DE112021003660T5

DE112021003660T5 - Kältekreisvorrichtung

Info

Publication number: DE112021003660T5
Application number: DE112021003660.2T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Kami; Zhaoliang Xu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2023-04-27
Also published as: WO2022009713A1; JP2022015471A; JP7405028B2

Abstract

Eine Kältekreisvorrichtung weist Folgendes auf: Einen Verdichter (11), der konfiguriert ist, ein Kältemittel zu verdichten und abzugeben; einen Wärmeableitungsabschnitt (40, 12), der konfiguriert ist, Wärme von dem Kältemittel abzuleiten, das von dem Verdichter abgegeben wird; einen ersten Entspannungsabschnitt (14b), der konfiguriert ist, das Kältemittel zu entspannen, das aus dem Wärmeableitungsabschnitt ausströmt, und einen Öffnungsgrad zu haben, der durch einen elektrischen Mechanismus anpassbar ist; einen zweiten Entspannungsabschnitt (14e, 14c), der in einer Strömung des Kältemittels parallel zu dem ersten Entspannungsabschnitt (14b) angeordnet ist und konfiguriert ist, das Kältemittel zu entspannen, das aus dem Wärmeableitungsabschnitt (40, 12) ausströmt; einen ersten Verdampfungsabschnitt (18), der konfiguriert ist, das Kältemittel zu verdampfen, das aus dem ersten Entspannungsabschnitt ausströmt; einen zweiten Verdampfungsabschnitt (23, 19), der konfiguriert ist, das Kältemittel zu verdampfen, das aus dem zweiten Entspannungsabschnitt ausströmt; und eine Steuerungseinheit (60), die konfiguriert ist, den Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts zu steuern. Der zweite Entspannungsabschnitt (14e, 14c) hat einen mechanischen Mechanismus, der konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des zweiten Entspannungsabschnitts beim Abnehmen eines Drucks des Kältemittels an einer Auslassseite des zweiten Verdampfungsabschnitts zu erhöhen. Die Steuerungseinheit ist konfiguriert, eine Ölrückführungssteuerung auszuführen, bei welcher der Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts maßvoll erhöht wird, wenn die Steuerungseinheit bestimmt, dass ein Kältemittelöl, das in das Kältemittel gemischt ist, in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-118328 , die am 9. Juli 2020 eingereicht wurde, deren Inhalt hierin in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme eingebunden ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kältekreisvorrichtung, die eine Vielzahl von Verdampfungsabschnitten aufweist.
TECHNISCHES GEBIET
In dem Stand der Technik offenbart Patentliteratur 1 eine Kältekreisvorrichtung, die auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet wird und eine Temperatur von Luft anpasst, die in einen Fahrzeuginnenraum geblasen wird, der ein zu klimatisierender Raum ist.
Die Kältekreisvorrichtung, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, weist einen Vordersitz-Verdampfer und einen Rücksitz-Verdampfer auf. Der Vordersitz-Verdampfer kühlt die Luft, die zu einem Vordersitz in dem Fahrzeuginnenraum geblasen wird. Der Rücksitz-Verdampfer kühlt die Luft, die zu einem Rücksitz in dem Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Der Vordersitz-Verdampfer und der Rücksitz-Verdampfer sind in einer Strömung des Kältemittels parallel angeordnet. Daher verringert sich in einem Zustand, in welchem das Kältemittel sowohl zu dem Vordersitz-Verdampfer als auch dem Rücksitz-Verdampfer strömt, eine Strömungsrate des Kältemittels, das zu dem Rücksitz-Verdampfer strömt, ein Schmieröl (in anderen Worten ein Kältemittelöl) stagniert bzw. versackt in einem Niederdruckrohr an einem Auslass des Rücksitz-Verdampfers und in dem Rücksitz-Verdampfer und somit neigt ein Betrag des Öls, welches zu einem Verdichter zurückgeführt wird, dazu, unzureichend zu sein.
Die Kältekreisvorrichtung, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, schaltet erzwungenermaßen zwischen einem Zustand einer großen Abgabeströmungsrate des Verdichters und einem Zustand einer kleinen Abgabeströmungsrate des Verdichters um, um eine Kältemittelströmungsrate in einem Kreis zu erhöhen oder verringern, wenn ein Zustand, in welchem das Kältemittel sowohl durch den Vordersitz-Verdampfer als auch den Rücksitz-Verdampfer strömt, für eine vorbestimmte Zeit andauert.
Dementsprechend kann sogar dann, wenn das Schmieröl in dem Niederdruckrohr an dem Auslass des Rücksitz-Verdampfers und in dem Rücksitz-Verdampfer stagniert, die Kältemittelströmungsrate zügig erhöht werden, um das stagnierende Öl zurück zu dem Verdichter zu drücken.
DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2003-166764A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn jedoch in dem oben beschriebenen Stand der Technik die Drehzahl des Verdichters erhöht oder verringert wird, variiert das Betriebsgeräusch des Verdichters. Daher gibt es eine Möglichkeit, dass dem Insassen ein Unbehagen gegeben wird.
Insbesondere bei der Kältekreisvorrichtung, bei welcher ein Wärmetauscher zum Kühlen einer Batterie in der Strömung des Kältemittels parallel zu dem Vordersitz-Verdampfer und dem Rücksitz-Verdampfer angeordnet ist, kann in einem Fall, in dem eine Batteriekühlungslast hoch ist, das meiste des Kältemittels sogar dann zu einem Batteriekühlungswärmetauscher strömen, wenn der Verdichter bei einer hohen Drehzahl betrieben wird, und die Strömungsrate des Kältemittels, das zu dem Rücksitz-Verdampfer strömt, kann sich verringern. Wenn die Drehzahl des Verdichters, der bei der hohen Drehzahl betrieben wird, erhöht und verringert wird, neigt die Variation des Betriebsgeräuschs des Verdichters dazu, bei einem unangemessenen Niveau zu sein.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kältekreisvorrichtung vorzusehen, welche ein Kältemittelöl zu einem Verdichter zurückführen kann, ohne eine Drehzahl des Verdichters zu erhöhen.
Eine Kältekreisvorrichtung weist einen Verdichter, einen Wärmeableitungsabschnitt, einen ersten Entspannungsabschnitt, einen zweiten Entspannungsabschnitt, einen ersten Verdampfungsabschnitt, einen zweiten Verdampfungsabschnitt und eine Steuerungseinheit auf.
Der Verdichter ist konfiguriert, ein Kältemittel zu verdichten und abzugeben. Der Wärmeableitungsabschnitt ist konfiguriert, Wärme von dem Kältemittel, das von dem Verdichter abgegeben wird, abzuleiten und abzustrahlen. Der erste Entspannungsabschnitt ist konfiguriert, das Kältemittel zu entspannen, das aus dem Wärmeableitungsabschnitt ausströmt, und einen Öffnungsgrad zu haben, der durch einen elektrischen Mechanismus anpassbar ist. Der zweite Entspannungsabschnitt ist in einer Strömung des Kältemittels parallel zu dem ersten Entspannungsabschnitt angeordnet und konfiguriert, das Kältemittel zu entspannen, das aus dem Wärmeableitungsabschnitt ausströmt. Der erste Verdampfungsabschnitt ist konfiguriert, das Kältemittel zu verdampfen, das aus dem ersten Entspannungsabschnitt ausströmt. Der zweite Verdampfungsabschnitt ist konfiguriert, das Kältemittel zu verdampfen, das aus dem zweiten Entspannungsabschnitt ausströmt. Die Steuerungseinheit ist konfiguriert, den Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts zu steuern.
Der zweite Entspannungsabschnitt hat einen mechanischen Mechanismus, der konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des zweiten Entspannungsabschnitts bei einem Verringern eines Drucks eines Kältemittels an einer Auslassseite des zweiten Verdampfungsabschnitts zu erhöhen. Die Steuerungseinheit ist konfiguriert, eine Ölrückführungssteuerung auszuführen, bei welcher der Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts in einem Fall, in dem die Steuerungseinheit erfasst, dass ein Kältemittelöl, das in das Kältemittel gemischt ist, in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert bzw. versackt, maßvoll bzw. zeitweise erhöht wird.
Wenn der Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts zeitweise erhöht wird, erhöht sich der Kältemitteldruck an der Auslassseite des ersten Verdampfungsabschnitts und verringert sich dann. Daher erhöht sich zudem der Kältemitteldruck an der Auslassseite des zweiten Verdampfungsabschnitts und verringert sich dann. Da sich der Öffnungsgrad des zweiten Entspannungsabschnitts beim Verringern des Kältemitteldrucks an der Auslassseite des zweiten Verdampfungsabschnitts erhöht, kann die Kältemittelströmungsrate in dem zweiten Verdampfungsabschnitt erhöht werden. Im Ergebnis kann das Kältemittelöl, das in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert, zu dem Verdichter zurückgeführt werden.
Figurenliste
Die oben beschriebene Aufgabe und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen weiter ersichtlich.

1 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Blockschaltbild, das eine elektrische Steuerungseinheit der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil einer Steuerungsverarbeitung eines Steuerungsprogramms gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil einer Steuerungsverarbeitung des Steuerungsprogramms gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ölrückführungssteuerungsverarbeitung in einem dualen Luftkühlungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Mollier-Diagramm, das eine Änderung eines Zustands eines Kältemittels in dem dualen Luftkühlungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Zeitdiagramm, das ein Ergebnis der Ölrückführungssteuerungsverarbeitung in dem dualen Luftkühlungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Steuerungseigenschaftsschaubild, das zum Bestimmen eines Öffnungsgraderhöhungsbetrags eines ersten Luftkühlungs-Expansionsventils zu einer Zeit der Ölrückführungssteuerungsverarbeitung in dem dualen Luftkühlungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
9 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform.
10 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer dritten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden eine Vielzahl von Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder Ausführungsform sind Teile, die Gegenständen entsprechen, die in der vorherigen Ausführungsform beschrieben sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine überlappende Beschreibung kann weggelassen sein. In einem Fall, in dem nur ein Teil der Konfiguration in jeder Ausführungsform beschrieben ist, können andere Ausführungsformen, die vorher beschrieben sind, auf andere Teile der Konfiguration angewendet werden. Es ist zudem möglich, die Ausführungsformen sogar dann teilweise zu kombinieren, wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Kombination möglich ist, solange es kein Problem in der Kombination und der Kombination der Teile gibt, die insbesondere und ausdrücklich beschrieben sind.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird in Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Kältekreisvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf eine Fahrzeugklimaanlage 1 angewendet, die in einem Elektrofahrzeug montiert ist, das eine Fahrantriebskraft von einem Elektromotor erhält. Die Fahrzeugklimaanlage 1 ist eine Klimaanlage mit einer Batterietemperatur-Anpassungsfunktion. Die Fahrzeugklimaanlage 1 führt eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums aus, welcher ein zu klimatisierender Raum ist, und passt die Temperatur einer Batterie 80 an.
Die Batterie 80 ist eine sekundäre Batterie, die eine Leistung speichert, die einer bordeigenen Vorrichtung wie etwa einem Elektromotor zugeführt wird. Die Batterie 80 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Lithiumionenbatterie. Die Batterie 80 ist eine sogenannte zusammengebaute Batterie, die ausgebildet ist, indem eine Vielzahl von Batteriezellen auf eine Stapelungsweise angeordnet wird und die Batteriezellen seriell oder parallel elektrisch verbunden werden.
Diese Art einer Batterie verringert wahrscheinlich bei einer niedrigen Temperatur eine Ausgabe und altert wahrscheinlich bei einer hohen Temperatur. Daher ist es nötig, dass die Temperatur der Batterie innerhalb eines angemessenen Temperaturbereichs (in der vorliegenden Ausführungsform ist die Temperatur 15°C oder höher und 55°C oder weniger) erhalten wird, in welchem eine Lade-/Entladekapazität der Batterie ausreichend genutzt werden kann.
Bei der Fahrzeugklimaanlage 1 kann die Batterie 80 durch Kälte gekühlt werden, die durch die Kältekreisvorrichtung 10 erzeugt wird. Ein Kühlungsziel in der Kältekreisvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform sind Luft und die Batterie 80.
Wie in dem Gesamtkonfigurationsschaubild von 1 dargestellt ist, weist die Fahrzeugklimaanlage 1 eine Kältekreisvorrichtung 10, eine Innenraumklimatisierungseinheit 30, einen hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40, einen niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 50, eine Rücksitz-Klimatisierungseinheit 90 auf.
Die Kältekreisvorrichtung 10 kühlt Luft, die in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, und erwärmt ein hochtemperaturseitiges Wärmemedium, das in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 zirkuliert, um eine Klimatisierung in dem Fahrzeuginnenraum auszuführen. Die Kältekreisvorrichtung 10 kühlt ein niedertemperaturseitiges Wärmemedium, das in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 50 zirkuliert, um die Batterie 80 zu kühlen.
Die Kältekreisvorrichtung 10 kann verschiedene Betriebsmodus-Kältemittelkreisläufe umschalten, um eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums auszuführen. Beispielsweise können ein Kältemittelkreislauf in einem Luftkühlungsmodus, ein Kältemittelkreislauf in einem Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus, ein Kältemittelkreislauf in einem Heizungsmodus und ähnliche umgeschaltet werden. Die Kältekreisvorrichtung 10 kann in jedem Klimatisierungsbetriebsmodus zwischen einem Betriebsmodus, in welchem die Batterie 80 gekühlt wird, und einem Betriebsmodus umschalten, in welchem die Batterie 80 nicht gekühlt wird.
Die Kältekreisvorrichtung 10 verwendet ein HFO-Kältemittel (insbesondere R1234yf) als das Kältemittel und bildet einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreis, in welchem ein Druck eines Abgabekältemittels, das von einem Verdichter 11 abgegeben wird, einen kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Ein Kältemittelöl zum Schmieren des Verdichters 11 ist in das Kältemittel gemischt. Ein Teil des Kältemittelöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreis.
Unter den Komponenten der Kältekreisvorrichtung 10 saugt der Verdichter 11 das Kältemittel in der Kältekreisvorrichtung 10 an, verdichtet es und gibt es ab. Der Verdichter 11 ist in einem Antriebsvorrichtungsraum angeordnet, der vor dem Fahrzeuginnenraum angeordnet ist und einen Elektromotor und ähnliches aufnimmt. Der Verdichter 11 ist ein Elektroverdichter, der einen Verdichtungsmechanismus eines feststehenden Hubs mit einer feststehenden Abgabekapazität durch Verwendung des Elektromotors rotationsmäßig antreibt. Die Drehzahl (das heißt, ein Kältemittelabgabevermögen) des Verdichters 11 wird durch ein Steuerungssignal gesteuert, das von einer Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird, die in 2 darzustellen ist.
Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Einlassseite eines Kältemitteldurchgangs eines Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 mit einem Abgabeanschluss des Verdichters 11 verbunden. Der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 weist einen Kältemitteldurchgang, durch welchen ein Hochdruck-Kältemittel strömt, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, und einen Wasserdurchgang auf, durch welchen das hochtemperaturseitige Wärmemedium strömt, das in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 zirkuliert. Der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 ist ein Heizungswärmetauscher, der Wärme zwischen dem Hochdruck-Kältemittel, das durch den Kältemitteldurchgang strömt, und dem hochtemperaturseitigen Wärmemedium austauscht, das durch den Wasserdurchgang strömt, um das hochtemperaturseitige Wärmemedium zu erwärmen.
Eine Einströmanschlussseite eines ersten Dreiwegeknotens 13a, der drei Einström- und Ausströmanschlüsse hat, die miteinander in Verbindung stehen, ist mit einem Auslass des Kältemitteldurchgangs des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 verbunden. Als ein solcher Dreiwegeknoten kann ein Dreiwegeknoten, der ausgebildet ist, indem eine Vielzahl von Rohren zusammengefügt werden, oder ein Dreiwegeknoten, der ausgebildet ist, indem eine Vielzahl von Kältemitteldurchgängen in einem Metallblock oder einem Harzblock vorgesehen werden, eingesetzt werden.
Die Kältekreisvorrichtung 10 weist einen zweiten bis zu einem achten Dreiwegeknoten 13b bis 13h auf. Der zweite bis zu dem achten Dreiwegeknoten 13b bis 13h haben die gleiche Grundstruktur wie jene des ersten Dreiwegeknotens 13a.
Eine Einlassseite eines Heizungs-Expansionsventils 14a ist mit einem Ausströmanschluss des ersten Dreiwegeknotens 13a verbunden. Eine Einströmanschlussseite des zweiten Dreiwegeknotens 13b ist mit dem anderen Ausströmanschluss des ersten Dreiwegeknotens 13a über einen Bypass-Durchgang 22a verbunden. Ein Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a ist in dem Bypass-Durchgang 22a angeordnet.
Das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a ist ein elektromagnetisches Ventil, das den Bypass-Durchgang 22a öffnet und schließt. Die Kältekreisvorrichtung 10 weist ein Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b auf. Das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b hat die gleiche Grundstruktur wie jene des Entfeuchtungs-/Öffnungs-Schließventils 15a.
Das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a und das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b können in jedem Betriebsmodus den Kältemittelkreislauf umschalten, indem der Kältemitteldurchgang geöffnet und geschlossen wird. Das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a und das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b sind Kältemittelkreislauf-Umschaltabschnitte, die den Kältemittelkreislauf des Kreises umschalten. Das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a und das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b werden mit einer Steuerungsspannung gesteuert, die von einer Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Das Heizungs-Expansionsventil 14a ist ein Heizungs-Entspannungsabschnitt, der mindestens in einem Betriebsmodus des Erwärmens des Fahrzeuginnenraums das Hochdruck-Kältemittel entspannt, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt, und eine Strömungsrate (eine Massenströmungsrate) des Kältemittels anpasst, das zu einer stromabwärtigen Seite ausströmt. Das Heizungs-Expansionsventil 14a ist ein elektrischer variabler Drosselmechanismus (in anderen Worten ein elektrisches Expansionsventil), der/das einen Ventilkörper, der konfiguriert ist, in der Lage zu sein, einen Drosselöffnungsgrad zu ändern, und ein elektrisches Stellglied (in anderen Worten einen elektrischen Mechanismus) aufweist, der den Öffnungsgrad des Ventilkörpers ändert.
Die Kältekreisvorrichtung 10 weist ein erstes Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und ein Kühlungs-Expansionsventil 14c auf. Das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c haben die gleiche Grundstruktur wie jene des Heizungs-Expansionsventils 14a.
Das Heizungs-Expansionsventil 14a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c haben eine vollständig geöffnete Funktion, in der sie einfach als der Kältemitteldurchgang fungieren, indem das Ventil vollständig geöffnet wird, annährend ohne eine Strömungsratenanpassungswirkung und eine Kältemittelentspannungswirkung vorzuweisen, und eine vollständig geschlossene Funktion, in der der Kältemitteldurchgang vollständig geschlossen wird, indem das Ventil vollständig geschlossen wird.
Mit der vollständig geöffneten Funktion und der vollständig geschlossenen Funktion können das Heizungs-Expansionsventil 14a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c den Kältemittelkreislauf in jedem Betriebsmodus umschalten. Das Heizungs-Expansionsventil 14a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c fungieren als ein Kältemittelkreislauf-Umschaltabschnitt. Das Heizungs-Expansionsventil 14a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c werden mit einem Steuerungssignal (einem Steuerungspuls) gesteuert, das/der von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Eine Kältemitteleinlassseite eines Außenwärmetauschers 16 ist mit einem Auslass des Heizungs-Expansionsventils 14a verbunden. Der Außenwärmetauscher 16 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das aus dem Heizungs-Expansionsventil 14a ausströmt, und Außenluft austauscht, die durch einen Kühlungslüfter (nicht dargestellt) geblasen wird. Der Außenwärmetauscher 16 ist auf der Vorderseite des Antriebsvorrichtungsraums angeordnet. Daher kann während des Fahrens des Fahrzeugs Fahrtluft gegen den Außenwärmetauscher 16 geblasen werden.
Eine Einströmanschlussseite des dritten Dreiwegeknotens 13c ist mit einem Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 16 verbunden. Eine Einströmanschlussseite des vierten Dreiwegeknotens 13d ist mit einem Ausströmanschluss des dritten Dreiwegeknotens 13c über einen Heizungsdurchgang 22b verbunden. Das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b, das den Kältemitteldurchgang öffnet und schließt, ist in dem Heizungsdurchgang 22b angeordnet.
Die andere Einströmanschlussseite des zweiten Dreiwegeknotens 13b ist mit dem anderen Ausströmanschluss des dritten Dreiwegeknotens 13b verbunden. Ein Rückschlagventil 17a ist in dem Kältemitteldurchgang angeordnet, der die andere Ausströmanschlussseite des dritten Dreiwegeknotens 13c mit der anderen Einströmanschlussseite des zweiten Dreiwegeknotens 13b verbindet. Das Rückschlagventil 17a ermöglicht dem Kältemittel, von der Seite des dritten Dreiwegeknotens 13c zu der Seite des zweiten Dreiwegeknotens 13b zu strömen, und hindert das Kältemittel daran, von der Seite des zweiten Dreiwegeknotens 13b zu der Seite des dritten Dreiwegeknotens 13c zu strömen.
Eine Einströmanschlussseite des fünften Dreiwegeknotens 13e ist mit einem Ausströmanschluss des zweiten Dreiwegeknotens 13b verbunden. Eine Einströmanschlussseite des siebten Dreiwegeknotens 13g ist mit einem Ausströmanschluss des fünften Dreiwegeknotens 13e verbunden. Eine Einlassseite des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b ist mit einem Ausströmanschluss des siebten Dreiwegeknotens 13g verbunden. Eine erste Einlassseite eines zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e ist mit dem anderen Ausströmanschluss des siebten Dreiwegeknotens 13g verbunden. Eine Einlassseite des Kühlungs-Expansionsventils 14c ist mit dem anderen Ausströmanschluss des fünften Dreiwegeknotens 13e verbunden.
Das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b ist ein Klimatisierungs-Entspannungsabschnitt, der mindestens in einem Betriebsmodus, in dem eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird, das Kältemittel entspannt, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt, und die Strömungsrate des Kältemittels anpasst, das zu der stromabwärtigen Seite ausströmt. Das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b ist ein erster Entspannungsabschnitt.
Eine Kältemitteleinlassseite eines Innenraumverdampfers 18 ist mit einem Auslass des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b verbunden. Der Innenraumverdampfer 18 ist in einem Klimatisierungsgehäuse 31 der Innenraumklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Der Innenraumverdampfer 18 ist ein Klimatisierungs-Verdampfungsabschnitt, der Wärme zwischen einem Niederdruck-Kältemittel, das durch das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b entspannt wird, und Luft austauscht, die von einem Gebläse 32 geblasen wird, um das Niederdruck-Kältemittel zu verdampfen, und die Luft kühlt, indem eine Wärmeaufnahmewirkung auf das Niederdruck-Kältemittel aufgebracht wird. Der Innenraumverdampfer 18 ist ein erster Verdampfungsabschnitt.
Eine Einlassseite eines Verdampfungsdruck-Anpassungsventils 20 ist mit einem Kältemittelauslass des Innenraumverdampfers 18 verbunden. Das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20 erhält einen Kältemittel-Verdampfungsdruck in dem Innenraumverdampfer 18, um gleich oder höher als ein vorbestimmter Referenzdruck zu sein, um ein Vereisen in dem Innenraumverdampfer 18 zu unterdrücken. Das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20 ist ein mechanischer variabler Drosselmechanismus, der den Ventilöffnungsgrad beim Erhöhen des Drucks des auslassseitigen Kältemittels des Innenraumverdampfers 18 erhöht.
Demgemäß erhält das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20 eine KältemittelVerdampfungstemperatur in dem Innenraumverdampfer 18, um gleich oder höher als eine Vereisungsunterdrückungstemperatur (in der vorliegenden Ausführungsform 1°C) zu sein, bei welcher die Vereisung in dem Innenraumverdampfer 18 unterdrückt werden kann.
Eine Einströmanschlussseite des achten Dreiwegeknotens 13h ist mit einem Auslass des Verdampfungsdruck-Anpassungsventils 20 verbunden. Eine Einströmanschlussseite des sechsten Dreiwegeknotens 13f ist mit einem Ausströmanschluss des achten Dreiwegeknotens 13h verbunden.
Das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e ist ein Klimatisierungs-Entspannungsabschnitt, der mindestens in einem Betriebsmodus, in dem eine Luftkühlung für einen Rücksitzraum in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird, das Kältemittel entspannt, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt, und die Strömungsrate des Kältemittels anpasst, das zu der stromabwärtigen Seite ausströmt. Das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e ist ein zweiter Entspannungsabschnitt.
Eine Kältemitteleinlassseite eines Rücksitz-Verdampfers 23 ist mit einem ersten Auslass des zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e verbunden. Der Rücksitz-Verdampfer 23 ist in einem Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91 einer Rücksitz-Klimatisierungseinheit 90 angeordnet. Der Rücksitz-Verdampfer 23 ist ein Klimatisierungs-Verdampfungsabschnitt, der Wärme zwischen einem Niederdruck-Kältemittel, das durch das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e entspannt wird, und Luft austauscht, die von einem Rücksitz-Gebläse 92 geblasen wird, um das Niederdruck-Kältemittel zu verdampfen, und die Luft kühlt, indem eine Wärmeaufnahmewirkung auf das Niederdruck-Kältemittel aufgebracht wird. Der Rücksitz-Verdampfer 23 ist ein zweiter Verdampfungsabschnitt.
Eine zweite Einlassseite des zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e ist mit einem Kältemittelauslass des Rücksitz-Verdampfers 23 verbunden. Die andere Einströmanschlussseite des achten Dreiwegeknotens 13h ist mit einem zweiten Auslass des zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e verbunden.
Das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e ist ein mechanisches Expansionsventil. Das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e hat einen variablen Drosselmechanismus, der den Drosselöffnungsgrad ändert, indem ein mechanischer Mechanismus verwendet wird, der keine Stromversorgung erfordert.
Insbesondere ist das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e ein Thermoexpansionsventil, das einen Temperaturfühlabschnitt, der ein Verformungselement (insbesondere ein Diaphragma) hat, das gemäß der Temperatur und dem Druck des auslassseitigen Kältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 verformt wird, und einen Ventilkörperabschnitt aufweist, der gemäß der Verformung des Verformungselements verlagert wird, um den Drosselöffnungsgrad zu ändern. Das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e ändert den Drosselöffnungsgrad so, dass sich ein Überhitzungsgrad des auslassseitigen Kältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 einem vorbestimmten Referenzüberhitzungsgrad (in anderen Worten, einem Soll-Überhitzungsgrad) nähert. Das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e erhöht den Drosselöffnungsgrad beim Verringern des Drucks des auslassseitigen Kältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23.
Ein Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c ist ein elektromagnetisches Ventil, das den Kältemitteldurchgang öffnet und schließt, der die andere Ausströmanschlussseite des siebten Dreiwegeknotens 13g mit der ersten Einlassseite des zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e verbindet. Das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c hat die gleiche Grundstruktur wie jene des Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventils 15a.
Das Kühlung-Expansionsventil 14c ist ein Batterie-Entspannungsabschnitt, der mindestens in einem Betriebsmodus, in dem die Batterie 80 gekühlt wird, das Kältemittel entspannt, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt, und die Strömungsrate des Kältemittels anpasst, das zu der stromabwärtigen Seite ausströmt.
Eine Einlassseite des Kältemitteldurchgangs eines Chillers 19 ist mit einem Auslass des Kühlungs-Expansionsventil 14c verbunden. Der Chiller 19 weist einen Kältemitteldurchgang, durch welchen ein Niederdruck-Kältemittel strömt, das durch das Kühlungs-Expansionsventil 14c entspannt wird, und einen Wasserdurchgang auf, durch welchen das hochtemperaturseitige Wärmemedium strömt, das in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 50 zirkuliert. Der Chiller 19 ist ein Verdampfungsabschnitt, der Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, das durch den Kältemitteldurchgang strömt, und dem niedertemperaturseitigen Wärmemedium austauscht, das durch den Wasserdurchgang strömt, das Niederdruck-Kältemittel verdampft und eine Wärmeaufnahmewirkung aufbringt. Die andere Einströmanschlussseite des sechsten Dreiwegeknotens 13f ist mit einem Auslass des Kältemitteldurchgangs des Chillers 19 verbunden.
Die andere Einströmanschlussseite des vierten Dreiwegeknotens 13d ist mit einem Ausströmanschluss des sechsten Dreiwegeknotens 13f verbunden. Eine Einlassseite eines Akkumulators 21 ist mit einem Ausströmanschluss des vierten Dreiwegeknotens 13d verbunden. Der Akkumulator 21 ist ein Gas/Flüssigkeit-Trennungsabschnitt, der das Kältemittel, das in dem Akkumulator 21 strömt, in ein Gas und eine Flüssigkeit trennt und ein überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel in dem Kreis speichert. Eine Sauganschlussseite des Verdichters 11 ist mit einem Gasphasenkältemittelauslass des Akkumulators 21 verbunden.
Ein Ölrückführungsloch zum Rückführen des Kältemittelöls, das in das getrennte flüssigphasige Kältemittel gemischt ist, zu dem Verdichter 11 ist in dem Akkumulator 21 ausgebildet. Das Kältemittelöl in dem Akkumulator 21 wird zusammen mit einem Kleinbetrag von flüssigphasigem Kältemittel zu dem Verdichter 11 zurückgeführt.
Der fünfte Dreiwegeknoten 13e der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verzweigungsabschnitt, der die Strömung des Kältemittels verzweigt, das aus dem Außenwärmeaustauscher 16 ausströmt. Der sechste Dreiwegeknoten 13f ist ein Vereinigungsabschnitt, der die Strömung des Kältemittels, das aus dem Innenraumverdampfer 18 ausströmt, und die Strömung des Kältemittels, das aus dem Chiller 19 ausströmt, vereinigt, um das Kältemittel zu veranlassen, zu einer Saugseite des Verdichters 11 auszuströmen.
Der Innenraumverdampfer 18 und der Chiller 19 sind in der Kältemittelströmung parallel zueinander verbunden. Der Bypass-Durchgang 22a führt das Kältemittel, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt, zu einer stromaufwärtigen Seite des Verzweigungsabschnitts. Der Heizungsdurchgang 22b führt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt, zu der Sauganschlussseite des Verdichters 11.
Der hochtemperaturseitige Wärmemediumkreislauf 40 ist ein Wärmemedium-Zirkulationskreislauf, der das hochtemperaturseitige Wärmemedium zirkuliert. Als das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann eine Lösung die Ethylenglycol, Dimethylpolysiloxan oder ein Nanofluid enthält, ein Frostschutzmittel oder ähnliches eingesetzt werden. In dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 sind ein Wasserdurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12, eine hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 41, ein Heizungskern 42, eine elektrische Heizung 43 und ähnliches angeordnet.
Die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 41 ist eine Wasserpumpe, die das hochtemperaturseitige Wärmemedium zu einer Einlassseite des Wasserdurchgangs des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 pumpt. Die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 41 ist eine elektrische Pumpe, deren Drehzahl (das heißt, ein Pumpvermögen) durch die Steuerungsspannung gesteuert wird, die von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Eine Wärmemediumeinlassseite des Heizungskerns 42 ist mit einem Auslass des Wasserdurchgangs des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 verbunden. Der Heizungskern 42 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem hochtemperaturseitigen Wärmemedium, das durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt wird, und Luft austauscht, die durch den Innenraumverdampfer 18 gegangen ist, um die Luft zu erwärmen. Der Heizungskern 42 ist in dem Klimatisierungsgehäuse 31 der Innenraumklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Eine Sauganschlussseite der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 41 ist mit einem Wärmemediumauslass des Heizungskerns 42 verbunden.
Daher kann die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 41 bei dem hochtemperaturseitigen Wärmekreislauf 40 einen Wärmeableitungsbetrag des hochtemperaturseitigen Wärmemediums an Luft in dem Heizungskern 42 (das heißt, den Erwärmungsbetrag von Luft in dem Heizungskern 42) anpassen, indem die Strömungsrate des hochtemperaturseitigen Wärmemediums angepasst wird, das in den Heizungskern 42 strömt.
Eine Komponente von jedem des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 und dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 ist ein Heizungsabschnitt, der Luft erwärmt, indem das Kältemittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, als eine Wärmequelle verwendet wird.
Die elektrische Heizung 43 ist beispielsweise eine PTC-Heizung, die ein PTC-Element (das heißt, einen Positiv-Thermistor) hat. Die elektrische Heizung 43 kann eine Wärmemenge zum Erwärmen des hochtemperaturseitigen Wärmemediums mit der Steuerungsspannung, die von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird, beliebig anpassen.
Der niedertemperaturseitige Wärmekreislauf 50 gibt einen Wärmemedium-Zirkulationskreislauf, der das niedertemperaturseitige Wärmemedium zirkuliert. Als das niedertemperaturseitige Wärmemedium kann das gleiche Fluid wie das hochtemperaturseitige Wärmemedium eingesetzt werden. Bei dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 50 sind ein Wasserdurchgang des Chillers 19, eine niedertemperaturseitige Wärmemediumpumpe 51, ein Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 und ähnliches angeordnet.
Die niedertemperaturseitige Wärmemediumpumpe 51 ist eine Wasserpumpe, die das niedertemperaturseitige Wärmemedium zu einer Einlassseite des Wasserdurchgangs des Chillers 19 pumpt. Die niedertemperaturseitige Wärmemediumpumpe 51 hat die gleiche Grundstruktur wie jene der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 41.
Eine Einlassseite des Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitts 52 ist mit einem Auslass des Wasserdurchgangs des Chillers 19 verbunden. Der Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 hat eine Vielzahl von metallischen Wärmemediumdurchgängen, die so angeordnet sind, dass sie in Kontakt mit einer Vielzahl von Batteriezellen der Batterie 80 sind. Der Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 ist ein Wärmeaustauschabschnitt, der die Batterie 80 kühlt, indem Wärme zwischen dem niedertemperaturseitigen Wärmemedium, das durch den Wärmemediumdurchgang strömt, und der Batteriezelle ausgetauscht wird.
Der Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 ist ausgebildet, indem der Wärmemediumdurchgang zwischen den gestapelten Batteriezellen angeordnet wird. Der Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 kann mit der Batterie 80 einstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Wärmemediumdurchgang in einem dafür bestimmten Gehäuse vorgesehen sein, das die gestapelten Batteriezellen aufnimmt, um mit der Batterie 80 einstückig ausgebildet zu sein.
Bei dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 50 kann die niedertemperaturseitige Wärmemediumpumpe 51 die Wärmemenge der Batterie 80, welche durch das niedertemperaturseitige Wärmemedium in dem Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 aufgenommen wird, anpassen, indem die Strömungsrate des niedertemperaturseitigen Wärmemediums angepasst wird, das in den Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 strömt. Eine Komponente von jedem des Chillers 19 und des niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislaufs 50 ist ein Batterie-Kühlungsabschnitt, der die Batterie 80 kühlt, indem das Kältemittel verdampft wird, das aus dem Kühlungs-Expansionsventil 14c ausströmt.
Die Innenraumklimatisierungseinheit 30 bläst Luft, deren Temperatur durch die Kältekreisvorrichtung 10 angepasst worden ist, in den Fahrzeuginnenraum. Die Innenraumklimatisierungseinheit 30 ist innerhalb eines Armaturenbretts an dem vordersten Abschnitt des Fahrzeuginnenraums angeordnet.
Wie in 1 dargestellt ist, sind bei der Innenraumklimatisierungseinheit 30 das Gebläse 32, der Innenraumverdampfer 18, der Heizungskern 42 und ähnliches in einem Luftdurchgang aufgenommen, der in dem Klimatisierungsgehäuse 31 ausgebildet ist, das eine Außenhülle der Innenraumklimatisierungseinheit 30 ausbildet.
Das Klimatisierungsgehäuse 31 bildet einen Luftdurchgang von Luft aus, die in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird. Das Klimatisierungsgehäuse 31 ist aus einem Harz (beispielsweise Polypropylen) ausgebildet, das einen gewissen Elastizitätsgrad und eine hervorragende Festigkeit hat.
Eine Innen-/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 ist in einer Luftströmungsrichtung auf der stromaufwärtigsten Seite des Klimatisierungsgehäuses 31 angeordnet. Die Innen-/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 führt ein Umschalten zwischen Innenluft (das heißt, Luft innerhalb des Fahrzeuginnenraums) und Außenluft (das heißt, Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums) aus und leitet die umgeschaltete Luft in das Klimatisierungsgehäuse 31 ein.
Die Innen-/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 passt in die Öffnungsfläche eines Innenluft-Einleitungsanschlusses zum Einleiten der Innenluft in das Klimatisierungsgehäuse 31 und die Öffnungsfläche eines Außenluft-Einleitungsanschlusses zum Einleiten der Außenluft in das Klimatisierungsgehäuse 31 kontinuierlich an, indem eine Innen-/Außenluft-Umschaltklappe verwendet wird, um ein Einleitungsverhältnis zwischen dem Einleitungsluftvolumen der Innenluft und dem Einleitungsluftvolumen der Außenluft zu ändern. Die Innen-/Außenluft-Umschaltklappe wird durch ein elektrisches Stellglied der Innen-/Außenluft-Umschaltklappe angetrieben. Das elektrische Stellglied der Innen-/Außenluft-Umschaltklappe wird durch das Steuerungssignal gesteuert, das von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Das Gebläse 32 ist in der Luftströmungsrichtung auf der stromabwärtigen Seite der Innen-/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 angeordnet. Das Gebläse 32 fördert Luft, die durch die Innen-/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 angesaugt wird, in den Fahrzeuginnenraum. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, bei dem ein Mehrschaufel-Zentrifugallüfter durch den Elektromotor angetrieben wird. Die Drehzahl (d.h. eine Förderkapazität) des Gebläses 32 wird durch die Steuerungsspannung gesteuert, die von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Der Innenraumverdampfer 18 und der Heizungskern 42 sind bezüglich der Strömung der Luft auf der stromabwärtigen Seite des Gebläses 32 in dieser Reihenfolge in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Der Innenraumverdampfer 18 ist von dem Heizungskern 42 auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung angeordnet.
In dem Klimatisierungsgehäuse 31 ist ein Kaltluft-Bypass-Durchgang 35 vorgesehen, durch welchen die Luft strömt, nachdem sie durch den Innenraumverdampfer 18 gegangen ist, indem der Heizungskern 42 umgangen wird. Eine Luftmischklappe 34 ist in dem Klimatisierungsgehäuse 31 auf der stromabwärtigen Seite des Innenraumverdampfers 18 in der Luftströmungsrichtung und auf der stromaufwärtigen Seite des Heizungskerns 42 in der Luftströmungsrichtung angeordnet.
Die Luftmischklappe 34 ist ein Luftvolumenverhältnis-Anpassungsabschnitt, der ein Luftvolumenverhältnis zwischen einem Luftvolumen der Luft, die durch die Seite des Heizungskerns 42 geht, und einem Luftvolumen der Luft, die durch den Kaltluft-Bypass-Durchgang 35 geht, bei der Luft anpasst, nachdem sie durch den Innenraumverdampfer 18 gegangen ist. Die Luftmischklappe 34 wird durch ein elektrisches Stellglied der Luftmischklappe angetrieben. Dieses elektrische Stellglied wird durch das Steuerungssignal gesteuert, das von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Ein Mischraum ist in der Luftströmungsrichtung auf der stromabwärtigen Seite des Heizungskerns 42 und des Kaltluft-Bypass-Durchgangs 35 in dem Klimatisierungsgehäuse 31 angeordnet. Der Mischraum ist ein Raum zum Mischen der Luft, die durch den Heizungskern 42 erwärmt wird, und der Luft, die durch den Kaltluft-Bypass-Durchgang 35 geht und nicht erwärmt wird.
Öffnungslöcher zum Blasen von Luft (das heißt, Klimatisierungsluft), die in dem Mischraum gemischt wird, in den Fahrzeuginnenraum, welcher ein zu klimatisierender Raum ist, sind in der Luftströmungsrichtung in einem stromabwärtigen Teil des Klimatisierungsgehäuses 31 angeordnet.
Als die Öffnungslöcher sind ein Gesicht-Öffnungsloch, ein Fuß-Öffnungsloch und ein Defrost-Öffnungsloch (welche nicht dargestellt sind) vorgesehen. Das Gesicht-Öffnungsloch ist ein Öffnungsloch zum Blasen der Klimatisierungsluft zu einem Oberkörper eines Insassen in dem Fahrzeuginnenraum. Das Fuß-Öffnungsloch ist ein Öffnungsloch zum Blasen der Klimatisierungsluft zu einem Fuß des Insassen. Das Defrost-Öffnungsloch ist ein Öffnungsloch zum Blasen der Klimatisierungsluft zu einer Innenseitenfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs.
Das Gesicht-Öffnungsloch, das Fuß-Öffnungsloch und das Defrost-Öffnungsloch sind entsprechend mit einem Gesicht-Ausblasanschluss, einem Fuß-Ausblasanschluss und einem Defrost-Ausblasanschluss (welche nicht dargestellt sind) verbunden, welche über Kanäle, die Luftdurchgänge ausbilden, in dem Fahrzeuginnenraum vorgesehen sind.
Die Temperatur von Klimatisierungsluft, die in dem Mischraum gemischt wird, wird durch die Luftmischklappe 34 angepasst, die das Luftvolumenverhältnis zwischen dem Luftvolumen, das durch den Heizungskern 42 geht, und dem Luftvolumen anpasst, das durch den Kreislauf-Bypass-Durchgang 35 geht. Im Ergebnis ist die Temperatur der Luft (Klimatisierungsluft) angepasst, die aus jedem der Ausblasanschlüsse in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Eine Gesicht-Klappe, eine Fuß-Klappe und eine Defrost-Klappe (welche nicht dargestellt sind) sind in der Luftströmungsrichtung entsprechend auf der stromaufwärtigen Seite des Gesicht-Öffnungslochs, des Fuß-Öffnungslochs und des Defrost-Öffnungslochs angeordnet. Die Gesicht-Klappe passt eine Öffnungsfläche des Gesicht-Öffnungslochs an. Die Fuß-Klappe passt eine Öffnungsfläche des Fuß-Öffnungslochs an. Die Defrost-Klappe passt eine Öffnungsfläche des Defrost-Öffnungslochs an.
Die Gesicht-Klappe, die Fuß-Klappe und die Defrost-Klappe bilden eine Ausblasanschlussmodus-Umschaltvorrichtung, die einen Ausblasanschlussmodus umschaltet. Diese Klappen sind über einen Koppelmechanismus oder ähnliches mit einem elektrischen Stellglied verbunden, das die Ausblasanschlussmodusklappe antreibt, und werden im Zusammenwirken miteinander gedreht. Der Betrieb dieses elektrischen Stellglieds wird zudem durch das Steuerungssignal gesteuert, das von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Spezifische Beispiele des Ausblasanschlussmodus, der durch die Ausblasanschlussmodus-Umschaltvorrichtung umgeschaltet wird, weisen einen Gesicht-Modus, einen Bi-Level-Modus und einen Fuß-Modus auf.
Der Gesicht-Modus ist ein Ausblasanschlussmodus, in welchem der Gesicht-Ausblasanschluss vollständig geöffnet ist und Luft von dem Gesicht-Ausblasanschluss zu dem Oberkörper des Insassen in dem Fahrzeuginnenraum geblasen wird. Der Bi-Level-Modus ist ein Ausblasanschlussmodus, in welchem sowohl der Gesicht-Ausblasanschluss als auch der Fuß-Ausblasanschluss geöffnet sind, um Luft zu dem Oberkörper und dem Fuß des Insassen in dem Fahrzeuginnenraum zu blasen. Der Fuß-Modus ist ein Ausblasanschlussmodus, in welchem der Fuß-Ausblasanschluss vollständig geöffnet ist und der Defrost-Ausblasanschluss durch einen kleinen Öffnungsgrad geöffnet ist und Luft hauptsächlich aus dem Fuß-Ausblasanschluss geblasen wird.
Der Insasse kann einen Modus zu einem Defrost-Modus umschalten, indem ein Ausblasmodus-Umschaltschalter manuell bedient wird, der an einer Schalttafel 70 vorgesehen ist, die in 2 dargestellt ist. Der Defrost-Modus ist ein Ausblasanschlussmodus, in welchem der Defrost-Ausblasanschluss vollständig geöffnet ist und Luft aus dem Defrost-Ausblasanschluss zu der Innenfläche der Windschutzscheibe geblasen wird.
Die Rücksitz-Klimatisierungseinheit 90, die in 1 dargestellt ist, bläst Luft, deren Temperatur durch die Kältekreisvorrichtung 10 angepasst worden ist, in einen Fahrzeuginnenraumrücksitzraum. Die Rücksitz-Klimatisierungseinheit 90 ist auf der Rückseite des Fahrzeuginnenraums angeordnet.
Wie in 1 dargestellt ist, sind bei der Rücksitz-Klimatisierungseinheit 90 das Rücksitz-Gebläse 92, der Rücksitz-Verdampfer 23, ein Rücksitz-Heizungskern 45 und ähnliches in einem Luftdurchgang aufgenommen, der in dem Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91 ausgebildet ist, das eine Außenhülle der Rücksitz-Klimatisierungseinheit 90 ausbildet.
Das Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91 bildet einen Luftdurchgang von Luft aus, die in den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum geblasen wird. Das Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91 ist aus dem gleichen Material wie jenes des Klimatisierungsgehäuses 31 ausgebildet.
Das Rücksitz-Gebläse 92 saugt Luft innerhalb des Fahrzeuginnenraums an und bläst die Luft zu dem Luftdurchgang in dem Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91. Das Rücksitz-Gebläse 92 ist ähnlich dem Gebläse 32 ein elektrisches Gebläse. Die Drehzahl (das heißt, eine Förderkapazität) des Rücksitz-Gebläses 92 wird durch die Steuerungsspannung gesteuert, die von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Der Rücksitz-Verdampfer 23 und der Rücksitz-Heizungskern 45 sind bezüglich der Strömung der Luft auf der stromabwärtigen Seite des Rücksitz-Gebläses 92 in dieser Reihenfolge in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Der Rücksitz-Verdampfer 23 ist auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung von dem Rücksitz-Heizungskern 45 angeordnet.
In dem Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91 ist ein Rücksitz-Kaltluft-Bypass-Durchgang 95 vorgesehen, durch welchen die Luft strömt, nachdem sie durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gegangen ist, indem sie den Rücksitz-Heizungskern 45 umgeht. Eine Rücksitz-Luftmischklappe 94 ist in dem Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91 auf der stromabwärtigen Seite des Rücksitz-Verdampfers 23 in der Luftströmungsrichtung und auf der stromaufwärtigen Seite des Rücksitz-Heizungskerns 45 in der Luftströmungsrichtung angeordnet.
Die Rücksitz-Luftmischklappe 94 ist ein Luftvolumenverhältnis-Anpassungsabschnitt, der ein Luftvolumenverhältnis zwischen einem Luftvolumen der Luft, die durch die Seite des Rücksitz-Heizungskerns 45 geht, und einem Luftvolumen der Luft, die durch den Rücksitz-Kaltluft-Bypass-Durchgang 95 geht, bei der Luft anpasst, nachdem sie durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gegangen ist. Die Rücksitz-Luftmischklappe 94 wird durch das elektrische Stellglied der Luftmischklappe angetrieben. Dieses elektrische Stellglied wird durch das Steuerungssignal gesteuert, das von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Ein Rücksitz-Mischraum ist in dem Rücksitz-Klimatisierungsgehäuse 91 in der Luftströmungsrichtung auf der stromabwärtigen Seite des Rücksitz-Heizungskerns 45 und des Rücksitz-Kaltluft-Bypass-Durchgangs 95 angeordnet. Der Rücksitz-Mischraum ist ein Raum zum Mischen der Luft, die durch den Rücksitz-Heizungskern 45 erwärmt wird, und der Luft, die durch den Rücksitz-Kaltluft-Bypass-Durchgang 95 geht und nicht erwärmt wird.
Ein Öffnungsloch zum Blasen von Luft (das heißt, Klimatisierungsluft), die in dem Rücksitz-Mischraum gemischt wird, in dem Fahrzeuginnenraum, welcher ein zu klimatisierender Raum ist, ist in der Luftströmungsrichtung in einem stromabwärtigen Teil des Rücksitz-Klimatisierungsgehäuses 91 angeordnet.
Das Öffnungsloch ist über einen Kanal, der einen Luftdurchgang ausbildet, mit einem Rücksitz-Ausblasanschluss (nicht dargestellt) verbunden, der in dem Fahrzeuginnenraumrücksitzraum vorgesehen ist.
Die Temperatur von Klimatisierungsluft, die in dem Rücksitz-Mischraum gemischt wird, wird durch die Rücksitz-Luftmischklappe 94 angepasst, die das Luftvolumenverhältnis zwischen dem Luftvolumen, das durch den Rücksitz-Heizungskern 45 geht, und dem Luftvolumen anpasst, das durch den Rücksitz-Kaltluft-Bypass-Durchgang 95 geht. Im Ergebnis ist die Temperatur der Luft (Klimatisierungsluft) angepasst, die aus dem Rücksitz-Ausblasanschluss in den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum geblasen wird.
Als nächstes wird der Kern der elektrischen Steuerungseinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Kreissteuerungseinrichtung 60 weist einen bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM und einen RAM aufweist, und umliegende Schaltkreise davon auf. Verschiedene Berechnungen und eine Verarbeitung werden auf der Grundlage des Steuerungsprogramms ausgeführt, das in dem ROM gespeichert ist, und der Betrieb von verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen 11, 14a bis 14c, 15a bis 15c, 32, 41, 51 und 92, die mit der Ausgabeseite verbunden sind, wird gesteuert.
Wie in dem Blockschaltbild von 2 dargestellt ist, sind ein Innenluft-Temperatursensor 61, ein Außenluft-Temperatursensor 62, ein Solarstrahlungssensor 63, ein erster bis fünfter Kältemittel-Temperatursensor 64a bis 64e, ein Verdampfer-Temperatursensor 64f, ein erster Kältemittel-Drucksensor 65a, ein zweiter Kältemittel-Drucksensor 65b, ein hochtemperaturseitiger Wärmemedium-Temperatursensor 66a, ein erster niedertemperaturseitiger Wärmemedium-Temperatursensor 67a, ein zweiter niedertemperaturseitiger Wärmemedium-Temperatursensor 67b, ein Klimatisierungsluft-Temperatursensor 68, ein Batterie-Temperatursensor 69, ein Rücksitz-Innenluft-Temperatursensor 75, ein Fahrzeuginnenraum-Feuchtesensor 76, ein Rücksitz-Verdampfer-Temperatursensor 77 und ähnliches mit der Eingabeseite der Kreissteuerungseinrichtung 60 verbunden. Erfassungssignale dieser Sensorgruppen werden zu der Kreissteuerungseinrichtung 60 eingegeben.
Der Innenluft-Temperatursensor 61 ist eine Innenlufttemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Innenlufttemperatur Tr (das heißt, eine Fahrzeuginnenraumtemperatur) erfasst. Der Außenlufttemperatursensor 62 ist eine Außenlufttemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Außenlufttemperatur Tam (das heißt, eine Fahrzeugaußentemperatur) erfasst. Der Solarstrahlungssensor 63 ist eine Solarstrahlungsbetrag-Erfassungseinrichtung, die einen Solarstrahlungsbetrag Ts erfasst, mit welchem die Solarstrahlung auf den Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird.
Der erste Kältemittel-Temperatursensor 64a ist eine Abgabekältemitteltemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur T1 des Kältemittels erfasst, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird. Der zweite Kältemittel-Temperatursensor 64b ist eine zweite Kältemitteltemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur T2 des Kältemittels erfasst, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt. Der dritte Kältemittel-Temperatursensor 64c ist eine dritte Kältemitteltemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur T3 des Kältemittels erfasst, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt.
Der vierte Kältemittel-Temperatursensor 64d ist eine vierte Kältemitteltemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur T4 des Kältemittels erfasst, das aus dem Innenraumverdampfer 18 ausströmt. Der fünfte Kältemittel-Temperatursensor 64e ist eine fünfte Kältemitteltemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur T5 des Kältemittels erfasst, das aus dem Kältemitteldurchgang des Chillers 19 ausströmt.
Der Verdampfer-Temperatursensor 64f ist eine Verdampfertemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Verdampfertemperatur Tefin erfasst, welche eine Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Innenraumverdampfer 18 ist. Der Verdampfer-Temperatursensor 64f der vorliegenden Ausführungsform erfasst eine Temperatur einer Wärmeaustauschrippe des Innenraumverdampfers 18.
Der erste Kältemittel-Drucksensor 65a ist eine erste Kältemitteldruck-Erfassungseinrichtung, die einen Druck P1 des Kältemittels erfasst, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt. Der zweite Kältemittel-Drucksensor 65b ist eine zweite Kältemitteldruck-Erfassungseinrichtung, die einen Druck P2 des Kältemittels erfasst, das aus dem Kältemitteldurchgang des Chillers 19 ausströmt.
Der hochtemperaturseitige Wärmemedium-Temperatursensor 66a ist eine hochtemperaturseitige Wärmemediumtemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine hochtemperaturseitige Wärmemediumtemperatur TWH erfasst, welche eine Temperatur des hochtemperaturseitigen Wärmemediums ist, das aus dem Wasserdurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt.
Der erste niedertemperaturseitige Wärmemedium-Temperatursensor 67a ist eine erste niedertemperaturseitige Wärmemediumtemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine erste niedertemperaturseitige Wärmemediumtemperatur TWL1 erfasst, welche eine Temperatur des niedertemperaturseitigen Wärmemediums ist, das aus dem Wasserdurchgang des Chillers 19 ausströmt. Der zweite niedertemperaturseitige Wärmemedium-Temperatursensor 67b ist eine zweite niedertemperaturseitige Wärmemediumtemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine zweite niedertemperaturseitige Wärmemediumtemperatur TWL2 erfasst, welche eine Temperatur des niedertemperaturseitigen Wärmemediums ist, das aus dem Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 ausströmt.
Der Klimatisierungsluft-Temperatursensor 68 ist eine Klimatisierungslufttemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Lufttemperatur TAV erfasst, die aus dem Mischraum in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Der Batterie-Temperatursensor 69 ist eine Batterietemperatur-Erfassungsrichtung, die eine Batterietemperatur TB (das heißt, eine Temperatur der Batterie 80) erfasst. Der Batterie-Temperatursensor 69 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Vielzahl von Temperatursensoren auf und erfasst Temperaturen von einer Vielzahl von Stellen der Batterie 80. Daher kann die Kreissteuerungseinrichtung 60 zudem eine Temperaturdifferenz eines jeden Teils der Batterie 80 erfassen. Als die Temperatur TB wird ein Mittelwert von Erfassungswerten von einer Vielzahl der Temperatursensoren verwendet.
Der Rücksitz-Innenluft-Temperatursensor 75 ist eine Innenlufttemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr (das heißt, eine Fahrzeuginnenraumtemperatur des Rücksitzraums) erfasst. Der Fahrzeuginnenraum-Feuchtesensor 76 ist ein Feuchtesensor, der eine Feuchte in dem Fahrzeuginnenraum erfasst.
Der Rücksitz-Verdampfer-Temperatursensor 77 ist eine Verdampfertemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Rücksitz-Verdampfertemperatur Terfin erfasst, welche eine Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Rücksitz-Verdampfer 23 ist. Der Rücksitz-Verdampfer-Temperatursensor 77 der vorliegenden Ausführungsform erfasst eine Temperatur einer Wärmeaustauschrippe des Rücksitz-Verdampfers 23.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die Schalttafel 70, die in der Nähe des Armaturenbretts in dem vorderen Abschnitt des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, mit der Eingabeseite der Kreissteuerungseinrichtung 60 verbunden und Bediensignale von verschiedenen Bedienschaltern, die an der Schalttafel 70 vorgesehen sind, werden zu der Eingabeseite der Kreissteuerungseinrichtung 60 eingegeben.
Spezifische Beispiele der verschiedenen Bedienschalter, die an der Schalttafel 70 vorgesehen sind, weisen einen Auto-Schalter, der einen automatischen Betrieb der Fahrzeugklimaanlage einstellt oder aufhebt, einen Vordersitz-Klimatisierungsschalter, der anfordert, dass der Innenraumverdampfer 18 die Luft kühlt, einen Luftvolumen-Einstellungsschalter, der ein Luftvolumen des Gebläses 32 manuell einstellt, einen Temperatur-Einstellungsschalter, der eine Soll-Temperatur Tset in dem Fahrzeuginnenraum einstellt, einen Ausblasmodus-Umschaltschalter, der einen Ausbassmodus manuell einstellt, einen Rücksitz-Klimatisierungsschalter, der anfordert, dass der Rücksitz-Verdampfer 23 die Luft kühlt, und einen Rücksitz-Temperatur-Einstellungsschalter auf, der eine Soll-Temperatur Tsetr in dem Fahrzeuginnenraumrücksitzraum einstellt.
Die Kreissteuerungseinrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform ist mit Steuerungseinheiten einstückig konfiguriert, die verschiedene Steuerungszielvorrichtungen steuern, die mit einer Ausgabeseite der Kreissteuerung 60 verbunden sind. Bei der Kreissteuerungseinrichtung 60 sind Konfigurationen (Hardware und Software), die den Betrieb jeder Steuerungszielvorrichtung steuern, die Steuerungseinheiten, die den Betrieb jeder Steuerungszielvorrichtung steuern.
Beispielsweise ist bei der Kreissteuerungseinrichtung 60 die Konfiguration, die die Kältemittelabgabekapazität des Verdichters 11 (insbesondere die Drehzahl des Verdichters 11) steuert, eine Verdichter-Steuerungseinheit 60a. Die Konfiguration, die den Betrieb des Heizungs-Expansionsventils 14a, des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b und des Kühlungs-Expansionsventils 14c steuert, ist eine Expansionsventil-Steuerungseinheit 60b. Die Konfiguration, die den Betrieb des Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventils 15a, des Heizungs-Öffnungs-/Schließventils 15b und des Rücksitz-Öffnungs-/Schließventils 15c steuert, ist eine Kältemittelkreislaufumschalt-Steuerungseinheit 60c.
Die Konfiguration, die die Pumpkapazität der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 41 für das hochtemperaturseitige Wärmemedium steuert, ist eine hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpen-Steuerungseinheit 60d. Die Konfiguration, die die Pumpkapazität der niedertemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 51 für das niedertemperaturseitige Wärmemedium steuert, ist eine niedertemperaturseitige Wärmemediumpumpen-Steuerungseinheit 60e.
Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben. Die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform führt eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums aus und passt die Temperatur der Batterie 80 an. Bei der Kältekreisvorrichtung 10 kann der Betrieb in den folgenden acht Betriebsmodi ausgeführt werden, indem der Kältemittelkreislauf umgeschaltet wird.

(1) Einzel-Luftkühlungsmodus: Der Einzel-Luftkühlungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird, indem Luft gekühlt wird und die Luft in dem Fahrzeuginnenraum geblasen wird, ohne die Batterie 80 zu kühlen.
(2) Dualer Luftkühlungsmodus: Der duale Luftkühlungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird, indem Luft gekühlt wird und die Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, ohne die Batterie 80 zu kühlen. In diesem Betriebsmodus wird zudem die Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum ausgeführt.
(3) Serieller Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus: Der serielle Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem der Fahrzeuginnenraum entfeuchtet und erwärmt wird, indem gekühlte und entfeuchtete Luft wiedererwärmt wird und die wiedererwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, ohne die Batterie 80 zu kühlen.
(4) Paralleler Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus: Der parallele Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem der Fahrzeuginnenraum entfeuchtet und erwärmt wird, indem gekühlte und entfeuchtete Luft mit einer Erwärmungskapazität wiedererwärmt wird, die höher als bei dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist, und die wiedererwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, ohne die Batterie 80 zu kühlen.
(5) Heizungsmodus: Der Heizungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem der Fahrzeuginnenraum erwärmt wird, indem Luft erwärmt wird und die erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, ohne die Batterie 80 zu kühlen.
(6) Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus: der Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem die Batterie 80 gekühlt wird und eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird, indem Luft gekühlt wird und die gekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
(7) Dualer Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus: Der duale Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem die Batterie 80 gekühlt wird und eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird, indem Luft gekühlt wird und die gekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird. In diesem Betriebsmodus wird zudem die Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum ausgeführt.
(8) Kühlungsmodus: Der Kühlungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem die Batterie 80 gekühlt wird, ohne eine Klimatisierung für den Fahrzeuginnenraum auszuführen.

Ein Umschalten zwischen den verschiedenen Betriebsmodi wird ausgeführt, indem ein Steuerungsprogramm abgearbeitet wird. Das Steuerungsprogramm wird abgearbeitet, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Das Steuerungsprogramm wird in Bezug auf 3 und 4 beschrieben. Steuerungsschritte, die in einem Ablaufdiagramm von 3 dargestellt sind, und ähnliche sind Funktionsimplementierungseinheiten, die in der Kreissteuerungseinrichtung 60 enthalten sind.
Als erstes werden bei Schritt S10 von 3 das Erfassungssignal der Sensorgruppe und das Betriebssignal der Schalttafel 70 ausgelesen, welche oben beschrieben sind. Im nachfolgenden Schritt S20 wird auf der Grundlage des Erfassungssignals und des Betriebssignals, die bei Schritt S10 ausgelesen werden, bestimmt, ob ein Kühlen der Batterie 80 nötig ist. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn die Batterietemperatur TB, die durch den Batterie-Temperatursensor 69 erfasst wird, gleich oder höher als eine vorbestimmte Referenzkühlungstemperatur KTB (in der vorliegenden Ausführungsform 35°C) ist, bestimmt, dass ein Kühlen der Batterie 80 nötig ist. Wenn die Batterietemperatur TB niedriger als die Referenzkühlungstemperatur KTB ist, wird bestimmt, dass ein Kühlen der Batterie 80 nicht nötig ist.
Bei Schritt S20 geht in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Kühlung der Batterie 80 nicht nötig ist, die Verarbeitung weiter zu Schritt S30. Bei Schritt S20 geht die Verarbeitung in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Kühlung der Batterie 80 nötig ist, weiter zu Schritt S150 in 4.
Bei Schritt S30 wird bestimmt, ob es eine Klimatisierung-EIN-Anforderung gibt. Insbesondere wird in einem Fall, in dem der Betriebszustand der verschiedenen Betriebsschalter, die an der Schalttafel 70 vorgesehen sind, durch den Insassen ein Betriebszustand ist, der eine Klimatisierung anfordert, bestimmt, dass es eine Klimatisierung-EIN-Anforderung gibt. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem der Auto-Schalter der Schalttafel 70 durch die Bedienung des Insassen eingeschaltet ist, bestimmt, dass es eine Klimatisierung-EIN-Anforderung gibt.
In einem Fall, in dem bei Schritt S30 bestimmt wird, dass es keine Klimatisierung-EIN-Anforderung gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S40 und ein Stopp-Modus wird ausgewählt. Der Stopp-Modus ist ein Betriebsmodus, in welchem das Gebläse 32 gestoppt ist, und die Klimatisierung nicht ausgeführt wird.
In einem Fall, in dem bei Schritt S30 bestimmt wird, dass es eine Klimatisierung-EIN-Anforderung gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S50 und es wird bestimmt, ob eine Außenlufttemperatur Tam gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Heizungsreferenztemperatur Tht ist. Die Außenlufttemperatur Tam ist eine Fahrzeugaußentemperatur, die durch den Außenluft-Temperatursensor 62 erfasst wird.
In einem Fall, in dem bei Schritt S50 bestimmt wird, dass die Außenlufttemperatur Tam gleich oder niedriger als die Heizungsreferenztemperatur Tht ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S60 und ein Heizungsmodus wird ausgewählt.
In einem Fall, in dem bei Schritt S50 bestimmt wird, dass die Außenlufttemperatur Tam höher als die Heizungsreferenztemperatur Tht ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S70 und es wird bestimmt, ob es eine Entfeuchtungsanforderung bei dem Innenraumverdampfer 18 gibt. Insbesondere wird in einem Fall, in dem der Vordersitz-Klimatisierung-Schalter eingeschaltet ist, der an der Schalttafel 70 vorgesehen ist, bestimmt, dass es eine Entfeuchtungsanforderung bei dem Innenraumverdampfer 18 gibt.
In einem Fall, in dem bei Schritt S70 bestimmt wird, dass es keine Entfeuchtungsanforderung bei dem Innenraumverdampfer 18 gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S60 und ein Heizungsmodus wird ausgewählt. In einem Fall, in dem bei Schritt S70 bestimmt wird, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Innenraumverdampfer 18 gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S80 und es wird bestimmt, ob es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Rücksitz-Verdampfer 23 gibt und eine Rücksitz-Soll-Ausblasstemperatur RrTAO niedriger als die Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr ist. Insbesondere wird in einem Fall, in dem der Rücksitz-Klimatisierung-Schalter eingeschaltet ist, der an der Schalttafel 70 vorgesehen ist, bestimmt, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Rücksitz-Verdampfer 23 gibt.
Die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO ist eine Soll-Temperatur der Luft, die in den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum geblasen wird. Die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO wird durch die untenstehende Formel F1 berechnet. $RrTAO = Ksetr \times Tsetr - Krr \times Trr - Kam \times Tam - Ks \times Ts + C$
Tsetr ist eine Rücksitz-Fahrzeuginnenraum-Einstellungstemperatur, die durch den Temperatur-Einstellungsschalter eingestellt ist. Trr ist eine Fahrzeuginnenraum-Rücksitzraum-Temperatur, die durch den Rücksitz-Innenluft-Temperatursensor 75 erfasst wird. Tam ist eine Fahrzeugaußentemperatur, die durch den Außenluft-Temperatursensor 62 erfasst wird. Ts ist ein Solarstrahlungsbetrag, der durch den Solarstrahlungssensor 63 erfasst wird. Ksetr, Krr, Kam und Ks sind Steuerungsverstärkungen und C ist eine Korrekturkonstante.
In einem Fall, in dem bei Schritt S80 bestimmt wird, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Rücksitz-Verdampfer 23 gibt und die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO niedriger als die Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S90 und der duale Luftkühlungsmodus wird ausgewählt.
Das heißt, nur in einem Fall, in dem die Luft durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt werden muss, wird der Betriebsmodus ausgewählt, in welchem die Luft durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt wird. In anderen Worten wird die Luft in einem Fall, in dem die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO gleich oder höher als die Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr ist, nicht in dem Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt.
Dies ist so, um den Energieverbrauch zu verringern, wenn der Rücksitz-Verdampfer 23 nur in einem Fall betrieben wird, in dem die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO niedrig ist, im Hinblick auf die Tatsache, dass dann, wenn der Rücksitz-Verdampfer 23 in einem Fall betrieben wird, in dem die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO hoch ist, da eine Entfeuchtung und eine Erwärmung ausgeführt wird, die angesaugte Luft wiedererwärmt werden muss, nachdem die Luft einmal gekühlt wird und der Energieverbrauch aufgrund einer Notwendigkeit einer großen Heizungswärmemenge erhöht ist.
Auf der Vordersitzseite ist ein Entfeuchtungs-und-Heizungsbetrieb erforderlich, um ein Beschlagen der Windschutzscheibe zu verhindern. Daher muss der Innenraumverdampfer 18 in einem Fall betrieben werden, in dem eine Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO hoch ist.
In einem Fall, in dem bei Schritt S80 bestimmt wird, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Rücksitz-Verdampfer 23 nicht gibt oder die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO nicht niedriger als die Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S100 und es wird bestimmt, ob die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO höher als eine vorbestimmte Entfeuchtungs-Referenztemperatur Tdh ist.
Die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO ist eine Soll-Temperatur der Luft, die in einen Fahrzeuginnenraumvordersitzraum geblasen wird. Insbesondere wird die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO durch die untenstehende Formel F2 berechnet. $FrTAO = Kset \times Tset - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times Ts + C$
Tset ist eine Fahrzeuginnenraum-Einstellungstemperatur, die durch den Temperatur-Einstellungsschalter eingestellt ist. Tr ist eine Fahrzeuginnenraumtemperatur, die durch den Innenluft-Temperatursensor 61 erfasst wird. Tam ist eine Fahrzeugaußentemperatur, die durch den Außenluft-Temperatursensor 62 erfasst wird. Ts ist ein Solarstrahlungsbetrag, der durch den Solarstrahlungssensor 63 erfasst wird. Kset, Kr, Kam und Ks sind Steuerungsverstärkungen und C ist eine Korrekturkonstante.
In einem Fall, in dem bei Schritt S100 bestimmt wird, dass die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO höher als die Entfeuchtungs-Referenztemperatur Tdh ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S110 und der parallele Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus wird ausgewählt. In einem Fall, in dem bei Schritt S100 bestimmt wird, dass die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO nicht höher als die Entfeuchtungs-Referenztemperatur Tdh ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S120 und es wird bestimmt, ob die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO höher als eine vorbestimmte Luftkühlungs-Referenztemperatur Tcl ist.
In einem Fall, in dem bei Schritt S120 bestimmt wird, dass die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO höher als die Luftkühlungs-Referenztemperatur Tcl ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S130 und der serielle Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus wird ausgewählt. In einem Fall, in dem bei Schritt S120 bestimmt wird, dass die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO nicht höher als die Luftkühlungs-Referenztemperatur Tcl ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S140 und der Einzel-Luftkühlungsmodus wird ausgewählt.
Bei Schritt S150 von 4 wird wie bei Schritt S30 bestimmt, ob es die Klimatisierung-EIN-Anforderung gibt. In einem Fall, in dem bei Schritt S150 bestimmt wird, dass es die Klimatisierung-EIN-Anforderung nicht gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S160 und der Kühlungsmodus wird ausgewählt.
In einem Fall, in dem bei Schritt S150 bestimmt wird, dass es die Klimatisierung-EIN-Anforderung gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S170 und wie bei Schritt S70 wird bestimmt, ob es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Innenraumverdampfer 18 gibt. In einem Fall, in dem bei Schritt S170 bestimmt wird, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Innenraumverdampfer 18 nicht gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S160 und der Kühlungsmodus wird ausgewählt. In einem Fall, in dem bei Schritt S170 bestimmt wird, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Innenraumverdampfer 18 gibt, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S180 und wie bei Schritt S80 wird bestimmt, ob es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Rücksitz-Verdampfer 23 gibt und die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO niedriger als die Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr ist.
In einem Fall, in dem bei Schritt S180 bestimmt wird, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Rücksitz-Verdampfer 23 nicht gibt oder die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO nicht niedriger als die Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S190 und der Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus wird ausgewählt.
In einem Fall, in dem bei Schritt S180 bestimmt wird, dass es die Entfeuchtungsanforderung bei dem Rücksitz-Verdampfer 23 gibt und die Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO niedriger als die Rücksitz-Innenlufttemperatur Trr ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S200 und der duale Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus wird ausgewählt.
Wie oben beschrieben ist, wird der Betriebsmodus der Kältekreisvorrichtung 10 durch das Steuerungsprogramm der vorliegenden Ausführungsform umgeschaltet. Dieses Steuerungsprogramm steuert nicht nur den Betrieb jeder Komponente der Kältekreisvorrichtung 10, sondern zudem den Betrieb der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 41 des hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislaufs 40, der den Heizungsabschnitt bildet, den Betrieb der niedertemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 51 des niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislaufs 50, der den Batterie-Kühlungsabschnitt bildet, und den Betrieb eines Dreiwegeventils 53.
Insbesondere steuert die Kreissteuerungseinrichtung 60 ungeachtet des Betriebsmodus der Kältekreisvorrichtung 10, die oben beschrieben ist, den Betrieb der hochtemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 41, um für jeden Betriebsmodus eine vorbestimmte Referenzpumpkapazität vorzuweisen.
Daher wird bei dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 dann, wenn das hochtemperaturseitige Wärmemedium in dem Wasserdurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 erwärmt wird, das erwärmte hochtemperaturseitige Wärmemedium zu dem Heizungskern 42 gepumpt. Das hochtemperaturseitige Wärmemedium, das in den Heizungskern 42 strömt, tauscht mit Luft Wärme aus. Demgemäß wird die Luft erwärmt. Das hochtemperaturseitige Wärmemedium, das aus dem Heizungskern 42 ausströmt, wird in die hochtemperaturseitige Wärmemediumpumpe 41 gesaugt und zu dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 gepumpt.
Ungeachtet des Betriebsmodus der Kältekreisvorrichtung 10, die oben beschrieben ist, steuert die Kreissteuerungseinrichtung 60 den Betrieb der niedertemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 51, um für jeden Betriebsmodus eine vorbestimmte Referenzpumpkapazität vorzuweisen.
Daher wird bei dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 50 dann, wenn das niedertemperaturseitige Wärmemedium in dem Wasserdurchgang des Chillers 19 gekühlt wird, das gekühlte niedertemperaturseitige Wärmemedium zu dem Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 gepumpt. Das niedertemperaturseitige Wärmemedium, das in dem Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 strömt, nimmt von der Batterie 80 Wärme auf. Demgemäß wird die Batterie 80 gekühlt. Das niedertemperaturseitige Wärmemedium, das aus dem Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 ausströmt, wird in die niedertemperaturseitige Wärmemediumpumpe 51 gesaugt und zu dem Chiller 19 gepumpt.
Als nächstes wird der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 in jedem Betriebsmodus beschrieben. In jedem Betriebsmodus arbeitet die Kreissteuerungseinrichtung 60 einen Steuerungsablauf eines jeden Betriebsmodus ab.
(1) Einzel-Luftkühlungsmodus
Bei dem Steuerungsablauf in dem Einzel-Luftkühlungsmodus wird in einem ersten Schritt eine Soll-Verdampfertemperatur TEO bestimmt. Die Soll-Verdampfertemperatur TEO wird auf der Grundlage der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO in Bezug auf ein Steuerungskennfeld bestimmt, das in der Kreissteuerungseinrichtung 60 gespeichert ist. In dem Steuerungskennfeld der vorliegenden Ausführungsform ist die Soll-Verdampfertemperatur TEO bestimmt, bei einem Zunehmen der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO zuzunehmen.
In dem nächsten Schritt wird ein Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO der Drehzahl des Verdichters 11 bestimmt. Der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO wird durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Soll-Verdampfertemperatur TEO und der Verdampfertemperatur Tefin bestimmt, die durch den Verdampfer-Temperatursensor 64f erfasst wird, sodass sich die Verdampfertemperatur Tefin der Soll-Verdampfertemperatur TEO nähert.
In dem nächsten Schritt wird ein Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 des Kältemittels bestimmt, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt. Der Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 wird beispielsweise auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam in Bezug auf das Steuerungskennfeld bestimmt. In dem Steuerungskennfeld der vorliegenden Ausführungsform ist der Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 so bestimmt, dass sich der Leistungskoeffizient (COP) des Kreises dem Maximalwert nähert.
In dem nächsten Schritt wird ein Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVC des Drosselöffnungsgrads des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b bestimmt. Der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVC wird durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 und einem Unterkühlungsgrad SC1 des auslassseitigen Kältemittels des Außenwärmetauschers 16 bestimmt, sodass sich der Unterkühlungsgrad SC1 des auslassseitigen Kältemittels des Außenwärmetauschers 16 dem Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 nähert.
Der Unterkühlungsgrad SC1 des auslassseitigen Kältemittels des Außenwärmetauschers 16 wird auf der Grundlage der Temperatur T3, die durch den dritten Kältemittel-Temperatursensor 64c erfasst wird, und des Drucks P1 berechnet, der durch den ersten Kältemittel-Drucksensor 65a erfasst wird.
In dem nächsten Schritt wird ein Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34 berechnet, indem die untenstehende Formel F3 verwendet wird. $SW = {TAO - (Tefin + C 2)} / {TWH - (Tefin + C 2)}$
TWH ist eine hochtemperaturseitige Wärmemediumtemperatur, die durch den hochtemperaturseitigen Wärmemedium-Temperatursensor 66a erfasst wird. C2 ist eine Steuerungskonstante.
In dem nächsten Schritt wird, um die Kältekreisvorrichtung 10 zu dem Kältemittelkreislauf in dem Luftkühlungsmodus umzuschalten, das Heizungs-Expansionsventil 14a vollständig geöffnet, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b wird gedrosselt, um die Kältemittelentspannungswirkung auszuüben, das Kühlungs-Expansionsventil 14c wird vollständig geschlossen, das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a wird geschlossen, das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b wird geschlossen und das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c wird geschlossen. Ein Steuerungssignal oder eine Steuerungsspannung wird zu jeder Steuerungszielvorrichtung ausgegeben, sodass der Steuerungszustand erreicht werden kann, der in dem oben beschriebenen Schritt bestimmt ist, und die Verarbeitung geht zurück zu Schritt S10.
Daher ist bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Einzel-Luftkühlungsmodus ein Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem das Kältemittel durch den Verdichter 11, dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, der Außenwärmetauscher 16, das Rückschlagventil 17a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, den Innenraumverdampfer 18, das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Einzel-Luftkühlungsmodus ist der Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 und der Außenwärmetauscher 16 als ein Radiator (in anderen Worten, ein Wärmeableitungsabschnitt) fungieren, der Wärme von dem Kältemittel ableitet, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b als ein Entspannungsabschnitt fungiert, der das Kältemittel entspannt, und der Innenraumverdampfer 18 als ein Verdampfer fungiert.
Demgemäß kann die Luft durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden.
Daher wird bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem Einzel-Luftkühlungsmodus ein Teil der Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt wird, durch den Heizungskern 42 wiedererwärmt, indem der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 angepasst wird, und eine Luftkühlung zu dem Fahrzeuginnenraum kann ausgeführt werden, indem die Luft, deren Temperatur angepasst wird, um sich der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO zu nähern, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
(2) Dualer Luftkühlungsmodus
In dem Steuerungsablauf des dualen Luftkühlungsmodus wird der gleiche Steuerungsablauf wie jener bei dem Einzel-Luftkühlungsmodus ausgeführt. Auf ähnliche Weise zu dem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 wird ein Öffnungsgrad SWrr der Rücksitz-Luftmischklappe 94 auf der Grundlage der Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO, der Rücksitz-Verdampfertemperatur Terfin und der hochtemperaturseitigen Wärmemediumtemperatur TWH berechnet und das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c wird geöffnet.
Demgemäß kann die Luft durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden.
Daher wird bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem dualen Luftkühlungsmodus ein Teil der Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt wird, durch den Heizungskern 42 wiedererwärmt, indem der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 angepasst wird, und eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum kann ausgeführt werden, indem die Luft, deren Temperatur angepasst wird, um sich der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO zu nähern, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Die Luft kann durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden.
Daher wird bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem dualen Luftkühlungsmodus ein Teil der Luft, die durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt wird, durch den Rücksitz-Heizungskern 45 wiedererwärmt, indem der Öffnungsgrad der Rücksitz-Luftmischklappe 94 angepasst wird, und eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum kann ausgeführt werden, in dem die Luft, deren Temperatur angepasst wird, um sich der Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO zu nähern, in den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum geblasen wird.
In dem dualen Luftkühlungsmodus wird in einem Fall, in dem die Verdampfertemperatur Tefin gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 0°C) ist, der Verdichter 11 gestoppt. Dies ist eine Schutzsteuerung zum Verhindern, dass der Innenraumverdampfer 18 aufgrund einer Volumenausdehnung des gefrorenen Kondenswassers beschädigt wird, das den Innenraumverdampfer 18 benetzt.
Die Drehzahl des Verdichters 11 wird so angepasst, dass sich die Drehzahl beim Annähern der Temperatur des Rücksitz-Verdampfers 23 an einem vorbestimmten Wert allmählich verringert und sich die Temperatur des Rücksitz-Verdampfers 23 nicht zu gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 0°C) verringert. Anders als bei dem Innenraumverdampfer 18 wird die Schutzsteuerung (das heißt, eine Steuerung zum Stoppen des Verdichters 11, um eine Vereisung zu verhindern) nicht auf den Rücksitz-Verdampfer 23 angewendet. Dies ist dadurch begründet, dass das Steuerungsziel des Verdichters 11 im Wesentlichen die Temperatur des Innenraumverdampfers 18 ist, die Temperatur des Rücksitz-Verdampfers 23 ihren eigenen Verlauf nimmt und somit das Stoppen des Verdichters 11 dann, wenn die gleiche Schutzsteuerung wie jene des Innenraumverdampfers 18 auf den Rücksitz-Verdampfer 23 angewendet wird, in Abhängigkeit von Bedingungen viele Male wiederholt wird und eine stabile Klimatisierungstemperatursteuerung nicht ausgeführt werden kann.
Das heißt, die Drehzahl des Verdichters 11 ist bestimmt, die niedrigere von der Drehzahl, bei welcher die Verdampfertemperatur Tefin die Soll-Verdampfertemperatur TEO wird, und der Drehzahl, bei welcher die Temperatur des Rücksitz-Verdampfers 23 gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert wird, zu sein.
(3) Serieller Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus
In dem Steuerungsablauf in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus wird in einem ersten Schritt wie bei dem Einzel-Luftkühlungsmodus die Soll-Verdampfertemperatur TEO bestimmt. In dem nächsten Schritt wird wie bei dem Luftkühlungsmodus der Zunahme/Abnahmebetrag ΔIVO der Drehzahl des Verdichters 11 bestimmt.
In dem nächsten Schritt wird eine hochtemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWHO des hochtemperaturseitigen Wärmemediums bestimmt, sodass die Luft durch den Heizungskern 42 erwärmt werden kann. Die hochtemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWHO wird auf der Grundlage der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO und der Effizienz des Heizungskerns 42 in Bezug auf das Steuerungskennfeld bestimmt. In dem Steuerungskennfeld der vorliegenden Ausführungsform ist die hochtemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWHO bestimmt, um beim Zunehmen der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO zuzunehmen.
In dem nächsten Schritt wird ein Änderungsbetrag ΔKPN1 eines Öffnungsgradmusters KPN1 bestimmt. Das Öffnungsgradmuster KPN1 ist ein Parameter zum Bestimmen einer Kombination des Drosselöffnungsgrads des Heizungs-Expansionsventils 14a und des Drosselöffnungsgrads des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b.
Insbesondere nimmt das Öffnungsgradmuster KPN1 in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus beim Zunehmen der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO zu. Beim Zunehmen des Öffnungsgradmusters KPN1 nimmt der Drosselöffnungsgrad des Heizungs-Expansionsventils 14a ab und der Drosselöffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b nimmt zu.
In dem nächsten Schritt wird wie in dem Einzel-Luftkühlungsmodus ein Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34 berechnet. In dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO höher als jene in dem Einzel-Luftkühlungsmodus und somit nähert sich der Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34 100% an. Daher wird der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus so bestimmt, dass im Wesentlichen die gesamte Strömungsrate der Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gegangen ist, durch den Heizungskern 42 geht.
In dem nächsten Schritt wird, um die Kältekreisvorrichtung 10 zu dem Kältemittelkreislauf in den seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus umzuschalten, das Heizungs-Expansionsventil 14a gedrosselt, wird das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b gedrosselt, wird das Kühlungs-Expansionsventil 14c vollständig geschlossen, wird das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen und wird das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b geschlossen. Ein Steuerungssignal oder eine Steuerungsspannung wird zu jeder Steuerungszielvorrichtung ausgegeben, sodass der Steuerungszustand, der in dem oben beschriebenen Schritt bestimmt wird, erreicht werden kann, und die Verarbeitung geht zu Schritt S10 zurück.
Daher ist bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ein Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem das Kältemittel durch den Verdichter 11, den Wasser/Kältemittelwärmetauscher 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16, das Rückschlagventil 17a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, den Innenraumverdampfer 18, das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist der Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 als ein Radiator (in anderen Worten, ein Wärmeableitungsabschnitt) fungiert, der Wärme von dem Kältemittel ableitet, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, das Heizungs-Expansionsventil 14a und das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b als ein Entspannungsabschnitt fungieren und der Innenraumverdampfer 18 als der Verdampfer fungiert.
Wenn eine Sättigungstemperatur des Kältemittels in dem Außenwärmetauscher 16 höher als die Außenlufttemperatur Tam ist, ist der Kreis konfiguriert, in welchem der Außenwärmetauscher 16 als ein Radiator (das heißt, ein Wärmeableitungsabschnitt) fungiert. Wenn die Sättigungstemperatur des Kältemittels in dem Außenwärmetauscher 16 niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist, ist der Kreis konfiguriert, in welchem der Außenwärmetauscher 16 als ein Verdampfer fungiert.
Demgemäß kann die Luft durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden. Daher kann bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus der Fahrzeuginnenraum entfeuchtet und erwärmt werden, indem die Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt und entfeuchtet wird, durch Verwendung des Heizungskerns 42 wiedererwärmt wird und die wiedererwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
(4) Paralleler Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus
In einem ersten Schritt des Steuerungsablaufs des parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus wird wie in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus die hochtemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWHO des hochtemperaturseitigen Wärmemediums bestimmt, sodass die Luft durch den Heizungskern 42 erwärmt werden kann.
In dem nächsten Schritt wird ein Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO der Drehzahl des Verdichters 11 bestimmt. In dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus wird der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der hochtemperaturseitigen Soll-Wärmemediumtemperatur TWHO und der hochtemperaturseitigen Wärmemediumtemperatur TWH bestimmt, sodass sich die kochtemperaturseitige Wärmemediumtemperatur TWH der hochtemperaturseitigen Soll-Wärmemediumtemperatur TWHO nähert.
In dem nächsten Schritt wird ein Soll-Überhitzungsgrad SHEO des auslassseitigen Kältemittels des Innenraumverdampfers 18 bestimmt. Als der Soll-Überhitzungsgrad SHEO kann eine vorbestimmte Konstante (in der vorliegenden Ausführungsform 5°C) eingesetzt werden.
In dem nächsten Schritt wird ein Änderungsbetrag ΔKPN1 eines Öffnungsgradmusters KPN1 bestimmt. In dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus wird ein Überhitzungsgrad SHE durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-Überhitzungsgrad SHEO und dem Überhitzungsgrad SHE des auslassseitigen Kältemittels des Innenraumverdampfers 18 bestimmt, um sich den Soll-Überhitzungsgrad SHEO zu nähern.
Der Überhitzungsgrad SHE des auslassseitigen Kältemittels des Innenraumverdampfers 18 wird auf der Grundlage der Temperatur T4, die durch den vierten Kältemittel-Temperatursensor 64d erfasst wird, und der Verdampfertemperatur Tefin berechnet.
In dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus nimmt beim Zunehmen des Öffnungsgradmusters KPN1 der Drosselöffnungsgrad des Heizungs-Expansionsventils 14a ab und der Drosselöffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b nimmt zu. Daher nimmt beim Zunehmen des Öffnungsgradmusters KPN1 die Kältemittelströmungsrate, die in den Innenraumverdampfer 18 strömt, zu und der Überhitzungsgrad SHE des auslassseitigen Kältemittels des Innenraumverdampfers 18 nimmt ab.
In dem nächsten Schritt wird der Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34 wie in dem Luftkühlungsmodus berechnet. In dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO höher als jene in dem Luftkühlungsmodus und somit nähert sich der Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34 wie in dem seriellen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus 100%. Daher wird in dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 so bestimmt, dass im Wesentlichen die gesamte Strömungsrate der Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gegangen ist, durch den Heizungskern 42 geht.
In dem nächsten Schritt wird, um die Kältekreisvorrichtung 10 zu dem Kältemittelkreislauf in dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus umzuschalten, das Heizungs-Expansionsventil 14a gedrosselt, wird das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b gedrosselt, wird das Kühlungs-Expansionsventil 14c vollständig geschlossen, wird das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a geöffnet und wird das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b geöffnet. Ein Steuerungssignal oder eine Steuerungsspannung wird zu jeder Steuerungszielvorrichtung ausgegeben, sodass der Steuerungszustand, der in dem oben beschriebenen Schritt bestimmt wird, erreicht werden kann, und die Verarbeitung geht zu Schritt S10 zurück.
Daher ist bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ein Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem das Kältemittel durch den Verdichter 11, den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16, den Heizungsdurchgang 22b, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert und das Kältemittel durch den Verdichter 11, den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, den Bypass-Durchgang 22a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, den Innenraumverdampfer 18, das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist der Kältekreis konfiguriert, in welchem der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 als ein Radiator (in anderen Worten, ein Wärmeableitungsabschnitt) fungiert, der Wärme von dem Kältemittel ableitet, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, das Heizungs-Expansionsventil 14a als ein Entspannungsabschnitt fungiert, der Außenwärmetauscher 16 als ein Verdampfer fungiert, das Heizungs-Expansionsventil 14a und das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, die mit dem Außenwärmetauscher 16 parallel verbunden sind, als ein Entspannungsabschnitt fungieren und der Innenraumverdampfer 18 als ein Verdampfer fungiert.
Demgemäß kann die Luft durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden. Daher kann der Fahrzeuginnenraum bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus entfeuchtet und erwärmt werden, indem die Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt und entfeuchtet wird, durch Verwendung des Heizungskerns 42 wiedererwärmt wird und die wiedererwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
(5) Heizungsmodus
In einem ersten Schritt des Steuerungsablaufs des Heizungsmodus wird wie in dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus die hochtemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWHO des hochtemperaturseitigen Wärmemediums bestimmt. In dem nächsten Schritt wird wie in dem parallelen Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO der Drehzahl des Verdichters 11 bestimmt.
In dem nächsten Schritt wird ein Soll-Unterkühlungsgrad SCO2 des Kältemittels bestimmt, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt. Der Soll-Unterkühlungsgrad SCO2 wird auf der Grundlage einer Saugtemperatur der Luft, die in den Innenraumverdampfer 18 strömt, und der Außenlufttemperatur Tam in Bezug auf das Steuerungskennfeld bestimmt. In dem Steuerungskennfeld der vorliegenden Ausführungsform ist der Soll-Unterkühlungsgrad SCO2 so bestimmt, dass sich der Leistungskoeffizient (COP) des Kreises dem Maximalwert nähert.
In dem nächsten Schritt wird ein Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVH des Drosselöffnungsgrads des Heizungs-Expansionsventils 14a bestimmt. Der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVH wird durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-Unterkühlungsgrad SCO2 und einem Unterkühlungsgrad SC2 des Kältemittels bestimmt, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt, sodass sich der Unterkühlungsgrad SC2 des Kältemittels, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt, dem Soll-Unterkühlungsgrad SCO2 nähert.
Der Unterkühlungsgrad SC2 des Kältemittels, das aus dem Kältemitteldurchgang des Wasser/Kältemittel-Wärmetauschers 12 ausströmt, wird auf der Grundlage der Temperatur T2, die durch den zweiten Kältemittel-Temperatursensor 64b erfasst wird, und des Drucks P1 berechnet, der durch den ersten Kältemittel-Drucksensor 65a erfasst wird.
In dem nächsten Schritt wird ein Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34, wie in dem Einzel-Luftkühlungsmodus berechnet. In dem Heizungsmodus ist die Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO höher als jene in dem Luftkühlungsmodus und somit nähert sich der Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34 100%. Daher wird der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 in dem Heizungsmodus so bestimmt, dass im Wesentlichen die gesamte Strömungsrate der Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gegangen ist, durch den Heizungskern 42 geht.
In dem nächsten Schritt wird, um die Kältekreisvorrichtung 10 zu dem Kältemittelkreislauf in dem Heizungsmodus umzuschalten, das Heizungs-Expansionsventil 14a gedrosselt, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b vollständig geschlossen, das Kühlungs-Expansionsventil 14c vollständig geschlossen, das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen und das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b wird geöffnet. Ein Steuerungssignal oder eine Steuerungsspannung wird zu jeder Steuerungszielvorrichtung ausgegeben, sodass der Steuerungszustand, der in dem oben beschriebenen Schritt bestimmt wird, erreicht werden kann, und die Verarbeitung geht zu Schritt S10 zurück.
Daher ist bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Heizungsmodus ein Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem das Kältemittel durch den Verdichter 11, den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16, den Heizungsdurchgang 22b, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Heizungsmodus ist der Kältekreis konfiguriert, in welchem der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 als ein Radiator (in anderen Worten, ein Wärmeableitungsabschnitt) fungiert, der Wärme von dem Kältemittel ableitet, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, das Heizungs-Expansionsventil 14a als ein Entspannungsabschnitt fungiert und der Außenwärmetauscher 16 als ein Verdampfer fungiert.
Demgemäß kann das hochtemperaturseitige Wärmemedium durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden. Daher kann bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem Heizungsmodus der Fahrzeuginnenraum erwärmt werden, indem die Luft, die durch den Heizungskern 42 erwärmt wird, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
(6) Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus
In einem ersten Schritt des Steuerungsablaufs in dem Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus werden wie in dem Einzel-Luftkühlungsmodus die Soll-Verdampfertemperatur TEO, der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO der Drehzahl des Verdichters 11, der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVC des Drosselöffnungsgrads des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b und der Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 34 bestimmt.
In dem nächsten Schritt wird ein Soll-Überhitzungsgrad SHCO des auslassseitigen Kältemittels des Kältemitteldurchgangs des Chillers 19 bestimmt. Als der Soll-Überhitzungsgrad SHCO kann eine vorbestimmte Konstante (in der vorliegenden Ausführungsform 5°C) eingesetzt werden.
In dem nächsten Schritt wird ein Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVB des Drosselöffnungsgrads des Kühlungs-Expansionsventils 14c bestimmt. In dem Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus wird der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVB durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-Überhitzungsgrad SHCO und einem Überhitzungsgrad SHC des Kältemittels bestimmt, das aus dem Kältemitteldurchgang des Chillers 19 ausströmt, sodass sich der Überhitzungsgrad SHC des Kältemittels, das aus dem Kältemitteldurchgang des Chillers 19 ausströmt, dem Soll-Überhitzungsgrad SHCO nähert.
Der Überhitzungsgrad SHC des Kältemittels, das aus dem Kältemitteldurchgang des Chillers 19 ausströmt, wird auf der Grundlage der Temperatur T5, die durch den fünften Kältemittel-Temperatursensor 64e bestimmt wird, und des Drucks P2 berechnet, der durch den zweiten Kältemittel-Drucksensor 65b erfasst wird.
In dem nächsten Schritt wird eine niedertemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWLO des niedertemperaturseitigen Wärmemediums bestimmt, das aus dem Wasserdurchgang des Chillers 19 ausströmt. Die niedertemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWLO wird auf der Grundlage einer Wärmeerzeugungsmenge der Batterie 80 und der Außenlufttemperatur Tam in Bezug auf das Steuerungskennfeld bestimmt. In dem Steuerungskennfeld der vorliegenden Ausführungsform ist die niedertemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWLO bestimmt, um beim Zunehmen der Wärmeerzeugungsmenge der Batterie 80 und beim Zunehmen der Außenlufttemperatur Tam abzunehmen.
In dem nächsten Schritt wird, um die Kältekreisvorrichtung 10 zu dem Kältemittelkreislauf in dem Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus umzuschalten, das Heizungs-Expansionsventil 14a vollständig geöffnet, wird das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b gedrosselt, wird das Kühlungs-Expansionsventil 14c gedrosselt, wird das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen und wird das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b geschlossen. Ein Steuerungssignal oder eine Steuerungsspannung wird zu jeder Steuerungszielvorrichtung ausgegeben, sodass der Steuerungszustand, der in dem oben beschriebenen Schritt bestimmt wird, erreicht werden kann, und die Verarbeitung geht zurück zu Schritt S10.
Daher ist bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus ein Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem das Kältemittel durch den Verdichter 11, den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16, das Rückschlagventil 17a, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, den Innenraumverdampfer 18, das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert und das Kältemittel durch den Verdichter 11, den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16, das Rückschlagventil 17a, das Kühlungs-Expansionsventil 14c, den Chiller 19, das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus ist der Kältekreis konfiguriert, in welchem der Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 und der Außenwärmetauscher 16 als ein Radiator fungieren, der Wärme von dem Kältemittel ableitet, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b als ein Entspannungsabschnitt fungiert, der Innenraumverdampfer 18 als ein Verdampfer fungiert, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c, die parallel mit dem Innenraumverdampfer 18 verbunden sind, als ein Entspannungsabschnitt fungieren und der Chiller 19 als ein Verdampfer fungiert.
Demgemäß kann die Luft durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden. Ein niederdruckseitiges Wärmemedium kann durch den Chiller 19 gekühlt werden.
Daher wird bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem Einzel-Luftkühlungs- und - Kühlungsmodus ein Teil der Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt wird, durch den Heizungskern 42 wiedererwärmt, indem der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 angepasst wird, und eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum kann ausgeführt werden, indem die Luft, deren Temperatur angepasst wird, um sich einer Soll-Ausblastemperatur TAO zu nähern, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Die Batterie 80 kann gekühlt werden, indem das niedertemperaturseitige Wärmemedium, das durch den Chiller 19 gekühlt wird, veranlasst wird, in den Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 zu strömen.
(7) Dualer Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus
In dem Steuerungsablauf des dualen Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus wird der gleiche Steuerungsablauf wie jener in dem Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus ausgeführt. Auf ähnliche Weise zu dem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 wird ein Öffnungsgrad SWrr der Rücksitz-Luftmischklappe 94 auf der Grundlage der Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO, der Rücksitz-Verdampfer-Temperatur Terfin und der hochtemperaturseitigen Wärmemediumtemperatur TWH berechnet und das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c wird geöffnet.
Demgemäß kann die Luft durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden. Ein niederdruckseitiges Wärmemedium kann durch den Chiller 19 gekühlt werden.
Daher wird bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem dualen Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus ein Teil der Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt wird, durch den Heizungskern 42 wiedererwärmt, indem der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 angepasst wird, und eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum kann ausgeführt werden, indem die Luft, deren Temperatur angepasst wird, um sich der Vordersitz-Soll-Ausblastemperatur FrTAO zu nähern, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Die Luft kann durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt werden und das hochtemperaturseitige Wärmemedium kann durch den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 erwärmt werden.
Daher wird bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem dualen Luftkühlungsmodus ein Teil der Luft, die durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt wird, durch den Rücksitz-Heizungskern 45 wiedererwärmt, indem der Öffnungsgrad der Rücksitz- Luftmischklappe 94 angepasst wird, und eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum kann ausgeführt werden, indem die Luft, deren Temperatur angepasst wird, um sich der Rücksitz-Soll-Ausblastemperatur RrTAO zu nähern, in den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum geblasen wird.
Die Batterie 80 kann gekühlt werden, indem das niedertemperaturseitige Wärmemedium, das durch den Chiller 19 gekühlt wird, veranlasst wird, in den Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 zu strömen.
(8) Kühlungsmodus
In einem ersten Schritt des Steuerungsablaufs des Kühlungsmodus wird wie in dem Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus die niedertemperaturseitige Soll-Wärmemediumtemperatur TWLO des niedertemperaturseitigen Wärmemediums bestimmt, sodass die Batterie 80 durch den Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 gekühlt werden kann.
In dem nächsten Schritt wird ein Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO der Drehzahl des Verdichters 11 bestimmt. In dem Kühlungsmodus wird der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der niedertemperaturseitigen Soll-Wärmemediumtemperatur TWLO und der ersten niedertemperaturseitigen Wärmemediumtemperatur TWL1 bestimmt, sodass sich die erste niedertemperaturseitige Wärmemediumtemperatur TWL1 der niedertemperaturseitigen Soll-Wärmemediumtemperatur TWLO nähert.
In dem nächsten Schritt wird ein Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 des Kältemittels bestimmt, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt. Der Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 in dem Kühlungsmodus wird auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam in Bezug auf das Steuerungskennfeld bestimmt. In dem Steuerungskennfeld der vorliegenden Ausführungsform ist der Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 so bestimmt, dass sich der Leistungskoeffizient (COP) des Kreises dem Maximalwert nähert.
In dem nächsten Schritt wird ein Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVB des Drosselöffnungsgrads des Kühlungs-Expansionsventils 14c bestimmt. Der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔEVB wird durch ein Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 und einem Unterkühlungsgrad SC1 des auslassseitigen Kältemittels des Außenwärmetauschers 16 bestimmt, sodass sich der Unterkühlungsgrad SC1 des auslassseitigen Kältemittels des Außenwärmetauschers 16 dem Soll-Unterkühlungsgrad SCO1 nähert. Der Unterkühlungsgrad SC1 wird, wie in dem Luftkühlungsmodus berechnet.
In dem nächsten Schritt wird, um die Kältekreisvorrichtung 10 zu dem Kältemittelkreislauf in dem Kühlungsmodus umzuschalten, das Heizungs-Expansionsventil 14a vollständig geöffnet, wird das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b vollständig geschlossen, wird das Kühlungs-Expansionsventil 14c gedrosselt, wird das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen und wird das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b geschlossen. Ein Steuerungssignal oder eine Steuerungsspannung wird zu jeder Steuerungszielvorrichtung ausgegeben, sodass der Steuerungszustand, der in dem oben beschriebenen Schritt bestimmt wird, erreicht werden kann, und die Verarbeitung geht zu Schritt S10 zurück.
Daher ist bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Kühlungsmodus ein Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem das Kältemittel durch den Verdichter 11, den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16, das Rückschlagventil 17a, das Kühlungs-Expansionsventil 14c, den Chiller 19, das Verdampfungsdruck-Anpassungsventil 20, den Akkumulator 21 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Kühlungsmodus ist der Dampfkompressionskältekreis konfiguriert, in welchem der Außenwärmetauscher 16 als ein Radiator (in anderen Worten, ein Wärmeableitungsabschnitt) fungiert, der Wärme von dem Kältemittel ableitet, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, das Kühlungs-Expansionsventil 14c als ein Entspannungsabschnitt fungiert und der Chiller 19 als ein Verdampfer fungiert.
Demgemäß kann das niedertemperaturseitige Wärmemedium durch den Chiller 19 gekühlt werden. Daher kann bei der Fahrzeugklimaanlage 1 in dem Kühlungsmodus die Batterie 80 gekühlt werden, indem das niedertemperaturseitige Wärmemedium, das durch den Chiller 19 gekühlt wird, veranlasst wird, in den Kühlungs-Wärmeaustauschabschnitt 52 zu strömen.
Wie oben beschrieben ist, können bei der Kältekreisvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform verschiedene Betriebsmodi umgeschaltet werden. Demgemäß kann die Fahrzeugklimaanlage 1 ein behagliches Klimatisieren in dem Fahrzeuginnenraum umsetzen, während die Temperatur der Batterie 80 angemessen angepasst wird.
In dem dualen Luftkühlungsmodus oder dem dualen Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus wird ein Steuerungsprogramm abgearbeitet, das in 5 dargestellt ist, um das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, in dem Verdichter 11 zurückzuführen.
Als erstes wird bei Schritt S230 in 5 bestimmt, ob eine Kältemittelströmungsrate Grr in dem Rücksitz-Verdampfer 23 kleiner als die minimale Strömungsrate Grmin ist. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Kältemittelströmungsrate Grr in dem Rücksitz-Verdampfer 23 kleiner als die minimale Strömungsrate Grmin ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S210, ein Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert wird hinzugefügt und die Verarbeitung geht weiter zu Schritt S220. Das heißt, das Auftreten der Ölstagnation wird in dem Rücksitz-Verdampfer 23 erfasst und der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert wird hinzugefügt. Die Ölstagnation ist ein Phänomen, bei welchem das Kältemittelöl stagniert.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Kältemittelströmungsrate Grr in dem Rücksitz-Verdampfer 23 nicht kleiner als die minimale Strömungsrate Grmin ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S260, der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert wird abgezogen und die Verarbeitung geht zurück zu Schritt S10. Das heißt, das Auftreten der Ölstagnation wird nicht in dem Rücksitz-Verdampfer 23 erfasst und der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert wird abgezogen.
In der vorliegenden Ausführungsform kann die Kältemittelströmungsrate Grr in dem Rücksitz-Verdampfer 23 durch die untenstehende Formel F4 berechnet werden. $Grr = Qrr / (iout - iin)$
Die Formel F4 kann aus den untenstehenden Formeln F5 bis F7 abgeleitet werden. Das heißt, wie durch die Formel F4 angegeben ist, gibt es eine Beziehung, in welcher der Wärmeaufnahme-und-Kühlungsbetrag Qrr des Kältemittels in dem Rücksitz-Verdampfer 23 gleich einem Kühlungsbetrag Qar der Luft in dem Rücksitz-Verdampfer 23 ist. Der Wärmeaufnahme-und-Kühlungsbetrag Qrr des Kältemittels in dem Rücksitz-Verdampfer 23 kann durch die Formel F6 berechnet werden und der Kühlungsbetrag Qar der Luft in dem Rücksitz-Verdampfer 23 kann durch die Formel F7 berechnet werden. $Qrr = Qar$
$Qrr = Grr \cdot (iout - iin)$
$Qar = Gar \cdot (iout - hout)$
In der Formel F6 ist Qrr ein Wärmeaufnahme-und-Kühlungsbetrag des Kältemittels in dem Rücksitz-Verdampfer 23. Qar ist ein Kühlungsbetrag von Luft in dem Rücksitz-Verdampfer 23. iout ist die Enthalpie des Auslasskältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 und iin ist die Enthalpie des Einlasskältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 (siehe ein Mollier-Diagramm, das in 6 dargestellt ist).
Die Enthalpie iout des Auslasskältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 kann aus der Temperatur, die durch den Rücksitz-Verdampfer-Temperatursensor 77 (das heißt, die Sättigungstemperatur des Kältemittels) unter der Annahme berechnet werden, dass der Überhitzungsgrad des Auslasskältemittels 10 K ist.
Unter der Annahme, dass die Kältemitteltemperaturen des Innenraumverdampfers 18 und des Rücksitz-Verdampfers 23 zueinander gleich sind, kann die Enthalpie iout des Auslasskältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 aus einen angenommenen Überhitzungsgrad des Auslasskältemittels und der Kältemitteltemperatur des Innenraumverdampfers 18 berechnet werden.
Ein Sensor, der den Auslasskältemitteldruck des Rücksitz-Verdampfers 23 erfasst, kann vorgesehen sein, um die Enthalpie iout des Auslasskältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 aus dem Druckwert zu berechnen.
Die Enthalpie iin des Einlasskältemittels des Rücksitz-Verdampfers 23 ist gleich der Enthalpie iout des Auslasskältemittels des Außenwärmetauschers 16 und kann somit auf der Grundlage eines Hochdruck-Druckwerts (beispielsweise des Kältemittel-Druckwerts in dem Außenwärmetauscher 16 und des Kältemittel-Druckwerts in dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12) des Kreises und der Temperatur des Auslasskältemittels des Außenwärmetauschers 16 berechnet werden.
Sie kann zudem aus der Temperatur des Auslasskältemittels des Außenwärmetauschers 16 unter der Annahme berechnet werden, dass der Unterkühlungsgrad des Kältemittels des Außenwärmetauschers 16 10 K ist.
In der Formel F7 ist Gar das Luftvolumen des Rücksitz-Gebläses 92, ist hin die Enthalpie der Einlassluft des Rücksitz-Verdampfers 23 und ist hout die Enthalpie der Auslassluft des Rücksitz-Verdampfers 23 (siehe 6).
Das Luftvolumen Gar des Rücksitz-Gebläses 92 wird auf der Grundlage eines Spannungswerts, der auf den Elektromotor des Rücksitz-Gebläses 92 aufgebracht wird, in Bezug auf ein Luftvolumen-Eigenschaftskennfeld berechnet, das in der Kreissteuerungseinrichtung 60 gespeichert ist. Das Luftvolumen-Eigenschaftskennfeld kann für jeden Ausblasmodus eingestellt sein.
Die Enthalpie hin der Einlassluft des Rücksitz-Verdampfers 23 kann aus der Temperatur, die durch den Rücksitz-Innenluft-Temperatursensor 75 erfasst wird, und der Feuchte, die durch den Fahrzeuginnenraum-Feuchtesensor 76 erfasst wird, berechnet werden. Anstatt die Feuchte zu verwenden, die durch den Fahrzeuginnenraum-Feuchtesensor 76 erfasst wird, kann der Feuchtewert des Fahrzeuginnenraums als 30% angenommen werden, was eine allgemeine relative Feuchte des Fahrzeuginnenraums während des Luftkühlungs-Betriebs ist.
Die Enthalpie hout der Auslassluft des Rücksitz-Verdampfers 23 kann aus der Temperatur, die durch den Rücksitz-Verdampfer-Temperatursensor 77 erfasst wird, unter der Annahme berechnet werden, dass die Feuchte der Auslassluft des Rücksitz-Verdampfers 23 100% ist. Dies ist dadurch begründet, dass in einem Fall, in dem eine Entfeuchtung durch den Rücksitz-Verdampfer 23 ausgeführt wird, die relative Feuchte der Auslassluft des Rücksitz-Verdampfers 23 im Wesentlichen als 100% angenommen werden kann.
Bei Schritt S220 wird bestimmt, ob der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert einen vorbestimmten Wert überschreitet. In einem Fall, in dem bei Schritt S220 bestimmt wird, dass der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert den vorbestimmten Wert überschreitet, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S230 und die Ölrückführungssteuerung wird abgearbeitet. Die Ölrückführungssteuerung wird abgearbeitet, um das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, zu dem Verdichter 11 zurückzuführen. Das heißt, in einem Fall, in dem der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert den vorbestimmten Wert überschreitet, wird bestimmt, dass das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, zu dem Verdichter 11 zurückgeführt werden muss, und die Ölrückführungssteuerung wird abgearbeitet.
In einem Fall, in dem bei Schritt S220 bestimmt wird, dass der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert den vorbestimmten Wert nicht überschreitet, geht die Verarbeitung zu Schritt S200 zurück.
Bei der Ölrückführungssteuerung bei Schritt S230 wird, wie in dem Zeitdiagramm von 7 gezeigt ist, der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b weiter als der Öffnungsgrad bei der normalen Steuerung erhöht und wird nach einer gewissen Zeitdauer wieder zu dem Öffnungsgrad bei der normalen Steuerung zurückgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Zeit, bei welcher der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zur Zeit des Ausführens der Ölrückführungssteuerung zeitweise erhöht wird, zu 5 Sekunden oder mehr und 15 Sekunden oder weniger eingestellt.
Demgemäß nimmt ein Niederdruck-Druck des Kreises zu und nimmt dann ab. Daher nimmt der Öffnungsgrad des zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e ab und nimmt dann zu. Beim Zunehmen des Öffnungsgrads des zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e nimmt die Kältemittelströmungsrate zu, die in den Rücksitz-Verdampfer 23 strömt. Daher tritt eine Wirkung auf, bei der das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, zu dem Verdichter 11 zurückgeführt wird.
Der Zunahmebetrag des Öffnungsgrads des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b bei der Ölrückführungssteuerung wird auf der Grundlage des Hochdruck-Drucks des Kreises in Bezug auf das Steuerungseigenschaftsschaubild bestimmt, das in 8 dargestellt ist. Insbesondere wird der Zunahmebetrag des Öffnungsgrads des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b (der Öffnungsgrad-Zunahmebetrag des Expansionsventils, der in 8 dargestellt ist) dann, wenn der Hochdruck-Druck des Kreises höher ist, bestimmt, ein kleinerer Wert zu sein. Dies ist dadurch begründet, dass es eine Eigenschaft gibt, dass eine Strömungsratenänderung und eine Druckänderung aufgrund einer Änderung des Öffnungsgrads beim Zunehmen eines Differenzialdrucks, der auf das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b aufgebracht wird, zunehmen.
Im nachfolgenden Schritt S240 wird bestimmt, ob die Ölrückführungssteuerung abgeschlossen ist. Insbesondere wird in einem Fall, in dem der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zu dem Öffnungsgrad bei der normalen Steuerung zurückgeführt ist, bestimmt, dass die Ölrückführungssteuerung abgeschlossen ist. In einem Fall, in dem der Betrieb des Erhöhens oder Verringerns des Öffnungsgrads des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b mehrere vorbestimmte Male ausgeführt wird, kann bestimmt werden, dass die Ölrückführungssteuerung abgeschlossen ist.
In einem Fall, in dem bei Schritt S240 bestimmt wird, dass die Ölrückführungssteuerung abgeschlossen ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S250. Bei Schritt S250 wird der Rücksitz-Ölstagnations-Zeitgeberwert zurückgesetzt und die Verarbeitung geht zurück zu Schritt S10.
In einem Fall, in dem bei Schritt S240 bestimmt wird, dass die Ölrückführungssteuerung nicht abgeschlossen ist, geht die Verarbeitung zurück zu Schritt S230 und die Ölrückführungssteuerung wird fortgeführt.
Wie oben beschrieben ist, wird in dem dualen Luftkühlungsmodus oder dem dualen Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus der vorliegenden Ausführungsform in einem Fall, in dem geschätzt wird, dass das Kältemittelöl in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, die Ölrückführungssteuerung ausgeführt. Daher kann das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, zu dem Verdichter 11 zurückgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform führt die Kreissteuerungseinrichtung 60 die Ölrückführungssteuerung in einem Fall aus, in dem erfasst wird, dass das Kältemittelöl in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert. Bei der Ölrückführungssteuerung wird der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zeitweise erhöht.
Demgemäß nimmt dann, wenn der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zeitweise erhöht wird, der auslassseitige Kältemitteldruck des Innenraumverdampfers 18 zu und nimmt dann ab. Daher nimmt der auslassseitige Kältemitteldruck des Rücksitz-Verdampfers 23 zudem zu und nimmt dann ab. Da der Öffnungsgrad des zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e beim Abnehmen des auslassseitigen Kältemitteldrucks des Rücksitz-Verdampfers 23 zunimmt, kann die Kältemittelströmungsrate in dem Rücksitz-Verdampfer 23 erhöht werden. Im Ergebnis kann das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, zu dem Verdichter 11 zurückgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform verringert die Kreissteuerungseinrichtung 60 den zeitweisen Erhöhungsbetrag des Öffnungsgrads des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zur Zeit des Ausführens der Ölrückführungssteuerung beim Zunehmen des Drucks des Kältemittels, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird.
Demgemäß kann das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, zu dem Verdichter 11 zurückgeführt werden, während eine Variation der Leistung des Innenraumverdampfers 18 minimiert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Kreissteuerungseinrichtung 60 eine Zeit, bei welcher der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zur Zeit des Ausführens der Ölrückführungssteuerung zeitweise erhöht wird, auf 5 Sekunden oder mehr und 15 Sekunden oder weniger ein. Demgemäß kann das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, wirksam zu dem Verdichter 11 zurückgeführt werden, während eine Variation der Leistung des Innenraumverdampfers 18 unterdrückt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Kreissteuerungsvorrichtung 60 die Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Luftkühlungs-Expansionsventil 14e auf der Grundlage einer luftseitigen Kapazität und einer kältemittelseitigen Kapazität in dem Rücksitz-Verdampfer 23 und erfasst die Stagnation des Kältemittelöls in dem Rücksitz-Verdampfer 23 auf der Grundlage der Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Luftkühlungs-Expansionsventil 14e. Demgemäß kann die Stagnation des Kältemittelöls in dem Rücksitz-Verdampfer 23 bevorzugt erfasst werden.
In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Kreissteuerungseinrichtung 60 die Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Luftkühlungs-Expansionsventils 14e auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Strömungsrate des Kältemittels, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, und der Strömungsrate des Kältemittels in dem ersten Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und erfasst die Stagnation des Kältemittelöls in dem Rücksitz-Verdampfer 23 auf der Grundlage der Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Luftkühlungs-Expansionsventil 14e. Demgemäß kann die Stagnation des Kältemittelöls in dem Rücksitz-Verdampfer 23 bevorzugt erfasst werden.
In der vorliegenden Ausführungsform erfasst die Kreissteuerungseinrichtung 60 in einem Fall, in dem eine niedrige Wärmeaustauschlast des Rücksitz-Verdampfers 23 für eine vorbestimmte Zeit oder mehr andauert, dass das Kältemittelöl in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert. Demgemäß kann die Stagnation des Kältemittelöls in dem Rücksitz-Verdampfer 23 bevorzugt erfasst werden.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform hat die Kältekreisvorrichtung 10 einen Wärmepumpenkreis, bei welchem ein Kühlen und Heizen ermöglicht ist, aber in der vorliegenden Ausführungsform hat die Kältekreisvorrichtung 10 einen Kühlerkreis, bei welchem eine Luftkühlung ermöglicht ist.
Wie in 9 dargestellt ist, weist die Kältekreisvorrichtung 10 einen Verdichter 11, einen Außenwärmetauscher 16, einen fünften Dreiwegeknoten 13e, einen siebten Dreiwegeknoten 13g, ein erstes Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, einen Innenraumverdampfer 18, ein zweites Luftkühlungs-Expansionsventil 14e, einen Rücksitz-Verdampfer 23, ein Kühlungs-Expansionsventil 14c, einen Chiller 19, einen sechsten Dreiwegeknoten 13f und einen achten Dreiwegeknoten 13h auf, und weist nicht den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12 der ersten Ausführungsform auf. Eine Fahrzeugfahrkraftmaschine 85 ist in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 angeordnet und das hochtemperaturseitige Wärmemedium des hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislaufs 40 wird durch Abwärme der Kraftmaschine 85 erwärmt. Die elektrische Heizung 43 zum Erwärmen des hochtemperaturseitigen Wärmemediums kann in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 angeordnet sein.
Ein Sammler 25 ist auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 angeordnet. Der Sammler 25 ist ein Flüssigkeitsspeicherabschnitt, der eine Gas/Flüssigkeit-Trennungsfunktion hat. Der Sammler 25 trennt das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 ausströmt, in ein Gas und eine Flüssigkeit. Der Sammler 25 veranlasst einen Teil des getrennten flüssigphasigen Kältemittels, stromabwärts zu strömen, und speichert das verbleibende flüssigphasige Kältemittel als ein überschüssiges Kältemittel in dem Kreis.
Die Kältekreisvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Kältemittelkreisläufe wie in der ersten Ausführungsform in den Einzel-Luftkühlungsmodus, den dualen Luftkühlungsmodus, den Einzel-Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus und den dualen Luftkühlungs-und-Kühlungsmodus umschalten.
Die Ölrückführungssteuerung kann zudem wie in der ersten Ausführungsform an den Kühlerkreis der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Die Kältekreisvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform hat einen Akkumulatorkreis, der den Akkumulator 21 aufweist. Jedoch hat die Kältekreisvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 10 dargestellt ist, einen Sammlerkreis, der anstatt des Akkumulators 21 einen Sammler 25 aufweist.
Eine Einlassseite des Sammlers 25 ist mit einem Ausströmanschluss des ersten Dreiwegeknotens 13a über das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a und den zweiten Dreiwegeknoten 13b verbunden. Eine Einlassseite des Heizungs-Expansionsventils 14a ist mit dem anderen Ausströmanschluss des ersten Dreiwegeknotens 13a über ein Luftkühlungs-Öffnungs-/Schließventil 15d und einen neunten Dreiwegeknoten 13i verbunden.
Das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a ist ein elektromagnetisches Ventil, das den Bypass-Durchgang 22a von einem Ausströmanschluss des ersten Dreiwegeknotens 13a zu einem Einlass des Sammlers 25 öffnet und schließt. Ein Öffnungs-/Schließbetrieb des Heizungs-Expansionsventils 14a wird durch eine Steuerungsspannung gesteuert, die von der Kreissteuerungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Der Ausströmanschluss des zweiten Dreiwegeknotens 13b ist mit der Einlassseite des Sammlers 25 verbunden. Der Sammler 25 ist ein Flüssigkeitsspeicherabschnitt, der eine Gas/Flüssigkeit-Trennungsfunktion hat. Das heißt, der Sammler 25 trennt das Kältemittel, das aus dem Wärmeaustauschabschnitt ausströmt, der als ein Kondensator fungiert, der das Kältemittel in der Kältekreisvorrichtung 10 kondensiert, in ein Gas und eine Flüssigkeit. Der Sammler 25 veranlasst einen Teil des getrennten flüssigphasigen Kältemittels, stromabwärts zu strömen, und speichert das verbleibende flüssigphasige Kältemittel als ein überschüssiges Kältemittel in dem Kreis.
Das Luftkühlungs-Öffnungs-/Schließventil 15d ist ein elektromagnetisches Ventil, das den Kältemitteldurchgang von dem anderen Ausströmanschluss des ersten Dreiwegeknotens 13a zu einem Einströmanschluss des neunten Dreiwegeknotens 13i öffnet und schließt. Eine Kältemittelauslassseite des Sammlers 25 ist mit dem anderen Einströmanschluss des neunten Dreiwegeknotens 13i verbunden. Ein zehnter Dreiwegeknoten 13j und ein zweites Rückschlagventil 17b sind in einem auslassseitigen Durchgang 22d angeordnet, der einen Kältemittelauslass des Sammlers 25 mit dem anderen Einströmanschluss des zweiten Dreiwegeknotens 13b verbindet.
In dem auslassseitigen Durchgang 22d ist ein Einströmanschluss des zehnten Dreiwegeknotens 13j mit der Kältemittelauslassseite des Sammlers 25 verbunden. In dem auslassseitigen Durchgang 22d ist ein Ausströmanschluss des zehnten Dreiwegeknotens 13j mit einer Einlassseite des zweiten Rückschlagventils 17b verbunden. Die Einströmanschlussseite des fünften Dreiwegeknotens 13e ist mit dem anderen Ausströmanschluss des zehnten Dreiwegeknotens 13j verbunden.
In dem Bypass-Durchgang 22a ist eine erste feststehende Drossel 26a zwischen dem Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a und einem Einströmanschluss des zweiten Dreiwegeknotens 13b angeordnet.
Eine zweite feststehende Drossel 26b ist zwischen dem Rückschlagventil 17a und dem anderen Einströmanschluss des zweiten Dreiwegeknotens 13b in dem Kältemitteldurchgang angeordnet, der die andere Ausströmanschlussseite des dritten Dreiwegeknotens 13c mit der anderen Einströmanschlussseite des zweiten Dreiwegeknotens 13b verbindet.
Die erste feststehende Drossel 26a und die zweite feststehende Drossel 26b sind Entspannungsabschnitte, die das Kältemittel entspannen, und sind insbesondere Drosselblenden, Kapillarrohre und ähnliches.
Als nächstes wird der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, die die oben beschriebene Konfiguration hat. Die Kältekreisvorrichtung 10 ist konfiguriert, in der Lage zu sein, die Kältemittelkreisläufe umzuschalten, um eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums auszuführen und die Batterie 80 zu kühlen.
Insbesondere kann die Kältekreisvorrichtung 10 einen Kältemittelkreislauf in einem Heizungsmodus, einen Kältemittelkreislauf in einem Einzel-Luftkühlungsmodus, einen Kältemittelkreislauf in einem dualen Luftkühlungsmodus und einen Kältemittelkreislauf in einem Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus umschalten, um eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums auszuführen. Der Heizungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird. Der Einzel-Luftkühlungsmodus und der duale Luftkühlungsmodus sind Betriebsmodi, in welchen gekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird. Der Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem gekühlte und entfeuchtete Luft wiedererwärmt wird und in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Ein Umschalten zwischen diesen Betriebsmodi wird ausgeführt, indem ein Klimatisierungssteuerungsprogramm abgearbeitet wird, das vorab in der Kreissteuerungseinrichtung 60 gespeichert ist. Bei dem Klimatisierungssteuerungsprogramm werden die Betriebsmodi auf der Grundlage von Erfassungssignalen verschiedener Steuerungssensoren und eines Betriebssignals der Schalttafel umgeschaltet. Nachfolgend wird der Betrieb eines jeden Betriebsmodus beschrieben.
In dem Heizungsmodus öffnet die Kreissteuerungseinrichtung 60 das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a, schließt das Luftkühlungs-Öffnungs-/Schließventil 15d und öffnet das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b. Die Kreissteuerungseinrichtung 60 bringt das Heizungs-Expansionsventil 14a in einen Drosselzustand, der eine Kältemittelentspannungswirkung vorweist, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c in einen vollständig geschlossenen Zustand.
Demgemäß ist die Kältekreisvorrichtung 10 in dem Heizungsmodus zu einem ersten Kreislauf umgeschaltet, in welchem das Kältemittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, durch einen Innenraumkondensator 12, den Sammler 25, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16 und den Verdichter 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Daher kann in dem Heizungsmodus der Fahrzeuginnenraum erwärmt werden, indem die Luft, die durch den Innenraumkondensator 12 erwärmt wird, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
In dem Einzel-Luftkühlungsmodus schließt die Kreissteuerungseinrichtung 60 das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a, öffnet das Luftkühlungs-Öffnungs-/Schließventil 15b und schließt das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b. Die Kreissteuerungseinrichtung 60 bringt das Heizungs-Expansionsventil 14a in einen vollständig geöffneten Zustand, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b in einen Drosselzustand und das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c in einen vollständig geschlossenen Zustand.
Demgemäß ist die Kältekreisvorrichtung 10 in dem Einzel-Luftkühlungsmodus zu einem zweiten Kreislauf umgeschaltet, in welchem das Kältemittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, durch einen Innenraumkondensator 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16, den Sammler 25, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, den Innenraumverdampfer 18 und einen Sauganschluss des Verdichters 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Daher kann in dem Einzel-Luftkühlungsmodus eine Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraum ausgeführt werden, indem die Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt wird, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
In dem dualen Luftkühlungsmodus schließt die Kreissteuerungseinrichtung 60 das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a, öffnet das Luftkühlungs-Öffnungs-/Schließventil 15d und schließt das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b. Die Kreissteuerungseinrichtung 60 bringt das Heizungs-Expansionsventil 14a in einen vollständig geöffneten Zustand, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b in einen Drosselzustand und das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c in einen vollständig geöffneten Zustand.
Demgemäß zirkuliert das Kältemittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem dualen Luftkühlungsmodus durch den Innenraumkondensator 12, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16 und den Sammler 25 in dieser Reihenfolge. Die Kältekreisvorrichtung 10 ist zu dem zweiten Kreislauf umgeschaltet, in welchem das Kältemittel durch den Sammler 25, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, den Innenraumverdampfer 18 und den Sauganschluss des Verdichters 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert, und das Kältemittel durch den Sammler 25, das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e, den Rücksitz-Verdampfer 23 und den Sauganschluss des Verdichters 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Daher kann in dem dualen Luftkühlungsmodus die Luftkühlung für den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum ausgeführt werden, indem die Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt wird, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, und die Luft, die durch den Rücksitz-Verdampfer 23 gekühlt wird, in den Fahrzeuginnenraumrücksitzraum geblasen wird.
In dem Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus öffnet die Kreissteuerungseinrichtung 60 das Entfeuchtungs-Öffnungs-/Schließventil 15a, schließt das Luftkühlungs-Öffnungs-/Schließventil 15d und öffnet das Heizungs-Öffnungs-/Schließventil 15b. Die Kreissteuerungseinrichtung 60 bringt das Heizungs-Expansionsventil 14a in einen Drosselzustand, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b in einen Drosselzustand und das Rücksitz-Öffnungs-/Schließventil 15c in einen vollständig geschlossenen Zustand.
Demgemäß zirkuliert das Kältemittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, bei der Kältekreisvorrichtung 10 in dem Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus durch den Innenraumkondensator 12 und den Sammler 25 in dieser Reihenfolge. Die Kältekreisvorrichtung 10 ist zu einem dritten Kreislauf umgeschaltet, in welchem das Kältemittel durch den Sammler 25, das Heizungs-Expansionsventil 14a, den Außenwärmetauscher 16 und den Sauganschluss des Verdichters 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert und das Kältemittel durch den Sammler 25, das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, den Innenraumverdampfer 18 und den Sauganschluss des Verdichters 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, die Kältekreisvorrichtung 10 in dem Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus ist zu einem Kreislauf umgeschaltet, in welchem der Außenwärmetauscher 16 und der Innenraumverdampfer 18 bezüglich einer Strömung des Kältemittels, das aus dem Sammler 25 ausströmt, parallel verbunden sind.
Daher kann der Fahrzeuginnenraum in dem Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus entfeuchtet und erwärmt werden, indem die Luft, die durch den Innenraumverdampfer 18 gekühlt und entfeuchtet wird, durch Verwendung des Innenraumkondensators 12 wiedererwärmt wird und die wiedererwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
Wie oben beschrieben ist, schaltet die Kältekreisvorrichtung 10 bei der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Ausführungsform den Kältemittelkreislauf gemäß jedem Betriebsmodus um und somit kann eine behagliche Klimatisierung in dem Fahrzeuginnenraum realisiert werden. Bei der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Ausführungsform kann die Batterie 80 gekühlt werden, indem der Kühlungsmodus abgearbeitet wird.
Der Kühlungsmodus kann parallel zu jedem Klimatisierungs-Betriebsmodus abgearbeitet werden, wenn die Kältekreisvorrichtung 10 betrieben wird. Das heißt, es ist möglich, die Batterie 80 zur gleichen Zeit wie die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums zu kühlen. Der Kühlungsmodus wird abgearbeitet, wenn die Batterietemperatur TB, die durch den Batterie-Temperatursensor 69 erfasst wird, gleich oder höher als eine vorbestimmte Referenz-Kühlungstemperatur KTB wird. Nachfolgend wird der Betrieb des Kühlungsmodus beschrieben.
In dem Kühlungsmodus steuert die Kreissteuerungseinrichtung 60 nicht nur die Steuerungszielvorrichtung auf eine ähnliche Weise wie jeden Klimatisierungs-Betriebsmodus, sondern bringt zudem das Kühlungs-Expansionsventil 14c in den Drosselzustand.
Dementsprechend ist bei der Kältekreisvorrichtung 10 ungeachtet des Klimatisierungs-Betriebsmodus ein Batterie-Kühlungskreislauf konfiguriert, in welchem das Kältemittel, das aus dem Sammler 25 ausströmt, durch das Kühlungs-Expansionsventil 14c, den Chiller 19 und den Sauganschluss des Verdichters 11 in dieser Reihenfolge strömt.
Das heißt, wenn der Kühlungsmodus und der Heizungsmodus parallel abgearbeitet werden, ist die Kältekreisvorrichtung 10 zu einem Kreislauf umgeschaltet, in welchem der Außenwärmetauscher 16 und der Chiller 19 bezüglich der Strömung des Kältemittels, das aus dem Sammler 25 ausströmt, parallel verbunden sind.
Wenn der Kühlungsmodus und der Einzel-Luftkühlungsmodus parallel abgearbeitet werden, ist die Kältekreisvorrichtung 10 zu einem Kreislauf umgeschaltet, in welchem der Innenraumverdampfer 18 und der Chiller 19 bezüglich der Strömung des Kältemittels, das aus dem Sammler 25 ausströmt, parallel verbunden sind.
Wenn der Kühlungsmodus und der duale Luftkühlungsmodus parallel abgearbeitet werden, ist die Kältekreisvorrichtung 10 zu einem Kreislauf umgeschaltet, in welchem der Innenraumverdampfer 18, der Rücksitz-Verdampfer 23 und der Chiller 19 bezüglich der Strömung des Kältemittels, das aus dem Sammler 25 ausströmt, parallel verbunden sind.
Wenn der Kühlungsmodus und der Entfeuchtungs-und-Heizungsmodus parallel abgearbeitet werden, ist die Kältekreisvorrichtung 10 zu einem Kreislauf umgeschaltet, in welchem der Außenwärmetauscher 16, der Innenraumverdampfer 18 und der Chiller 19 bezüglich der Strömung des Kältemittels, das aus dem Sammler 25 ausströmt, parallel verbunden sind.
Bei der Kältekreisvorrichtung 10 strömt das Kältemittel, das aus dem Sammler 25 ausströmt, über den zehnten Dreiwegeknoten 13j und den fünften Dreiwegeknoten 13e in das Kühlungs-Expansionsventil 14c. Das Kältemittel, das aus dem Sammler 25 in das Kühlungs-Expansionsventil 14c strömt, wird entspannt, bis das Kältemittel ein Niederdruck-Kältemittel wird.
Das Niederdruck-Kältemittel, das durch das Kühlungs-Expansionsventil 14c entspannt wird, strömt in den Chiller 19. Das Kältemittel, das in den Chiller 19 strömt, nimmt Wärme von der Batterie 80 (das heißt, Abwärme der Batterie 80) auf und verdampft. Demgemäß wird die Batterie 80 gekühlt. Das Kältemittel, das aus dem Chiller 19 ausströmt, wird über den sechsten Dreiwegeknoten 13f und den vierten Dreiwegeknoten 13d in den Verdichter 11 gesaugt.
Wie oben beschrieben ist, kann die Batterie 80 bei der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Ausführungsform gekühlt werden, indem der Kühlungsmodus abgearbeitet wird, während eine Klimatisierung für den Fahrzeuginnenraum ausgeführt wird.
Die Ölrückführungssteuerung kann zudem an dem Wärmepumpenkreis ausgeführt werden, indem der Sammler 25 in der vorliegenden Ausführungsform auf eine ähnliche Weise zu der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann wie folgt verschiedenartig modifiziert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Kältekreisvorrichtung 10 beschrieben worden, die in der Lage ist, zu einer Vielzahl der Betriebsmodi umzuschalten, aber das Umschalten des Betriebsmodus der Kältekreisvorrichtung 10 ist nicht darauf beschränkt. Mindestens ein Betriebsmodus, der der Ölrückführungssteuerung zu unterziehen ist, ist nur erforderlich, um abgearbeitet zu werden.
Die Komponenten der Kältekreisvorrichtung sind nicht auf jene beschränkt, die in der oben beschriebenen Ausführungsform offenbart sind. Eine Vielzahl von Kreiskomponenten können integriert sein, um die oben beschriebenen Wirkungen vorzuweisen. Beispielsweise kann eine Vierwegeknotenstruktur eingesetzt werden, bei welcher der zweite Dreiwegeknoten 13b und der fünfte Dreiwegeknoten 13e integriert sind. Als das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c können Ventile eingesetzt werden, welche ausgebildet sind, indem ein elektrisches Expansionsventil mit einem Öffnungs-/Schließventil direkt verbunden wird, und die keine vollständig geschlossene Funktion haben.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, in welchem R1234yf als das Kältemittel eingesetzt ist, aber das Kältemittel ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können R134a, R600a, R410A, R404A, R32, R407C und ähnliche eingesetzt werden. Ein gemischtes Kältemittel, das erhalten wird, indem eine Vielzahl von Arten dieser Kältemittel gemischt werden, kann eingesetzt werden. Kohlenstoffdioxid kann als das Kältemittel eingesetzt werden, um einen überkritischen Kältekreis auszubilden, in welchem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels ist.
Die Konfiguration des Heizungsabschnitts ist nicht auf jene beschränkt, die in der oben beschriebenen Ausführungsform offenbart ist. Beispielsweise kann bei einem Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) aufweist, wie etwa ein Hybridfahrzeug, ein Motorkühlwasser in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf 40 zirkuliert werden.
Die Konfiguration eines Batterie-Kühlungsabschnitts ist nicht auf jene beschränkt, die in der oben beschriebenen Ausführungsform offenbart ist. Beispielsweise kann als der Batterie-Kühlungsabschnitt ein Thermosiphon eingesetzt werden, in welchem der Chiller 19 des niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislaufs 50, der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, als ein Kondensationsabschnitt dient und der Kühlungs-Wärmeaustauschsabschnitt 52 als ein Verdampfungsabschnitt dient. Demgemäß kann die niedertemperaturseitige Wärmemediumpumpe 51 entfernt werden.
Der Thermosiphon weist einen Verdampfungsabschnitt, der das Kältemittel verdampft, und einen Kondensationsabschnitt auf, der das Kältemittel kondensiert, und konfiguriert ist, indem der Verdampfungsabschnitt und der Kondensationsabschnitt in einer geschlossenen Schleifenform (das heißt, in einer Kreisringform) verbunden werden. Der Thermosiphon ist ein Wärmetransportkreislauf, der eine Differenz der spezifischen Dichte in dem Kältemittel in dem Kreislauf durch Verwendung einer Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Kältemittels in dem Verdampfungsabschnitt und der Temperatur des Kältemittels in dem Kondensationsabschnitt erzeugt und das Kältemittel auf natürliche Weise durch die Aktion der Schwerkraft zirkuliert, um Wärme zusammen mit dem Kältemittel zu transportieren.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, in welchem das Kühlungsobjekt, das durch den Batterie-Kühlungsabschnitt gekühlt wird, die Batterie 80 ist, aber das Kühlungsobjekt ist nicht darauf beschränkt. Das Kühlungsobjekt kann ein Inverter, der einen Gleichstrom und einen Wechselstrom umwandelt, eine Ladeeinrichtung, die die Batterie 80 mit elektrischem Strom lädt, und eine elektrische Vorrichtung sein, die während des Betriebs Wärme erzeugt, wie etwa ein Motorgenerator, der eine Fahrantriebskraft ausgibt, indem er mit elektrischem Strom versorgt wird, und während einer Verzögerung oder ähnlichem regenerativen elektrischen Strom erzeugt.
In jeder Ausführungsform, die oben beschrieben ist, ist ein Beispiel beschrieben worden, in welchem die Kältekreisvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Fahrzeugklimaanlage 1 angewendet wird, aber die Anwendung der Kältekreisvorrichtung 10 ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Kältekreisvorrichtung 10 auf eine Klimaanlage mit einer Batterie-Kühlungsfunktion angewendet werden, welche eine Innen-Klimatisierung ausführt, während die Temperatur einer stationären Batterie angemessen angepasst wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das erste Luftkühlungs-Expansionsventil 14b und das Kühlungs-Expansionsventil 14c elektrische Expansionsventile und das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e ist ein mechanisches Expansionsventil. Jedoch kann das Kühlungs-Expansionsventil 14c ein mechanisches Expansionsventil sein und das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e kann ein elektrisches Expansionsventil sein. Sowohl das Kühlungs-Expansionsventil 14c als auch das zweite Luftkühlungs-Expansionsventil 14e können mechanische Expansionsventile sein.
Das heißt, mindestens eines von dem ersten Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, dem zweiten Luftkühlungs-Expansionsventil 14e oder dem Kühlungs-Expansionsventil 14c muss nur das elektrische Expansionsventil als ein erster Entspannungsabschnitt sein, und mindestens das andere muss nur das mechanische Expansionsventil als ein zweiter Entspannungsabschnitt sein.
In einem Fall, in dem das mechanische Expansionsventil auf das Kühlungs-Expansionsventil 14c angewendet wird, um die Ölrückführungssteuerung an dem Chiller 19 als ein zweiter Verdampfungsabschnitt auszuführen, muss die Kältemittelströmungsrate des Chillers 19 nur aus dem Kühlungsbetrag des niedertemperaturseitigen Wärmemediums in dem Chiller 19 berechnet werden. Insbesondere kann die Kältemittelströmungsrate des Chillers 19 aus der Strömungsrate des niedertemperaturseitigen Wärmemediums auf der Grundlage der Abgabe der niedertemperaturseitigen Wärmemediumpumpe 51, der spezifischen Wärme auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaft des niedertemperaturseitigen Wärmemediums und der Temperaturdifferenz des niedertemperaturseitigen Wärmemediums vor und nach dem Chiller 19 berechnet werden.
Das heißt, in einem Fall, in dem das mechanische Expansionsventil auf das Kühlungs-Expansionsventil 14c angewendet wird, um die Ölrückführungssteuerung an dem Chiller 19 auszuführen, muss die Kreissteuerungseinrichtung 60 nur die Strömungsrate des Kältemittels in dem Kühlungs-Expansionsventil 14c auf der Grundlage einer niedertemperaturseitigen wärmemediumseitigen Kapazität und der kältemittelseitigen Kapazität in dem Chiller 19 berechnen und auf der Grundlage der Strömungsrate des Kältemittels in dem Kühlungs-Expansionsventils 14c erfassen, dass das Kältemittelöl in dem Chiller 19 stagniert. Demgemäß kann die Stagnation des Kältemittelöls in dem Chiller 19 bevorzugt erfasst werden.
Die Kältemittelströmungsrate des Innenraumverdampfers 18 kann auf die gleiche Weise wie jene berechnet werden, bei der die Kältemittelströmungsrate des Rücksitz-Verdampfers 23 berechnet wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird in einem Fall, in dem die Kältemittelströmungsrate in dem Rücksitz-Verdampfer 23 kleiner als die minimale Strömungsrate Grmin ist, erfasst, dass in dem Rücksitz-Verdampfer 23 eine Ölstagnation auftritt. Jedoch ist ein Verfahren zum Bestimmen, ob die Ölstagnation in dem Rücksitz-Verdampfer 23 auftritt, nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann die Kältemittelströmungsrate des Rücksitz-Verdampfers 23 aus einer Differenz geschätzt werden, die erhalten wird, indem die Kältemittelströmungsraten des Innenraumverdampfers 18 und des Chillers 19 von der Abgabekältemittelströmungsrate des Verdichters 11 subtrahiert werden, und es kann bestimmt werden, dass die Ölstagnation in einem Fall auftritt, in dem der Zustand einer niedrigen Strömungsrate in dem Rücksitz-Verdampfer 23 andauert.
Die Abgabekältemittelströmungsrate des Verdichters 11 kann aus der Drehzahl des Verdichters 11 und der Effizienz, dem Volumen und der Kältemitteldichte des Verdichters 11 berechnet werden. Die Kältemitteldichte kann aus einer Saugkältemitteltemperatur oder einem Saugkältemitteldruck des Verdichters 11 berechnet werden.
Die Kältemittelströmungsrate des Innenraumverdampfers 18 kann aus einem Differenzialdruck zwischen dem vorderen und dem hinteren von dem ersten Luftkühlungs-Expansionsventil 14b, einer Einlasskältemitteldichte des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b, dem Ventilöffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b und einem Strömungsratenkoeffizienten des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b berechnet werden. Die Einlasskältemitteldichte des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b kann aus einem Einlasskältemitteldruck des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b und einer Einlasskältemitteltemperatur des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b berechnet werden.
Die Kältemittelströmungsrate des Chillers 19 kann aus einem Differenzialdruck zwischen dem vorderen und dem hinteren von dem Kühlungs-Expansionsventil 14c, einer Einlasskältemitteldichte des Kühlungs-Expansionsventils 14c, dem Ventilöffnungsgrad des Kühlungs-Expansionsventils 14c und einem Strömungsratenkoeffizienten des Kühlungs-Expansionsventils 14c berechnet werden. Die Einlasskältemitteldichte des Kühlungs-Expansionsventils 14c kann aus einem Einlasskältemitteldruck des Kühlungs-Expansionsventils 14c und einer Einlasskältemitteltemperatur des Kühlungs-Expansionsventils 14c berechnet werden.
Beispielsweise kann in einem Fall, in dem ein Zustand eines Niederlastbetriebs, in welchem die Kältemittelströmungsrate des Rücksitz-Verdampfers 23 abnimmt, für eine vorbestimmte Zeit oder mehr andauert, bestimmt werden, dass die Ölstagnation auftritt. Beispielsweise in einem Fall, in dem mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: Eine Bedingung, dass die Außenlufttemperatur Tam gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist; eine Bedingung, dass die Fahrzeuginnenraumtemperatur Tr gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist; und eine Bedingung, dass das Luftvolumen des Rücksitz-Gebläses 92 gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, muss nur bestimmt werden, dass es der Zustand des Niederlastbetriebs ist, in welchem die Kältemittelströmungsrate des Rücksitz-Verdampfers 23 abnimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Zeit, bei welcher der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zur Zeit des Ausführens der Ölrückführungssteuerung zeitweise erhöht wird, auf 5 Sekunden oder mehr und 15 Sekunden oder weniger eingestellt. Jedoch kann die Zeit, bei welcher der Öffnungsgrad des ersten Luftkühlungs-Expansionsventils 14b zur Zeit des Ausführens der Ölrückführungssteuerung zeitweise erhöht wird, beim Zunehmen des Drucks des Kältemittels, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, verkürzt werden.
Demgemäß kann das Kältemittelöl, das in dem Rücksitz-Verdampfer 23 stagniert, zu dem Verdichter 11 zurückgeführt werden, während eine Variation der Leistung des Innenraumverdampfers 18 minimiert wird.
Obwohl die vorliegende Offenbarung in Übereinstimmung mit Beispielen beschrieben worden ist, wird verstanden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Beispiele und Konfigurationen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung weist zudem verschiedene Modifikationen und die Modifikationen innerhalb eines Äquivalenzbereichs auf. Darüber hinaus sind verschiedene Kombinationen und Modi und andere Kombinationen und Modi, die nur ein Element, mehrere Elemente oder weniger Elemente aufweisen, zudem innerhalb des Umfangs und des Kerns der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020118328 [0001]
JP 2003166764 A [0008]

Claims

Kältekreisvorrichtung mit: einem Verdichter (11), der konfiguriert ist, ein Kältemittel zu verdichten und abzugeben; einem Wärmeableitungsabschnitt (40, 12), der konfiguriert ist, Wärme von dem Kältemittel abzuleiten, das von dem Verdichter abgegeben wird; einem ersten Entspannungsabschnitt (14b), der konfiguriert ist, das Kältemittel zu entspannen, das aus dem Wärmeableitungsabschnitt ausströmt, und einen Öffnungsgrad zu haben, der durch einen elektrischen Mechanismus anpassbar ist; einem zweiten Entspannungsabschnitt (14e, 14c), der in einer Strömung des Kältemittels parallel zu dem ersten Entspannungsabschnitt (14b) angeordnet ist und konfiguriert ist, das Kältemittel zu entspannen, das aus dem Wärmeableitungsabschnitt (40, 12) ausströmt; einem ersten Verdampfungsabschnitt (18), der konfiguriert ist, das Kältemittel zu verdampfen, das aus dem ersten Entspannungsabschnitt (14b) ausströmt; einem zweiten Verdampfungsabschnitt (23, 19), der konfiguriert ist, das Kältemittel zu verdampfen, das aus dem zweiten Entspannungsabschnitt (14e, 14c) ausströmt; und einer Steuerungseinheit (60), die konfiguriert ist, den Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts (14b) zu steuern, wobei der zweite Entspannungsabschnitt (14e, 14c) einen mechanischen Mechanismus hat, der konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des zweiten Entspannungsabschnitts beim Abnehmen eines Drucks des Kältemittels an einer Auslassseite des zweiten Verdampfungsabschnitts zu erhöhen, und die Steuerungseinheit konfiguriert ist, eine Ölrückführungssteuerung auszuführen, bei welcher der Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts maßvoll erhöht wird, wenn die Steuerungseinheit bestimmt, dass ein Kältemittelöl, das in das Kältemittel gemischt ist, in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit konfiguriert ist, bei der Ölrückführungssteuerung einen zeitweisen Erhöhungsbetrag des Öffnungsgrads des ersten Entspannungsabschnitts beim Zunehmen eines Drucks des Kältemittels, das von dem Verdichter abgegeben wird, zu verringern.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit konfiguriert ist, beim Zunehmen des Drucks des Kältemittels, das von dem Verdichter abgegeben wird, eine Zeit zu verkürzen, für welche der Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts bei der Ölrückführungssteuerung zeitweise erhöht wird.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Steuerungseinheit eine Zeit, für welche der Öffnungsgrad des ersten Entspannungsabschnitts bei der Ölrückführungssteuerung zeitweise erhöht wird, auf 5 Sekunden oder mehr und 15 Sekunden oder weniger einstellt.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Verdampfungsabschnitt konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Kältemittel und Luft auszutauschen, und die Steuerungseinheit konfiguriert ist, eine Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Entspannungsabschnitt auf der Grundlage einer luftseitigen Kapazität und einer kältemittelseitigen Kapazität in dem zweiten Verdampfungsabschnitt zu berechnen, und auf der Grundlage der Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Entspannungsabschnitt zu erfassen, dass das Kältemittelöl in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Verdampfungsabschnitt konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Wärmemedium auszutauschen, und die Steuerungseinheit konfiguriert ist, eine Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Entspannungsabschnitt auf der Grundlage einer wärmemediumseitigen Kapazität und einer kältemittelseitigen Kapazität in dem zweiten Verdampfungsabschnitt zu berechnen, und auf der Grundlage der Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Entspannungsabschnitt zu erfassen, dass das Kältemittelöl in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinheit konfiguriert ist, eine Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Entspannungsabschnitt auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Strömungsrate des Kältemittels, das von dem Verdichter abgegeben wird, und der Strömungsrate des Kältemittels in dem ersten Entspannungsabschnitt zu berechnen, und auf der Grundlage der Strömungsrate des Kältemittels in dem zweiten Entspannungsabschnitt zu erfassen, dass das Kältemittelöl in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinheit konfiguriert ist, zu erfassen, dass das Kältemittelöl in dem zweiten Verdampfungsabschnitt stagniert, wenn ein Zustand, in welchem eine Wärmeaustauschlast des zweiten Verdampfungsabschnitts niedrig ist, für eine vorbestimmte Zeit oder mehr andauert.