JP2019169260A - 車両用制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の始動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制御システムを提供する。【解決手段】車両用制御システムVCは、バッテリ55から給電されて車室内を空調すると共に、バッテリ55の温度を調整する車両用空気調和装置1と、車両の走行並びに車両用空気調和装置の運転を制御する制御部を備えたものであって、制御部は、車両を始動したとき、バッテリ55の温度が所定の許容下限温度より低い場合は、車両用空気調和装置1による車室内の空調を禁止し、車両用空気調和装置1によりバッテリ55を加熱する始動時バッテリ温調制御を実行する。【選択図】図1
Description
本発明は、バッテリから給電される車両用空気調和装置にて車室内を空調すると共に、バッテリの温調も行う車両用の制御システムに関するものである。
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)。
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)。
しかしながら、例えば極低温の状態で車両が走行し始める場合、バッテリが出力可能な電流が低くなるため、走行と車室内の空調双方の動力を賄うことができなくなる。また、そのような状態でバッテリが放電すると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、車両の始動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。
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、車両の始動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制御システムを提供することを目的とする。
請求項1の発明の車両用制御システムは、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車両用空気調和装置と、車両の走行並びに車両用空気調和装置の運転を制御する制御部を備えたものであって、制御部は、車両を始動したとき、バッテリの温度が所定の許容下限温度より低い場合は、車両用空気調和装置による車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置によりバッテリを加熱する始動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2の発明の車両用制御システムは、上記発明において制御部は、始動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は、車両用空気調和装置による車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置によりバッテリを冷却することを特徴とする。
請求項3の発明の車両用制御システムは、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車両用空気調和装置と、車両の走行並びに車両用空気調和装置の運転を制御する制御部を備えたものであって、制御部は、車両を始動したとき、バッテリの温度が所定の許容上限温度より高い場合は、車両用空気調和装置による車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置によりバッテリを冷却する始動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4の発明の車両用制御システムは、上記各発明において制御部は、始動時バッテリ温調制御においては、車両の走行も禁止することを特徴とする。
請求項5の発明の車両用制御システムは、上記各発明において制御部は、予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に車両を始動し、車両用空気調和装置による車室内の空調を開始するプレ空調機能を有すると共に、プレ空調開始予定時刻に車両を始動し、車両用空気調和装置による車室内の空調を開始するときにも、始動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6の発明の車両用制御システムは、上記各発明において制御部は、バッテリの温度が許容下限温度以上に上昇した場合、始動時バッテリ温調制御を終了して車両用空気調和装置による車室内の空調を許可し、又は、車両の走行並びに車両用空気調和装置による車室内の空調を許可すると共に、車両用空気調和装置によりバッテリの温度を許容下限温度以上に維持し、及び/又は、バッテリの温度が許容上限温度以下に低下した場合、始動時バッテリ温調制御を終了して車両用空気調和装置による車室内の空調を許可し、又は、車両の走行並びに車両用空気調和装置による車室内の空調を許可すると共に、車両用空気調和装置によりバッテリの温度を許容上限温度以下に維持することを特徴とする。
請求項7の発明の車両用制御システムは、上記各発明において車両用空気調和装置は、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、制御部は、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車両用空気調和装置の運転、又は、車両の走行並びに車両用空気調和装置の運転を制御することを特徴とする。
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と、車両の走行並びに車両用空気調和装置の運転を制御する制御部を備えた車両用制御システムにおいて、制御部が、車両を始動したとき、バッテリの温度が所定の許容下限温度より低い場合は、車両用空気調和装置による車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置によりバッテリを加熱する始動時バッテリ温調制御を実行するようにしたので、車両の始動時にバッテリの温度が低く、車室内の空調と走行に必要な動力が賄えなくなる状況下において、走行に影響を与えること無く、バッテリの劣化を防止することが可能となり、バッテリの耐久性の向上を図ることができるようになる。
この場合、制御部は車両用空気調和装置によりバッテリを加熱するので、早期にバッテリの温度を上昇させることができるようになる。これにより、車室内の空調も早期に開始することができるようになる。
また、請求項2又は請求項3の発明によれば、制御部が、始動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、車両用空気調和装置による車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置によりバッテリを冷却するので、車両の始動時にバッテリの温度が高い場合にも、走行に影響を与えること無く、バッテリの劣化を防止し、バッテリの耐久性の向上を図ることができるようになる。
この場合、制御部は車両用空気調和装置によりバッテリを冷却するので、早期にバッテリの温度を低下させることができるようになる。これにより、係る場合にも車室内の空調を早期に開始することができるようになる。
尚、直ぐに車両を走行させる必要が無い場合には、請求項4の発明の如く制御部が、始動時バッテリ温調制御において、車両の走行も禁止するようにすれば、より一層バッテリの劣化を防止しながら、早期にバッテリの温度を上昇させ、及び/又は、低下させて、走行と車室内の空調を早期に可能とすることができるようになる。
また、請求項5の発明の如く制御部が、予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に車両を始動し、車両用空気調和装置による車室内の空調を開始するプレ空調機能を有する場合には、制御部が、プレ空調開始予定時刻に車両を始動し、車両用空気調和装置による車室内の空調を開始するときにも、始動時バッテリ温調制御を実行するようにすれば、車室内をプレ空調する際にも、バッテリの劣化を防止することができるようになる。
そして、請求項6の発明の如く制御部が、バッテリの温度が許容下限温度以上に上昇した場合、始動時バッテリ温調制御を終了して車両用空気調和装置による車室内の空調を許可し、又は、車両の走行並びに車両用空気調和装置による車室内の空調を許可すると共に、車両用空気調和装置によりバッテリの温度を許容下限温度以上に維持し、及び/又は、バッテリの温度が許容上限温度以下に低下した場合、始動時バッテリ温調制御を終了して車両用空気調和装置による車室内の空調を許可し、又は、車両の走行並びに車両用空気調和装置による車室内の空調を許可すると共に、車両用空気調和装置によりバッテリの温度を許容上限温度以下に維持することで、車室内の空調を行いながらバッテリの状態を良好に維持することができるようになる。
特に、請求項7の発明の如く車両用空気調和装置として、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、制御部が、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車両用空気調和装置の運転、又は、車両の走行並びに車両用空気調和装置の運転を制御するものを用いることで、上記各発明を円滑に実現することができるようになる。
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車両用制御システムVCを構成する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。本発明の車両用制御システムVCを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。また、車両に搭載された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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、図2において30は本発明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。
空調コントローラ32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。
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。
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。
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。
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。
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。
以上の構成で、次に実施例の車両用制御システムVC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。
(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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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)。
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)。
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)。
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)。
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(その場合には、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、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、暖房運転から暖房/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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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、冷房運転に代えて冷房/バッテリ温調モードを実行し、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/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)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て除湿冷房/バッテリ温調モードを実行し、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/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。
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て除湿冷房/バッテリ温調モードを実行し、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/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。
(7−4)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。
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。
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。
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。
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て内部サイクル/バッテリ温調モードを実行し、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/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。
(7−5)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。
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。
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。
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。
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て除湿暖房/バッテリ温調モードを実行し、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/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。
(7−6)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。
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。
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。
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。
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)。
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。
(8)始動時バッテリ温調制御
次に、図12(図11)、図13を参照しながら、車両の始動時に制御部30(空調コントローラ32、車両コントローラ35、及び、バッテリコントローラ40)が実行する始動時バッテリ温調制御について説明する。
次に、図12(図11)、図13を参照しながら、車両の始動時に制御部30(空調コントローラ32、車両コントローラ35、及び、バッテリコントローラ40)が実行する始動時バッテリ温調制御について説明する。
(8−1)始動時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モード
前述した如く、外気温度が極低温環境であるときに車両が走行し始める場合、バッテリ55の温度も極めて低くなり、バッテリ55が出力可能な電流も低くなるため、走行用の電動モータ65と車両用空気調和装置1による車室内の空調双方の動力を賄うことができなくなり、そのような状態でバッテリ55を放電させるとバッテリ55自体の耐久性にも悪影響を与えることになる。
前述した如く、外気温度が極低温環境であるときに車両が走行し始める場合、バッテリ55の温度も極めて低くなり、バッテリ55が出力可能な電流も低くなるため、走行用の電動モータ65と車両用空気調和装置1による車室内の空調双方の動力を賄うことができなくなり、そのような状態でバッテリ55を放電させるとバッテリ55自体の耐久性にも悪影響を与えることになる。
そこで、制御部30は車両を始動したとき、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)が前述した許容下限温度TL(0℃)より低い場合、始動時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モードを実行する。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。
この始動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。
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、温度が上昇していく。そして、このバッテリ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)。
このような始動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は始動時バッテリ温調制御を終了し、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とし、車室内の空調を許可する。そして、以後は前述した図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、或いは、図11のバッテリ温調単独モードにより、空調コントローラ32はバッテリ温度Tbを許容下限温度TL以上の目標バッテリ温度TBOに維持する。
図13は、係る始動時バッテリ温調制御におけるバッテリ加熱モードでのバッテリ温度Tbと熱媒体加熱ヒータ66の出力Qhの推移の一例を示している。バッテリ温度Tbが許容下限温度TLより低い状態では熱媒体加熱ヒータ66の出力Qhは最大とされる。その後、バッテリ温度Tbが上昇していき、許容下限温度TLに達すると(ここまでがバッテリ加熱区間)、空調コントローラ32は熱媒体加熱ヒータ66の出力Qhを徐々に低下させていく。そして、以後はバッテリ温度Tbが目標バッテリ温度TBOとなるように、PID制御等で熱媒体加熱ヒータ66の出力Qhを調整していく(バッテリ温度維持区間)。
このように、制御部30の空調コントローラ32は、車両を始動したとき、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、車両用空気調和装置1による車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置1のバッテリ温度調整装置61によりバッテリ55を加熱する始動時バッテリ温調制御のバッテリ加熱モードを実行するようにしたので、車両の始動時にバッテリ55の温度が低く、車室内の空調と走行に必要な動力が賄えなくなる状況下において、走行に影響を与えること無く、バッテリ55の劣化を防止することが可能となり、バッテリ55の耐久性の向上を図ることができるようになる。
この場合、空調コントローラ32は車両用空気調和装置1のバッテリ温度調整装置61によりバッテリ55を加熱するので、早期にバッテリ55の温度を上昇させることができるようになる。これにより、車室内の空調も早期に開始することができるようになる。そして、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以上に上昇した場合、始動時バッテリ温調制御を終了して車両用空気調和装置1による車室内の空調を許可すると共に、以後は車両用空気調和装置1によりバッテリ55の温度を許容下限温度TL以上に維持するようにしたので、車室内の空調を行いながらバッテリ55の状態を良好に維持することができるようになる。
特に、実施例の如く車両用空気調和装置1として、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温度Tbとして車両用空気調和装置1の運転を制御するものを用いることで、以上の制御を円滑に実現することができるようになる。
(8−2)始動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車両が走行し始める場合には、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。
また、前述した如く外気温度が高温の環境であるときに車両が走行し始める場合には、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。
そこで、制御部30は車両を始動したとき、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)が前述した許容上限温度TH(+40℃)より高い場合、始動時バッテリ温調制御におけるバッテリ冷却モードを実行する。
この始動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。
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。
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)。
このような始動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、空調コントローラ32は始動時バッテリ温調制御を終了し、車室内の空調を許可する。そして、以後は前述した図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、或いは、図11のバッテリ温調単独モードにより、空調コントローラ32はバッテリ温度Tbを許容上限温度TH以下の目標バッテリ温度TBOに維持する。
このように、制御部30の空調コントローラ32は、始動時バッテリ温調制御において、バッテリ55の温度が所定の許容上限温度THより高い場合、車両用空気調和装置1による車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置1によりバッテリ55を冷却するバッテリ冷却モードを実行するので、車両の始動時にバッテリ55の温度が高い場合にも、走行に影響を与えること無く、バッテリ55の劣化を防止し、バッテリ55の耐久性の向上を図ることができるようになる。
この場合、空調コントローラ32は車両用空気調和装置1によりバッテリ55を冷却するので、早期にバッテリ温度Tbを低下させることができるようになる。これにより、係る場合にも車室内の空調を早期に開始することができるようになる。そして、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以下に低下した場合、始動時バッテリ温調制御を終了して車両用空気調和装置1による車室内の空調を許可すると共に、以後は車両用空気調和装置1によりバッテリ55の温度を許容上限温度TH以下に維持するようにしたので、車室内の空調を行いながらバッテリ55の状態を良好に維持することができるようになる。
(8−3)始動時バッテリ温調制御における走行禁止制御
尚、車両を始動後、直ぐに走行する必要が無い使用状況である場合には、上記のような空調コントローラ32による車室内の空調禁止に加えて、車両コントローラ35により、走行用の電動モータ65の駆動も行わないようにして、車両の走行も禁止するようにしてもよい。その場合には、例えば予め制御部30の空調コントローラ32や車両コントローラ35に始動時バッテリ温調制御の実行時には車両の走行も禁止する設定を行うようにする。また、空調コントローラ32から車両コントローラ35に始動時バッテリ温調制御を実行する旨の通知を行い、車両コントローラ35が係る通知を受け取った場合、走行を禁止するようにする。
尚、車両を始動後、直ぐに走行する必要が無い使用状況である場合には、上記のような空調コントローラ32による車室内の空調禁止に加えて、車両コントローラ35により、走行用の電動モータ65の駆動も行わないようにして、車両の走行も禁止するようにしてもよい。その場合には、例えば予め制御部30の空調コントローラ32や車両コントローラ35に始動時バッテリ温調制御の実行時には車両の走行も禁止する設定を行うようにする。また、空調コントローラ32から車両コントローラ35に始動時バッテリ温調制御を実行する旨の通知を行い、車両コントローラ35が係る通知を受け取った場合、走行を禁止するようにする。
そして、上述のように始動時バッテリ温調制御を終了した場合には、車両の走行を許可するようにする。このように始動時バッテリ温調制御において、車両の走行も禁止するようにすれば、より一層バッテリ55の劣化を防止しながら、早期にバッテリ55の温度を上昇させ、或いは、低下させて、走行と車室内の空調を早期に可能とすることができるようになる。
(8−4)プレ空調時の始動時バッテリ温調制御
また、実施例の制御部30の空調コントローラ32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プレ空調機能を有している。そして、空調コントローラ32は使用者により、空調操作部53からプレ空調開始予定時刻t1(例えば、午前6時等)が設定されると、当該時刻t1に車両を始動し(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を開始するものであるが、その場合にも、前述した始動時バッテリ温調制御を実行する。
また、実施例の制御部30の空調コントローラ32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プレ空調機能を有している。そして、空調コントローラ32は使用者により、空調操作部53からプレ空調開始予定時刻t1(例えば、午前6時等)が設定されると、当該時刻t1に車両を始動し(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を開始するものであるが、その場合にも、前述した始動時バッテリ温調制御を実行する。
即ち、空調コントローラ32は、プレ空調開始予定時刻t1の時点でバッテリ温度Tbが前述した許容下限温度TLより低い場合には始動時バッテリ温調制御のバッテリ加熱モードを実行し、バッテリ温度Tbが許容下限温度TL以上に上昇した時点で、車室内の空調を開始する。同じくプレ空調開始予定時刻t1の時点でバッテリ温度Tbが前述した許容上限温度THより高い場合には始動時バッテリ温調制御のバッテリ冷却モードを実行し、バッテリ温度Tbが許容上限温度TH以下に低下した時点で、車室内の空調を開始する。これにより、車室内をプレ空調する際にも、バッテリ55の劣化を防止することができるようになる。
尚、実施例では制御部30の空調コントローラ32が、始動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車両用制御システムVCの制御部30の構成、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。
VC 車両用制御システム
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
30 制御部
32 空調コントローラ
35 車両コントローラ
40 バッテリコントローラ
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
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
30 制御部
32 空調コントローラ
35 車両コントローラ
40 バッテリコントローラ
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
Claims (7)
- バッテリから給電されて車室内を空調すると共に、前記バッテリの温度を調整する車両用空気調和装置と、車両の走行並びに前記車両用空気調和装置の運転を制御する制御部を備えた車両の制御システムであって、
前記制御部は、前記車両を始動したとき、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は、前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置により前記バッテリを加熱する始動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制御システム。 - 前記制御部は、前記始動時バッテリ温調制御において、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は、前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置により前記バッテリを冷却することを特徴とする請求項1に記載の車両用制御システム。
- バッテリから給電されて車室内を空調すると共に、前記バッテリの温度を調整する車両用空気調和装置と、車両の走行並びに前記車両用空気調和装置の運転を制御する制御部を備えた車両の制御システムであって、
前記制御部は、前記車両を始動したとき、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は、前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を禁止し、当該車両用空気調和装置により前記バッテリを冷却する始動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制御システム。 - 前記制御部は、前記始動時バッテリ温調制御においては、前記車両の走行も禁止することを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の車両用制御システム。
- 前記制御部は、予め設定された所定のプレ空調開始予定時刻に前記車両を始動し、前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を開始するプレ空調機能を有すると共に、
前記プレ空調開始予定時刻に前記車両を始動し、前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を開始するときにも、前記始動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4のうちの何れかに記載の車両用制御システム。 - 前記制御部は、前記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、前記始動時バッテリ温調制御を終了して前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を許可し、又は、前記車両の走行並びに前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を許可すると共に、前記車両用空気調和装置により前記バッテリの温度を前記許容下限温度以上に維持し、
及び/又は、前記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、前記始動時バッテリ温調制御を終了して前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を許可し、又は、前記車両の走行並びに前記車両用空気調和装置による前記車室内の空調を許可すると共に、前記車両用空気調和装置により前記バッテリの温度を前記許容上限温度以下に維持することを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の車両用制御システム。 - 前記車両用空気調和装置は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
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、
前記制御部は、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車両用空気調和装置の運転、又は、前記車両の走行並びに前記車両用空気調和装置の運転を制御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制御システム。
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2019
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