungen zu steuern.
Zum Beispiel dient in der Steuerung die Struktur (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs des Kompressors 11 als eine Ausstoßkapazitätssteuereinheit, und die Struktur (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs jeder von verschiedenen Vorrichtungen 13a, 13b, 17, 19 und 21, die in den Kältemittelkreisumschaltabschnitten enthalten sind, dient als eine Kältemittelkreissteuereinheit.
Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 mit der vorstehend erwähnten Struktur in dieser Ausführungsform nachstehend beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 die Temperatur der Sekundärbatterie 55 einstellen, während die Klimatisierung des Fahrzeuginneren durchgeführt wird.
Die Betriebsarten für die Klimatisierung des Fahrzeuginneren umfassen eine Luftkühlbetriebsart zum Kühlen des Fahrzeuginneren und eine Luftheizbetriebsart zum Heizen des Fahrzeuginneren. Die Betriebsarten zum Einstellen der Temperatur der Sekundärbatterie 55 umfassen eine Vorrichtungsheizbetriebsart zum Heizen der Sekundärbatterie 55 und eine Vorrichtungskühlbetriebsart zum Kühlen der Sekundärbatterie 55. Das Umschalten zwischen diesen Betriebsarten wird durch Ausführen eines Steuerprogramms durch die Steuerung durchgeführt, das vorher in einer Speicherschaltung gespeichert wurde.
Das Steuerprogramm wird ausgeführt, um zusammen mit der Betätigung eines Fahrzeugsystems eine Steuerroutine zu wiederholen. Die Steuerroutine bedingt das Lesen eines Bediensignals von dem Bedienfeld und von Erfassungssignalen von einer Gruppe von Steuersensoren, das Bestimmen des Steuerzustands jeder von verschiedenen Steuerzielvorrichtungen basierend auf den Erfassungssignalen und dem Bediensignal und das Ausgeben eines Steuersignals oder einer Steuerspannung an jede der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, um den bestimmten Steuerzustand zu erhalten.
Die Klimatisierungsbetriebsart des Fahrzeuginneren betreffend wird die Kältekreislaufvorrichtung 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 Kältekreislaufvorrichtung auf die Luftheizbetriebsart umgeschaltet, wenn von dem Auswahlschalter bei eingeschaltetem Klimatisierungsbedienschalter (EIN) Luftheizen ausgewählt wird.
Bezüglich der Betriebsart für die Temperatureinstellung der Sekundärbatterie 55 wird die Kältekreislaufvorrichtung beim Lesen des Erfassungssignals von der Steuersensorgruppe auf die Vorrichtungsheizbetriebsart zum Heizen der Sekundärbatterie 55 geschaltet, wenn die Batterietemperatur Tb kleiner oder gleich einer niedertemperaturseitigen Referenztemperatur Tkl (in dieser Ausführungsform 10°C) ist. Andererseits wird die Kältekreislaufvorrichtung auf die Vorrichtungskühlbetriebsart zum Kühlen der Sekundärbatterie geschaltet, wenn die Batterietemperatur Tb größer oder gleich einer hochtemperaturseitigen Referenztemperatur Tkh (in dieser Ausführungsform 30°C) ist.
Wie vorstehend beschrieben, muss die Sekundärbatterie 55 in dieser Ausführungsform ihre Temperatur innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als 10°C und nicht mehr als 40°C (innerhalb des passenden Temperaturbereichs) verwaltet oder gesteuert haben. Diese Ausführungsform führt das Umschalten auf die Vorrichtungsheizbetriebsart durch, wenn die Batterietemperatur Tb kleiner oder gleich der niedertemperaturseitigen Referenztemperatur Tkl ist, und führt auch das Umschalten auf die Vorrichtungskühlbetriebsart durch, wenn die Batterie Tb größer oder gleich der hochtemperaturseitigen Referenztemperatur Tkh ist, wodurch die Batterietemperatur Tb in den Bereich von nicht weniger als 10°C und nicht mehr als 40°C oder weniger gesteuert wird.
Das heißt, in dieser Ausführungsform wird eine Aufwärmreferenztemperatur, wie in den angehängten Patentansprüchen beschrieben, auf 10°C festgelegt. Nun wird nachstehend der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 in jeder Betriebsart beschrieben.
(A) Luftkühlbetriebsart
Die Luftkühlbetriebsart ist eine Betriebsart zum Kühlen des Fahrzeuginneren, ohne die Temperatur der Sekundärbatterie 55 einzustellen. Insbesondere wird diese Betriebsart bei eingeschaltetem Bedienschalter des Bedienfelds (EIN) durchgeführt, wenn durch den Auswahlschalter die Luftkühlung ausgewählt wird, während die Batterietemperatur Tb höher als die niedertemperaturseitige Referenztemperatur Tkl und niedriger als die hochtemperaturseitige Referenztemperatur Tkh ist.
In der Innenklimatisierungsbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand und schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Luftkühlbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 1 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a, das Luftheizexpansionsventil 15), den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 18), das Luftkühlexpansionsventil 19, den Innenverdampfer 20, den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 zirkuliert.
Bei der vorstehenden Kältemittelkreisstruktur ist die Steuerung geeignet, eine Ziellufttemperatur TAO, die eine Zieltemperatur von Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, ist, basierend auf den Werten des Erfassungssignals und des gelesenen Bediensignals zu berechnen. Ferner bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder von verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, die mit der Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind, basierend auf der berechneten Ziellufttemperatur TAO und dem Erfassungssignal von der Sensorgruppe.
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. Zuerst wird eine Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO des Innenverdampfers 20 basierend auf der Ziellufttemperatur TAO unter Bezug auf das vorher in der Steuerung gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt.
Dann wird ein Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO und der Temperatur von Luft, die aus dem Innenverdampfer 20 geblasen wird, die von dem Verdampfertemperatursensor erfasst wird, bestimmt, so dass die Temperatur der Luft, die aus dem Innenverdampfer 17 geblasen wird, sich unter Verwendung eines Rückkopplungssteuerverfahrens der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO nähert. Beachten Sie, dass die Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO in einem derartigen Bereich bestimmt wird, dass sie die Frostbildung auf dem Innenverdampfer 20 verhindern kann (zum Beispiel 1°C oder mehr).
Die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 32 ausgegeben werden soll, wird unter Bezug auf ein vorher in der Speicherschaltung gespeichertes Steuerkennfeld basierend auf der Ziellufttemperatur TAO bestimmt. Insbesondere wird die Steuerspannung, die an den Elektromotor ausgegeben werden soll, in einem sehr tiefen Temperaturbereich (maximaler Luftkühlbereich) und einem sehr hohen Temperaturbereich (maximaler Luftheizbereich) der Ziellufttemperatur TAO maximiert, wodurch das Lüftungsluftvolumen nahe an den Maximalpegel gesteuert wird. Wenn die Ziellufttemperatur TAO näher an einem Zwischentemperaturbereich ist, wird das Lüftungsluftvolumen verringert.
Das Steuersignal, das an das Luftkühlexpansionsventil 19 ausgegeben wird, wird derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das in das Luftkühlexpansionsventil 19 strömt, sich einem Zielunterkühlungsgrad nähert, der vorher derart bestimmt wird, dass ein Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs im Wesentlichen maximiert wird.
Ein Steuersignal, das an einen Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll, wird durch das Rückkopplungssteuerverfahren bestimmt, so dass die Lüftungslufttemperatur TAV, die von dem Lüftungslufttemperatursensor erfasst wird, sich der Ziellufttemperatur TAO nähert. In einer Betriebsart zum Kühlen des Fahrzeuginneren kann die Luftmischklappe 34 derart betrieben werden, dass der Luftdurchgang auf einer Seite des Innenkondensators 12 geschlossen wird.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühlbetriebsart das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit einem Teil der Innenlüftungsluft aus, die von dem Innenverdampfer 20 gekühlt wird, um Wärme abzuführen. Auf diese Weise nähert sich die Lüftungslufttemperatur TAV der Ziellufttemperatur TAO.
Das Kältemittel, das aus dem Innenkondensator 12 strömt, strömt über das erste Dreiwegeventil 13a, die zweite Dreiwegeverbindung 14b und das vollständig geöffnete Luftheizexpansionsventil 15 in den Außenwärmetauscher 16. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 16 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Gebläseventilator 16a geblasen wird, um weiter Wärme davon abzuführen.
Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt über die dritte Dreiwegeverbindung 14c und das Rückschlagventil 18 in das Luftkühlexpansionsventil 19 und wird davon dekomprimiert, da das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 geschlossen ist und das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 geschlossen ist. Das von dem Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Innenverdampfer 20 und nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Innenlüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Innenlüftungsluft gekühlt.
Das aus dem Innenverdampfer 20 strömende Kältemittel strömt über die sechste Dreiwegeverbindung 14f und die vierte Dreiwegeverbindung 14d in den Akkumulator 24, um in flüssige und gasphasige Kältemittel abgeschieden zu werden. Das von dem Akkumulator 24 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und darin erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühlbetriebsart das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, von dem Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird, um sich selbst an dem Innenverdampfer 20 zu verdampfen. Folglich wird die von dem Innenverdampfer 20 gekühlte Innenlüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
(b) Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart
Die Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart ist eine Betriebsart zum Durchführen des Luftkühlens des Fahrzeuginneren, während gleichzeitig die Sekundärbatterie 55 gekühlt wird. Insbesondere wird diese Betriebsart mit dem eingeschalteten Bedienschalter des Bedienfelds (EIN) durchgeführt, wenn von dem Auswahlschalter die Luftkühlung ausgewählt ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der hochtemperaturseitigen Referenztemperatur Tkh ist.
In der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 2 angezeigt, auf den Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12 (das erste Dreiwegeventil 13a, das Luftheizexpansionsventil 15), den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 18), das Luftkühlexpansionsventil 19, den Innenverdampfer 20, den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 zirkuliert, während er zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 18, das Batterieöffnungs-/Schließventil 21), das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23 und den Akkumulator 24 zirkuliert. Das heißt, das Umschalten wird auf den Kältemittelkreis durchgeführt, in dem der Innenverdampfer 20 und der Batteriewärmetauscher 23 in Bezug auf die Kältemittelströmung parallel zueinander geschaltet sind.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an das Batterieexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, derart bestimmt, dass ein Drosselöffnungsgrad des Batterieexpansionsventils 22 ein vorgegebener Drosselöffnungsgrad ist. Das Steuerventil, das an den Elektromotor des Gebläses 52 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass eine Blaskapazität des Gebläses 51 eine vorgegebene Blaskapazität ist. Die Betriebszustände anderer Steuerzielvorrichtungen werden auf die gleiche Weise wie in der Luftkühlbetriebsart bestimmt.
Folglich lässt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart zu, dass das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12 strömt, wodurch auf die gleiche Art wie in der Luftkühlbetriebsart Wärme in die Innenlüftungsluft abgeführt wird. Auf diese Weise nähert sich die Lüftungslufttemperatur TAV der Ziellufttemperatur TAO. Ferner strömt das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel in den Außenwärmetauscher 16, um Wärme in die Außenluft abzuführen.
Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt über das Rückschlagventil 18 in die fünfte Dreiwegeverbindung 14e, da das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 geschlossen ist und das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 offen ist. Das Kältemittel wird dann in ein Kältemittel, das in Richtung des Luftkühlexpansionsventils 19 ausströmt, und ein anderes Kältemittel, das über das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 in Richtung des Batterieexpansionsventils 22 ausströmt, unterteilt.
Das Kältemittel, das aus der fünften Dreiwegeverbindung 14e in Richtung des Luftkühlexpansionsventils 19 ausströmt, wird durch das Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert und nimmt Wärme aus der Innenlüftungsluft auf, um an dem Innenverdampfer 20 auf die gleiche Weise zu verdampfen wie in der Luftkühlbetriebsart. Auf diese Weise wird die Innenlüftungsluft gekühlt. Das aus dem Innenverdampfer 20 geströmte Kältemittel strömt wie in der Luftkühlbetriebsart in den Akkumulator 24.
Andererseits wird das Kältemittel, das aus der fünften Dreiwegeverbindung 14e in Richtung des Batterieexpansionsventils 22 strömt, durch das Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert, um in den Batteriewärmetauscher 23 zu strömen. Das Kältemittel, das in den Batteriewärmetauscher 23 strömt, nimmt Wärme aus der Batterielüftungsluft auf, die von dem Gebläse 52 geblasen wird, um sich selbst zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Batterielüftungsluft gekühlt.
Das Kältemittel, das aus dem Batteriewärmetauscher 23 strömt, strömt über das zweite Dreiwegeventil 13b, die sechste Dreiwegeverbindung 14f und die vierte Dreiwegeverbindung 14d in den Akkumulator 24. Das von dem Akkumulator 24 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und darin erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, durch das Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird, um sich an dem Innenverdampfer 20 selbst zu verdampfen, und auch von dem Batterieexpansionsventil 23 dekomprimiert wird, um sich an dem Batteriewärmetauscher 22 selbst zu verdampfen.
Folglich wird die Innenlüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 20 gekühlt wird, in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird. Ferner kann die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlte Batterielüftungsluft zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie gekühlt wird.
(c) Vorrichtungskühlbetriebsart
Die Vorrichtungskühlbetriebsart ist eine Betriebsart zum Kühlen der Sekundärbatterie 55, ohne die Klimatisierung des Fahrzeuginneren durchzuführen. Insbesondere wird die Betriebsart bei ausgeschaltetem Bedienschalter des Bedienfels (AUS) durchgeführt, wenn die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der hochtemperaturseitigen Referenztemperatur Tkh ist.
In der Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Vorrichtungskühlbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 3 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, (den Innenkondensator 12, das erste Dreiwegeventil 13a, das Luftheizexpansionsventil 15), den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 18), das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23, den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 strömt.
Bei einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll, derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang auf einer Seite des Innenkondensators 12 vollständig schließt. Das Gebläse 32 der Innenklimatisierungseinheit 30 wird gestoppt. Die Betriebszustände anderer Steuerzielvorrichtungen werden auf die gleiche Weise wie in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart bestimmt.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Vorrichtungskühlbetriebsart das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Zu dieser Zeit wird in der Vorrichtungskühlbetriebsart das Gebläse 32 gestoppt, und die Luftmischklappe 34 schließt den Luftdurchgang auf der Seite des Innenkondensators 12, so dass das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel fast ohne Wärme davon abzuführen, aus dem Innenkondensator 12 strömt.
Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 16 und tauscht Wärme mit der von dem Gebläseventilator 16a geblasenen Außenluft aus, um auf die gleiche Weise wie in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart Wärme abzuführen. Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt über das Rückschlagventil 18, die fünfte Dreiwegeverbindung 14e und das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 in das Batterieexpansionsventil 22, da das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 geschlossen ist, das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig geschlossen ist und das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 geöffnet ist.
Das von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Batteriewärmetauscher 23, um sich selbst zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Batterielüftungsluft gekühlt. Das aus dem Batteriewärmetauscher 23 strömende Kältemittel strömt über das zweite Dreiwegeventil 13b, die sechste Dreiwegeverbindung 14f und die vierte Dreiwegeverbindung 14d in den Akkumulator 24. Das von dem Akkumulator 24 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt, und wird darin erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Vorrichtungskühlbetriebsart das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Außenwärmetauscher 16 abführt, von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert wird, um sich selbst an dem Batteriewärmetauscher 23 zu verdampfen. Folglich kann die Batterielüftungsluft, die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlt wird, zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie gekühlt wird.
(d) Luftheizbetriebsart
Die Luftheizbetriebsart ist eine Betriebsart zum Heizen des Fahrzeuginneren, ohne die Temperatur der Sekundärbatterie 55 einzustellen. insbesondere wird diese Betriebsart mit eingeschaltetem Bedienschalter des Bedienfelds (EIN) durchgeführt, wenn durch den Auswahlschalter die Luftheizung ausgewählt wird, während die Batterietemperatur Tb höher als die niedertemperaturseitige Referenztemperatur Tkl und niedriger als die hochtemperaturseitige Referenztemperatur Tkh ist.
In der Luftheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizungsexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, öffnet das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, schließt das Luftkühlöffnungs-/Schließventil 21.
Folglich wird in der Luftheizbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 4 gezeigt, die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a), das Luftheizexpansionsventil 15, den Außenwärmetauscher 16, (das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17), den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 strömt.
Mit einer derartigen Kältekreislaufstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, derart bestimmt, dass die Lüftungslufttemperatur TAV, die von dem Lüftungslufttemperatursensor erfasst wird, sich der Ziellufttemperatur TAO nähert. Die Ziellufttemperatur TAO, die beim Heizen des Fahrzeuginneren bestimmt wird, ist in einem Bereich von etwa 40°C bis 60°C.
Das Steuersignal, das an das Luftheizexpansionsventil 15 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das in das Luftheizexpansionsventil 15 strömt, sich einem Zielunterkühlungsgrad nähert, der früher bestimmt wird, um den COP des Kreislaufs im Wesentlichen zu maximieren.
Das Steuersignal, das an einen Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang auf einer Seite des Innenkondensators 12 vollständig öffnet. Die Betriebszustände anderer Steuerzielvorrichtungen werden auf die gleiche Weise wie in der Luftkühlbetriebsart bestimmt.
Folglich lässt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheizbetriebsart zu, dass das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12 strömt, um Wärme mit der Innenlüftungsluft auszutauschen, wodurch Wärme von dem Kältemittel abgeführt wird. Auf diese Weise wird die Innenlüftungsluft geheizt. Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt über das erste Dreiwegeventil 13a und die zweite Dreiwegeverbindung 14b in das Luftheizexpansionsventil 15 und wird von diesem dekomprimiert.
Das Kältemittel, das von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird, strömt in den Außenwärmetauscher 16 und nimmt Wärme aus der von dem Gebläseventilator 16a geblasenen Außenluft auf, um sich selbst zu verdampfen. Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömt, strömt über die vierte Dreiwegeverbindung 14d in den Akkumulator 24, da das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 offen ist, das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig geschlossen ist und das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 geschlossen ist. Das von dem Akkumulator 24 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und darin erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheizbetriebsart das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Innenkondensator 12 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird, um sich an dem Außenwärmetauscher 16 selbst zu verdampfen. Folglich wird die von dem Innenkondensator 12 geheizte Innenlüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Das heißt, die Luftheizbetriebsart ist eine Betriebsart zum Heizen der Innenlüftungsluft, die ein Fluid ist, das Wärme austauschen soll. Der Betrieb in dieser Betriebsart ist in dem Konzept eines Fluidheizbetriebs, wie in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben, enthalten.
(e) Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart
Die Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart ist eine Betriebsart zum Durchführen der Luftheizung des Fahrzeuginneren, während gleichzeitig die Sekundärbatterie 55 geheizt wird. Insbesondere wird diese Betriebsart bei eingeschaltetem Bedienschalter des Bedienfelds (EIN) durchgeführt, wenn das Luftheizen durch den Auswahlschalter ausgewählt wird und die Batterietemperatur Tb kleiner oder gleich der niedertemperaturseitigen Referenztemperatur Tkl ist.
In der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Batterieexpansionsventils 22 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 5 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis umgeschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a), das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23, (das zweite Dreiwegeventil 13b), das Luftheizexpansionsventil 15, den Außenwärmetauscher 16, (das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17), den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 strömt. Das heißt, die Kältekreislaufvorrichtung wird auf den Kältemittelkreis geschaltet, in dem der Innenkondensator 12 und der Batteriewärmetauscher 23 in Bezug auf die Kältemittelströmung in dieser Reihenfolge hintereinander geschaltet sind.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an das Batterieexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, derart bestimmt, dass der Kältemitteldruck innerhalb des Batteriewärmetauschers 23 ein Zwischendruck wird, der die Batterietemperatur Tb in einem geeigneten Temperaturbereich (in dieser Ausführungsform 10°C bis 40°C) steuert.
Die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 52 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass eine Blaskapazität des Gebläses 52 eine vorgegebene Blaskapazität ist. Die Betriebszustände anderer Steuerzielvorrichtungen werden auf die gleiche Weise bestimmt wie in der Luftheizbetriebsart.
Folglich lässt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart zu, dass das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12 strömt, wodurch auf die gleiche Weise wie in der Luftheizbetriebsart Wärme in die Innenlüftungsluft abgeführt wird. Auf diese Weise wird die Innenlüftungsluft geheizt. Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt über das erste Dreiwegeventil 13a und die erste Dreiwegeverbindung 14a in das Batterieexpansionsventil 22, um von dem Batterieexpansionsventil 22 in das Zwischendruckkältemittel dekomprimiert zu werden.
Das von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimierte Zwischendruckkältemittel strömt in den Batteriewärmetauscher 23, um Wärme mit der Batterielüftungsluft auszutauschen, wodurch Wärme davon abgeführt wird. Auf diese Weise wird die Batterielüftungsluft geheizt. Das aus dem Batteriewärmetauscher 23 strömende Kältemittel strömt über das zweite Dreiwegeventil 13b und die zweite Dreiwegeverbindung 14b in das Luftheizexpansionsventil 15 und wird von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert. Das von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 16 und nimmt Wärme aus der von dem Gebläseventilator 16a geblasenen Außenluft auf, um sich selbst zu verdampfen.
Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt wie in der Luftheizbetriebsart in den Akkumulator 24. Das von dem Akkumulator 24 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und darin erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Batteriewärmetauscher 23 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird, um sich an dem Außenwärmetauscher 16 selbst zu verdampfen.
Folglich wird die von dem Innenkondensator 12 geheizte Innenlüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird. Ferner kann die von dem Batteriewärmetauscher 23 geheizte Batterielüftungsluft zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie geheizt wird.
Das heißt, die Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart ist eine Betriebsart zum Heizen der Innenlüftungsluft, während die Sekundärbatterie 55 unter Verwendung des von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittels als eine heiße Wärmequelle verwendet wird. Der Betrieb in dieser Ausführungsform ist nicht nur in dem Konzept des Fluidheizbetriebs, sondern auch in dem Konzept eines Batterieheizbetriebs, wie in den angehängten Ansprüchen beschrieben, enthalten.
In der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart sind der Innenkondensator 12, das Batterieexpansionsventil 22 und der Batteriewärmetauscher 23 in Bezug auf die Kältemittelströmung in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Durch Einstellen der Drosselöffnung des Batterieexpansionsventils 22 kann die Wärmeabführungstemperatur (Kondensationstemperatur) des Kältemittels an dem Batteriewärmetauscher 23 im Vergleich zu der Wärmeabführungstemperatur von Kältemittel an dem Innenkondensator 12 leicht verringert werden.
(f) Vorrichtungsheizbetriebsart
Die Vorrichtungsheizbetriebsart ist eine Betriebsart zum Heizen der Sekundärbatterie 55, ohne die Klimatisierung des Fahrzeuginneren durchzuführen. Insbesondere wird diese Betriebsart mit ausgeschaltetem Bedienschalter des Bedienfelds (AUS) durchgeführt, wenn die Batterietemperatur Tb kleiner oder gleich der niedertemperaturseitigen Referenztemperatur Tkl ist.
In der Vorrichtungsheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Batterieexpansionsventils 22 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, öffnet das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 und öffnet das Batterieexpansionsventil 22 vollständig.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Vorrichtungsheizbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 6 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis umgeschaltet, der die Zirkulation des Kältemittels auf die gleiche Weise wie die in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart zulässt.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben wird, derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang auf einer Seite des Innenkondensators 12 vollständig schließt. Das Gebläse 32 der Innenklimatisierungseinheit 30 wird gestoppt. Die Betriebszustände anderer Steuerzielvorrichtungen werden auf die gleiche Weise wie in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart bestimmt.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Vorrichtungsheizbetriebsart das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Zu dieser Zeit wird das Gebläse 32 in der Vorrichtungsheizbetriebsart gestoppt, und die Luftmischklappe 34 schließt den Luftdurchgang auf der Seite des Innenkondensators 12, so dass das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel, fast ohne Wärme daraus abzuführen, aus dem Innenkondensator 12 strömt.
Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt in den Batteriewärmetauscher 23, um Wärme mit der Batterielüftungsluft auszutauschen, wodurch Wärme daraus abgeführt wird. Auf diese Weise wird die Batterielüftungsluft geheizt. Die auf diesen Schritt folgenden Betriebe werden die gleichen wie die in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart sein.
Wie vorstehend erwähnt, führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Vorrichtungsheizbetriebsart das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Batteriewärmetauscher 23 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird, um sich an dem Außenwärmetauscher 16 selbst zu verdampfen. Daher kann die Batterielüftungsluft, die von dem Batteriewärmetauscher 23 geheizt wird, zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie geheizt wird.
Das heißt, die Vorrichtungsheizbetriebsart ist eine Betriebsart zum Heizen der Sekundärbatterie 55 unter Verwendung des von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittels als eine heiße Wärmequelle. Der Betrieb dieser Betriebsart ist in dem Konzept des Batterieheizbetriebs, wie in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben, enthalten.
Die vorstehend beschriebenen jeweiligen Betriebsarten (a) bis (c) werden durchgeführt, um das Fahrzeuginnere oder die Sekundärbatterie 55 zu kühlen, wenn die Außenluft hauptsächlich im Sommer oder ähnlichem hoch ist. Die vorstehend erwähnten jeweiligen Betriebsarten (d) bis (f) werden durchgeführt, um das Fahrzeuginnere oder die Sekundärbatterie 55 zu heizen, wenn die Außenlufttemperatur hauptsächlich im Winter oder ähnlichem niedrig ist.
Wenn es andererseits im Frühling oder Herbst weniger wahrscheinlich ist, dass die Außenlufttemperatur hoch oder niedrig wird, könnte die Batterietemperatur Tb selbst wenn durch den Auswahlschalter bei eingeschaltetem Bedienschalter des Bedienfelds (EIN) die Luftheizung ausgewählt wird, in manchen Fällen auf die hochtemperaturseitige Referenztemperatur Tkh oder mehr steigen. In einem derartigen Fall kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform auch eine Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart (g) ausführen.
Obwohl von dem Auswahlschalter die Luftkühlung ausgewählt wird, könnte die Batterietemperatur Tb in manchen Fällen auf die niedertemperaturseitige Referenztemperatur Tkl oder weniger sinken. In einem derartigen Fall kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform auch eine Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart (h) ausführen.
(g) Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart
In der Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 14 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart auf einen Kältemittelkreis umgeschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a), das Luftheizexpansionsventil 15, den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 18), das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23, den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 strömt.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel werden das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, und die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 32 ausgegeben werden soll, auf die gleiche Weise bestimmt wie in der Luftheizbetriebsart. Das Steuersignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang auf einer Seite des Innenkondensators vollständig öffnet.
Die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 52 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass eine Blaskapazität des Gebläses 52 eine vorgegebene Blaskapazität ist. Das Steuersignal, das an das Luftheizexpansionsventil 15 ausgegeben wird, wird derart bestimmt, dass die Temperatur von Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 16 strömt, kleiner oder gleich der Außenlufttemperatur Tam ist. Das Steuersignal, das an das Batterieexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass ein Drosselöffnungsgrad des Batterieexpansionsventils 22 ein vorgegebener Drosselöffnungsgrad ist.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart auf einen Kältemittelkreis geschaltet werden, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Innenkondensator 12 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird, um sich an dem Außenwärmetauscher 16 selbst zu verdampfen, und auch von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert wird, um sich an dem Batteriewärmetauscher 23 selbst zu verdampfen.
Die von dem Innenkondensator 12 geheizte Innenlüftungsluft wird in den Fahrzeugraum geblasen, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird, und die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlte Batterielüftungsluft wird zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch das Kühlen der Batterie ermöglicht wird.
(h) Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart
In der Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Batterieexpansionsventils 22 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand und, schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 vollständig.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart auf einen Kältemittelkreis umgeschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a), das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23, (das zweite Dreiwegeventil 13b), das Luftheizexpansionsventil 15, den Außenwärmetauscher 16, (das das Rückschlagventil 18), das Luftkühlexpansionsventil 19, den Innenverdampfer 20, den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 strömt.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel werden das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, und die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 32 ausgegeben werden sollen, auf die gleiche Weise bestimmt wie in der Luftkühlbetriebsart. Das Steuersignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Lüftungsluft TAV sich der Ziellufttemperatur TAO nähert.
Die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 52 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass eine Blaskapazität des Gebläses eine vorgegebene Blaskapazität ist. Das Steuersignal, das an das Batterieexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, wird auf die gleiche Weise wie in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart bestimmt.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung in der Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart auf einen Kältemittelkreis geschaltet werden, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Batteriewärmetauscher 23 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, von dem Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird, um sich an dem Innenverdampfer 20 selbst zu verdampfen.
Die von dem Innenverdampfer 20 gekühlte Innenlüftungsluft wird in den Fahrzeugraum geblasen, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird, und die von dem Batteriewärmetauscher 23 geheizte Batterielüftungsluft wird zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch das Heizen der Batterie ermöglicht wird.
Wie vorstehend erwähnt, schaltet die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform auf den Kältemittelkreis, und dann dadurch das Luftheizen und Luftkühlen des Fahrzeuginneren durchführen, während die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 55 in dem passenden Temperaturbereich (in dieser Ausführungsform 10°C bis 40°C) eingestellt wird.
In einer Luftheizbetriebsart (d), einer Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e), wie vorstehend beschrieben, und ähnlichen wirkt der Außenwärmetauscher 16 als der Verdampfer. Wenn folglich zum Beispiel die Luftheizbetriebsart (d) oder die Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) bei einer niedrigen Außenlufttemperatur ausgeführt wird, könnte die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 16 kleiner oder gleich der Frostbildungstemperatur (insbesondere 0°C) sein, womit die Bildung von Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 bewirkt wird.
Eine derartige Frostbildung würde den Außenluftdurchgang des Außenwärmetauschers 16 mit Frost schließen, womit die Wärmeaustauschleisung des Außenwärmetauschers 16 drastisch verschlechtert wird. Als ein Ergebnis wird die Wärmemenge, die von dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 16 aus der Außenluft aufgenommen wird, drastisch verringert, wodurch es der Kältekreislaufvorrichtung 10 möglicherweise nicht gelingen könnte, das Luftheizen des Fahrzeuginneren ausreichend durchzuführen oder die Sekundärbatterie 55 ausreichend zu heizen.
Aus diesem Grund ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform geeignet, einen Entfrostungsbetrieb durchzuführen, um Frost zu entfernen, wenn er auf dem Außenwärmetauscher 16 gebildet wird. Insbesondere umfasst die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform einen Frostbildungsbestimmungsabschnitt, der bestimmt, ob Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 gebildet wird oder nicht. Wenn der Frostbildungsbestimmungsabschnitt bestimmt, dass Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 gebildet wird, wird der Entfrostungsbetrieb wie nachstehend beschrieben ausgeführt.
Der Entfrostungsbetriebsbestimmungsabschnitt dieser Ausführungsform besteht aus einer Einrichtung, die zu einem Steuerschritt in einem Steuerprogramm gehört, das von der Steuerung ausgeführt wird. Insbesondere kann der Frostbildungsbestimmungsabschnitt eine Bestimmungseinheit oder ähnliches verwenden, die geeignet ist, um zu bestimmen, dass auf dem Außenwärmetauscher 16 Frost ausgebildet wird, wenn die von dem Außenvorrichtungstemperatursensor erfasste Außenvorrichtungstemperatur Ts kleiner oder gleich einer Referenzfrostbildungstemperatur Tks (zum Beispiel –10°C) ist. Nun wird nachstehend der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Entfrostungsbetriebsart beschrieben.
(i) Entfrostungsbetriebsart
In der Entfrostungsbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Entfrostungsbetriebsart wie in der Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 7 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a), das Luftheizexpansionsventil 15, den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 18), das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23 (das zweite Dreiwegeventil 13b), den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 strömt.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel werden das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, und die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 32 ausgegeben werden soll, auf die gleiche Weise bestimmt wie in der Luftheizbetriebsart. Das Steuersignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang auf einer Seite des Innenkondensators 12 vollständig öffnet.
Die Steuerspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 52 ausgegeben werden soll, wird auf die gleiche Weise bestimmt wie in der Vorrichtungskühlbetriebsart. Das Steuersignal, das an das Luftheizexpansionsventil 15 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Temperatur von Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 16 strömt, größer oder gleich 0°C und höher als die Außenlufttemperatur Tam (insbesondere ungefähr 15°C) ist. Das Steuersignal, das an das Batterieexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, wird auf die gleiche Weise wie in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart bestimmt.
Daher strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Entfrostungsbetriebsart, wie durch gestrichelte Linien in dem Mollier-Diagramm von 9 angezeigt, das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel (wie durch einen Punkt a9 in 9 angezeigt) in den Innenkondensator 12 und führt auf die gleiche Weise wie in der Luftheizbetriebsart Wärme ab (wie von dem Punkt a9 zu einem Punkt b9 in 9 angezeigt). Auf diese Weise wird die Innenlüftungsluft geheizt. Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt über das erste Dreiwegeventil 13a in das Luftheizexpansionsventil 15 und wird von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert (wie von dem Punkt b9 zu einem Punkt c9 in 9 angezeigt).
Insbesondere verwendet die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform R134a als das Kältemittel, und somit dekomprimiert das Luftheizexpansionsventil 15 das Kältemittel auf ungefähr 0,415 MPa (Sättigungstemperatur 15°C).
Das aus dem Luftheizexpansionsventil 15 strömende Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 16. Somit wird die in dem Kältemittel enthaltene Wärme in den Außenwärmetauscher 16 abgeführt (wie von dem Punkt c9 zu einem Punkt d9 in 9 angezeigt), wodurch der Außenwärmetauscher 16 entfrostet wird. Wie in der Vorrichtungskühlbetriebsart strömt das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel über das Rückschlagventil 18, die fünfte Dreiwegeverbindung 14e und das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 in das Batterieexpansionsventil 22 und wird von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert (wie von dem Punkt d9 zu einem Punkt e9 in 9 angezeigt).
Das von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Batteriewärmetauscher 23, um sich selbst zu verdampfen (wie von dem Punkt e9 zu einem Punkt f9 in 9 angezeigt). Auf diese Weise wird die Batterielüftungsluft gekühlt. Das aus dem Batteriewärmetauscher 23 strömende Kältemittel strömt über das zweite Dreiwegeventil 13b und ähnliche in den Akkumulator 24. Das von dem Akkumulator 24 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Entfrostungsbetriebsart das Umschalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, und das Kältemittel, das seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, wird von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert, um sich an dem Batteriewärmetauscher 23 selbst zu verdampfen
Folglich wird in dem Entfrostungsbetrieb zugelassen, dass das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochtemperaturkältemittel in den Innenkondensator 12 und den Außenwärmetauscher 16 strömt. Um die Innenlüftungsluft durch den Innenkondensator 12 zu heizen und den Außenwärmetauscher 16 zu entfrosten, kann der Entfrostungsbetrieb die Wärmemenge nutzen, die durch Addieren einer Wärmemenge, die über die Batterielüftungsluft beim Verdampfen des Niederdruckkältemittels an dem Batteriewärmetauscher 23 von der Sekundärbatterie 55 aufgenommen wird, zu einer Wärmemenge addiert wird, die der Kompressionsarbeit des Kompressors 11 entspricht.
Wie vorstehend erwähnt, hat die Sekundärbatterie 55 dieser Ausführungsform eine relativ hohe Heizkapazität und kann somit die Wärme, die für das Heizen der Innenlüftungsluft auf einen gewissen Grad erforderlich ist, der das Luftheizen des Fahrzeuginneren ausreichend durchführen kann, und eine andere Wärme, die für das Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 erforderlich ist, speichern. Folglich kann in dem Entfrostungsbetrieb die von der Sekundärbatterie 55 aufgenommene Wärme nicht nur zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 verwendet werden, sondern kann auch die Innenlüftungsluft an dem Innenkondensator 12 ausreichend heizen.
Das heißt, die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform kann die Verringerung der Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Innenlüftungsluft unterdrücken und kann sogar während des Entfrostungsbetriebs des Außenwärmetauschers 16 auch die ausreichende Luftheizung des Fahrzeuginneren erreichen.
In dem Entfrostungsbetrieb führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform das Schalten auf einen Kältemittelkreis durch, in dem das Kältemittel, das seine Wärme an dem Innenkondensator 12 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird, um in den Außenwärmetauscher 16 zu strömen, und ferner wird das Kältemittel, das seine Wärme an dem Außenwärmetauscher 16 abführt, auch von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert, um an dem Batteriewärmetauscher 23 zu verdampfen.
Folglich kann in dem Entfrostungsbetrieb die Temperatur der Wärmeabführung von dem Kältemittel an dem Innenkondensator 12 (Kondensationstemperatur) höher als die Temperatur der Wärmeabführung von dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 16 festgelegt werden. Somit kann der Innenkondensator 12 die Temperatur von Innenlüftungsluft auf eine Temperatur erhöhen, die für das Luftheizen des Fahrzeuginneren erforderlich ist (insbesondere etwa 40°C bis 60°C). Die Temperatur des in den Außenwärmetauscher 16 strömenden Kältemittels kann auf eine passende Temperatur verringert werden, die erforderlich ist, um den Außenwärmetauscher 16 zu entfrosten (insbesondere etwa 5°C bis 15°C).
Als ein Ergebnis kann in dem Entfrostungsbetrieb die in dem Kältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, enthaltene Wärme wirksam verwendet werden, um die Innenlüftungsluft zu heizen, ohne die Wärmeabführungstemperatur des Kältemittels an dem Außenwärmetauscher 16 unnötig zu erhöhen. Ferner kann der Leistungsverbrauch des Kompressors 11 verringert werden.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform kann den Batterieheizbetrieb zum Heizen der Sekundärbatterie 55, wie in den Abschnitten der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) und der Vorrichtungsheizbetriebsart (f) beschrieben, durchführen. Selbst bei einer niedrigen Außentemperatur kann der Batterieheizbetrieb durchgeführt werden, um die Batterietemperatur Tb auf eine Aufwärmreferenztemperatur (in dieser Ausführungsform 10°C) oder höher festzulegen.
Das heißt, der Batterieheizbetrieb wird selbst bei der niedrigen Außenlufttemperatur durchgeführt, so dass die Wärme, die für das ausreichende Heizen des Fahrzeuginneren und zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 in dem Entfrostungsbetrieb erforderlich ist, in der Sekundärbatterie 55 gespeichert werden kann.
Dies wird insbesondere unter Verwendung des Zeitdiagramms von 10 beschrieben. Das Zeitdiagramm zeigt Änderungen in der Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 55 oder ähnlichem nach dem Starten des Fahrzeugsystems des Elektrofahrzeugs in dieser Ausführungsform bei der niedrigen Außenlufttemperatur (insbesondere bei der Außenlufttemperatur Tam = 0°C).
Zuerst, wenn das Elektrofahrzeug dieser Ausführungsform in einer Umgebung mit der niedrigen Außenlufttemperatur bleibt, während das Fahrzeugsystem stoppt, könnte die Batterietemperatur Tb im Wesentlichen auf die gleiche Temperatur wie die Außenlufttemperatur Tam (in dieser Ausführungsform 0°C) verringert werden. Um, wie vorstehend erwähnt, zu bewirken, dass das Fahrzeug durch die wirksame Verwendung der Kapazität der Sekundärbatterie 55 läuft, ist es notwendig, die Sekundärbatterie 55 aufzuwärmen, bevor das Fahrzeug zu laufen beginnt, um die Batterietemperatur Tb auf 10°C oder höher zu erhöhen.
Aus diesem Aspekt wird in der Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform während der in 10 gezeigten Zeitspanne (1) für das Batterievorwärmen, das heißt, nach dem Starten des Fahrzeugsystems und vor dem Beginn des Fahrens des Fahrzeugs, die Sekundärbatterie 55 aufgewärmt. Insbesondere wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 während der in 10 gezeigten Zeitspanne (1) für das Vorwärmen der Batterie in einer Vorrichtungsheizbetriebsart (f) betrieben, wodurch die Sekundärbatterie 55 aufgewärmt wird.
Wenn zu dieser Zeit eine Aufwärmkapazität der Sekundärbatterie 55 in der Kältekreislaufvorrichtung 10 auf 3 kW festgelegt ist, wird die Temperatur Tb der Sekundärbatterie 55 dieser Ausführungsform von 0°C in ungefähr acht Minuten auf die Aufwärmreferenztemperatur (in dieser Ausführungsform 10°C) erhöht.
Wenn die Batterietemperatur Tb dann einmal 10°C erreicht, beginnt das Fahrzeug zu fahren. Da zu dieser Zeit die Außenlufttemperatur Tam 0°C ist, wird in dieser Ausführungsform angenommen, dass der Fahrgast den Luftheizbetrieb unter Verwendung des Auswahlschalters auf dem Bedienfeld auswählt. Folglich wird während einer in 10 gezeigten Zeitspanne (2) für das Luftheizen das Luftheizen des Fahrzeuginneren durchgeführt, während das Fahrzeug fährt. Insbesondere wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 während der in 10 gezeigten Zeitspanne (2) für das Luftheizen in der Luftheizbetriebsart (d) betrieben, wodurch das Fahrzeuginnere geheizt wird.
Beachten Sie, dass, da die Temperatur des Fahrzeuginneren in der Anfangsphase der Luftheizung im Wesentlichen so niedrig wie die Außenlufttemperatur Tam ist, das Aufwärmen durchgeführt wird, das die Festlegung der Drehzahl des Kompressors 11 in der Kältekreislaufvorrichtung 10 auf die maximale Drehzahl bedingt, um die Heizkapazität für die Innenlüftungsluft (in dieser Ausführungsform etwa 4 kW) zu maximieren. Nachdem die Lüftungslufttemperatur TAV der Innenlüftungsluft die Ziellufttemperatur TAO (z. B. 45°C) erreicht, wird die Drehzahl des Kompressors 11, wie vorstehend beschrieben, gesteuert, wodurch die Heizkapazität für die Innenlüftungsluft ungefähr 2 kW ist.
Während des Fahrens des Fahrzeugs erzeugt die Sekundärbatterie 55 selbst Wärme, was zu einer Zunahme der Temperatur der Sekundärbatterie 55 führt. Als ein Ergebnis von Untersuchungen durch die Erfindung wird herausgefunden, dass, wenn das Elektrofahrzeug dieser Ausführungsform in allgemeinen städtischen Bereichen fährt, die Wärmemenge, die von der Sekundärbatterie 55 erzeugt wird, 60 Minuten lang etwa 360 kJ wird und die Temperatur der Sekundärbatterie 55 in 60 Minuten um etwa 3,6°C zunimmt Wenn die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheizbetriebsart (d) betrieben wird, was zu der Bildung von Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 führt, könnte die Kältekreislaufvorrichtung 10 die Heizkapazität für die Innenlüftungsluft verringern. Es wird angenommen, dass der Frostbestimmungsabschnitt, wie in dem Zeitdiagramm von 10 gezeigt, nachdem 60 Minuten seit dem Beginn des Fahrens des Fahrzeugs vergangen sind, bestimmt, dass der Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 ausgebildet wird. Während einer in 10 gezeigten Zeitspanne (3) für die Entfrostung wird der Außenwärmetauscher 16 entfrostet.
Insbesondere wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 während der in 10 gezeigten Zeitspanne (3) zum Entfrosten in einer Entfrostungsbetriebsart (i) betrieben, wodurch der Außenwärmetauscher 16 entfrostet wird. Wie vorstehend erwähnt, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform in der Entfrostungsbetriebsart dieser Ausführungsform den Außenwärmetauscher 16 entfrosten, ohne die Heizkapazität für die Innenlüftungsluft zu verringern (das heißt, ohne die Heizkapazität für das Fahrzeuginnere zu verringern).
Wenn die Kältekreislaufvorrichtung 10 jedoch in der Entfrostungsbetriebsart (i) betrieben wird, nimmt das Kältemittel an dem Batteriewärmetauscher 23 Wärme aus der Batterielüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen, so dass die Batterielüftungsluft gekühlt wird, um dadurch die Sekundärbatterie 55 zu kühlen.
Gemäß den Untersuchungen durch die Erfinder wird herausgefunden, dass, wenn die Kühlkapazität der Sekundärbatterie 55 in der Kältekreislaufvorrichtung 10, die in der Entfrostungsbetriebsart (i) arbeitet, 2 kW ist (das heißt, die Aufwärmkapazität ist, wie in 10 gezeigt, –2 kW), die Zeit, die zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 in dieser Ausführungsform erforderlich ist, etwa 5 Minuten ist, und die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 55 in dieser Zeit um etwa 6°C verringert wird.
In dieser Ausführungsform werden während einer Zeitspanne (4) für das Luftheizen-Aufwärmen anschließend an die Zeitspanne (3) für das Entfrosten, wie in 10 gezeigt, das Luftheizen des Fahrzeuginneren und das Heizen der Sekundärbatterie 55 durchgeführt. Insbesondere wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 während der in 10 gezeigten Zeitspanne (4) für das Luftheizen-Aufwärmen in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) betrieben, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird, während die Sekundärbatterie 55 geheizt wird.
Wenn zu dieser Zeit eine Aufwärmkapazität der Sekundärbatterie 55 in der Kältekreislaufvorrichtung 10 auf 2 kW festgelegt wird, wird die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 55 dieser Ausführungsform in etwa zwei Minuten von 7,6°C auf 10°C erhöht. Nachdem die Temperatur der Sekundärbatterie 55 auf 10°C erhöht wurde, wird dann, wie in der in 10 gezeigten Zeitspanne (5) für das Luftheizen gezeigt, das Luftheizen des Fahrzeuginneren erneut auf die gleiche Weise wie in der Zeitspanne (2) für das Luftheizen durchgeführt.
Das heißt, in der Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform wird nach dem Abschluss des Entfrostungsbetriebs der Kältemittelkreis in der Entfrostungsbetriebsart (i) auf den Kältemittelkreis in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) zum Heizen der Batterie geschaltet, ohne direkt von dem Kältemittelkreis in der Entfrostungsbetriebsart (i) auf die Luftheizbetriebsart (d) umzuschalten. Folglich wird die Sekundärbatterie 55 nach dem Abschluss des Entfrostungsbetriebs schnell aufgewärmt, so dass die Batterietemperatur Tb auf die Aufwärmreferenztemperatur festgelegt werden kann.
Daher wird die Kältekreislaufvorrichtung selbst bei der niedrigen Außenlufttemperatur nach dem Abschluss des Entfrostungsbetriebs auf den Kältemittelkreis in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) umgeschaltet, was das Heizen der Batterie bedingt, wodurch die Wärme, die zum ausreichenden Heizen des Fahrzeuginneren und zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 erforderlich ist, schnell in der Sekundärbatterie 55 gespeichert werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
In der Beschreibung dieser Ausführungsform wird die Batterietemperatur Tb im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, wie in dem Zeitdiagramm von 11 gezeigt, beispielsweise während des Fahrens des Fahrzeugs erhöht, so dass sie höher als in der ersten Ausführungsform ist (so dass sie insbesondere etwa 18°C ist). Eine derartige Steuerung kann durch Festlegen der Aufwärmreferenztemperatur auf einen höheren Pegel als den in der ersten Ausführungsform erreicht werden. Die Strukturen und Betriebe anderer Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10, abgesehen von den vorstehenden Punkten, sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Insbesondere wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform nach dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Aufwärmheizen und während einer Zeitspanne (3) für das in 11 dargestellte Luftheizen-Aufwärmen in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) betrieben, und dabei werden das Luftheizen des Fahrzeuginneren und das Heizen der Sekundärbatterie 55 durchgeführt.
Ferner wird die Aufwärmkapazität der Kältekreislaufvorrichtung 10 während der Zeitspanne (3) zum Luftheizen-Aufwärmen in dieser Ausführungsform auf etwa 0,2 kW verringert. Während dieser Zeitspanne heizt die Kältekreislaufvorrichtung 10 die Sekundärbatterie 55 und außerdem erzeugt die Sekundärbatterie 55 selbst Wärme. Selbst wenn folglich die Aufwärmkapazität der Kältekreislaufvorrichtung 10 auf etwa 0,2 kW festgelegt wird, kann, wie in 11 gezeigt, die Batterietemperatur Tb auf etwa 18,4°C erhöht werden, nachdem 60 Minuten seit dem Beginn des Fahrens des Fahrzeugs vergangen sind.
Es wird auch in dieser Ausführungsform wie der ersten Ausführungsform angenommen, dass der Frostbildungsbestimmungsabschnitt, nachdem 60 Minuten seit dem Beginn des Fahrens des Fahrzeugs vergangen sind, bestimmt, dass der Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 gebildet wird. Während einer in 11 gezeigten Zeitspanne (4) für das Entfrosten wird der Außenwärmetauscher 16 entfrostet. Auf diese Weise wird die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 55 auf etwa 12,4°C gesenkt.
Wenn die Batterietemperatur Tb hier wie in dieser Ausführungsform nach dem Abschluss des Entfrostungsbetriebs innerhalb des passenden Temperaturbereichs ist, ist es nicht notwendig, die Sekundärbatterie 55 unmittelbar nach dem Abschluss des Entfrostungsbetriebs aufzuwärmen. Daher wird in dieser Ausführungsform der Kältemittelkreis in der Entfrostungsbetriebsart (i) nach dem Abschluss des Entfrostungsbetriebs direkt auf den Kältemittelkreis in der Luftheizbetriebsart (d) umgeschaltet, ohne den Batterieheizbetrieb durchzuführen.
Wie in dieser Ausführungsform erwähnt, kann die von der Sekundärbatterie 55 aufgenommene Wärme verwendet werden, um den Außenwärmetauscher 16 zu entfrosten und die Innenlüftungsluft wie in der ersten Ausführungsform an dem Innenkondensator 12 ausreichend zu heizen, selbst wenn die Batterieaufwärmbetriebsart durchgeführt wird, um während des Fahrens des Fahrzeugs vor dem Entfrostungsbetrieb des Außenwärmetauschers 16 Wärme in der Sekundärbatterie 55 zu speichern.
Beachten Sie, dass in der Aufwärmheizung, wie vorstehend erwähnt, die Heizkapazität der Kältekreislaufvorrichtung 10 für die Innenlüftungsluft maximiert wird, indem die Drehzahl des Kompressors 11 auf die maximale Drehzahl festgelegt wird. Als ein Ergebnis hat die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Aufwärmheizung keine zusätzliche Aufwärmkapazität zum Heizen der Batterielüftungsluft.
In dieser Ausführungsform wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 nach dem Ende der Aufwärmheizung in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) betrieben. Wenn die Aufwärmheizung nicht ausgeführt wird, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 folglich gleichzeitig mit dem Beginn des Fahrens des Fahrzeugs in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) betrieben werden, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginneren und das Heizen der Sekundärbatterie 55 durchgeführt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Diese Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem die Kreislaufstruktur der Kältekreislaufvorrichtung 10 im Vergleich zu der Struktur der ersten Ausführungsform, wie in den Gesamtaufbaudiagrammen von 12 und 13 dargestellt, geändert ist.
Insbesondere ist in der Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform das erste Dreiwegeventil 13a auf der Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 angeordnet, das Batterieöffnungs-/Schließventil 21 ist entfernt, und das Batterieexpansionsventil 22 mit der vollständigen Schließfunktion ist in einem Kältemittelströmungsweg angeordnet, der zwischen der anderen Kältemittelausströmungsöffnung der fünften Dreiwegeverbindung 14e und der anderen Kältemittelzuströmungsöffnung der ersten Dreiwegeverbindung 14a angeordnet ist.
Daher schaltet das erste Dreiwegeventil 13a dieser Ausführungsform im Wesentlichen zwischen einem Kältemittelkreis, der die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 12 verbindet, und einem anderen Kältemittelkreis, der die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Batteriewärmetauschers 23 verbindet, um. Die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 ist mit einer der Kältemittelzuströmungsöffnungen der zweiten Dreiwegeverbindung 14b verbunden.
Die Strukturen anderer Komponenten in der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform kann die Klimatisierung des Fahrzeuginneren ebenso wie die Einstellung der Temperatur der Sekundärbatterie 55 auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform durch Umschalten des Kältemittelkreises durchführen. Als nächstes werden die jeweiligen Betriebsarten der Kältekreislaufvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform nachstehend beschrieben.
(a) Luftkühlbetriebsart
In der Luftkühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 12 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand und schließt das Batterieexpansionsventil 22 vollständig.
Auf diese Weise kann der Kältekreislauf wie in der Luftkühlbetriebsart in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, von dem Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird und sich selbst an dem Innenverdampfer 20 verdampft. Folglich wird die Innenlüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 20 gekühlt wird, in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
(b) Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart
In der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 12 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Auf diese Weise kann der Kältekreislauf wie in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, von dem Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird, sich dann selbst an dem Innenverdampfer 20 verdampft und auch von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert wird, und sich dann an dem Batteriewärmetauscher 23 selbst verdampft.
Auf diese Weise wird die von dem Innenverdampfer 20 gekühlte Innenlüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird. Ferner kann die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlte Batterielüftungsluft zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie gekühlt wird.
(c) Vorrichtungskühlbetriebsart
In der Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 12 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Auf diese Weise kann der Kältekreislauf wie in der Vorrichtungskühlbetriebsart in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Außenwärmetauscher 16 abführt, von dem Luftkühlexpansionsventil 19 dekomprimiert wird und sich dann selbst an dem Batteriewärmetauscher 23 verdampft. Folglich kann die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlte Batterielüftungsluft zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie gekühlt wird.
(d) Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 12 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, öffnet das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig und schließt das Batterieexpansionsventil 22 vollständig.
Auf diese Weise kann der Kältekreislauf wie in der Luftheizbetriebsart in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator 12 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird und sich selbst an dem Außenwärmetauscher 16 verdampft. Folglich wird die Innenlüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 20 geheizt wird, in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
(f) Vorrichtungsheizbetriebsart
In der Vorrichtungsheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Batteriewärmetauschers 23 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, öffnet das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig und schließt das Batterieexpansionsventil 22 vollständig.
Auf diese Weise wird der Kältekreislauf in der Vorrichtungsheizbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 12 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, (das erste Dreiwegeventil 13a), den Batteriewärmetauscher 23, (das zweite Dreiwegeventil 13b), das Luftheizexpansionsventil 15, den Außenwärmetauscher 16, (das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17), den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 zirkuliert. In der Vorrichtungsheizbetriebsart wird die Kältekreislaufvorrichtung auf die gleiche Weise wie in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart auf den Kältemittelkreis für die Zirkulation des Kältemittels geschaltet.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, derart bestimmt, dass der Kältemitteldruck in dem Batteriewärmetauscher 23 die Batterietemperatur Tb innerhalb eines passenden Temperaturbereichs (in dieser Ausführungsform 10°C bis 40°C) festlegt. Die Betriebszustände anderer Steuerzielvorrichtungen werden auf die gleiche Weise wie in der Vorrichtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform bestimmt.
Auf diese Weise kann der Kältekreislauf wie in der Vorrichtungsheizbetriebsart in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Batteriewärmetauscher 23 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird und sich selbst an dem Außenwärmetauscher 16 verdampft. Daher kann die Batterielüftungsluft, die von dem Batteriewärmetauscher 23 geheizt wird, in das Fahrzeuginnere geblasen werden, wodurch die Batterie geheizt wird. Das heißt, der Betrieb in dieser Betriebsart entspricht dem Batterieheizbetrieb, wie in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben.
(i) Entfrostungsbetriebsart
In der Entfrostungsbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 12 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden. Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig und bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand.
Auf diese Weise wird der Kältekreislauf in der Entfrostungsbetriebsart, wie durch massive Pfeile von 13 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, (das erste Dreiwegeventil 13a), den Innenkondensator 12, das Luftheizexpansionsventil 15, den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 18), das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23, (das zweite Dreiwegeventil 13b), den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 zirkuliert.
Auf diese Weise kann der Kältekreislauf wie in der Entfrostungsbetriebsart in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 16 abführt, von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert wird und sich selbst an dem Batteriewärmetauscher 23 verdampft. Folglich kann der Außenwärmetauscher 16 wie in dem Entfrostungsbetrieb in der ersten Ausführungsform entfrostet werden, und auch die Innenlüftungsluft kann an dem Innenkondensator 12 ausreichend geheizt werden.
Ferner kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform zum Beispiel im Frühling oder Herbst in einer Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart (g) und in einer Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart betrieben werden, wenn es weniger wahrscheinlich ist, dass die Außenlufttemperatur relativ hoch oder niedrig ist.
Nach diesem Aspekt ist in der Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform das erste Dreiwegeventil 13a auf der Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 angeordnet, was nicht bewirken kann, dass das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel gleichzeitig sowohl in den Innenkondensator 12 als auch den Batteriewärmetauscher 23 strömen kann. Das heißt, die Kältekreislaufvorrichtung kann nicht in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e) betrieben werden, die die Luftheizung des Fahrzeuginneren und das gleichzeitige Heizen der Sekundärbatterie 55 bedingt.
Folglich schaltet die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform, wie in dem Zeitdiagramm von 14 dargestellt, den Kältemittelkreis in der Entfrostungsbetriebsart nach dem Abschluss des Entfrostungsbetriebs, der während der Zeitspanne (3) zum Entfrosten ausgeführt wird, direkt auf den Kältemittelkreis in der Luftheizbetriebsart (d). Ferner erzeugt die Sekundärbatterie 55 in den Luftheizbetrieben (2) und (4), wie in 14 gezeigt, wie in der ersten Ausführungsform selbst Wärme, was zu einer Zunahme der Temperatur der Sekundärbatterie 55 führt.
Wie bei dieser Ausführungsform kann in dem Entfrostungsbetrieb selbst nach dem Schalten auf den Kältemittelkreis der Kältekreislaufvorrichtung 10 die von der Sekundärbatterie 55 selbst erzeugte und in der Sekundärbatterie 55 gespeicherte Wärme nicht nur zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 verwendet werden, sondern auch die Innenlüftungsluft an dem Innenkondensator 12 ausreichend heizen.
(Vierte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform wird die Batterielüftungsluft (Gas) geheizt oder gekühlt, um beispielhaft die Temperatur der Sekundärbatterie 55 einzustellen. Andererseits heizt oder kühlt diese Ausführungsform das Wärmemedium (Flüssigkeit), das durch einen Wärmemediumkreis 50a zirkuliert, wie durch das Gesamtaufbaudiagramm von 15 gezeigt, wodurch die Temperatur der Sekundärbatterie 55 eingestellt wird, was nachstehend beispielhaft beschrieben wird.
Insbesondere ist der Wärmemediumkreis 50a ein Kreis für die Zirkulation des Wärmemediums (insbesondere einer wässrigen Ethylenglykollösung), das die Temperatur der Sekundärbatterie 55 einstellt. Insbesondere besteht der Wärmemediumkreis 50a aus einer Wasserpumpe 52a zum Druckspeisen des Wärmemediums, einem Wasserdurchgang 23c eines Wasser-Kältemittelwärmetauschers 23a, der Wärme zwischen dem Wärmemedium und dem Kältemittel austauscht, und einem Wärmemediumdurchgang, der innerhalb oder außerhalb der Sekundärbatterie 55 ausgebildet ist, die in dieser Reihenfolge durch Leitungen in einem Kreis verbunden sind.
Die Wasserpumpe 52a ist eine elektrische Wasserpumpe, deren Betrieb (Mediumdruckspeisungskapazität) von einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Steuerung ausgegeben wird. Insbesondere wird der Betrieb der Wasserpumpe 52a auch auf die gleiche Weise wie das Gebläse 52 in den jeweiligen in der ersten Ausführungsform beschriebenen Betriebsarten gesteuert.
Der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 23a ist ein Batteriewärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch den Kältemitteldurchgang 23b zirkuliert, und dem Wärmemedium, das durch den Wasserdurchgang 23c zirkuliert, austauscht. Der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 23a kann eine spezifische Struktur verwenden, in der eine Leitung, die den Wasserdurchgang 23c bildet, um den Außenumfang einer Kältemittelleitung, die den Kältemitteldurchgang 23b bildet, gewickelt ist, um dadurch Wärme zwischen dem Wärmemedium und dem Kältemittel auszutauschen.
Alternativ kann eine andere Wärmetauscherstruktur verwendet werden, die ein gewundenes Rohr oder mehrere Rohre verwendet, um als der Kältemitteldurchgang 23b die Strömung von Kältemittel zuzulassen, wodurch der Wasserdurchgang 23c zwischen den benachbarten Rohren ausgebildet wird. Ferner ist der Wärmetauscher mit gewellten Rippen oder Plattenrippen versehen, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel zu fördern.
Die Eingangsseite der Steuerung dieser Ausführungsform ist mit einem wärmemediumeinlassseitigen Temperatursensor verbunden, der eine einlassseitige Temperatur Tein des Wärmemediums, das in den Wärmemediumdurchgang der Sekundärbatterie 55 strömt, erfasst, und auch mit einem wärmemediumauslassseitigen Temperatursensor, der eine auslassseitige Temperatur Taus von Wärmemedium, das aus dem Wärmemediumdurchgang der Sekundärbatterie 55 strömt, erfasst.
Beim Kühlen oder Heizen der Sekundärbatterie wird die Wasserdruckspeisungskapazität der Wasserpumpe 52a derart gesteuert, dass eine Differenz zwischen der einlassseitigen Temperatur Tein und der auslassseitigen Temperatur Taus im Wesentlichen gleich einer vorgegebenen Temperaturdifferenz (zum Beispiel 5°C) ist. Die Strukturen und Betriebe anderer Komponenten sind in der vierten Ausführungsform die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Wenn die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform durch Schalten des Kältemittelkreises in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e), des Kältemittelkreises in der Vorrichtungsheizbetriebsart (f) oder ähnlichem betrieben wird, kann das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den Kältemitteldurchgang 23b des Wasser-Kältemittelwärmetauschers 23a strömen, wodurch das durch den Wasserdurchgang 23c zirkulierende Wärmemedium geheizt wird. Auf diese Weise kann die Sekundärbatterie 55 geheizt werden.
Wenn die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform durch Schalten auf den Kältemittelkreis in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart (b), den Kältemittelkreis in der Vorrichtungskühlbetriebsart (c) oder ähnlichem betrieben wird, kann das von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimierte Kältemittel in den Kältemitteldurchgang 23b des Wasser-Kältemittelwärmetauschers 23a strömen, wodurch das durch den Wasserdurchgang 23c zirkulierende Wärmemedium gekühlt wird. Als ein Ergebnis kann die Sekundärbatterie 55 gekühlt werden.
Wie in dieser Ausführungsform erwähnt, kann selbst bei der Verwendung des Wärmemediumkreises 50a in dem Entfrostungsbetrieb die von der Sekundärbatterie 55 über das Wärmemedium aufgenommene Wärme verwendet werden, um den Außenwärmetauscher 16 wie in der ersten Ausführungsform zu entfrosten und die Innenlüftungsluft an dem Innenkondensator 12 ausreichend zu heizen.
(Fünfte Ausführungsform)
Bezug nehmend auf das Gesamtaufbaudiagramm von 16 unterscheidet sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, dass die Sekundärbatterie 55 durch das aus dem Batterieexpansionsventil 22 strömende Kältemittel direkt gekühlt oder geheizt wird. Detaillierter strömt das aus dem Batterieexpansionsventil 22 strömende Kältemittel durch den Kältemitteldurchgang, der im Inneren oder an dem Außenumfang der Sekundärbatterie 55 ausgebildet ist, in Richtung des zweiten Dreiwegeventils 13b aus.
Die Strukturen und Betriebe anderer Komponenten in der fünften Ausführungsform sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Beim Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform, um auf den Kältemittelkreis in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart (e), in der Vorrichtungsheizbetriebsart (f) oder ähnliche zu schalten, kann die Sekundärbatterie 55 von dem Kältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, direkt geheizt werden.
Wenn die Kältekreislaufvorrichtung 10 durch Schalten auf den Kältemittelkreis in einer Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart (b), in einer Vorrichtungskühlbetriesart (c) oder ähnliche geschaltet wird, kann die Sekundärbatterie 55 von dem Kältemittel, das von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert wird, direkt gekühlt werden.
Sogar eine derartige Struktur, wie in dieser Ausführungsform beschrieben, die die Sekundärbatterie 55 mit dem Kältemittel, das aus dem Batterieexpansionsventil 22 strömt, direkt kühlt oder heizt, kann die von der Sekundärbatterie 55 aufgenommene Wärme nutzen, um den Außenwärmetauscher 16 in dem Entfrostungsbetrieb zu entfrosten, während die Innenlüftungsluft an dem Innenkondensator 12 auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform geheizt wird.
(Sechste Ausführungsform)
Diese Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, in dem die Kreislaufstruktur der Kältekreislaufvorrichtung 10a in Bezug auf die Struktur der ersten Ausführungsform, wie in den Gesamtaufbaudiagrammen von 17 bis 23 dargestellt, geändert ist.
Insbesondere verwendet der Kompressor 11a in der Kältekreislaufvorrichtung 10a dieser Ausführungsform den zweistufigen elektrischen Boost-Kompressor, der in einem Gehäuse, das eine Außenhülle bildet, zwei Kompressionsmechanismen, einschließlich eines niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus und eines hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus, und einen Elektromotor, der die beiden Kompressionsmechanismen drehend antreibt, aufnimmt. Beachten Sie, dass der Betrieb des Elektromotors des Kompressors 11a in dieser Ausführungsform (die Drehzahl) durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Steuerung ausgegeben wird.
Das Gehäuse des Kompressors 11a ist mit einer Ansaugöffnung, die das Niederdruckkältemittel von außerhalb des Gehäuses zu dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus saugt, und einer Zwischendruckansaugöffnung, die zulässt, dass das in dem Kreislauf erzeugte Zwischendruckkältemittel von außerhalb des Gehäuses in es hinein strömt, versehen, um dann mit dem Kältemittel vereinigt zu werden, das von dem Niederdruckzustand auf den Hochdruckzustand komprimiert wird. Ferner ist das Gehäuse des Kompressors 11a auch mit einer Ausstoßöffnung versehen, die das von dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus ausgestoßene Hochdruckkältemittel nach außerhalb des Gehäuses ausstößt.
Wenngleich diese Ausführungsform den Kompressor 11a verwendet, der die zwei Kompressionsmechanismen in einem Gehäuse aufnimmt, ist die Form des Kompressors nicht darauf beschränkt. Das heißt, solange das Zwischendruckkältemittel von der Zwischendruckansaugöffnung strömen kann, um mit dem Kältemittel, das von dem niedrigen Druck auf den hohen Druck komprimiert wird, vereinigt zu werden, kann der Kompressor jeder elektrische Kompressor sein, der in dem Gehäuse einen Kompressionsmechanismus mit fester Kapazität und einen Elektromotor, der konstruiert ist, um den Kompressionsmechanismus drehend anzutreiben, aufnimmt.
Alternativ kann ein zweistufiger Booster-Kompressor aus zwei Kompressoren eines niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus und eines hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus, die hintereinander geschaltet sind, bestehen. Eine Ansaugöffnung des niederstufenseitigen Kompressors, die auf einer niederstufigen Seite angeordnet ist, ist als die Ansaugöffnung des gesamten Kompressors definiert. Eine Ausstoßöffnung des hochstufenseitigen Kompressors, die auf einer hochstufigen Seite angeordnet ist, ist als die Ausstoßöffnung des gesamten Kompressors definiert. Eine Zwischendruckansaugöffnung ist an einem Verbindungsabschnitt zum Verbinden einer Ausstoßöffnung des niederstufenseitigen Kompressors mit einer Ansaugöffnung des hochstufenseitigen Kompressors bereitgestellt.
In dieser Ausführungsform ist die Auslassseite des Expansionsventils 15 mit der Kältemittelzuströmungsöffnung des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 verbunden, der als ein Gas-Flüssigkeitsabscheider dient, der das aus dem Luftheizexpansionsventil 15 strömende Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel abscheidet. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 25, der für die Verwendung geeignet ist, kann ein Zentrifugalabscheider sein, der das Kältemittel durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft in die gas- und flüssigphasigen Kältemittel abscheidet.
Wie in 17 gezeigt, ist die Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 über den Durchgang 26 für gasphasiges Kältemittel mit der Zwischendruckansaugöffnung des Kompressors 11a verbunden. Ein Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel ist in dem Durchgang 26 für gasphasiges Kältemittel angeordnet. Das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel ist ein elektromagnetisches Ventil mit der gleichen Struktur wie das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17 und ähnliche und dient als ein Öffnungs-/Schließabschnitt, der den Durchgang 26 für gasphasiges Kältemittel öffnet und schließt.
Wenn daher das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel offen ist, kann die Kältekreislaufvorrichtung das Umschalten auf den Kältemittelkreis durchführen, der zulässt, dass das aus der Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 strömende Kältemittel über den Durchgang 26 für gasphasiges Kältemittel von der Zwischendruckansaugöffnung des Kompressors 11a angesaugt wird. Wenn das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel geschlossen ist, kann die Kältekreislaufvorrichtung das Umschalten auf den Kältemittelkreis durchführen, der verhindert, dass das Kältemittel aus der Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 strömt. Das heißt, das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel dient als der Kältemittelkreisumschaltabschnitt.
Beachten Sie, dass das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel auch als ein Rückschlagventil dient, das nur die Strömung des Kältemittels von dem Auslass für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 zu der Zwischendruckansaugöffnungsseite des Kompressors 11a zulässt, wenn der Durchgang 26 für gasphasiges Kältemittel offen ist. Wenn folglich das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel den Durchgang 26 für gasphasiges Kältemittel öffnet, wird verhindert, dass das Kältemittel von der Seite des Kompressors 11a zu dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 25 zurück strömt.
Andererseits ist die Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 mit der Einlassseite einer festen Zwischendrossel 27 verbunden, die als eine Dekompressionsvorrichtung zum Dekomprimieren des von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 25 abgeschiedenen flüssigphasigen Kältemittels dient. Beispiele für die feste Zwischendrossel 27, die für die Verwendung geeignet ist, umfassen eine Düse, eine Mündung, ein Kapillarrohr, etc. die jeweils eine feste Drosselöffnung haben. Die Auslassseite der festen Zwischendrossel 27 ist mit der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 verbunden.
Die Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 ist mit einem Umleitungsdurchgang 28 der festen Drossel verbunden, der das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 25 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel zu der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 leitet, während die feste Zwischendrossel 27 umgangen wird. Der Umleitungsdurchgang 28 der festen Drossel ist mit einem Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a versehen, das den Umleitungsdurchgang 28 der festen Drossel öffnet und schließt. Beachten Sie dass das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a die gleiche grundlegende Struktur wie die des Luftheizöffnungs-/Schließventils 17 oder ähnliches hat.
Ein Druckabfall, der bewirkt wird, wenn das Kältemittel das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a durchläuft, ist viel kleiner als der, der bewirkt wird, wenn das Kältemittel die feste Zwischendrossel 27 durchläuft. Wenn die Steuerung folglich das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a öffnet, strömt das flüssigphasige Kältemittel, das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 25 strömt, über den Umleitungsdurchgang 28 der festen Drossel in den Außenwärmetauscher 16. Wenn die Steuerung andererseits das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a schließt, wird das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 50 strömende Kältemittel durch die feste Zwischendrossel 27 dekomprimiert und strömt dann in den Außenwärmetauscher 16.
Die Strukturen anderer Komponenten in der sechsten Ausführungsform sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Die Kältekreislaufvorrichtung 10a dieser Ausführungsform kann die Klimatisierung des Fahrzeuginneren ebenso wie die Einstellung der Temperatur der Sekundärbatterie 55 durchführen, indem sie den Kältemittelkreis wie in der ersten Ausführungsform schaltet. Als nächstes werden nachstehend jeweilige Betriebsarten der Kältekreislaufvorrichtung 10a dieser Ausführungsform beschrieben. Das Umschalten auf andere Betriebsarten wird auf die gleiche Weise wie das in der ersten Ausführungsform durchgeführt.
(a) Luftkühlbetriebsart
In der Luftkühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden.
Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand, schließt das Batterieexpansionsventil 22 vollständig, schließt das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und öffnet das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a.
Auf diese Weise kann in der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch massive Pfeile von 17 angezeigt, der Kältekreislauf aufgebaut werden, der die Zirkulation des Kältemittels im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform zulässt. Wie in der Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform wird die von dem Innenverdampfer 20 gekühlte Innenlüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Beachten Sie, dass, da in der Luftkühlbetriebsart das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel geschlossen ist, der Kompressor 11a als ein einstufiger Booster-Kompressor dient. Das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 25 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel strömt aus der Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel, wobei es gegenüber dem abgeschiedenen gasphasigen Kältemittel Priorität hat. Das gleiche gilt für andere Betriebsarten zum Schließen des Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventils 26a für gasphasiges Kältemittel (zum Beispiel die Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart (b), die Vorrichtungskühlbetriebsart (c) etc.)
(b) Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart
In der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden.
Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand, schließt das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und öffnet das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a.
Folglich kann in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch massive Pfeile von 18 angezeigt, der Kältekreislauf aufgebaut werden, der die Zirkulation des Kältemittels im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart der ersten Ausführungsform zulässt. Wie die Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart der ersten Ausführungsform wird die von dem Innenverdampfer 20 gekühlte Innenlüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird. Ferner kann die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlte Batterielüftungsluft zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie gekühlt wird.
(c) Vorrichtungskühlbetriebsart
In der Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden.
Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand, schließt das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und öffnet das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a.
Folglich kann in der Vorrichtungskühlbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch massive Pfeile von 19 angezeigt, der Kältekreislauf aufgebaut werden, der die Zirkulation des Kältemittels im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart der ersten Ausführungsform zulässt. Folglich kann wie in der Vorrichtungskühlbetriebsart der ersten Ausführungsform die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlte Batterielüftungsluft zu der Sekundärbatterie 55 geblasen werden, wodurch die Batterie gekühlt wird.
(d) Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden.
Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, öffnet das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, öffnet das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und schließt das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a.
Mit dieser Anordnung wird in der Luftheizbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch massive Pfeile von 20 angezeigt, der Gasinjektionskreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a), das Luftheizexpansionsventil 15, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 25, die feste Zwischendrossel 27, den Außenwärmetauscher 16, (das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17), den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 zirkuliert, während das gasphasige Zwischendruckkältemittel von der Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 in die Zwischendruckansaugöffnung des Kompressors 11 gesaugt wird.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen auf die gleiche Weise wie in der Luftheizbetriebsart der ersten Ausführungsform. Folglich kann der Kältekreislauf in der Luftheizbetriebsart wie in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator 12 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird und sich an dem Außenwärmetauscher 16 selbst verdampft. Die von dem Innenkondensator 12 geheizte Innenlüftungsluft wird in das Fahrzeuginnere geblasen, wodurch die Luftheizung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Ferner wird die Kältekreislaufvorrichtung 10a in der Luftheizbetriebsart auf den Kältemittelkreis geschaltet, der den Gasinjektionskreislauf bildet, der den Druck des Kältemittels in mehreren Stufen erhöht und das in dem Kreislauf erzeugte Zwischendruckkältemittel mit dem von dem niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus ausgestoßenen Kältemittel vereinigt, um das vereinigte Kältemittel in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus zu saugen. Folglich kann der mechanische Wirkungsgrad (Kompressionswirkungsgrad) des Kompressors 11 erhöht werden, um dadurch den COP zu verbessern.
(e) Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart
In der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Batterieexpansionsventils 22 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden.
Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, öffnet das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, öffnet das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und schließt das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a.
Mit dieser Anordnung wird in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch massive Pfeile von 21 angezeigt, ein Gasinjektionskreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Dreiwegeventil 13a), das Batterieexpansionsventil 22, den Batteriewärmetauscher 23, (das zweite Dreiwegeventil 13a), das Luftheizexpansionsventil 15, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 25, die feste Zwischendrossel 27, den Außenwärmetauscher 16, (das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17), den Akkumulator 24 und den Kompressor 11 zirkuliert, während das gasphasige Zwischendruckkältemittel von der Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 in die Zwischendruckansaugöffnung des Kompressors 11 gesaugt wird.
Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen auf die gleiche Weise wie in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform. Folglich kann der Kältekreislauf in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart wie in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator 12 und dem Batteriewärmetauscher 23 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird und sich an dem Außenwärmetauscher 16 selbst verdampft.
Die von dem Innenkondensator 12 geheizte Innenlüftungsluft wird in den Fahrzeugraum geblasen, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird, und die von dem Batteriewärmetauscher 23 geheizte Batterielüftungsluft wird zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch das Heizen der Batterie ermöglicht wird. Auch in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart kann der Gasinjektionskreislauf aufgebaut werden, um den COP zu verbessern.
(f) Vorrichtungsheizbetriebsart
In der Vorrichtungsheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Batterieexpansionsventils 22 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden.
Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, öffnet das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, öffnet Batterieexpansionsventil 22 vollständig, öffnet das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und schließt das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a.
Folglich wird die Kältekreislaufvorrichtung in der Vorrichtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch massive Pfeile von 22 angezeigt, auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der die Zirkulation des Kältemittels auf die gleiche Weise wie die in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart zulässt. Mit einer derartigen Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Steuerung den Betriebszustand jeder der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen auf die gleiche Weise wie in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Folglich kann der Kältekreislauf in der Luftheiz-Vorrichtungsheizbetriebsart wie in der ersten Ausführungsform aufgebaut werden, was zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Batteriewärmetauscher 23 abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 dekomprimiert wird und sich an dem Außenwärmetauscher 16 selbst verdampft.
Ferner wird die von dem Batteriewärmetauscher 23 geheizte Batterielüftungsluft zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch die Heizung der Batterie ermöglicht wird. Auch in der Vorrichtungsheizbetriebsart kann der Gasinjektionskreislauf aufgebaut werden, um den COP zu verbessern.
(g) Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart
In der Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden.
Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand, öffnet das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und schließt das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a.
Folglich kann in der Luftheiz-Vorrichtungskühlbetriebsart dieser Ausführungsform der Kältekreislauf aufgebaut werden, der zulässt, dass das Kältemittel seine Wärme an dem Innenkondensator abführt, von dem Luftheizexpansionsventil 15 und der festen Zwischendrossel 27 dekomprimiert wird, sich dann an dem Außenwärmetauscher 16 selbst verdampft und auch von dem Batterieexpansionsventil 22 dekomprimiert wird und sich dann an dem Batteriewärmetauscher 23 selbst verdampft.
Die von dem Innenkondensator 12 geheizte Innenlüftungsluft wird in den Fahrzeugraum geblasen, wodurch die Luftheizung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird, und die von dem Batteriewärmetauscher 23 gekühlte Batterielüftungsluft wird zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch die Batterie gekühlt wird.
(e) Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart
In der Luftkühl-Vorrichtungskühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Batterieexpansionsventils 22 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden.
Ferner öffnet die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 vollständig, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, bringt das Luftkühlexpansionsventil 19 in einen Drosselzustand, schließt das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, schließt das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und öffnet das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a. Folglich kann in der Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform der Kältekreislauf aufgebaut werden, der die Zirkulation des Kältemittels im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform zulässt.
Daher kann wie in der Luftkühl-Vorrichtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform die von dem Innenverdampfer 20 gekühlte Innenlüftungsluft in den Fahrzeugraum geblasen werden, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird, und die von dem Batteriewärmetauscher 23 geheizte Batterielüftungsluft wird zu der Sekundärbatterie 55 geblasen, wodurch die Batterie geheizt wird.
(i) Entfrostungsbetriebsart
In der Entfrostungsbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13a, um die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite des Luftheizexpansionsventils 15 zu verbinden. Die Steuerung steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13b, um die Kältemittelauslassseite des Batteriewärmetauschers 23 mit der Einlassseite des Akkumulators 24 zu verbinden.
Ferner bringt die Steuerung das Luftheizexpansionsventil 15 in einen Drosselzustand, schließt das Luftheizöffnungs-/Schließventil 17, schließt das Luftkühlexpansionsventil 19 vollständig, öffnet das Batterieöffnungs-/Schließventil 21, bringt das Batterieexpansionsventil 22 in einen Drosselzustand, schließt das Kältemitteldurchgangsöffnungs-/Schließventil 26a für gasphasiges Kältemittel und öffnet das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a. Folglich kann in der Entfrostungsbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch massive Pfeile von 23 angezeigt; der Kältekreislauf aufgebaut werden, der die Zirkulation des Kältemittels im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der Entfrostungsbetriebsart der ersten Ausführungsform zulässt.
Daher kann auch in der Entfrostungsbetriebsart dieser Ausführungsform die Wärme, die über die Batterielüftungsluft durch das Kältemittel von der Sekundärbatterie 55 aufgenommen wird, verwendet werden, um wie in der Entfrostungsbetriebsart der in der ersten Ausführungsform den Außenwärmetauscher 16 zu entfrosten und die Innenlüftungsluft an dem Innenkondensator 12 ausreichend zu heizen.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und vielfältige Modifikationen und Änderungen können an diesen Ausführungsformen auf die folgende Weise vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

(1) Wenngleich die Kältekreislaufvorrichtungen 10 und 10a in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beispielhaft auf das Elektrofahrzeug angewendet werden, ist offensichtlich, dass die Kältekreislaufvorrichtung auf Hybridfahrzeuge angewendet werden kann, die eine Antriebskraft zum Fahren gewinnen, die sowohl von der Brennkraftmaschine als auch einem Elektromotor zum Fahren erzeugt wird. Bei der Anwendung auf das Hybridfahrzeug kann ein Heizungskern zum Heizen der Innenlüftungsluft unter Verwendung eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine als eine Wärmequelle in einem Luftdurchgang der Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet sein.

Wenngleich die Innenlüftungsluft, die in den zu klimatisierenden Raum geblasen werden soll, in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beispielhaft ein Fluid ist, das Wärme austauschen soll, ist das Fluid, das Wärme austauschen soll, nicht darauf beschränkt. Beispiele für das Fluid, das Wärme austauschen soll, können ein Kühlmittel für die Brennkraftmaschine, Einlassluft, die an die Brennkraftmaschine zugeführt wird, Kühlmittel für einen Elektromotor, einen Inverter, ein Getriebe, einen Motorkatalysator, etc. umfassen.

(2) Wenngleich die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beispielhaft die ersten und zweiten Dreiwegeventile 13a und 13b und ähnliche als den Kältemittelkreisumschaltabschnitt für die Kältekreislaufvorrichtungen 10 und 10a verwenden, ist der Kältemittelkreisumschaltabschnitt nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann anstelle der ersten und zweiten Dreiwegeventile 13a und 13b eine Kombination von drei elektromagnetischen Ventilen den Kältemittelkreisumschaltabschnitt bilden.

In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird beispielhaft der variable Drosselmechanismus mit der vollständigen Öffnungsfunktion als das Luftheizexpansionsventil 15 verwendet. Alternativ kann eine Dekompressionsvorrichtung (einschließlich einer festen Drossel) für eine äußere Vorrichtung, ohne die vollständige Öffnungsfunktion zu haben, als das Luftheizexpansionsventil 15 verwendet werden. In diesem Fall kann ein Umleitungsdurchgang zum Umgehen der Dekompressionsvorrichtung für die Außenvorrichtung bereitgestellt werden, und ein Öffnungs-/Schließventil mit der gleichen Struktur wie der des Luftheizöffnungs-/Schließventils 17 oder ähnliches kann in dem Umleitungsdurchgang angeordnet sein, um als der Kältemittelströmungswegschalter zu wirken.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird der variable Drosselmechanismus mit der vollständigen Schließfunktion beispielhaft als das Luftkühlexpansionsventil 19 verwendet. Alternativ kann eine Luftkühldekompressionsvorrichtung (einschließlich einer festen Drossel), ohne die vollständige Schließfunktion zu haben, als das Luftkühlexpansionsventil 19 verwendet werden. In diesem Fall kann das Öffnungs-/Schließventil mit der gleichen Struktur wie der des Luftheizöffnungs-/Schließventils 17 oder ähnliches nacheinander in der Luftkühldekompressionsvorrichtung angeordnet sein, um als der Kältemittelströmungswegschalter zu wirken.
Die sechste Ausführungsform hat das Beispiel beschrieben, in dem der Umleitungsdurchgang 28 der festen Drossel und das Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventil 28a ausgeführt sind. Alternativ kann die Kältekreislaufvorrichtung anstelle des Umleitungsdurchgangöffnungs-/Schließventils 28a ein elektrisches Dreiwegeventil verwenden, das zwischen einem Kältemittelkreis für die Verbindung zwischen der Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 und der Einlassseite der festen Zwischendrossel 27 und einem anderen Kältemittelkreis für die Verbindung zwischen der Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 25 und der Einlassseite des Umleitungsdurchgangs 28 der festen Drossel umschaltet.

(3) In der vorstehend erwähnten Ausführungsform bestimmt der Frostbestimmungsabschnitt, dass Frost auf dem Außenwärmetauscher 16 ausgebildet wird, wenn die Außenvorrichtungstemperatur Ts kleiner oder gleich der Referenzfrostbildungstemperatur Tks (z. B. –10°C) ist. Jedoch ist der Frostbestimmungsabschnitt nicht darauf beschränkt. Wenn zum Beispiel eine Zeitpanne, während der die Außenvorrichtungstemperatur Ts kleiner oder gleich der Referenzfrostbildungstemperatur Tks (z. B. 0°C) ist, eine vorgegebene Zeit (z. B. 5 Minuten) überschreitet, kann bestimmt werden, dass auf dem Außenwärmetauscher 16 Frost gebildet wird.
(4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird in den Betriebsarten, in denen die Sekundärbatterie 55 (insbesondere in einer Luftkühlbetriebsart (a) und in der Luftheizbetriebsart (d)) nicht gekühlt oder geheizt wird, beispielhaft der Betrieb des Gebläses 52 in der Batteriepackung 50 gestoppt. Da jedoch, wie vorstehend erwähnt, die Temperaturverteilung dazu neigt, in der Sekundärbatterie 55 aufzutreten, kann das Gebläse 52 in diesen Betriebsarten betrieben werden. Folglich wird zugelassen, dass die Batterielüftungsluft durch die Batteriepackung 50 zirkuliert, wodurch die Unterdrückung der Temperaturverteilung in der Sekundärbatterie 55 ermöglicht wird.
(5) Wenngleich in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen die Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Batterietemperatur Tb beispielhaft der Temperatursensor ist, der die Temperatur eines Hauptkörpers der Sekundärbatterie erfasst, ist die Temperaturerfassungseinrichtung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die erste Ausführungsform eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur von Lüftungsluft für die Batterie verwenden, die direkt nach dem Durchlaufen der Sekundärbatterie 55 bereitgestellt ist. Alternativ kann die zweite Ausführungsform eine Temperaturerfassungseinrichtung verwenden, die die Temperatur des Wärmemediums direkt, nachdem es die Sekundärbatterie 55 durchläuft, erfasst.
(6) Die in den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen offenbarten Strukturen können innerhalb des machbaren Bereichs geeignet kombiniert werden. Zum Beispiel kann die in der sechsten Ausführungsform beschriebene Kältekreislaufvorrichtung 10a gemäß dem in 11 gezeigten Zeitdiagramm betrieben werden, das in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist. In der Kältekreislaufvorrichtung 10a kann der Wärmemediumkreis 50a, der in der vierten Ausführungsform beschrieben ist, angewendet werden. Wie in der fünften Ausführungsform erwähnt, kann das aus dem Batterieexpansionsventil 22 strömende Kältemittel die Sekundärbatterie 55 direkt kühlen oder heizen.
(7) In der vorstehend beschriebenen Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform tauscht beispielhaft der Innenkondensator 12 Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel und der Lüftungsluft aus, wodurch die Lüftungsluft geheizt wird. Jedoch ist die Struktur zum Heizen der Lüftungsluft nicht darauf beschränkt.

Zum Beispiel kann der Wärmemediumzirkulationskreis bereitgestellt werden, der die gleiche Struktur wie die des in der vierten Ausführungsform beschriebenen Wärmemediumzirkulationskreises 50a hat. Ferner kann der Wärmemediumzirkulationskreis mit einem Wasser-Kältemittelwärmetauscher versehen sein, der Wärme zwischen dem Wärmemedium und dem Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, austauscht. Ein Wärmetauscher kann bereitgestellt werden, um Wärme zwischen der Lüftungsluft und dem Wärmemedium, das von dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher geheizt wird, auszutauschen, wodurch die Lüftungsluft geheizt wird. Überdies kann der Wärmetauscher anstelle des Innenkondensators 12 verwendet werden, um die Innenlüftungsluft zu heizen.
Das heißt, die Innenlüftungsluft kann über das Wärmemedium unter Verwendung des von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Hochdruckkältemittels als eine Wärmequelle direkt geheizt werden. Ferner kann durch Anwenden der Kältekreislaufvorrichtung auf das Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine das Kühlmittel der Brennkraftmaschine als das Wärmemedium durch den Wärmemediumzirkulationskreis zirkulieren. In dem elektrischen Fahrzeug kann ein Kühlmittel zum Kühlen einer Batterie oder einer elektrischen Vorrichtung als das Wärmemedium durch den Wärmemediumzirkulationskreis zirkulieren.

Claims

Kältekreislaufvorrichtung, die umfasst: einen Kompressor (11, 11a), der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einen Heizwärmetauscher (12), der Wärme zwischen einem Fluid, das Wärme austauschen soll, und dem von dem Kompressor (11, 11a) ausgestoßenen Kältemittel austauscht, um das Fluid, das Wärme austauschen soll, zu heizen; einen Außenwärmetauscher (16), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; eine Außenvorrichtungskompressionsvorrichtung (15), die das Kältemittel dekomprimiert, um in den Außenwärmetauscher (16) zu strömen; einen Batteriewärmetauscher (23), der Wärme zwischen einer Batterie (55) und dem von dem Kompressor (11, 11a) ausgestoßenen Kältemittel oder dem aus dem Außenwärmetauscher (16) strömenden Kältemittel austauscht, um die Batterietemperatur (Tb) der Batterie (55) einzustellen; eine Batteriedekompressionsvorrichtung (22), die das Kältemittel, das in den Batteriewärmetauscher (23) strömen soll, dekomprimiert; und einen Kältemittelkreisumschaltabschnitt (13a, 13b, 17, 19, 21), der einen Kältemittelkreis für das durch einen Kreislauf zirkulierende Kältemittel umschaltet, wobei der Kältemittelkreisumschaltabschnitt schaltet auf: einen Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das wenigstens in dem Heizwärmetauscher (12) Wärme abführt, in einem Fluidheizbetrieb zum Heizen des Fluids, das Wärme austauschen soll, von der Außenvorrichtungsdekompressionsvorrichtung (15) dekomprimiert wird und an dem Außenwärmetauscher (16) verdampft wird, und einen anderen Kältemittelkreis in einem Entfrostungsbetrieb zum Entfrosten des Außenwärmetauschers, in dem das Kältemittel, das in dem Heizwärmetauscher (12) und dem Außenwärmetauscher (16) Wärme abführt, durch die Batteriedekompressionsvorrichtung (22) dekomprimiert wird und an dem Batteriewärmetauscher (23) verdampft wird.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Kältemittelkreisumschaltabschnitt in dem Entfrostungsbetrieb auf einen Kältemittelkreis schaltet, in dem das Kältemittel, das an dem Heizwärmetauscher (12) Wärme abführt, von der Außenvorrichtungsdekompressionsvorrichtung (15) dekomprimiert wird, um in den Außenwärmetauscher (16) zu strömen, und das Kältemittel, das an dem Außenwärmetauscher (16) Wärme abführt, von der Batteriedekompressionsvorrichtung (22) dekomprimiert wird, um an dem Batteriewärmetauscher (23) zu verdampfen.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Kältemittelkreisumschaltabschnitt in einem Batterieheizbetrieb zum Heizen der Batterie (55) auf einen Kältemittelkreis schaltet, in dem das von dem Kompressor (11, 11a) ausgestoßene Kältemittel an dem Batteriewärmetauscher (23) Wärme abführt.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 3, die ferner umfasst: einen Frostbildungsbestimmungsabschnitt, der bestimmt, ob auf dem Außenwärmetauscher (16) Frost gebildet wird oder nicht; und eine Kältemittelkreissteuerung, die einen Betrieb des Kältemittelkreisumschaltabschnitts steuert, wobei die Kältemittelkreissteuerung den Betrieb des Kältemittelkreisumschaltabschnitts steuert, um auf den Kältemittelkreis in dem Entfrostungsbetrieb geschaltet zu werden, wenn der Frostbildungsbestimmungsabschnitt bestimmt, dass auf dem Außenwärmetauscher (16) Frost gebildet wird, und die Kältemittelkreissteuerung den Betrieb des Kältemittelkreisumschaltabschnitts steuert, um die Batterietemperatur (Tb) auf eine vorgegebene Referenzaufwärmtemperatur oder höher festzulegen, wenn der Frostbildungsbestimmungsabschnitt bestimmt, dass kein Frost auf dem Außenwärmetauscher (16) gebildet wird.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Kältekreislaufsteuerung einen Betrieb des Kältemittelkreisumschaltabschnitts steuert, um auf den Kältemittelkreis in dem Batterieheizbetrieb zu schalten, wenn ein anderer Kältemittelkreis von dem Kältemittelkreis in dem Entfrostungsbetrieb umgeschaltet wird.