DE112018006789T5

DE112018006789T5 - Fahrzeugkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE112018006789T5
Application number: DE112018006789.0T
Authority: DE
Inventors: Yusaku Nishioka; Takefumi KAWAGUCHI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-08
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-11-12
Also published as: CN111556816B; CN111556816A; WO2019135334A1; JP2019119356A; JP6939575B2

Abstract

Eine Fahrzeugkühlvorrichtung hat einen Außenwärmetauscher (205), einen Radiator (301, 310, 319), ein Gebläse (206) und eine Steuereinrichtung (400). Ein Kühlmittel in einem Kühlzyklus wird zu dem Außenwärmetauscher durch einen Kompressor (201) eines Fahrzeugs geliefert. Ein Wärmeübertragungsmedium wird zu dem Radiator durch eine Zuführeinrichtung (302, 311, 322) des Fahrzeugs geliefert. Der Radiator ist an einer in Bezug auf das Fahrzeug vorderen Seite des Außenwärmetauschers angeordnet. Das Gebläse ist an der in Bezug auf das Fahrzeug hinteren Seite des Außenwärmetauschers angeordnet. Die Steuereinrichtung ist so aufgebaut, dass sie den Kompressor und die Zuführeinrichtung auf der Basis einer Luftkonditionieranforderung des Fahrzeugs steuert. Das Gebläse hat einen Vorwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Radiator zu dem Außenwärmetauscher strömt, und einen Rückwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Außenwärmetauscher zu dem Radiator strömt. Wenn der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, steuert die Steuereinrichtung das Gebläse in dem Rückwärtsdrehmodus.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung ist auf die am 8. Januar 2018 angemeldete japanische Patentanmeldung JP 2018-000907 gegründet, auf deren Inhalt hierbei Bezug genommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugkühlvorrichtung.
Hintergrund des Standes der Technik
Patentdokument 1 offenbart eine herkömmliche Fahrzeugkühlvorrichtung, die beispielsweise an einem Kraftfahrzeug montiert ist. In dieser Fahrzeugkühlvorrichtung ist ein Niedrigtemperaturwasserradiator (Abstrahleinrichtung) an einer Fahrzeugvorderseite eines Außenwärmetauschers angeordnet.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP 2013-126858 A
Zusammenfassung der Erfindung
In der vorstehend erläuterten Technologie wird die Temperatur der Luft, die in den Außenwärmetauscher einströmt, aufgrund der Wärme erhöht, die von dem Niedrigtemperaturwasserradiator abgegeben wird. Demgemäß wird, wenn der Außenwärmetauscher als ein Verdampfer zum Erwärmen im Winter fungiert, das Leistungsvermögen des Kühlzyklus verbessert. Im Gegensatz dazu kann, wenn der Außenwärmetauscher als ein Kondensator zum Kühlen im Sommer fungiert, die für das Betreiben der Fahrzeugluftkonditioniervorrichtung (Klimaanlage) erforderliche Kompressorleistung zunehmen. Daher kann es passieren, dass der Energieverbrauch des Fahrzeugs ansteigt.
Im Hinblick auf die vorstehend dargelegten Punkte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugkühlvorrichtung zu schaffen, die dazu in der Lage ist, einen Energieverbrauch eines Fahrzeugs zu vermindern, bei dem ein Radiator an einer Fahrzeugvorderseite eines Außenwärmetauschers angeordnet ist.
Eine Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen Außenwärmetauscher, einen Radiator (Abstrahleinrichtung), ein Gebläse und eine Steuereinrichtung. Ein Kühlmittel in einem Kühlzyklus (Kühlkreislauf) wird zu dem Außenwärmetauscher durch einen Kompressor eines Fahrzeugs zugeführt. Ein Wärmeübertragungsmedium wird zu dem Radiator durch eine Zuführeinrichtung des Fahrzeugs geliefert, und der Außenwärmetauscher ist an einer in bezug auf das Fahrzeug vorderen Seite des Außenwärmetauschers angeordnet. Das Gebläse ist an einer in bezug auf das Fahrzeug hinteren Seite des Außenwärmetauschers angeordnet. Die Steuereinrichtung ist so aufgebaut, dass sie den Kompressor und die Zuführeinrichtung auf der Basis einer Luftkonditionieranforderung des Fahrzeugs steuert. Das Gebläse hat einen Vorwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Radiator zu dem Außenwärmetauscher strömt, und einen Rückwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Außenwärmetauscher zu dem Radiator strömt. Wenn der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, steuert die Steuereinrichtung das Gebläse in dem Rückwärtsdrehmodus.
Das Gebläse hat den Vorwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass die Luft von dem Radiator zum dem Außenwärmetauscher strömt, und den Rückwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass die Luft von dem Außenwärmetauscher zu dem Radiator strömt. Wenn der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, steuert die Steuereinrichtung das Gebläse in dem Rückwärtsdrehmodus.
Demgemäß wird, wenn der Außenwärmetauscher als ein Kondensator fungiert, die Wärme des Außenwärmetauschers zu dem Radiator durch den Rückwärtsdrehmodus des Gebläses übertragen. Als ein Ergebnis kann eine Zunahme der Temperatur der Luft vermieden werden, die in den Außenwärmetauscher strömt. Des Weiteren kann die Leistung, die für das Betreiben des Kompressors erforderlich ist, der das Kühlmittel zu dem Außenwärmetauscher befördert, gemindert werden. Demgemäß kann der Energieverbrauch des Fahrzeugs, der die Antriebsquelle des Kompressors ist, gesenkt werden.
Figurenliste

1 zeigt eine Darstellung einer Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Darstellung einer Anordnung eines Verschlusses, eines Radiators, eines Außenwärmetauschers und eines Gebläses.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Ablaufes eines Luftkonditioniersteuerprozesses, der durch eine Steuereinrichtung ausgeführt wird.
4 zeigt eine Darstellung von Betriebsvorgängen des Verschlusses und des Gebläses in einer ersten Aufwärmsteuerung und einer ersten Kühlsteuerung.
5 zeigt eine Darstellung eines Kühlzyklus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
6 zeigt eine Darstellung einer Strömung eines Kühlmittels in einer ersten Aufwärmsteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
7 zeigt eine Darstellung eines Abwandlungsbeispiels des Kühlzyklus des zweiten Ausführungsbeispiels und die Strömung des Kühlmittels.
8 zeigt eine Darstellung eines Kühlzyklus gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
9 zeigt eine Darstellung einer Strömung eines Kühlmittels in einem Aufwärmmodus gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
10 zeigt eine Darstellung von Betriebsvorgängen eines Verschlusses und eines Gebläses in dem Aufwärmmodus des dritten Ausführungsbeispiels.
11 zeigt eine Darstellung einer Strömung des Kühlmittels in einem Kühlmodus gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele zur Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jedem Ausführungsbeispiel sind die Abschnitte, die den in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Elementen entsprechen, anhand der gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine wiederholte Erläuterung kann weggelassen sein. Wenn lediglich ein Teil eines Aufbaus in einem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann ein anderes vorhergehendes Ausführungsbeispiel auf die restlichen Teile des Aufbaus angewendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Kombinationen von Ausführungsbeispielen beschränkt, die jene Teile kombinieren, die explizit als kombinierbar beschrieben sind. Solange sich kein Problem ergibt, können die verschiedenen Ausführungsbeispiele auch abschnittsweise (teilweise) miteinander sogar dann kombiniert werden, wenn dies nicht explizit erläutert ist.
Nachstehend sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsbeispielen tragen gleiche oder äquivalente Teile in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Fahrzeugkühlvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird in einem Elektrofahrzeug angewendet, das mit einer wiederaufladbaren Sekundärbatterie ausgestattet ist. Die Fahrzeugkühlvorrichtung ist so aufgebaut, dass sie eine Luftkonditioniersteuerung (Klimatisierungssteuerung) für einen Fahrgastraum unter Verwendung eines Wärmepumpenzyklus ausführt und ein wärmeerzeugendes Element unter Verwendung eines Kühlzyklus kühlt.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat die Fahrzeugkühlvorrichtung 100 den Wärmepumpenzyklus 200, den Kühlzyklus 300 und eine Steuereinrichtung 400.
Der Wärmepumpenzyklus 200 ist ein Kühlzyklus (Kühlkreislauf), der so aufgebaut ist, dass er Luft erwärmt und kühlt, die zu dem Fahrgastraum befördert wird, der ein Luftkonditioniersollraum ist. Der Wärmepumpenzyklus 200 ist so aufgebaut, dass er eine Ausführung eines Kühlkanals so ändert, dass Folgendes ausgeführt wird: ein Erwärmungsvorgang (Erwärmungsbetrieb) zum Erwärmen des Fahrgastraums durch Erwärmen der Luft, die ein Wärmeaustauschsollfluid ist; und einen Kühlvorgang (Kühlbetrieb) zum Kühlen des Fahrgastraums durch Kühlen der Luft.
Genauer gesagt hat der Wärmepumpenzyklus 200 einen Kompressor 201, eine Innenluftkonditioniereinheit 202, ein Erwärmungsexpansionsventil 203, ein elektromagnetisches Ventil 204, einen Außenwärmetauscher 205, ein Gebläse 206, ein Drei-Wege-Ventil 207, ein Kühlexpansionsventil 208 und einen Speicher (Druckspeicher) 209.
Des Weiteren hat die Innenluftkonditioniereinheit 202 ein Gehäuse 210, in dem ein Innenwärmetauscher 211, ein Innenverdampfer 212, ein Gebläse 213, eine Innenluft/Außenluft-Schaltvorrichtung 214 und eine Luftmischtür 215 untergebracht sind.
Der Kompressor 201 ist so aufgebaut, dass er ein Kühlmittel in dem Wärmepumpenzyklus 200 ansaugt, komprimiert und abgibt. Der Kompressor 201 hat: einen Kompressionsmechanismus mit einem Motor; und einen Wandler (Inverter) zum Steuern des Motors. Ein Kühlmittelabgabeanschluss des Kompressors 201 ist mit einer Kühlmitteleinlassseite des Innenwärmetauschers 211 der Innenluftkonditioniereinheit 202 verbunden.
Der Innenwärmetauscher 211 ist ein erwärmender Wärmetauscher, der so aufgebaut ist, dass er Wärme zwischen dem unter hoher Temperatur stehenden und unter hohem Druck stehenden Kühlmittel, das durch den Innenwärmetauscher 211 strömt, und der Luft austauscht, die durch den Innenverdampfer 212 getreten ist. Eine Kühlmittelauslassseite des Innenwärmetauschers 211 ist mit dem Erwärmungsexpansionsventil 203 verbunden. Das Erwärmungsexpansionsventil 203 ist eine Dekompressionseinheit für den Erwärmungsvorgang und ist so aufgebaut, dass es das Kühlmittel dekomprimiert (entspannt) und expandieren lässt, das aus dem Innenwärmetauscher 211 in dem Erwärmungsvorgang herausströmt. Eine Kühlmittelauslassseite des Erwärmungsexpansionsventils 203 ist mit einer Kühlmitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 205 verbunden.
Die Kühlmittelauslassseite des Innenwärmetauschers 211 ist außerdem mit einem Bypasskanal 216 verbunden, durch den das Kühlmittel, das aus dem Innenwärmetauscher 211 herausströmt, das Erwärmungsexpansionsventil 203 umgeht (Bypass) und zu dem Außenwärmetauscher 205 strömt. Das elektromagnetische Ventil 204 ist in dem Bypasskanal 216 angeordnet. Das elektromagnetische Ventil 204 ist ein Zwei-Wege-Ventil, das so aufgebaut ist, dass es wahlweise den Bypasskanal 216 im Ansprechen auf ein Steuersignal öffnet und schließt, das von der Steuereinrichtung 400 eingegeben wird.
Ein Druckverlust, der dann auftritt, wenn das Kühlmittel durch das elektromagnetische Ventil 204 tritt, ist außerordentlich gering im Vergleich zu einem Druckverlust, der dann auftritt, wenn das Kühlmittel durch das Erwärmungsexpansionsventil 203 tritt. Demgemäß strömt, wenn das elektromagnetische Ventil 204 öffnet, das aus dem Innenwärmetauscher 211 herausströmende Kühlmittel zu dem Außenwärmetauscher 205 durch den Bypasskanal 216. Im Gegensatz dazu strömt, wenn das elektromagnetische Ventil 204 schließt, das aus dem Innenwärmetauscher 211 herausströmende Kühlmittel zu dem Außenwärmetauscher 205 durch das Erwärmungsexpansionsventil 203. In dieser Weise schaltet das elektromagnetische Ventil 204 den Kühlmittelkanal des Wärmepumpenzyklus 200.
Der Außenwärmetauscher 205 ist so aufgebaut, dass er Wärme zwischen dem in ihm strömenden Kühlmittel und einer Außenluft austauscht, die um den Außenwärmetauscher 205 herum strömt. Genauer gesagt ist der Außenwärmetauscher 205 ein Wärmetauscher, der fungiert als: ein Verdampfer, der einen Wärmeabsorptionsvorgang durch Verdampfen eines unter niedrigen Druck stehenden Kühlmittels in einem Erwärmungsvorgang ausführt; und ein Kondensator, der Wärme eines unter hohem Druck stehenden Kühlmittels in einem Kühlvorgang abstrahlt (abgibt). Demgemäß kann der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator im Ansprechen auf eine Luftkonditionieranforderung des Fahrzeugs fungieren.
Das Gebläse 206 ist ein elektrisches Gebläse, das durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Steuereinrichtung 400 eingegeben wird. Das Gebläse 206 hat einen Vorwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Radiator 301 zu dem Außenwärmetauscher 205 strömt, und einen Rückwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Außenwärmetauscher 205 zu dem Radiator 301 strömt.
Der Vorwärtsdrehmodus ist ein Modus zum Ansaugen der Luft in das Fahrzeug, indem bewirkt wird, dass der Motor des Gebläses 206 die Flügel in einer Vorwärtsrichtung dreht. Der Rückwärtsdrehmodus ist ein Modus zum Abgeben der Luft zu einer Außenseite des Fahrzeugs, indem bewirkt wird, dass der Motor des Gebläses 206 die Flügel in einer Rückwärtsrichtung dreht. Als ein Verfahren zum Drehen des Motors des Gebläses 206 in der Rückwärtsrichtung kann ein Verfahren zum Umkehren der Richtung des elektrischen Stroms, der durch den Motor fließt, ein Verfahren zum Umkehren der Drehrichtung des mit der Welle verbundenen Zahnrades (oder Getriebes) oder dergleichen aufgegriffen werden.
Das Drei-Wege-Ventil 207 ist mit einer Kühlmittelauslassseite des Außenwärmetauschers 205 verbunden. Das Drei-Wege-Ventil 207 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuereinrichtung 400 eingegeben wird.
Genauer gesagt schaltet das Drei-Wege-Ventil 207 den Kühlmittelkanal, um die Kühlmittelauslassseite des Außenwärmetauschers 205 und eine Kühlmitteleinlassseite des Speichers 209 in dem Erwärmungsvorgang zu verbinden. Im Gegensatz dazu schaltet das Drei-Wege-Ventil 207 den Kühlmittelkanal, um die Kühlmittelauslassseite des Außenwärmetauschers 205 und eine Kühlmitteleinlassseite des Kühlexpansionsventils 208 in dem Kühlvorgang zu verbinden.
Das Kühlexpansionsventil 208 ist eine Dekompressionseinrichtung für den Kühlvorgang, die so aufgebaut ist, dass sie das Kühlmittel, das aus dem Außenwärmetauscher 205 in dem Kühlvorgang herausströmt, dekomprimiert (entspannt) und expandieren lässt. Eine Kühlmittelauslassseite des Kühlexpansionsventils 208 ist mit einer Kühlmitteleinlassseite des Innenverdampfers 212 verbunden.
In dem Gehäuse 210 ist der Innenverdampfer 212 stromaufwärtig des Innenwärmetauschers 211 in einer Luftströmung angeordnet. Der Innenverdampfer 212 ist ein kühlender Wärmetauscher zum Kühlen der Luft, die zu dem Fahrgastraum geblasen wird, durch ein Austauschen von Wärme zwischen der Luft und dem Kühlmittel, das durch den Innenverdampfer 212 strömt. Die Kühlmitteleinlassseite des Speichers 209 ist mit einer Kühlmittelauslassseite des Innenverdampfers 212 verbunden.
Der Kühlmittelkanal von dem Drei-Wege-Ventil 207 zu dem Kühlmitteleinlass des Speichers 209, durch den das Kühlmittel in dem Erwärmungsvorgang strömt, ist ein Bypasskanal 217, der ermöglicht, dass das von dem Außenwärmetauscher 205 strömende Kühlmittel den Innenverdampfer 212 umgeht (Bypass). Demgemäß ist das Drei-Wege-Ventil 207 so aufgebaut, dass es zwischen dem Kühlmittelkreislauf, bei dem das aus dem Außenwärmetauscher 205 herausströmende Kühlmittel zu dem Innenverdampfer 212 strömt, und dem Kühlkreislauf schaltet, bei dem das von dem Außenwärmetauscher 205 strömende Kühlmittel durch den Bypasskanal 217 strömt.
Der Speicher 209 ist eine Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung für ein Kühlmittel der Niedrigdruckseite, die so aufgebaut ist, dass sie Gas und Flüssigkeit des in den Speicher 209 strömenden Kühlmittels trennt und in ihm überschüssiges Kühlmittel in dem Erwärmungspumpenzyklus 200 speichert. Eine Einlassseite des Kompressors 201 ist mit einem Gasphasenkühlmittelauslass des Speichers 209 verbunden. Demgemäß vermeidet der Speicher 209, dass das in flüssiger Phase vorliegende Kühlmittel in den Kompressor 201 strömt, um eine Flüssigkeitskompression des Kompressors 201 zu vermeiden.
In der Innenluftkonditioniereinheit 202 ist das Gebläse 213 in dem Gehäuse 210 und stromaufwärtig von dem Innenverdampfer 212 in der Luftströmung angeordnet. Das Gebläse 213 befördert die Luft, die in das Gehäuse 210 durch die Innenluft/Außenluft-Schaltvorrichtung 214 angesaugt wird, zu dem Fahrgastraum.
Die Luftmischtür 215 ist stromabwärtig des Innenverdampfers 212 in der Luftströmung angeordnet und ist stromaufwärtig des Innenwärmetauschers 211 in der Luftströmung angeordnet. Die Luftmischtür 215 ist in einem Luftströmungskanal 218 angeordnet und so aufgebaut, dass sie einen Anteil der Luft, die durch den Innenwärmetauscher 211 strömt, in der Luft einstellt, die durch den Innenverdampfer 212 getreten ist. Die Luft, die durch Austauschen von Wärme mit dem Kühlmittel bei dem Innenwärmetauscher 211 erwärmt wird, und die Luft, die den Innenwärmetauscher 211 umgangen hat und nicht erwärmt wird, werden an einem Abschnitt vermischt, der sich stromabwärtig des Innenwärmetauschers 211 befindet. Die Mischluft wird zu dem Fahrgastraum aus Auslässen geliefert, die in dem am weitesten stromabwärtig befindlichen Abschnitt des Gehäuses 210 unter Betrachtung der Luftströmung vorgesehen sind.
Eine PTC-Heizeinrichtung kann stromabwärtig des Innenwärmetauschers 211 unter Betrachtung in der Luftströmung vorgesehen sein. Die PTC-Heizeinrichtung hat ein PTC-Element, das ein Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizient ist. Die PTC-Heizeinrichtung erzeugt Wärme, wenn elektrische Energie zu dem PTC-Element geliefert wird. Die PTC-Heizeinrichtung ist eine elektrische Heizeinrichtung für ein Hilfserwärmen, mit dem die Luft erwärmt wird, die durch den Innenwärmetauscher 211 getreten ist.
Der Kühlzyklus 300 ist ein Kühlkreislauf, der ein Kühlzielelement kühlt, indem in ihm ein Wärmeübertragungsmedium wie beispielsweise ein Kühlstoff und Öl zirkuliert. Der Kühlzyklus 300 hat einen Radiator 301, eine Zuführeinrichtung 302 und einen Ölkühler 303.
Der Radiator 301 ist ein erwärmender Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlstoff und der Außenluft austauscht, um Wärme eines Kühlstoffs zu der Außenluft abzugeben. Die Temperatur des Kühlstoffs, der durch den Radiator 301 strömt, wird durch einen (nicht gezeigten) Temperatursensor erfasst, und das Erfassungsergebnis wird zu der Steuereinrichtung 400 ausgegeben.
Die Zuführeinrichtung 302 ist beispielsweise eine Pumpe. Die Zuführeinrichtung 302 wird durch ein Steuersignal, das von der Steuereinrichtung 400 eingegeben wird, gesteuert, um die Strömungsrate des Kühlstoffs einzustellen, der in dem Kühlzyklus 300 zirkuliert. Der Ölkühler 303 ist ein Kühlzielobjekt des Kühlzyklus 300. Der Ölkühler 303 ist ein Wärmetauscher, der so aufgebaut ist, dass er ein Schmieröl kühlt durch Austauschen von Wärme zwischen dem Schmieröl und dem Kühlstoff.
Die Steuereinrichtung 400 ist eine elektronische Steuereinheit (ECU), die eine bekannte Mikrosteuereinrichtung hat mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und eine periphere Schaltung von diesem aufweist.
Die Steuereinrichtung 400 empfängt Sensorsignale von einer Sensorgruppe für die Luftkonditioniersteuerung, die beispielsweise einen Innenluftsensor, einen Außenluftsensor, einen Sonnenstrahlungssensor und einen hochdruckseitigen Drucksensor, der nicht gezeigt ist, umfasst. Die Steuereinrichtung 400 empfängt Betriebssignale von Schaltern für die Luftkonditionierung wie beispielsweise ein Luftkonditionierschalter an einer (nicht gezeigten) Betriebstafel, die in dem Fahrgastraum angeordnet ist. Das heißt, die Steuereinrichtung 400 empfängt eine Luftkonditionieranforderung des Fahrzeugs. Die Steuereinrichtung 400 erlangt Informationen über den Fahrzustand des Fahrzeugs wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit.
Die Steuereinrichtung 400 führt verschiedene arithmetische Operationen und Prozesse gemäß einem Luftkonditionierstartprogramm aus, das in dem ROM gespeichert ist. Das heißt, die Steuereinrichtung 400 gibt Steuersignale zu dem Kompressor 201, dem Gebläse 206, dem elektromagnetischen Ventil 204, dem Drei-Wege-Ventil 207, der Innenluftkonditioniereinheit 202 und der Zuführeinrichtung 302 aus, um diese Vorrichtungen im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung des Fahrzeugs zu steuern.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist der Radiator 301 an einer in bezug zum Fahrzeug vorderen Seite des Außenwärmetauschers 205 in dem Fahrzeug angeordnet. Das Gebläse 206 ist an einer in bezug zum Fahrzeug hinteren Seite des Außenwärmetauschers 205 angeordnet. Der Radiator 301, der Außenwärmetauscher 205 und das Gebläse 206 sind in dieser Reihenfolge von der in bezug zum Fahrzeug vorderen Seite angeordnet. Der Radiator 301, der Außenwärmetauscher 205 und das Gebläse 206 sind beispielsweise als Paket angeordnet.
Ein Verschluss 500 ist in dem Fahrzeug vorgesehen. Der Verschluss 500 ist an der Fahrzeugvorderseite des Radiators 301 angeordnet. Der Verschluss 500 hat einen Öffnungs/Schließmechanismus, der durch einen Motor angetrieben wird. Der Verschluss 500 ist so aufgebaut, dass er zwischen einem offenen Zustand zum Ermöglichen, dass Luft durch diesen hindurchströmt, und einem geschlossenen Zustand schaltet, bei dem der Kanal der Luft auf der Basis des Steuersignals von der Steuereinrichtung 400 blockiert wird.
Der Verschluss 500 ist beispielsweise an dem Fahrzeugkörper vorgesehen. Der Verschluss 500 kann mit dem Paket einstückig sein, das den Radiator 301 umfasst. In diesem Fall hat die Fahrzeugkühlvorrichtung 100 den Verschluss 500. Die vorstehend dargelegte Beschreibung bezieht sich auf den Gesamtaufbau der Fahrzeugkühlvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Nachstehend ist ein Luftkonditioniersteuerprozess der Steuereinrichtung 400 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der in 3 gezeigte Prozess wird wiederholt ausgeführt, während die Steuereinrichtung 400 arbeitet.
Zunächst wird bei Schritt S401 bestimmt, ob der Luftkonditionierschalter der Betriebstafel eingeschaltet ist. Wenn der Luftkonditionierschalter eingeschaltet ist, geht der Prozess zu Schritt S402 weiter.
Bei Schritt S402 wird bestimmt, ob der Kühlzyklus in dem Kühlbetrieb ist. Das heißt, bei Schritt S402 wird bestimmt, ob der Kühlmodus als die Luftkonditionieranforderung gewählt ist. Wenn der Kühlzyklus in dem Kühlbetrieb ist, geht der Prozess zu Schritt 403 weiter. In diesem Fall bewirkt im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung die Steuereinrichtung 400, dass der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator fungiert. Nach dem Schritt S403 führt der Wärmepumpenzyklus 200 den Kühlvorgang (Kühlbetrieb) aus. Das heißt, das Kühlmittel strömt in dem Kanal, wie dies anhand von weißen Pfeilen in dem Wärmezyklus 200 gemäß 1 gezeigt ist.
Bei Schritt S403 gemäß 3 wird bestimmt, ob die Kühllast für den Kühlbetrieb geringer als eine Referenzlast ist. Die Kühllast ist eine Last, die beispielsweise auf den Kompressor 201 aufgebracht wird. Die Kühllast ist beispielsweise eine Arbeitslast des Kompressors 201. Das heißt, es wird bestimmt, ob die Arbeitslast zum Erfüllen der Luftkonditionieranforderung geringer als die Referenzlast ist. Wenn bei Schritt S403 bestimmt wird, dass die Kühllast geringer als die Referenzlast ist, geht der Prozess zu Schritt S404 weiter.
Bei Schritt S404 wird bestimmt, ob die Temperatur des durch den Radiator 301 strömenden Kühlmittels geringer als eine Referenztemperatur ist. Wenn bei Schritt S404 bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlmittels geringer als die Referenztemperatur ist, geht der Prozess zu Schritt S405 weiter.
Bei Schritt S405 wird eine erste Aufwärmsteuerung ausgeführt. Genauer gesagt wird der Verschluss 500 geschlossen, und das Gebläse 206 wird in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben, wie dies in 4 gezeigt ist. Als ein Ergebnis wird die Wärme des Außenwärmetauschers 205 zu dem Radiator 301 übertragen, und demgemäß kann der Kühlstoff erwärmt werden, dessen Temperatur niedriger als die Referenztemperatur ist. Das heißt, die Wärme des Außenwärmetauschers 205 wird zum Aufwärmen des Radiators 301 verwendet.
In der ersten Aufwärmsteuerung kann eine Steuerung zum Einstellen der Menge der bei dem Radiator 301 abgegebenen Wärme ausgeführt werden. In diesem Fall wird die Strömungsrate unter Verwendung der Zuführeinrichtung 302 eingestellt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird bei den in 3 gezeigten Schritten S402 bis S405 das Gebläse 206 in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben, wenn: der Wärmepumpenzyklus 200 in dem Kühlbetrieb ist; die Kühllast für den Kühlbetrieb geringer als die Referenzlast ist; und die Temperatur des Kühlstoffs geringer als die Referenztemperatur ist. Danach geht der Prozess zu Schritt S401 zurück.
Wenn bei Schritt S404 bestimmt wird, dass die Temperatur des durch den Radiator 301 strömenden Kühlstoffs bei oder oberhalb der Referenztemperatur ist, geht der Prozess zu Schritt S406 weiter. Bei Schritt S406 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als eine Referenzgeschwindigkeit ist. Wenn die Fahrzuggeschwindigkeit geringer als die Referenzgeschwindigkeit ist, geht der Prozess zu Schritt S407 weiter.
Bei Schritt S407 wird die erste Kühlsteuerung ausgeführt. Genauer gesagt wird der Verschluss 500 geschlossen, und das Gebläse 206 wird in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben. Die erste Kühlsteuerung ist die gleiche wie die erste Aufwärmsteuerung.
Jedoch unterscheidet sich der Effekt der ersten Kühlsteuerung von dem Effekt der ersten Aufwärmsteuerung. In der ersten Kühlsteuerung wird die Wärme des Außenwärmetauschers 205 zu dem Radiator 301 übertragen, und demgemäß kann der Kühlstoff bei oder oberhalb der Referenztemperatur gekühlt werden, ohne dass er übermäßig gekühlt wird. Das heißt die Wärme des Außenwärmetauschers 205 wird zum Kühlen des Radiators 301 verwendet. Der Schritt S407 ist beispielsweise eine Situation, bei der das Fahrzeug eine Neigung bei einer niedrigen Geschwindigkeit hinauffährt. Danach kehrt der Prozess zu Schritt S401 zurück.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird bei den Schritten S402 bis S404 und S406 das Gebläse 206 in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben, wenn: der Wärmepumpenzyklus 200 in dem Kühlbetrieb ist; die Kühllast für den Kühlbetrieb geringer als die Referenzlast ist; die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als die Referenztemperatur ist; und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als die Referenzgeschwindigkeit ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator in der ersten Aufwärmsteuerung und der ersten Kühlsteuerung verwendet. In diesem Fall kann der Rückwärtsdrehmodus des Gebläses 206 eine Zunahme der Temperatur der Luft, die in den Außenwärmetauscher 205 strömt, aufgrund der Wärme des Radiators 301 verhindern. Demgemäß kann in der ersten Aufwärmsteuerung der Radiator 301 aufgewärmt werden, ohne dass die Energie zum Betätigen des Kompressors 201 zunimmt, der das Kühlmittel zu dem Außenwärmetauscher 205 befördert. Im Gegensatz dazu kann in der ersten Kühlsteuerung der Kühlstoff gekühlt werden, ohne dass die Energie für das Betätigen des Kompressors 201 zunimmt. Demgemäß kann der Energieverbrauch des Fahrzeugs, das die Antriebsquelle des Kompressors 201 ist, verringert werden.
Des Weiteren strömt, da der Verschluss 500 geschlossen ist, wenn das Gebläse 206 in dem Rückwärtsdrehmodus arbeitet, die Luft nicht in den Radiator 301 von der Fahrzeugvorderseite, und die Luft strömt nicht von dem Radiator 301 zu dem Außenwärmetauscher 205. Demgemäß kann die Wärme des Außenwärmetauschers 205 effektiv zu dem Radiator 301 aufgrund des Rückwärtsdrehmodus des Gebläses 206 übertragen werden. Daher kann der Effekt zur Einsparung von Energie zum Betreiben des Kompressors 201 verbessert werden.
Wenn bei Schritt S406 bestimmt wird, dass die gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei oder oberhalb des Referenzwertes für die Geschwindigkeit ist, geht der Prozess zu Schritt S408 weiter. Bei Schritt S408 wird eine zweite Kühlsteuerung ausgeführt. Genauer gesagt wird der Verschluss 500 geöffnet, und das Gebläse 206 wird angehalten. Da das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit bei Schritt S408 fährt, ist es wahrscheinlich, dass die Luft in das Fahrzeug einströmt. Demgemäß wird das Gebläse 206 in dem Vorwärtsdrehmodus betrieben. Als ein Ergebnis kann der Radiator 301 gekühlt werden. Danach kehrt der Prozess zu Schritt S401 zurück.
Wenn bei Schritt S403 bestimmt wird, dass die Kühllast gleich wie oder größer als die Referenzlast ist, geht der Prozess zu Schritt S409 weiter. Bei Schritt S409 wird bestimmt, ob die Temperatur des durch den Radiator 301 strömenden Kühlstoffes niedriger als eine Referenztemperatur ist. Wenn bei Schritt S409 bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als die Referenztemperatur ist, geht der Prozess zu Schritt S405 weiter. In diesem Fall wird die vorstehend beschriebene erste Aufwärmsteuerung ausgeführt.
Das heißt, das Gebläse 206 wird in dem Rückwärtsdrehmodus bei den Schritten S402, S403 und S409 betrieben, wenn der Wärmepumpenzyklus 200 in dem Kühlbetrieb ist, die Kühllast für den Kühlbetrieb gleich wie oder größer als die Referenzlast ist; und die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als die Referenztemperatur ist. Danach kehrt der Prozess zu Schritt S401 zurück.
Wenn bei Schritt S409 bestimmt wird, dass die Temperatur des durch den Radiator 301 strömenden Kühlstoffes bei oder oberhalb der Referenztemperatur ist, geht der Prozess zu Schritt S410 weiter. Bei Schritt S410 wird die dritte Kühlsteuerung ausgeführt. Genauer gesagt verbleibt der Verschluss 500 in dem offenen Zustand, und das Gebläse 206 wird in dem Vorwärtsdrehmodus betrieben. Da die Kühllast hoch ist und die Temperatur des Kühlstoffs hoch ist, wird die Luft aktiv von der Außenseite des Fahrzeugs in der dritten Kühlsteuerung hereingenommen. Als ein Ergebnis kann der Radiator 301 gekühlt werden.
Vorstehend ist der Fall beschrieben, bei dem bei Schritt S402 bestimmt wird, dass der Kühlzyklus in dem Kühlbetrieb ist. Wenn bei Schritt S402 bestimmt wird, dass der Kühlzyklus nicht in dem Kühlbetrieb ist, geht der Prozess zu Schritt S411 weiter. Bei Schritt S411 wird eine Erwärmungssteuerung ausgeführt. Das heißt der Wärmepumpenzyklus 200 arbeitet in dem Erwärmungsmodus. In diesem Fall strömt das Kühlmittel in dem Kanal, wie dies anhand von schwarzen Pfeilen in dem Wärmepumpenzyklus 200 gemäß 1 gezeigt ist. Danach kehrt der Prozess zu Schritt S401 zurück.
Vorstehend ist der Fall beschrieben, bei dem bei Schritt S401 bestimmt wird, dass der Luftkonditionierschalter eingeschaltet ist. Wenn bei Schritt S401 bestimmt wird, dass der Luftkonditionierschalter an der Betriebstafel nicht eingeschaltet ist, geht der Prozess zu Schritt S412 weiter.
Bei Schritt S412 wird bestimmt, ob die Temperatur des durch den Radiator 301 strömenden Kühlstoffs niedriger als eine Referenztemperatur ist. Wenn bei Schritt S412 bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als die Referenztemperatur ist, geht der Prozess zu Schritt S413 weiter.
Bei Schritt S413 wird eine zweite Aufwärmsteuerung ausgeführt. Genauer gesagt wird der Verschluss 500 geschlossen, und das Gebläse 206 wird angehalten. Demgemäß kann der Radiator 301 aufgewärmt werden. Danach kehrt der Prozess zu Schritt S401 zurück.
Wenn bei Schritt S412 bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlstoffs gleich wie oder höher als die Referenztemperatur ist, geht der Prozess zu Schritt S414 weiter. Bei Schritt S414 wird eine vierte Kühlsteuerung ausgeführt. Genauer gesagt wird der Verschluss 500 geöffnet, und das Gebläse 206 wird angehalten. Als ein Ergebnis kann der Radiator 301 gekühlt werden. Danach kehrt der Prozess zu Schritt S401 zurück.
Wenn wie vorstehend beschrieben der Wärmepumpenzyklus 200 für das Kühlen verwendet wird, wird der Verschluss 500 geschlossen und wird das Gebläse 206 in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben. Demgemäß kann die Erhöhung der Temperatur der Luft, die in den Außenwärmetauscher 205 strömt, aufgrund der Temperatur des Radiators 301 vermieden werden. Als ein Ergebnis kann eine Zunahme der Leistung zum Betätigen des Kompressors 201 in dem Wärmepumpenzyklus 200 vermieden werden. Somit kann der Energieverbrauch der Sekundärbatterie des Fahrzeugs verringert werden, und der Fahrbereich des Fahrzeugs kann erweitert werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Konfigurationen beschrieben, die sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden. Wie dies in 5 gezeigt ist, umfasst der Kühlzyklus 300 einen ersten Kühlzyklus 304 und einen zweiten Kühlzyklus 305. In 5 sind die Vorrichtungen, die in dem Wärmepumpenzyklus 200 angeordnet sind, mit Ausnahme des Außenwärmetauschers 205 weggelassen worden. Die Steuereinrichtung 400 ist ebenfalls weggelassen worden.
Der erste Kühlzyklus 304 ist ein Kreislauf, der durch einen ersten Kanal 306 und einen zweiten Kanal 307 gebildet ist, durch den der Kühlstoff zirkuliert. Der erste Kanal 306 und der zweite Kanal 307 sind an einem ersten Verbindungsabschnitt 308 und an einem zweiten Verbindungsabschnitt 309 verbunden.
Ein erster Radiator 310 und eine erste Zuführeinrichtung 311 sind in dem ersten Kanal 306 angeordnet. Die erste Zuführeinrichtung 311 bewirkt, dass der Kühlstoff von dem ersten Verbindungsabschnitt 308 zu dem zweiten Verbindungsabschnitt 309 durch den ersten Radiator 310 strömt. Die erste Zuführeinrichtung 311 wird durch die Steuereinrichtung 400 gesteuert.
Ein erster Kühlabschnitt 312 und ein zweiter Kühlabschnitt 313 sind in dem zweiten Kanal 307 angeordnet. Der erste Kühlabschnitt 312 ist ein Element, das so aufgebaut ist, dass es den Inverter (Wandler) kühlt. Der zweite Kühlabschnitt 313 ist ein Element, das so aufgebaut ist, dass es den Motorgenerator kühlt. Der Inverter (Wandler) ist eine elektrische Schaltung, die so aufgebaut ist, dass sie einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt und den Wechselstrom zu dem Motorgenerator liefert. Der Motorgenerator ist ein Drehmotor (Elektromotor), der so aufgebaut ist, dass er eine Antriebskraft ausübt und elektrische Energie erzeugt. Die Temperatur des Kühlstoffs zum Kühlen des Inverters und des Motorgenerators ist beispielsweise zwischen 60 und 65 °C.
Der zweite Kühlzyklus 305 ist ein Kreislauf, der durch einen dritten Kanal 314 und einen vierten Kanal 315 gebildet ist, durch die der Kühlstoff zirkuliert. Der dritte Kanal 314 und der vierte Kanal 315 sind an einem dritten Verbindungsabschnitt 316 und einem vierten Verbindungsabschnitt 317 verbunden. Ein erstes Schaltventil 318 ist an dem vierten Verbindungsabschnitt 317 vorgesehen. Das erste Schaltventil 318 ist beispielsweise ein Drei-Wege-Ventil.
Ein zweiter Radiator 319 ist in dem dritten Kanal 314 angeordnet. Der zweite Radiator 319 ist parallel zu dem ersten Radiator 310 in dem ersten Kanal 306 angeordnet. Der erste Radiator 310 und der zweite Radiator 319 sind an der Fahrzeugvorderseite des Außenwärmetauschers 205 angeordnet.
Ein dritter Kühlabschnitt 320, ein vierter Kühlabschnitt 321 und eine zweite Zuführeinrichtung 322 sind in dem vierten Kanal 315 angeordnet. Der dritte Kühlabschnitt 320 ist ein Element, das so aufgebaut ist, dass es beispielsweise die Sekundärbatterie kühlt. Der vierte Kühlabschnitt 321 ist ein Wärmetauscher, der so aufgebaut ist, dass er den Kühlstoff kühlt durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlstoff und dem unter niedriger Temperatur und unter niedrigem Druck stehenden Kühlmittel in dem Kühlkreislauf. Der vierte Kühlabschnitt 321 ist beispielsweise ein Kühler (Wärmetauscher). Der Kühlkreislauf ist beispielsweise der vorstehend beschriebene Wärmepumpenzyklus 200. Die zweite Zuführeinrichtung 322 bewirkt, dass der Kühlstoff von dem dritten Verbindungsabschnitt 316 zu dem vierten Verbindungsabschnitt 317 durch den vierten Kühlabschnitt 321 und den dritten Kühlabschnitt 320 strömt. Die zweite Zuführeinrichtung 322 wird durch die Steuereinrichtung 400 gesteuert. Die Temperatur des Kühlstoffs zum Kühlen der Sekundärbatterie beträgt beispielsweise 30 °C.
Der zweite Kühlzyklus 305 umfasst ein einen fünften Verbindungsabschnitt 323, einen sechsten Verbindungsabschnitt 324 und einen Bypasskanal 325. Der Bypasskanal 325 verbindet den fünften Verbindungsabschnitt 323 und den sechsten Verbindungsabschnitt 324. Der durch den Bypasskanal 325 strömende Kühlstoff zirkuliert durch den dritten Kühlabschnitt 320 und den vierten Kühlabschnitt 321, ohne dass er durch den zweiten Radiator 319 strömt. Ein zweites Schaltventil 326 ist an dem fünften Verbindungsabschnitt 323 vorgesehen. Das zweite Schaltventil 326 ist beispielsweise ein 3-Wege-Ventil.
Der erste Kühlzyklus 304 und der zweite Kühlzyklus 305 sind miteinander durch einen siebenten Verbindungsabschnitt 327 und einen achten Verbindungsabschnitt 328 verbunden. Der siebente Verbindungsabschnitt 327 verbindet den ersten Verbindungsabschnitt 308 und der dritten Verbindungsabschnitt 316. Der achte Verbindungsabschnitt 328 verbindet den zweiten Verbindungsabschnitt 309 und den vierten Verbindungsabschnitt 317.
In dem vorstehend beschriebenen Kühlzyklus 300 wird eine Steuerung zum Verringern der Wärmemenge, die an dem Radiator 301 abgegeben wird, in der ersten Aufwärmsteuerung des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet, wenn die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als ein Grenzwert ist.
Zunächst wird das Einströmen des Kühlstoffs von dem vierten Kanal 315 in den vierten Verbindungsabschnitt 317 durch das erste Schaltventil 318 blockiert. Des Weiteren wird das Einströmen des Kühlstoffs von dem dritten Verbindungsabschnitt 316 in den vierten Kanal 315 durch das zweite Schaltventil 326 blockiert. Als ein Ergebnis bilden der erste Kanal 306, der zweite Kanal 307 und der dritte Kanal 314 einen geschlossenen Kreislauf. Außerdem bilden der Bypasskanal 325 und der vierte Kanal 315 einen geschlossenen Kreislauf.
Das heißt der durch die erste Zuführeinrichtung 311 gelieferte Kühlstoff strömt durch den ersten Kühlabschnitt 312, den zweiten Kühlabschnitt 313 und den ersten Radiator 310 und kehrt dann zu der ersten Zuführeinrichtung 311 zurück. Außerdem strömt der durch die erste Zuführeinrichtung 311 gelieferte Kühlstoff durch das erste Schaltventil 318, den zweiten Radiator 319 und den ersten Radiator 310 und kehrt dann zu der ersten Zuführeinrichtung 311 zurück.
Im Gegensatz dazu strömt der durch die zweite Zuführeinrichtung 322 gelieferte Kühlstoff durch den vierten Kühlabschnitt 321, den dritten Kühlabschnitt 320, den Bypasskanal 325 und das zweite Schaltventil 326 und kehrt dann zu der zweiten Zuführeinrichtung 322 zurück.
Bei vorstehend ausgebildeten Kreisläufen wird der Verschluss 500 geschlossen. Des Weiteren erlangt die Steuereinrichtung 400 die Temperatur des durch die erste Zuführeinrichtung 311 gelieferten Kühlstoffs. Wenn die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als der Grenzwert ist, steuert die Steuereinrichtung 400 die Menge des Kühlstoffs, der durch die erste Zuführeinrichtung 311 geliefert wird, derart, dass die Temperatur des Kühlstoffs nicht den Grenzwert überschreitet.
Als ein Ergebnis wird, da die Wärmemenge, die an dem ersten Radiator 310 und dem zweiten Radiator 319 abgegeben wird, unterdrückt wird (niedriggehalten wird), die Zunahme der Temperatur der Luft unterdrückt, die in den Außenwärmetauscher 205 einströmt. Dadurch kann der gleiche Effekt wie im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen werden.
Da außerdem die Außenluft nicht mit dem ersten Radiator 310 und dem zweiten Radiator 319 in Kontakt steht, wird der Kühlstoff nicht übermäßig gekühlt. Demgemäß nimmt ein mechanischer Verlust des Motors der ersten Zuführeinrichtung 311 nicht zu. Daher kann eine Zunahme des Energieverbrauchs durch die erste Zuführeinrichtung 311 vermieden werden. Das heißt, da der Energieverbrauch durch den Kompressor 201 und die erste Zuführeinrichtung 311 für den Kühlbetrieb im Sommer niedrig gehalten werden kann, ist der Energieeinspareffekt des Fahrzeugs sehr hoch.
In der ersten Aufwärmsteuerung wird das Gebläse 206 in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben. Jedoch ist die Betätigung des Gebläses 206 nicht erforderlich. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 400 das Gebläse 206 anhalten, während die Steuereinrichtung 400 die erste Zuführeinrichtung 311 so steuert, dass die Strömungsrate des Kühlstoffs abnimmt.
Als ein Abwandlungsbeispiel kann ein elektromagnetisches Ventil 329 für ein Regulieren der Strömungsrate des Kühlstoffs an einem Abschnitt des ersten Kanals 306 stromabwärtig der ersten Zuführeinrichtung 311 vorgesehen werden. Der erste Kühlzyklus 304 kann ein Beispiel des Kühlkanals sein.
In diesem Aufbau ist die Steuereinrichtung 402 aufgebaut, dass sie die Temperatur des Kühlstoffs erlangt. Wenn die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als der Grenzwert ist, steuert die Steuereinrichtung 400 das elektromagnetische Ventil 329 so, dass die Temperatur des Kühlstoffs den Grenzwert nicht überschreitet.
Des Weiteren ist das vorliegende Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die Steuerung zum Senken des Wärmeabstrahlungsbetrages an dem ersten Radiator 310 und dem zweiten Radiator 319 bei der ersten Aufwärmsteuerung des ersten Ausführungsbeispiels gedacht. Jedoch kann unabhängig von der ersten Aufwärmsteuerung die Steuereinrichtung 400 eine Steuerung zum Senken der Wärmeabstrahlungsmenge des ersten Radiators 310 und des zweiten Radiators 319 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausführen, wenn der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Konfigurationen beschrieben, die sich gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden. Wie dies in 8 gezeigt ist, hat der erste Kühlzyklus 304 einen Bypasskanal 330 und ein elektromagnetisches Ventil 331.
Der Bypasskanal 330 ist ein Kanal, der parallel zu dem ersten Radiator 310 vorgesehen ist. Das Kühlmittel umgeht den ersten Radiator 310 durch den Bypasskanal 330. Das heißt der Bypasskanal 330 ist ein Kanal, der eine Einlassseite des ersten Radiators 310 und eine ein Einlassseite der ersten Zuführeinrichtung 311 verbindet.
Das elektromagnetische Ventil 331 ist in dem Bypasskanal 330 angeordnet. Das elektromagnetische Ventil 331 wird durch die Steuereinrichtung 400 gesteuert, um die Strömungsrate des durch den Bypasskanal 330 strömenden Kühlstoffs zu regulieren.
Wenn der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator dem Kühlzyklus 300 im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, erlangt die Steuereinrichtung 400 die Temperatur des Kühlstoffs und führt abwechselnd den Aufwärmmodus und den Kühlmodus auf der Basis der Temperatur des Kühlstoffs aus.
Genauer gesagt führt die Steuerung 400 den Aufwärmmodus für ein Erhöhen der Temperatur des Kühlstoffs aus, wenn die Temperatur des Kühlstoffs niedriger als der Grenzwert ist. In diesem Fall steuert die Steuereinrichtung 400 das erste Schaltventil 318 so, dass der Kühlstoff blockiert wird, der von dem ersten Kanal 306 zu dem zweiten Kanal 314 strömt, wie dies in 9 gezeigt ist. Darüber hinaus öffnet die Steuereinrichtung 400 das elektromagnetische Ventil 331 derart, dass die Strömungsrate des Kühlstoffs in dem Bypasskanal 330 größer als die Strömungsrate des Kühlstoffs ist, der durch den ersten Radiator 310 oder den zweiten Radiator 319 strömt.
Als ein Ergebnis wird der Kühlstoff in dem ersten Kühlzyklus 304 durch die erste Zuführeinrichtung 311 gepumpt, um durch den Bypasskanal 330 und den zweiten Kanal 307 zu zirkulieren. Demgemäß wird der Kühlstoff an dem ersten Kühlabschnitt 312 und dem zweiten Kühlabschnitt 313 erwärmt. Der erste Radiator 310 unter zweite Radiator 319 werden nicht verwendet, bis der Kühlstoff aufgewärmt ist.
In dem Aufwärmmodus werden der erste Radiator 310 und zweite Radiator 319 nicht verwendet. In diesem Fall kann der Verschluss 500 geöffnet sein, und der Verschluss 500 kann geschlossen werden, wie dies in 10 gezeigt ist. Wenn der Verschluss 500 geöffnet wird, wird das Gebläse 206 in dem Vorwärtsdrehmodus betrieben (oder z.B. schrittweise betrieben). Da der erste Radiator 310 und der zweite Radiator 319 nicht verwendet werden, wird der Wärmepumpenzyklus 200 sogar dann nicht beeinflusst, wenn das Gebläse 206 bewirkt, dass die Luft durch die Radiatoren strömt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Verschluss 500 geschlossen wird, das Gebläse 206 in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben.
In dem Aufwärmmodus steuert die Steuereinrichtung 400 das zweite Schaltventil 326 so, dass der Kühlstoff blockiert wird, der von dem dritten Kanal 314 zu dem fünften Verbindungsabschnitt 323 strömt. Als ein Ergebnis zirkuliert der in dem vierten Kanal 315 befindliche Kühlstoff in einem geschlossenen Kreislauf.
Wenn das Aufwärmen des Kühlstoffs in dem Aufwärmmodus vollendet ist, schaltet der Modus zu dem Kühlmodus. Genauer gesagt führt die Steuereinrichtung 400 den Kühlmodus zum Verringern der Temperatur des Kühlstoffs aus, wenn die Temperatur des Kühlstoffs höher als der Grenzwert ist. In diesem Fall steuert die Steuereinrichtung 400 das erste Schaltventil 318 so, dass der Kühlstoff blockiert wird, der von dem vierten Kanal 315 zu dem vierten Verbindungsabschnitt 317 strömt, wie dies in 11 gezeigt ist. Des Weiteren wird das Einströmen des Kühlstoffs von dem dritten Verbindungsabschnitt 316 in den vierten Kanal 315 durch das zweite Schaltventil 326 blockiert.
Außerdem schließt die Steuereinrichtung 400 das elektromagnetische Ventil 331, sodass die Strömungsrate des Kühlstoffs, der durch den ersten Radiator 310 oder den zweiten Radiator 319 strömt, größer ist als die Strömungsrate des Kühlstoffs in dem Bypasskanal 330. Als ein Ergebnis strömt der Kühlstoff nicht durch den Bypasskanal 330. Außerdem wird die Wärme des Kühlstoffs an dem ersten Radiator 310 und dem zweiten Radiator 319 abgegeben.
In dem Kühlmodus wird der Verschluss 500 geschlossen und das Gebläse 206 wird in dem Rückwärtsdrehmodus betrieben, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 4 erläutert ist. Das heißt, wenn der erste Radiator 310 unter zweite Radiator 319 verwendet werden, bläst das Gebläse 206 die Luft zu dem Verschluss 500. Als ein Ergebnis beeinflusst die Wärme, die an dem ersten Radiator 310 und dem zweiten Radiator 319 abgegeben wird, nicht den Wärmepumpenzyklus 200.
Die Steuereinrichtung 400 führt wahlweise den Aufwärmmodus oder den Kühlmodus auf der Basis der Temperatur des Kühlstoffs, solange der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator fungiert, im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung aus. Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die Wärmemenge, die bei dem ersten Radiator 310 und dem zweiten Radiator 319 abgegeben wird, begrenzt werden.
Der Aufbau der Fahrzeugkühlvorrichtung 100 gemäß dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Beispiel der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau ist nicht beschränkt und kann innerhalb der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden. Beispielsweise sind die Konfigurationen des Wärmepumpenzyklus 200 und des Kühlzyklus 300 lediglich Beispiele und können abgewandelt werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Verschluss 500 in dem Fahrzeug vorgesehen. Jedoch muss der Verschluss 500 nicht in dem Fahrzeug vorgesehen sein. In diesem Fall steuert die Steuereinrichtung 400 das Gebläse 206, wenn der Außenwärmetauscher 205 als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung fungiert.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Fahrzeugkühlvorrichtung in einem Elektrofahrzeug verwendet. Jedoch kann die Fahrzeugkühlvorrichtung in einem Hybridfahrzeug wie beispielsweise ein PHEV verwendet werden.
Es sollte verständlich sein, dass die auf der Basis der Ausführungsbeispiele beschriebene vorliegende Erfindung nicht auf die hierbei aufgezeigten Ausführungsbeispiele oder Strukturen beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die vorliegende Erfindung verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken. Außerdem fallen, während die verschiedenen Elemente in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielartig sind, andere Kombinationen und Konfigurationen inklusive mehr Elementen, weniger Elementen oder lediglich einem einzelnen Element, ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018000907 [0001]
JP 2013126858 A [0004]

Claims

Fahrzeugkühlvorrichtung mit: einem Außenwärmetauscher (205), zu dem ein Kühlmittel in einem Kühlzyklus durch einen Kompressor (201) eines Fahrzeugs geliefert wird; einem Radiator (301, 310, 319), zu dem ein Wärmeübertragungsmedium durch eine Zuführeinrichtung (302, 311, 322) des Fahrzeugs geliefert wird, wobei der Radiator an einer in Bezug auf das Fahrzeug vorderen Seite des Außenwärmetauschers angeordnet ist; einem Gebläse (206), das an einer in Bezug auf das Fahrzeug hinteren Seite des Außenwärmetauschers angeordnet ist; und einer Steuereinrichtung (400), die so aufgebaut ist, dass sie den Kompressor und die Zuführeinrichtung im Ansprechen auf eine Luftkonditionieranforderung des Fahrzeugs steuert, wobei das Gebläse Folgendes aufweist: einen Vorwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Radiator zu dem Außenwärmetauscher strömt, und einen Rückwärtsdrehmodus zum Bewirken, dass Luft von dem Außenwärmetauscher zu dem Radiator strömt, und die Steuereinrichtung das Gebläse in dem Rückwärtsdrehmodus steuert, wenn der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird.
Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren Folgendes aufweist: einen Verschluss (500), der in Bezug auf das Fahrzeug an einer vorderen Seite des Radiators angeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie den Verschluss schließt, wenn die Steuereinrichtung das Gebläse in dem Rückwärtsdrehmodus steuert.
Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, wenn der Kühlzyklus in einem Kühlbetrieb ist, eine Kühllast für den Kühlbetrieb geringer als eine Referenzlast ist, und eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums niedriger als eine Referenztemperatur ist.
Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, wenn der Kühlzyklus in einem Kühlbetrieb ist, eine Kühllast für den Kühlbetrieb geringer als eine Referenzlast ist, eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums gleich wie oder höher als eine Referenztemperatur ist, und eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als eine Referenzgeschwindigkeit ist.
Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, wenn der Kühlzyklus in einem Kühlbetrieb ist, eine Kühllast für den Kühlbetrieb gleich wie oder größer als eine Referenzlast ist, und eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums gleich wie oder höher als eine Referenztemperatur ist.
Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, wenn eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums geringer als ein Grenzwert ist, und die Steuereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums erlangt, und wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums geringer als der Grenzwert ist, die Steuereinrichtung die Menge des Wärmeübertragungsmediums, das durch die Zuführeinrichtung geliefert wird, so steuert, dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums den Grenzwert nicht überschreitet.
Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren Folgendes aufweist: ein elektromagnetisches Ventil (329), das in einem Kühlkanal (304) angeordnet ist, durch den das Wärmeübertragungsmedium strömt, wobei das elektromagnetische Ventil so aufgebaut ist, dass es eine Strömungsrate des Wärmeübertragungsmediums einstellt, wobei der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, wenn eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums geringer als ein Grenzwert ist, die Steuereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums erlangt, und wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums geringer als der Grenzwert ist, die Steuereinrichtung die Strömungsrate des Wärmeübertragungsmediums durch das elektromagnetische Ventil so steuert, dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums den Grenzwert nicht überschreitet.
Fahrzeugkühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren Folgendes aufweist: einen Bypasskanal (330), der in einem Kühlkanal vorgesehen ist, durch den das Wärmeübertragungsmedium strömt, wobei der Kühlstoff den Radiator (310) durch den Bypasskanal umgeht; und ein elektromagnetisches Ventil (331), das in den Kühlkanal angeordnet ist, wobei das elektromagnetische Ventil so aufgebaut ist, dass es eine Strömungsrate des Wärmeübertragungsmediums in dem Bypasskanal einstellt, wobei der Außenwärmetauscher als ein Kondensator im Ansprechen auf die Luftkonditionieranforderung verwendet wird, wenn eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums geringer als ein Grenzwert ist, die Steuereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums erlangt, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums geringer als der Grenzwert ist, die Steuereinrichtung das elektromagnetische Ventil öffnet, um einen Aufwärmmodus so auszuführen, dass die Strömungsrate des durch den Bypasskanal strömenden Wärmeübertragungsmediums größer als die Strömungsrate des durch den Radiator strömenden Wärmeübertragungsmediums ist, um die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums zu erhöhen, und wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums höher als der Grenzwert ist, die Steuereinrichtung das elektromagnetische Ventil schließt, um einen Kühlmodus so auszuführen, dass die Strömungsrate des durch den Radiator strömenden Wärmeübertragungsmediums größer als die Strömungsrate des durch den Bypasskanal strömenden Wärmeübertragungsmediums ist, um die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums zu verringern.