JP2023032394A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】リア乗員の快適性確保と電池の劣化抑制の両立を図ることができる冷却システムの提供。【解決手段】制御装置６０が、リア乗員がいるときには、リア空調用膨張弁４３ｃの開度を、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅのそれぞれの開度よりも優先して決定する。そのため、リア乗員がいるときにはリア空調が最も優先され、リア乗員の快適性を確保できる。一方、制御装置６０が、リア乗員がいないときには、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅのそれぞれの開度を、リア空調用膨張弁４３ｃの開度よりも優先して決定する。そのため、リア乗員がいないときにはフロント空調と電池冷却がリア空調よりも優先され、フロント乗員の快適性が確保されるとともに電池冷却させて電池の劣化を抑制することができる。【選択図】 図６

Description

本発明は、車室内の空調と車両に搭載される電池の冷却を行う、車両の冷却システムに関する。

特開２０１９－１８２１３５号公報は、圧縮機、空調用熱交換器、電池冷却用熱交換器、を冷媒が流れる冷凍サイクルを備える冷却システムを開示している。該公報開示の技術では、乗員が乗車している場合は、空調用熱交換器に流れる冷媒流量が、電池冷却用熱交換器に流れる冷媒流量に対して大きくなるように制御している。また、乗員の有無にかかわらず、電池冷却水温が閾値よりも大きい場合は、空調用熱交換器に流れる冷媒の流量が、電池冷却用熱交換器に流れる冷媒の流量に対して小さくなるように制御している。

ところで、空調用熱交換器としてフロント空調装置に設けられるフロント空調用熱交換器とリア空調装置に設けられるリア空調用熱交換器とを有する冷却システムが存在する。このような冷却システムでは、リア乗員が乗車しているとき、フロント乗員の有無にかかわらず、リア乗員の快適性を最も優先させたいことがある。一方でリア乗員が乗車していない場合は、フロント乗員の快適性や電池冷却性能を優先させたい。

しかし、上記公報開示の技術では、乗員が乗車している場合、空調を電池冷却よりも優先させているが、乗員のうち、リア乗員の快適性を優先させる点については何ら開示がない。そのため、特にリア乗員を優先した乗員の快適性を確保するとともに電池冷却によって電池の劣化を抑制する点で改善の余地がある。

特開２０１９－１８２１３５号公報

本発明の目的は、リア乗員の快適性確保と電池の劣化抑制の両立を図ることができる、冷却システムを提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 圧縮機、フロント空調装置に設けられるフロント空調用熱交換器、リア空調装置に設けられるリア空調用熱交換器、電池冷却用の電池冷却用熱交換器、フロント空調用膨張弁、リア空調用膨張弁、電池冷却用膨張弁、を冷媒が流れる冷凍サイクルを有する冷却システムであって、
前記フロント空調用熱交換器と前記リア空調用熱交換器に前記冷媒が流入して前記フロント空調装置と前記リア空調装置が作動しているときであって前記電池を冷却する電池冷却要求があるときに、前記フロント空調用膨張弁、前記リア空調用膨張弁および前記電池冷却用膨張弁の開度の優先順位を決める制御装置を有しており、
前記制御装置は、リア乗員がいるときには、前記リア空調用膨張弁の開度を、前記フロント空調用膨張弁と前記電池冷却用膨張弁のそれぞれの開度よりも優先して決定し、前記リア乗員がいないときには、前記フロント空調用膨張弁と前記電池冷却用膨張弁のそれぞれの開度を、前記リア空調用膨張弁の開度よりも優先して決定する、冷却システム。
（２） 前記制御装置は、前記フロント空調装置がクールダウン中にあっては、前記フロント空調用膨張弁の開度を、前記電池冷却用膨張弁の開度よりも優先して決定し、前記フロント空調装置がクールダウン終了後にあっては、前記電池冷却用膨張弁の開度を、前記フロント空調用膨張弁の開度よりも優先して決定する、（１）記載の冷却システム。

上記（１）の冷却システムによれば、制御装置が、リア乗員がいるときには、リア空調用膨張弁の開度を、フロント空調用膨張弁と電池冷却用膨張弁のそれぞれの開度よりも優先して決定するため、リア乗員がいるときにはリア空調が最も優先され、リア乗員の快適性を確保できる。一方、制御装置が、リア乗員がいないときには、フロント空調用膨張弁と電池冷却用膨張弁のそれぞれの開度を、リア空調用膨張弁の開度よりも優先して決定するため、リア乗員がいないときにはフロント空調と電池冷却がリア空調よりも優先され、フロント乗員の快適性が確保されるとともに電池冷却させて電池の劣化を抑制することができる。

上記（２）の冷却システムによれば、制御装置が、フロント空調装置がクールダウン中は、フロント空調用膨張弁の開度を電池冷却用膨張弁の開度よりも優先して決定するため、フロント空調が電池冷却よりも優先され、フロント乗員の快適性を確保できる。一方、制御装置が、フロント空調装置のクールダウン終了後は、電池冷却用膨張弁の開度をフロント空調用膨張弁の開度よりも優先して決定するため、電池冷却がフロント空調よりも優先され、電池の劣化を抑制することができる。

本発明実施例の冷却システムの概略構成図である。 本発明実施例の冷却システムにおける制御装置のブロック図である。 本発明実施例の冷却システムにおける、フロント空調用膨張弁開度－フロントＴＡＯの関係を示すグラフである。 本発明実施例の冷却システムにおける、リア空調用膨張弁開度－リアＴＡＯの関係を示すグラフである。 本発明実施例の冷却システムにおける、電池冷却用膨張弁開度－（電池温度と冷媒温度の差）の関係を示すグラフである。 本発明実施例の冷却システムにおける制御装置の制御フローチャートである。 本発明実施例の冷却システムにおける、電池の温度に基づく電池冷却要求レベルとクールダウン時間（所定時間）との一例を示す表である。 本発明実施例の冷却システムにおける制御装置の制御フローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明実施例の冷却システム１０について説明する。

冷却システム１０が搭載される車両は、電動車両であり、電池を電源とするモータと内燃機関（エンジン）との両方から車両の走行駆動力を得ることができるＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）である。ただし、該車両は、ＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＦＣＥＶ（Fuel Cell Electric Vehicle）などの電動車両であってもよい。

冷却システム１０は、図１、図２に示すように、フロント空調装置２０と、リア空調装置３０と、冷凍サイクル４０と、冷却水回路５０と、制御装置６０と、を有する。なお、本発明において、フロントはＦｒ、リアはＲｒであってもよい。

フロント空調装置２０は、フロントエアコンまたはフロント室内空調ユニット（Ｆｒ－ＨＶＡＣ(Heating Ventilation and Air Conditioning)）といってもよい。フロント空調装置２０は、たとえば車両のインストルメントパネルの内部等に設けられており、主に車室内の前席の領域を空調する。フロント空調装置２０は、図１に示すように、フロント空調ダクト２１，フロントブロワ２２と、フロント空調用熱交換器（フロントエバポレータ）２３と、フロントヒータコア２４と、ＰＴＣヒータ２５と、フロント内外気切替ドア２６と、フロントエアミックスドア２７と、を有する。

フロント空調ダクト２１は、内部に、車室内を空調するための空調用空気が流れる通風路２１ａを有する。フロント空調ダクト２１は、空気流れ方向上流側端部に、通風路２１ａに車外の空気（外気）を取り込む外気吸込口２１ｂと、通風路２１ａに車室内の空気（内気）を取り込む内気吸込口２１ｃを有する。

フロント外気吸込口２１ｂとフロント内気吸込口２１ｃは、フロント内外気切替ドア２６にて開閉可能とされている。フロント内外気切替ドア２６がフロント内気吸込口２１ｃを閉塞する際（外気導入モード時）には、フロント外気吸込口２１ｂが開放されてフロント外気吸込口２１ｂから空気が通風路２１ａに取り込まれる。フロント内外気切替ドア２６がフロント外気吸込口２１ｂを閉塞する際（内気導入モード時）には、フロント内気吸込口２１ｃが開放されてフロント内気吸込口２１ｃから空気が通風路２１ａに取り込まれる。

フロントブロワ２２は、フロント空調ダクト２１内でフロント内外気切替ドア２６の空気流れ方向下流側に配置されている。フロントブロワ２２は、通風路２１ａの空気流れを発生させる。フロントブロワ２２の作動量により、通風路２１ａを流れる空気量（風量）を調整可能である。

フロント空調用熱交換器２３は、フロント空調ダクト２１内でフロントブロワ２２の空気流れ方向下流側に配置されている。フロント空調用熱交換器２３は、その内部を流れる冷媒と通風路２１ａの空気との間で熱交換することによって通風路２１ａの空気から熱を奪う（冷却する）。フロント空調用熱交換器２３には、フロント空調用熱交換器２３の温度を検知可能なフロントエバフィンセンサ２３ａが取付けられている。

フロントヒータコア２４は、フロント空調ダクト２１内でフロント空調用熱交換器２３の空気流れ方向下流側に配置されている。フロントヒータコア２４は、その内部を流れる冷却水と通風路２１ａの空気との間で熱交換することによって、通風路２１ａの空気に熱を与える（加熱する）。

ＰＴＣヒータ２５は、フロント空調ダクト２１内でフロントヒータコア２４の空気流れ方向下流側に配置されている。ＰＴＣヒータ２５は、フロントヒータコア２４を通った空気を加熱する補助加熱手段としての電気ヒータである。

フロントエアミックスドア２７は、フロント空調ダクト２１内でフロント空調用熱交換器２３の空気流れ方向下流側でフロントヒータコア２４の空気流れ方向上流側に配置されている。フロントエアミックスドア２７により、フロント空調用熱交換器２３を通過した空気の、フロントヒータコア２４およびＰＴＣヒータ２５を流れる空気量（風量）と、フロントヒータコア２４およびＰＴＣヒータ２５を迂回する空気量（風量）との割合を変更可能である。

リア空調装置３０は、リアエアコンまたはリア空調ユニットといってもよい。リア空調装置３０は、主に車室内の後席の領域を空調する。リア空調装置３０は、リア空調ダクト３１と、リアブロワ３２と、リア空調用熱交換器（リアエバポレータ）３３と、リアヒータコア３４と、リア内外気切替ドア３５と、リアエアミックスドア３６と、を有する。

リア空調ダクト３１は、内部に、車室内を空調するための空調用空気が流れる通風路３１ａを有する。リア空調ダクト３１は、空気流れ方向上流側端部に、通風路３１ａに車外の空気（外気）を取り込む外気吸込口３１ｂと、通風路３１ａに車室内の空気（内気）を取り込む内気吸込口３１ｃを有する。

外気吸込口３１ｂと内気吸込口３１ｃは、リア内外気切替ドア３５にて開閉可能とされている。リア内外気切替ドア３５が内気吸込口３１ｃを閉塞する際（外気導入モード時）には、外気吸込口３１ｂが開放されて外気吸込口３１ｂから空気が通風路３１ａに取り込まれる。リア内外気切替ドア３５が外気吸込口３１ｂを閉塞する際（内気導入モード時）には、内気吸込口３１ｃが開放されて内気吸込口３１ｃから空気が通風路３１ａに取り込まれる。

リアブロワ３２は、リア空調ダクト３１内でリア内外気切替ドア３５の空気流れ方向下流側に配置されている。リアブロワ３２は、通風路３１ａの空気流れを発生させる。リアブロワ３２の作動量により、通風路３１ａを流れる空気量（風量）を調整可能である。

リア空調用熱交換器３３は、リア空調ダクト３１内でリアブロワ３２の空気流れ方向下流側に配置されている。リア空調用熱交換器３３は、その内部を流れる冷媒と通風路３１ａの空気との間で熱交換することによって通風路３１ａの空気から熱を奪う（冷却する）。リア空調用熱交換器３３の下流側には、リア空調用熱交換器３３を流れてきた空気温度を検知可能なリアエバ後センサ３３ａが設けられている。

リアヒータコア３４は、リア調ダクト３１内でリア空調用熱交換器３３の空気流れ方向下流側に配置されている。リアヒータコア３４は、その内部を流れる冷却水と通風路３１ａの空気との間で熱交換することによって、通風路３１ａの空気に熱を与える（加熱する）。

リアエアミックスドア３６は、リア空調ダクト３１内でリア空調用熱交換器３３の空気流れ方向下流側でリアヒータコア３４の空気流れ方向上流側に配置されている。リアエアミックスドア３６により、リア空調用熱交換器３３を通過した空気の、リアヒータコア３４を流れる空気量（風量）と、リアヒータコア３４を迂回する空気量（風量）との割合を変更可能である。

フロント空調用熱交換器２３とリア空調用熱交換器３３は、冷凍サイクル４０によってそれらの内部を流れる冷媒が循環可能となっている。冷凍サイクル４０は、冷媒が流れる冷媒流路として、共通流路４１と、フロント側空調流路４２とリア側空調流路４３を備える空調側流路４４と、電池冷却側流路４５と、を有する。

共通流路４１には、圧縮機４１ａと、コンデンサ４１ｂと、レシーバ４１ｃと、が配置されている。圧縮機４１ａは、冷凍サイクル４０を循環する冷媒を圧縮して吐出する。コンデンサ４１ｂは、圧縮機４１ａから吐出される冷媒と車室外空気との間で熱交換して冷媒を冷却する。レシーバ４１ｃは、コンデンサ４１ｂの下流側に接続されており、コンデンサ４１ｂによって凝縮された冷媒の気液を分離して液冷媒を貯留する。圧縮機４１ａ，コンデンサ４１ｂおよびレシーバ４１ｃは、冷凍サイクル４０にそれぞれ１つのみ設けられている。

共通流路４１には、さらに、蒸発圧力調整弁４１ｄと、二重管式内部熱交換器４１ｅと、が配置されている。蒸発圧力調整弁４１ｄは、圧縮機４１ａの上流側に配置される。二重管式内部熱交換器４１ｅは、蒸発圧力調整弁４１ｄの下流側かつ圧縮機４１ａの上流側を流れる冷媒と、コンデンサ４１ｂおよびレシーバ４１ｃの下流側を流れる冷媒との間で、熱交換を実行させる。

空調側流路４４は、コンデンサ４１ｂおよびレシーバ４１ｃの下流側にある第１分岐部４６ａより下流側で、圧縮機４１ａの上流側にある第１合流部４６ｂより上流側にある部分である。

フロント側空調流路４２は、第１分岐部４６ａより下流側にある第２分岐部４６ｃより下流側で、第１合流部４６ｂより上流側にある第２合流部４６ｄより上流側にある部分である。フロント側空調流路４２に、フロント空調用熱交換器２３が配置されている。

フロント側空調流路４２には、さらに、フロント空調用熱交換器２３の上流側に、フロントエバ前電磁弁４２ｂとフロント空調用膨張弁４２ｃが配置されている。フロントエバ前電磁弁４２ｂは、共通流路４１からフロント側空調流路４２への冷媒流れをオンオフする。フロント空調用膨張弁４２ｃは、フロントエバ前電磁弁４２ｂを通った冷媒を減圧させる。また、フロント空調用膨張弁４２ｃは、開度を調整することで、フロント空調用熱交換器２３に流入する冷媒の流量を調整する。フロント空調用膨張弁４２ｃは、電気式の膨張弁である。フロントエバ前電磁弁４２ｂは、第１分岐部４６ａより下流側であれば、図示例のように第２分岐部４６ｃより下流側に配置されていてもよく図示はしないが上流側に配置されていてもよい。

共通流路４１を流れてきた冷媒は、フロントエバ前電磁弁４２ｂを通ってフロント空調用膨張弁４２ｃによって減圧されるとともに流量調整された後、フロント空調用熱交換器２３に流れる。フロント空調用熱交換器２３では、冷媒が周囲の空気から熱を奪い、フロント空調用熱交換器２３の周囲の空気が冷やされる。

リア側空調流路４３は、第２分岐部４６ｃと第２合流部４６ｄとの間でフロント側空調流路４２と並列となっている。リア側空調流路４３に、リア空調用熱交換器３３が配置されている。

リア側空調流路４３には、さらに、リア空調用熱交換器３３の上流側に、リアエバ前電磁弁４３ｂとリア空調用膨張弁４３ｃが配置されている。リアエバ前電磁弁４３ｂは、共通流路４１からリア側空調流路４３への冷媒流れをオンオフする。リア空調用膨張弁４３ｃは、リアエバ前電磁弁４３ｂを通った冷媒を減圧させる。また、リア空調用膨張弁４３ｃは、開度を調整することで、リア空調用熱交換器３３に流入する冷媒の流量を調整する。リア空調用膨張弁４３ｃは、機械式の膨張弁であってもよく、電気式の膨張弁であってもよい。

共通流路４１を流れてきた冷媒は、リアエバ前電磁弁４３ｂを通ってリア空調用膨張弁４３ｃによって減圧されるとともに流量調整された後、リア空調用熱交換器３３に流れる。リア空調用熱交換器３３では、冷媒が周囲の空気から熱を奪い、リア空調用熱交換器３３の周囲の空気が冷やされる。

電池冷却側流路４５は、電池パック８０内に収容される図示略の電池の温度が上昇した際に電池を冷却するための冷媒流路である。電池には、電池温度を検知可能な電池温度センサ８１（図２参照）が取付けられている。電池冷却側流路４５は、第１分岐部４６ａと第１合流部４６ｂとの間で空調側流路４４と並列になっている。

電池冷却側流路４５には、電池冷却用熱交換器４５ａが配置されている。電池冷却用熱交換器４５ａは、電池とともに電池パック８０内に配置されている。電池冷却側流路４５は、電池冷却側流路４５に設けられる電池側分岐部４６ｅと電池側合流部４６ｆとの間で互いに並列となる第１、第２の電池側並列流路部４５ｂ、４５ｃを有している。そして、電池冷却用熱交換器４５ａは、第１、第２の電池側並列流路部４５ｂ、４５ｃにそれぞれ配置されている。

電池冷却側流路４５には、さらに、電池冷却用熱交換器４５ａの上流側に、電池側電磁弁４５ｄと電池冷却用膨張弁４５ｅが配置されている。電池側電磁弁４５ｄは、電池側分岐部４６ｅの上流側に配置されており、共通流路４１から電池冷却側流路４５への冷媒流れをオンオフする。電池冷却用膨張弁４５ｅは、第１、第２の電池側並列流路部４５ｂ、４５ｃにそれぞれ配置されており、電池側電磁弁４５ｄを通った冷媒を減圧させる。また、電池冷却用膨張弁４５ｅは、開度を調整することで、電池冷却用熱交換器４５ａに流入する冷媒の流量を調整する。電池冷却用膨張弁４５ｅは、機械式の膨張弁であってもよいが、電気式の膨張弁である。

共通流路４１を流れてきた冷媒は、電池側電磁弁４５ｄを通って電池冷却用膨張弁４５ｅによって減圧されるとともに流量調整された後、電池冷却用熱交換器４５ａに流れる。電池冷却用熱交換器４５ａでは、冷媒が周囲の空気から熱を奪い、電池冷却用熱交換器４５ａの周囲の空気が冷やされる。

フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅが、それぞれ、開度を調整することで冷媒の流量を調整するため、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅのそれぞれの開度比を調整することで、フロント側空調流路４２、リア側空調流路４３および電池冷却側流路４５のそれぞれを流れる冷媒の流量割合を調整可能である。

フロントヒータコア２４とリアヒータコア３４は、冷却水回路５０によってそれらの内部を流れる冷却水が循環可能となっている。冷却水回路５０は、ウォータポンプ５１ａ、水加熱ヒータ５１ｂ、内燃機関（エンジン）５１ｃ、三方弁５１ｄが配置される冷却水共通部５１と、冷却水分岐部５５ａと冷却水合流部５５ｂとの間で互いに並列となるフロント、リアの冷却水並列部５２，５３と、を有する。

ウォータポンプ５１ａは、冷却水回路５０を流れる冷却水を圧縮して吐出する。水加熱ヒータ５１ｂは、電池の電力により冷却水を昇温する。三方弁５１ｄは、内燃機関５１ｃを通過する流れと内燃機関５１ｃを通過しない流れとに、冷却水共通部５１を流れる冷却水経路を切り替える。

フロント冷却水並列部５２には、フロントヒータコア２４が配置されており、リア冷却水並列部５３には、リアヒータコア３４が配置されている。冷却水共通部５１から冷却水分岐部５５ａを通ってフロント冷却水並列部５２に流れてきた冷却水は、フロントヒータコア２４に流れる。フロントヒータコア２４では、冷却水と周囲の空気との間で熱交換することによって、周囲の空気に熱を与える。冷却水共通部５１から冷却水分岐部５５ａを通ってリア冷却水並列部５３に流れてきた冷却水は、リアヒータコア３４に流れる。リアヒータコア３４では、冷却水と周囲の空気との間で熱交換することによって、周囲の空気に熱を与える。

制御装置６０は、フロント空調装置２０と、リア空調装置３０と、冷凍サイクル４０と、冷却水回路５０と、を制御可能である。

図２に示すように、制御装置６０の入力側には、フロントエバフィンセンサ２３ａ、リアエバ後センサ３３ａ、電池温度センサ８１、車室温度を検知する内気センサ７０，車外温度を検知する外気センサ７１，日射量を検知する日射センサ７２、が接続されている。なお、内気センサ７０と日射センサ７２は、フロント空調装置２０用とリア空調装置３０用とにそれぞれ設けられている。制御装置６０には、さらに、車両の乗員がフロント空調装置２０およびリア空調装置３０のオン／オフ、空調温度の設定等の操作を行うための操作部７３、車両のリア席における着座センサ７４，等が接続されている。着座センサ７４は、リア乗員の有無を検知可能である。なお、着座センサ７４は、該着座センサ７４の代わりに、図示はしないが、車載カメラ、リア席のシートベルト装置に設けられるセンサ（たとえば、シートベルトのタングプレートがバックルに挿入されたことを検知するバックルスイッチ）等であってもよい。

制御装置６０の出力側には、圧縮機４１ａ、フロントエバ前電磁弁４２ｂ、リアエバ前電磁弁４３ｂ、電池側電磁弁４５ｄ、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃ、電池冷却用膨張弁４５ｅ、ウォータポンプ５１ａ、水加熱ヒータ５１ｂ、フロントブロワ２２，フロント内外気切替ドア２６，フロントエアミックスドア２７、ＰＴＣヒータ２５、リアブロワ３２，リア内外気切替ドア３５，リアエアミックスドア３６等が接続されている。

制御装置６０は、フロント空調装置２０および／またはリア空調装置３０が作動（オン）しているとき、作動（オン）している空調装置における空調ダクト２１，３１から吹き出される空調空気の目標温度である目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する。制御装置６０は、下記数式（１）を用いてＴＡＯを算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
・・・（１）
なお、Ｔｓｅｔは、乗員が設定した設定温度である。Ｔｒは、内気センサ７０によって検出される車室温度である。Ｔａｍは、外気センサ７１によって検出される外気温である。Ｔｓは、日射センサ７２によって検出される日射量である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓはゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

制御装置６０は、フロント空調用熱交換器２３に冷媒を流してフロント空調装置２０を作動させる（オンにする）ときは、圧縮機４１ａをオンにしフロントエバ前電磁弁４２ｂを開にしてフロント空調用熱交換器２３への冷媒流れを許容するとともに、フロントブロワ２２をオンとする。制御装置６０は、また、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度を調整することで、フロント空調用熱交換器２３に流れる冷媒流量を調整する。具体的には、図３に示すように、フロント空調装置２０のＴＡＯが高くなるほど、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度が小となりフロント空調用熱交換器２３に流れる流量が小となるようにされている。

制御装置６０は、リア空調用熱交換器３３に冷媒を流してリア空調装置３０を作動させる（オンにする）ときは、圧縮機４１ａをオンにしリアエバ前電磁弁４３ｂを開にしてリア空調用熱交換器３３への冷媒流れを許容するとともに、リアブロワ３２をオンとする。制御装置６０は、また、リア空調用膨張弁４３ｃの開度を調整することで、リア空調用熱交換器３３に流れる冷媒流量を調整する。具体的には、図４に示すように、リア空調装置３０のＴＡＯが高くなるほど、リア空調用膨張弁４３ｃの開度が小となりリア空調用熱交換器３３に流れる流量が小となるようにされている。

制御装置６０は、電池冷却用熱交換器４５ａに冷媒を流すときは、圧縮機４１ａをオンにし電池側電磁弁４５ｄを開にして電池冷却用熱交換器４５ａへの冷媒流れを許容する。制御装置６０は、また、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度を調整することで、電池冷却用熱交換器４５ａに流れる冷媒流量を調整する。具体的には、図５に示すように、電池温度－冷媒温度（電池温度と冷媒温度の差）が大になるほど、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度が小となり電池冷却用熱交換器４５ａに流れる流量が小となるようにされている。これは、冷媒のドライアウトの発生を抑制するためである。

ここで、電池は、高温になると劣化しやすくなる。そのため、電池温度が上昇して電池を冷却する必要が生じた際（電池冷却要求時）には、制御装置６０は圧縮機４１ａをオンにするとともに電池側電磁弁４５ｄを開にして電池冷却用熱交換器４５ａに冷媒が流れるようにしている。しかし、フロント、リアの空調用熱交換器２３，３３に冷媒を流入してフロント、リアの空調装置２０，３０が作動しているときに電池冷却要求があった場合、電池側電磁弁４５ｄを開にして冷媒の一部を電池冷却用熱交換器４５ａに流すと、フロント、リアの空調用熱交換器２３，３３へ流れる冷媒流量が減るため、空調用熱交換器２３，３３における空気の冷却能力が低下し乗員の空調快適性を損なうおそれがある。また、電池側電池弁４５ｄを開にして電池冷却用熱交換器４５ａに冷媒が流れて電池冷却しているときにフロント、リアの乗員による空調要求があった場合には、フロントエバ前電磁弁４２ｂ、リアエバ前電磁弁４３ｂを開にして冷媒の一部をフロント、リアの空調用熱交換器２３，３３に流すと、電池冷却用熱交換器４５ａに流れる冷媒流量が減るため、電池冷却能力が低下するおそれがある。
また、フロント、リアの空調用熱交換器２３、３３および電池冷却用熱交換器４５ａの３つに冷媒を流すとき、冷却能力を決定する圧縮機４１ａとコンデンサ４１ｂが１つずつであるため、優先順位を決定しないと、フロント、リアと電池冷却のそれぞれの冷媒流量を決定できなくなってしまう。
そこで、制御装置６０は、図６に示すように、フロント空調用熱交換器２３とリア空調用熱交換器３３に冷媒が流入してフロント空調装置２０とリア空調装置３０が作動しているときであって電池冷却要求があるとき（フロント、リアの空調用熱交換器２３、３３および電池冷却用熱交換器４５ａの３つに冷媒を流すとき）、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位を決定する。

図６は、制御装置６０の制御ルーチンを示すフローチャートである。図６は、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位を決定するか否かを判定するフローチャートである。図６に示す制御は、所定時間間隔で行われる。

まず、ステップＳ１で、電池冷却要求があるか否かを判定する。ステップＳ１で電池冷却要求がないと判定した場合には、何もせずそのままエンドステップに進む。一方、ステップＳ１で電池冷却要求があると判定した場合には、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、フロント空調用熱交換器２３に冷媒を流入してフロント空調装置２０が作動しているか否かを判定する。ステップＳ２でフロント空調用熱交換器２３に冷媒を流入してフロント空調装置２０が作動していないと判定した場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、電池冷却要求はあるがフロント空調用熱交換器２３に冷媒を流入してフロント空調装置２０が作動していないため、リア空調用熱交換器３３に冷媒を流入してリア空調装置３０が作動している場合には、リア空調用膨張弁４３ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅの開度についてそれぞれ独立して図４、図５に示す制御が実行され、リア空調用熱交換器３３に冷媒を流入してリア空調装置３０が作動していない場合には、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度について独立して図５に示す制御が実行される。すなわち、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位を決定する制御が実行されない。そして、エンドステップに進む。一方、ステップＳ２でフロント空調用熱交換器２３に冷媒を流入してフロント空調装置２０が作動していると判定した場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、リア空調用熱交換器３３に冷媒を流入してリア空調装置３０が作動しているか否かを判定する。ステップＳ３でリア空調用熱交換器３３に冷媒を流入してリア空調装置３０が作動していないと判定した場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、電池冷却要求がありフロント空調用熱交換器２３に冷媒を流入してフロント空調装置２０が作動してはいるが、リア空調用熱交換器３３に冷媒を流入してリア空調装置３０が作動していないため、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅの開度についてそれぞれ独立して図３、図５に示す制御が実行される。すなわち、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位を決定する制御が実行されない。そして、エンドステップに進む。一方、ステップＳ３でリア空調用熱交換器３３に冷媒を流入してリア空調装置３０が作動していると判定した場合には、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位を決定する制御が実行される。そして、エンドステップに進む。

ステップＳ４では、制御装置６０は、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁（本発明図示例では電池冷却用膨張弁４５ｅが２つ設けられているが各々の電池冷却用膨張弁）４５ｅの開度優先順位を、
（ｉ）リア乗員がいるか否か、
（ｉｉ）フロント空調装置２０がクールダウン中であるか否か、
に基づいて決定する。

なお、クールダウン中であるか否かは、空調装置２０，３０のそれぞれで、ＴＡＯから決定される目標吹出温度と実際の環境下で使われる吹出温度に乖離があるか否か、または、空調装置２０，３０が両方ＯＮされるとともに電池冷却要求されてから所定時間経過する前か否かで判断する。
「実際の環境下で使われる吹出温度」は、冷房運転中にあっては空調装置２０，３０における空調用熱交換器２３，３３の温度または空調用熱交換器２３，３３の下流側の温度と略等しいため、フロント空調装置２０にあってはフロントエバフィンセンサ２３ａで検知し、リア空調装置３０にあってはリアエバ後センサ３３ａで検知する。
また、「所定時間」は、図７に示すように、電池の温度に基づく電池冷却要求レベルに応じて決定される。なお、図７は、所定時間の一例を示しており、電池の温度４０℃以上を、レベル１～レベル６の電池冷却要求レベルに分類し、電池冷却要求レベルが大になる程（電池温度が高くなる程）、所定時間が短くされている。なお、目標吹出温度ＴＡＯが変化したとき、所定時間が再設定されるようになっている。

・上記（ｉ）について
（ｉ－１）リア乗員がいる場合、フロント空調装置２０およびリア空調装置３０がクールダウン中であるか否かにかかわらず、リア空調用膨張弁４３ｃの開度を、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅよりも優先して、図４に従って（リアのＴＡＯに応じて）決定する。これにより、リア乗員がいる場合には、リア空調用熱交換器３３への冷媒流量がフロント空調用熱交換器２３や電池冷却用熱交換器４５ａに比べて確保され、リア空調装置３０による空調が、フロント空調装置２０による空調や電池冷却よりも優先される。

（ｉ－２）一方、リア乗員がいない場合、フロント空調装置２０およびリア空調装置３０がクールダウン中であるか否かにかかわらず、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅの開度を、リア空調用膨張弁４３ｃの開度よりも優先して、図３、図５に従って（フロントのＴＡＯに応じて、電池温度と冷媒温度の差に応じて）決定する。これにより、リア乗員がいない場合には、フロント空調用熱交換器２３と電池冷却用熱交換器４５ａへの冷媒流量がリア空調用熱交換器３３に比べて確保され、フロント空調装置２０による空調と電池冷却が、リア空調装置３０による空調よりも優先される。

・上記（ｉｉ）について
（ｉｉ－１）フロント空調装置２０がクールダウン中である場合、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度を、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度よりも優先して、図３に従って（フロントのＴＡＯに応じて）決定する。これにより、フロント空調用熱交換器２３への冷媒流量が電池冷却用熱交換器４５ａに比べて確保され、フロント空調装置２０による空調が電池冷却よりも優先される。

（ｉｉ－２）一方、フロント空調装置２０がクールダウン中でない場合、すなわち、フロント空調装置２０がクールダウン終了後の室内温度安定時である場合、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度を、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度よりも優先して、図５に従って（電池温度と冷媒温度の差に応じて）決定する。これにより、電池冷却用熱交換器４５ａへの冷媒流量がフロント空調用熱交換器２３に比べて確保され、電池冷却がフロント空調装置２０による空調よりも優先される。

上記（ｉ）と（ｉｉ）により、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位は、つぎのようになる。

（ａ）リア乗員が有で、フロント空調装置２０がクールダウン中
リア空調用膨張弁４３ｃ＞フロント空調用膨張弁４２ｃ＞電池冷却用膨張弁４５ｅの優先順位となる。
詳しく説明する。まず、優先順位１番のリア空調用膨張弁４３ｃの開度を、図４に従って（リアのＴＡＯに応じて）決定する。そして、優先順位２番のフロント空調用膨張弁４２ｃの開度を、図３に従って（フロントのＴＡＯに応じて）決定する。その際、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度は、リア空調用熱交換器３３への冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で決定される。そして、優先順位３番の電池冷却用膨張弁４５ｅの開度を、図５に従って（電池温度と冷媒温度の差に応じて）決定する。その際、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度は、リア空調用熱交換器３３とフロント空調用熱交換器２３への冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で（できる限りで）決定される。

（ｂ）リア乗員が有で、フロント空調装置２０がクールダウン中ではないとき
リア空調用膨張弁４３ｃ＞電池冷却用膨張弁４５ｅ＞フロント空調用膨張弁４２ｃの優先順位となる。
詳しく説明する。まず、優先順位１番のリア空調用膨張弁４３ｃの開度を、図４に従って（リアのＴＡＯに応じて）決定する。そして、優先順位２番の電池冷却用膨張弁４５ｅの開度を、図５に従って（電池温度と冷媒温度の差に応じて）決定する。その際、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度は、リア空調用熱交換器３３への冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で決定される。そして、優先順位３番のフロント空調用膨張弁４２ｃの開度を、図３に従って（フロントのＴＡＯに応じて）決定する。その際、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度は、リア空調用熱交換器３３と電池冷却用熱交換器４５ａへの冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で（できる限りで）決定される。

（ｃ）リア乗員が無で、フロント空調装置２０がクールダウン中
フロント空調用膨張弁４２ｃ＞電池冷却用膨張弁４５ｅ＞リア空調用膨張弁４３ｃの優先順位となる。
詳しく説明する。まず、優先順位１番のフロント空調用膨張弁４２ｃの開度を、図３に従って（フロントのＴＡＯに応じて）決定する。そして、優先順位２番の電池冷却用膨張弁４５ｅの開度を、図５に従って（電池温度と冷媒温度の差に応じて）決定する。その際、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度は、フロント空調用熱交換器２３への冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で決定される。そして、優先順位３番のリア空調用膨張弁４３ｃの開度を、図４に従って（リアのＴＡＯに応じて）決定する。その際、リア空調用膨張弁４３ｃの開度は、フロント空調用熱交換器２３と電池冷却用熱交換器４５ａへの冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で（できる限りで）決定される。

（ｄ）リア乗員が無で、フロント空調装置２０がクールダウン中ではないとき
電池冷却用膨張弁４５ｅ＞フロント空調用膨張弁４２ｃ＞リア空調用膨張弁４３ｃの優先順位となる。
詳しく説明する。まず、優先順位１番の電池用膨張弁４５ｅの開度を、図５に従って（電池温度と冷媒温度の差に応じて）決定する。そして、優先順位２番のフロント空調用膨張弁４２ｃの開度を、図３に従って（フロントのＴＡＯに応じて）決定する。その際、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度は、電池冷却用熱交換器４５ａへの冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で決定される。そして、優先順位３番のリア空調用膨張弁４３ｃの開度を、図４に従って（リアのＴＡＯに応じて）決定する。その際、リア空調用膨張弁４３ｃの開度は、フロント空調用熱交換器２３と電池冷却用熱交換器４５ａへの冷媒供給量を確保した上で、残った冷媒量の範囲内で（できる限りで）決定される。

なお、フロント、リアの空調用熱交換器２３、３３に冷媒を流してフロント、リアの空調装置２０、３０が作動しているときに、電池冷却要求があり電池冷却用熱交換器２３に冷媒を流すと、フロント、リアの空調装置２０，３０の吹出温度が変動（上昇）するが、リア乗員が有る場合には、リア空調を最優先させるために、リア空調装置３０の吹出温度を変更させないように各膨張弁４２ｃ、４３ｃ、４５ｅの開度が決定されることが望ましい。

図８は、図６におけるステップＳ４における制御（フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位を決定する制御）が実行された後における、制御装置６０の制御ルーチンを示すフローチャートである。図８に示す制御は、図６におけるステップＳ４における制御が実行されているときに所定時間間隔で行われる。

まず、ステップＳ１０１で、乗員によるリア空調の操作があるか否かを判定する。ステップＳ１０１でリア空調の操作がないと判定した場合には、図６におけるステップＳ４における制御をそのまま実行させて、エンドステップに進む。一方、ステップＳ１０１でリア空調の操作があると判定した場合には、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、リア空調の操作があったときにはリア空調装置３０がクールダウン中となるため、リア空調装置３０がクールダウン終了して室内温度安定時になるまで、リア乗員の有無にかかわらず、リア空調用膨張弁４３ｃの開度を、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅの開度よりも優先させる（上記（ａ）または（ｂ）と同様にする）。そして、エンドステップに進む。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。

（Ａ）制御装置６０が、リア乗員がいるときには、リア空調用膨張弁４３ｃの開度を、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅのそれぞれの開度よりも優先して決定するため、リア乗員がいるときにはリア空調が最も優先され、リア乗員の快適性を確保できる。一方、制御装置６０が、リア乗員がいないときには、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅのそれぞれの開度を、リア空調用膨張弁４３ｃの開度よりも優先して決定するため、リア乗員がいないときにはフロント空調と電池冷却がリア空調よりも優先され、フロント乗員の快適性が確保されるとともに電池冷却させて電池の劣化を抑制することができる。

（Ｂ）制御装置６０が、フロント空調装置２０がクールダウン中は、フロント空調用膨張弁４２ｃの開度を電池冷却用膨張弁４５ｅの開度よりも優先して決定するため、フロント空調が電池冷却よりも優先され、フロント乗員の快適性を確保できる。一方、制御装置６０が、フロント空調装置２０のクールダウン終了後は、電池冷却用膨張弁４５ｅの開度をフロント空調用膨張弁４２ｃの開度よりも優先して決定するため、電池冷却がフロント空調よりも優先され、電池の劣化を抑制することができる。

（C）制御装置６０が、フロント空調用膨張弁４２ｃ、リア空調用膨張弁４３ｃおよび電池冷却用膨張弁４５ｅの開度の優先順位を決定する制御（図６のステップＳ４における制御）が実行された後であっても、リア空調の操作があったときには、リア空調用膨張弁４３ｃの開度を、フロント空調用膨張弁４２ｃと電池冷却用膨張弁４５ｅの開度よりも優先させる制御（図８のステップＳ１０２における制御）を実行するため、リア空調の操作があった際には、リア空調をフロント空調および電池冷却よりも優先できる。

１０ 車両用空調装置
２０ フロント空調装置
２１ フロント空調ダクト
２２ フロントブロワ
２３ フロント空調用熱交換器
３０ リア空調装置
３１ リア空調ダクト
３２ リアブロワ
３３ リア空調用熱交換器
４０ 冷凍サイクル
４１ 共通流路
４２ フロント側空調流路
４２ｂ フロントエバ前電磁弁
４２ｃ フロント空調用膨張弁
４３ リア側空調流路
４３ｂ リアエバ前電磁弁
４３ｃ リア空調用膨張弁
４４ 空調側流路
４５ 電池冷却側流路
４５ａ 電池冷却用熱交換器
４５ｄ 電池側電磁弁
４５ｅ 電池冷却用膨張弁
５０ 冷却水回路
６０ 制御装置
７４ 着座センサ
８０ 電池パック

Claims (2)

1. 圧縮機、フロント空調装置に設けられるフロント空調用熱交換器、リア空調装置に設けられるリア空調用熱交換器、電池冷却用の電池冷却用熱交換器、フロント空調用膨張弁、リア空調用膨張弁、電池冷却用膨張弁、を冷媒が流れる冷凍サイクルを有する冷却システムであって、
   前記フロント空調用熱交換器と前記リア空調用熱交換器に前記冷媒が流入して前記フロント空調装置と前記リア空調装置が作動しているときであって前記電池を冷却する電池冷却要求があるときに、前記フロント空調用膨張弁、前記リア空調用膨張弁および前記電池冷却用膨張弁の開度の優先順位を決める制御装置を有しており、
   前記制御装置は、リア乗員がいるときには、前記リア空調用膨張弁の開度を、前記フロント空調用膨張弁と前記電池冷却用膨張弁のそれぞれの開度よりも優先して決定し、前記リア乗員がいないときには、前記フロント空調用膨張弁と前記電池冷却用膨張弁のそれぞれの開度を、前記リア空調用膨張弁の開度よりも優先して決定する、冷却システム。
2. 前記制御装置は、前記フロント空調装置がクールダウン中にあっては、前記フロント空調用膨張弁の開度を、前記電池冷却用膨張弁の開度よりも優先して決定し、前記フロント空調装置がクールダウン終了後にあっては、前記電池冷却用膨張弁の開度を、前記フロント空調用膨張弁の開度よりも優先して決定する、請求項１記載の冷却システム。

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