DE112017003010T5

DE112017003010T5 - Kältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112017003010T5
Application number: DE112017003010.2T
Authority: DE
Inventors: Naoya Makimoto; Mikiharu Kuwahara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2019-02-28
Also published as: US20190111756A1; CN109328147A; JPWO2017217099A1; WO2017217099A1

Abstract

Eine Kältekreislaufvorrichtung (10) umfasst einen ersten Kältemitteldurchlass (101), der das aus einem Kühler (12) in Richtung eines Außenwärmetauschers (14) strömende Kältemittel führt, sowie einen zweiten Kältemitteldurchlass (102), der das aus dem Außenwärmetauscher zu einem Kompressor über einen ersten Verdampfer (16) strömende Kältemittel führt. Ein erstes Expansionsventil (13) ist in dem ersten Kältemitteldurchlass angeordnet und ist imstande, das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen. Ein zweites Expansionsventil (15) ist in dem zweiten Kältemitteldurchlass zwischen dem Außenwärmetauscher und dem ersten Verdampfer angeordnet und ist imstande, das in den ersten Verdampfer strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen. Die Kältekreislaufvorrichtung umfasst einen dritten Kältemitteldurchlass (103), der das zwischen dem Kühler und dem ersten Expansionsventil strömende Kältemittel führt, um das erste Expansionsventil und den Außenwärmetauscher zu umgehen, um zu dem zweiten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers zu strömen. Ein drittes Expansionsventil (22) ist in dem dritten Kältemitteldurchlass angeordnet und ist imstande, das durch den dritten Kältemitteldurchlass strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen. Ein zweiter Verdampfer (24) ist in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils angeordnet.

Description

VERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nummer 2016-119986 , die am 16. Juni 2016 eingereicht wurde, und schließt diese durch Bezugnahme ein.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kältekreislaufvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise wird bei einem elektrisch betriebenen Fahrzeug, wie etwa einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug die elektrische Spannung, die in einer Sekundärbatterie gespeichert ist, wie etwa einem Batteriepack, dem Elektromotor über einen Inverter und dergleichen zugeführt, um eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs auszugeben. Elektrische Vorrichtungen, wie etwa die Sekundärbatterie und der Inverter, sind exotherme Vorrichtungen, die die Temperatur aufgrund einer selbst erzeugten Wärme oder dergleichen erhöhen, und wobei wenn sich ihre Temperatur erhöht, können Fehlfunktionen, wie etwa Betriebsstörungen auftreten. Aus diesem Grund ist es bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen notwendig, Mittel zum Kühlen der exothermen Ausrüstung, die in dem Fahrzeug montiert ist, auf eine angemessene Temperatur vorzusehen.
Diesbezüglich ist es bekannt, dass eine Kältekreislaufvorrichtung, die die Temperatur einer Ventilationsluft einstellt, die in einen Fahrgastraum geblasen wird, verwendet werden kann, um die Luft zu kühlen, die zu einer Sekundärbatterie geblasen werden soll, die eine Wärmeerzeugungsvorrichtung ist (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Insbesondere umfasst die im Patentdokument 1 beschriebene Kältekreislaufvorrichtung auf der stromabwärtigen Seite eines Außenwärmetauschers einen ersten Verdampfer, der eine Ventilationsluft kühlt, die in einen Fahrgastraum geblasen wird, sowie einen zweiten Verdampfer, der eine Luft kühlt, die zu einer Wärmeerzeugungsvorrichtung geblasen wird, wobei sie bezüglich des Kältemittelstroms parallel angeordnet sind. Ferner wird bei der Kältekreislaufvorrichtung unter Verwendung von Expansionsventilen, die in beiden Kältemitteldurchlässen angeordnet sind, die zu jedem der Verdampfer führen, die Strömungsrate des Kältemittels, das zu jedem Verdampfer strömt, in Übereinstimmung mit der Strömungsrate eingestellt, die der Last von jedem Verdampfer entspricht. Infolgedessen ist die Kältekreislaufvorrichtung sowohl zum Klimatisieren des Fahrgastraums als auch zum Kühlen der Wärmeerzeugungsvorrichtung eingerichtet.
DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: JP 2013-217631 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist zu beachten, dass die im Patentdokument 1 beschriebene Kältekreislaufvorrichtung ein Kältemittelkreis ist, bei dem der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer bezüglich des Kältemittelstroms auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des Außenwärmetauschers parallel verbunden sind.
Bei einem solchen Kältemittelkreis kann, beispielsweise wenn der Außenwärmetauscher als ein Wärmeaufnehmer fungiert, wenn sich die erforderliche Kälteleistung des ersten Verdampfers verringert, das auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers vorgesehene Expansionsventil zu einem vollständig offenen Zustand gesteuert werden.
Dabei kann, wenn die Temperatur der Wärmeerzeugungsvorrichtung hoch ist, eine Situation entstehen, in der beide Expansionsventile, die auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms der entsprechenden Verdampfer vorgesehen sind, vollständig offen sind, und es wird unmöglich, die Strömungsrate des Kältemittels, das in den zweiten Verdampfer strömt, hinreichend zu erhöhen.
Diesbezüglich gibt es bei der herkömmlichen Kältekreislaufvorrichtung, wenn sich die erforderliche Kälteleistung des ersten Verdampfers verringert, eine Möglichkeit, dass die Strömungsrate des Kältemittels, das in den zweiten Verdampfer strömt, nicht hinreichend erhöht werden kann, und wobei in diesem Fall die Kälteleistung des zweiten Verdampfers unzureichend sein kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kältekreislaufvorrichtung bereitzustellen, bei der ein zweiter Verdampfer imstande ist, eine angemessene Kälteleistung bereitzustellen, auch wenn die Kälteleistung in einem ersten Verdampfer reduziert ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung, bei der ein Kältemittel in einem Kreislauf zirkuliert, einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt, einen Kühler, der Wärme zwischen dem aus dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und einem Heizzielfluid tauscht, um Wärme aus dem Kältemittel zu dissipieren, einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem aus dem Kühler ausströmenden Kältemittel und einer Außenluft tauscht, einen ersten Verdampfer, der Wärme zwischen dem Kältemittel und einem ersten Kühlzielfluid tauscht, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft, einen zweiten Verdampfer, der Wärme zwischen dem Kältemittel und einem zweiten Kühlzielfluid tauscht, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft, einen ersten Kältemitteldurchlass, der das aus dem Kühler ausströmende Kältemittel in Richtung des Außenwärmetauschers führt, ein erstes Expansionsventil, das in dem ersten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, das imstande ist, das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen, einen zweiten Kältemitteldurchlass, der das aus dem Außenwärmetauscher ausströmende Kältemittel zu der Kältemitteleinlassseite des Kompressors über den ersten Verdampfer führt, ein zweites Expansionsventil, das in dem zweiten Kältemitteldurchlass zwischen dem Außenwärmetauscher und dem ersten Verdampfer angeordnet ist, wobei das zweite Expansionsventil imstande ist, das in den ersten Verdampfer strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen, einen dritten Kältemitteldurchlass, der das zwischen dem Kühler und dem ersten Expansionsventil strömende Kältemittel führt, um das erste Expansionsventil und den Außenwärmetauscher zu umgehen, um zu dem zweiten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers zu strömen, sowie ein drittes Expansionsventil, das in dem dritten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, das imstande ist, das durch den dritten Kältemitteldurchlass strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen, wobei der zweite Verdampfer in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils angeordnet ist.
Bei dieser Kältekreislaufvorrichtung ist der Kältekreis so eingerichtet, dass das Kältemittel, nachdem es aus dem Kompressor ausgestoßen wurde und in den Kühler strömt, der Reihe nach durch das erste Expansionsventil, den Außenwärmetauscher, das zweite Expansionsventil und den ersten Verdampfer strömt, und der Reihe nach durch das dritte Expansionsventil und den zweiten Verdampfer strömt.
Bei diesem Kältemittelkreis kann die Strömungsrate des in den zweiten Verdampfer strömenden Kältemittels durch Reduzieren des Drosselöffnungsgrads des ersten Expansionsventils erhöht werden, auch wenn der Drosselöffnungsgrad des zweiten Expansionsventils vollständig offen ist.
Entsprechend kann eine Kältekreislaufvorrichtung realisiert werden, bei der die Strömungsrate des Kältemittels, das in den zweiten Verdampfer strömt, erhöht werden kann und auf diese Weise die Kälteleistung des zweiten Verdampfers auf angemessene Weise bereitgestellt werden kann, auch wenn sich die erforderliche Kälteleistung des ersten Verdampfers verringert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Kältekreislaufvorrichtung für eine Verwendung mit einer Fahrzeugklimaanlage vorgesehen, die imstande ist, eine Temperatur einer Ventilationsluft einzustellen, die in einen Fahrgastraum geblasen werden soll, und imstande ist, eine Wärmeerzeugungsvorrichtung zu kühlen, die in einem Fahrzeug montiert ist. Die Kältekreislaufvorrichtung umfasst einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt, einen Kühler, der die Ventilationsluft erwärmt, indem er eine Wärme des aus dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittels verwendet, einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem aus dem Kühler ausströmenden Kältemittel und einer Außenluft tauscht, einen ersten Verdampfer, der Wärme zwischen dem Kältemittel und der Ventilationsluft tauscht, bevor die Ventilationsluft durch das Strahlen erwärmt wird, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft und die Ventilationsluft gekühlt wird, einen zweiten Verdampfer, der Wärme zwischen dem Kältemittel und einer Kühlluft tauscht, die zu der Wärmeerzeugungsvorrichtung geblasen werden soll, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft und die Kühlluft gekühlt wird, ein Heizexpansionsventil, das imstande ist, das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen, ein Kühlexpansionsventil, das imstande ist, dass in den ersten Verdampfer strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen, ein Kälteexpansionsventil, das imstande ist, das in den zweiten Verdampfer strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen, eine Kreisumschaltvorrichtung, die einen Kältemittelkreis umschaltet, durch den das Kältemittel strömt, sowie eine Kreisumschaltsteuerungseinheit, die die Kreisumschaltvorrichtung steuert.
Die Kreisumschaltvorrichtung ist eingerichtet, um imstande zu sein, zwischen einem ersten Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor zu dem Kühler geströmt ist, durch das Heizexpansionsventil und den Außenwärmetauscher in dieser Reihenfolge strömt, und dann der Reihe nach durch das Kühlexpansionsventil und den ersten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt, und der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil und den zweiten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt, sowie einem zweiten Kältemittelkreis umzuschalten, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor zu dem Kühler geströmt ist, der Reihe nach durch das Heizexpansionsventil, den Außenwärmetauscher, das Kühlexpansionsventil und den ersten Verdampfer strömt, und der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil und den zweiten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt.
Ferner ist die Kreisumschaltsteuerungseinheit eingerichtet, um von dem ersten Kältemittelkreis zu dem zweiten Kältemittelkreis umzuschalten, wenn eine Bedingung erfüllt ist, dass eine Strömungsrate des in den zweiten Verdampfer einströmenden Kältemittels unzureichend ist, während eines Entfeuchtungsheizmodus, in dem die Ventilationsluft, die bei dem ersten Verdampfer gekühlt wurde, unter Verwendung von Wärme aus dem Kältemittel erwärmt wird, das in den Kühler strömt, während ein Kühlen der Wärmeerzeugungsvorrichtung durchgeführt wird.
Demgemäß ist bei der Kältekreislaufvorrichtung, in dem Fall, in dem die Bedingung der unzureichenden Strömungsrate für das Kältemittel erfüllt ist, das in den zweiten Verdampfer während des Entfeuchtungsheizmodus strömt, der Kältemittelkreis so eingerichtet, dass bezüglich des Kältemittelstroms der zweite Verdampfer mit dem ersten Verdampfer und dem Außenwärmetauscher, die in Reihe verbunden sind, parallel verbunden ist.
Bei diesem Kältemittelkreis kann die Strömungsrate des in den zweiten Verdampfer einströmenden Kältemittels erhöht werden, um in dem zweiten Verdampfer eine Kälteleistung hinreichend bereitzustellen, indem der Drosselöffnungsgrad des ersten Expansionsventils reduziert wird, auch wenn der Drosselöffnungsgrad des zweiten Expansionsventilabschnitts vollständig offen ist.
Daher ist es möglich, eine Kältekreislaufvorrichtung zu realisieren, bei der die Kälteleistung des zweiten Verdampfers hinreichend bereitgestellt werden kann, um die Wärmeerzeugungsvorrichtung hinreichend zu kühlen, die in dem Fahrzeug vorgesehen ist, auch wenn die erforderliche Kälteleistung des ersten Verdampfers während des Entfeuchtungsheizmodus in dem Fahrgastraum reduziert ist.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, bei der eine Kältekreislaufvorrichtung einer ersten Ausführungsform verwendet wird.
2 ist ein Blockdiagramm einer Steuerungsvorrichtung einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf eines Modusbestimmungsprozesses zeigt, der durch die Steuerungsvorrichtung des Kältekreises der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
4 ist eine Tabelle, die Öffnungs- und Schließzustände von jedem Öffnungs-/Schließventil in jedem Betriebsmodus zeigt, wenn kein Batteriekühlen in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
5 ist eine Tabelle, die Öffnungs- und Schließzustände von jedem Öffnung-/Schließventil in jedem Betriebsmodus zeigt, wenn ein Batteriekühlen in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
6 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels in einem Kühlmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels zeigt, wenn ein Batteriekühlen während eines Kühlmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
8 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels in einem Heizmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels zeigt, wenn ein Batteriekühlen während eines Heizmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
10 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels in einem Reihenentfeuchtungsheizmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels zeigt, wenn ein normales Batteriekühlen während eines Reihenentfeuchtungsheizmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Batteriekühlungsumschaltprozesses zeigt, der durch die Steuerungsvorrichtung während eines Reihenentfeuchtungsheizmodus der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
13 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels zeigt, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während eines Reihenentfeuchtungsheizmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
14 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels in einem Parallelentfeuchtungsheizmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das einen Strom eines Kältemittels zeigt, wenn ein Batteriekühlen während eines Parallelentfeuchtungsheizmodus in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
16 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, bei der eine Kältekreislaufvorrichtung einer zweiten Ausführungsform verwendet wird.
17 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Batteriekühlungsumschaltprozesses zeigt, der durch eine Steuerungsvorrichtung während eines Reihenentfeuchtungsheizmodus einer Kältekreislaufvorrichtung einer dritten Ausführungsform ausgeführt wird.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen werden Teile, die gleich wie oder äquivalent zu denen sind, die in den vorstehenden Ausführungsformen/der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben wurden, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und wobei ihre Beschreibung ausgelassen wird. Auch können in den nachfolgenden Ausführungsformen, wenn lediglich einige der einzelnen Elemente beschrieben werden, die einzelnen Elemente einer vorher beschriebenen Ausführungsform oder mehrerer Ausführungsformen entsprechen, auf den Rest der einzelnen Elemente angewandt werden. Die folgenden Ausführungsformen können miteinander teilweise kombiniert werden, auch wenn eine solche Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange wie es keinen Nachteil bezüglich einer solchen Kombination gibt.
(Erste Ausführungsform)
Die vorliegende Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 bis 15 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung bei einer Fahrzeugklimaanlage eines Hybridfahrzeugs verwendet wird, das eine Antriebskraft von einer Brennkraftmaschine 52 und von einem Antriebselektromotor erlangt, der nicht gezeigt ist.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform in der Fahrzeugklimaanlage führt eine Funktion eines Einstellens der Temperatur in einem Fahrgastraum und eine Funktion eines Kühlens einer Sekundärbatterie 65 durch, die die elektrische Spannung speichert, die dem Fahrzeugantriebselektromotor zugeführt werden soll. Insbesondere ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, um die Temperatur der Ventilationsluft einzustellen, die in Richtung des Inneren des Fahrgastraums geblasen werden soll, und die Kühlluft zu kühlen, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Sekundärbatterie 65 eine Wärmeerzeugungsvorrichtung, die in dem Fahrzeug montiert ist.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist so eingerichtet, dass der Kältekreis, durch den das Kältemittel strömt, in Übereinstimmung mit dem Betriebsmodus der Klimaanlage in dem Fahrgastraum und in Übereinstimmung mit dem Vorhandensein oder Fehlen eines Batteriekühlens zum Kühlen der Sekundärbatterie 65 umgeschaltet werden kann. Insbesondere kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 zwischen einem Kältemittelkreis in einen Kühlmodus, der den Fahrgastraum kühlt, einem Kältemittelkreis in einem Heizmodus, der den Fahrgastraum heizt, oder einem Kältemittelkreis in einem Entfeuchtungsheizmodus umgeschaltet werden, der den Fahrgastraum heizt und entfeuchtet. Außerdem kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 zu einem Kältemittelkreis umgeschaltet werden, der die Sekundärbatterie 65 kühlt, während sie die Betriebsmodi zum Klimatisieren des Fahrgastraums durchführt.
Unter den Bauteilen der Kältekreislaufvorrichtung 10 komprimiert der Kompressor 11 ein Einlasskältemittel und stößt das Kältemittel aus. Der Kompressor 11 ist in dem Kraftmaschinenraum des Fahrzeugs angeordnet. Der Kompressor 11 der vorliegenden Ausführungsform ist ein elektrischer Kompressor, der einen fixen Verdrängungskompressionsmechanismus, der eine fixe Ausstoßkapazität hat, mit einem Elektromotor antreibt. Die Drehzahl des Elektromotors des Kompressors 11 wird in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal aus einer Steuerungsvorrichtung 70 gesteuert, die nachstehend beschrieben wird.
Hier wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 ein HFC-Kältemittel (beispielsweise R134a) als das Kältemittel verwendet. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein subkritischer Kältekreis der Dampfkompressionsart, in dem der Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite des Kreises den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Es ist zu beachten, dass die Kältekreislaufvorrichtung 10 nicht auf HFC-Kältemittel beschränkt ist, und ein HFO-Kältemittel (beispielsweise R1234yf) oder dergleichen stattdessen verwendet werden kann.
Ein Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ist mit einer Ausstoßanschlussseite des Kompressors 11 verbunden. Der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ist ein Kühler, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, und einem Kühlwasser für die Brennkraftmaschine 52 tauscht, das ein Heizzielfluid ist, um Wärme zu dissipieren.
Insbesondere dissipiert der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 indirekt Wärme in dem Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, zu einer Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, über das Kühlwasser, wobei dadurch die Ventilationsluft erwärmt wird, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll.
Der Wasser-Kälte-Wärmetauscher dieser Ausführungsform umfasst einen kältemittelseitigen Durchlass 12a, durch den das aus dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel strömt, sowie eine kühlwasserseitigen Durchlass 12b, durch den das Kühlwasser strömt, das durch einen Kühlwasserkreis 50 strömt.
Der kühlmittelseitige Durchlass 12a ist zwischen dem Kompressor 11 und einem Heizexpansionsventil 13 in der Kältekreislaufvorrichtung 10 vorgesehen. Insbesondere ist die Kältemitteleinlassseite des kältemittelseitigen Durchlasses 12a mit der Ausstoßanschlussseite des Kompressors 11 verbunden, und die Kältemittelauslassseite des kältemittelseitigen Durchlasses 12a ist mit der Kältemitteleinlassseite des Heizexpansionsventils 13 verbunden.
Die Kühlwassereinlassseite des kühlwasserseitigen Durchlasses 12b ist mit der Kühlwasserauslassseite der Brennkraftmaschine 52 verbunden, sodass das Kühlwasser, nachdem es durch die Brennkraftmaschine 52 getreten ist, in den kühlwasserseitigen Durchlass 12b strömt. Die Kühlwasserauslassseite des kühlwasserseitigen Durchlasses 12b ist mit der Kühlwassereinlassseite eines Heizeinrichtungskerns 51 verbunden, sodass das Kühlwasser, nachdem seine Temperatur aufgrund eines Wärmetauschs mit dem Kältemittel gestiegen ist, in den Heizeinrichtungskern 51 strömt.
Der Heizeinrichtungskern 51 ist ein Heizwärmetauscher, der die Luft erwärmt, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, indem er Wärme zwischen dem Kühlwasser und der Luft tauscht, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll.
Ein erster Kältemitteldurchlass 101 ist mit dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 verbunden, um das aus dem kältemittelseitigen Durchlass 12a ausströmende Kältemittel zu einem Außenwärmetauscher 14 zu führen, der nachstehend beschrieben wird. Das Heizexpansionsventil 13 ist in dem ersten Kältemitteldurchlass 101 vorgesehen.
Das Heizexpansionsventil 13 ist ein Expansionsventil, das das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömen wird, der nachstehend beschrieben wird, in einem Heizmodus oder dergleichen entspannt und ausdehnt, während der Fahrgastraum erwärmt wird. Insbesondere ist das Heizexpansionsventil 13 ein elektrisches Expansionsventil, das einen Ventilkörper, der einen Drosselöffnungsgrad festlegt, und einen elektrischen Aktor umfasst, der einen Schrittmotor umfasst, der eingerichtet ist, den Drosselöffnungsgrad zu ändern, indem er den Ventilkörper verlagert. Der Betrieb des Heizexpansionsventils 13 wird in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal aus einer Steuerungsvorrichtung 70 gesteuert, die nachstehend beschrieben wird.
Der Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13 der vorliegenden Ausführungsform kann vollständig geöffnet sein, um als ein variabler Drosselmechanismus mit einer vollständig offenen Funktion zu wirken, die im Wesentlichen keine Entspannungs- und Ausdehnungswirkung auf das Kältemittel hat. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Heizexpansionsventil 13 ein erstes Expansionsventil, das das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, entspannen und ausdehnen kann.
Die Kältemittelauslassseite des Heizexpansionsventils 13 ist mit einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 14 verbunden. Der Außenwärmetauscher 14 ist ein Wärmetauscher, der eine Wärme zwischen dem Kältemittel, das in diesen strömt, und einer Außenluft tauscht, die von einem nicht gezeigten Zuführventilator zugeführt wird.
Insbesondere fungiert der Außenwärmetauscher 14, während eines Heizmodus oder dergleichen, in dem der Fahrgastraum erwärmt wird, als ein Wärmeaufnehmer, der eine Wärmeaufnahmetätigkeit ausübt, indem er das Kältemittel verdampft, und wobei der Außenwärmetauscher 14, während eines Kühlmodus oder dergleichen, in dem der Fahrgastraum gekühlt wird, als ein Kühler fungiert, der eine Wärmestrahlungswirkung ausübt, indem er das Kältemittel kondensiert.
Die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 14 ist mit einem zweiten Kältemitteldurchlass 102 zum Führen des Kältemittels, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, zu einer Kältemittelsaugseite des Kompressors 11 über einen Klimaanlagenverdampfer 16 verbunden, der nachstehend beschrieben wird. Ein Kühlexpansionsventil 15 ist in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 vorgesehen.
Das Kühlexpansionsventil 15 ist ein Expansionsventil, das das Kältemittel, das in dem Klimaanlagenverdampfer 16 strömen wird, der nachstehend beschrieben wird, in einem Kühlmodus oder dergleichen entspannt und ausdehnt, währendem der Fahrgastraum gekühlt wird. Insbesondere ist das Kühlexpansionsventil 15 ein elektrisches Expansionsventil, das einen Ventilkörper, der einen Drosselöffnungsgrad festlegt, und einen elektrischen Aktor umfasst, der einen Schrittmotor umfasst, der eingerichtet ist, den Drosselöffnungsgrad zu ändern, indem er den Ventilkörper verlagert. Der Betrieb des Kühlexpansionsventils 15 wird in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal aus einer Steuerungsvorrichtung 70 gesteuert, die nachstehend beschrieben wird.
Der Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 15 der vorliegenden Ausführungsform kann vollständig geöffnet sein, um als ein variabler Drosselmechanismus mit einer vollständig geöffneten Funktion zu wirken, die im Wesentlichen keine Entspannungs- und Ausdehnungswirkung auf das Kältemittel hat. Ferner kann der Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 15 der vorliegenden Ausführungsform vollständig geschlossen sein, um als ein variabler Drosselmechanismus mit einer vollständig geschlossenen Funktion zu wirken, die imstande ist, das Einströmen des Kältemittels in den Klimaanlagenverdampfer 16 abzusperren. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kühlexpansionsventil ein zweites Expansionsventil, das das Kältemittel entspannen und ausdehnen kann, das in den Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, der ein erster Verdampfer ist.
Eine Kältemittelauslassseite des Kühlexpansionsventils 15 ist mit einer Kältemitteleinlassseite des Klimaanlagenverdampfers 16 verbunden. Der Klimaanlagenversdampfer 16 ist auf der stromaufwärtigen Seite des Luftstroms des Heizeinrichtungskerns 51 in einem Klimaanlagengehäuse 41 einer Innenklimaanlageneinheit 40 angeordnet. Der Klimaanlagenverdampfer 16 verdampft das Kältemittel, das durch das Kühlexpansionsventil 15 entspannt und ausgedehnt wurde, indem er Wärme mit der Luft tauscht, bevor sie durch den Heizeinrichtungskern 51 erwärmt wird, um die Luft zu kühlen, bevor sie durch den Heizeinrichtungskern 51 erwärmt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Klimaanlagenverdampfer 16 ein erster Verdampfer, der eine Ventilationsluft kühlt, indem er Wärme zwischen einem Kältemittel und der Ventilationsluft tauscht, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, um das Kältemittel zu verdampfen. Ferner ist in der ersten Ausführungsform die Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, ein erstes Kühlzielfluid.
Die Kältemittelauslassseite des Klimaanlagenverdampfers 16 ist mit einer Kältemitteleinlassseite eines Speichers 18 über ein Druckregulierventil 17 verbunden. Das Druckregulierventil 17 ist ein Konstantdruckventil, das betrieben wird, um den Kältemitteldruck des Klimaanlagenverdampfers 16 bei einem vorbestimmten Druck aufrechtzuerhalten.
Der Speicher 18 ist ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider, der Gas/ die Flüssigkeit des Kältemittels abscheidet, das in den Speicher 18 strömt, der bewirkt, dass das Gasphasenkältemittel in Richtung der Kältemittelsaugseite des Kompressors 11 ausströmt, und der imstande ist, das Flüssigphasenkältemittel als ein überschüssiges Kältemittel zu speichern.
Hier, bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, ist ein dritter Kältemitteldurchlass 103 vorgesehen, um das Kältemittel zu führen, das zwischen dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 und dem Heizexpansionsventil 13 strömt, um den Außenwärmetauscher 14 zu umgehen und in den zweiten Kältemitteldurchlass 102 auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des Klimaanlagenverdampfers 16 zu strömen.
Insbesondere ist eine Endseite des dritten Kältemitteldurchlasses 103 mit einer ersten Dreiwegeverzweigung 19 verbunden, die zwischen dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 und dem Heizexpansionsventil 13 in dem ersten Kältemitteldurchlass 101 vorgesehen ist. Ferner ist die andere Endseite des dritten Kältemitteldurchlasses 103 mit einer zweiten Dreiwegeverzweigung 20 verbunden, die zwischen dem Klimaanlagenverdampfer 16 und dem Druckregulierventil 17 in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 vorgesehen ist.
In dem dritten Kältemitteldurchlass 103 ist ein erstes Durchlassöffnungs-/- schließventil 21 vorgesehen, das den dritten Kältemitteldurchlass 103 öffnet und schließt. Das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 ist ein Elektromagnetventil, dessen Öffnungs- und Schließzustand in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal gesteuert wird, das aus einer Steuerungsvorrichtung 70 ausgegeben wird, die nachstehend beschrieben wird.
Ferner ist in dem dritten Kältemitteldurchlass 103 ein Kälteexpansionsventil 22 auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Durchlassöffnungs-/-schließventils 21 vorgesehen. Das Kälteexpansionsventil 22 ist ein Expansionsventil, das das Kältemittel, das in einen Batterieverdampfer 24 strömen wird, beim Kühlen der Sekundärbatterie 65 entspannt und ausdehnt.
Insbesondere ist das Kälteexpansionsventil 22 ein elektrisches Expansionsventil, das einen Ventilkörper, das einen Drosselöffnungsgrad festlegt, und einen elektrischen Aktor umfasst, der einen Schrittmotor umfasst, der eingerichtet ist, den Drosselöffnungsgrad zu ändern, indem er den Ventilkörper verlagert. Der Betrieb des Kälteexpansionsventils 22 wird in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal aus einer Steuerungsvorrichtung 70 gesteuert, die nachstehend beschrieben wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kälteexpansionsventil 22 ein drittes Expansionsventil, das das Kältemittel entspannt und ausdehnt, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, der ein zweiter Verdampfer ist.
Auf der Kältemittelauslassseite des Kälteexpansionsventils 22 ist ein Batterieöffnungs-/-schließventil 23 zum Öffnen und Schließen eines Kältemitteldurchlasses in dem dritten Kältemitteldurchlass 103 zwischen dem Kälteexpansionsventil 22 und dem Batterieverdampfer 24 vorgesehen, der nachstehend beschrieben wird. Das Batterieöffnungs-/-schließventil 23 ist ein Elektromagnetventil, dessen Öffnungs- und Schließzustand in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal gesteuert wird, das aus einer Steuerungsvorrichtung 70 ausgeben wird, die nachstehend beschrieben wird.
Eine Kältemittelauslassseite des Batterieöffnungs-/-schließventils 23 ist mit einer Kältemitteleinlassseite des Batterieverdampfers 24 verbunden. Der Batterieverdampfer 24 ist in einem Batteriegehäuse 61 eines Batteriepacks 60 angeordnet. Der Batterieverdampfer 24 ist ein Batteriekühlverdampfer, der die Kühlluft kühlt, die zu der Sekundärbatterie 26 geblasen werden soll, indem er eine Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch das Kälteexpansionsventil 22 entspannt und ausgedehnt wurde, und der Kühlluft tauscht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Batterieverdampfer 24 ein zweiter Verdampfer, der einen Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und der Kühlluft, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, durchführt, um das Kältemittel zu verdampfen. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform die Kühlluft, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, ein zweites Kühlzielfluid.
In der Kältekreislaufvorrichtung 10 ist ein vierter Kältemitteldurchlass 104 vorgesehen, um einen Abschnitt in dem dritten Kältemitteldurchlass 103 zwischen dem ersten Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 und dem Kälteexpansionsventil 22 mit einem Abschnitt in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 zwischen dem Außenwärmetauscher 14 und dem Kühlexpansionsventil 15 zu verbinden.
Insbesondere ist eine Endseite des vierten Kältemitteldurchlasses 104 mit einer dritten Dreiwegeverzweigung 25 verbunden, die in dem dritten Kältemitteldurchlass 103 zwischen dem ersten Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 und dem Kälteexpansionsventil 22 vorgesehen ist. Ferner ist die andere Endseite des vierten Kältemitteldurchlasses 104 mit einer vierten Dreiwegeverzweigung 26 verbunden, die in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 zwischen dem Außenwärmetauscher 14 und dem Kühlexpansionsventil 15 vorgesehen ist.
Ein zweites Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 zum Öffnen und Schließen des vierten Kältemitteldurchlasses 104 ist in dem vierten Kältemitteldurchlass 104 vorgesehen. Das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 ist ein Elektromagnetventil, dessen Öffnungs- und Schließzustand in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal gesteuert wird, das aus der Steuerungsvorrichtung 70 ausgegeben wird, die nachstehend beschrieben wird.
Ferner ist in der Kältekreislaufvorrichtung 10 ein Umgehungsdurchlass 105 vorgesehen, um einen Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses 102 auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms der vierten Dreiwegeverzweigung 26, der ein Verbindungsabschnitt mit dem vierten Kältemitteldurchlass 104 ist, mit einem Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses 102 auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des Klimaanlagenverdampfers 16 zu verbinden.
Insbesondere ist eine Endseite des Umgehungsdurchlasses 105 mit einer fünften Dreiwegeverzweigung 28 verbunden, die in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 zwischen dem Außenwärmetauscher 14 und der vierten Dreiwegeverzweigung 26 vorgesehen ist. Ferner ist die andere Endseite des Umgehungsdurchlasses 105 mit einer sechsten Dreiwegeverzweigung 29 verbunden, die in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 zwischen dem Druckregulierventil 17 und dem Speicher 18 vorgesehen ist.
Ein Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 zum Öffnen und Schließen des Umgehungsdurchlasses 105 ist in dem Umgehungsdurchlass 105 vorgesehen. Das Umgehungsöffnungs-/-schließventil 30 ist ein Elektromagnetventil, dessen Öffnungs- und Schließzustand in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal gesteuert wird, das aus der Steuerungsvorrichtung 70 ausgegeben wird, die nachstehend beschrieben wird.
Ferner ist in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 ein Absperrventil 31 zwischen der fünften Dreiwegeverzweigung 28, die der Verbindungsabschnitt des Umgehungsdurchlasses 105 mit dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 ist, und der vierten Dreiwegeverzweigung 26 vorgesehen, die der Verbindungsabschnitt des vierten Kältemitteldurchlasses 104 mit dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 ist.
Das Absperrventil 31 ist eine Vorrichtung, die das Kältemittel daran hindert, von dem vierten Kältemitteldurchlass 104 zu dem Umgehungsdurchlass 105 über den zweiten Kältemitteldurchlass 102 zu strömen. Anders gesagt, in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 ist das Absperrventil 31 eingerichtet, dem Kältemittel zu ermöglichen, in einer Richtung von der fünften Dreiwegeverzweigung 28 zu der vierten Dreiwegeverzweigung 26 zu strömen.
Als nächstes wird die Innenklimaanlageneinheit 40 beschrieben. Die Innenklimaanlageneinheit 40 ist eine Einheit, die eine Luft, deren Temperatur eingestellt worden ist, in den Fahrgastraum ausbläst. Die Innenklimaanlageneinheit 40 ist in einer Instrumententafel in dem vorderen Bereich in dem Fahrgastraum angeordnet. Die Innenklimaanlageneinheit 40 ist ausgebildet, indem sie ein Klimaanlagengebläse 43, den Klimaanlagenverdampfer 16, den Heizeinrichtungskern 51 und dergleichen in dem Klimaanlagengehäuse 41 aufnimmt, das eine äußere Umhüllung ausbildet.
In dem Klimaanlagengehäuse 41 ist ein Luftdurchlass für die Luft ausgebildet, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll. Das Klimaanlagengehäuse 41 ist aus einem Harz (beispielsweise Polypropylen) ausgebildet, das einen bestimmten Elastizitätsgrad und auch eine ausgezeichnete Festigkeit hat.
Auf der am weitesten stromaufwärtigen Seite des Luftstroms des Klimaanlagengehäuses 41 ist eine Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 42 angeordnet, um das Luftvolumenverhältnis zwischen dem Luftvolumen einer Fahrgastraumluft (das heißt, Innenluft) und dem Luftvolumen einer Luft von außerhalb des Fahrgastraums (das heißt, Außenluft) zu verändern, die in das Klimaanlagengehäuse 41 eingeführt wird.
Das Klimaanlagengebläse 43, das die Luft, die durch die Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 42 eingeführt wird, in Richtung des Fahrgastraums bläst, ist auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms der Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 42 angeordnet. Das Klimaanlagengebläse 43 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Ventilator 43a zum Erzeugen eines Luftstroms mit einem Elektromotor 43b antreibt. Die Drehzahl des Klimaanlagengebläses 43 wird in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal aus einer Steuerungsvorrichtung 70 gesteuert, die nachstehend beschrieben wird.
Der Ventilator 43a des Klimaanlagengebläses 43 ist ein radialer Ventilator mit mehreren Flügeln (das heißt, ein Sirocco-Ventilator). Es ist zu beachten, dass der Ventilator 43a nicht auf einen Radialventilator mit mehreren Flügeln beschränkt ist, sondern stattdessen ein Axialströmungsventilator, ein Querstromventilator oder dergleichen sein kann.
Der Klimaanlagenverdampfer 16 und der Heizeinrichtungskern 51 sind auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Klimaanlagengebläses 43 in der Reihenfolge angeordnet, dass der Klimaanlagenverdampfer 16 durch den Heizeinrichtungskern 51 bezüglich des Stroms der Ventilationsluft gefolgt wird. Anders gesagt, der Heizeinrichtungskern 51 ist auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Klimaanlagenverdampfers 16 angeordnet.
Hier ist der Heizeinrichtungskern 51 in dem Kühlwasserkreis 50 angeordnet, durch den das Kühlwasser der Brennkraftmaschine 52 zirkuliert, die eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs ausgibt. Der Heizeinrichtungskern 51 ist ein Heizwärmetauscher, der die Luft erwärmt, die durch den Klimaanlagenverdampfer 16 getreten ist, indem er eine Wärme zwischen dem Kühlwasser, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, und der Luft tauscht, die durch den Klimaanlagenverdampfer 16 getreten ist.
Der Heizeinrichtungskern 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit der stromabwärtigen Seite des Kühlwasserstroms des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 in dem Kühlwasserkreis 50 verbunden, sodass Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt, nachdem es sowohl durch die Brennkraftmaschine 52 als auch durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 getreten ist.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine Wasserpumpe zum Zuführen von Kühlwasser, der Reihe nach, zu der Brennkraftmaschine 52, dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 und dem Heizeinrichtungskern 51. Ferner, obwohl dies nicht gezeigt ist, ist der Kühlwasserkreis 50 mit einem Umgehungsdurchlass versehen, der es dem Kühlwasser ermöglicht, den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 während des Kühlmodus zu umgehen, indem Luft nicht durch den Heizeinrichtungskern 51 erwärmt wird.
In dem Klimaanlagengehäuse 41 der vorliegenden Ausführungsform sind ein Warmluftdurchlass 44 und ein Kaltluftumgehungsdurchlass 45 auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Klimaanlageverdampfers 16 vorgesehen. Der Warmluftdurchlass ermöglicht es einer Luft, zu dem Heizeinrichtungskern 51 zu strömen, und der Kaltluftumgehungsdurchlass 45 ermöglicht es einer Luft, den Heizeinrichtungskern 51 zu umgehen.
Ferner ist in dem Klimaanlagengehäuse 41 eine Luftmischklappe 46 auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Klimaanlagenverdampfers 16 und auf der stromaufwärtigen Seite des Luftstroms des Heizeinrichtungskerns 51 angeordnet. Die Luftmischklappe 46 ist eine Vorrichtung, die das Luftvolumenverhältnis zwischen dem Luftvolumen einer Ventilationsluft, die in den Warmluftdurchlass 44 strömt, und dem Luftvolumen einer Ventilationsluft einstellt, die in den Kaltluftumgehungsdurchlass 45 strömt.
Die Temperatur der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, verändert sich in Übereinstimmung mit dem Luftvolumenverhältnis der Ventilationsluft, die durch den Warmluftdurchlass 44 strömt, zu dem Luftvolumen der Ventilationsluft, die durch den Kaltluftumgehungsdurchlass 45 strömt. Daher fungiert die Luftmischklappe 46 als eine Temperatureinstelleinheit, die die Temperatur der Luft einstellt, die in den Fahrgastraum geblasen wird. Ferner wird der Betrieb der Luftmischklappe 46 durch ein Steuerungssignal gesteuert, das aus der Steuerungsvorrichtung 70 ausgegeben wird.
Ferner ist auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Warmluftdurchlasses 44 und des Kaltluftumgehungsdurchlasses 45 ein Mischraum (nicht gezeigt) vorgesehen, um die Luft, die durch den Warmluftdurchlass 44 getreten ist, und die Luft zu kombinieren, die durch den Kaltluftumgehungsdurchlass 45 getreten ist.
Eine Vielzahl von Öffnungslöchern ist an dem am weitesten stromabwärtigen Abschnitt des Luftstroms des Klimaanlagengehäuses 41 ausgebildet, um die Ventilationsluft, die in dem Mischraum zusammengeströmt ist, in den Fahrgastraum zu blasen. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist das Klimaanlagengehäuse 41 mit einem Enteisungsöffnungsloch, das Luft in Richtung der Innenfläche des Fensterglases an der Front des Fahrzeugs bläst, einem Gesichtsöffnungsloch, das klimatisierte Luft in Richtung des Oberkörpers eines Fahrgasts in den Fahrgastraum bläst, und einem Fußöffnungsloch, das klimatisierte Luft in Richtung der Füße des Fahrgasts bläst, als den Öffnungslöchern versehen.
Ferner, obwohl dies nicht gezeigt ist, sind eine Enteisungsklappe, eine Gesichtsklappe und eine Fußklappe auf der stromaufwärtigen Seite des Luftstroms von jedem Öffnungsloch als Blasmodusklappen zum Einstellen der Öffnungsfläche jedes Öffnungslochs vorgesehen. Diese Ausblasemodusklappen werden durch Aktoren mittels eines Lenkermechanismus oder dergleichen, der nicht gezeigt ist, angetrieben, deren Betrieb durch ein Steuerungssignal gesteuert wird, das aus der Steuerungsvorrichtung 70 ausgegeben wird.
Als nächstes wird der Batteriepack 60 beschrieben. Der Batteriepack 60 ist in Richtung der Bodenfläche des Fahrzeugs, beispielsweise zwischen den Rücksitzen und dem Kofferraum an dem Heckende des Fahrzeugs angeordnet. Der Batteriepack umfasst ein metallisches Batteriegehäuse 61, das elektrisch isoliert ist.
In dem Batteriegehäuse 71 ist ein Luftdurchlass ausgebildet, durch den eine Kühlluft zum Kühlen der Sekundärbatterie 65 zirkuliert. Zusätzlich sind in dem Batteriegehäuse 61 ein Batteriegebläse 62, die Sekundärbatterie 65, der Batterieverdampfer 24 und dergleichen aufgenommen.
Das Batteriegebläse 62 bläst die Kühlluft, die durch den Batterieverdampfer 24 gekühlt wird, zu der Sekundärbatterie 65. Das Batteriegebläse 62 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Ventilator 62a zum Erzeugen eines Luftstroms mit einem Elektromotor 62b antreibt. Die Drehzahl des Batteriegebläses 62 wird in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal aus der Steuerungsvorrichtung 70 gesteuert, die nachstehend beschrieben wird.
Die Sekundärbatterie 65 wird ausgebildet, indem eine Vielzahl von in Reihe verbundenen Zellen parallel verbunden wird. Die Sekundärbatterie 65 kann beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie sein. Sie Sekundärbatterie 65 neigt dazu, sich zu verschlechtern, wenn die Batterietemperatur steigt. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass die Temperatur der Sekundärbatterie 65 so eingestellt wird, dass die Batterietemperatur beispielsweise 40°C oder weniger ist.
Als nächstes wird die Steuerungsvorrichtung 70 der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 70 umfasst einen Mikro-Computer, der eine CPU, eine Speichereinheit, wie etwa ROM oder RAM umfasst, sowie andere periphere Schaltkreise.
Die Steuerungsvorrichtung 70 führt verschiedene Berechnungen und Abläufe basierend auf Steuerungsprogrammen durch, die in der Speichereinheit gespeichert sind. Die Steuerungsvorrichtung 70 steuert den Betrieb der verschiedenen Steuerungsausrüstungen 11, 13, 15, 21, 22, 23, 27, 30, 42, 43, 46, 62, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden sind. Die Speichereinheit der Steuerungsvorrichtung 70 ist aus nicht flüchtigen physischen Speichermedien ausgebildet.
Obwohl dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, ist eine Klimaanlagensteuerungssensorgruppe, die einen Innenluftsensor, der eine Innenlufttemperatur Tr erfasst, einen Außenluftsensor, der eine Außenlufttemperatur Tam erfasst, einen Sonnenstrahlungssensor, der eine Menge einer Sonnenstrahlung As erfasst, die in den Fahrgastraum eintritt, und dergleichen umfasst, mit der Eingabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden.
Ein erster Temperatursensor 71, der eine Lufttemperatur Te der Luft erfasst, nachdem sie durch den Klimaanlagenverdampfer 16 getreten ist, ist mit der Eingangsseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden. Ferner sind ein zweiter Temperatursensor 72, der eine Temperatur Td des Hochdruckkältemittels erfasst, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, ein Kältemitteldrucksensor 73, der einen Kältemitteldruck Pd des Kältemittels erfasst, nachdem es durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 getreten ist, und dergleichen mit der Eingabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden. Zusätzlich sind ein Ausblasetemperatursensor 74, der eine Ausblaselufttemperatur TAV der Luft erfasst, die in den Fahrgastraum geblasen wird, ein Batterietemperatursensor 75, der eine Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 erfasst, und dergleichen mit der Eingabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden.
Als der erste Temperatursensor 71 der vorliegenden Ausführungsform sind ein Sensor, der die Temperatur der Wärmetauschrippen des Klimaanlagenverdampfers 16 erfasst, oder ein Sensor, der die Temperatur des Kältemittels erfasst, das durch den Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, vorgesehen, und wobei diese oder andere Sensoren verwendet werden können. Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem die Ausblaselufttemperatur TAV durch den Ausblasetemperatursensor 74 erfasst wird, jedoch ist dieses Beispiel nicht beschränkend. Beispielsweise kann alternativ die Ausblaselufttemperatur TAV basierend auf dem Erfassungsergebnis des ersten Temperatursensors 71, dem Erfassungswert des zweiten Temperatursensors 72 und dergleichen berechnet werden.
Ferner ist eine Bedientafel 80, die mit verschiedenen Klimaanlagenbedienschaltern versehen ist, mit der Eingabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden. Betriebssignale, die von den verschiedenen Bedienschaltern der Bedientafel 80 ausgegeben werden, werden in die Steuerungsvorrichtung 70 eingegeben. Die Bedientafel 80 umfasst als die verschiedenen Klimaanlagenbedienschalter einen Betätigungsschalter für die Fahrzeugklimaanlage, einen Temperaturfestlegungsschalter, der eingerichtet ist, eine Zieltemperatur festzulegen, einen A/C-Schalter, der eingerichtet ist festzulegen, ob der Klimaanlagenverdampfer 16 Luft kühlt, und dergleichen.
Hier ist die Steuerungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform eine Vorrichtung, die eine Ansammlung einer Vielzahl von Steuereinrichtungen ist, die durch Hardware und Software zum Steuern verschiedener Steuerungsausrüstung ausgebildet sind, die mit der Ausgangsseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Die Steuerungsvorrichtung 70 umfasst eine Modusbestimmungseinheit 70a, die einen Betriebsmodus einer Klimaanlage in dem Fahrgastraum erfasst, und erfasst, ob ein Batteriekühlen durchzuführen ist, sowie eine Umschaltsteuerungseinheit 70b, die die Öffnungs- und Schließzustände der Öffnungs-/Schließventile 21, 23, 27, 30 ändert, um den Kältemittelkreis in dem Kreislauf umzuschalten. In der vorliegenden Ausführungsform stellt jedes Öffnungs-/Schließventil 21, 23, 27, 30 eine Kreisumschaltvorrichtung zum Umschalten des Kältemittelkreises dar, durch den das Kältemittel strömt. Ferner stellt in der vorliegenden Ausführungsform die Umschaltsteuerungseinheit 70b eine Öffnungs-/Schließsteuerungseinheit dar, die das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 und das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 steuert.
Als nächstes wird ein Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der vorstehend beschriebenen Konfiguration beschrieben. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist imstande, den Fahrgastraum zu klimatisieren und die Sekundärbatterie 65 zu kühlen.
Ein Kühlmodus, ein Heizmodus, ein Reihenentfeuchtungsheizmodus sowie ein Parallelentfeuchtungsheizmodus können als der Betriebsmodus einer Klimatisierung des Fahrgastraums festgelegt werden. Der Betriebsmodus wird durch die Steuerungsvorrichtung 70 umgeschaltet, die Steuerungsprogramme ausführt, die in der Speichereinheit gespeichert sind.
Nachstehend wird ein Modusumschaltprozess zum Umschalten des Betriebsmodus, der durch die Steuerungsvorrichtung 70 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der 3 beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagramm, dass den Ablauf eines Modusumschaltprozesses zeigt, der durch die Steuerungsvorrichtung 70 ausgeführt wird. Jeder der Steuerungsschritte, die in 3 gezeigt sind, stellt eine funktionale Einheit zum Implementieren verschiedener Funktionen dar und wird durch die Steuerungsvorrichtung 70 ausgeführt.
Wenn der Betriebsschalter der Fahrzeugklimaanlage eingeschaltet wird, wie in 3 gezeigt ist, berechnet die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S10 eine Zielausblasetemperatur TAO der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, basierend auf den Erfassungswerten der verschiedenen Sensoren.
Die Steuerungsvorrichtung 70 kann beispielsweise die Zielausblasetemperatur TAO basierend auf der folgenden Formel F1 berechnen. $TAO = Kset \times Tset - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times As + C$
Hier, in Formel F1 ist Tset eine festgelegte Temperatur in dem Fahrgastraum und wird durch einen Temperaturfestlegungsschalter festgelegt. Ferner sind in Formel F1 Kset, Kr, Kam, Ks vorbestimmte Steuerungsverstärkungswerte. Zusätzlich ist in Formel F1 C eine Korrekturkonstante.
Anschließend bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S20 ob der A/C-Schalter ein ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der A/C-Schalter nicht eingeschaltet ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S30, dass der Betriebsmodus der Heizmodus ist. Der Heizmodus ist ein Betriebsmodus, in dem die Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, nicht durch den Klimaanlagenverdampfer 16 gekühlt wird, sondern durch den Heizeinrichtungskern 51 erwärmt wird, und in den Fahrgastraum geblasen wird.
Wenn in der Bestimmungsablaufsteuerung des Schritts S20 bestimmt wird, dass der A/C-Schalter eingeschaltet ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S40, ob die Zielausblasetemperatur TAO niedriger als ein vorbestimmter Kühlbestimmungsschwellenwert Th1 ist. Wenn bestimmt wird, dass die Zielausblasetemperatur TAO niedriger als der Kühlbestimmungsschwellenwert Th1 ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S50, dass der Betriebsmodus der Kühlmodus ist. Der Kühlmodus ist ein Betriebsmodus, in dem die Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, durch den Klimaanlagenverdampfer 16 gekühlt wird, und dann in den Fahrgastraum geblasen wird, ohne durch den Heizeinrichtungskern 51 zu treten. Der Kühlbestimmungsschwellenwert Th1 kann beispielsweise auf eine Temperatur in der Nähe der festgelegten Temperatur Tset in dem Fahrgastraum festgelegt werden, wie sie durch den Temperaturfestlegungsschalter festgelegt wurde.
Wenn in der Bestimmungsablaufsteuerung des Schritts S40 bestimmt wird, dass die Zielausblasetemperatur TAO gleich wie oder größer als der Kühlbestimmungsschwellenwert Th1 ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S60, ob die Temperaturdifferenz zwischen der Ausblaselufttemperatur TAV und der Zielausblasetemperatur TAO kleiner ist als ein vorbestimmter Bestimmungsschwellenwert ΔTh.
Wenn als ein Ergebnis der Bestimmungsablaufsteuerung des Schritts S60 bestimmt wird, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Ausblaselufttemperatur TAV und der Zielausblasetemperatur TAO gleich wie oder größer als der Bestimmungsschwellenwert ΔTh ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 dann in Schritt S70, dass der Betriebsmodus der Parallelentfeuchtungsheizmodus ist. Der Parallelentfeuchtungsheizmodus ist ein Betriebsmodus, in den während eines Entfeuchtungsheizmodus die Temperatur der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, maximiert werden kann.
Wenn im Gegenzug als ein Ergebnis der Bestimmungsablaufsteuerung des Schritts S60 bestimmt wird, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Ausblaselufttemperatur TAV und der Zielausblasetemperatur TAO kleiner als der Bestimmungsschwellenwert ΔTh ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 dann in Schritt S80, dass der Betriebsmodus der Reihenentfeuchtungsheizmodus ist.
Hier ist der Reihenentfeuchtungsheizmodus ein Betriebsmodus, in dem, verglichen mit dem Parallelentfeuchtungsheizmodus, die Temperatur der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, verringert werden kann. Anders gesagt, der Parallelentfeuchtungsheizmodus ist ein Betriebsmodus, in dem, verglichen mit dem Reihenentfeuchtungsheizmodus, die Temperatur der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden kann, erhöht werden kann.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, zwischen dem Kühlmodus, dem Heizmodus, dem Reihenentfeuchtungsheizmodus und dem Parallelentfeuchtungsheizmodus in Übereinstimmung mit der Klimatisierungsumgebung umschaltbar zu sein.
Insbesondere steuert, wie in 4 gezeigt ist, die Steuerungsvorrichtung 70 die verschiedenen Öffnungs-/Schließventile 21, 23, 27, 30, um den Kältekreis umzuschalten, durch den das Kältemittel zwischen Kältekreisen strömt, die dem Kühlmodus, dem Heizmodus, den Reihenentfeuchtungsheizmodus und dem Parallelentfeuchtungsheizmodus entsprechen.
Ferner führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ein Batteriekühlen aus, um die Sekundärbatterie 65 zu kühlen, wenn sie den Betriebsmodus ausführt, der in dem Modusbestimmungsprozess bestimmt wurde, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 gleich wie oder höher als eine vorbestimmte hochtemperaturseitige Bezugstemperatur Tbh (beispielsweise 30°C) ist.
Insbesondere, wie in 5 gezeigt ist, wenn ein Batteriekühlen durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 70 die verschiedenen Öffnungs-/Schließventile 21, 23, 27, 30, um zwischen Kältekreisen umzuschalten, die dem Kühlmodus, dem Heizmodus, dem Entfeuchtungsheizmodus und dem Parallelentfeuchtungsheizmodus entsprechen, von denen alle auch ein Batteriekühlen umfassen. Nachstehend wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 in jedem Betriebsmodus beschrieben.
Kühlmodus
Zunächst wird ein Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn kein Batteriekühlen während des Kühlmodus durchgeführt wird. In diesem Kühlmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie in 4 gezeigt ist, die entsprechenden Öffnungs-/Schließventile 21, 23, 27, 30, um geschlossen zu sein. zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 70 den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13, um in einem vollständig offenen Zustand zu sein, und steuert das Kühlexpansionsventil 15, um in einem Drosselzustand zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10, der Kältekreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, in dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 6 gezeigt ist. In diesem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (beispielsweise Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausrüstung, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 70 auf folgende Weise bestimmen, dass das Steuerungssignal zu dem Kompressor 11 ausgegeben wird. Zunächst bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Zielverdampfertemperatur TEO des Klimaanlagenverdampfers 16 unter Bezug auf ein Steuerungskennfeld, das im Voraus in der Speichereinheit gespeichert wird, basierend auf der Zielausblasetemperatur TAO. Dann, basierend auf der Abweichung zwischen der Zielverdampfertemperatur TEO und dem Erfassungswert des ersten Temperatursensors 71, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 ein Steuerungssignal, das an den Kompressor 11 ausgegeben werden soll, sodass sich die Lufttemperatur Te des Klimaanlagenverdampfers 16 der Zielverdampfertemperatur TEO nähert. Ferner wird die Zielverdampfertemperatur TEO bestimmt, um gleich wie oder höher als eine Temperatur zu sein, die imstande ist, eine Frostbildung an dem Klimaanlagenverdampfer 16 zu verhindern (beispielsweise 1°C).
Ferner bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 das Steuerungssignal, das an das Klimaanlagengebläse 43 ausgegeben werden soll, durch Bezugnahme auf ein Steuerungskennfeld, das in der Steuerungseinheit im Voraus gespeichert wird, basierend auf der Zielausblasetemperatur TAO. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 70 das Steuerungssignal bestimmen, um das Luftvolumen des Klimaanlagengebläses 43 auf ein maximales Luftvolumen festzulegen, wenn die Zielausblastemperatur TAO eine niedrige Temperatur oder eine hohe Temperatur ist, und sodass sich das Luftvolumen des Klimaanlagengebläses 43 verringert, wenn sich die Zielausblasetemperatur TAO einer Zwischentemperatur nähert.
Ferner, hinsichtlich dem Steuerungssignal, das an das Kühlexpansionsventil 15 ausgegeben werden soll, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 das Steuerungssignal so, dass sich der Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das durch das Kühlexpansionsventil 15 strömt, einem Zielunterkühlungsgrad nähert, bei dem die Leistungszahl (das heißt, COP) des Kreislaufs im Wesentlichen einen Maximalwert erreicht.
Ferner steuert die Steuerungsvorrichtung 70 die Luftmischklappe 46 zu einer Position eines Schließens des Warmluftdurchlasses 44. Es ist zu beachten, dass die Steuerungsvorrichtung 70 die Luftmischklappe 46 so steuern kann, dass sich die Ausblaselufttemperatur TAV der Zielausblasetemperatur TAO durch eine Regelung oder dergleichen nähert.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung aus, die wie vorstehend beschrieben bestimmt wurden. Infolgedessen strömt das aus dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12.
Der Kühlwasserkreis 50 der vorliegenden Ausführungsform ist so eingerichtet, dass während des Kühlmodus das Kühlwasser den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 umgeht. Infolgedessen wird das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher strömen, ohne Wärme an das Kühlwasser abzustrahlen. Zusätzlich wird während des Kühlmodus die Luft in dem Klimaanlagengehäuse 41 in den Fahrgastraum ausgeblasen, ohne durch den Heizeinrichtungskern 51 erwärmt zu werden, weil der Warmluftdurchlass 44 durch die Luftmischklappe 46 geschlossen ist.
Weil das Heizexpansionsventil 13 in dem vollständig offenen Zustand ist, wird das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, in den Außenwärmetauscher 14 strömen, hauptsächlich ohne durch das Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt zu werden. Ferner strömt während des Kühlmodus kein Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchlass 103, weil das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft aus, um Wärme zu dissipieren. Dann strömt das aus dem Außenwärmetauscher 14 ausströmende Kältemittel in das Kühlexpansionsventil 15 über das Absperrventil 31, um entspannt und ausgedehnt zu werden. Ferner strömt während des Kühlmodus kein Kältemittel durch den vierten Kältemitteldurchlass 104 oder den Umgehungsdurchlass 105, weil das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 und das zweite Durchlassöffnungsventil 27 in dem geschlossenen Zustand sind.
Das Kältemittel, das aus dem Kühlexpansionsventil 15 ausströmt, strömt dann in den Klimaanlagenverdampfer 16, nimmt Wärme aus der Ventilationsluft auf, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, und verdampft. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, gekühlt und entfeuchtet.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird dann in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wir das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wurde, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert. Ferner wird das Flüssigphasenkältemittel, dass durch den Speicher 18 abgeschieden wurde, in dem Speicher 18 als ein überschüssiges Kältemittel gespeichert, das für die Kältekreislaufvorrichtung 10 nicht notwendig ist, um die erforderliche Kälteleitung zu erbringen. Dies trifft auch auf die anderen Betriebsmodi zu, die nachstehend beschrieben werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in dem Fall, in dem kein Batteriekühlen während des Kühlmodus durchgeführt wird, ein Kältekreis ausgebildet, indem das Kältemittel, dessen Wärme durch den Außenwärmetauscher 14 dissipiert wurde, in dem Klimaanlagenverdampfer 16 verdampft. Daher wird in dem Fall, in dem kein Batteriekühlen während des Kühlmodus durchgeführt wird, Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 gekühlt, und dann in den Fahrgastraum geblasen. Entsprechend kann ein Kühlen des Fahrgastraums durchgeführt werden.
Kühlmodus + Batteriekühlen
Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn ein Batteriekühlen während des Kühlmodus durchgeführt wird. In diesem Kühlmodus steuert, wie in 5 gezeigt ist, die Steuerungsvorrichtung 70 das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 und das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30, um in einem geschlossenen Zustand zu sein, und steuert das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 und das Batterieöffnungs-/-schließventil 23, um in dem offenen Zustand zu sein. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 70 den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13, um in einem vollständig offenen Zustand zu sein, und steuert das Kühlexpansionsventil 15 und das Kälteexpansionsventil 22, um in einem Drosselzustand zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, bei dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 7 gezeigt ist. In diesem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausstattung, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Hinsichtlich des Steuerungssignals, das an das Kälteexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, kann die Steuerungsvorrichtung 70 beispielsweise das Steuerungssignal so bestimmen, dass sich die Strömungsrate des Kältemittels in dem Batterieverdampfer 24 erhöht, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 hoch ist. Anders gesagt, die Steuerungsvorrichtung 70 steuert den Drosselöffnungsgrad des Kälteexpansionsventils 22, um größer zu werden, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 steigt.
Ferner, hinsichtlich des Steuerungssignals, das an das Batteriegebläse 62 ausgegeben werden soll, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 das Steuerungssignal so, dass die Luftmenge, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, ein vorbestimmtes Luftvolumen ist, das im Voraus bestimmt wird. Ferner werden die Steuerungssignale, die zu der anderen Steuerungsausrüstung ausgegeben werden sollen, in derselben Weise bestimmt, wie in dem vorstehend beschriebenen Kühlmodus.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung aus, die wie vorstehend beschrieben bestimmt wurden. Infolgedessen strömt das aus dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers.
Der Kühlwasserkreis 50 der vorliegenden Ausführungsform ist so eingerichtet, dass während des Kühlmodus das Kühlwasser den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 umgeht. Infolgedessen strömt das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12, ohne Wärme an das Kühlwasser abzustrahlen. Ferner wird während des Kühlmodus die Luft in dem Klimaanlagengehäuse 41 in den Fahrgastraum geblasen, ohne durch den Heizeinrichtungskern 51 erwärmt zu werden, weil der Warmluftdurchlass 44 durch die Luftmischklappe 46 geschlossen ist.
Weil das Heizexpansionsventil 13 in dem vollständig offenen Zustand ist, strömt das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, in den Außenwärmetauscher 14, hauptsächlich ohne durch das Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt zu werden. Ferner strömt während des Kühlmodus kein Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchlass 103, weil das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft, um Wärme zu dissipieren. Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, strömt dann sowohl in das Kühlexpansionsventil 15 als auch das Kälteexpansionsventil 22, weil sowohl das zweite Durchlassöffnungs-/- schließventil 27 als auch das Batterieöffnungs-/-schließventil 23 in dem offenen Zustand sind. Ferner strömt während des Kühlmodus kein Kältemittel durch den Umgehungsdurchlass 105, weil das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 in Richtung des Kühlexpansionsventil 15 ausströmt, strömt in das Kühlexpansionsventil 15 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann nimmt das Kältemittel in dem Klimaanlagenverdampfer 16 Wärme aus der Ventilationsluft auf, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, und verdampft. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, gekühlt und entfeuchtet.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 ausströmt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17. Dann wird das durch den Speicher 18 abgeschiedene Gasphasenkältemittel in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Derweil strömt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 in Richtung der Seite des Kälteexpansionsventils 22 ausströmt, in das Kälteexpansionsventil 22 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann nimmt das Kältemittel in dem Batterieverdampfer 24 Wärme von der Kühlluft auf, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden sollen, durch den Batterieverdampfer 24 auf und verdampft. Infolgedessen wird die Kühlluft gekühlt, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll.
Das Kältemittel, das aus dem Batterieverdampfer 24 strömt, strömt dann zu dem Speicher 18 über das Druckregulierventil 17. Dann wird das durch den Speicher 18 abgeschiedene Gasphasenkältemittel in den Kompressor 18 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in dem Fall, in dem ein Batteriekühlen während des Kühlmodus durchgeführt wird, ein Kältekreis ausgebildet, in dem das Kältemittel, das durch den Außenwärmetauscher 14 Wärme dissipiert hat, in dem Klimaanlagenverdampfer 16 und dem Batterieverdampfer 24 verdampft. Daher wird Luft, die durch den Klimaanlagenverdampfer 16 gekühlt wird, in den Fahrgastraum geblasen, während Luft, die durch den Batterieverdampfer 24 gekühlt wird, zu der Sekundärbatterie 65 geblasen, wenn ein Batteriekühlen während des Kühlmodus durchgeführt wird. Entsprechend ist es möglich, den Fahrgastraum zu kühlen, und auch ein Batteriekühlen durchzuführen, das die Sekundärbatterie 65 kühlt.
Heizmodus
Als nächstes wird ein Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn kein Batteriekühlen während des Heizmodus durchgeführt wird. In diesem Heizmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie in 4 gezeigt ist, das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21, das zweite Durchlassöffnungs-/- schließventil 27 und das Batterieöffnungs-/-schließventil 23, um in dem geschlossenen Zustand zu sein, und steuert das Umgehungdurchlassöffnungs-/-schließventil 30, um in dem offenen Zustand zu sein. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 70 das Heizexpansionsventil 13, um in einem Drosselzustand zu sein, und steuert das Kühlexpansionsventil 15, um in einem vollständig geschlossenen Zustand zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, bei dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 8 angezeigt ist. In diesem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausrüstung, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Die Steuerungsvorrichtung 70 kann den Kompressor 11 so steuern, dass sich beispielsweise die Ausblaselufttemperatur TAV der Zielausblasetemperatur TAO durch eine Regelung oder dergleichen nähert. Ferner, hinsichtlich des Steuerungssignals, das an das Heizexpansionsventil 13 ausgegeben werden soll, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 das Steuerungssignal so, dass sich der Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das in das Heizexpansionsventil 13 strömt, einem Zielunterkühlungsgrad nähert, bei dem die Leistungszahl des Kreislaufs im Wesentlichen einen Maximalwert erreicht. Ferner steuert die Steuerungsvorrichtung 70 die Luftmischklappe 46 zu einer Position eines Schließens des Kühlluftumgehungsdurchlasses 45. Es ist zu beachten, dass die Steuerungsvorrichtung 70 die Luftmischklappe 46 so steuern kann, dass sich die Ausgabelufttemperatur TAV der Zielausblasetemperatur TAO durch eine Regelung oder dergleichen nähert. Ferner werden die Steuerungssignale, die an die andere Steuerungsausstattung ausgegeben werden sollen, in derselben Weise bestimmt, wie bei dem vorstehend beschriebenen Kühlmodus.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausstattung aus, die wie vorstehend beschrieben bestimmt wurden. Infolgedessen strömt das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt.
Hier strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Während des Heizmodus wird die Luft in dem Klimaanlagengehäuse 41 durch den Heizeinrichtungskern 51 erwärmt und dann in den Fahrgastraum ausgeblasen, weil der Kühlluftumgehungsdurchlass 45 durch die Luftmischklappe 46 geschlossen ist. Daher wird während des Heizmodus der vorliegenden Ausführungsform die Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, unter Verwendung der Wärme des Kältemittels erwärmt, das durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, strömt in das Heizexpansionsventil 13 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann strömt das Niederdruckkältemittel, das durch das Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt wird, in den Außenwärmetauscher 14. Ferner strömt während des Heizmodus kein Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchlass 103, weil das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, nimmt Wärme von der Außenluft auf und verdampft. Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 ausströmt, tritt in den Speicher 18 über den Umgehungsdurchlass 105 ein, weil das Kühlexpansionsventil 15 vollständig geschlossen ist und das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 offen ist. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden ist, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde wird in dem Fall, in dem kein Batteriekühlen während des Heizmodus durchgeführt wird, ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem das Kältemittel, dessen Wärme in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, in dem Außenwärmetauscher 14 verdampft. Daher wird in dem Fall, in dem kein Batteriekühlen während des Heizmodus durchgeführt wird, Luft unter Verwendung der Wärme des Kältemittels erwärmt, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, und dann in den Fahrgastraum geblasen. Entsprechend kann ein Erwärmen des Fahrgastraums durchgeführt werden.
Heizmodus + Batteriekühlen
Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn ein Batteriekühlen während des Heizmodus durchgeführt wird. In diesem Heizmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie in 5 gezeigt ist, das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27, um in dem geschlossenen Zustand zu sein, und steuert das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21, das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 und das Batterieöffnungs-/-schließventil 23, um in dem offenen Zustand zu sein. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 70 das Heizexpansionsventil 13 und das Kälteexpansionsventil 22, um in einem Drosselzustand zu sein, und steuert das Kühlexpansionsventil 15, um in einem vollständig geschlossenen Zustand zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in den Kreislauf zu einem Kreis, bei dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 9 angezeigt ist. In diesem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausrüstung, die mit der Ausgangsseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Hinsichtlich des Steuerungssignals, das an das Kälteexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, kann die Steuerungsvorrichtung 70 beispielsweise das Steuerungssignal so bestimmen, dass sich die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, erhöht, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 hoch ist. Anders gesagt, die Steuerungsvorrichtung 70 steuert den Drosselöffnungsgrad des Expansionsventil 22, um größer zu werden, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 steigt.
Ferner, hinsichtlich des Steuerungssignals, das an das Batteriegebläse 62 ausgegeben werden soll, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 das Steuerungssignal so, dass die Luftmenge, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen wird, ein vorbestimmter Luftstrom ist, der im Voraus bestimmt wird. Ferner werden die Steuerungssignale, die an die andere Steuerungsausrüstung ausgegeben werden sollen, in derselben Weise bestimmt, wie in dem vorstehend beschriebenen Heizmodus.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung, die wie vorstehend beschrieben bestimmt werden. Infolgedessen strömt das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser erwärmt, dass durch den Heizeinrichtungskern 51 strömt, und dann in den Fahrgastraum ausgeblasen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, strömt dann sowohl in das Heizexpansionsventil 13 als auch das Kälteexpansionsventil 22, weil das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 in dem geschlossenen Zustand ist, während sowohl das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 als auch das Batterieöffnungs-/-schließventil 23 in dem offenen Zustand sind.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 in Richtung des Heizexpansionsventils 13 strömt, strömt in das Heizexpansionsventil 13 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann nimmt das Kältemittel Wärme aus der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 14 auf und verdampft. Danach tritt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, in den Speicher 18 über den Umgehungsdurchlass 105 ein, weil das Kühlexpansionsventil 15 vollständig geschlossen ist und das Umgehungsdurchlassöffnung-/-schließventil 30 offen ist. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das in dem Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Derweil strömt das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 in Richtung des Kälteexpansionsventils 22 ausströmt, in das Kälteexpansionsventil 22 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann nimmt das Kältemittel in dem Batterieverdampfer 24 Wärme aus der Kühlluft, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, durch den Batterieverdampfer 24 auf und verdampft. Infolgedessen wird die Kühlluft, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, gekühlt.
Das Kältemittel, das aus dem Batterieverdampfer 24 strömt, strömt in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das in dem Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wird wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in dem Fall, in dem während des Heizmodus ein Batteriekühlen durchgeführt wird, ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem das Kältemittel, dessen Wärme durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, in dem Außenwärmetauscher 14 und dem Batterieverdampfer 24 verdampft. Daher wird, wenn ein Batteriekühlen während des Heizmodus durchgeführt wird, eine Luft, die unter Verwendung von Wärme aus dem Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, in den Fahrgastraum geblasen, während eine Luft, die durch den Batterieverdampfer 24 gekühlt wird, zu der Sekundärbatterie 65 geblasen wird. Entsprechend ist es möglich, den Fahrgastraum zu erwärmen, und auch ein Batteriekühlen durchzuführen.
Reihenentfeuchtungsheizmodus
Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn kein Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird. In dem Reihenentfeuchtungsheizmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie in 4 gezeigt ist, die entsprechenden Öffnungs-/Schließventile 21, 23, 27, 30, um geschlossen zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, in dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 10 gezeigt ist. Das heißt, während des Reihenentfeuchtungsheizmodus wird, wie in 10 gezeigt ist, ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem der Außenwärmetauscher 14 und der Klimaanlagenverdampfer 16 bezüglich des Kältemittelstroms in Reihe verbunden sind. In diesem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausstattung, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Die Steuerungsvorrichtung 70 steuert beispielsweise die Luftmischtür 46 zu einer Position eines Schließens des Kühlluftumgehungsdurchlasses 45. Es ist zu beachten, dass die Steuerungsvorrichtung 70 die Luftmischklappe 46 so steuern kann, dass sich die Ausblaselufttemperatur TAV der Zielauslasstemperatur TAO durch eine Regelung oder dergleichen nähert.
Ferner, hinsichtlich des Heizexpansionsventils 13 und des Kühlexpansionsventils 15, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Steuerungssignale in Übereinstimmung mit der Zielausblasetemperatur TAO. In der vorliegenden Ausführungsform steuert mit steigender Zielausblasetemperatur TAO die Steuerungsvorrichtung 70 den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13, um sich zu verringern, und steuert auch den Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils des 15, um sich zu vergrößern.
Wenn beispielsweise die Zielausblasetemperatur TAO gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Bestimmungsbezugstemperatur ist, steuert die Steuerungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform das Heizexpansionsventil 13 und das Kühlexpansionsventil 15 so, dass der Außenwärmetauscher 14 als ein Kühler fungiert. Ferner, wenn die Zielausblasetemperatur TAO niedriger als die Bestimmungsbezugstemperatur ist, steuert die Steuerungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform das Heizexpansionsventils 13 und das Kühlexpansionsventils 15, so dass der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer fungiert. Ferner werden die Steuerungssignale, die an die andere Steuerungsausrüstung ausgegeben werden sollen, in derselben Weise bestimmt, wie in dem vorstehend beschriebenen Heizmodus.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung aus, die wie vorstehend beschrieben bestimmt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird hinsichtlich des Reihenentfeuchtungsheizmodus, der Zustand des Kältemittels, das in den Kältemittelkreis strömt, für einen ersten Modus und einen zweiten Modus erläutert. In dem ersten Modus fungiert der Außenwärmetauscher 14 als ein Kühler. In dem zweiten Modus fungiert der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer.
(E-1) Erster Modus
Während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus strömt das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in dem Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser erwärmt, dass durch den Heizeinrichtungskern 51 strömt, und dann in den Fahrgastraum ausgeblasen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, wird entweder durch das Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt oder wird durch das Heizexpansionsventil 13 hauptsächlich nicht entspannt und ausgedehnt, und strömt dann in den Außenwärmetauscher 14. Ferner strömt während des vorliegenden Betriebsmodus kein Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchlass 103, weil das erste Durchlassöffnungs-/-schließenventil 21 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft, um Wärme zu dissipieren. Dann strömt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, in das Kühlexpansionsventil 15 über das Absperrventil 31, um entspannt und ausgedehnt zu werden. Ferner strömt während dem vorliegenden Betriebsmodus kein Kältemittel durch den vierten Kältemitteldurchlass 104 oder den Umgehungsdurchlass 105, weil das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 und das zweite Durchlasöffnungs-/-schließventil 27 in dem geschlossenen Zustand sind.
Das Kältemittel strömt aus dem Kühlexpansionsventil 15 und strömt dann in den Klimaanlagenverdampfer 16. Das Kältemittel nimmt Wärme aus einer Luft auf, die noch durch den Heizeinrichtungskern 51 treten wird und verdampft. Infolgedessen wird Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet und strömt dann in den Heizeinrichtungskern 51.
Das Kältemittel, das aus den Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das in dem Speicher 18 abgeschieden wurde, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in dem ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem die Wärme des Kältemittels sowohl durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 als auch den Außenwärmetauscher 14 dissipiert wird, und es wird dann in dem Klimaanlagenverdampfer 16 verdampft. Während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus wird Luft erwärmt, indem die Wärme des Kältemittels verwendet wird, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, nachdem sie durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet wird. Dann wird die Luft in den Fahrgastraum geblasen. Entsprechend kann ein Entfeuchten und Erwärmen des Fahrgastraums durchgeführt werden.
Hier, in dem ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus, fungiert der Außenwärmetauscher 14 als ein Kühler. Daher ist es während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus möglich, eine Wärmemenge zu reduzieren, die durch das Kältemittel in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, während die Wärmemenge, die durch das Kältemittel in dem Klimaanlagenverdampfer 16 aufgenommen wird, sichergestellt wird. Infolgedessen kann während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus eine entfeuchtete Warmluft mit niedriger Temperatur in den Fahrgastraum geblasen werden.
(E-2) Zweiter Modus
Während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus strömt das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser erwärmt, das durch den Heizeinrichtungskern 51 strömt, und dann in den Fahrgastraum ausgeblasen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, wird bei dem Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt. Dann strömt das Niederdruckkältemittel, das durch das Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt wird, in den Außenwärmetauscher 14. Ferner strömt während des vorliegenden Betriebsmodus kein Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchlass 103, weil das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft, um Wärme aufzunehmen. Dann wird das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, entweder durch das Kühlexpansionsventil 15 entspannt und ausgedehnt, oder wird hauptsächlich durch das Kühlexpansionsventil 15 nicht entspannt und ausgedehnt, und strömt dann in den Klimaanlagenverdampfer 16. Ferner strömt während des vorliegenden Betriebsmodus kein Kältemittel durch den vierten Kältemitteldurchlass 104 oder den Umgehungsdurchlass 105, weil das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 und das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 in dem geschlossenen Zustand sind.
Nachdem es in den Klimaanlagenverdampfer 16 geströmt ist, nimmt das Kältemittel Wärme aus einer Luft auf, die noch nicht durch den Heizeinrichtungskern 51 getreten ist, und verdampft. Infolgedessen wird die Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet und strömt in den Heizeinrichtungskern 51.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 gesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus ein Kältemittelkreis ausgebildet, bei dem die Wärme des Kältemittels durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, und es wird dann sowohl bei dem Außenwärmetauscher 14 als auch dem Klimaanlagenverdampfer 16 verdampft. Während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus wird eine Luft unter Verwendung der Wärme des Kältemittels erwärmt, dass in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, nachdem sie durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet wird. Dann wird die Luft in den Fahrgastraum geblasen. Entsprechend kann ein Entfeuchten und Erwärmen des Fahrgastraums durchgeführt werden.
Hier, in dem zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus, fungiert der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer. Daher ist es während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus möglich, die Wärmemenge zu reduzieren, die durch das Kältemittel in dem Klimaanlagenverdampfer 16 aufgenommen wird, während die Wärmemenge, die durch das Kältemittel in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, sichergestellt wird. Infolgedessen kann während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus eine entfeuchtete Warmluft mit hoher Temperatur in den Fahrgastraum geblasen werden.
Reihenentfeuchtungsheizmodus + normales Batteriekühlen
Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn ein normales Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird. In dem Reihenentfeuchtungsheizmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie in 5 gezeigt ist, das erste Durchlassöffnungs-/- schließventil 21 und das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30, um in dem geschlossenen Zustand zu sein, und steuert das zweite Durchlassöffnungs-/- schließventil 27 und das Batterieöffnungs-/-schließventil 23, um in dem offenen Zustand zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, in dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 11 gezeigt ist. Anders gesagt, wenn das normale Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, wird, wie in 11 gezeigt ist, ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem der Außenwärmetauscher 14 und der Klimaanlagenverdampfer 16 bezüglich des Kältemittelstroms in Reihe verbunden sind, und in dem der Klimaanlagenverdampfer 16 und der Batterieverdampfer 24 bezüglich des Kältemittelstroms parallel verbunden sind.
Aufgrund dessen strömt, wenn ein normales Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel der Reihe nach durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizexpansionsventil 13 und dann den Außenwärmetauscher 14. Danach strömt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, durch das Kühlexpansionsventil 15 und den Klimaanlagenverdampfer 16 in dieser Reihenfolge, und strömt auch durch das Kälteexpansionsventil 22 und den Batterieverdampfer 24 in dieser Reihenfolge.
In dem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel, Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausrüstung, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Bezüglich des Steuerungssignals, das an das Kälteexpansionsventil 22 ausgegeben werden soll, kann die Steuerungsvorrichtung 70 beispielsweise das Steuerungssignal so bestimmen, dass sich die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, erhöht, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 hoch ist. Anders gesagt, die Steuerungsvorrichtung 70 steuert den Drosselöffnungsgrad des Kälteexpansionsventils 22, um sich zu erhöhen, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 steigt.
Ferner bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, bezüglich des Steuerungssignals, dass an das Batteriegebläse 62 ausgegeben werden soll, das Steuerungssignal so, dass die Luftmenge, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen wird, ein vorbestimmtes Luftvolumen ist, das im Voraus bestimmt wird. Ferner werden die Steuerungssignale, die zu der anderen Steuerungsausrüstung ausgegeben werden sollen, in derselben Weise bestimmt, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, in der kein Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung aus, die wie vorstehend beschrieben bestimmt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird hinsichtlich des Reihenentfeuchtungsheizmodus, der Zustand des Kältemittels, das in dem Kältemittelkreis strömt, für einen ersten Modus und einen zweiten Modus erläutert. In dem ersten Modus fungiert der Außenwärmetauscher 14 als ein Kühler. In dem zweiten Modus fungiert der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer.
(F-1) Erster Modus
Wenn ein normales Batteriekühlen während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, strömt das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser erwärmt, dass durch den Heizeinrichtungskern 51 strömt, und dann in den Fahrgastraum ausgeblasen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, wird entweder durch das Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt, oder wird durch das Heizexpansionsventil 13 hauptsächlich nicht entspannt und ausgedehnt, und strömt dann in den Außenwärmetauscher 14. Ferner strömt während des vorliegenden Betriebsmodus kein Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchlass 103, weil das erste Durchlassöffnungs-/-schließenventil 21 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft, um Wärme zu dissipieren. Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, strömt dann sowohl in das Kühlexpansionsventil 15 als auch das Kälteexpansionsventil 22, weil sowohl das zweite Durchlassöffnungs-/- schließventil 27 als auch das Batterieöffnungs-/- schließventil 23 in dem offenen Zustand sind.
Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 in Richtung des Kühlexpansionsventils 15 strömt, strömt in das Kühlexpansionsventil 15 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann strömt das Kältemittel in den Klimaanlagenverdampfer 16, nimmt Wärme aus der Luft auf, bevor die Luft durch den Heizeinrichtungskern 51 tritt, und verdampft. Infolgedessen wird die Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet und strömt dann in den Heizeinrichtungskern 51.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor eingesaugt und wird wieder komprimiert.
Derweil strömt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 in Richtung der Seite des Kälteexpansionsventils 22 ausströmt, in das Kälteexpansionsventil 22 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann, in dem Batterieverdampfer 24, nimmt das Kältemittel Wärme aus der Luft, die zu Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, durch den Batterieverdampfer 94 auf und verdampft. Infolgedessen wird die Luft gekühlt, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll.
Das Kältemittel, das aus dem Batterieverdampfer 24 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wenn ein normales Batteriekühlen während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, wird ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem eine Wärme des Kältemittels sowohl durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 als auch den Außenwärmetauscher 14 dissipiert wird, und es wird dann in dem Klimaanlagenverdampfer 16 und dem Batterieverdampfer 24 verdampft.
Aus diesem Grund wird, wenn ein Batteriekühlen während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, eine Luft unter Verwenden der Wärme des Kältemittels erwärmt, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, nachdem sie durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet wird. Dann wird die Luft in den Fahrgastraum geblasen. Entsprechend kann ein Entfeuchten und Erwärmen des Fahrgastraums durchgeführt werden.
Außerdem kann, wenn das Batteriekühlen während des ersten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, die Sekundärbatterie 65 durch ein Blasen der Luft, die durch den Batterieverdampfer 24 gekühlt wird, zu der Sekundärbatterie 65 gekühlt werden.
(F-2) Zweiter Modus
Als nächstes strömt, wenn ein normales Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, das aus dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel 11 in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser erwärmt, das durch den Heizeinrichtungskern 51 strömt, und dann in den Fahrgastraum ausgestoßen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, wird bei dem Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt. Dann strömt das Niederdruckkältemittel, das durch das Heizexpansionsventil 13 entspannt wird, in den Außenwärmetauscher 14. Ferner strömt während des vorliegenden Betriebsmodus kein Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchlass 103, weil das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft um Wärme aufzunehmen. Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, strömt dann sowohl in das Kühlexpansionsventil 15 als auch das Kälteexpansionsventil 22, weil sowohl das zweite Durchlassöffnungs-/- schließventil 27 also auch das Batterieöffnungs-/-schließventil 23 im offenen Zustand sind.
Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 in Richtung des Kühlexpansionsventils 15 strömt, wird entweder durch das Kühlexpansionsventil 15 entspannt und ausgedehnt, oder wird durch das Kühlexpansionsventil 15 hauptsächlich nicht entspannt und ausgedehnt. Dann strömt das Kältemittel in den Klimaanlagenverdampfer 16, nimmt Wärme aus der Luft auf, bevor die Luft durch den Heizeinrichtungskern 51 tritt und verdampft. Infolgedessen wird die Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet und strömt dann in den Heizeinrichtungskern 51.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das in dem Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wird wieder komprimiert.
Derweil strömt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 in Richtung der Seite des Kälteexpansionsventils 20 strömt, in das Kühlexpansionsventil 22 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann, in dem Batterieverdampfer 24, nimmt das Kältemittel Wärme aus der Luft, die zu Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, durch den Batterieverdampfer 24 auf und verdampft. Infolgedessen wird die Luft gekühlt, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll.
Das Kältemittel, das aus dem Batterieverdampfer 24 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in dem Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wenn ein normales Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, wird ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem die Wärme des Kältemittels durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, und es wird dann in dem Außenwärmetauscher 14, dem Klimaanlagenverdampfer 16 und dem Batterieverdampfer 24 verdampft.
Aus diesem Grund wird, wenn ein normales Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, eine Luft unter Verwendung der Wärme des Kältemittels erwärmt, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, nachdem sie durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet wird. Dann wird die Luft in den Fahrgastraum geblasen. Entsprechend kann ein Entfeuchten und Erwärmen des Fahrgastraums durchgeführt werden. Außerdem kann, wenn ein Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, die Sekundärbatterie 65 gekühlt werden, indem die Luft, die durch den Batterieverdampfer 24 gekühlt wird, zu der Sekundärbatterie 65 geblasen wird.
Hier wird, wenn ein normales Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, mit steigender Zielausblasetemperatur TAO der Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13 in Richtung der Schließseite gesteuert, und gleichzeitig wird der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 15 in Richtung der Öffnungsseite gesteuert. In diesem Fall kann das Kühlexpansionsventil 15 gesteuert werden, um vollständig offen zu sein, wenn sich die Kälteleistung verringert, die für den Klimaanlagenverdampfer 16 erforderlich ist.
Gleichzeitig, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 hoch ist, werden sowohl das Kühlexpansionsventil 15 als auch das Kälteexpansionsventil 22 zu dem vollständig offenen Zustand gesteuert. In diesem Fall hängt das Strömungsratenverhältnis des Kältemittels, dass in jedem der Verdampfer 16, 24 strömt, von dem Verhältnis zwischen den maximalen Öffnungsflächen des Kühlexpansionsventils 15 und des Kälteexpansionsventils 22 ab, und wobei die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, nicht erhöht werden kann.
Auf diese Weise kann beim Durchführen des normalen Batteriekühlens während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus eine Situation entstehen, in der die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, nicht erhöht werden kann, wenn sich die Kälteleistung, die von dem Klimaanlagenverdampfer 16 erforderlich ist, verringert, und wobei infolgedessen die Kälteleistung des Batterieverdampfers 24 unzureichend ist. Anders gesagt, beim Durchführen eines normalen Batteriekühlens während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus kann die Kälteleistung des Batterieverdampfers 24 für die Luft, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, unzureichend sein, wenn sich die Kälteleistung verringert, die von dem Klimaanlagenverdampfer 16 erforderlich ist.
Angesichts dessen, gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, wenn beim Durchführen eines normalen Batteriekühlens während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus die Bedingung erfüllt ist, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 44 strömt, wird dann das vorrangige Batteriekühlen durchgeführt, dass das Kühlen der Sekundärbatterie 65 priorisiert.
Gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 tritt die Situation, in der die Kälteleistung des Batterieverdampfers 24 unzureichend ist, auf, wenn während eines Betriebsmodus, in dem der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer fungiert, das Kühlexpansionsventil 15 in dem vollständig offenen Zustand ist. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Kühlexpansionsventil 15 in dem vollständig offenen Zustand während eines Betriebsmodus ist, in dem der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer fungiert, die Bedingung als erfüllt angenommen, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt.
Die Steuerungsvorrichtung 70 führt die Steuerungsprogramme aus, die in der Speichereinheit gespeichert sind, um zwischen einem normalen Batteriekühlen und einem vorrangigen Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus umzuschalten. Der Umschaltprozess zwischen dem normalen Batteriekühlen und dem vorrangigen Batteriekühlen, der durch die Steuerungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der 12 beschrieben. 12 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf eines Batteriekühlungsumschaltprozesses zeigt, der durch die Steuerungsvorrichtung 70 ausgeführt wird. Jeder der in 12 gezeigten Steuerungsschritte stellt eine funktionale Einheit zum Implementieren verschiedener Funktionen dar und wird durch die Steuerungsvorrichtung 70 ausgeführt.
Wenn der Betriebsmodus der Kältekreislaufvorrichtung 10 bestimmt wird, um der Reihenentfeuchtungsheizmodus zu sein, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, wie in 12 gezeigt ist, in Schritt S100, ob das Kühlexpansionsventil 15 in dem vollständig offenen Zustand ist oder nicht.
Wenn das Ergebnis ist, dass bestimmt wird, das Kühlexpansionsventil 15 nicht in dem vollständig offenen Zustand ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S110, dass die Strömungsrate des Kältemittels hinreichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt. Anders gesagt, wenn bestimmt wird, dass das Kühlexpansionsventil 15 nicht in dem vollständig offenen Zustand ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt. Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S120, dass das Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus das normale Batteriekühlen sein soll, wie vorstehend beschrieben wurde.
Wenn im Gegenzug in Schritt S110 bestimmt wird, dass das Kühlexpansionsventil 15 in dem vollständig geöffneten Zustand ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S130, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt. Anders gesagt, wenn bestimmt wird, dass das Kühlexpansionsventil 15 in dem vollständig offenen Zustand ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, dass die Bedingung erfüllt ist, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt. Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S140, dass das Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus das vorrangige Batteriekühlen sein soll, das das Kühlen der Sekundärbatterie 65 priorisiert.
Reihenentfeuchtungsheizmodus + vorrangiges Batteriekühlen
Nachstehend wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird. In dem Reihenentfeuchtungsheizmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie 5 gezeigt ist, das zweite Durchlassöffnungs-/- schließventil 27 und das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30, um in dem geschlossenen Zustand zu sein, und steuert das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 und das Batterieöffnungs-/-schließventil 23, um in dem offenen Zustand zu sein. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 70 den Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 15, um in einem vollständig offenen Zustand zu sein, und steuert das Heizexpansionsventil 13 und das Kälteexpansionsventil 22, um in einem Drosselzustand sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislauvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, bei dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 13 gezeigt ist. Anders gesagt, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, wie in 13 gezeigt ist, wird ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem der Außenwärmetauscher 14 und der Klimaanlagenverdampfer 16 bezüglich des Kältemittelstroms in Reihe verbunden sind. Außerdem, wenn das vorrangige Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, wird ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem der Batterieverdampfer 24 bezüglich des in Reihe verbundenen Außenwärmetauscher 14 und des Klimaanlagenverdampfers 16 parallel verbunden ist.
Aufgrund dessen strömt das Kältemittel, dass im Kompressor 11 ausgestoßen wird, zu den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird. Danach strömt das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, durch das Heizexpansionsventil 13, den Außenwärmetauscher 14, das Kühlexpansionsventil 15 und den Klimaanlagenverdampfer 16 in dieser Reihenfolge, und strömt auch durch das Kälteexpansionsventil 22 und den Batterieverdampfer 24 in dieser Reihenfolge.
In diesem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausrüstung, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Bezüglich der Steuerungssignale, die zu dem Heizexpansionsventil 13 und dem Kälteexpansionsventil 22 ausgegeben werden sollen, kann die Steuerungsvorrichtung 70 beispielsweise die Steuerungssignale so bestimmen, dass sich die Strömungsrate des Kältemittels erhöht, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, wenn die Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 hoch ist. Anders gesagt, mit steigender Batterietemperatur Tb der Sekundärbatterie 65 steuert die Steuerungsvorrichtung 70 den Drosselöffnungsgrad des Kälteexpansionsventils 22, um größer zu werden, und steuert den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13, um kleiner zu werden.
Ferner, hinsichtlich des Steuerungssignals, das an das Batteriegebläse 62 ausgegeben werden soll, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 das Steuerungssignal so, dass die Luftmenge, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen wird, ein vorbestimmtes Luftvolumen ist, das im Voraus bestimmt wird. Die Steuerungssignale, die zu der anderen Steuerungsausrüstung ausgegeben werden sollen, werden auf dieselbe Weise bestimmt, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, in der ein normales Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung aus, die wie vorstehend beschrieben bestimmt werden. Infolgedessen strömt das aus dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetauscher mit dem Kühlwasser, das durch den Heizeinrichtungskern 51 strömt, erwärmt, und wird dann in den Fahrgastraum ausgeblasen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, strömt dann sowohl zu dem Heizexpansionsventil 13 als auch dem Kälteexpansionsventil 22, weil sowohl das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 als auch das Batterieöffnungs-/-schließventil 23 in dem offenen Zustand sind, während das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 in dem geschlossenen Zustand ist.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zu dem Heizexpansionsventil 13 strömt, wird an dem Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt, und strömt dann in den Außenwärmetauscher 14. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft, um Wärme aufzunehmen. Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 strömt, strömt dann in Richtung des Kälteexpansionsventils 15, weil das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 und das zweite Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 27 in dem geschlossenen Zustand sind.
Weil das Kühlexpansionsventil 15 in dem vollständig offenen Zustand ist, strömt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 in Richtung des Kühlexpansionsventil 15 strömt, in den Klimaanlagenverdampfer 16, im Wesentlichen ohne durch das Kühlexpansionsventil 15 entspannt und ausgedehnt zu werden. Dann, nachdem es in den Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, nimmt das Kältemittel Wärme aus einer Luft auf, die noch durch den Heizeinrichtungskern 51 treten wird, und verdampft. Infolgedessen wird die Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet und strömt in den Heizeinrichtungskern 51.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 ausströmt, strömt in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das im Speicher 18 abgeschieden wird, in dem Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Derweil strömt das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 in Richtung des Kälteexpansionsventils 12 strömt, in das Kälteexpansionsventil 22 und wird entspannt und ausgedehnt. Dann, in dem Batterieverdampfer 24, nimmt das Kältemittel Wärme aus der Luft, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, durch den Batterieverdampfer 24 auf und verdampft. Infolgedessen wird die Luft gekühlt, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll.
Das Kältemittel, das aus dem Batterieverdampfer 24 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in dem Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, wird ein Kältemittelkreis ausgebildet, indem eine Wärme des Kältemittels durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, und es wird dann in dem Außenwärmetauscher 14, dem Klimaanlagenverdampfer 16 und dem Batterieverdampfer 24 verdampft.
Aus diesem Grund wird, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, eine Luft erwärmt, indem die Wärme des Kältemittels verwendet wird, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, nachdem sie durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet wird. Dann wird die Luft in den Fahrgastraum geblasen. Entsprechend kann ein Entfeuchten und Erwärmen des Fahrgastraums durchgeführt werden. Außerdem, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, kann die Sekundärbatterie 65 gekühlt werden, indem die Luft, die durch den Batterieverdampfer 24 gekühlt wurde, zu der Sekundärbatterie 65 geblasen wird.
Hier, gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, wird ein Kältemittelkreis ausgebildet, indem der Batterieverdampfer 24 bezüglich des in Reihe verbundenen Außenwärmetauschers 14 und Klimaanlagenverdampfers 16 parallel verbunden ist, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird.
In diesem Kältemittelkreis kann die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, erhöht werden, indem der Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13 reduziert wird, auch wenn die Drosselöffnungsgrade sowohl des Kühlexpansionsventils 15 als auch des Kälteexpansionsventils 22 vollständig offen sind.
Entsprechend ist es beim Durchführen eines vorrangigen Batteriekühlens während des Reihenentfeuchtungsheizmodus dem Batterieverdampfer 24 möglich, ein angemessenes Niveau an Kälteleistung bereit zu stellen, auch wenn sich die Kälteleistung verringert, die von dem Klimaanlagenverdampfer 16 erforderlich ist, indem die Strömungsrate des Kältemittels erhöht wird, das in den Batterieverdampfer 24 strömt.
Parallelentfeuchtungsheizmodus
Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn kein Batteriekühlen während des Parallelentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird. In den Parallelentfeuchtungsheizmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie in 4 gezeigt ist, das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21, das zweite Durchlassöffnungs-/-schließenventil 27 und das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30, um in dem offenen Zustand zu sein, und steuert das Batterieöffnungs-/-schließventil 23, um in dem geschlossenen Zustand zu sein. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 70 sowohl das Heizexpansionsventil 13 als auch das Kühlexpansionsventil 15, um in einem Drosselzustand zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, in dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 14 gezeigt ist. Das heißt, während Parallelentfeuchtungsheizmodus ist, wie 14 gezeigt ist, ein Kältemittelkreis ausgebildet, bei dem der Außenwärmetauscher 14 und der Klimaanlagenverdampfer 16 bezüglich des Kältemittelstroms parallel verbunden sind. In diesen Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausrüstung, die mit der Ausgabeseite Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 70 die Drosselöffnungsgrade des Heizexpansionsventils 13 und des Kühlexpansionsventils 15 bestimmen, um vorbestimmte Öffnungsgrad zu sein. Die Steuerungssignale, die zu der anderen Steuerungsausrüstung ausgegeben werden sollen, werden auf dieselbe Weise bestimmt, wie in dem vorstehend beschriebenen Reihenentfeuchtungsheizmodus.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung aus, die wie vorstehend beschrieben bestimmt werden. Infolgedessen strömt das aus den Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser erwärmt, das durch den Heizeinrichtungskern 51 strömt, und wird dann in den Fahrgastraum ausgeblasen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, strömt dann sowohl in das Heizexpansionsventil 13 als auch das Kühlexpansionsventil 15, weil sowohl das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21 als auch das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 in dem offenen Zustand sind, während das Batterieöffnungs-/-schließventil 23 in dem geschlossenen Zustand ist.
Hier ist das Absperrventil 31 in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 vorgesehen. Daher strömt das Kältemittel, das durch den vierten Kältemitteldurchlass 104 strömt, nicht in den Umgehungsdurchlass 105 über den zweiten Kältemitteldurchlass 102.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zu dem Heizexpansionsventil 13 strömt, wird an dem Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt, und strömt dann zu dem Außenwärmetauscher 14. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft, um Wärme aufzunehmen. Danach tritt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 ausströmt, in den Speicher 18 über den Umgehungsdurchlass 105 ein, weil das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 offen ist, und wird einer Gas-/Flüssigkeitsabscheidung unterzogen. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Derweil wird das Kältemittel, das von dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zu den Kühlexpansionsventil 15 strömt, an dem Expansionsventil 15 entspannt und ausgedehnt, und strömt dann in den Klimaanlagenverdampfer 16. Dann, nachdem es in den Klimaanlagenverdampfer 16 geströmt ist, nimmt das Kältemittel Wärme aus einer Luft auf, die noch durch den Heizeinrichtungskern 51 treten wird, und verdampft. Infolgedessen wird die Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet und strömt dann in den Heizeinrichtungskern 51.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, wenn kein Batteriekühlen während des Parallelentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem die Wärme des Kältemittels durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, und es wird dann in dem Außenwärmetauscher 14 und dem Klimaanlagenverdampfer 16 verdampft.
In dem Kältemittelkreis ist es möglich, dass Strömungsratenverhältnis zwischen dem Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 und den Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, zu ändern, indem die Drosselöffnungsgrade von jedem Expansionsventil 13, 15 eingestellt werden. Das heißt, in dieser Konfiguration ist es möglich, die Wärmeaufnahmemenge in dem Außenwärmetauscher 14 und die Wärmeaufnahmemenge in dem Klimaanlagenverdampfer 16 einzustellen, indem die Drosselöffnungsgrade von jedem Expansionsventil 13, 15 eingestellt werden.
Hier ist während des Parallelentfeuchtungsheizmodus, anders als während des Reihenentfeuchtungsheizmodus, ein Kältemittelkreis vorgesehen, in dem der Außenwärmetauscher 14 und der Klimaanlagenverdampfer 16 bezüglich des Kältemittelstroms parallel verbunden sind. Verglichen mit dem Fall des Reihenentfeuchtungsheizmodus ist die Strömungsrate des Kältemittels geringer, das in den Klimaanlagenverdampfer 16 strömt. Daher ist es während des Parallelentfeuchtungsheizmodus, verglichen mit dem Reihenentfeuchtungsheizmodus, möglich, die Temperatur der Luft in einem hohen Temperaturbereich an dem Heizeinrichtungskern 51 einzustellen, nachdem sie an dem Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet wird.
Parallelentfeuchtungsheizmodus + Batteriekühlen
Als nächstes wird der Betrieb der Kreislaufvorrichtung 10 beschrieben, wenn ein Batteriekühlen während des Parallelentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird. In dem Parallelentfeuchtungsheizmodus steuert die Steuerungsvorrichtung 70, wie 5 gezeigt ist, die entsprechenden Öffnungs-/Schließventile 21, 23, 27, 30 um offen zu sein. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 70 sowohl das Heizexpansionsventil 13, das Kühlexpansionsventil 15 als auch das Kälteexpansionsventil 22, um in einem Drosselzustand zu sein.
Infolgedessen wird bei der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kältemittelkreis in dem Kreislauf zu einem Kreis, in dem das Kältemittel strömt, wie durch die schwarze dicke Linie mit Pfeilen in 15 gezeigt ist. Das heißt, während des Parallelentfeuchtungsheizmodus wird, wie in 15 gezeigt ist, ein Kältemittelkreis ausgebildet, indem der Außenwärmetauscher 14, der Klimaanlagenverdampfer 16 und der Batterieverdampfer 14 bezüglich des Kältemittelstroms parallel verbunden sind. In dem Kältemittelkreis bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 die Betriebszustände (zum Beispiel Steuerungssignale) der verschiedenen Steuerungsausrüstung, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden ist.
Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 70 einen vorbestimmten Öffnungsgrad für jedes der Expansionsventile 13, 15, 22 bestimmen. Die Steuerungssignale, die an die andere Steuerungsausrüstung ausgegeben werden sollen, werden auf dieselbe Weise bestimmt, wie in dem vorstehend beschriebenen Reihenentfeuchtungsheizmodus.
Die Steuerungsvorrichtung 70 gibt die Steuerungssignale an die verschiedene Steuerungsausrüstung aus, die wie vorstehend bestimmt werden. Infolgedessen strömt das aus den Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den kältemittelseitigen Durchlass 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12. Das Kältemittel, das in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser und strahlt Wärme ab, bevor das Kühlwasser in den Heizeinrichtungskern 51 strömt. Ferner strömt das Kühlwasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, in den Heizeinrichtungskern 51. Infolgedessen wird die Ventilationsluft, die in dem Klimaanlagengehäuse 41 strömt, durch einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser erwärmt, das durch den h Heizeinrichtungskern 51 strömt, und dann in den Fahrgastraum ausgeblasen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, strömt dann sowohl in das Heizexpansionsventil 13, das Kühlexpansionsventil15 als auch das Kälteexpansionsventil 22, weil sowohl das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil 21, das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil 27 als auch das Batterieöffnungs-/-schließventil 23 in dem offenen Zustand sind. Ferner ist das Absperrventil 31 in dem zweiten Kältemitteldurchlass 102 vorgesehen, sodass ein Kältemittel nicht in der Lage ist, von dem vierten Kältemitteldurchlass 104 zu dem Umgehungsdurchlass 105 über den zweiten Kältemitteldurchlass 102 zu strömen.
Das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zu dem Heizexpansionsventil 13 strömt, wird an dem Heizexpansionsventil 13 entspannt und ausgedehnt und strömt dann in den Außenwärmetauscher 14. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft, um Wärme aufzunehmen. Danach tritt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 ausströmt, in den Speicher über den Umgehungsdurchlass 105, weil das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil 30 offen ist, und es wird einer Gas-/Flüssigkeitsabscheidung unterzogen. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Ferner wird das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zu den Kühlexpansionsventil 15 strömt, an dem Kühlexpansionsventil 15 entspannt und ausgedehnt, und strömt dann in den Klimaanlagenverdampfer 16. Dann, nachdem es in den Klimaanlagenverdampfer 16 geströmt ist, nimmt das Kältemittel Wärme aus einer Luft auf, die noch durch den Heizeinrichtungskern 51 treten wird, und verdampft. Infolgedessen wird die Luft durch den Klimaanlagenverdampfer 16 entfeuchtet und strömt dann in den Heizeinrichtungskern 51.
Das Kältemittel, das aus dem Klimaanlagenverdampfer 16 ausströmt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Zusätzlich wird das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zu dem Kälteexpansionsventil 12 strömt, an dem Kälteexpansionsventil 22 entspannt und ausgedehnt und strömt dann zu dem Batterieverdampfer 24. Dann nimmt das Kältemittel, das in den Batterieverdampfer 24 geströmt ist, Wärme aus der Luft, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll, in dem Batterieverdampfer 24 auf und verdampft. Infolgedessen wird die Luft gekühlt, die zu der Sekundärbatterie 65 geblasen werden soll.
Das Kältemittel, das aus dem Batterieverdampfer 24 strömt, strömt dann in den Speicher 18 über das Druckregulierventil 17. Dann wird das Gasphasenkältemittel, das durch den Speicher 18 abgeschieden wird, in den Kompressor 11 eingesaugt und wieder komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wenn ein Batteriekühlen während des Parallelentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, wird ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem eine Wärme des Kältemittels durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dissipiert wird, und es wird dann in dem Außenwärmetauscher 14, den Klimaanlagenverdampfer 16 und dem Batterieverdampfer 24 verdampft.
In dem Kältemittelkreis ist es möglich, die Wärmemenge, die durch das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 14 und den entsprechenden Verdampfern 16, 24 aufgenommen wird, in geeigneter Weise einzustellen, indem das Strömungsratenverhältnis zwischen dem Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 14 und die entsprechenden Verdampfer 16, 24 strömt, unter Verwendung der entsprechenden Expansionsventile 13, 15, 22 geändert wird.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ist eingerichtet, um den Kältemittelkreis in Übereinstimmung mit dem Klimaanlagenbetriebsmodus in dem Fahrgastraum und der Notwendigkeit eines Batteriekühlens umzuschalten. Entsprechend ist es möglich, sowohl eine komfortable Klimatisierung in dem Fahrgastraum als auch ein Kühlen der Sekundärbatterie 65 zu erreichen, die eine Wärmeerzeugungsvorrichtung ist.
Gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 ist es möglich, einen Kältemittelkreis festzulegen, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 in den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, dann der Reihe nach durch das Heizexpansionsventil 13, den Außenwärmetauscher 14, dass Kühlexpansionsventil 15 und den Klimaanlagenverdampfer 16 strömt, und auch der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil 22 und den Batterieverdampfer 24 zu strömt. In dem Kältemittelkreis kann die Strömungsrate des Kältemittels erhöht werden, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, indem der Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 13 reduziert wird, auch wenn der Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 15 vollständig offen ist.
Diesbezüglich ist es, gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform dem Batterieverdampfer 24 möglich, eine Kälteleistung bereitzustellen, auch wenn sich die erforderliche Kälteleistung des Klimaanlagenverdampfer 16 verringert, indem die Strömungsrate des Kältemittels erhöht wird, das in den Batterieverdampfer 24 strömt.
Insbesondere ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, den Kältemittelkreis in Übereinstimmung mit dem Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Bedingung einer unzureichenden Strömungsrate umzuschalten, bei der die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, in den Fall eines Durchführens eines Batteriekühlens während des Entfeuchtungsheizmodus, in dem der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer fungiert.
Insbesondere, wenn die Bedingung einer unzureichenden Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, nicht erfüllt ist, ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, zu einem Kältemittelkreis umzuschalten, in dem der Batterieverdampfer 24 mit dem Klimaanlagenverdampfer 16 parallel verbunden ist. Dieser Kältemittelkreis ist ein erster Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, der Reihe nach durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizexpansionsventil 13 und den Außenwärmetauscher 14 strömt. Dann strömt das Kältemittel der Reihe nach durch das Kühlexpansionsventil 15 und den Klimaanlagenverdampfer 16, und strömt auch der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil 22 und den Batterieverdampfer 24.
Ferner, wenn die Bedingung einer unzureichenden Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, erfüllt ist, ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, zu einem Kältemittelkreis umzuschalten, in dem der Außenwärmetauscher 14 mit dem Klimaanlagenverdampfer 16 in Reihe verbunden ist, und der Batterieverdampfer 24 hinsichtlich des in Reihe verbundenen Außenwärmetauschers 14 und des Klimaanlagenverdampfers 16 parallel verbunden ist. Der Kältemittelkreislauf ist ein zweiter Kältemittelkreislauf, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, zu dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt. Dann strömt das Kältemittel der Reihe nach durch das Heizexpansionsventil 13, den Außenwärmetauscher 14, das Kühlexpansionsventil 15 und dem Klimaanlagenverdampfer 16, und strömt auch der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil 22 und den Batterieverdampfer 24.
Gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform kann die Kälteleistung des Batterieverdampfers 24 hinreichend bereitgestellt werden, um die Wärmeerzeugungsvorrichtungen hinreichend zu kühlen, die in dem Fahrzeug montiert sind, auch wenn die Kälteleistung, die von dem Klimaanlagenverdampfer 16 erforderlich ist, während des Entfeuchtungsheizmodus des Fahrgastraums reduziert ist.
Außerdem, wenn ein Batteriekühlen während des Entfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, den Kältemittelkreis in Übereinstimmung mit der Temperaturdifferenz zwischen der Ausblaselufttemperatur TAV und der Zielausblasetemperatur TAO umzuschalten.
Insbesondere wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Auslasslufttemperatur TAV und der Zielausblasetemperatur TAO gleich wie oder größer als der vorbestimmte Bestimmungsschwellenwert ΔTh ist, ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, zu einem Kältemittelkreis umzuschalten, in dem der Außenwärmetauscher 14 und jeder der Verdampfer 16 und 14 hinsichtlich des Kältemittelstroms Parallel verbunden sind. Der Kältemittelkreis ist ein dritter Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 zu dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, zu dem Außenwärmetauscher 14 durch das Heizexpansionsventil 13 strömt, zu dem Klimaanlagenverdampfer 16 durch das Kühlexpansionsventil 15 strömt, und zu dem Batterieverdampfer 24 durch das Kälteexpansionsventil 22 strömt.
Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Ausblaselufttemperatur TAV und der Zielausblastemperatur TAO niedriger als der vorbestimmte Bestimmungsschwellenwert ΔTh ist, ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, zu einem Kältemittelkreis umzuschalten, in dem der Außenwärmetauscher 14, der Klimaanlagenverdampfer 16 und der Batterieverdampfer 24 bezüglich des Kältemittelstroms in Reihe verbunden sind. In diesem Kältekreislauf ist es möglich, die Kälteleistung des Klimaanlagenverdampfers 16 und die Kälteleistung des Batterieverdampfers 24, in angemessener Weise zu erlangen, indem die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Außenwärmetauscher 14, den Klimaanlagenverdampfer 16 und den Batterieverdampfer 24 strömt, unter Verwendung der entsprechenden Expansionsventile 13, 15 , 22 eingestellt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Wie 16 gezeigt ist, ist gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform anstatt des zweiten Durchlassöffnungs-/- schließventils 27, das den vierten Kältemitteldurchlass 104 öffnet und schließt, ein Dreiwegeventil 32 an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem dritten Kältemitteldurchlass 103 und dem vierten Kältemitteldurchlass 104 vorgesehen. Das Dreiwegeventil 32 ist ein elektrisches Dreiwegeventil, dessen Betrieb in Übereinstimmung mit einem Steuerungssignal gesteuert wird, das aus der Steuerungsvorrichtung 70 ausgegeben wird.
Wenn ein Batteriekühlen während des Kühlmodus durchgeführt wird, und auch wenn ein normales Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 70 das Dreiwegeventil 32 so, dass das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 14 ausströmt, in das Kälteexpansionsventil 22 strömt.
Ferner, wenn ein Batteriekühlen während des Heizmodus durchgeführt wird, und auch wenn ein vorrangiges Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 70 das Dreiwegeventil 32 so, dass das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, in das Kälteexpansionsventil 22 strömt.
Ferner, wenn kein Batteriekühlen während des Parallelentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 70 das Dreiwegeventil 32 so, dass das Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, in das Kühlexpansionsventil 15 strömt.
Zusätzlich, wenn ein Batteriekühlen während des Parallelentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 70 das Dreiwegeventil 32 so, dass Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 ausströmt, in das Kühlexpansionsventil 15 und das Kälteexpansionsventil 22 strömt.
Die übrigen Konfigurationen sind ähnlich den entsprechenden Strukturen der ersten Ausführungsform. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform kann dieselben Wirkungen erlangen wie die Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform, hinsichtlich der Konfigurationen, die mit denen der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gleich sind.
(Dritte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, das die Umschaltbedingung zum Umschalten zwischen einem normalen Batteriekühlen und einem vorrangigen Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus abwandelt.
Wie hinsichtlich der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wenn ein normales Batteriekühlen durchgeführt wird, ist der Kältemittelkreis so, dass die Strömungsrate des Kältemittels zu dem Batterieverdampfer 24 von dem Verhältnis zwischen den Öffnungsflächen des Kühlexpansionsventils 15 und des Kälteexpansionsventils 22 abhängt.
Demgegenüber, wie hinsichtlich der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wenn ein vorrangiges Batteriekühlen durchgeführt wird, ist der Kältemittelkreis so, dass die Strömungsrate des Kältemittels zu dem Batterieverdampfer 24 von dem Verhältnis zwischen den Öffnungsflächen des Heizexpansionsventils 13 und Kälteexpansionsventils 22 abhängt.
Diesbezüglich hängt die Strömungsrate des Kältemittels zu dem Batterieverdampfer 24 von dem Verhältnis zwischen der Öffnungsfläche des Kälteexpansionsventils 22 und der kleineren der Öffnungsflächen des Heizexpansionsventils 13 und des Kühlexpansionsventils 15 ab, wenn ein Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird.
Aus Sicht eines Erhöhens der Strömungsrate des Kältemittels zu dem Batterieverdampfer 24 ist es wünschenswert, den Strom des Kältemittels auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms und eines Expansionsventils aus der Gruppe des Heizexpansionsventils 13 und des Kühlexpansionsventils 15 abzuzweigen, das die kleinere Öffnungsfläche hat.
Diesbezüglich wird die Bedingung, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, in der vorliegenden Ausführungsform als erfüllt angenommen, während eines Betriebsmodus, in dem der Außenwärmetauscher 14 als der Wärmeaufnehmer fungiert, wenn die Öffnungsfläche des Kühlexpansionsventils 15 größer ist als die Öffnungsfläche des Heizexpansionsventil 13.
Der Umschaltprozess zwischen einem normalen Batteriekühlen und einem vorrangigen Batteriekühlen, der durch die Steuerungsvorrichtung 70 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der 17 beschrieben. 17 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf eines Batteriekühlungsumschaltprozesses zeigt, der durch die Steuerungsvorrichtung 70 ausgeführt wird. Jeder der Steuerungsschritte, die 17 gezeigt sind, stellt eine funktionale Einheit zum Implementieren verschiedener Funktionen dar und wird durch die Steuerungsvorrichtung 70 ausgeführt.
Wenn der Betriebsmodus der Kältekreislaufvorrichtung 10 bestimmt wird, um der Reihenentfeuchtungsheizmodus zu sein, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, wie 17 gezeigt ist, in Schritt S100A, ob eine Öffnungsfläche Ac des Kühlexpansionsventils 15 größer eine Öffnungsfläche Ah des Heizexpansionsventils 13 ist.
Wenn das Ergebnis ist, das bestimmt wird, dass die Öffnungsfläche Ac des Kühlexpansionsventils 15 gleich wie oder kleiner als die Öffnungsfläche Ah des Heizexpansionsventils 13 ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S110, dass die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, hinreichend ist. Anders gesagt, wenn bestimmt wird, dass die Öffnungsfläche Ac des Kühlexpansionsventils 15 gleich wie oder niedriger als die Öffnungsfläche Ah des Heizexpansionsventils 13 ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt. Dann bestimmt die Steuerungseinheit 70 in Schritt S120, dass das Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus das normale Batteriekühlen ist.
Wenn demgegenüber bei Schritt S110 bestimmt wird, dass die Öffnungsfläche Ac Kühlexpansionsventils 15 größer als die Öffnungsfläche Ah des Heizexpansionsventils 13 ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70 in Schritt S130, dass die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, unzureichend ist. Anders gesagt, wenn bestimmt wird, dass die Öffnungsfläche Ac des Kühlexpansionsventils 15 größer ist als die Öffnungsfläche Ah des Heizexpansionsventils 13, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, dass die Bedingung erfüllt ist, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt. Dann, im Schritt S140, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 70, dass das Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus das vorrangige Batteriekühlen ist, das das Kühlen der Sekundärbatterie 65 priorisiert.
Die übrigen Konfigurationen und der Betrieb sind dieselben wie die der ersten Ausführungsform. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform kann dieselben Wirkungen wie die Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Konfigurationen erlangen, die mit der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gleich sind.
Insbesondere legt die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform die Umschaltbedingungen zum Umschalten zwischen einem normalen Batteriekühlen und einem vorrangigen Batteriekühlen während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus als die Größenbeziehung zwischen der Öffnungsfläche des Kühlexpansionsventils 15 und der Öffnungsfläche des Heizexpansionsventils 13 fest. Insbesondere wenn die Öffnungsfläche des Kühlexpansionsventils 15 größer als die Öffnungsfläche des Heizexpansionsventils 13 während des zweiten Modus des Reihenentfeuchtungsheizmodus ist, ist die Steuerungsvorrichtung 70 der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet, zu dem Kältekreis des vorrangigen Batteriekühlens umzuschalten. Aus diesem Grund ist es, gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, verglichen mit der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform, möglich, die Strömungsrate des Kältemittels zu dem Batterieverdampfer 24 in angemessener Weise zu erhöhen.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl die repräsentativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurden, sollte die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden. Beispielsweise können verschiedene Abwandlungen wie folgt vorgenommen werden.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden Beispiele beschrieben, in denen die Kältekreislaufvorrichtung bei einer Fahrzeugklimaanlage verwendet werden, jedoch sind diese Beispiele nicht beschränkend. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 kann beispielsweise bei einer Klimaanlage einer stationären Art verwendet werden.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele beschrieben, in denen die Ventilationsluft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, das Heizzielfluid und das erste Kühlzielfluid ist, jedoch sind diese Beispiel nicht beschränkend. Das Heizzielfluid und das erste Kühlzielfluid können Fluide sein, die für andere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann das Heizzielfluid und/oder das Kühlzielfluid Trinkwasser oder Wasser für den Hausgebrauch sein, und das andere kann eine Luft für eine Innenraumklimatisierung sein.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele beschrieben, in denen die Kühlkreislaufvorrichtung 10 eine Sekundärbatterie 65 kühlt, die an einem Fahrzeug montiert ist, jedoch sind diese Beispiele nicht beschränkend. Beispielsweise kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 eingerichtet sein, um eine Wärmeerzeugungsvorrichtung, wie etwa einen Inverter, ein Getriebe, usw. zu kühlen, die in einem Fahrzeug montiert sind.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es vorzuziehen, dass die Kältekreislaufvorrichtung 10 eingerichtet ist, imstande zu sein, zwischen einem normalen Batteriekühlen und einem vorrangigen Batteriekühlen umzuschalten, wenn ein Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird, jedoch sind diese Beispiele nicht beschränkend. Beispielsweise kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 eingerichtet sein, ein vorrangiges Batteriekühlen durchzuführen, ohne zwischen einem normalen Batteriekühlen und einem vorrangigen Batteriekühlen umzuschalten, wenn ein Batteriekühlen während des Reihenentfeuchtungsheizmodus durchgeführt wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es vorzuziehen, dass die Kältekreislaufvorrichtung 10 eingerichtet ist, imstande zu sein, zwischen einem Reihenentfeuchtungsheizmodus und einem Parallelentfeuchtungsheizmodus beim Entfeuchten und Heizen des Fahrgastraums umzuschalten, jedoch sind diese Beispiele nicht beschränkend. Beispielsweise kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 eingerichtet sein, den Reihenentfeuchtungsheizmodus beim Entfeuchten und Erwärmen des Fahrgastraums durchzuführen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele beschrieben, in denen der Kühler der Kältekreislaufvorrichtung 10 durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zum indirekten Abstrahlen des Kältemittels an die Ventilationsluft über das Kühlwasser eingerichtet ist, jedoch sind diese Beispiele nicht beschränkend. Der Kühler der Kältekreislaufvorrichtung 10 kann beispielsweise durch einen Wärmetauscher zum Abstrahlen des Kältemittels unmittelbar an die Ventilationsluft eingerichtet sein, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll.
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem die Bedingung, dass die Strömungsrate des Kältemittels hinreichend ist, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, als erfüllt angenommen wird, wenn das Kühlexpansionsventil 15 in dem vollständig offenen Zustand während eines Betriebsmodus ist, in dem der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer fungiert. Jedoch ist dieses Beispiel nicht beschränkend.
Gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 kann die Situation entstehen, in der die Kälteleistung des Batterieverdampfers 24 während eines Betriebsmodus unzureichend ist, in dem der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer fungiert. Daher kann die Bedingung, dass die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Batterieverdampfer 24 strömt, unzureichend ist, eine Bedingung sein, die eingeführt wird, wenn beispielsweise der Außenwärmetauscher 14 als ein Wärmeaufnehmer fungiert.
Das einzelne Element/die einzelnen Elemente von jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind/ist nicht notwendigerweise wesentlich, es sei denn es ist besonders festgestellt worden, dass das einzelne Element/die einzelnen Elemente in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wesentlich ist/sind, oder es sei denn, dass einzelne Element/die einzelnen Elemente sind offensichtlich grundsätzlich wesentlich.
Außerdem ist in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in dem Fall, in dem die Anzahl der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements, der Wert, die Menge, der Bereich und/oder dergleichen festgelegt ist, die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Anzahl der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements, den Wert, die Menge, und/oder dergleichen, die in der Ausführungsform festgelegt sind, beschränkt, es sei denn, die Anzahl der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements, der Wert, die Menge, und/oder dergleichen ist als unverzichtbar angezeigt, oder ist angesichts des Prinzips der vorliegenden Offenbarung offensichtlich unverzichtbar.
Außerdem ist in jeder der vorstehenden Ausführungsformen, in dem Fall, in dem die Form der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements und/oder die Positionsbeziehung der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements festgelegt sind, die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Form der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements und/oder die Positionsbeziehung der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements beschränkt, es sei denn, die Ausführungsform führt besonders aus, dass die Form der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements und/oder die Positionsbeziehung der einzelnen Elemente/des einzelnen Elements notwendig ist/sind oder im Prinzip offensichtlich wesentlich ist/sind.
(Fazit)
Gemäß einem ersten Aspekt, der einem Teil oder allen der vorstehenden Ausführungsformen entspricht, umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung, einen Kompressor, einen Kühler, der Wärme zwischen dem aus dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und einem Heizzielfluid tauscht, um Wärme aus dem Kältemittel zu dissipieren, sowie einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem aus dem Kühler ausströmenden Kältemittel und einer Außenluft tauscht. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen ersten Verdampfer, der Wärme zwischen dem Kältemittel und einem ersten Kühlzielfluid tauscht, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft, einen zweiten Verdampfer, der Wärme zwischen dem Kältemittel und einem zweiten Kühlzielfluid tauscht, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft, sowie einen ersten Kältemitteldurchlass, der das Kältemittel, das aus dem Kühler ausströmt, in Richtung des Außenwärmetauschers führt. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung ein erstes Expansionsventil in dem ersten Kältemitteldurchlass, das imstande ist, das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher strömt, zu entspannen und auszudehnen, sowie einen zweiten Kältemitteldurchlass, der das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher ausströmt, zu einer Kältemitteleinlassseite des Kompressors über den ersten Verdampfer führt.
Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung ein zweites Expansionsventil (15), das in dem zweiten Kältemitteldurchlass zwischen dem Außenwärmetauscher und dem ersten Verdampfer angeordnet ist, einen dritten Kältemitteldurchlass, der das Kältemittel, dass zwischen dem Kühler und dem ersten Expansionsventil strömt, zum dem zweiten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers führt, sowie ein drittes Expansionsventil, das im dritten Kältemitteldurchlass angeordnet ist. Ferner ist der zweite Verdampfer in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils angeordnet.
Ferner umfasst, gemäß einem zweiten Aspekt, die Kältekreislaufvorrichtung ein erstes Durchlassöffnungs-/-schließventil, das in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils angeordnet ist, wobei das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil eingerichtet ist, den dritten Kältemitteldurchlass zu öffnen und zu schließen. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen vierten Kältemitteldurchlass, der einen Abschnitt des dritten Kältemitteldurchlasses zwischen dem ersten Durchlassöffnungs-/-schließventil und dem dritten Expansionsventil mit einem Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses zwischen dem Außenwärmetauscher aus dem zweiten Expansionsventil verbindet. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung ein zweites Durchlassöffnungs-/-schließventil, das den vierten Kältemitteldurchlass öffnet und schließt, sowie eine Öffnungs-/-Schließsteuerungseinheit, die das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil und das zweite Durchlassöffnungs-/- schließventil steuert.
Ferner ist die Öffnungs-/Schließsteuerungseinheit eingerichtet, während eines Betriebsmodus, in dem der Außenwärmetauscher als ein Wärmeaufnehmer fungiert, wenn eine Bedingung erfüllt ist, dass eine Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, dass in den zweiten Verdampfer durch den Außenwärmetauscher strömt, jedes Durchlassöffnungs-/-schließventil zu steuern, um den vierten Kältemitteldurchlass zu schließen und den dritten Kältemitteldurchlass zu öffnen. Ferner ist die Öffnungs-/Schließsteuerungseinheit eingerichtet, um, während des Betriebsmodus, in dem der Außenwärmetauscher als der Wärmeaufnehmer fungiert, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den zweiten Verdampfer durch den Außenwärmetauscher strömt, jedes Durchlasöffnungs-/-schließventil zu steuern, um den dritten Kältemitteldurchlass zu schließen und den vierten Kältemitteldurchlass zu öffnen.
Demgemäß ist bei der Kältekreislaufvorrichtung, in dem Fall, in dem die Bedingung der unzureichenden Strömungsrate für das Kältemittel erfüllt ist, das in den zweiten Verdampfer strömt, wenn der Außenwärmetauscher als ein Wärmeaufnehmer fungiert, der Kältemittelkreis so, dass hinsichtlich des Kältemittelstroms, der zweite Verdampfer mit dem ersten Verdampfer und dem Außenwärmetauscher, die in Reihe verbunden sind, parallel verbunden ist. In diesem Kältemittelkreis kann die Strömungsrate des Kältemittels, das in den zweiten Verdampfer strömt, erhöht werden, indem der Drosselöffnungsgrad des ersten Expansionsventils reduziert wird, auch wenn der Drosselöffnungsgrad des zweiten Expansionsventils vollständig offen ist.
Ferner, wenn der Außenwärmetauscher als ein Wärmeaufnehmer fungiert, wenn die Bedingung der unzureichenden Strömungsrate des Kältemittels für den zweiten Verdampfer nicht erfüllt ist, ist der Kältekreis so, dass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des Außenwärmetauschers, der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer parallel verbunden sind. In diesem Kältemittelkreis ist es möglich, eine ausreichende Kälteleistung aus dem ersten Verdampfer und dem zweiten Verdampfer bereitzustellen, indem die Strömungsraten des Kältemittels, das in den ersten Verdampfer und den zweiten Verdampfer strömt, unter Verwendung des zweiten Expansionsventils und des dritten Expansionsventils eingestellt werden.
Diesbezüglich ist es mit einer Konfiguration, die die Einströmroute des Kältemittels, das in den zweiten Verdampfer strömt, in Übereinstimmung damit ändert, ob die Bedingung der unzureichenden Strömungsrate des Kältemittels erfüllt ist oder nicht, das in den zweiten Verdampfer strömt, wenn der Außenwärmetauscher als ein Wärmeaufnehmer fungiert, möglich, die Kälteleistung in jedem Verdampfer in angemessener Weise zu erlangen.
Ferner, gemäß einem dritten Aspekt, umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen Umgehungsdurchlass, der einen Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms eines Verbindungsabschnitts mit dem vierten Kältemitteldurchlass mit einem Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers verbindet, sowie ein Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil, das den Umgehungsdurchlass öffnet und schließt. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung ein Absperrventil, das in dem zweiten Kältemitteldurchlasszwischen einem Verbindungspunkt mit dem Umgehungsdurchlass und einem Verbindungpunkt mit dem vierten Kältemitteldurchlassangeordnet ist, wobei das Absperrventil verhindert, dass das Kältemittel von dem vierten Kältemitteldurchlass zu dem Umgehungsdurchlass über den zweiten Kältemitteldurchlass strömt.
Diesbezüglich ist ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem der Außenwärmetauscher, der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer hinsichtlich des Kältemittelstroms parallel verbunden sind, wenn sowohl das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil, das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil als auch das Umgebungsdurchlassöffnungs-/-schließventil offen sind.
In diesem Kältemittelkreis ist es möglich, eine angemessene Kälteleistung aus dem ersten Verdampfer und dem zweiten Verdampfer zu erlangen, indem die Strömungsraten des Kältemittels, das in den Außenwärmetauscher, den ersten Verdampfer und den zweiten Verdampfer strömt, unter Verwendung der ersten bis dritten Expansionsventile eingestellt wird.
Ferner, gemäß einem vierten Aspekt, umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung einen Kompressor, einen Kühler, der eine Wärme des Kühlmittels dissipiert, das aus dem Kompressor ausgestoßen wird, einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das aus dem Kühler ausströmt und einer Außenluft tauscht, sowie einen ersten Verdampfer, der eine Wärme zwischen dem Kältemittel und der Ventilationsluft tauscht, bevor die Ventilationsluft durch das Strahlen erwärmt wird, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen zweiten Verdampfer, der eine Wärme zwischen dem Kältemittel und einer Kühlluft tauscht, die zu der Wärmeerzeugungsvorrichtung geblasen werden soll, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft, ein Heizexpansionsventil, das imstande ist, das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher strömt, zu entspannen und auszudehnen, sowie ein Kühlexpansionsventil, das imstande ist, das Kältemittel, dass in den ersten Verdampfer strömt, zu entspannen und auszudehnen. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung ein Kälteexpansionsventil, das imstande ist, das Kältemittel, das in den zweiten Verdampfer strömt, zu entspannen und auszudehnen, eine Kreisumschaltvorrichtung, die einen Kältemittelkreis umschaltet, durch den das Kältemittel strömt, sowie eine Kreisumschaltsteuerungseinheit, die die Kreisumschaltvorrichtung steuert.
Die Kreisumschaltvorrichtung ist eingerichtet, um imstande zu sein, zu einem ersten Kältemittelkreis umzuschalten, indem das Kältemittel, das aus dem Kompressor ausgestoßen wird, durch den Kühler, das Wärmeexpansionsventil und den Außenwärmetauscher in dieser Reihenfolge strömt, und der Reihe nach durch das Kühlexpansionsventil und den ersten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt, und dann der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil und den zweiten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt. Ferner ist die Kreisumschaltvorrichtung eingerichtet, imstande zu sein, zu einem zweiten Kältemittelkreis umzuschalten, indem das Kältemittel, das aus dem Kompressor zu dem Kühler strömt, der Reihe nach durch das Heizexpansionsventil, den Außenwärmetauscher, dass Kühlexpansionsventil und den ersten Verdampfer strömt, und der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil und den zweiten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt.
Ferner ist die Kreisumschaltsteuerungseinheit eingerichtet, während des Entfeuchtungsheizmodus, während ein Kühlen der Wärmeerzeugungsvorrichtung durchgeführt wird, von dem ersten Kältemittelkreis zu dem zweiten Kältemittelkreis umzuschalten, wenn eine Bedingung erfüllt ist, dass eine Strömungsrate eines Kältemittels unzureichend ist, das in den zweiten Verdampfer strömt.
Ferner, gemäß einem fünften Aspekt, ist die Kreisumschaltvorrichtung der Kältekreislaufvorrichtung eingerichtet, imstande zu sein, zu einem dritten Kältemittelkreis umzuschalten, damit das Kältemittel in den Kühler strömen kann. Der dritte Kältemittelkreis ist ein Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das in den Kühler strömt, dann zu dem Außenwärmetauscher durch das Heizexpansionsventil strömt, zu dem ersten Verdampfer durch das Kühlexpansionsventil strömt, und ferner zu dem zweiten Verdampfer durch das Kälteexpansionsventil strömt.
Ferner ist die Kreisumschaltsteuerungseinheit eingerichtet, während des Entfeuchtungsheizmodus, während ein Kühlen der Wärmeerzeugungsvorrichtung durchgeführt wird, von dem ersten Kältemittelkreis oder dem zweiten Kältemittelkreis zu dem dritten Kältemittelkreis umzuschalten, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, und einer Zielausblasetemperatur gleich wie ein vorbestimmter oder über einem vorbestimmten Schwellenwert ist.
Demgemäß wird, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen wird, und der Zielausgabetemperatur gleich wie oder größer als der vorbestimmte Bestimmungsschwellenwert ist, ein Kältemittelkreis ausgebildet, in dem der Außenwärmetauscher, der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer bezüglich des Kältemittelstroms parallel verbunden sind. In diesem Kältemittelkreis ist es möglich, eine angemessene Kälteleistung aus dem ersten Verdampfer und dem zweiten Verdampfer zu erlangen, indem die Strömungsraten des Kältemittels, das in den Außenwärmetauscher, den ersten Verdampfer und den zweiten Verdampfer strömt, unter Verwendung der ersten bis dritten Expansionsventile eingestellt werden.
Ferner, gemäß einem sechsten Aspekt, umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen ersten Kältemitteldurchlass, der das Kältemittel, das aus dem Kühler durch das erste Expansionsventil in Richtung des Außenwärmetauschers strömt, führt, sowie einen zweiten Kältemitteldurchlass, der das Kältemittel führt, das aus dem Außenwärmetauscher zu einer Kältemitteleinlassseite des Kompressors über das zweite Expansionsventil und den ersten Verdampfer strömt. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen dritten Kältemitteldurchlass, der das Kältemittel, das zwischen dem Kühler und dem ersten Expansionsventil, zu dem zweiten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers über das dritte Expansionsventil und den ersten Verdampfer führt.
Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen vierten Kältemitteldurchlass, der einen Abschnitt des dritten Kältemitteldurchlasses auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils mit einem Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses zwischen dem Außenwärmetauscher und dem zweiten Expansionsventil verbindet. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung einen Umgehungsdurchlass, der einen Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms eines Verbindungsabschnitts mit dem vierten Kältemitteldurchlass mit einer Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfers und des Kompressors verbindet. Ferner umfasst die Kältekreislaufvorrichtung ein Absperrventil, das in dem zweiten Kältemitteldurchlass zwischen einem Verbindungspunkt des zweiten Kältemitteldurchlasses mit dem Umgehungsdurchlass und einem Verbindungspunkt des zweiten Kältemitteldurchlasses mit dem vierten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, wobei das Absperrventil das Kältemittel daran hindert, von dem vierten Kältemitteldurchlass zu dem Umgehungsdurchlass über den zweiten Kältemitteldurchlass zu strömen.
Die Kreisumschaltvorrichtung umfasst ein erstes Durchlassöffnungs-/- schließventil, das in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms eines Verbindungsabschnitts mit dem vierten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, wobei das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil eingerichtet ist, den dritten Kältemitteldurchlass zu öffnen und zu schließen, ein zweites Durchlassöffnungs-/-schließventil, das den vierten Kältemitteldurchlass öffnet und schließt, sowie ein Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil, das den Umgehungsdurchlass öffnet und schließt.
Die Kreisumschaltsteuerungseinheit ist eingerichtet, um das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil zu steuern, um in einem offenen Zustand zu sein, und das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil und das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil zu steuern, um in einem geschlossenen Zustand zu sein, beim Umschalten des Kältemittelkreises zu dem ersten Kältemittelkreis. Ferner ist die Kreisumschaltsteuerungseinheit eingerichtet, beim Umschalten des Kältemittelkreises zu dem zweiten Kältemittelkreis, das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil zu steuern, in einem offenen Zustand zu sein, und das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil und das Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil zu steuern, in einem geschlossenen Zustand zu sein. Ferner ist die Kreisumschaltsteuerungseinheit eingerichtet, beim Umschalten des Kältemittelkreises zum dem dritten Kältemittelkreis, das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil, das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil sowie das Umgehungsdurchlassöffnungs-/- schließventil zu steuern, in einem offenen Zustand zu sein.
Auf diese Weise ist es, gemäß einer Konfiguration, bei der der Kältemittelkreis, durch den das Kältemittel in dem Kreislauf strömt, durch eine Öffnungs-/Schließsteuerung von jedem Durchlassöffnungs-/-schließventil umgeschaltet wird, möglich, eine Kälteleistung des ersten Verdampfers und eine Kälteleistung des zweiten Verdampfers auf geeignete Weise bereitzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016119986 [0001]
JP 2013217631 A [0006]

Claims

Kältekreislaufvorrichtung, bei der ein Kältemittel in einem Kreislauf zirkuliert, mit: einem Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einem Kühler (12), der Wärme zwischen dem aus dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und einem Heizzielfluid tauscht, um Wärme aus dem Kältemittel zu dissipieren; einem Außenwärmetauscher (14), der Wärme zwischen den aus dem Kühler ausströmenden Kältemittel und einer Außenluft tauscht; einem ersten Verdampfer (16), der Wärme zwischen dem Kältemittel und einem ersten Kühlzielfluid tauscht, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft; einem zweiten Verdampfer (24), der Wärme zwischen dem Kältemittel und einem zweiten Kühlzielfluid tauscht, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft; einem ersten Kältemitteldurchlass (101), der das aus dem Kühler strömende Kältemittel in Richtung des Außenwärmetauschers führt; einem ersten Expansionsventil (13), das in dem ersten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, das imstande ist, das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen; einem zweiten Kältemitteldurchlass (102), der das aus dem Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu einer Kältemitteleinlassseite des Kompressors über den ersten Verdampfer führt; einem zweiten Expansionsventil (15), das in dem zweiten Kältemitteldurchlass zwischen dem Außenwärmetauscher und dem ersten Verdampfer angeordnet ist, wobei das zweite Expansionsventil imstande ist, das in den ersten Verdampfer strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen; einem dritten Kältemitteldurchlass (103), der das zwischen dem Kühler und dem ersten Expansionsventil strömende Kältemittel führt, um das erste Expansionsventil und den Außenwärmetauscher zu umgehen, um zu dem zweiten Kältemitteldurchlas sauf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers zu strömen; und einem dritten Expansionsventil (22), das in dem dritten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, das imstande ist, das durch den dritten Kältemitteldurchlass strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen, wobei der zweite Verdampfer in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils angeordnet ist.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem ersten Durchlassöffnungs-/-schließventil (21), das in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils angeordnet ist, wobei das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil eingerichtet ist, den dritten Kältemitteldurchlass zu öffnen und zu schließen; einem vierten Kältemitteldurchlass (104), der einen Abschnitt des dritten Kältemitteldurchlasses zwischen dem ersten Durchlassöffnungs-/-schließventil und dem dritten Expansionsventil mit einem Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses zwischen dem Außenwärmetauscher und dem zweiten Expansionsventil verbindet; einem zweiten Durchlassöffnungs-/-schließventil (27), das den vierten Kältemitteldurchlass öffnet und schließt; und einer Öffnungs-/Schließsteuerungseinheit (70b), die das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil und das zweite Durchlassöffnungs-/-schließventil steuert, wobei die Öffnung-/Schließsteuerungseinheit zu Folgendem eingerichtet ist: Steuern des ersten Durchlassöffnungs-/-schließventils und des zweiten Durchlassöffnungs-/-schließventils, um den vierten Kältemitteldurchlass zu schließen und den dritten Kältemitteldurchlass zu öffnen, während eines Betriebsmodus, in dem der Außenwärmetauscher als ein Wärmeaufnehmer fungiert, wenn eine Bedingung erfüllt ist, dass eine Strömungsrate des Kältemittels, das in den zweiten Verdampfer durch den Außenwärmetauscher strömt, unzureichend ist, und Steuern des ersten Durchlassöffnungs-/-schließventils und des zweiten Durchlassöffnungs-/-schließventils, um den dritten Kältemitteldurchlass zu schließen und den vierten Kältemitteldurchlass zu öffnen, während eines Betriebsmodus, in dem der Außenwärmetauscher als der Wärmeaufnehmer fungiert, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, dass die Strömungsrate des Kältemittels unzureichend ist, das in den zweiten Verdampfer durch den Außenwärmetauscher strömt.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit: einen Umgehungsdurchlass (105), der einen Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms eines Verbindungsabschnitts mit dem vierten Kältemitteldurchlass mit einem Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers verbindet; einem Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil (30), das den Umgehungsdurchlass öffnet und schließt; und einem Absperrventil (31), das in dem zweiten Kältemitteldurchlass zwischen einem Verbindungspunkt mit dem Umgehungsdurchlass und einem Verbindungspunkt mit dem vierten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, wobei das Absperrventil das Kältemittel daran hindert, von dem vierten Kältemitteldurchlass zu dem Umgehungsdurchlass über den zweiten Kältemitteldurchlass zu strömen.
Kältekreislaufvorrichtung zur Verwendung mit einer Fahrzeugklimaanlage, die imstande ist, eine Temperatur einer Ventilationsluft einzustellen, die in einen Fahrgastraum geblasen werden soll, und imstande ist, eine Wärmeerzeugungsvorrichtung (65) zu kühlen, die in dem Fahrzeug montiert ist, mit: einen Kompressor (11), das ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einem Kühler (12), der die Ventilationsluft durch Verwenden einer Wärme des aus dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittels erwärmt; einem Außenwärmetauscher (14), der Wärme zwischen dem aus dem Kühler ausströmenden Kältemittel und einer Außenluft tauscht; einem ersten Verdampfer (16), der Wärme zwischen dem Kältemittel und der Ventilationsluft tauscht, bevor die Ventilationsluft durch das Strahlen erwärmt wird, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft und die Ventilationsluft zu kühlen; einem zweiten Verdampfer (24), der Wärme zwischen dem Kältemittel und einer Kühlluft tauscht, die zu der Wärmeerzeugungsvorrichtung geblasen werden soll, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft und die Kühlluft zu kühlen; einem Heizexpansionsventil (13), das imstande ist, das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen; einem Kühlexpansionsventil (15), das imstande ist das in den ersten Verdampfer strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen; einem Kälteexpansionsventil (22), das imstande ist, das in den zweiten Verdampfer strömende Kältemittel zu entspannen und auszudehnen; einer Kreisumschaltvorrichtung (21, 23, 27, 30, 32), die einen Kältekreis umschaltet, durch den das Kältemittel strömt; und einer Kreisumschaltsteuerungseinheit (70b), die die Kreisumschaltvorrichtung steuert, wobei die Kreisumschaltvorrichtung eingerichtet ist, imstande zu sein, zwischen Folgendem umzuschalten: einem ersten Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor zu den Kühler geströmt ist, durch das Heizexpansionsventil und den Außenwärmetauscher in dieser Reihenfolge strömt, und dann der Reihe nach durch das Kühlexpansionsventil und den ersten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt, und der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil und den zweiten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt, und einem zweiten Kältemittelkreis, in dem das Kältemittel, das aus dem Kompressor zu dem Kühler geströmt ist, der Reihe nach durch das Heizexpansionsventil, den Außenwärmetauscher, das Kälteexpansionsventil und den ersten Verdampfer strömt, und der Reihe nach durch das Kälteexpansionsventil und den zweiten Verdampfer in dieser Reihenfolge strömt, und wobei die Kreisumschaltsteuerungseinheit eingerichtet ist, von dem ersten Kältemittelkreis zu dem zweiten Kältemittelkreis umzuschalten, wenn eine Bedingung erfüllt ist, dass eine Strömungsrate eines Kältemittels unzureichend ist, das in den zweiten Verdampfer strömt, während eines Entfeuchtungsheizmodus, in dem die Ventilationsluft, die an dem ersten Verdampfer gekühlt wurde, unter Verwendung von Wärme aus dem Kältemittel erwärmt wird, das in den Kühler strömt, während ein Kühlen der Wärmeerzeugungsvorrichtung durchgeführt wird.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kreisumschaltvorrichtung eingerichtet ist, imstande zu sein, zu einem dritten Kältemittelkreis umzuschalten, indem das Kältemittel, das aus dem Kompressor zu dem Kühler geströmt ist, dann zu dem Außenwärmetauscher durch das Heizexpansionsventil strömt, zu dem ersten Verdampfer durch das Kühlexpansionsventil strömt, und ferner zu dem zweiten Verdampfer durch das Kälteexpansionsventil strömt, und die Kreisumschaltsteuerungseinheit eingerichtet ist, um von dem ersten Kältemittelkreis oder dem zweiten Kältemittelkreis zu dem dritten Kältemittelkreis umzuschalten, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur der in den Fahrgastraum geblasenen Luft und einer Zielausblasetemperatur gleich oder über einem Bestimmungsschwellenwert ist, während dem Entfeuchtungsheizmodus, während ein Kühlen der Wärmeerzeugungsvorrichtung durchgeführt wird.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit: einem ersten Kältemitteldurchlass (101), der das aus dem Kühler strömende Kältemittel durch das erste Expansionsventil in Richtung des Außenwärmetauschers führt; einem zweiten Kältemitteldurchlass (102), der das aus dem Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu einer Kältemitteleinlassseite des Kompressors über das zweite Expansionsventil und den ersten Verdampfer führt; einem dritten Kältemitteldurchlass (103), der das zwischen dem Kühler und dem ersten Expansionsventil strömende Kältemittel zu dem zweiten Kältemitteldurchlass auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers über das dritte Expansionsventil und den ersten Verdampfer führt; und einem vierten Kältemitteldurchlass (104), der einen Abschnitt des dritten Kältemitteldurchlasses auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms des dritten Expansionsventils mit einem Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses zwischen dem Außenwärmetauscher und dem zweiten Expansionsventil verbindet; einem Umgehungsdurchlass (105), der einen Abschnitt des zweiten Kältemitteldurchlasses auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms eines Verbindungsabschnitts mit dem vierten Kältemitteldurchlass mit einer Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfers und dem Kompressor verbindet; und einem Absperrventil (31), das in dem zweiten Kältemitteldurchlass zwischen einem Verbindungspunkt des zweiten Kältemitteldurchlasses mit dem Umgehungsdurchlass und einem Verbindungspunkt des zweiten Kältemitteldurchlasses mit dem vierten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, wobei das Absperrventil verhindert, dass das Kältemittel von dem vierten Kältemitteldurchlass zu dem Umgehungsdurchlas über den zweiten Kältemitteldurchlass strömt, wobei die Kreisumschaltvorrichtung Folgendes umfasst: ein erstes Durchlassöffnungs-/-schließventil (21), das in dem dritten Kältemitteldurchlass auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittelstroms eines Verbindungsabschnitts mit dem vierten Kältemitteldurchlass angeordnet ist, wobei das erste Durchlassöffnungs-/-schließventil eingerichtet ist, den dritten Kältemitteldurchlass zu öffnen und zu schließen; ein zweites Durchlassöffnungs-/-schließventil (27), das den vierten Kältemitteldurchlass öffnet und schließt; und ein Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventil (30), das den Umgehungsdurchlas öffnet und schließt, und die Kreisumschaltsteuerungseinheit zu Folgendem eingerichtet ist: Steuern des zweiten Durchlassöffnungs-/-schließventils, um in einem offenen Zustand zu sein, und Steuern des ersten Durchlassöffnungs-/-schließventils und des Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventils, um in einem geschlossenen Zustand zu sein, beim Umschalten des Kältemittelkreises zu dem ersten Kältemittelkreis, Steuern des ersten Durchlassöffnungs-/-schließventils, um in einem offenen Zustand zu sein, und Steuern des zweiten Durchlassöffnungs-/-schließventils und des Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventils, um in einem geschlossenen Zustand zu sein, beim Umschalten des Kältemittelkreises zu dem zweiten Kältemittelkreis, und Steuern des ersten Durchlassöffnungs-/-schließventils, des zweiten Durchlassöffnungs-/-schließventils und des Umgehungsdurchlassöffnungs-/-schließventils, um in einem offenen Zustand zu sein, beim Umschalten des Kältemittelkreises zu dem dritten Kältemittelkreis.