JP2014136552A - Vehicle control device, vehicle, and vehicle control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の制御技術に関し、特に、室内を暖房する空調装置としてヒートポンプサイクルを使用する車両の制御技術に関する。 The present invention relates to a vehicle control technology, and more particularly to a vehicle control technology that uses a heat pump cycle as an air conditioner for heating a room.
ヒートポンプサイクルを暖房に利用するときは、室外熱交換器において大気から冷媒への吸熱を行なう。外気温が氷点下になるとき室外熱交換器に霜が付くと、大気からの吸熱を阻害し、ヒートポンプが正常に作動しなくなる。したがって、室外熱交換器に霜が付いた場合には、デフロスト(霜取り)運転を行なうことで、暖房性能を確保している。ヒートポンプサイクルを空調装置として備えている従来の車両は、たとえば特許文献1〜5に記載されている。 When the heat pump cycle is used for heating, heat is absorbed from the atmosphere to the refrigerant in the outdoor heat exchanger. If the outdoor heat exchanger is frosted when the outside air temperature is below freezing point, the heat absorption from the atmosphere is hindered and the heat pump does not operate normally. Therefore, when the outdoor heat exchanger has frost, heating performance is ensured by performing a defrost operation. Conventional vehicles including a heat pump cycle as an air conditioner are described in, for example, Patent Documents 1 to 5.
内燃機関と走行駆動力を発生する電動機とを備えているハイブリッド車両において、電力の授受によって発熱する電気機器の排熱を使用して室外熱交換器を除霜するシステムが検討されている。一方、ハイブリッド車両において、電気機器を冷却するための冷却水と、トランスアクスルの潤滑および冷却を行なうためのATF(Automatic Transmission Fluid)との間での熱交換が発生する場合がある。この場合、ATFが低温のとき冷却水がATFによって冷却されるため、電気機器の排熱を効率よく除霜に利用できない問題があった。 In a hybrid vehicle including an internal combustion engine and an electric motor that generates a driving force for driving, a system for defrosting an outdoor heat exchanger using exhaust heat of an electric device that generates heat when power is transferred has been studied. On the other hand, in a hybrid vehicle, heat exchange may occur between cooling water for cooling electrical equipment and ATF (Automatic Transmission Fluid) for lubricating and cooling the transaxle. In this case, since the cooling water is cooled by the ATF when the ATF is at a low temperature, there is a problem that the exhaust heat of the electric equipment cannot be efficiently used for defrosting.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、室外熱交換器の効率的な除霜を可能とする、車両の制御技術を提供することである。 This invention is made | formed in view of said subject, The main objective is to provide the vehicle control technique which enables the efficient defrosting of an outdoor heat exchanger.
本発明に係る車両の制御装置は、車両の室内の温度を調整する空調装置と、第1の伝熱媒体が循環する第1循環装置と、第2の伝熱媒体が循環する第2循環装置と、第1の伝熱媒体と第2の伝熱媒体との間で熱交換する熱交換装置とを含んでいる車両の制御装置である。空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する減圧器と、空調装置の冷房運転時には圧縮機で圧縮された高温の冷媒が流入し、空調装置の暖房運転時には減圧器で減圧された低温の冷媒が流入する、室外熱交換器とを有している。第1循環装置は、第1の伝熱媒体に熱を加える第1の熱源と、第1の伝熱媒体を移送する第1のポンプとを有している。第2循環装置は、第2の伝熱媒体に熱を加える第2の熱源と、第2の伝熱媒体を移送する第2のポンプと、室外熱交換器を流れる冷媒と第2の伝熱媒体との間で熱交換する第2の熱交換器とを有している。制御装置は、室外熱交換器の除霜運転が必要か否かを判定する判定部と、第1の伝熱媒体の温度と第2の伝熱媒体との温度を比較する比較部と、第1のポンプを制御する制御部とを備えている。除霜運転が必要と判定され、かつ、第1の伝熱媒体の温度が第2の伝熱媒体の温度よりも高いとき、制御部は、第1循環装置を循環する第1の伝熱媒体の流量を増加させる。 The control apparatus for a vehicle according to the present invention includes an air conditioner that adjusts the temperature in a vehicle interior, a first circulation device that circulates a first heat transfer medium, and a second circulation device that circulates a second heat transfer medium. And a heat exchanger that exchanges heat between the first heat transfer medium and the second heat transfer medium. The air conditioner includes a compressor that compresses the refrigerant, a decompressor that decompresses the refrigerant, a high-temperature refrigerant that is compressed by the compressor during cooling operation of the air conditioner, and is decompressed by the decompressor during heating operation of the air conditioner. And an outdoor heat exchanger into which a low-temperature refrigerant flows. The first circulation device includes a first heat source that applies heat to the first heat transfer medium, and a first pump that transfers the first heat transfer medium. The second circulation device includes a second heat source that applies heat to the second heat transfer medium, a second pump that transfers the second heat transfer medium, a refrigerant that flows through the outdoor heat exchanger, and a second heat transfer. A second heat exchanger that exchanges heat with the medium. The control device determines whether or not the defrosting operation of the outdoor heat exchanger is necessary, a comparison unit that compares the temperature of the first heat transfer medium and the second heat transfer medium, And a control unit for controlling one pump. When it is determined that the defrosting operation is necessary, and the temperature of the first heat transfer medium is higher than the temperature of the second heat transfer medium, the control unit circulates the first heat transfer medium. Increase the flow rate.
上記の制御装置において、除霜運転が必要と判定され、第1の伝熱媒体の温度が第2の伝熱媒体の温度よりも低く、かつ、第1の熱源の冷却が不要であるとき、制御部は、第1循環装置を循環する第1の伝熱媒体の流量を減少させる。 In the above control device, when it is determined that the defrosting operation is necessary, the temperature of the first heat transfer medium is lower than the temperature of the second heat transfer medium, and cooling of the first heat source is unnecessary, The control unit decreases the flow rate of the first heat transfer medium circulating through the first circulation device.
上記の制御装置において、第1のポンプに流入する第1の伝熱媒体の温度を検出する第1の温度センサをさらに備えている。 The control device further includes a first temperature sensor that detects the temperature of the first heat transfer medium flowing into the first pump.
上記の制御装置において、外気の温度を検出する外気温度センサと、冷媒の温度を検出する冷媒温度センサとをさらに備えている。 The control device further includes an outside air temperature sensor that detects the temperature of the outside air and a refrigerant temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant.
上記の制御装置において、判定部は、外気の温度が0℃未満であり、かつ、外気の温度が冷媒の温度よりも低いとき、除霜運転が必要であると判定する。 In the above control device, the determination unit determines that the defrosting operation is necessary when the temperature of the outside air is lower than 0 ° C. and the temperature of the outside air is lower than the temperature of the refrigerant.
上記の制御装置において、判定部は、外気の温度が0℃未満であり、かつ、空調装置の連続運転時間が所定の閾値を越えたとき、除霜運転が必要であると判定する。 In the above control device, the determination unit determines that the defrosting operation is necessary when the temperature of the outside air is less than 0 ° C. and the continuous operation time of the air conditioner exceeds a predetermined threshold.
本発明に係る車両は、上記のいずれかの局面の車両の制御装置を備えている。
本発明の別の局面に係る車両の制御方法は、車両の室内の温度を調整する空調装置と、第1の伝熱媒体を循環させる第1循環装置と、第2の伝熱媒体を循環させる第2循環装置と、第1の伝熱媒体と第2の伝熱媒体との間で熱交換する熱交換装置とを含んでいる車両の制御方法である。空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する減圧器と、空調装置の冷房運転時には圧縮機で圧縮された高温の冷媒が流入し、空調装置の暖房運転時には減圧器で減圧された低温の冷媒が流入する、室外熱交換器とを有している。第1循環装置は、第1の伝熱媒体に熱を加える第1の熱源と、第1の伝熱媒体を移送する第1のポンプとを有している。第2循環装置は、第2の伝熱媒体に熱を加える第2の熱源と、第2の伝熱媒体を移送する第2のポンプと、室外熱交換器との間で熱交換する第2の熱交換器とを有している。車両の制御方法は、室外熱交換器の除霜運転が必要か否かを判定するステップと、第1の伝熱媒体の温度と第2の伝熱媒体の温度とを比較するステップと、除霜運転が必要と判定され、かつ、第1の伝熱媒体の温度が第2の伝熱媒体の温度よりも高いとき、第1の伝熱媒体の流量を増加させるステップとを備えている。
A vehicle according to the present invention includes the vehicle control device according to any one of the above aspects.
A vehicle control method according to another aspect of the present invention includes an air conditioner that adjusts the temperature in a vehicle interior, a first circulation device that circulates a first heat transfer medium, and a second heat transfer medium. A vehicle control method includes a second circulation device, and a heat exchange device that exchanges heat between the first heat transfer medium and the second heat transfer medium. The air conditioner includes a compressor that compresses the refrigerant, a decompressor that decompresses the refrigerant, a high-temperature refrigerant that is compressed by the compressor during cooling operation of the air conditioner, and is decompressed by the decompressor during heating operation of the air conditioner. And an outdoor heat exchanger into which a low-temperature refrigerant flows. The first circulation device includes a first heat source that applies heat to the first heat transfer medium, and a first pump that transfers the first heat transfer medium. The second circulation device exchanges heat between a second heat source that applies heat to the second heat transfer medium, a second pump that transfers the second heat transfer medium, and an outdoor heat exchanger. Heat exchanger. The vehicle control method includes a step of determining whether or not a defrosting operation of the outdoor heat exchanger is necessary, a step of comparing the temperature of the first heat transfer medium and the temperature of the second heat transfer medium, A step of increasing the flow rate of the first heat transfer medium when it is determined that the frost operation is necessary and the temperature of the first heat transfer medium is higher than the temperature of the second heat transfer medium.
本発明の車両の制御装置によると、室外熱交換器を効率的に除霜することができる。 According to the vehicle control apparatus of the present invention, the outdoor heat exchanger can be efficiently defrosted.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
[車両1の構成]
図1を参照して、車両1は、エンジン2と、トランスアクスル210と、駆動軸12と、車輪14とを備えている。トランスアクスル210は、動力分割装置4と、第1MG(Motor Generator)6と、伝達ギヤ8と、第2MG10とを含んで構成されている。車両1はまた、蓄電装置16と、HV(Hybrid Vehicle)機器310と、本実施の形態の制御装置としての電子制御ユニット(以下「ECU(Electronic Control Unit)」と称する。)22とをさらに備えている。HV機器310は、電力変換器18,20を含んで構成されている。車両1は、走行駆動力を発生する駆動源として、エンジン2とモータとの両方を備えている、ハイブリッド車両である。
[Configuration of vehicle 1]
Referring to FIG. 1, vehicle 1 includes an
エンジン2は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換し、その変換された運動エネルギーを動力分割装置4へ出力する。たとえば、運動子がピストンであり、その運動が往復運動であれば、いわゆるクランク機構を介して往復運動が回転運動に変換され、ピストンの運動エネルギーが動力分割装置4に伝達される。
The
動力分割装置4は、たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車である。これら3つの回転軸は、第1MG6、エンジン2および伝達ギヤ8の回転軸にそれぞれ連結されている。第2MG10の回転軸は、伝達ギヤ8の回転軸に連結されている。第2MG10と伝達ギヤ8とは同一の回転軸を有しており、その回転軸が動力分割装置4のリングギヤに連結されている。
The power split device 4 is a planetary gear having three rotation shafts, for example, a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear. These three rotating shafts are connected to the rotating shafts of first MG 6,
動力分割装置4は、エンジン2、第1MG6および伝達ギヤ8に結合されており、これらの間で動力を分配する。エンジン2が発生する運動エネルギーは、動力分割装置4によって第1MG6と伝達ギヤ8とに分配される。すなわち、エンジン2は、駆動軸12に動力を伝達する伝達ギヤ8を駆動するとともに第1MG6を駆動する動力源として、車両1に組込まれている。第1MG6は、エンジン2によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン2の始動を行ない得る電動機として動作するものとして、車両1に組込まれている。第2MG10は、駆動軸12に動力を伝達する伝達ギヤ8を駆動する動力源として、車両1に組込まれている。
Power split device 4 is coupled to
第1MG6および第2MG10は、交流電動機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機によって構成されている。第1MG6は、エンジン2により生成された運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力変換器18へ出力する。第1MG6は、電力変換器18から受ける三相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン2の始動を行なう。
1st MG6 and 2nd MG10 are AC motors, for example, are constituted by the three-phase AC synchronous motor by which the permanent magnet was embed | buried under the rotor. The first MG 6 converts the kinetic energy generated by the
第2MG10は、電力変換器20から受ける三相交流電力によって車両の駆動トルクを発生する。また、第2MG10は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーを電気エネルギーに変換して電力変換器20へ出力する。
蓄電装置16は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池によって構成されている。蓄電装置16は、電力変換器18,20へ電力を供給する。また、蓄電装置16は、第1MG6および/または第2MG10の発電時、電力変換器18および/または電力変換器20から電力を受けて充電される。なお蓄電装置16は、第1MG6や第2MG10により発電された電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を第1MG6や第2MG10へ供給可能な電力バッファであれば、如何なるものでもよい。たとえば蓄電装置16として、大容量のキャパシタも採用可能である。なお、蓄電装置16の電圧VBおよび蓄電装置16に入出力される電流IBが、図示されないセンサによって検出され、その検出値がECU22へ出力される。
The
電力変換器18は、ECU22からの信号PWM1に基づいて、第1MG6により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置16へ出力する。電力変換器18はまた、エンジン2の始動時、信号PWM1に基づいて、蓄電装置16から供給される直流電力を交流電力に変換して第1MG6へ出力する。電力変換器20は、ECU22からの信号PWM2に基づいて、蓄電装置16から供給される直流電力を交流電力に変換して第2MG10へ出力する。電力変換器20はまた、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、信号PWM2に基づいて、第2MG10により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置16へ出力する。なお、電力変換器18,20は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むインバータによって構成される。
Based on signal PWM <b> 1 from
ECU22は、予め記憶されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)で実行することによるソフトウェア処理および/または専用の電子回路によるハードウェア処理により、電力変換器18,20およびエンジン2を制御する。具体的には、ECU22は、電力変換器18,20をそれぞれ駆動するための信号PWM1,PWM2を生成し、その生成した信号PWM1,PWM2をそれぞれ電力変換器18,20へ出力する。また、ECU22は、エンジン2を制御するための信号ENGを生成し、その生成した信号ENGをエンジン2へ出力する。
The
[空調装置100の構成]
図2を参照して、車両1は、車両1の室内の温度を調整する空調装置100を備えている。空調装置100は、ヒートパイプサイクルを使用して車両の室内の冷房および暖房を行なうために、車両1に搭載されている。空調装置100は、圧縮機112と、室外熱交換器120と、減圧器の一例としての冷房用の膨張弁122および暖房用の膨張弁132と、室内熱交換器114,118とを含んでいる。
[Configuration of Air Conditioner 100]
Referring to FIG. 2, vehicle 1 includes an
圧縮機112は、車両1に搭載されたエンジン2、第1MG6または第2MG10を動力源として作動する。圧縮機112は、空調装置100の作動時に冷媒を吸入し、断熱的に圧縮して過熱状態冷媒ガスとし、高温高圧の気相冷媒を吐出する。圧縮機112が冷媒を吸入および吐出することで、圧縮機112はヒートパイプサイクルに冷媒を循環させる。
The
室外熱交換器120および室内熱交換器114,118は、チューブと、チューブの外周面に設けられたフィンとを有しており、チューブ内を流通する冷媒と周囲の空気との間で熱交換する。室外熱交換器120に空気流れを供給するためのファン190が設けられており、ファン190はモータからの駆動力を受けて回転し空気の流れを発生させる。ファン190からの強制通風によって、室外熱交換器120における冷媒と空気との熱交換が促進されている。
The
車両1には、ダクト192が設けられている。ダクト192は、車両1の室内へ連通している。室内熱交換器114,118は、車室内へ空調用空気を供給するための、ダクト192の内部に配置されている。ダクト192の内部を流れる空調用空気の流れの上流側に室内熱交換器118が配置されており、空調用空気の流れの下流側に室内熱交換器114が配置されている。ダクト192の内部の、室内熱交換器114に対して空調用空気の流れの直上流側に、ダンパ194が配置されている。ダンパ194は、室内熱交換器114へ流れる空調用空気の流量を調節して、室内熱交換器114における冷媒と空調用空気との熱交換量を調整する。
The vehicle 1 is provided with a
膨張弁122,132は、高圧の液相冷媒を小さな孔から噴射させることにより膨張させ、冷媒液を減圧して、低温・低圧の気液混合状態の湿り蒸気に変化させる。膨張弁122,132は、冷媒の温度に従って開度を変化する温度式膨張弁であってもよく、電気式の膨張弁であってもよい。また、冷媒液を減圧するための減圧器は、絞り膨張する膨張弁122,132に限られず、毛細管であってもよい。
The
空調装置100はまた、三方弁116を含んでいる。三方弁116は、三方弁116へ冷媒が流入する1つの入口ポートと、三方弁116から冷媒が流出する2つの出口ポートとを有している。三方弁116は、出口ポートの一方を開とし他方を閉とすることにより、一方の出口ポートへの冷媒の流れを開放するとともに、他方の出口ポートへの冷媒の流れを遮断する。
The
空調装置100はまた、冷房用電磁弁124と、暖房用電磁弁134,138とを含んでいる。冷房用電磁弁124および暖房用電磁弁134,138は、全開と全閉とを切替可能な電磁弁である。空調装置100を使用した車室内の冷媒が行なわれるとき、冷房用電磁弁124が全開とされ、かつ暖房用電磁弁134,138が全閉とされる。空調装置100を使用した車室内の暖房が行なわれるとき、暖房用電磁弁134,138が全開とされ、かつ冷房用電磁弁124が全閉とされる。
The
空調装置100はまた、逆止弁126,136を含んでいる。逆止弁126,136には、一対の配管が連結されている。逆止弁126,136は、一対の配管のうち一方の配管から他方の配管へ逆止弁126,136を通過して流れる冷媒の流れを許容するとともに、一対の配管のうち他方の配管から一方の配管へ逆止弁126,136を通過して流れようとする冷媒の流れを禁止する。
The
空調装置100はまた、アキュムレータ140を含んでいる。アキュムレータ140は、圧縮機112に対して冷媒流れの上流側に配置されている。アキュムレータ140は、液相冷媒と気相冷媒とを分離し、気体状の冷媒のみを圧縮機112に吸入させる。液状の冷媒が圧縮機112に吸入されると、弁などの圧縮機112の構成部品が液圧縮によって損傷する可能性があるため、圧縮機112の上流側にアキュムレータ140を設置することにより、圧縮機112の損傷を抑制して空調装置100の信頼性を向上することが可能となる。
The
空調装置100はまた、圧縮機112と室内熱交換器114とを接続する冷媒通路152と、室内熱交換器114と三方弁116とを接続する冷媒通路154と、三方弁116と室外熱交換器120とを接続する冷媒通路156とを含んでいる。空調装置100はまた、三方弁116と膨張弁132とを接続する冷媒通路162と、膨張弁132と暖房用電磁弁134とを接続する冷媒通路164と、暖房用電磁弁134と冷房用電磁弁124とを接続する冷媒通路166と、冷房用電磁弁124と逆止弁126とを接続する冷媒通路168とを含んでいる。
The
空調装置100はまた、室外熱交換器120と冷媒通路166とを接続する冷媒通路158を含んでいる。空調装置100はまた、逆止弁126と膨張弁122とを接続する冷媒通路172を含んでいる。逆止弁126は、冷媒通路168から逆止弁126を経由して冷媒通路172へ流れる冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの流れを禁止する。
The
空調装置100はまた、膨張弁122と室内熱交換器118とを接続する冷媒通路174と、室内熱交換器118とアキュムレータ140とを接続する冷媒通路176と、アキュムレータ140と圧縮機112とを接続する冷媒通路178とを含んでいる。空調装置100はまた、冷媒通路156と暖房用電磁弁138とを接続する冷媒通路182と、暖房用電磁弁138と逆止弁136とを接続する冷媒通路184と、逆止弁136と冷媒通路176とを接続する冷媒通路186とを含んでいる。逆止弁136は、冷媒通路184から逆止弁136を経由して冷媒通路186へ流れる冷媒の流れを許容するとともに、その逆向きの流れを禁止する。
The
なお、本明細書中において「接続」とは、何らの部材も介在せずに直接接続された場合と、何らかの部材を介在して間接的に接続された場合との双方を含む概念である。 In the present specification, “connection” is a concept including both a case where direct connection is made without any member and a case where connection is made indirectly via some member.
[トランスアクスル冷却装置200の構成]
図2を参照して、車両1には、トランスアクスル210にATFを循環することによりトランスアクスル210を冷却する、トランスアクスル冷却装置200が搭載されている。トランスアクスルの潤滑および冷却を行なうためのATFは、第1の伝熱媒体としての機能を有している。第1MG6および第2MG10を含んでいるトランスアクスル210は、ATFに熱を加える第1の熱源としての機能を有している。トランスアクスル冷却装置200は、ATFが循環する第1循環装置としての機能を有している。
[Configuration of Transaxle Cooling Device 200]
Referring to FIG. 2, vehicle 1 is equipped with a
トランスアクスル冷却装置200は、オイルポンプ230を含んでいる。オイルポンプ230は、ATFを移送してトランスアクスル冷却装置200内にATFを循環させる、第1のポンプとしての機能を有している。トランスアクスル冷却装置200はまた、放熱部240を含んでいる。トランスアクスル210から熱を受けた高温のATFは、放熱部240に移送される。ATFは、放熱部240において放熱することにより冷却され、その後再度トランスアクスル210へ移送されるように、トランスアクスル冷却装置200内を循環する。
トランスアクスル冷却装置200はまた、トランスアクスル210と放熱部240とを接続するATF通路252と、オイルポンプ230と放熱部240とを接続するATF通路254と、トランスアクスル210とオイルポンプ230とを接続するATF通路256とを含んでいる。
The
[HV機器冷却装置300の構成]
図2を参照して、車両1には、HV機器310に冷却水を循環することによりHV機器310を冷却する、HV機器冷却装置300が搭載されている。HV機器310から熱を奪ってHV機器310の冷却を行なうための冷却水は、第2の伝熱媒体としての機能を有している。電力変換器18,20を含んでいるHV機器310は、冷却水に熱を加える第2の熱源としての機能を有している。HV機器冷却装置300は、冷却水が循環する第2循環装置としての機能を有している。
[Configuration of HV equipment cooling apparatus 300]
Referring to FIG. 2, vehicle 1 is equipped with an HV
HV機器冷却装置300は、HVラジエータ320を含んでいる。HVラジエータ320は、ファン190の運転により発生する空気流れの経路内に配置されている。HVラジエータ320は、室外熱交換器120に対し、ファン190の発生する空気流れの上流側に配置されている。HVラジエータ320は、チューブと、チューブの外周面に設けられたフィンとを有している。HVラジエータ320において、チューブ内を流通する冷却水から周囲の空気へ熱が放出され、冷却水は空気と熱交換して冷却される。フィンによりHVラジエータ320の表面積が増大しており、さらにファン190の強制通風によってHVラジエータ320の周囲に空気流れが発生する。これにより、HVラジエータ320における冷却水からの放熱が促進されている。
The HV
HV機器冷却装置300は、冷却水ポンプ330を含んでいる。冷却水ポンプ330は、冷却水を移送してHV機器冷却装置300内に冷却水を循環させる、第2のポンプとしての機能を有している。
The HV
HV機器冷却装置300はまた、ウオータージャケット340を含んでいる。ウオータージャケット340は、中空容器状の形状を有しており、トランスアクスル冷却装置200の放熱部240を取り囲んで配置されている。ウオータージャケット340を流れる冷却水と、放熱部240を流れるATFとの間で熱交換が行なわれ、これにより冷却水は加熱され、ATFは冷却される。放熱部240とウオータージャケット340とは、ATFと冷却水との間で熱交換するための熱交換装置500を構成している。
The HV
HV機器冷却装置300はまた、HV機器310とHVラジエータ320とを接続する冷却水通路352と、HVラジエータ320と冷却水ポンプ330とを接続する冷却水通路354と、冷却水ポンプ330とウオータージャケット340とを接続する冷却水通路356と、ウオータージャケット340とHV機器310とを接続する冷却水通路358とを含んでいる。
The HV
[エンジン冷却装置400の構成]
図2を参照して、車両1には、エンジン2に冷却水を循環することによりエンジン2を冷却する、エンジン冷却装置400が搭載されている。冷却水は、エンジン2から熱を奪ってエンジン2の冷却を行なうための伝熱媒体である。エンジン2は、冷却水に熱を加える熱源としての機能を有している。エンジン冷却装置400は、冷却水がその内部を循環する循環装置としての機能を有している。
[Configuration of Engine Cooling Device 400]
Referring to FIG. 2, vehicle 1 is equipped with an
エンジン冷却装置400は、エンジンラジエータ420を含んでいる。エンジンラジエータ420は、ファン190の運転により発生する空気流れの経路内に配置されている。エンジンラジエータ420は、室外熱交換器120に対し、ファン190の発生する空気流れの上流側に配置されている。エンジンラジエータ420は、HVラジエータ320と一体に形成されている。
The
エンジンラジエータ420は、チューブと、チューブの外周面に設けられたフィンとを有している。エンジンラジエータ420において、チューブ内を流通する冷却水から周囲の空気へ熱が放出され、冷却水は空気と熱交換して冷却される。フィンによりエンジンラジエータ420の表面積が増大しており、さらにファン190の強制通風によってエンジンラジエータ420の周囲に空気流れが発生する。これにより、エンジンラジエータ420における冷却水からの放熱が促進されている。
The
エンジン冷却装置400は、冷却水ポンプ430を含んでいる。冷却水ポンプ430は、冷却水を移送し、エンジン冷却装置400内に冷却水を循環させる。エンジン冷却装置400はまた、サーモバルブ440を含んでいる。サーモバルブ440は、その内部を流れる冷却水の温度に従って冷却水の流路が切り替わるように、形成されている。
The
エンジン冷却装置400はまた、ヒータコア460を含んでいる。ヒータコア460は、空調用空気が流通するダクト192内に配置されている。ヒータコア460は、室内熱交換器118に対して空調用空気の流れの下流側に配置されており、室内熱交換器114に対して空調用空気の流れの上流側に配置されている。ヒータコア460は、その内部を流れる冷却水と空調用空気との間で熱交換が可能な構造を有している。
エンジン冷却装置400はまた、エンジン2とエンジンラジエータ420とを接続する冷却水通路452と、エンジンラジエータ420とサーモバルブ440とを接続する冷却水通路454と、サーモバルブ440と冷却水ポンプ430とを接続する冷却水通路456と、冷却水ポンプ430とエンジン2とを接続する冷却水通路458とを含んでいる。エンジン冷却装置400はまた、サーモバルブ440とヒータコア460とを接続する冷却水通路462と、ヒータコア460と冷却水通路452とを接続する冷却水通路464とを含んでいる。
The
[温度センサ]
図2を参照して、空調装置100には、空調装置100内を循環する冷媒の温度を検出するための温度センサ610が設けられている。トランスアクスル冷却装置200には、トランスアクスル冷却装置200内を循環するATFの温度を検出するための温度センサ620が設けられている。HV機器冷却装置300には、HV機器冷却装置300内を循環する冷却水の温度を検出するための温度センサ630が設けられている。さらに、外気の温度を検出するための温度センサ650が設けられている。
[Temperature sensor]
Referring to FIG. 2,
温度センサ610は、室外熱交換器120の近傍に配置されており、室外熱交換器120を流れる冷媒の温度を検出する。温度センサ610は、検出した冷媒の温度を示す信号T1を出力する。温度センサ620は、オイルポンプ230の近傍に配置されており、オイルポンプ230に流入するATFの温度を検出する。温度センサ620は、検出したATFの温度を示す信号T2を出力する。
The
温度センサ630は、HV機器310の近傍に配置されており、HV機器310を冷却している冷却水の温度を検出する。温度センサ630は、検出した冷却水の温度を示す信号T3を出力する。温度センサ650は、外気の温度を検出する。温度センサ650は、検出した外気の温度を示す信号T5を出力する。
The
[ECU22の構成]
図3に示す、ECU22の一部構成を示す機能ブロック図を参照して、本実施の形態における車両1の制御装置としてのECU22について説明する。ECU22は、入力インターフェイス2100と、演算処理部2200と、記憶部2300と、出力インターフェイス2400とを備えて構成されている。
[Configuration of ECU 22]
With reference to a functional block diagram showing a partial configuration of
入力インターフェイス2100は、温度センサ610からの冷媒の温度を示す信号T1、温度センサ620からのATFの温度を示す信号T2、温度センサ630からの冷却水の温度を示す信号T3、および温度センサ650からの外気の温度を示す信号T5を受信して、演算処理部2200に送信する。
The
演算処理部2200は、演算処理によって実現される制御機能を示す、複数の機能ブロックを有している。図3を参照して、演算処理部2200は、判定部2210と、比較部2220と、制御部2230とを含んでいる。判定部2210は、室外熱交換器120の除霜運転が必要か否かを判定する。比較部2220は、ATFの温度とHV機器310を冷却する冷却水との温度を比較する。制御部2230は、比較部2220による温度の比較結果に従って、オイルポンプ230を制御する。
The
なお、図3には、ECU22を使用した車両1の制御によって実現される制御機能のうち、本実施の形態に係るオイルポンプ230の制御に関連する一部の機能に対応する機能ブロックのみが、代表的に示されている。図示された各機能ブロックは、いずれも演算処理部2200であるCPUが記憶部2300に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能してもよいが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは、記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
In FIG. 3, only the functional blocks corresponding to some of the functions related to the control of the
記憶部2300には、各種情報、プログラム、しきい値、マップなどが記憶されている。演算処理部2200は、必要に応じてデータを記憶部2300から読み出したり、記憶部2300にデータを格納したりする。
The
制御部2230は、オイルポンプ230によるATFの流量の最適値を算出するとともに、算出結果に対応した制御信号P2を生成する。制御信号P2は、出力インターフェイス2400を経由して、オイルポンプ230に出力される。これにより、オイルポンプ230は、ATFの温度、冷却水の温度および外気の温度に従った最適な流量のATFがトランスアクスル冷却装置200を循環するように、ATFを移送する。
The
[冷房運転時の動作]
図4を参照して、空調装置100の冷房運転時には、冷媒通路154と冷媒通路156とを連通させるように三方弁116の開閉が設定され、冷房用電磁弁124が全開にされ、暖房用電磁弁134,138が全閉にされる。これにより冷媒は、圧縮機112、室内熱交換器114、室外熱交換器120、膨張弁122および室内熱交換器118の順に流れて、空調装置100内を循環する。図4中の実線は伝熱媒体が流れる経路を示し、点線は伝熱媒体が流れない経路を示す。
[Operation during cooling operation]
Referring to FIG. 4, during cooling operation of
冷房運転時のヒートポンプサイクルの動作について説明する。冷媒は、圧縮機112に吸入され、圧縮機112において等比エントロピー線に沿って断熱圧縮される。圧縮するに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、冷媒は、圧縮機112の出口において高温高圧の過熱度の大きい過熱蒸気になる。
The operation of the heat pump cycle during the cooling operation will be described. The refrigerant is sucked into the
圧縮機112において断熱圧縮された高温高圧の過熱蒸気状態の冷媒は、室内熱交換器114へと流れる。ダクト192内を移動可能に設けられているダンパ194は、冷房運転時には、図4に示すように、室内熱交換器114を遮蔽するように配置される。これにより、空調用空気が室内熱交換器114を通過して流れなくなるため、室内熱交換器114における冷媒と空調用空気との熱交換が抑制される。
The high-temperature and high-pressure superheated steam refrigerant adiabatically compressed in the
冷媒は、高温高圧の状態を保ったまま室外熱交換器120へ流入し、室外熱交換器120において等圧的に周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮(液化)する。室外熱交換器120における外気との熱交換によって、冷媒の温度は低下する。室外熱交換器120へ流入する高圧の冷媒蒸気は、室外熱交換器120において等圧のまま過熱蒸気から乾き飽和蒸気になり、凝縮潜熱を放出し徐々に液化して気液混合状態の湿り蒸気になる。冷媒の全部が凝縮すると飽和液になり、さらに顕熱を放出して過冷却された過冷却液になる。冷媒は、室外熱交換器120において、飽和温度以下にまで冷却される。室外熱交換器120で冷媒を過冷却液にするのは、その後の膨張弁122での減圧量、冷媒流量および冷房能力の制御を容易にするためである。
The refrigerant flows into the
室外熱交換器120で過冷却液まで冷却された冷媒は、続いて膨張弁122に流入する。膨張弁122において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、比エンタルピーは変化せず温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。
The refrigerant that has been cooled to the supercooled liquid in the
膨張弁122によって減圧された湿り蒸気状態の冷媒は、室内熱交換器118に流入する。冷媒は、室内熱交換器118のチューブ内を流通する際に、フィンを経由して蒸発潜熱を吸収することによって、等圧のまま蒸発し低圧高温ガスとなる。全ての冷媒が乾き飽和蒸気になると、さらに顕熱を吸収することによって冷媒は過熱蒸気となり、冷媒の温度が上昇する。
The wet steam refrigerant decompressed by the
ダクト192内には、図示しない空調用ファンの運転によって、空調用空気の流れが発生する。ダクト192へ流入する空調用空気A1は、室内熱交換器118に接触するように、ダクト192内へ導入される。室内熱交換器118において、空調用空気と冷媒とが熱交換する。
In the
冷房運転時には、室内熱交換器118における空調用空気から冷媒への熱伝達により、高温の空調用空気は冷却され、冷媒は空調用空気からの熱伝達を受けて加熱される。空調用空気は、ダクト192の内部を通過するときに室内熱交換器118を流れる冷媒に熱が吸収されて、冷却される。温度が低下した空調用空気A2が車両1の室内に再び戻されることによって、車室内の冷房が行なわれる。室内熱交換器118を経由して空調装置100を循環する冷媒と、空調用空気と、の熱交換によって、空調用空気の温度が調節される。室内熱交換器118から流出した冷媒は、圧縮機112に吸入される。
During the cooling operation, the high-temperature air-conditioning air is cooled by heat transfer from the air-conditioning air to the refrigerant in the
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器118において蒸発する際に、気化熱を空調用空気から吸収して、車両1の室内の冷房を行なう。なお、上述した説明では、理論冷凍サイクルについて説明しているが、実際のヒートポンプサイクルでは、圧縮機112における損失、冷媒の圧力損失および熱損失を考慮する必要があるのは勿論である。
In accordance with such a cycle, the refrigerant continuously repeats the compression, condensation, throttle expansion, and evaporation state changes. When the refrigerant evaporates in the
また冷房運転中に、オイルポンプ230の運転によりATFがトランスアクスル冷却装置200内を循環し、冷却水ポンプ330の運転により冷却水がHV機器冷却装置300内を循環する。トランスアクスル210で加熱されたATFは、熱交換装置500を構成する放熱部240において、ウオータージャケット340内を流れる冷却水に放熱して、冷却される。冷却されたATFがトランスアクスル210に還流して、トランスアクスル210は適切に冷却される。HV機器310から熱を受けるとともに熱交換装置500においてATFと熱交換した冷却水は、HVラジエータ320において、ファン190により供給される空気の流れに放熱して、冷却される。冷却された冷却水がHV機器310に還流して、HV機器310は適切に冷却される。
During the cooling operation, the ATF circulates in the
冷房運転中にはさらに、冷却水ポンプ430の運転により冷却水がエンジン冷却装置400内を循環する。エンジン2で加熱された冷却水は、エンジンラジエータ420において、ファン190により供給される空気の流れに放熱して、冷却される。冷却された冷却水がエンジン2に還流して、エンジン2は適切に冷却される。
During the cooling operation, the cooling water is further circulated in the
冷房運転中には、冷却水通路454,456と冷却水通路462とを非連通にするように、サーモバルブ440の開閉が設定される。そのため、冷却水通路462を経由してヒータコア460へ流れる冷却水の流れは発生しない。したがって、ヒータコア460において空調用空気が加熱することが防止されており、より効率的な車室内の冷房が可能となっている。
During the cooling operation, the opening and closing of the
[暖房運転時の動作]
図5を参照して、空調装置100の暖房運転時には、冷媒通路154と冷媒通路162とを連通させるように三方弁116の開閉が設定され、暖房用電磁弁134,138が全開にされ、冷房用電磁弁124が全閉にされる。これにより冷媒は、圧縮機112、室内熱交換器114、膨張弁132、室外熱交換器120の順に流れて、空調装置100内を循環する。図5中の実線は伝熱媒体が流れる経路を示し、点線は伝熱媒体が流れない経路を示す。
[Operation during heating operation]
Referring to FIG. 5, during heating operation of
暖房運転時のヒートポンプサイクルの動作について説明する。冷媒は、圧縮機112に吸入され、圧縮機112において等比エントロピー線に沿って断熱圧縮される。圧縮するに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、冷媒は、圧縮機112の出口において高温高圧の過熱度の大きい過熱蒸気になる。
The operation of the heat pump cycle during the heating operation will be described. The refrigerant is sucked into the
圧縮機112において断熱圧縮された高温高圧の過熱蒸気状態の冷媒は、室内熱交換器114へと流れる。ダクト192内を移動可能に設けられているダンパ194は、暖房運転時には、図5に示すように、空調用空気を室内熱交換器114へ導くように配置される。空調用空気が室内熱交換器114を通過して流れることにより、室内熱交換器114において冷媒と空調用空気との熱交換が行なわれる。
The high-temperature and high-pressure superheated steam refrigerant adiabatically compressed in the
冷媒は、室内熱交換器114において空調用空気に放熱し冷却されることによって、凝縮(液化)する。室内熱交換器114における空調用空気との熱交換によって、冷媒の温度は低下する。室内熱交換器114へ流入する高圧の冷媒蒸気は、室内熱交換器114において等圧のまま過熱蒸気から乾き飽和蒸気になり、凝縮潜熱を放出し徐々に液化して気液混合状態の湿り蒸気になる。冷媒の全部が凝縮すると飽和液になり、さらに顕熱を放出して過冷却された過冷却液になる。冷媒は、室内熱交換器114において、飽和温度以下にまで冷却される。室内熱交換器114で冷媒を過冷却液にするのは、その後の膨張弁132での減圧量、冷媒流量および冷房能力の制御を容易にするためである。
The refrigerant is condensed (liquefied) by releasing heat to the air-conditioning air in the
ダクト192内には、図示しない空調用ファンの運転によって、空調用空気の流れが発生する。ダクト192へ流入する空調用空気A1は、室内熱交換器114に接触するように、ダクト192内へ導入される。室内熱交換器114において、空調用空気と冷媒とが熱交換する。
In the
暖房運転時には、室内熱交換器114における冷媒から空調用空気への熱伝達により、高温の冷媒は冷却され、空調用空気は冷媒からの熱伝達を受けて加熱される。空調用空気は、ダクト192の内部を通過するときに室内熱交換器114を流れる冷媒から熱を吸収して、温度が上昇する。加熱された空調用空気A2が車両1の室内に再び戻されることによって、車室内の暖房が行なわれる。室内熱交換器114を経由して空調装置100を循環する冷媒と、空調用空気と、の熱交換によって、空調用空気の温度が調節される。
During the heating operation, the high-temperature refrigerant is cooled by heat transfer from the refrigerant to the air-conditioning air in the
室内熱交換器114で過冷却液まで冷却された冷媒は、続いて膨張弁132に流入する。膨張弁132において、過冷却液状態の冷媒は絞り膨張され、比エンタルピーは変化せず温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。
The refrigerant cooled to the supercooled liquid in the
膨張弁132によって減圧された湿り蒸気状態の冷媒は、室外熱交換器120に流入する。冷媒は、室外熱交換器120のチューブ内を流通する際に、フィンを経由して蒸発潜熱を吸収することによって、等圧のまま蒸発し低圧高温ガスとなる。全ての冷媒が乾き飽和蒸気になると、さらに顕熱を吸収することによって冷媒は過熱蒸気となり、冷媒の温度が上昇する。室外熱交換器120から流出した冷媒は、圧縮機112に吸入される。
The wet steam refrigerant decompressed by the
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰り返す。冷媒は、凝縮器として作用する室内熱交換器114において凝縮する際に、凝縮熱を空調用空気へ放出して、車両1の室内の暖房を行なう。
In accordance with such a cycle, the refrigerant continuously repeats the compression, condensation, throttle expansion, and evaporation state changes. When the refrigerant condenses in the
暖房運転中にも、オイルポンプ230の運転によりATFがトランスアクスル冷却装置200内を循環し、冷却水ポンプ330の運転により冷却水がHV機器冷却装置300内を循環する。これにより、冷房運転中と同様に、トランスアクスル210およびHV機器310は適切に冷却される。このとき、HVラジエータ320には高温の冷却水が流入し、HVラジエータ320において冷却水は熱を放出する。冷却水の放出した熱は、室外熱交換器120を流れる冷媒に伝達される。冷媒は、冷却水の放熱を受けて加熱される。HVラジエータ320は、暖房運転時に、室外熱交換器120を流れる冷媒と冷却水との間で熱交換する、第2の熱交換器として機能する。
Even during the heating operation, the ATF circulates in the
暖房運転中にはさらに、冷却水ポンプ430の運転により冷却水がエンジン冷却装置400内を循環する。エンジン2で加熱された冷却水は、エンジンラジエータ420において、ファン190により供給される空気の流れに放熱して、冷却される。冷却された冷却水がエンジン2に還流して、エンジン2は適切に冷却される。
During the heating operation, the cooling water is further circulated in the
暖房運転中には、冷却水通路454,456と冷却水通路462とが連通するように、サーモバルブ440の開閉が設定される。そのため、冷却水通路462を経由してヒータコア460へ流れる冷却水の流れが発生し、ヒータコア460において、エンジン2で加熱された冷却水から空調用空気への熱伝達が行なわれる。ダクト192内を流れる空調用空気は、ヒートポンプサイクルによって加熱され、加えて、エンジン2からの熱を受けて加熱される。エンジン2の排熱を暖房に利用することで、空調用空気の温度を効率よく上昇させることができ、より効率的な車室内の暖房が可能となっている。
During the heating operation, the opening and closing of the
[室外熱交換器の除霜]
ヒートポンプシステムにおいて、外気温が0℃を下回るときにも室外熱交換器120の暖房性能を確保するためには、室外熱交換器の除霜が重要となる。本実施の形態では、暖房運転時に、HV機器冷却装置300用の冷却水を活用し、HV機器310の排熱により加熱された冷却水をHVラジエータ320に流すように構成されている。外気温が氷点下となる低温環境下においても、HV機器310で加熱された冷却水は0℃〜20℃程度の温度を有しており温かい。これにより、HVラジエータ320から室外熱交換器120へ伝熱させることで、室外熱交換器120を除霜できる構成とされている。
[Defrosting of outdoor heat exchanger]
In the heat pump system, defrosting of the outdoor heat exchanger is important in order to ensure the heating performance of the
HVラジエータ320を流通する冷却水の流量を大きくすれば、室外熱交換器120の除霜をより効果的に行なうことができる。たとえば、冷却水の流量が10L/min以上となるように冷却水ポンプ330を制御すれば、効率よく室外熱交換器120を除霜できる。
If the flow rate of the cooling water flowing through the
本実施の形態の構成では、HV機器冷却装置300における冷却水の循環経路に熱交換装置500が配置されており、熱交換装置500においてATFと冷却水との熱交換が発生している。ATFの温度が冷却水の温度よりも低い場合には、HV機器310の排熱で加熱された冷却水が熱交換装置500においてATFにより冷却されるので、除霜効率が低下する。そのため、本実施の形態では、ATFと冷却水との温度差に従ってATFの流量が制御される。これにより、より効率よい室外熱交換器120の除霜を可能にしている。
In the configuration of the present embodiment, the
図6を参照して、オイルポンプ230の制御フローについて説明する。まずステップ(S10)において、空調装置100が起動中かどうかを判断する。空調装置100が起動中と判断されれば、ステップ(S20)に進み、室外熱交換器120の除霜運転が必要か否かを判定する。
A control flow of the
ステップ(S20)の判断について、図7を参照してより詳細に説明する。まずステップ(S21)において、外気温度が0℃を下回っているかどうかを判断する。このとき、ECU22の演算処理部2200は、入力インターフェイス2100を介して、温度センサ650により検出された外気温度を示す信号T5を受け取る。演算処理部2200はさらに、信号T5に基づいて、外気温度が0℃を下回っているかどうかを判断する。外気温度が0℃以上であると判断されれば、室外熱交換器120の除霜運転は不要とされ、制御フローはリターンされる。
The determination in step (S20) will be described in more detail with reference to FIG. First, in step (S21), it is determined whether or not the outside air temperature is below 0 ° C. At this time, the
外気の温度が0℃未満であると判断されれば、続いてステップ(S22)において、室外熱交換器120を流れる冷媒の温度が外気温度よりも高いかどうかを判断する。このとき、演算処理部2200は、入力インターフェイス2100を介して、温度センサ610により検出された冷媒温度を示す信号T1と、外気温度を示す信号T5とを受け取る。演算処理部2200はさらに、信号T1,T5に基づいて、冷媒温度が外気温度よりも高いかどうかを判断する。
If it is determined that the temperature of the outside air is less than 0 ° C., then in step (S22), it is determined whether or not the temperature of the refrigerant flowing through the
外気の温度が冷媒の温度よりも低いと判断されれば、外気温度以下の冷媒が室外熱交換器120を流れている状態であり、室外熱交換器120に霜が付く可能性がある。そのためステップ(S24)に進み、室外熱交換器120の除霜運転が必要であると判定される。
If it is determined that the temperature of the outside air is lower than the temperature of the refrigerant, it is in a state where the refrigerant having the temperature equal to or lower than the outside air temperature flows through the
冷媒温度が外気温度よりも高いと判断されれば、続いてステップ(S23)において、空調装置100の連続運転時間が所定値以下かどうかを判断する。冷媒温度が外気温度よりも低い場合に、空調装置100の連続運転時間が長くなると、低温の冷媒が室外熱交換器120を経由して流れる時間が長くなるので、室外熱交換器120に霜が付く可能性が高まる。そのため、空調装置100の連続運転時間が所定値以下であると判断されれば室外熱交換器120の除霜運転は不要とされ、制御フローはリターンされる。一方、空調装置100の連続運転時間が所定の閾値を越えていると判断されれば、ステップ(S24)に進み、室外熱交換器120の除霜運転が必要であると判定される。
If it is determined that the refrigerant temperature is higher than the outside air temperature, then in step (S23), it is determined whether the continuous operation time of the
このようにして、室外熱交換器120の除霜運転が必要かどうかの判断が行なわれた後に、図7に示す制御フローはリターンされる。
Thus, after determining whether or not the defrosting operation of the
再び図6を参照して、ステップ(S20)において室外熱交換器120の除霜が必要と判断されれば、ステップ(S30)に進み、ATFの温度と冷却水の温度とを比較して、ATFの温度が冷却水の温度よりも低いかどうかを判断する。
Referring to FIG. 6 again, if it is determined in step (S20) that defrosting of
ATFの温度が冷却水の温度以上であると判断されれば、熱交換装置500においてATFから冷却水へ熱伝達されて冷却水は加熱されることになる。そのためステップ(S60)に進み、オイルポンプ230の出力を増大して、トランスアクスル冷却装置200を循環するATFの流量を増加させる。ATFの流量を増加することにより、熱交換装置500において冷却水により多くの熱が加えられるので、冷却水の温度が上昇する。したがって、温度のより高い冷却水をHVラジエータ320に供給でき、HVラジエータ320から室外熱交換器120へより多くの熱を伝達することができるので、室外熱交換器120の除霜を効率よく行なうことができる。
If it is determined that the temperature of the ATF is equal to or higher than the temperature of the cooling water, heat is transferred from the ATF to the cooling water in the
ステップ(S30)においてATFの温度が冷却水の温度よりも低いと判断されれば、冷却水は熱交換装置500においてATFによって冷却されることになる。そのためこの場合には、ステップ(S40)に進み、トランスアクスル210を構成している第1MG6および第2MG10の冷却が必要かどうかを判断する。たとえば、第1MG6および第2MG10の温度を検出し、第1MG6および第2MG10の温度が所定値以下である場合には冷却が不要であると判断してもよい。
If it is determined in step (S30) that the temperature of the ATF is lower than the temperature of the cooling water, the cooling water is cooled by the ATF in the
第1MG6および第2MG10の冷却が不要であると判断された場合、トランスアクスル冷却装置200内にATFを循環させる必要がなく、そのためオイルポンプ230の出力を低下させても構わない。この場合ステップ(S70)に進み、オイルポンプ230の出力を低下させて、トランスアクスル冷却装置200を循環するATFの流量を減少させる。ATFの流量を減少することにより、熱交換装置500において冷却水の熱がATFにより奪われることを抑制でき、冷却水の温度低下を抑制できる。したがって、温度のより高い冷却水をHVラジエータ320に供給でき、HVラジエータ320から室外熱交換器120へより多くの熱を伝達することができるので、室外熱交換器120の除霜を効率よく行なうことができる。
When it is determined that the cooling of the
ステップ(S10)において空調装置が起動していないと判断された場合、ステップ(S20)において室外熱交換器120の除霜が不要と判断された場合、および、ステップ(S40)において第1MG6または第2MG10の冷却が必要と判断された場合には、ステップ(S50)に進み、オイルポンプ230は通常通り駆動する。
If it is determined in step (S10) that the air conditioner is not activated, if it is determined in step (S20) that defrosting of the
ステップ(S50),(S60)または(S70)においてオイルポンプ230の出力が決定された後に、ステップ(S80)に進み、HV機器冷却装置300を循環する冷却水の水温と、要求される冷却水の流量とに基づいて、冷却水ポンプ330の出力を決定する。これにより、HV機器310の最適な冷却性能を発揮できるように、HV機器冷却装置300を制御することが可能になる。
After the output of the
[作用・効果]
以上説明したように、本実施の形態における車両1の制御装置によれば、室外熱交換器120の除霜運転が必要と判定され、かつ、ATFの温度がHV機器310を冷却する冷却水の温度よりも高いとき、制御部2230は、トランスアクスル冷却装置200を循環するATFの流量を増加させる。このようにすれば、ATFから冷却水への熱伝達量を増加させ、冷却水の温度を早期に上昇させることができる。HV機器310を冷却する冷却水がHVラジエータ320において室外熱交換器120へ熱伝達することにより、室外熱交換器120の除霜が行なわれる。
[Action / Effect]
As described above, according to the control device for vehicle 1 in the present embodiment, it is determined that the defrosting operation of
室外熱交換器120の除霜を行なうための冷却水の温度を高めることにより、効率的な除霜が可能になる。そのため、除霜に要する時間を短縮することができる。加えて、冷却水を移送するための冷却水ポンプ330の回転数を低下させることができるので、冷却水ポンプ330の消費電力を低減でき、車両1の燃費を向上することができる。
By increasing the temperature of the cooling water for defrosting the
ATFと冷却水との熱交換を促進するには、ATFと冷却水とのいずれかの流量を増大させればよいが、本実施の形態では、ATFの流量を増大させている。ATFの粘性と冷却水の粘性とを比較すると、ATFの方が粘性が高い。相対的に粘性の高いATFの流量を増大させることにより、ATFから冷却水への熱伝達量をより効率よく増加することができる。 In order to promote heat exchange between the ATF and the cooling water, it is only necessary to increase the flow rate of either the ATF or the cooling water. However, in this embodiment, the flow rate of the ATF is increased. Comparing the viscosity of ATF and the viscosity of cooling water, ATF is higher in viscosity. By increasing the flow rate of the relatively viscous ATF, the amount of heat transfer from the ATF to the cooling water can be increased more efficiently.
また図6に示すように、室外熱交換器120の除霜運転が必要と判定され、ATFの温度がHV機器310を冷却する冷却水の温度よりも低く、かつ、トランスアクスル210に含まれる第1MG6および第2MG10の冷却が不要であるとき、制御部2230は、トランスアクスル冷却装置200を循環するATFの流量を減少させてもよい。これにより、冷却水から相対的に温度の低いATFへの放熱を抑制できるので、ATFとの熱交換による冷却水の温度低下を抑制できる。室外熱交換器120の除霜を行なうための冷却水の温度低下を抑制することにより、効率的に室外熱交換器120を除霜することができる。
Further, as shown in FIG. 6, it is determined that the defrosting operation of the
ATFの流量を減少させるためには、オイルポンプ230の出力を下げればよく、典型的にはオイルポンプを停止させてもよい。ATFはトランスアクスル210の冷却にも使用されるものであるが、トランスアクスル210に含まれる第1MG6および第2MG10の冷却が不要なときに限りATFの流量減少を許容している。そのため、トランスアクスル210の冷却および潤滑が不十分となることを確実に回避しつつ、室外熱交換器120の効率的な除霜が可能となる。
In order to decrease the ATF flow rate, the output of the
また図2に示すように、オイルポンプ230に流入するATFの温度を検出するための温度センサ620を設けてもよい。これにより、ATFの温度を確実に検出できる。ATFは、トランスアクスル210からオイルポンプ230を経由して放熱部240へ向かって流れ、トランスアクスル冷却装置200を循環する。放熱部240において、ATFと冷却水との熱交換が行なわれる。したがって、オイルポンプ230へのATFの導入口においてATFの温度を検出できるように温度センサ620を配置することにより、放熱部240へ向かうATFの温度をより精度よく検出することができるので、より精密なATFの流量制御が可能になる。
Further, as shown in FIG. 2, a
なお図2に示すように、HV機器冷却装置300を循環する冷却水の温度を検出するための温度センサ630は、HV機器310を冷却する冷却水の温度を検出できるように配置されるのが望ましい。たとえば、冷却水の流れにおいてHV機器310に対して入口側に、温度センサ630を配置してもよい。このようにすれば、HV機器310を冷却する冷却水の温度を検出するための既存の温度センサを利用して、冷却水の温度を検出できるので、必要な温度センサの数量を低減することができる。
As shown in FIG. 2, the
また、外気の温度を検出する温度センサ650と、空調装置100を循環する冷媒の温度を検出する温度センサ610とを設け、図7に示すように、外気の温度が0℃未満であり、かつ、外気の温度が冷媒の温度よりも低いとき、室外熱交換器120の除霜運転が必要であると判定してもよい。または、外気の温度が0℃未満であり、かつ、空調装置100の連続運転時間が所定の閾値を越えたとき、室外熱交換器120の除霜運転が必要であると判定してもよい。これにより、室外熱交換器120の除霜が必要となる条件を明確にし、確実に室外熱交換器120から除霜することができるので、室外熱交換器120での熱交換が霜により阻害されて暖房性能が低下することを回避することができる。
Further, a
本実施の形態における車両1の制御方法によれば、室外熱交換器120の除霜運転が必要か否かを判定するステップ(S20)と、ATFの温度と冷却水の温度とを比較するステップ(S30)と、除霜運転が必要と判定され、かつ、ATFの温度が冷却水の温度よりも高いとき、ATFの流量を増加させるステップ(S60)とを備えている。これにより、ATFから冷却水への熱伝達量を増加させ、冷却水の温度を早期に上昇させることができる。室外熱交換器120の除霜を行なうための冷却水の温度を高めることにより、効率的に除霜することができる。
According to the control method for vehicle 1 in the present embodiment, the step (S20) of determining whether or not the defrosting operation of
なお上記の実施の形態では、ATFと冷却水との熱交換を行なうための熱交換装置500は、放熱部240をウオータージャケット340が取り囲む水冷式のオイルクーラである例について説明した。熱交換装置500はこのような構成に限られるものではなく、たとえば、筐体中にATFの流路と冷却水の流路とを交互に設け、筐体内部を仕切る壁を介してATFと冷却水との熱交換が行なわれる構成としてもよく、または、ATFと冷却水との熱交換を可能とするその他の任意の構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described as above, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、2 エンジン、6 第1MG、10 第2MG、18,20 電力変換器、22 ECU、100 空調装置、112 圧縮機、114,118 室内熱交換器、116 三方弁、120 室外熱交換器、122,132 膨張弁、124 冷房用電磁弁、134,138 暖房用電磁弁、190 ファン、192 ダクト、194 ダンパ、200 トランスアクスル冷却装置、210 トランスアクスル、230 オイルポンプ、240 放熱部、300 冷却装置、310 HV機器、320 HVラジエータ、330,430 冷却水ポンプ、340 ウオータージャケット、400 エンジン冷却装置、420 エンジンラジエータ、440 サーモバルブ、500 熱交換装置、610,620,630,650 温度センサ、2200 演算処理部、2210 判定部、2220 比較部、2230 制御部、A1,A2 空調用空気、T1,T2,T3,T5 信号、P2 制御信号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle, 2 engine, 6 1st MG, 10 2nd MG, 18, 20 Power converter, 22 ECU, 100 Air-conditioner, 112 Compressor, 114, 118 Indoor heat exchanger, 116 Three-way valve, 120 Outdoor heat exchanger, 122,132 Expansion valve, 124 Cooling solenoid valve, 134,138 Heating solenoid valve, 190 Fan, 192 Duct, 194 damper, 200 Transaxle cooling device, 210 Transaxle, 230 Oil pump, 240 Heat radiation unit, 300 Cooling device , 310 HV equipment, 320 HV radiator, 330, 430 Cooling water pump, 340 Water jacket, 400 Engine cooling device, 420 Engine radiator, 440 Thermo valve, 500 Heat exchange device, 610, 620, 630, 650 Temperature sensor, 2200 performance Arithmetic processing part, 2210 determination part, 2220 comparison part, 2230 control part, A1, A2 air for air conditioning, T1, T2, T3, T5 signal, P2 control signal.
Claims (7)
前記車両は、前記車両の室内の温度を調整する空調装置と、第1の伝熱媒体が循環する第1循環装置と、第2の伝熱媒体が循環する第2循環装置と、前記第1の伝熱媒体と前記第2の伝熱媒体との間で熱交換する熱交換装置とを含み、
前記空調装置は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を減圧する減圧器と、
前記空調装置の冷房運転時には前記圧縮機で圧縮された高温の冷媒が流入し、前記空調装置の暖房運転時には前記減圧器で減圧された低温の冷媒が流入する、室外熱交換器とを有し、
前記第1循環装置は、
前記第1の伝熱媒体に熱を加える第1の熱源と、
前記第1の伝熱媒体を移送する第1のポンプとを有し、
前記第2循環装置は、
前記第2の伝熱媒体に熱を加える第2の熱源と、
前記第2の伝熱媒体を移送する第2のポンプと、
前記室外熱交換器を流れる前記冷媒と前記第2の伝熱媒体との間で熱交換する第2の熱交換器とを有し、
前記室外熱交換器の除霜運転が必要か否かを判定する判定部と、
前記第1の伝熱媒体の温度と前記第2の伝熱媒体との温度を比較する比較部と、
前記第1のポンプを制御する制御部とを備え、
前記除霜運転が必要と判定され、かつ、前記第1の伝熱媒体の温度が前記第2の伝熱媒体の温度よりも高いとき、前記制御部は、前記第1循環装置を循環する前記第1の伝熱媒体の流量を増加させる、車両の制御装置。 A control device for a vehicle,
The vehicle includes an air conditioner that adjusts a temperature inside the vehicle, a first circulation device that circulates a first heat transfer medium, a second circulation device that circulates a second heat transfer medium, and the first A heat exchange device for exchanging heat between the heat transfer medium and the second heat transfer medium,
The air conditioner
A compressor for compressing the refrigerant;
A decompressor for decompressing the refrigerant;
An outdoor heat exchanger in which a high-temperature refrigerant compressed by the compressor flows during cooling operation of the air conditioner, and a low-temperature refrigerant depressurized by the pressure reducer flows during heating operation of the air conditioner. ,
The first circulation device includes:
A first heat source for applying heat to the first heat transfer medium;
A first pump for transferring the first heat transfer medium;
The second circulation device includes:
A second heat source for applying heat to the second heat transfer medium;
A second pump for transferring the second heat transfer medium;
A second heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger and the second heat transfer medium;
A determination unit for determining whether or not a defrosting operation of the outdoor heat exchanger is necessary;
A comparison unit that compares the temperature of the first heat transfer medium with the temperature of the second heat transfer medium;
A control unit for controlling the first pump,
When it is determined that the defrosting operation is necessary and the temperature of the first heat transfer medium is higher than the temperature of the second heat transfer medium, the control unit circulates through the first circulation device. A control device for a vehicle that increases a flow rate of a first heat transfer medium.
前記冷媒の温度を検出する冷媒温度センサとを備え、
前記判定部は、外気の温度が0℃未満であり、かつ、外気の温度が前記冷媒の温度よりも低いとき、除霜運転が必要であると判定する、請求項1から請求項3のいずれかに記載の車両の制御装置。 An outside air temperature sensor for detecting the outside air temperature;
A refrigerant temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant,
4. The method according to claim 1, wherein the determination unit determines that the defrosting operation is necessary when the temperature of the outside air is lower than 0 ° C. and the temperature of the outside air is lower than the temperature of the refrigerant. The vehicle control apparatus according to claim 1.
前記判定部は、外気の温度が0℃未満であり、かつ、前記空調装置の連続運転時間が所定の閾値を越えたとき、除霜運転が必要であると判定する、請求項1から請求項3のいずれかに記載の車両の制御装置。 It has an outside temperature sensor that detects the temperature of outside air,
The said determination part determines that defrost operation is required when the temperature of external air is less than 0 degreeC, and the continuous operation time of the said air conditioner exceeded a predetermined threshold value. 4. The vehicle control device according to any one of 3.
前記車両は、前記車両の室内の温度を調整する空調装置と、第1の伝熱媒体を循環させる第1循環装置と、第2の伝熱媒体を循環させる第2循環装置と、前記第1の伝熱媒体と前記第2の伝熱媒体との間で熱交換する熱交換装置とを含み、
前記空調装置は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を減圧する減圧器と、
前記空調装置の冷房運転時には前記圧縮機で圧縮された高温の冷媒が流入し、前記空調装置の暖房運転時には前記減圧器で減圧された低温の冷媒が流入する、室外熱交換器とを有し、
前記第1循環装置は、
前記第1の伝熱媒体に熱を加える第1の熱源と、
前記第1の伝熱媒体を移送する第1のポンプとを有し、
前記第2循環装置は、
前記第2の伝熱媒体に熱を加える第2の熱源と、
前記第2の伝熱媒体を移送する第2のポンプと、
前記室外熱交換器との間で熱交換する第2の熱交換器とを有し、
前記室外熱交換器の除霜運転が必要か否かを判定するステップと、
前記第1の伝熱媒体の温度と前記第2の伝熱媒体の温度とを比較するステップと、
前記除霜運転が必要と判定され、かつ、前記第1の伝熱媒体の温度が前記第2の伝熱媒体の温度よりも高いとき、前記第1の伝熱媒体の流量を増加させるステップとを備える、車両の制御方法。 A vehicle control method comprising:
The vehicle includes an air conditioner that adjusts a temperature inside the vehicle, a first circulation device that circulates a first heat transfer medium, a second circulation device that circulates a second heat transfer medium, and the first A heat exchange device for exchanging heat between the heat transfer medium and the second heat transfer medium,
The air conditioner
A compressor for compressing the refrigerant;
A decompressor for decompressing the refrigerant;
An outdoor heat exchanger in which a high-temperature refrigerant compressed by the compressor flows during cooling operation of the air conditioner, and a low-temperature refrigerant depressurized by the pressure reducer flows during heating operation of the air conditioner. ,
The first circulation device includes:
A first heat source for applying heat to the first heat transfer medium;
A first pump for transferring the first heat transfer medium;
The second circulation device includes:
A second heat source for applying heat to the second heat transfer medium;
A second pump for transferring the second heat transfer medium;
A second heat exchanger that exchanges heat with the outdoor heat exchanger,
Determining whether a defrosting operation of the outdoor heat exchanger is necessary;
Comparing the temperature of the first heat transfer medium with the temperature of the second heat transfer medium;
A step of increasing the flow rate of the first heat transfer medium when it is determined that the defrosting operation is necessary and the temperature of the first heat transfer medium is higher than the temperature of the second heat transfer medium; A vehicle control method comprising:
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JP2022023222A (en) * | 2017-01-25 | 2022-02-07 | エスイーエー オートモーティブ ピーティーワイ リミテッド | Management system for commercial electric vehicle |
CN114901933A (en) * | 2019-12-30 | 2022-08-12 | 日产自动车株式会社 | Cooling device for vehicle |
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