DE112018006941T5

DE112018006941T5 - Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie

Info

Publication number: DE112018006941T5
Application number: DE112018006941.9T
Authority: DE
Inventors: Kouji Shimizu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-12-03
Also published as: US11509007B2; JP2019129087A; JP6984439B2; WO2019146240A1; US20200343611A1

Abstract

Ein Kältekreislauf (10) kühlt eine Batterie. Eine Steuerungseinrichtung (15) steuert eine Kältemittelströmungsrate, die durch ein Batteriekühlsystem (30) strömt, um eine Temperatur der Batterie einzustellen. Die Steuerungseinrichtung stellt die Kältemittelströmungsrate ein, die in dem Batteriekühlsystem strömt, sodass ein in dem Batteriekühlsystem zurückgehaltenes Öl in Richtung des Kompressors (12) gespült wird. Das Batteriekühlsystem hat eine Vielzahl von parallelen Systemen (31, 32). Elektrische Expansionsventile (31b, 32b) werden gesteuert, um einen Ölrücklaufbetrieb in einer abwechselnden oder geordneten Weise bereitzustellen. In dem Ölrücklaufbetrieb wird eine Strömungsrate des Kältemittels, das durch einen Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, über eine Strömungsrate des Kältemittels erhöht, die mittels einer Temperatursteuerungseinheit strömt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht das Prioritätsvorrecht der am 25. Januar 2018 in Japan eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-10581 , wobei die gesamte Offenbarung der obigen Anmeldung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die Offenbarung in dieser Beschreibung betrifft eine Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie.
Stand der Technik
Patentschriften 1 bis 3 verwenden einen Dampfkompressionskältekreislauf zum Einstellen einer Temperatur einer Batterie. Die Inhalte der in der Zitierliste aufgelisteten Schriften sind durch Bezugnahme als Erläuterung von technischen Elementen in dieser Beschreibung aufgenommen.
Zitierliste
Patentschrift

Patentschrift 1: JP 2007 - 69 733 A
Patentschrift 2: JP 2005 - 90 862 A
Patentschrift 3: JP H05 - 344 606 A

Zusammenfassung
In der Zitierliste kann ein Kanal zum Kühlen der Batterie ein Öl des Kältekreislaufs zurückhalten. Das zurückgehaltene Öl kann eine Schmierfähigkeit des Kältekreislaufs reduzieren. Das zurückgehaltene Öl verschlechtert beispielsweise die Schmierfähigkeit in einem Kompressor des Kältekreislaufs. In einem anderen Aspekt kann das zurückgehaltene Öl eine Verdampfung von Kältemittel in dessen Kanälen verhindern. In den obigen Aspekten oder in anderen nicht erwähnten Aspekten gibt es einen Bedarf für weitere Verbesserungen in der Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie.
Es ist ein Ziel der Offenbarung, eine Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie bereitzustellen, die ein zurückgehaltenes Öl in einem Kanal zum Kühlen der Batterie unterdrückt.
Es ist ein weiteres Ziel der Offenbarung, eine Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie bereitzustellen, bei der es möglich ist, eine Verschlechterung einer Schmierfähigkeit in einem Kompressor eines Kältekreislaufs zu unterdrücken.
Die hier offenbarte Batteriekühlkältekreislaufvorrichtung hat: einen Kältekreislauf (10), der eine Vielzahl von parallelen Systemen (31, 32, 3n) zum Kühlen der Batterie (40) umfasst; eine Temperatursteuerungseinheit (151), die die Strömungsrate des Kältemittels steuert, das durch die Vielzahl von parallelen Systemen strömt, um eine Temperatur der Batterie einzustellen; und eine Ölrücklaufsteuerungseinheit (152, 452a, 452b), die ein in einem Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen zurückgehaltenes Öl durch Erhöhen einer Kältemittelströmungsrate, die in einem Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, über eine Kältemittelströmungsrate, die mittels der Temperatursteuerungseinheit strömt, weg spült, und zur selben Zeit eine Kältemittelströmungsrate, die durch den verbleibenden Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, aufrechterhält oder verringert.
Gemäß der offenbarten Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie kann eine Temperatur der Batterie mittels einer Temperatursteuerungseinheit eingestellt werden. Darüber hinaus, selbst falls ein Öl in einem Teil unter einer Vielzahl von parallelen Systemen zurückgehalten wird, kann das zurückgehaltene Öl weggespült werden. Insbesondere erhöht eine Ölrücklaufsteuerungseinheit eine Strömungsrate eines Kältemittels, das durch einen Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, über eine Strömungsrate des Kältemittels, das mittels der Temperatursteuerungseinheit strömt. Zur selben Zeit wird die Strömungsrate des Kältemittels, das durch den verbleibenden Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, durch die Ölrücklaufsteuerungseinheit aufrechterhalten oder verringert. Aus diesem Grund kann das Öl in einem Teil des parallelen Systems weggespült werden, ohne eine gesamte Strömungsrate des Kältemittels, das in dem Kältekreislauf zirkuliert, zu erhöhen. Deshalb ist es möglich, durch das zurückgehaltene Öl verursachte Schwierigkeiten zu unterdrücken, ohne einen Leistungsbedarf des Kältekreislaufs zu erhöhen.
Die offenbarten Aspekte in dieser Beschreibung übernehmen verschiedene technische Lösungen voneinander, um ihre jeweiligen Ziele zu erreichen. Bezugszeichen in Klammern, die in Ansprüchen und diesen Abschnitt genannt sind, zeigen beispielhaft entsprechende Beziehungen mit Teilen von später beschriebenen Ausführungsformen und sind nicht dazu gedacht, technische Umfänge zu begrenzen. Die Ziele, Merkmale und Vorteile, die in dieser Beschreibung offenbart sind, werden durch Bezugnahme auf folgende ausführliche Beschreibungen und begleitende Zeichnungen ersichtlich werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das einen Kältekreislauf einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batterie zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung eines Kältekreislaufs zeigt.
4 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs des Kältekreislaufs zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batterie einer zweiten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung einer dritten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung einer vierten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs des Kältekreislaufs zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das einen Kältekreislauf einer fünften Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das einen Kältekreislauf einer sechsten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Vielzahl von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In einigen Ausführungsformen werden Teile, die funktional und/oder strukturell entsprechend und/oder verbunden sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder Bezugszeichen mit verschiedenen Hunderterstellen oder höheren Stellen versehen. Für Teile, die sich entsprechen, und/oder verbundene Teile können zusätzliche Erläuterungen zu der Beschreibung von anderen Ausführungsformen gemacht werden.
Erste Ausführungsform
In 1 stellt eine Kältekreislaufvorrichtung 1 zum Kühlen einer Batterie eine Kältekreislaufvorrichtung für Fahrzeuge bereit. Der Begriff Fahrzeug sollte in einem breiten Sinn interpretiert werden und umfasst einen sich bewegenden Körper, wie ein Fahrzeug, ein Flugzeug, ein Schiff, und einen sich bewegenden Körper, wie eine Vergnügungsanlage. Die Batteriekühlkältekreislaufvorrichtung 1 stellt eine Temperatur der Batterie durch Kühlen der Batterie ein, die in dem Fahrzeug verwendet wird. In der folgenden Beschreibung wird ein Steuern einer Temperatur der Batterie typischerweise im Sinne von Kühlen beschrieben. Die Batterie in dieser Ausführungsform ist eine verhältnismäßig große Batterie, die einem Fahrzeugfahrmotor elektrische Leistung zuführt.
Die Batteriekühlkältekreislaufvorrichtung 1 umfasst einen
Dampfkompressionskältekreislauf 10. Gleichzeitig stellt der Kältekreislauf 10 eine Kältekreislaufvorrichtung für eine Klimatisierung bereit. Der Kältekreislauf 10 hat ein Kältemittel 11. Der Kältekreislauf 10 bildet einen Kreislauf, in dem das Kältemittel 11 zirkuliert. Der Kältekreislauf 10 umfasst einen Kompressor 12. Der Kompressor 12 saugt das Kältemittel und komprimiert das Kältemittel. Der Kompressor 12 wird durch Elektrizität angetrieben. Der Kältekreislauf 10 umfasst einen Radiator 13, der Wärme von dem durch den Kompressor 12 komprimierten Kältemittel abstrahlt. Der Radiator 13 wird auch ein Verflüssiger genannt. Der Kompressor 12 und der Radiator 13 stellen hauptsächlich ein Hochdrucksystem in dem Kältekreislauf 10 bereit. Der Kältekreislauf 10 hat ein Öl 14, das den Kompressor 12 schmiert und zusammen mit dem Kältemittel 11 strömt. Des Weiteren hat der Kältekreislauf 10 eine Steuerungseinrichtung 15 (ECU).
Der Kältekreislauf 10 hat ein Niederdrucksystem, das das Kältemittel verdampft. Der Kältekreislauf 10 umfasst ein Klimatisierungssystem 20 und ein Batteriekühlsystem 30. Das Klimatisierungssystem 20 und das Batteriekühlsystem 30 stellen hauptsächlich das Niederdrucksystem bereit.
Das Klimatisierungssystem 20 umfasst einen Kühler 21 und ein elektrisches Expansionsventil 22 als einen Druckminderer. Der Kühler 21 ist ein Wärmetauscher, der Luft kühlt. Der Kühler 21 wird auch ein Verdampfer genannt. Das Klimatisierungssystem 20 hat einen Sensor 23, um den Grad einer Überhitzung des Kältemittels in der Nähe des Auslasses des Kühlers 21 zu erfassen. Der Sensor 23 kann durch einen Temperatursensor bereitgestellt werden. Der Sensor 23 kann durch verschiedene Sensoren, wie ein Drucksensor und ein Überhitzungssensor, bereitgestellt werden. Der Sensor 23 gibt ein Signal aus, das einen Kühlungsgrad des Kühlers 21 anzeigt. Das Signal des Sensors 23 wird verwendet, um das elektrische Expansionsventil 22 zu steuern. Die Steuerungseinrichtung 15 steuert das elektrische Expansionsventil 22 beruhend auf dem Signal von dem Sensor 23.
Das Batteriekühlsystem 30 hat eine Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32. Jedes der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 stellt ein Niederdrucksystem bereit. In dieser Ausführungsform hat das Batteriekühlsystem 30 zwei parallele Systeme 31 und 32. Das erste parallele System 31 und das zweite parallele System 32 sind gleich.
Die parallelen Systeme 31 und 32 haben Kühler 31a und 32a und elektrische Expansionsventile 31b und 32b als Druckminderer. Die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b stellen Strömungsrateneinstellungsventile bereit, die die Strömungsrate des Kältemittels in den Kühlern 31a und 32a steuern. Die Kühler 31a und 32a sind Wärmetauscher, die die Batterie kühlen. Die Kühler 31a und 32a werden auch Verdampfer genannt. Die parallelen Systeme 31 und 32 haben Sensoren 31c und 32c, um die Grade einer Überhitzung des Kältemittels in der Nähe der Auslässe der Kühler 31a und 32a zu erfassen. Die Sensoren 31c und 32c können durch einen Temperatursensor bereitgestellt werden. Die Sensoren 31c und 32c können durch verschiedene Sensoren bereitgestellt werden, wie ein Drucksensor und ein Überhitzungssensor. Die Sensoren 31c und 32c geben Signale aus, die den Kühlungsgrad der Kühler 31a und 32a anzeigen. Die Signale der Sensoren 31c und 32c werden verwendet, um die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b zu steuern. Die Steuerungseinrichtung 15 steuert die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b beruhend auf den Signalen der Sensoren 31c und 32c.
Die elektrischen Expansionsventile 22, 31b und 32b stellen eine Strömungsrateneinstellungseinheit bereit, die die Strömungsrate des Kältemittels steuert. Die Strömungsrateneinstellungseinheit kann die Kältemittelströmungsrate gemäß der Kühlungslast einstellen und kann die Kältemittelströmungsrate strömen lassen, die das stehende Öl drückt. Die Strömungsrateneinstellungseinheit kann zwischen einem Zustand, bei dem die Kältemittelströmungsrate gemäß der Kühlungslast eingestellt wird, und einem Zustand schalten, bei dem die Kältemittelströmungsrate zugeführt wird, um das zurückgehaltene Öl zu spülen. Der Zustand, bei dem die Kältemittelströmungsrate gemäß der Kühlungslast eingestellt wird, wird auch der Regelungszustand genannt. Der Zustand, bei dem die Kältemittelströmungsrate zugeführt wird, um das zurückgehaltene Öl zu spülen, wird ein Zustand mit großer Öffnung oder ein Ölrücklaufsteuerungszustand genannt.
Die elektrischen Expansionsventile 22, 31b und 32b umfassen Stellglieder, wie elektromagnetische Motoren. Die elektrischen Expansionsventile 22, 31b und 32b stellen kontinuierlich eine Lochöffnung als einen Druckminderer ein. Die elektrischen Expansionsventile 22, 31b und 32b werden auch elektronische Expansionsventile genannt. Die elektrischen Expansionsventile 22, 31b und 32b können durch verschiedene Vorrichtungen bereitgestellt werden, wie ein Parallelkreis eines Druckminderers und eines Magnetventils oder ein Parallelkreis eines temperaturempfindlichen Expansionsventils und eines Magnetventils.
Die Steuerungseinrichtung 15 ist eine elektronische Steuerungseinheit (Electronic Control Unit). Die Steuerungseinrichtung 15 hat mindestens eine arithmetische Verarbeitungseinheit (CPU) und mindestens eine Speichervorrichtung (MMR) als ein Speichermedium zum Speichern von Programmen und Daten. Die Steuerungseinrichtung 15 kann durch einen Mikrocomputer bereitgestellt werden, der ein computerlesbares Speichermedium umfasst. Das Speichermedium ist ein nicht flüchtiges materielles Speichermedium, das ein computerlesbares Programm in einer nicht flüchtigen Art und Weise speichert. Das Speichermedium kann durch einen Halbleiterspeicher, eine Magnetscheibe oder dergleichen vorgesehen werden. Die Steuerungseinrichtung 15 kann durch einen Computer oder durch einen Satz von Computerressourcen, die mittels einer Datenübertragungsvorrichtung verknüpft sind, bereitgestellt werden. Das Programm wird durch die Steuerungseinrichtung 15 ausgeführt, um zu bewirken, dass dir Steuerungseinrichtung 15 als die in dieser Beschreibung beschriebene Vorrichtung arbeitet und dass die Steuerungseinrichtung 15 arbeitet, um das in dieser Beschreibung beschriebene Verfahren auszuführen.
Das Steuerungssystem einschließlich der Steuerungseinrichtung 15 stellt verschiedene Elemente bereit. Mindestens ein Teil von solchen Elementen kann als ein Block zum Durchführen einer Funktion bezeichnet werden. In einem weiteren Aspekt kann mindestens ein Teil von diesen Elementen als Abschnitte oder Abschnitte, die als eine Konfiguration interpretiert werden, bezeichnet werden. Des Weiteren können nur in einem beabsichtigten Fall solche Elemente, die in dem Steuerungssystem umfassten, als Mittel zum Durchführen derer Funktionen bezeichnet werden.
Mittel und/oder Funktionen, die durch das Steuerungssystem bereitgestellt werden, können durch in einer Hauptspeichervorrichtung aufgezeichneter Software und einen Computer, der die Software ausführen kann, nur Software, nur Hardware oder einige Kombinationen von diesen bereitgestellt werden. Beispielsweise, wenn eine elektronische Schaltung, die eine Hardware ist, als die Steuerungseinrichtung dient, kann die elektronische Schaltung eine Digitalschaltung sein, die viele Logikschaltungen umfasst, oder eine Analogschaltung sein.
In 2 hat die Batterie 40, die durch das Batteriekühlsystem 30 gekühlt wird, eine Vielzahl von Zellbatterien 45. Eine Zellbatterie 45 ist ein Behälter, der ein gemeinsames Elektrolyt hat. Eine Zellbatterie 45 ist auch eine kleinste Batterieeinheit mit mindestens einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode. Die Vielzahl von Zellbatterien 45 sind in Reihe und/oder parallel verbunden. Die Batterie 40 hat eine Vielzahl von Gruppenbatterien 41 und 42. Jede der Gruppenbatterien 41 und 42 umfasst eine Vielzahl von Zellbatterien 45. In dem veranschaulichten Beispiel umfasst die Batterie 40 zwei Gruppenbatterien 41 und 42. Eine Gruppenbatterie 41 umfasst vier Zellbatterien 45.
Die Vielzahl von Kühlern 31a und 32a führen Wärme von der Batterie 40 dadurch ab, dass sie mit der Batterie 40 in einer direkten Weise in Kontakt kommen. Die Vielzahl von Kühlern 31a und 32a sind so angeordnet, dass von ihnen eine Vielzahl von Kühlleistungen einer Zellbatterie 45 zugeführt werden. Die Vielzahl von Kühlern 31a und 32a sind so angeordnet, dass von ihnen eine Vielzahl von Kühlleistungen einer Gruppenbatterie 41 zugeführt werden. Die Vielzahl von Kühlern 31a und 32a sind so angeordnet, dass von ihnen eine Vielzahl von Kühlleistungen einer Gruppenbatterie 42 zugeführt werden. Die Vielzahl von Kühlern 31a und 32a sind so angeordnet, dass von ihnen eine Vielzahl von Kühlleistungen einer Batterie 40 zugeführt werden. Die Kühlgegenstände können auch andere als der eine gezeigte sein.
Anders gesagt kühlen die Vielzahl von Kühlern 31a und 32a, die zu der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 gehören, eine Zellbatterie 45 oder eine Gruppenbatterie 41 und/oder Gruppenbatterie 42. Als Folge, selbst falls ein Teil der Kühlleistung eines Kühlers unter der Vielzahl von Kühlern 31a und 32a verringert ist oder die Kühlleistung verloren geht, kann der verbleibende Teil von Kühlern die Batterie kühlen. Deshalb wird eine Möglichkeit, dass die ganze Kühlleistung für die gesamte Batterie 40, die gesamte Gruppenbatterie 41, die gesamte Gruppenbatterie 42 und die gesamte einzelne Zellbatterie 45 verloren geht, unterdrückt.
In 3 ist ein Ölrücklaufsteuerungsvorgang 150 durch die Steuerungseinrichtung 15 gezeigt. In einem Schritt 151 führt die Steuerungseinrichtung 15 einen Kühlbetrieb aus, sodass die Kühler 21, 31a und 32a erforderliche Kühlleistungen durchführen. In dem Kühlbetrieb wird der Kompressor 12 betrieben und werden die elektrischen Expansionsventile 22, 31b, 32b gesteuert. Die Steuerungseinrichtung 15 steuert das elektrische Expansionsventil 22, um einen effizienten Grad von Überhitzung gemäß der Kühlungslast des Kühlers 21 zu erhalten. Die Steuerungseinrichtung 15 steuert die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b, um einen effizienten Grad von Überhitzung gemäß den Kühlungslasten der Kühler 31a und 32a zu erhalten. Dadurch stellt das Klimatisierungssystem 20 eine Entfeuchtung oder ein Kühlen bereit. In dem Batteriekühlsystem 30 wird die Batterie 40 gekühlt. Die Steuerungseinrichtung 15 regelt die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b gemäß den Ausgangssignalen der Sensoren 31c und 32c.
Wenn der Kältekreislauf 10 gemäß der Kühlungslast gesteuert wird, kann einiges Öl in den Kühlern 21, 31a und 32a zurückgehalten werden. Insbesondere, wenn die Kühlungslast gering ist, werden die Öffnungen der elektrischen Expansionsventile 22, 31b, 32b verengt. Deshalb wird die Kältemittelströmungsrate verringert und das Öl zurückgehalten. Solch ein zurückgehaltenes Öl verringert einen Ölrücklauf zu dem Kompressor 12 und beeinträchtigt eine Schmierung und/oder ein Kühlen des Kompressors 12. Des Weiteren kann das zurückgehaltene Öl einen Wärmeaustausch in den Kühlern 21, 31a und 32a behindern.
In einem Schritt 152 führt die Steuerungseinrichtung 15 eine Ölrücklaufsteuerung aus, sodass der Kältekreislauf 10 betrieben wird, um das Öl zurückzuführen. Der Schritt 152 stellt eine Ölrücklaufsteuerungseinheit bereit. Die Ölrücklaufsteuerung bewirkt, dass die Kältemittelströmungsraten der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 voneinander verschieden werden und dass die Kältemittelströmungsrate von irgendeinem der parallelen Systeme zu einer großen Strömungsrate wird, sodass das zurückgehaltene Öl weggespült wird. Diese große Strömungsrate ist größer als die Kühlströmungsrate, die erforderlich ist, um die Batterie zu kühlen. Der Schritt 152 stellt eine Ölrücklaufsteuerungseinheit bereit.
Die Ölrücklaufsteuerung wird durch ein Erhöhen der Kältemittelströmungsrate nur in einigen der parallelen Systemen 31 und 32 von der Strömungsrate gemäß der Kühlungslast bereitgestellt. In der Ölrücklaufsteuerung wird die Strömungsrate des Kältemittels in dem verbleibenden Teil des Parallelkreises auf der Strömungsrate gemäß der Kühlungslast aufrechterhalten. In der Ölrücklaufsteuerung kann die Strömungsrate des Kältemittels in dem verbleibenden Teil des Parallelkreises begrenzt werden, um kleiner als die Strömungsrate gemäß der Kühlungslast zu sein. Die Ölrücklaufsteuerung in dem Schritt 152 wechselt aufeinanderfolgend einen Teil der parallelen Systeme unter der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32. Wenn das Batteriekühlsystem 30 zwei parallele Systeme 31 und 32 umfasst, schaltet die Ölrücklaufsteuerungseinheit wechselweise etwas das parallele System, an dem die Ölrücklaufsteuerung durchgeführt wird, unter den zwei parallelen Systemen 31 und 32 um.
Der Ölrücklaufsteuerungsvorgang 150 wiederholt den Schritt 151 und den Schritt 152. Dadurch wird das zurückgehaltene Öl in den Kühlern 31a und 32a unterdrückt.
4 zeigt ein Wellenformdiagramm mittels der Ölrücklaufsteuerung. Die Horizontalachse zeigt ein Verstreichen der Zeit t (Sekunden) an. Die Vertikalachse stellt Öffnungsgrade (%) der elektrischen Expansionsventile 31b und 32b, erfasste Temperaturen (°C) der Sensoren 31c und 32c und eine Temperatur (°C) der Batterie 40 dar.
Die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b werden auf einen Öffnungsgrad Pfb gemäß der Kühlungslast gesteuert. Die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b werden der Ölrücklaufsteuerung diskontinuierlich unterzogen. Deshalb ist die Steuerung mittels der Ölrücklaufsteuerungseinheit diskontinuierlich. Bei der Ölrücklaufsteuerung werden die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b auf einen Öffnungsgrad Pt gesteuert, der imstande ist, die Kältemittelströmungsrate zuzuführen, die das zurückgehaltene Öl spült. Die Temperaturen, die durch die Sensoren 31c und 32c erfasst werden, werden auf die Temperatur Tfb geregelt, bei der die Batterie 40 auf der Solltemperatur gehalten werden kann. Zu dieser Zeit wird die Temperatur der Batterie 40 auch auf die Temperatur Bfb geregelt.
Zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 wird die Ölrücklaufsteuerung an dem parallelen System 31 ausgeführt. Die Ölrücklaufsteuerung des parallelen Systems 32 wird zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 ausgeführt. Die Ölrücklaufsteuerung in der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 wird aufeinanderfolgend ausgeführt. Die Ölrücklaufsteuerung in der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 wird nicht zur selben Zeit ausgeführt. Die Ölrücklaufsteuerung in der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 wird abwechselnd ausgeführt.
Die/der Ausführungszeitabstimmung, -abstand und -zeitspanne der Ölrücklaufsteuerung an der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 kann durch eine Zeitsteuerung oder eine geplante Steuerung bereitgestellt werden
In der Zeitspanne zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 wird das erste parallele System 31 der Ölrücklaufsteuerung unterzogen. Während dieser Zeitspanne wird das zweite parallele System 32 gemäß der Kühlungslast gesteuert. Während dieser Zeitspanne wird der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 31b auf den Öffnungsgrad Pt gesteuert. Die Strömungsrate des dem Kühler 31a zugeführten Kältemittels wird eine große Strömungsrate. Die große Strömungsrate, die durch den Öffnungsgrad Pt bereitgestellt wird, ist größer als die Strömungsrate, die durch den Öffnungsgrad Pfb bereitgestellt wird. Das heißt, die Temperatursteuerungseinheit steuert den Öffnungsgrad des Strömungsrateneinstellungsventils auf den ersten Öffnungsgrad Pfb und die Ölrücklaufsteuerungseinheit steuert den Öffnungsgrad des Strömungsrateneinstellungsventils auf den zweiten Öffnungsgrad (Pt), der größer als der erste Öffnungsgrad ist. Als Folge steigt die Temperatur, die durch den Sensor 31c erfasst wird. Dann, wenn die erfasste Temperatur eine Grenztemperatur Ch zum Aufrechterhalten der Batterie 40 auf der Solltemperatur erreicht, endet die Ölrücklaufsteuerung. Zu dieser Zeit wird die Temperatur der Batterie 40 niedriger als eine Grenztemperatur Bh gehalten. Während dieser Zeitspanne drückt die große Strömungsrate des Kältemittels, das durch das erste parallele System 31 strömt, das zurückgehaltene Öl weg. Als Folge wird das zurückgehaltene Öl in dem ersten parallelen System 31 unterdrückt und wird der Ölrücklauf zu dem Kompressor 12 verbessert.
Zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 wird die Regelung gemäß der Kühlungslast wieder durchgeführt. Dadurch wird die Temperatur der Batterie 40 wieder auf die Temperatur Bfb geregelt.
In der Zeitspanne zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4 wird das zweite parallele System 32 der Ölrücklaufsteuerung unterzogen. Während dieser Zeitspanne wird das zweite parallele System 31 gemäß der Kühlungslast gesteuert. Während dieser Zeitspanne wird der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 32b auf den Öffnungsgrad Pt gesteuert. Die Strömungsrate des dem Kühler 32a zugeführten Kältemittels wird eine große Strömungsrate. Die große Strömungsrate, die durch den Öffnungsgrad Pt bereitgestellt wird, ist größer als die Strömungsrate, die durch den Öffnungsgrad Pfb bereitgestellt wird. Als Folge steigt die Temperatur, die durch den Sensor 32c erfasst wird. Dann, wenn die erfasste Temperatur die Grenztemperatur Ch zum Aufrechterhalten der Batterie 40 auf der Solltemperatur erreicht, endet die Ölrücklaufsteuerung. Zu dieser Zeit wird die Temperatur der Batterie 40 niedriger als die Grenztemperatur Bh gehalten. Während dieser Zeitspanne spült die große Strömungsrate des Kältemittels, das durch das zweite parallele System 32 strömt, das zurückgehaltene Öl weg. Als Folge wird das zurückgehaltene Öl in dem zweiten parallelen System 32 unterdrückt und wird der Ölrücklauf zu dem Kompressor 12 verbessert.
Die Steuerungseinrichtung 15 stellt die oben erwähnte diskontinuierliche Ölrücklaufsteuerung bereit, die in den parallelen Systemen 31 und 32 nicht miteinander überlappt. Dadurch wird das zurückgehaltene Öl weggespült, selbst wenn die Kältemittelströmungsrate in dem Kompressor 12 gering ist.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Ölrücklauf zu dem Kompressor 12 in dem Kältekreislauf, der die Kühler 31a und 32a zum Kühlen der Batterie 40 umfasst, sichergestellt werden. Deshalb ist es möglich, eine Verschlechterung der Qualität des Kältekreislaufs einschließlich des Kompressors 12 zu unterdrücken. Des Weiteren, da das zurückgehaltene Öl in den Kühlern 31a und 32a zum Kühlen der Batterie 40 unterdrückt wird, ist es möglich, eine Verschlechterung der Kühlleistung aufgrund des zurückgehaltenen Öls zu unterdrücken. Des Weiteren, da das Öl zu dem Kompressor 12 zurückgeführt werden kann, kann eine Energieeinsparung des Kältekreislaufs erreicht werden.
Mittels eines Steuerns der Öffnungen der elektrischen Expansionsventile 31b und 32b werden die Temperaturen der Kühler 31a und 32a auf die Solltemperatur geregelt. Mittels eines Umschaltens der Solltemperatur von der ersten Temperatur Tfb zum stabilen Betreiben der Batterie 40 auf die zweite Temperatur Ch, die höher als die erste Temperatur Tfb ist, werden die Öffnungen der elektrischen Expansionsventile 31b und 32b vergrößert. Darüber hinaus wird die zweite Temperatur Ch derart festgelegt, dass die Temperaturgrade und/oder eine Dauer so festgelegt sind, dass sie die Funktion der Batterie nicht beeinflussen. Beispielsweise werden die zweite Temperatur Ch und die Dauer der zweiten Temperatur Ch festgelegt, um in dem empfohlenen Verwendungstemperaturbereich der Batterie 40 kurz zu sein. Deshalb kann die Kühlleistung verbessert werden, während die Leistungsverschlechterung der Batterie 40 unterdrückt werden kann.
Des Weiteren werden die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b der Vielzahl von Kühlern 31a und 32a der Ölrücklaufsteuerung abwechselnd unterzogen und werden ohne miteinander zu überlappen gesteuert. Deshalb kann die Strömungsrate des Kältemittels in dem Kühler, der der Ölrücklaufsteuerung unterzogen wird, auf eine große Strömungsrate festgelegt werden, um das Öl zu spülen. Darüber hinaus wird die Strömungsrate des Kältemittels in dem gemeinsamen Kompressor 12 nicht übermäßig erhöht.
Des Weiteren, wenn eine Zeitspanne mit niedriger Last vorliegt, bei der eine Kälteerzeugungslast des Kältekreislaufs aufgrund der Batterie 40 verhältnismäßig gering ist, wird der Ölrücklauf sichergestellt, selbst wenn die Öffnungen der elektrischen Expansionsventile 31b und 32b verhältnismäßig klein sind. Die niedrige Last tritt im Winter, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist und die Temperatur der Batterie 40 verhältnismäßig niedrig ist, oder bei einer niedrigen elektrischen Last auf, wenn die Aufladelast oder die Entladelast der Batterie 40 niedrig ist und die Temperatur der Batterie 40 niedrig ist. Da die Ölrücklaufsteuerung zu einem Zeitpunkt einer niedrigen Last ausgeführt wird, bei dem es wahrscheinlich ist, dass ein Öl zurückgehalten wird, können durch das zurückgehaltene Öl verursachte Probleme merklich unterdrückt werden.
Die Vielzahl von Kühlern 31a und 32a führen Wärme von der Batterie 40 dadurch ab, dass sie mit der Batterie 40 in einer direkten Weise in Kontakt kommen. Die Kühler 31a und 32a der direkten Bauart erzeugen höhere Druckverluste als die Kühler der indirekten Bauart, die die Batterie 40 durch ein Sekundärmedium, wie Wasser oder Luft, kühlen. Als Folge ist es beim Kühler der direkten Bauart wahrscheinlich, dass ein Öl zurückgehalten wird. In dieser Ausführungsform, da die Ölrücklaufsteuerung auf den Kühler der direkten Bauart angewendet wird, kann das meiste des in dem Kältekreislauf verwendeten Öls zurückgeführt werden.
Die Batteriekühlkältekreislaufvorrichtung umfasst den Kältekreislauf 10, der die Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 umfasst, die die Batterie 40 kühlen. Des Weiteren steuert der Schritt 151 als eine Temperatursteuerungseinheit die Strömungsrate des Kältemittels, das durch die Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 strömt, um die Temperatur der Batterie 40 einzustellen. Des Weiteren erhöht der Schritt 152 als die Ölrücklaufsteuerungseinheit die Kältemittelströmungsrate, die in einem Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, über die Kältemittelströmungsrate, die in dem Schritt 151 strömt. Gleichzeitig wird die Kältemittelströmungsrate, die durch den verbleibenden Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 strömt, durch den Schritt 152 aufrechterhalten oder verringert. Dadurch wird das Öl, das in einem Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 zurückgehalten wird, weggespült.
Gemäß der offenbarten Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie kann eine Temperatur der Batterie 40 mittels einer Temperatursteuerungseinheit eingestellt werden. Darüber hinaus, selbst falls ein Öl in einem Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 zurückgehalten wird, kann das zurückgehaltene Öl weggespült werden. Aus diesem Grund kann das Öl in einem Teil des parallelen Systems 31 (oder 32) ohne ein Erhöhen einer gesamten Strömungsrate des Kältemittels, das in dem Kältekreislauf 10 zirkuliert, weggespült werden. Deshalb ist es möglich, durch das zurückgehaltene Öl verursachte Schwierigkeiten ohne ein Erhöhen eines Leistungsbedarfs des Kältekreislaufs zu unterdrücken.
Zweite Ausführungsform
Diese Ausführungsform ist eine Abwandlung beruhend auf der vorausgehenden Ausführungsform. In der obigen Ausführungsform kühlen die Vielzahl von Kühlern eine oder eine Gruppe von Batterien. Alternativ kühlt in dieser Ausführungsform ein Kühler eine oder eine Gruppe von Batterien.
In 5 entspricht ein Kühler 231a dem Kühler 31a. Ein Kühler 232a entspricht dem Kühler 32a. Deshalb hat das parallele System 31 den Kühler 231a. Das parallele System 32 hat einen Kühler 231a.
Der Kühler 231a kühlt eine Gruppe von Batterien 41. Der Kühler 231a kühlt nicht die andere Gruppe von Batterien 42. Ein Kühler 231a kühlt eine Zellbatterie 45 oder eine Gruppe von Batterien 41
Der Kühler 232a kühlt eine Gruppe von Batterien 42. Der Kühler 232a kühlt nicht die andere Gruppe von Batterien 41. Ein Kühler 232a kühlt eine Zellbatterie 45 oder eine Gruppe von Batterien 42.
Dritte Ausführungsform
Diese Ausführungsform ist eine Abwandlung beruhend auf der vorausgehenden Ausführungsform. In der obigen Ausführungsform wird die Ölrücklaufsteuerung während des Betriebs des Kältekreislaufs 10 bereitgestellt. Alternativ kann die Ölrücklaufsteuerung nur ausgeführt werden, wenn eine Ausführungsbedingung erfüllt ist.
In 6 ist ein Steuerungsvorgang 350 für die Steuerungseinrichtung 15, die den Kältekreislauf 10 steuert, gezeigt. Der Steuerungsvorgang 350 wird durch die Steuerungseinrichtung 15 ausgeführt. Der Steuerungsvorgang 350 hat einen Schritt 353 eines Bestimmens, ob die Ausführungsbedingung erfüllt ist oder nicht. Der Schritt 353 stellt eine Bestimmungseinheit bereit, die bestimmt, ob die Ausführungsbedingung erfüllt ist oder nicht. Die Steuerungsvorrichtung 15 springt zu einem Schritt 152, wenn die Ausführungsbedingung in dem Schritt 353 erfüllt ist. Die Steuerungsvorrichtung 15 springt zu einem Schritt 151, wenn die Ausführungsbedingung in dem Schritt 353 nicht erfüllt ist.
Verschiedene Bedingungen können als die Ausführungsbedingung verwendet werden. Die Ausführungsbedingung kann beispielsweise so festgelegt werden, dass der Ölrücklaufbetrieb nur in einem Betriebszustand ausgeführt wird, bei dem es wahrscheinlich ist, dass das zurückgehaltene Öl in den Kühlern 31a und 32a erzeugt wird. Die Ausführungsbedingung, beispielsweise unter einer niedrigen thermischen Last mit einer niedrigen Außenlufttemperatur oder einer niedrigen Batterielast mit einem geringen Betrag eines Ladens/Entladens der Batterie 40, ist die Kältemittelströmungsrate vermindert, sodass es wahrscheinlich ist, dass zurückgehaltenes Öl auftritt. Deshalb kann der Ölrücklaufbetrieb unter einer niedrigen Wärmelast und/oder einer niedrigen Batterielast ausgeführt werden.
Es kann beispielsweise festgelegt werden, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn der Kältekreislauf 10 für eine vorbestimmte Zeitspanne oder eine vorbestimmte Zeit kontinuierlich betrieben wird. Es kann beispielsweise festgelegt werden, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn die kontinuierliche Betriebszeit des Kältekreislaufs 10 eine vorbestimmte Schwellenzeit überschreitet. Es kann beispielsweise festgelegt werden, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn ein vorbestimmter Betriebszustand des Kältekreislaufs 10 auftritt.
Vierte Ausführungsform
Diese Ausführungsform ist eine Abwandlung beruhend auf der vorausgehenden Ausführungsform. In der obigen Ausführungsform wird nur eine Art eines Ölrücklaufbetriebs bereitgestellt. Alternativ kann die Batteriekühlkältekreislaufvorrichtung einen ersten Ölrücklaufbetrieb und einen zweiten Ölrücklaufbetrieb bereitstellen. Der erste Ölrücklaufbetrieb und der zweite Ölrücklaufbetrieb sind durch einen Unterschied in einer geplanten Ölrücklaufmenge gekennzeichnet. Der erste Ölrücklaufbetrieb ist beispielsweise milder als der zweite Ölrücklaufbetrieb bezüglich einer Wirkung des Ölrücklaufs. Das heißt, die Menge von Öl, die durch den zweiten Ölrücklaufbetrieb zurückgeführt wird, ist geringer als die Menge von Öl, die durch den ersten Ölrücklaufbetrieb zurückgeführt wird. Deshalb wird die erste Ölrücklaufsteuerung auch milde Steuerung genannt. Die zweite Ölrücklaufsteuerung wird auch starke Steuerung genannt. Jedes der Vielzahl von elektrischen Expansionsventilen kann gesteuert werden, um verschiedene beliebige Öffnungen zu haben. Der Unterschied zwischen der ersten Ölrücklaufsteuerung und der zweiten Ölrücklaufsteuerung besteht darin, dass die Öffnungen der Vielzahl von elektrischen Expansionsventilen zwangsweise in voneinander verschiedene und in eine Öffnung gesteuert werden, die von der Öffnung verschieden ist, die durch die Temperaturregelung bereitgestellt wird.
In 7 ist ein Steuerungsvorgang 450 gezeigt. In diesem Vorgang wird der zweite Ölrücklaufbetrieb ausgeführt, falls die zweite Ausführungsbedingung zum Ausführen der starken Ölrücklaufsteuerung erfüllt ist. Wenn die erste Ausführungsbedingung zum Ausführen der milden Ölrücklaufsteuerung erfüllt ist, wird der zweite Ölrücklaufbetrieb ausgeführt.
In einem Schritt 453a bestimmt die Steuerungsvorrichtung 15, ob die zweite Ausführungsbedingung erfüllt ist oder nicht. Falls die zweite Ausführungsbedingung erfüllt ist, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 452a fort. Falls die zweite Ausführungsbedingung nicht erfüllt ist, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 453b fort. In dem Schritt 453a bestimmt die Steuerungsvorrichtung 15, ob die erste Ausführungsbedingung erfüllt ist oder nicht. Falls die erste Ausführungsbedingung erfüllt ist, schreitet der Vorgang zu einem Schritt 452b fort. Falls die erste Ausführungsbedingung nicht erfüllt ist, schreitet der Vorgang zu 151 fort. Der Schritt 453a und der Schritt 453b stellen Bestimmungseinheiten bereit.
In dem Schritt 452a führt die Steuerungseinrichtung 15 einen verhältnismäßig starken Ölrücklaufbetrieb durch Ausführen der zweiten Ölrücklaufsteuerung aus. In dem Schritt 452b führt die Steuerungsvorrichtung 15 einen verhältnismäßig milden Ölrücklaufbetrieb durch Ausführen der ersten Ölrücklaufsteuerung aus. Die Schritte 452a und die Schritte 452b stellen Ölrücklaufeinheiten bereit, die eine Ölrücklaufsteuerung ausführen.
In der ersten Ölrücklaufsteuerung wird die gleiche Ölrücklaufsteuerung wie in der oben beschriebenen Ausführungsform ausgeführt. In der zweiten Ölrücklaufsteuerung wird eine Ölrücklaufsteuerung durchgeführt, bei der das zurückgehaltene Öl stärker als bei der ersten Ölrücklaufsteuerung weggespült wird. In der zweiten Ölrücklaufsteuerung werden beispielsweise die elektrischen Expansionsventile 31a und 32a, die die Strömungsrateneinstellungseinheiten sind, so gesteuert, dass das Kältemittel nur in einem parallelen System strömt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Bestimmungseinheit durch den Schritt 453a und den Schritt 453b bereitgestellt. Die Bestimmungseinheit bestimmt, ob nur die erste Ölrücklaufsteuerung ausgeführt werden kann, die zweite Ölrücklaufsteuerung, die das Öl stärker als die erste Ölrücklaufsteuerung zurückführt, ausgeführt werden kann oder sowohl die erste Ölrücklaufsteuerung als auch die zweite Ölrücklaufsteuerung nicht ausgeführt werden können. Des Weiteren stellen der Schritt 452a und der Schritt 452b eine Ölrücklaufsteuerungseinheit bereit. Der Schritt 452b umfasst eine erste Ölrücklaufsteuerungseinheit, die die erste Ölrücklaufsteuerung ausführt, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass nur die erste Ölrücklaufsteuerung ausgeführt werden kann. Des Weiteren umfasst der Schritt 452a eine zweite Ölrücklaufsteuerungseinheit, die die zweite Ölrücklaufsteuerung ausführt, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die zweite Ölrücklaufsteuerung ausgeführt werden kann.
In 8 führt der erste Ölrücklaufbetrieb beispielsweise verschiedene Kältemittelströmungsraten der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 zu. Der erste Ölrücklaufbetrieb ist der gleiche wie der Ölrücklaufbetrieb der vorausgehenden Ausführungsform. Deshalb, wenn das erste parallele System 31 einer normalen Temperaturregelung unterliegt, wird das zweite parallele System 32 zwangsgesteuert, um die Kältemittelströmungsrate zu erhöhen. Die Temperaturregelung und die erzwungene Steuerung werden abwechselnd ausgeführt.
Der zweite Ölrücklaufbetrieb führt beispielsweise verschiedene Kältemittelströmungsraten zu, wobei der Unterschied der Kältemittelströmungsraten größer als bei dem ersten Ölrücklaufbetrieb ist. Dieser große Unterschied wird dadurch bereitgestellt, dass die Öffnungsgrade der Vielzahl von elektrischen Expansionsventilen so gesteuert werden, dass sie verschieden voneinander sind. Alternativ wird der zweite Ölrücklaufbetrieb beispielsweise für das gesamte Batteriekühlsystem 30 ausgeführt. Dadurch wird das zurückgehaltene Öl aus dem gesamten Batteriekühlsystem 30 in Richtung des Kompressors weggespült. Beispielsweise wird in einem Zusammenlaufabschnitt der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 das zurückgehaltene Öl, das bei dem ersten Ölrücklaufbetrieb zurückgelaufen ist, bei dem zweiten Ölrücklaufbetrieb auch weggespült.
Im Speziellen wird bei dem ersten Ölrücklaufbetrieb nur eines der parallelen Systeme 31 und 32 durch ein Anhalten der Temperatursteuerung für einen Ölrücklauf gesteuert. Bei dem zweiten Ölrücklaufbetrieb werden alle Temperatursteuerungen der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 angehalten und das Kältemittel strömt nur zu einem der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 zum Zurückführen des Öls. Ein paralleles System, das dem Ölrücklauf unterzogen wird, wird unter einer Vielzahl von parallelen Systemen aufeinanderfolgend umgeschaltet.
Bei dem zweiten Ölrücklaufbetrieb wird beispielsweise das elektrische Expansionsventil 31b auf den Öffnungsgrad Pt geöffnet, um die Kältemittelströmungsrate zu dem einen parallelen System 31 zu erhöhen, und wird das elektrische Expansionsventil 32b auf 0 (null) geschlossen, um die Kältemittelströmungsrate zu dem anderen parallelen System 32 zu verringern oder anzuhalten. In diesem Fall konzentriert sich das Kältemittel nur auf das eine parallele System 31, das dem Ölrücklauf unterzogen wird. Als Folge wird die Kältemittelströmungsrate des einen parallelen Systems 31 größer als die Kältemittelströmungsrate, die durch die erste Ölrücklaufsteuerung erhalten wird. Deshalb wird das zurückgehaltene Öl des einen parallelen Systems 31 stark weggespült. Solch ein zweiter Ölrücklaufbetrieb bewirkt eine merkliche Abnahme der Kühlleistung. Der Batteriekühlkältekreislauf kann jedoch verwendet werden, da die Batterie 40 eine große Wärmekapazität hat und eine verhältnismäßig langsame Temperaturänderung im Vergleich mit einer Klimatisierung für Luft demonstriert.
Dieser zweite Ölrücklaufbetrieb kann das zurückgehaltene Öl in dem Batteriekühlsystem 30 ohne eine große Strömungsrate des Kompressors 12 zu erfordern unterdrücken. Des Weiteren werden die erste und zweite Ölrücklaufsteuerung mit dazwischenliegenden Zeitspannen (t2-t3, t42-t43) in der Temperatursteuerung wiederholt. Deshalb wird eine Situation unterdrückt, in der die Temperatur der Batterie 40 übermäßig ansteigt. Der zweite Ölrücklaufbetrieb kann als ein Ölrücklaufbetrieb in anderen Ausführungsformen bereitgestellt werden.
Fünfte Ausführungsform
Diese Ausführungsform ist eine Abwandlung beruhend auf der vorausgehenden Ausführungsform. In der obigen Ausführungsform stellt der Kältekreislauf 10 das Klimatisierungssystem 20 und das Batteriekühlsystem 30 bereit. Alternativ kann der Kältekreislauf 10 nur das Batteriekühlsystem 30 bereitstellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Anzahl von parallelen Systemen 31 und 32 n sein, was 3 oder mehr ist.
In 9 stellt der Kältekreislauf 10 nur das Batteriekühlsystem 30 bereit. Der speziell für das Batteriekühlsystem 30 vorgesehene Kältekreislauf 10 trägt dazu bei, die Genauigkeit einer Batterietemperatursteuerung zu erhöhen.
Die Fahrzeugkältekreislaufvorrichtung 1 hat einen Klimatisierungskältekreislauf 520 (REF). Der Klimatisierungskältekreislauf 520 ist speziell dafür vorgesehen, ein Klimatisierungssystem bereitzustellen. Dadurch kann das Batteriekühlsystem 30 die Temperatur der Batterie 40 durch ein Unterdrücken der gegenseitigen Beziehungen mit der Klimatisierung einstellen. Insbesondere kann eine Berücksichtigung einer Ölrückführung in dem Klimatisierungssystem unterdrückt werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Ölrücklaufbetrieb für die Vielzahl von parallelen Systemen in dem Batteriekühlsystem 30 ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Ölrücklaufbetrieb ohne ein Beeinflussen einer Lufttemperatursteuerung für die Klimatisierung ausgeführt werden.
Das Batteriekühlsystem 30 hat zusätzlich zu den zwei parallelen Systemen 31 und 32 mindestens ein paralleles System 3n. Das heißt, das parallele System kann drei oder mehr parallele Systeme 31, 32, 3n umfassen.
Sechste Ausführungsform
Diese Ausführungsform ist eine Abwandlung beruhend auf der vorausgehenden Ausführungsform. In der obigen Ausführungsform stellen nur die Vielzahl von elektrischen Expansionsventilen 31b und 32b die Kältemittelströmungsrate zum Zurückführen des Öls bereit. Zusätzlich dazu kann ein Bypasskanal mit An-Aus-Ventilen 631d und 632d bereitgestellt werden, um einen Unterschied in der Kältemittelrate zu der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 zu bewirken. Die An-Aus-Ventile 631d und 632d können durch elektromagnetische Ventile bereitgestellt werden.
In 10 hat das Batteriekühlsystem 30 eine Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32. Das erste parallele System 31 hat ein An-Aus-Ventil 631d, das das elektrische Expansionsventil 31b umgeht. Das An-Aus-Ventil 631d stellt einen Bypasskanal bereit, der das elektrische Expansionsventil 31b umgeht. Das An-Aus-Ventil 631d stellt einen vollständigen Öffnungsgrad bereit, der gleich dem oder größer als der Maximalöffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 31b ist. Das An-Aus-Ventil 631d stellt eine vollständig geschlossene Öffnung bereit, die kleiner als die kleinste Öffnung des elektrischen Expansionsventils 31b ist. Deshalb, wenn das An-Aus-Ventil 641d vollständig geschlossen ist, wird das elektrische Expansionsventil 31b geregelt. Wenn das erste parallele System 31 betrieben wird, um das Öl zurückzuführen, ist das An-Aus-Ventil 631b ohne Rücksicht auf den Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 31b vollständig geöffnet. Dadurch strömt das Kältemittel, um das zurückgehaltene Öl wegzuspülen.
Das zweite parallele System 32 hat ein An-Aus-Ventil 632d, das das elektrische Expansionsventil 32b umgeht. Das An-Aus-Ventil 632d stellt einen Bypasskanal bereit, der das elektrische Expansionsventil 32b umgeht. Das An-Aus-Ventil 632d stellt einen vollständigen Öffnungsgrad bereit, der gleich dem oder größer als der Maximalöffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 32b ist. Das An-Aus-Ventil 632d stellt eine vollständig geschlossene Öffnung bereit, die kleiner als die kleinste Öffnung des elektrischen Expansionsventils 32b ist. Deshalb, wenn das An-Aus-Ventil 632d vollständig geschlossen ist, wird das elektrische Expansionsventil 32b geregelt. Wenn das zweite parallele System 32 betrieben wird, um das Öl zurückzuführen, ist das An-Aus-Ventil 632d ohne Rücksicht auf den Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 32b vollständig geöffnet. Dadurch strömt das Kältemittel, um das zurückgehaltene Öl wegzuspülen.
Die Vielzahl von An-Aus-Ventilen 631d und 632d werden gesteuert, um mindestens einen Kanal der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 zu öffnen und mindestens einen verbleibenden Kanal zu schließen oder zu verengen. Deshalb erhöht sich die Kältemittelströmungsrate in dem erstgenannten Kanal und verringert sich die Kältemittelströmungsrate in dem letztgenannten Kanal. Die Menge von Kältemittel, die in mindestens einem der Vielzahl von parallelen Systemen 31, 32 strömt, nimmt zu. Dadurch wird das zurückgehaltene Öl weggespült. Die Kanäle, in denen die Kältemittelströmungsrate zunimmt, werden abwechselnd oder in Reihe ersetzt, um eine Abweichung des zurückgehaltenen Öls zu unterdrücken. Deshalb umfasst das Strömungsrateneinstellungsventil die elektrischen Expansionsventile 31b und 32b. Des Weiteren kann das Strömungsrateneinstellungsventil An-Aus-Ventile 631d und 632d umfassen.
Auch in dieser Ausführungsform wird das zurückgehaltene Öl in dem Batteriekühlsystem 30 unterdrückt. Als Folge wird ein Ölrücklauf in den Kompressor 12 verbessert. Des Weiteren wird eine Verschlechterung einer Leistung der Kühler 31a und 32a aufgrund des zurückgehaltenen Öls unterdrückt. Des Weiteren kann der Ölrücklaufbetrieb mittels der zusätzlichen An-Aus-Ventile 631d und 632d ohne ein Wechseln der Steuerung der elektrischen Expansionsventile 31b und 32b in der Vielzahl von parallelen Systemen 31 und 32 bereitgestellt werden.
Andere Ausführungsformen
Die Offenbarung in dieser Beschreibung, der Zeichnungen und dergleichen ist nicht auf die veranschaulichten Ausführungsformen begrenzt. Die Offenbarung umfasst die veranschaulichten Ausführungsformen und deren Abänderungen durch Fachleute. Beispielsweise ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Kombinationen von Komponenten und/oder Elementen beschränkt, die in den Ausführungsformen gezeigt sind. Die vorliegende Offenbarung kann in verschiedenen Kombinationen umgesetzt werden. Die vorliegende Offenbarung kann zusätzliche Abschnitte haben, die den Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Die vorliegende Offenbarung umfasst ein Weglassen der Komponenten und/oder Elemente der Ausführungsformen. Die vorliegende Offenbarung umfasst den Ersatz oder die Kombination von Komponenten und/oder Elementen zwischen einer Ausführungsform und einer anderen. Der offenbarte technische Umfang ist nicht auf die Beschreibung der Ausführungsform begrenzt. Mehrere technische Umfänge, die offenbart sind, sind durch Beschreibungen in den Ansprüchen angezeigt und sollten so verstanden werden, dass alle Abwandlungen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs umfasst sind, die äquivalent zu den Beschreibungen in den Ansprüchen sind.
In der obigen Ausführungsform kühlen die Vielzahl von Kühlern 31a, 32a und 3na in dem Batteriekühlsystem 30 die Batterie 40 direkt. Alternativ kann ein Sekundärwärmeübertragungssystem zwischen der Vielzahl von Kühlern 31a, 32a, 3na und der Batterie 40 angeordnet werden. Das Sekundärwärmeübertragungssystem wird beispielsweise mittels einem Sekundärmedium, wie Wasser, Frostschutzmittel, Öl und dergleichen, und einem Zirkulationssystem, das das Sekundärmedium zirkuliert, bereitgestellt. Des Weiteren hat das Zirkulationssystem einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen den Kühlern 31a, 32a, 3na und dem Sekundärmedium austauscht, und einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen der Batterie und dem Sekundärmedium austauscht. Selbst wenn solch ein Sekundärwärmeübertragungssystem bereitgestellt wird, kann das zurückgehaltene Öl unterdrückt werden, ohne einen Leistungsbedarf in dem Kompressor 12 übermäßig zu erhöhen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201810581 [0001]
JP 2007069733 A [0003]
JP 2005090862 A [0003]
JP H05344606 A [0003]

Claims

Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: einen Kältekreislauf (10), der eine Vielzahl von parallelen Systemen (31, 32, 3n) zum Kühlen der Batterie (40) umfasst; eine Temperatursteuerungseinheit (151), die die Strömungsrate des Kältemittels steuert, das durch die Vielzahl von parallelen Systemen strömt, um eine Temperatur der Batterie einzustellen; und eine Ölrücklaufsteuerungseinheit (152, 452a, 452b), die ein in einem Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen zurückgehaltenes Öl wegspült, indem eine Kältemittelströmungsrate, die in einem Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, über eine Kältemittelströmungsrate erhöht wird, die mittels der Temperatursteuerungseinheit strömt, und gleichzeitig eine Kältemittelströmungsrate, die durch den verbleibenden Teil unter der Vielzahl von parallelen Systemen strömt, aufrechterhält oder verringert.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß Anspruch 1, wobei die Ölrücklaufsteuerungseinheit einen Teil der parallelen Systeme unter der Vielzahl von parallelen Systemen aufeinanderfolgen wechselt.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß Anspruch 2, wobei die Vielzahl von parallelen Systemen zwei parallele Systeme (31, 32) umfasst, und wobei die Ölrücklaufsteuerungseinheit einen Teil der parallelen Systeme unter der Vielzahl von parallelen Systemen aufeinanderfolgend wechselt.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes der Vielzahl von parallelen Systemen einen Kühler (31a, 32a, 3na) und ein Strömungsrateneinstellungsventil (31b, 32b, 3nb, 631d, 632d) umfasst, das eine Strömungsrate des Kältemittels in dem Kühler steuert.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Kühlern, die zu der Vielzahl von parallelen Systemen gehören, eine Zellbatterie (45) kühlen.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Temperatursteuerungseinheit eine Öffnung des Strömungsrateneinstellungsventils auf einen ersten Öffnungsgrad (Pfb) steuert, und wobei die Ölrücklaufsteuerungseinheit die Öffnung des Strömungsrateneinstellungsventils auf einen zweiten Öffnungsgrad (Pt) steuert, der größer als der erste Öffnungsgrad ist.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Strömungsrateneinstellungsventil ein elektrisches Expansionsventil (31b, 32b, 3nb) umfasst.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Strömungsrateneinstellungsventil ein An-Aus-Ventil (631d, 632d) umfasst.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Steuerung durch die Ölrücklaufsteuerungseinheit diskontinuierlich ist.
Kältekreislaufvorrichtung zum Kühlen einer Batterie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, des Weiteren mit: einer Bestimmungseinheit (453a, 453b), die bestimmt, ob nur die erste Ölrücklaufsteuerung ausgeführt werden kann, die zweite Ölrücklaufsteuerung, die Öl stärker als die erste Ölrücklaufsteuerung zurückführt, ausgeführt werden kann, oder sowohl die erste Ölrücklaufsteuerung als auch die zweite Ölrücklaufsteuerung nicht ausgeführt werden können, wobei die Ölrücklaufsteuerungseinheit Folgendes umfasst: eine erste Ölrücklaufsteuerungseinheit (452b), die die erste Ölrücklaufsteuerung ausführt, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass nur die erste Ölrücklaufsteuerung ausgeführt werden kann; und eine zweite Ölrücklaufsteuerungseinheit (452b), die die zweite Ölrücklaufsteuerung ausführt, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die zweite Ölrücklaufsteuerung ausgeführt werden kann.