JP2019166867A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリから給電されて車室内を空調すると共に、バッテリの温度も調整することが可能とされた車両用空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle air conditioner that is supplied with power from a battery to air-condition a vehicle interior and that can also adjust the temperature of the battery.
近年の環境問題の顕在化から、搭載されたバッテリから供給される電力で走行用モータを駆動するハイブリッド自動車や電気自動車等の車両が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、圧縮機と、放熱器と、吸熱器と、室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房モード(暖房運転)と、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる冷房モード(冷房運転)を切り換えて実行するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 With the recent emergence of environmental problems, vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles that drive a traction motor with electric power supplied from an installed battery have become widespread. As an air conditioner that can be applied to such a vehicle, a refrigerant circuit that includes a compressor, a radiator, a heat absorber, and an outdoor heat exchanger is connected, and refrigerant discharged from the compressor is used. Heating mode (heating operation) in which heat is dissipated in the radiator and the refrigerant dissipated in the radiator is absorbed in the outdoor heat exchanger, and the refrigerant discharged from the compressor is dissipated in the outdoor heat exchanger and absorbed in the heat absorber. A device that switches and executes a cooling mode (cooling operation) has been developed (for example, see Patent Document 1).
また、上記のような電気自動車は、バッテリから車両用空気調和装置に給電して車室内を空調するものであるが、バッテリは高温の状態や極低温の状態では充放電が困難となるため、バッテリの温度を所定の温度範囲に調整するバッテリ温度調整装置を備えたものも開発されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
In addition, the electric vehicle as described above supplies air to the vehicle air conditioner from the battery and air-conditions the interior of the vehicle, but charging and discharging is difficult in a high temperature state or a very low temperature state. An apparatus including a battery temperature adjusting device that adjusts the temperature of the battery to a predetermined temperature range has been developed (see, for example,
ここで、この種車両用空気調和装置には、所謂プレ空調機能を有するものがある。このプレ空調機能とは、乗り出す際の車室内の温度を予め適温としておくことができる機能であり、使用者により予め設定された時刻(乗り出す前の時刻)に車室内の空調(プレ空調)を開始するものであるが、例えば極低温の状態で車室内のプレ空調を始めると、バッテリが出力可能な電流が低くなるため、過度な電力要求となってバッテリ自体の耐久性に悪影響を与えることになる。これはバッテリが高温の状態においても同様であり、プレ空調の開始時に極低温や高温の状態でバッテリを放電させると、著しくバッテリが劣化する。 Here, some of these types of vehicle air conditioners have a so-called pre-air conditioning function. This pre-air-conditioning function is a function that allows the temperature of the passenger compartment to be set to an appropriate temperature in advance. The air-conditioning (pre-air-conditioning) of the passenger compartment is performed at a time preset by the user (time before departure). For example, if pre-air conditioning in the passenger compartment starts at a very low temperature, for example, the current that can be output from the battery will be reduced, resulting in excessive power demand and adversely affecting the durability of the battery itself. become. This is the same even when the battery is at a high temperature. If the battery is discharged at a very low temperature or a high temperature at the start of pre-air conditioning, the battery will be significantly deteriorated.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、車室内のプレ空調時にバッテリの温度が低い状況や高い状況である場合、バッテリの劣化を防止することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional technical problem, and can prevent deterioration of the battery when the temperature of the battery is low or high during pre-air conditioning in the vehicle interior. An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner.
請求項1の発明の車両用空気調和装置は、バッテリから給電されて車室内を空調すると共に、バッテリの温度を調整するものであって、予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に車室内の空調を開始するプレ空調機能を有する制御装置を備え、この制御装置は、バッテリの温度が所定の許容下限温度より低い場合、プレ空調開始予定時刻より前にバッテリを加熱し、当該バッテリの温度が許容下限温度以上に上昇した場合、車室内の空調を開始するプレ空調時バッテリ温調制御を実行することを特徴とする。 The vehicle air conditioner according to the first aspect of the present invention is powered by the battery to air-condition the vehicle interior and adjusts the temperature of the battery, and the vehicle interior is set at a predetermined pre-air-conditioning start scheduled time. A control device having a pre-air-conditioning function for starting the air-conditioning, and when the temperature of the battery is lower than a predetermined allowable lower limit temperature, the control device heats the battery before the pre-air-conditioning start scheduled time, When the temperature rises above the allowable lower limit temperature, pre-air-conditioning battery temperature adjustment control is executed to start air conditioning in the passenger compartment.
請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、プレ空調時バッテリ温調制御において、バッテリの温度が所定の許容上限温度より高い場合、プレ空調開始予定時刻より前にバッテリを冷却し、当該バッテリの温度が許容上限温度以下に低下した場合、車室内の空調を開始することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a vehicular air conditioner according to the present invention, wherein, in the pre-air-conditioning battery temperature control, the control device is prior to the pre-air conditioning start scheduled time when the battery temperature is higher than a predetermined allowable upper limit temperature. When the battery is cooled and the temperature of the battery falls below the allowable upper limit temperature, air conditioning in the vehicle interior is started.
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、バッテリから給電されて車室内を空調すると共に、バッテリの温度を調整するものであって、予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に車室内の空調を開始するプレ空調機能を有する制御装置を備え、この制御装置は、バッテリの温度が所定の許容上限温度より高い場合、プレ空調開始予定時刻より前にバッテリを冷却し、当該バッテリの温度が許容上限温度以下に低下した場合、車室内の空調を開始するプレ空調時バッテリ温調制御を実行することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an air conditioner for a vehicle which is powered by a battery to air-condition the vehicle interior and adjusts the temperature of the battery. A control device having a pre-air conditioning function for starting the air conditioning of the battery, and when the temperature of the battery is higher than a predetermined allowable upper limit temperature, the control device cools the battery before the pre-air conditioning start scheduled time, When the temperature falls below the allowable upper limit temperature, pre-air-conditioning battery temperature adjustment control is executed to start air conditioning in the passenger compartment.
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、プレ空調開始予定時刻が設定された場合、当該プレ空調開始予定時刻より前の時点でバッテリの温度を判断し、当該バッテリの温度が許容下限温度より低い場合、又は、バッテリの温度が許容上限温度より高い場合、プレ空調時バッテリ温調制御を実行することを特徴とする。
When the pre-air conditioning start scheduled time is set, the vehicle air conditioner of the invention of
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、プレ空調開始予定時刻より所定時間前から一定時間毎にバッテリの温度を判断し、当該バッテリの温度が許容下限温度より低く、その差が大きい程、又は、バッテリの温度が許容上限温度より高く、その差が大きい程、早い時点からプレ空調時バッテリ温調制御を開始することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle air conditioner according to the fifth aspect of the present invention, the control device determines the temperature of the battery every predetermined time from a predetermined time before the pre-air conditioning start scheduled time, and the temperature of the battery is lower than the allowable lower limit temperature. The lower the difference is, or the higher the difference is, or the higher the difference is, the more the battery temperature adjustment control is started at an earlier time.
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置がプレ空調時バッテリ温調制御を開始する時点は、プレ空調開始予定時刻までにバッテリの温度が許容下限温度以上となる時点、又は、許容上限温度以下となる時点であることを特徴とする。 In the vehicle air conditioner according to the sixth aspect of the present invention, the time when the control device starts pre-air conditioning battery temperature control in the above invention is the time when the temperature of the battery becomes equal to or higher than the allowable lower limit temperature by the pre-air conditioning start scheduled time. Or, it is a point of time when the temperature falls below the allowable upper limit temperature.
請求項7の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱する放熱器と、冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却する吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱、又は、放熱させる室外熱交換器と、バッテリに熱媒体を循環させて当該バッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置を備え、このバッテリ温度調整装置は、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を加熱する加熱装置を有すると共に、制御装置は、バッテリ自体の温度、又は、熱媒体の温度をバッテリの温度としてプレ空調時バッテリ温調制御を実行することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an air conditioner for a vehicle according to the present invention, wherein the compressor compresses the refrigerant, the radiator that radiates the refrigerant and heats the air supplied to the vehicle interior, and the vehicle interior that absorbs the refrigerant. A heat absorber that cools the air supplied to the vehicle, an outdoor heat exchanger that is provided outside the passenger compartment to absorb or dissipate the refrigerant, and a battery temperature adjustment device that adjusts the temperature of the battery by circulating a heat medium in the battery The battery temperature adjusting device includes a refrigerant-heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium, and a heating device that heats the heat medium. Battery temperature adjustment control during pre-air conditioning is executed using the temperature of the heat medium as the battery temperature.
請求項1の発明によれば、バッテリから給電されて車室内を空調すると共に、バッテリの温度を調整する車両用空気調和装置において、予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に車室内の空調を開始するプレ空調機能を有する制御装置を備えており、この制御装置が、バッテリの温度が所定の許容下限温度より低い場合、プレ空調開始予定時刻より前にバッテリを加熱し、当該バッテリの温度が許容下限温度以上に上昇した場合、車室内の空調を開始するプレ空調時バッテリ温調制御を実行するようにしたので、車室内のプレ空調を実行する際にバッテリの温度が低く、過度の電力要求となる状況下において、プレ空調を開始する前にバッテリを加熱することができるようになる。 According to the first aspect of the present invention, in the vehicle air conditioner that is powered from the battery to air-condition the vehicle interior and adjusts the temperature of the battery, the air-conditioning of the vehicle interior is performed at a predetermined preset pre-air-conditioning start scheduled time. When the temperature of the battery is lower than the predetermined allowable lower limit temperature, the control device heats the battery before the pre-air conditioning start scheduled time, and the temperature of the battery When the temperature of the battery rises above the allowable lower limit temperature, the pre-air-conditioning battery temperature adjustment control is started to start air conditioning in the vehicle interior. The battery can be heated before the pre-air-conditioning is started under the situation where the electric power is required.
そして、制御装置はバッテリの温度が許容下限温度以上に上昇してから車室内の空調を開始するようにしたので、車室内をプレ空調する際のバッテリの劣化を防止することが可能となり、その耐久性の向上を図りながら、車室内のプレ空調も円滑に行うことができるようになる。 And since the control device starts the air conditioning of the vehicle interior after the temperature of the battery rises above the allowable lower limit temperature, it becomes possible to prevent deterioration of the battery when pre-air conditioning the vehicle interior, Pre-air conditioning in the passenger compartment can be performed smoothly while improving durability.
また、請求項2又は請求項3の発明によれば、制御装置がプレ空調時バッテリ温調制御において、バッテリの温度が所定の許容上限温度より高い場合、プレ空調開始予定時刻より前にバッテリを冷却し、当該バッテリの温度が許容上限温度以下に低下した場合、車室内の空調を開始するようにしたので、車室内のプレ空調を実行する際にバッテリの温度が高い場合には、プレ空調を開始する前にバッテリを冷却することができるようになる。
According to the invention of
そして、制御装置はバッテリの温度が許容上限温度以下に低下してから車室内の空調を開始するので、同様に車室内をプレ空調する際のバッテリの劣化を防止し、その耐久性の向上を図りながら、車室内のプレ空調も円滑に行うことができるようになる。 And since the control device starts air conditioning in the vehicle interior after the temperature of the battery falls below the allowable upper limit temperature, it similarly prevents deterioration of the battery when pre-air conditioning the vehicle interior and improves its durability. As a result, the pre-air conditioning in the passenger compartment can be performed smoothly.
この場合、請求項4の発明の如く、プレ空調開始予定時刻が設定された場合、制御装置が当該プレ空調開始予定時刻より前の時点でバッテリの温度を判断し、当該バッテリの温度が許容下限温度より低い場合、又は、バッテリの温度が許容上限温度より高い場合、プレ空調時バッテリ温調制御を実行するようにすれば、円滑にプレ空調前のバッテリ温調を実現することができるようになる。
In this case, when the pre-air-conditioning start scheduled time is set as in the invention of
特に、請求項5の発明の如く制御装置が、プレ空調開始予定時刻より所定時間前から一定時間毎にバッテリの温度を判断し、当該バッテリの温度が許容下限温度より低く、その差が大きい程、又は、バッテリの温度が許容上限温度より高く、その差が大きい程、早い時点からプレ空調時バッテリ温調制御を開始するようにすれば、プレ空調開始予定時刻にはバッテリの温度を支障無く許容下限温度以上、又は、許容上限温度以下としておくことが可能となる。 In particular, as in the invention of claim 5, the control device determines the temperature of the battery every predetermined time from the predetermined time before the pre-air conditioning start scheduled time, and the temperature of the battery is lower than the allowable lower limit temperature, and the difference is larger. Alternatively, if the temperature of the battery is higher than the allowable upper limit temperature and the difference is larger, the battery temperature adjustment control is started at the pre-air-conditioning start scheduled time if the pre-air-conditioning battery temperature control is started from an earlier time point. It becomes possible to set it more than an allowable minimum temperature or below an allowable upper limit temperature.
この場合、例えば請求項6の発明の如く、制御装置がプレ空調時バッテリ温調制御を開始する時点を、プレ空調開始予定時刻までにバッテリの温度が許容下限温度以上となる時点、又は、許容上限温度以下となる時点として予め設定しておくことで、プレ空調開始予定時刻にはバッテリの温度を確実に許容下限温度以上、又は、許容上限温度以下としておくことができるようになる。 In this case, for example, as in the sixth aspect of the present invention, the time when the control device starts the battery temperature adjustment control during pre-air conditioning is the time when the temperature of the battery becomes equal to or higher than the allowable lower limit temperature by the pre-air conditioning start scheduled time. By setting in advance as the time when the temperature becomes lower than or equal to the upper limit temperature, the battery temperature can be reliably set to be equal to or higher than the allowable lower limit temperature or lower than the allowable upper limit temperature at the pre-air conditioning start scheduled time.
そして、請求項7の発明の如く車両用空気調和装置が、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱する放熱器と、冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却する吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱、又は、放熱させる室外熱交換器と、バッテリに熱媒体を循環させて当該バッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置を備え、このバッテリ温度調整装置が、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を加熱する加熱装置を有すると共に、制御装置が、バッテリ自体の温度、又は、熱媒体の温度をバッテリの温度としてプレ空調時バッテリ温調制御を実行するようにすれば、上記各発明を円滑に実現することができるようになるものである。 According to a seventh aspect of the present invention, a vehicle air conditioner includes a compressor that compresses a refrigerant, a radiator that heats the air that dissipates the refrigerant and supplies the air to the vehicle interior, and absorbs heat from the refrigerant into the vehicle interior. A heat absorber that cools the air to be supplied, an outdoor heat exchanger that is provided outside the passenger compartment to absorb or dissipate the refrigerant, and a battery temperature adjusting device that circulates a heat medium in the battery and adjusts the temperature of the battery. The battery temperature adjusting device includes a refrigerant-heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium, and a heating device that heats the heat medium, and the controller is configured to control the temperature or heat of the battery itself. If the temperature control of the battery is performed using the temperature of the medium as the temperature of the battery, each of the above inventions can be realized smoothly.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明を適用した一実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明の車両用空気調和装置1は車両に搭載されるものであって、実施例では車両用の制御システム(車両用制御システムVC)の一部を構成するものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of a vehicle air conditioner 1 according to an embodiment to which the present invention is applied. The vehicle air conditioner 1 of the present invention is mounted on a vehicle, and constitutes a part of a vehicle control system (vehicle control system VC) in the embodiment.
また、適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、車両にバッテリ55(例えば、リチウム電池)が搭載され、急速充電器や家庭用商用電源(普通充電)等の外部電源からバッテリ55に充電された電力を走行用の電動モータ65に供給することで駆動し、走行するものである。そして、車両用空気調和装置1も、バッテリ55から給電されて駆動されるものである。
Further, the vehicle of the embodiment to be applied is an electric vehicle (EV) in which an engine (internal combustion engine) is not mounted, and a battery 55 (for example, a lithium battery) is mounted on the vehicle, and a quick charger or a household commercial vehicle is used. Driving is performed by supplying electric power charged in the
即ち、車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Rを用いたヒートポンプ運転により暖房運転を行い、更に、除湿暖房運転や内部サイクル運転、除湿冷房運転、冷房運転の各空調運転を選択的に実行することで車室内の空調を行うものである。尚、車両として係る電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明が有効であることは云うまでもない。 That is, the vehicle air conditioner 1 performs heating operation by heat pump operation using the refrigerant circuit R in an electric vehicle that cannot be heated by engine waste heat, and further performs dehumidification heating operation, internal cycle operation, dehumidification cooling operation, cooling The vehicle interior is air-conditioned by selectively executing each air-conditioning operation. Needless to say, the present invention is not limited to an electric vehicle as a vehicle, but also to a so-called hybrid vehicle using an engine and an electric motor for traveling.
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱させる放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁6と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁8と、空気流通路3内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、冷媒回路Rが構成されている。室外膨張弁6や室内膨張弁8は、冷媒を減圧膨張させると共に全開や全閉も可能とされている。
The vehicle air conditioner 1 according to the embodiment performs air conditioning (heating, cooling, dehumidification, and ventilation) in a vehicle interior of an electric vehicle, and includes an
尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。また、図中の23はグリルシャッタと称されるシャッタである。このシャッタ23が閉じられると、走行風が室外熱交換器7に流入することが阻止される構成とされている。
The
また、室外熱交換器7の冷媒出口側に接続された冷媒配管13Aは、逆止弁18を介して冷媒配管13Bに接続されている。尚、逆止弁18は冷媒配管13B側が順方向とされ、この冷媒配管13Bは室内膨張弁8に接続されている。
The
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される電磁弁21を介して吸熱器9の出口側に位置する冷媒配管13Cに連通接続されている。そして、この冷媒配管13Cがアキュムレータ12に接続され、アキュムレータ12は圧縮機2の冷媒吸込側に接続されている。
Further, the
更に、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前(冷媒上流側)で冷媒配管13Jと冷媒配管13Fに分岐しており、分岐した一方の冷媒配管13Jが室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管13Fは除湿時に開放される電磁弁22を介して逆止弁18の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Aと冷媒配管13Bとの接続部に連通接続されている。
Furthermore, the
これにより、冷媒配管13Fは室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18をバイパスする回路となる。
Thus, the
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環)と、車室外の空気である外気(外気導入)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
The
また、放熱器4の空気上流側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を放熱器4に通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。更に、放熱器4の空気下流側における空気流通路3には、FOOT(フット)、VENT(ベント)、DEF(デフ)の各吹出口(図1では代表して吹出口29で示す)が形成されており、この吹出口29には上記各吹出口から空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ31が設けられている。
Further, the air (inside air and outside air) in the
更に、車両用空気調和装置1は、バッテリ55に熱媒体を循環させて当該バッテリ55の温度を調整するためのバッテリ温度調整装置61を備えている。実施例のバッテリ温度調整装置61は、バッテリ55に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ62と、加熱装置としての熱媒体加熱ヒータ66と、冷媒−熱媒体熱交換器64を備え、それらとバッテリ55が熱媒体配管68にて環状に接続されている。
Furthermore, the vehicle air conditioner 1 includes a battery
この実施例の場合、循環ポンプ62の吐出側に熱媒体加熱ヒータ66が接続され、熱媒体加熱ヒータ66の出口に冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの入口が接続され、この熱媒体流路64Aの出口にバッテリ55の入口が接続され、バッテリ55の出口が循環ポンプ62の吸込側に接続されている。
In this embodiment, the
このバッテリ温度調整装置61で使用される熱媒体としては、例えば水、HFO−1234yfのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、熱媒体加熱ヒータ66はPTCヒータ等の電気ヒータから構成されている。更に、バッテリ55の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ55と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。
As the heat medium used in the battery
そして、循環ポンプ62が運転されると、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ66に至り、熱媒体加熱ヒータ66が発熱されている場合にはそこで加熱された後、次に冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに流入する。この冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体はバッテリ55に至る。熱媒体はそこでバッテリ55と熱交換した後、循環ポンプ62に吸い込まれることで熱媒体配管68内を循環される。
When the
一方、冷媒回路Rの冷媒配管13Fの出口、即ち、冷媒配管13Fと冷媒配管13A及び冷媒配管13Bとの接続部には、逆止弁18の冷媒下流側(順方向側)であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置して分岐回路としての分岐配管72の一端が接続されている。この分岐配管72には電動弁から構成された補助膨張弁73が設けられている。この補助膨張弁73は冷媒−熱媒体熱交換器64の後述する冷媒流路64Bに流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。
On the other hand, the outlet of the
そして、分岐配管72の他端は冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに接続されており、この冷媒流路64Bの出口には冷媒配管74の一端が接続され、冷媒配管74の他端はアキュムレータ12の手前(冷媒上流側)の冷媒配管13Cに接続されている。そして、これら補助膨張弁73等も冷媒回路Rの一部を構成すると同時に、バッテリ温度調整装置61の一部をも構成することになる。
The other end of the
補助膨張弁73が開いている場合、冷媒配管13Fや室外熱交換器7から出た冷媒(一部又は全ての冷媒)はこの補助膨張弁73で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入し、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路64Bを流れる過程で熱媒体流路64Aを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれることになる。
When the
次に、図2において30は実施例の車両用制御システムVCの制御部であり、この制御部30は、主として車両用空気調和装置1の制御を司る制御装置としての空調コントローラ32と、車両全般の制御を司る車両コントローラ35(ECU)と、バッテリ55の充放電の制御を司るバッテリコントローラ40を備えて構成されており、これらが車両通信バス45を介して接続され、情報の送受信を行う構成とされている。前記空調コントローラ32、車両コントローラ35(ECU)、バッテリコントローラ40は何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例としてのマイクロコンピュータから構成されている。
Next, in FIG. 2,
空調コントローラ32(制御装置)の入力には、車両の外気温度(Tam)を検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれる空気の温度を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)の温度を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、圧縮機2の吐出冷媒圧力(吐出圧力Pd)を検出する吐出圧力センサ42と、圧縮機2の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ43と、圧縮機2の吸込冷媒温度を検出する吸込温度センサ44と、放熱器4の温度(放熱器4を経た空気の温度、又は、放熱器4自体の温度:放熱器温度TCI)を検出する放熱器温度センサ46と、放熱器4の冷媒圧力(放熱器4内、又は、放熱器4を出た直後の冷媒の圧力:放熱器圧力PCI)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の温度(吸熱器9を経た空気の温度、又は、吸熱器9自体の温度:吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、吸熱器9の冷媒圧力(吸熱器9内、又は、吸熱器9を出た直後の冷媒の圧力)を検出する吸熱器圧力センサ49と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52と、設定温度や空調運転の切り換えを設定するための空調操作部53と、室外熱交換器7の温度(室外熱交換器7から出た直後の冷媒の温度、又は、室外熱交換器7自体の温度:室外熱交換器温度TXO。室外熱交換器7が蒸発器として機能するとき、室外熱交換器温度TXOは室外熱交換器7における冷媒の蒸発温度となる)を検出する室外熱交換器温度センサ54と、室外熱交換器7の冷媒圧力(室外熱交換器7内、又は、室外熱交換器7から出た直後の冷媒の圧力)を検出する室外熱交換器圧力センサ56の各出力が接続されている。
The input of the air conditioning controller 32 (control device) is sucked into the
また、空調コントローラ32の入力には更に、バッテリ55の温度(バッテリ55自体の温度、又は、バッテリ55を出た熱媒体の温度、或いは、バッテリ55に入る熱媒体の温度:バッテリ温度Tb)を検出するバッテリ温度センサ76と、熱媒体加熱ヒータ66の温度(熱媒体加熱ヒータ66自体の温度、熱媒体加熱ヒータ66を出た熱媒体の温度)を検出する熱媒体加熱ヒータ温度センサ77と、冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体の温度を検出する第1出口温度センサ78と、冷媒流路64Bを出た冷媒の温度を検出する第2の出口温度センサ79の各出力も接続されている。
Further, the input of the
一方、空調コントローラ32の出力には、前記圧縮機2と、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、吹出口切換ダンパ31と、室外膨張弁6、室内膨張弁8と、電磁弁22(除湿)、電磁弁21(暖房)の各電磁弁と、シャッタ23、循環ポンプ62、熱媒体加熱ヒータ66、補助膨張弁73が接続されている。更に、空調コントローラ32の出力には、後述する第1スイッチ(接点)81と第2スイッチ(接点)82も接続され、空調コントローラ32によりそれらのスイッチ81、82は開閉制御されるように構成されている。そして、空調コントローラ32は各センサの出力と空調操作部53にて入力された設定、車両コントローラ35やバッテリコントローラ40からの情報に基づいてこれらを制御するものである。
On the other hand, the output of the
前記車両コントローラ35は、車両(実施例では電気自動車)の走行を含む全般の制御を司るものであり、この車両コントローラ35の出力に走行用の電動モータ65が接続されている。尚、外部電源(急速充電器等)に接続される充電用のプラグ60は接点を有しており、プラグ60が外部電源に接続された場合、この接点の状態が変化し、変化した旨の接点情報は車両コントローラ35に送信される構成とされている。車両コントローラ35はこの接点情報からプラグ60が外部電源に接続されたことを検出すると共に、その旨の情報を空調コントローラ32やバッテリコントローラ40にも送信する。
The
前記バッテリコントローラ40には充電時に外部電源に接続される前述したプラグ60が接続されており、このバッテリコントローラ40はバッテリ55への外部電源からの充電やバッテリ55からの放電を制御する。実施例のバッテリコントローラ40は車両コントローラ35や空調コントローラ32から送信される情報に基づいてバッテリ55の充放電を制御すると共に、バッテリ55に残存する充電量(残存充電量)に関する情報を車両コントローラ35や空調コントローラ32に送信する。
The
尚、実施例ではバッテリ55からの電気配線83が前述した第1スイッチ81を介して圧縮機2を含む冷媒回路R側の電気機器に電気的に接続されており、この第1スイッチ81が閉じられて、バッテリ55から圧縮機2等に給電可能な状態となる。また、第1スイッチ81とバッテリ55の間の電気配線83からは更に電気配線84が分岐しており、この電気配線84が前述した第2スイッチ82を介して熱媒体加熱ヒータ66を含むバッテリ温度調整装置61の電気機器に電気的に接続されている。そして、この第2スイッチ82が閉じられて、バッテリ55から熱媒体加熱ヒータ66等に給電可能となる構成とされている(図1)。但し、圧縮機2や熱媒体加熱ヒータ66等の各電気機器のそれぞれの運転/通電制御は、制御部30の空調コントローラ32等により個々に行われることになる。
In the embodiment, the
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作について説明する。空調コントローラ32(制御装置)は実施例では暖房運転と、除湿暖房運転と、内部サイクル運転と、除湿冷房運転と、冷房運転の各空調運転を切り換えて実行すると共に、バッテリ55の温度を所定の適温範囲内に調整する。先ず、車両の運転中における車両用空気調和装置1の冷媒回路Rの各空調運転について説明する。
Next, the operation of the vehicle air conditioner 1 of the embodiment having the above configuration will be described. In the embodiment, the air-conditioning controller 32 (control device) performs switching between the air-conditioning operation of the heating operation, the dehumidifying heating operation, the internal cycle operation, the dehumidifying and cooling operation, and the cooling operation, and sets the temperature of the
(1)暖房運転
最初に、図3を参照しながら暖房運転について説明する。図3は暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。尚、空調コントローラ32は第1スイッチ81を閉じ、第2スイッチ82を開く。これにより、車両用空気調和装置1の圧縮機2を含む冷媒回路Rの電気機器には、バッテリ55から電気配線83を介して給電可能とされる(図4〜図6も同じ)。
(1) Heating Operation First, the heating operation will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a refrigerant flow (solid arrow) in the refrigerant circuit R in the heating operation. The
空調コントローラ32により(オートモード)、或いは、空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房運転が選択されると、空調コントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、室内膨張弁8を全閉とする。また、電磁弁22(除湿用)を閉じる。尚、シャッタ23は開放する。
When the heating operation is selected by the air conditioning controller 32 (auto mode) or by the manual operation (manual mode) to the air
そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
And the
放熱器4内で液化した冷媒は放熱器4を出た後、冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4にて加熱された空気は吹出口29から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
The refrigerant liquefied in the
空調コントローラ32は、後述する目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器4の風下側の空気温度の目標値)から目標放熱器圧力PCO(放熱器4の圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ46が検出する放熱器4の温度(放熱器温度TCI)及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCIに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度を制御する。前記目標ヒータ温度TCOは基本的にはTCO=TAOとされるが、制御上の所定の制限が設けられる。
The
(2)除湿暖房運転
次に、図4を参照しながら除湿暖房運転について説明する。図4は除湿暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。除湿暖房運転では、空調コントローラ32は上記暖房運転の状態において電磁弁22を開放し、室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とする。また、シャッタ23は開放する。これにより、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bから室内膨張弁8に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁6に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁8にて減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。
(2) Dehumidifying and Heating Operation Next, the dehumidifying and heating operation will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the refrigerant flow (solid arrow) in the refrigerant circuit R in the dehumidifying heating operation. In the dehumidifying heating operation, the
空調コントローラ32は吸熱器9の出口における冷媒の過熱度(SH)を所定値に維持するように室内膨張弁8の弁開度を制御するが、このときに吸熱器9で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。分流されて冷媒配管13Jに流入した残りの冷媒は、室外膨張弁6で減圧された後、室外熱交換器7で蒸発することになる。
The
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cに出て冷媒配管13Dからの冷媒(室外熱交換器7からの冷媒)と合流した後、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the
空調コントローラ32は目標ヒータ温度TCOから算出される目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCI(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。
The
(3)内部サイクル運転
次に、図5を参照しながら内部サイクル運転について説明する。図5は内部サイクル運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。内部サイクル運転では、空調コントローラ32は上記除湿暖房運転の状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)。但し、電磁弁21は開いた状態を維持し、室外熱交換器7の冷媒出口は圧縮機2の冷媒吸込側に連通させておく。即ち、この内部サイクル運転は除湿暖房運転における室外膨張弁6の制御で当該室外膨張弁6を全閉とした状態であるので、この内部サイクル運転も除湿暖房運転の一部と捉えることができる(シャッタ23は開)。
(3) Internal cycle operation Next, the internal cycle operation will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a refrigerant flow (solid arrow) in the refrigerant circuit R in the internal cycle operation. In the internal cycle operation, the
但し、室外膨張弁6が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て冷媒配管13Fに全て流れるようになる。そして、冷媒配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bを経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
However, since the inflow of the refrigerant to the
吸熱器9で蒸発した冷媒は冷媒配管13Cを流れ、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより、車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクル運転では室内側の空気流通路3内にある放熱器4(放熱)と吸熱器9(吸熱)の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機2の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器9には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房運転に比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。
The refrigerant evaporated in the
また、室外膨張弁6は閉じられるものの、電磁弁21は開いており、室外熱交換器7の冷媒出口は圧縮機2の冷媒吸込側に連通しているので、室外熱交換器7内の液冷媒は冷媒配管13D及び電磁弁21を経て冷媒配管13Cに流出し、アキュムレータ12に回収され、室外熱交換器7内はガス冷媒の状態となる。これにより、電磁弁21を閉じたときに比して、冷媒回路R内を循環する冷媒量が増え、放熱器4における暖房能力と吸熱器9における除湿能力を向上させることができるようになる。
Although the
空調コントローラ32は吸熱器9の温度、又は、前述した放熱器圧力PCI(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。このとき、空調コントローラ32は吸熱器9の温度によるか放熱器圧力PCIによるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機2を制御する。
The
(4)除湿冷房運転
次に、図6を参照しながら除湿冷房運転について説明する。図6は除湿冷房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。除湿冷房運転では、空調コントローラ32は室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とし、電磁弁21と電磁弁22を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。また、シャッタ23は開放する。これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
(4) Dehumidifying and Cooling Operation Next, the dehumidifying and cooling operation will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a refrigerant flow (solid arrow) in the refrigerant circuit R in the dehumidifying and cooling operation. In the dehumidifying and cooling operation, the
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至り、開き気味で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、逆止弁18を経て冷媒配管13Bに入り、室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
The refrigerant that has exited the
吸熱器9で蒸発した冷媒は冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4を通過する過程でリヒート(再加熱:暖房時よりも放熱能力は低い)されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the
空調コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEOに基づき、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOにするように圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCI(冷媒回路Rの高圧圧力)と目標ヒータ温度TCOから算出される目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)に基づき、放熱器圧力PCIを目標放熱器圧力PCOにするように室外膨張弁6の弁開度を制御することで放熱器4による必要なリヒート量を得る。
The
(5)冷房運転
次に、冷房運転について説明する。冷媒回路Rの流れは図6の除湿冷房運転と同様である。冷房運転では、空調コントローラ32は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。尚、エアミックスダンパ28は放熱器4に空気が通風される割合を調整する状態とする。また、シャッタ23は開放する。
(5) Cooling operation Next, the cooling operation will be described. The flow of the refrigerant circuit R is the same as in the dehumidifying and cooling operation of FIG. In the cooling operation, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒートのみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので冷媒はそのまま室外膨張弁6を経て冷媒配管13Jを通過し、室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、逆止弁18を経て冷媒配管13Bに入り、室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着し、空気は冷却される。
Thereby, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
吸熱器9で蒸発した冷媒は冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房運転においては、空調コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。
The refrigerant evaporated in the
(6)空調運転の切り換え
空調コントローラ32は下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する車室内空気の温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
(6) Switching of air conditioning operation The
TAO = (Tset−Tin) × K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam))
.. (I)
Here, Tset is the set temperature in the passenger compartment set by the air
そして、空調コントローラ32は起動時には外気温度センサ33が検出する外気温度Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Tamや目標吹出温度TAO等の環境や設定条件の変化に応じて前記各空調運転を選択し、切り換えていくものである。
The
(7)バッテリ55の温度調整
次に、図7〜図11を参照しながら空調コントローラ32によるバッテリ55の温度調整制御について説明する。ここで、バッテリ55は外気温度により温度が変化すると共に、自己発熱によっても温度が変化する。そして、外気温度が高温環境であるときや極低温環境であるときには、バッテリ55の温度が極めて高くなり、或いは、極めて低くなって、充放電が困難となる。
(7) Temperature Adjustment of
そこで、実施例の車両用空気調和装置1の空調コントローラ32は、上記の如き空調運転を実行しながら、バッテリ温度調整装置61により、バッテリ55の温度を所定の適温範囲内(使用温度範囲内)に調整する。このバッテリ55の適温範囲は一般的に知られているものであるが、この出願では0℃以上+40℃以下とする。また、実施例ではこの適温範囲の下限値である0℃を所定の許容下限温度TLとし、+40℃を所定の許容上限温度THとする。そして、実施例ではこの適温範囲内にバッテリ温度センサ76が検出するバッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)の目標値である目標バッテリ温度TBO(例えば、+15℃)を設定するものとする。
Therefore, the
(7−1)暖房/バッテリ温調モード
前述した暖房運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は暖房/バッテリ温調モードを実行する。図7はこの暖房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。尚、空調コントローラ32は第1スイッチ81及び第2スイッチ82を閉じる。これにより、車両用空気調和装置1の圧縮機2を含む冷媒回路Rの電気機器と、熱媒体加熱ヒータ66を含むバッテリ温度調整装置61の電気機器には、バッテリ55から電気配線83及び84を介して給電可能とされる(図7〜図11も同じ)。
(7-1) Heating / Battery Temperature Control Mode When it is necessary to adjust the temperature of the
この暖房/バッテリ温調モードでは、空調コントローラ32は図3に示した冷媒回路Rの暖房運転の状態で、更に電磁弁22を開き、補助膨張弁73も開いてその弁開度を制御する状態とする。そして、バッテリ温度調整装置61の循環ポンプ62を運転する。これにより、放熱器4から出た冷媒の一部が室外膨張弁6の冷媒上流側で分流され、冷媒配管13Fを経て室内膨張弁8の冷媒上流側に至る。冷媒は次に分岐配管72に入り、補助膨張弁73で減圧された後、分岐配管72を経て冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管74、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図7に実線矢印で示す)。
In this heating / battery temperature control mode, the
一方、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ66に至り、そこで加熱された後(熱媒体加熱ヒータ66が発熱している場合)、熱媒体配管68内を冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却される。熱媒体加熱ヒータ66で加熱され、及び/又は、冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器64を出てバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換した後、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図7に破線矢印で示す)。
On the other hand, the heat medium discharged from the
空調コントローラ32は、例えば常時冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに冷媒を流し、熱媒体を常時冷却しながら、バッテリ温度センサ76が検出するバッテリ温度Tbと目標バッテリ温度TBOに基づいて熱媒体加熱ヒータ66の発熱を制御することで、バッテリ温度Tbが目標バッテリ温度TBOとなるようにする(その場合は、実際には暖房運転に代えて暖房/バッテリ温調モードを常時実行するか、又は、暖房運転と暖房/バッテリ温調モードを切り換えて実行することになる)。或いは、暖房運転中にバッテリ温度Tb>目標バッテリ温度TBO+αとなった場合に、暖房/バッテリ温調モードに移行し、補助膨張弁73を制御してバッテリ温度Tbを低下させ、バッテリ温度Tb<目標バッテリ温度TBO−αとなった場合にも暖房運転から暖房/バッテリ温調モードに移行し、熱媒体加熱ヒータ66を発熱させてバッテリ温度Tbを上昇させることで、バッテリ温度Tbが目標バッテリ温度TBOとなるようにする。以上のようにして空調コントローラ32は、バッテリ55の温度Tbを適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整するものである。
The
(7−2)冷房/バッテリ温調モード
次に、前述した冷房運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は冷房/バッテリ温調モードを実行する。図8はこの冷房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
(7-2) Cooling / Battery Temperature Control Mode Next, when it is necessary to adjust the temperature of the
この冷房/バッテリ温調モードでは、空調コントローラ32は前述した図6の冷房運転の冷媒回路Rの状態において、補助膨張弁73を開いてその弁開度を制御し、バッテリ温度調整装置61の循環ポンプ62も運転して、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。
In the cooling / battery temperature control mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温の冷媒は、放熱器4を経て室外熱交換器7に流入し、そこで室外送風機15により通風される外気や走行風と熱交換して放熱し、凝縮する。室外熱交換器7で凝縮した冷媒の一部は室内膨張弁8に至り、そこで減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で空気流通路3内の空気が冷却されるので、車室内は冷房される。
As a result, the high-temperature refrigerant discharged from the
室外熱交換器7で凝縮した冷媒の残りは分岐配管72に分流され、補助膨張弁73で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bで蒸発する。冷媒はここでバッテリ温度調整装置61内を循環する熱媒体から吸熱するのでバッテリ55は前述同様に冷却される。尚、吸熱器9から出た冷媒は冷媒配管13C、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれ、冷媒−熱媒体熱交換器64を出た冷媒も冷媒配管74からアキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれることになる。
The remainder of the refrigerant condensed in the
空調コントローラ32はこの冷房/バッテリ温調モードでも、前述した暖房/バッテリ温調モードの場合と同様に、冷房運転に代え、又は、冷房運転と冷房/バッテリ温調モードを切り換え、或いは、冷房運転から冷房/バッテリ温調モードに移行して補助膨張弁73と熱媒体加熱ヒータ66を制御することで、バッテリ55の温度Tbを適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整する。
In this cooling / battery temperature control mode, the air-
(7−3)除湿冷房/バッテリ温調モード
次に、前述した除湿冷房運転中においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は除湿冷房/バッテリ温調モードを実行する。尚、この除湿冷房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)は図8と同様であるが、室外膨張弁6は全開では無く開き気味で制御される。そして、空調コントローラ32は冷房/バッテリ温調モードの場合と同様に、除湿冷房運転に代え、又は、除湿冷房運転と除湿冷房/バッテリ温調モードを切り換え、或いは、除湿冷房運転から除湿冷房/バッテリ温調モードに移行して補助膨張弁73と熱媒体加熱ヒータ66を制御することで、バッテリ55の温度Tbを適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整する。
(7-3) Dehumidifying and Cooling / Battery Temperature Control Mode Next, when it is necessary to adjust the temperature of the
(7−4)内部サイクル/バッテリ温調モード
次に、前述した内部サイクル運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は内部サイクル/バッテリ温調モードを実行する。この内部サイクル/バッテリ温調モードでは、空調コントローラ32は前述した図5の内部サイクル運転の冷媒回路Rの状態において、補助膨張弁73を開いてその弁開度を制御し、バッテリ温度調整装置61の循環ポンプ62も運転して、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。図9はこの内部サイクル/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
(7-4) Internal cycle / battery temperature adjustment mode Next, when it is necessary to adjust the temperature of the
これにより、圧縮機2から吐出された高温の冷媒は放熱器4で放熱した後、電磁弁22を経て冷媒配管13Fに全て流れるようになる。そして、冷媒配管13Fを出た冷媒の一部は冷媒配管13Bを経て室内膨張弁8に至り、そこで減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
Thereby, after the high-temperature refrigerant | coolant discharged from the
冷媒配管13Fを出た冷媒の残りは分岐配管72に分流され、補助膨張弁73で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bで蒸発する。冷媒はここでバッテリ温度調整装置61内を循環する熱媒体から吸熱するのでバッテリ55は前述同様に冷却される。尚、吸熱器9から出た冷媒は冷媒配管13C、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれ、冷媒−熱媒体熱交換器64を出た冷媒も冷媒配管74からアキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれることになる。
The remaining refrigerant exiting the
空調コントローラ32はこの内部サイクル/バッテリ温調モードでも、前述した暖房/バッテリ温調モードの場合と同様に、内部サイクル運転に代え、又は、内部サイクル運転と内部サイクル/バッテリ温調モードを切り換え、或いは、内部サイクル運転から内部サイクル/バッテリ温調モードに移行して補助膨張弁73と熱媒体加熱ヒータ66を制御することで、バッテリ55の温度Tbを適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整する。
In this internal cycle / battery temperature adjustment mode, the
(7−5)除湿暖房/バッテリ温調モード
次に、前述した除湿暖房運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は除湿暖房/バッテリ温調モードを実行する。この除湿暖房/バッテリ温調モードでは、空調コントローラ32は前述した図4の除湿暖房運転の冷媒回路Rの状態において、補助膨張弁73を開いてその弁開度を制御し、バッテリ温度調整装置61の循環ポンプ62も運転して、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。図10はこの除湿暖房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
(7-5) Dehumidifying Heating / Battery Temperature Control Mode Next, when it is necessary to adjust the temperature of the
これにより、放熱器4を出た凝縮冷媒の一部が分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Fから出てその内の一部が冷媒配管13Bから室内膨張弁8に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁6に流れるようになる。即ち、分流された冷媒の内の一部が室内膨張弁8にて減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときに吸熱器9で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。また、放熱器4から出た凝縮冷媒の残りは、室外膨張弁6で減圧された後、室外熱交換器7で蒸発し、外気から吸熱する。
As a result, a part of the condensed refrigerant exiting the
一方、冷媒配管13Fを出た冷媒の残りは分岐配管72に流入し、補助膨張弁73で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bで蒸発する。冷媒はここでバッテリ温度調整装置61内を循環する熱媒体から吸熱するのでバッテリ55は前述同様に冷却される。尚、吸熱器9から出た冷媒は冷媒配管13C、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれ、室外熱交換器7から出た冷媒は冷媒配管13D、電磁弁21、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれ、冷媒−熱媒体熱交換器64を出た冷媒も冷媒配管74からアキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれることになる。
On the other hand, the remainder of the refrigerant exiting the
空調コントローラ32はこの除湿暖房/バッテリ温調モードでも、前述した暖房/バッテリ温調モードの場合と同様に、除湿暖房運転に代え、又は、除湿暖房運転と除湿暖房/バッテリ温調モードを切り換え、或いは、除湿暖房運転から除湿暖房/バッテリ温調モードに移行して補助膨張弁73と熱媒体加熱ヒータ66を制御することで、バッテリ55の温度Tbを適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整する。
In the dehumidifying heating / battery temperature control mode, the
(7−6)バッテリ温調単独モード
次に、バッテリ55を充電する際等に、車室内の空調を行うこと無く、バッテリ55の温調を行うバッテリ温調単独モードについて説明する。図11はこのバッテリ温調単独モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。空調コントローラ32圧縮機2を運転し、室外送風機15も運転する。また、室内膨張弁8を全閉とし、補助膨張弁37は開いて冷媒を減圧する状態とする。尚、室外膨張弁6は全開とする。更に、空調コントローラ32は電磁弁17、電磁弁21を閉じ、室内送風機27を停止する。そして、循環ポンプ62を運転し、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体を熱交換させる状態とする。
(7-6) Battery Temperature Control Single Mode Next, a battery temperature control single mode for controlling the temperature of the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4を経て冷媒配管13Eから室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので、冷媒は冷媒配管13Jを通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器7に着霜が成長していた場合は、このときの放熱作用で室外熱交換器7は除霜されることになる。
Thus, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aに入るが、このとき室内膨張弁8は全閉とされているので、室外熱交換器7を出た全ての冷媒は分岐配管72を経て補助膨張弁73に至る。冷媒はこの補助膨張弁73で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は冷媒配管74、冷媒配管13C、及び、アキュムレータ12を順次経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
The refrigerant that has exited the
一方、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ66を経て加熱され(熱媒体加熱ヒータ66が発熱している場合)、熱媒体配管68内を冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却される。熱媒体加熱ヒータ66で加熱され、及び/又は、冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器64を出てバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換した後、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図11に破線矢印で示す)。
On the other hand, the heat medium discharged from the
空調コントローラ32はこのバッテリ温調単独モードでも、前述した暖房/バッテリ温調モードの場合と同様に、補助膨張弁73と熱媒体加熱ヒータ66を制御することで、バッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)を適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整するものである。
The
(8)空調コントローラ32のプレ空調機能
ここで、前述した空調コントローラ32は、所謂プレ空調機能を有している。このプレ空調機能とは、予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻t1に車両を始動し、車両用空気調和装置1による車室内の空調を開始することができる機能である。尚、この出願において車両の始動時とは、車両が発進(走行が開始)されるということではなく、電気自動車の電源が入り(キーが回される、或いは、起動ボタンが押された状態となる等:電源ON)、車両用空気調和装置1も運転可能となる状態を意味するものとする。
(8) Pre-air-conditioning function of air-
例えば、使用者が空調操作部53を操作して翌日の午前7時(AM7:00)をプレ空調開始予定時刻t1として設定したものとすると、空調コントローラ32は、このプレ空調開始予定時刻t1となった時点で車両を始動し(電源が入る:電源ON)、車両用空気調和装置1による車室内の空調(プレ空調)を開始する。それにより、車両を乗り出す時刻までに車室内の温度を予め適温としておくことができるように構成されている。
For example, assuming that the user operates the air
(9)空調コントローラ32によるプレ空調時バッテリ温調制御
次に、図12(図11)、図13を参照しながら、上記のようなプレ空調を行う際に空調コントローラ32が実行するプレ空調時バッテリ温調制御について説明する。上述した如く、使用者によりプレ空調開始予定時刻t1が設定されると、空調コントローラ32はプレ空調開始予定時刻t1に車両用空気調和装置1を運転して車室内の空調(プレ空調)を開始するものであるが、空調コントローラ32は、プレ空調開始予定時刻t1が設定された場合、実施例ではこのプレ空調開始予定時刻t1より所定時間(例えば、30分)前から、一定時間(例えば、5分)毎にバッテリ温度センサ76が検出するバッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)を取り込み、このバッテリ温度Tbが前述した許容下限温度TL(0℃)より低いか否か、前述した許容上限温度TH(+40℃)より高いか否か、について判断する。
(9) Pre-air-conditioning battery temperature control by the air-
(9−1)プレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モード
ここで、前述した如く極低温の状態で車室内のプレ空調を始めると、バッテリ55が出力可能な電流が低くなるため、過度な電力要求となってバッテリ55が劣化してしまうことになる。そこで、空調コントローラ32はプレ空調開始予定時刻t1より前の時点のバッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)を判断し、このバッテリ温度Tbが前述した許容下限温度TL(0℃)より低い場合、プレ空調時バッテリ温調制御を実行し、このプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モードを開始する。
(9-1) Battery Heating Mode in Pre-Air Conditioning Battery Temperature Control Control Here, as described above, when pre-air conditioning in the vehicle interior is started at a very low temperature, the current that can be output by the
また、実施例の空調コントローラ32は、バッテリ温度Tbが許容下限温度TLより低く、その差ΔTが大きい程、早い時点からプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モードを開始する。図13を用いてこれを説明する。例えば、プレ空調開始予定時刻t1より30分前の時点でバッテリ温度Tbが許容下限温度TLより低く、それらの差ΔT=TL−Tbが所定の小さい差ΔT1(例えば、5deg)であった場合、空調コントローラ32はこの30分前の時点ではプレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ加熱モードを開始しない。
Further, the
そして、そのままの状態でプレ空調開始予定時刻t1より例えば10分前の時点t2まで来た場合、空調コントローラ32はプレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ加熱モードを開始する。即ち、この10分前の時点t2(AM6:50)がプレ空調時バッテリ温調制御の開始時刻となる。
If the
一方、プレ空調開始予定時刻t1より30分前の時点でバッテリ温度Tbと許容下限温度TLとの差ΔT(=TL−Tb)が所定の大きい差ΔT2(例えば、15deg)であった場合、空調コントローラ32はこの30分前の時点でプレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ加熱モードを開始する。従って、この場合には30分前の時点t2(AM6:30)がプレ空調時バッテリ温調制御の開始時刻となる。
On the other hand, if the difference ΔT (= TL−Tb) between the battery temperature Tb and the allowable lower limit temperature TL is a predetermined large difference ΔT2 (for example, 15 deg) 30 minutes before the scheduled pre-air conditioning start time t1, the air conditioning The
このプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モードでは、空調コントローラ32は図12に示す如く第1スイッチ81を開き、第2スイッチ82を閉じる。これにより、圧縮機2を含む冷媒回路Rの電気機器には給電が行われないようになり、車室内の空調が禁止される。一方、熱媒体加熱ヒータ66を含むバッテリ温度調整装置61の電気機器には給電可能な状態となる。
In the battery heating mode in the pre-air conditioning battery temperature control, the
そして、空調コントローラ32はバッテリ温度調整装置61の循環ポンプ62を運転し、熱媒体加熱ヒータ66に通電して発熱させる。これにより、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ66に至り、そこで加熱された後、熱媒体配管68内を冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこを通過してバッテリ55に至るようになる。バッテリ55は熱媒体加熱ヒータ66で加熱された熱媒体により加熱されるので、図13に示す如くバッテリ温度Tbが上昇していく。
Then, the
この場合、差ΔTが小さい差ΔT1であったときは、バッテリ加熱モードの開始に伴ってバッテリ温度Tbは直ぐに所定の上昇率で上昇し始めるが、差ΔTが大きい差ΔT2であったときには、バッテリ加熱モードが開始された後、バッテリ温度Tbは始め緩やかに上昇し、或いは、殆ど上昇せず、数分後に差ΔT1の場合と同様の上昇率で上昇していくようになる。図13はその様子を表現している。そして、バッテリ55と熱交換した後の熱媒体は、循環ポンプ62に再び吸い込まれる循環を繰り返す(図12に破線矢印で示す)。
In this case, when the difference ΔT is a small difference ΔT1, the battery temperature Tb immediately starts increasing at a predetermined rate as the battery heating mode starts, but when the difference ΔT is a large difference ΔT2, After the heating mode is started, the battery temperature Tb gradually increases at the beginning, or hardly increases, and after a few minutes, increases at the same increase rate as in the case of the difference ΔT1. FIG. 13 expresses such a situation. Then, the heat medium after heat exchange with the
このようなプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モードでバッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)が上昇し、前述した許容下限温度TL以上となった場合、空調コントローラ32は図12の第1スイッチ81を閉じて圧縮機2等の冷媒回路Rの電気機器に給電可能な状態とし、以後はプレ空調開始予定時刻t1になるまで、前述同様にバッテリ温度Tbを適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整する。
When the temperature of the battery 55 (battery temperature Tb) rises in the battery heating mode in such pre-air-conditioning battery temperature control, and becomes equal to or higher than the above-described allowable lower limit temperature TL, the
そして、時刻がプレ空調開始予定時刻t1となった場合、空調コントローラ32は車室内の空調を開始し、前述した図3の暖房運転、図4の除湿暖房運転、図5の内部サイクル運転、図6の除湿冷房運転/冷房運転を実行し、或いは、図7の暖房/バッテリ温調モード、図8の除湿冷房/バッテリ温調モード(冷房/バッテリ温調モード)、図9の内部サイクル/バッテリ温調モード、図10の除湿暖房/バッテリ温調モードにより車室内の空調を行いながらバッテリ温度Tbを許容下限温度TL以上の目標バッテリ温度TBOに維持し、若しくは、図11のバッテリ温調単独モードにより、バッテリ温度Tbを目標バッテリ温度TBOに維持する。
When the time reaches the pre-air conditioning start scheduled time t1, the
尚、前述したプレ空調時バッテリ温調制御開始時刻t2は、プレ空調開始予定時刻t1までにバッテリ55の温度が許容下限温度TL以上となる時点を、前述した差ΔTとの関係で予め実験により求め、空調コントローラ32に記憶させておくものとする。
The above-described pre-air-conditioning battery temperature adjustment control start time t2 is a time when the temperature of the
このように、空調コントローラ32は、バッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)が所定の許容下限温度TLより低い場合、プレ空調開始予定時刻t1より前にバッテリ55を加熱し、当該バッテリ温度Tbが許容下限温度TL以上に上昇した場合、車室内の空調を開始するプレ空調時バッテリ温調制御を実行するので、車室内のプレ空調を実行する際にバッテリ55の温度が低く、過度の電力要求となる状況下において、プレ空調を開始する前にバッテリ55を加熱しておくことができるようになる。
Thus, when the temperature of the battery 55 (battery temperature Tb) is lower than the predetermined allowable lower limit temperature TL, the
そして、空調コントローラ32はバッテリ55の温度が許容下限温度TL以上に上昇してから車室内の空調を開始するので、車室内をプレ空調する際のバッテリ55の劣化を防止することが可能となり、その耐久性の向上を図りながら、車室内のプレ空調も円滑に行うことができるようになる。
And since the
また、実施例ではプレ空調開始予定時刻t1が設定された場合、空調コントローラ32は当該プレ空調開始予定時刻t1より前の時点でバッテリ55の温度を判断し、当該バッテリ55の温度が許容下限温度TLより低い場合、プレ空調時バッテリ温調制御を実行するので、円滑にプレ空調前のバッテリ温調を実現することができるようになる。
In the embodiment, when the pre-air conditioning start scheduled time t1 is set, the
特に、実施例では空調コントローラ32は、プレ空調開始予定時刻t1より所定時間前(実施例では30分前)から一定時間毎(実施例では5分毎)にバッテリ55の温度を判断し、当該バッテリ55の温度が許容下限温度TLより低く、その差ΔTが大きい程、早い時点からプレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ加熱モードを開始するので、プレ空調開始予定時刻t1にはバッテリ55の温度を支障無く許容下限温度TL以上としておくことが可能となる。
In particular, in the embodiment, the
この場合、実施例では空調コントローラ32には、プレ空調時バッテリ温調制御を開始する時点t2として、プレ空調開始予定時刻t1までにバッテリ55の温度が許容下限温度TL以上となる時点が予め設定されているので、プレ空調開始予定時刻t1にはバッテリ55の温度を確実に許容下限温度TL以上としておくことができるようになる。
In this case, in the embodiment, the time when the temperature of the
そして、実施例の如く車両用空気調和装置1が、冷媒を圧縮する圧縮機2と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱する放熱器4と、冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却する吸熱器9と、車室外に設けられて冷媒を吸熱、又は、放熱させる室外熱交換器7と、バッテリ55に熱媒体を循環させて当該バッテリ55の温度を調整するバッテリ温度調整装置61を備え、このバッテリ温度調整装置61が、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒−熱媒体熱交換器64と、熱媒体を加熱する熱媒体加熱ヒータ66を有すると共に、空調コントローラ32が、バッテリ55自体の温度、又は、熱媒体の温度をバッテリ55の温度としてプレ空調時バッテリ温調制御を実行するようにしたので、以上の制御を円滑に実現することができるようになる。
Then, as in the embodiment, the vehicle air conditioner 1 includes a
(9−2)プレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ冷却モード
また、前述した如く外気温度が高温の環境であるときには、バッテリ55の温度も極めて高くなるため、そのような状態でもバッテリ55を放電させるとバッテリ55自体の耐久性に悪影響を与えることになる。
(9-2) Battery Cooling Mode in Pre-Air Conditioning Battery Temperature Control Control Further, as described above, when the outside air temperature is a high temperature environment, the temperature of the
そこで、空調コントローラ32はプレ空調開始予定時刻t1より前の時点のバッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)を判断し、このバッテリ温度Tbが前述した許容上限温度TH(+40℃)より高い場合、プレ空調時バッテリ温調制御を実行し、このプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ冷却モードを開始する。
Therefore, the
また、この場合も空調コントローラ32は、バッテリ温度Tbが許容上限温度THより高く、その差ΔTが大きい程、早い時点(同じくプレ空調時バッテリ温調制御開始時刻t2)からプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ冷却モードを開始する。但し、この場合の差ΔTはTb−THとなる。
Also in this case, the air-
また、この場合も空調コントローラ32は、プレ空調開始予定時刻t1より所定時間前(30分前)から一定時間毎(5分毎)にバッテリ55の温度を判断し、当該バッテリ55の温度が許容上限温度THより高く、その差ΔTが大きい程、早い時点からプレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ冷却モードを開始する。
Also in this case, the
そして、この場合もプレ空調時バッテリ温調制御開始時刻t2は、プレ空調開始予定時刻t1までにバッテリ55の温度が許容上限温度TH以下となる時点を、前述した差ΔTとの関係で予め実験により求め、空調コントローラ32に記憶させておくものとする。
Also in this case, the pre-air-conditioning battery temperature adjustment control start time t2 is an experiment in advance regarding the time when the temperature of the
このプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ冷却モードの冷媒と熱媒体の流れは前述した図11のバッテリ温調単独モードの場合と同様である。但し、熱媒体加熱ヒータ66には通電しない。即ち、空調コントローラ32は第1スイッチ81及び第2スイッチ82を閉じて圧縮機2を含む冷媒回路Rの電気機器とバッテリ温度調整装置61の電気機器に給電可能とする。そして、圧縮機2を運転し、室外送風機15も運転する。また、室内膨張弁8を全閉とし、補助膨張弁37は開いて冷媒を減圧する状態とする。尚、室外膨張弁6は全開とする。更に、空調コントローラ32は電磁弁17、電磁弁21を閉じ、室内送風機27を停止する。これにより、車室内の空調は禁止される。そして、循環ポンプ62を運転し、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体を熱交換させる状態とする。
The flow of the refrigerant and the heat medium in the battery cooling mode in the pre-air-conditioning battery temperature control is the same as that in the battery temperature control single mode of FIG. 11 described above. However, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4を経て冷媒配管13Eから室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので、冷媒は冷媒配管13Jを通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。
Thus, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aに入るが、このとき室内膨張弁8は全閉とされているので、室外熱交換器7を出た全ての冷媒は分岐配管72を経て補助膨張弁73に至る。冷媒はこの補助膨張弁73で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は冷媒配管74、冷媒配管13C、及び、アキュムレータ12を順次経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
The refrigerant that has exited the
一方、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ66を通過して熱媒体配管68内を冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却される。この冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器64を出てバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換して冷却した後、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図11中の破線矢印)。
On the other hand, the heat medium discharged from the
このようなプレ空調時バッテリ温調制御におけるバッテリ冷却モードでバッテリ55の温度(バッテリ温度Tb)が低下し、前述した許容上限温度TH以下となった場合、以後は空調コントローラ32はプレ空調開始予定時刻t1になるまで、前述同様にバッテリ温度Tbを適温範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整する。そして、時刻がプレ空調開始予定時刻t1となった場合、空調コントローラ32は車室内の空調を開始し、前述した図3の暖房運転、図4の除湿暖房運転、図5の内部サイクル運転、図6の除湿冷房運転/冷房運転を実行し、或いは、図7の暖房/バッテリ温調モード、図8の除湿冷房/バッテリ温調モード(冷房/バッテリ温調モード)、図9の内部サイクル/バッテリ温調モード、図10の除湿暖房/バッテリ温調モードにより車室内の空調を行いながらバッテリ温度Tbを許容下限温度TL以上の目標バッテリ温度TBOに維持し、若しくは、図11のバッテリ温調単独モードにより、バッテリ温度Tbを目標バッテリ温度TBOに維持する。
When the temperature of the battery 55 (battery temperature Tb) decreases in the battery cooling mode in such pre-air-conditioning battery temperature control, and falls below the above-described allowable upper limit temperature TH, the air-
このように、空調コントローラ32はバッテリ55の温度が所定の許容上限温度より高い場合、プレ空調開始予定時刻t1より前にバッテリ55を冷却し、当該バッテリ55の温度が許容上限温度TH以下に低下した場合、車室内の空調を開始するプレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ冷却モードを実行するので、車室内のプレ空調を実行する際にバッテリ55の温度が高い場合には、プレ空調を開始する前にバッテリ55を冷却しておくことができるようになる。
As described above, when the temperature of the
そして、空調コントローラ32はバッテリ55の温度が許容上限温度TH以下に低下してから車室内の空調を開始するので、同様に車室内をプレ空調する際のバッテリ55の劣化を防止し、その耐久性の向上を図りながら、車室内のプレ空調も円滑に行うことができるようになる。
Since the
また、同様に実施例ではプレ空調開始予定時刻t1が設定された場合、空調コントローラ32は当該プレ空調開始予定時刻t1より前の時点でバッテリ55の温度を判断し、当該バッテリ55の温度が許容上限温度THより高い場合、プレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ冷却モードを実行するので、円滑にプレ空調前のバッテリ温調を実現することができるようになる。
Similarly, in the embodiment, when the pre-air conditioning start scheduled time t1 is set, the
更に、この場合も実施例では空調コントローラ32は、プレ空調開始予定時刻t1より所定時間前(30分前)から一定時間毎(5分毎)にバッテリ55の温度を判断し、当該バッテリ55の温度が許容上限温度THより高く、その差ΔTが大きい程、早い時点からプレ空調時バッテリ温調制御のバッテリ冷却モードを開始するので、プレ空調開始予定時刻t1にはバッテリ55の温度を支障無く許容上限温度TH以下としておくことが可能となる。
In this case as well, in this embodiment, the
また、この場合も実施例では空調コントローラ32には、プレ空調時バッテリ温調制御を開始する時点t2として、プレ空調開始予定時刻t1までにバッテリ55の温度が許容上限温度TH以下となる時点が予め設定されているので、プレ空調開始予定時刻t1にはバッテリ55の温度を確実に許容上限温度TH以下としておくことができるようになる。
Also in this case, in this embodiment, the
尚、実施例では空調コントローラ32が、プレ空調時バッテリ温調制御において、バッテリ加熱モードとバッテリ冷却モードの双方を実行するようにしたが、それに限らず、請求項1の発明ではバッテリ加熱モードのみを実行するものでもよく、請求項3の発明ではバッテリ冷却モードのみを実行するものでもよい。また、上記実施例で説明した空調コントローラ32を含む車両用制御システムVCの制御部30の構成、車両用空気調和装置1の冷媒回路Rやバッテリ温度調整装置61の構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。
In the embodiment, the
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
21、22 電磁弁
32 空調コントローラ(制御装置)
55 バッテリ
61 バッテリ温度調整装置
62 循環ポンプ
64 冷媒−熱媒体熱交換器
66 熱媒体加熱ヒータ(加熱装置)
72 分岐配管(分岐回路)
73 補助膨張弁
81 第1スイッチ
82 第2スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
55
72 Branch piping (branch circuit)
73
Claims (7)
予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に前記車室内の空調を開始するプレ空調機能を有する制御装置を備え、
該制御装置は、前記バッテリの温度が所定の許容下限温度より低い場合、前記プレ空調開始予定時刻より前に前記バッテリを加熱し、当該バッテリの温度が前記許容下限温度以上に上昇した場合、前記車室内の空調を開始するプレ空調時バッテリ温調制御を実行することを特徴とする車両用空気調和装置。 A vehicle air conditioner that is powered by a battery to air-condition the vehicle interior and adjusts the temperature of the battery,
A control device having a pre-air-conditioning function for starting air-conditioning in the vehicle interior at a predetermined pre-air-conditioning start scheduled time set in advance;
When the temperature of the battery is lower than a predetermined allowable lower limit temperature, the control device heats the battery before the pre-air-conditioning start scheduled time, and when the temperature of the battery rises above the allowable lower limit temperature, A vehicle air conditioner that performs pre-air-conditioning battery temperature control that starts air conditioning in a vehicle interior.
予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に前記車室内の空調を開始するプレ空調機能を有する制御装置を備え、
該制御装置は、前記バッテリの温度が所定の許容上限温度より高い場合、前記プレ空調開始予定時刻より前に前記バッテリを冷却し、当該バッテリの温度が前記許容上限温度以下に低下した場合、前記車室内の空調を開始するプレ空調時バッテリ温調制御を実行することを特徴とする車両用空気調和装置。 A vehicle air conditioner that is powered by a battery to air-condition the vehicle interior and adjusts the temperature of the battery,
A control device having a pre-air-conditioning function for starting air-conditioning in the vehicle interior at a predetermined pre-air-conditioning start scheduled time set in advance;
When the temperature of the battery is higher than a predetermined allowable upper limit temperature, the control device cools the battery before the pre-air conditioning start scheduled time, and when the temperature of the battery decreases below the allowable upper limit temperature, A vehicle air conditioner that performs pre-air-conditioning battery temperature control that starts air conditioning in a vehicle interior.
前記冷媒を放熱させて前記車室内に供給する空気を加熱する放熱器と、
前記冷媒を吸熱させて前記車室内に供給する空気を冷却する吸熱器と、
車室外に設けられて前記冷媒を吸熱、又は、放熱させる室外熱交換器と、
前記バッテリに熱媒体を循環させて当該バッテリの温度を調整するバッテリ温度調整装置を備え、
該バッテリ温度調整装置は、前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる冷媒−熱媒体熱交換器と、前記熱媒体を加熱する加熱装置を有すると共に、
前記制御装置は、前記バッテリ自体の温度、又は、前記熱媒体の温度を前記バッテリの温度として前記プレ空調時バッテリ温調制御を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。 A compressor for compressing the refrigerant;
A heat radiator that radiates the refrigerant and heats the air supplied to the vehicle interior;
A heat absorber that absorbs heat of the refrigerant and cools the air supplied to the vehicle interior;
An outdoor heat exchanger that is provided outside the passenger compartment to absorb heat or dissipate the refrigerant;
A battery temperature adjusting device for adjusting the temperature of the battery by circulating a heat medium in the battery;
The battery temperature adjusting device includes a refrigerant-heat medium heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat medium, and a heating device that heats the heat medium.
The said control apparatus performs the battery temperature adjustment control at the time of the said pre air conditioning by using the temperature of the said battery itself, or the temperature of the said heat medium as the temperature of the said battery, Of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The vehicle air conditioning apparatus according to any one of the above.
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