JP6836209B2 - Vehicle cooling system - Google Patents
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Description
この明細書における開示は、車両用冷却システムに関する。 The disclosure in this specification relates to a vehicle cooling system.
特許文献１は、室内空調ユニットと二次電池とを備え、共通の冷媒を用いて空調運転と二次電池の冷却運転とを行う冷却システムを開示している。冷却システムは、車室内へ送風される室内用送風空気の温度を調整する機能を果たすと共に、二次電池に向けて送風される電池用送風空気の温度を調整する機能を果たすように構成されている。
従来技術の構成では、電池冷却を行う際に、空調要求がない場合には電池冷却単独運転を行うが、空調要求がある場合には、電池冷却運転と同時に空調運転を行うように制御していた。この場合、外気温が非常に低く液バック現象や熱交換器への着霜が引き起こされるなど、冷凍サイクルが十分な冷凍能力を発揮することのできない状況下においても空調運転を継続してしまっていた。あるいは、冷凍サイクルが運転できない状況下であると判断された場合には、圧縮機を停止するなどして冷凍サイクル全体の運転を停止させていた。このため、空調運転に起因して冷凍サイクルが本来の冷凍能力で運転できなくなった場合に、二次電池などの冷却対象物の冷却運転についても十分な冷却ができなくなってしまっていた。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、車両用冷却システムにはさらなる改良が求められている。 In the configuration of the prior art, when cooling the battery, if there is no air conditioning request, the battery cooling independent operation is performed, but if there is an air conditioning request, the air conditioning operation is controlled to be performed at the same time as the battery cooling operation. It was. In this case, the air conditioning operation is continued even in a situation where the refrigeration cycle cannot exert sufficient refrigerating capacity, such as a liquid back phenomenon or frost formation on the heat exchanger due to the extremely low outside air temperature. It was. Alternatively, when it is determined that the refrigeration cycle cannot be operated, the operation of the entire refrigeration cycle is stopped by stopping the compressor or the like. For this reason, when the refrigeration cycle cannot be operated with the original refrigerating capacity due to the air-conditioning operation, the cooling operation of the object to be cooled such as the secondary battery cannot be sufficiently cooled. Further improvements are sought in vehicle cooling systems in the above aspects, or in other aspects not mentioned.
開示される１つの目的は、安定して冷却対象物の冷却を行うことのできる車両用冷却システムを提供することにある。 One object disclosed is to provide a vehicle cooling system capable of stably cooling an object to be cooled.
ここに開示された車両用冷却システムは、圧縮機（１１）と室外熱交換器（１３）とを接続して冷媒が流れる共通流路（１０）と、車両の内部を空調する際に用いる空調用熱交換器（２３）と、共通流路に接続されて、空調用熱交換器に冷媒が流れる流路を提供する空調用流路（２０）と、空調用流路に設けられて、空調用熱交換器に流入する冷媒の量を制御する空調用開閉弁（２１、４２１）と、車両に搭載されている冷却対象物（３５、３３５）の冷却に用いる冷却用熱交換器（３３、３３３）と、共通流路に接続されて、冷却用熱交換器に冷媒が流れる流路を提供する冷却用流路（３０、３３０）と、冷却用流路に設けられて、冷却用熱交換器に流入する冷媒の量を制御する冷却用開閉弁（３１、３３１、４２１）と、空調用熱交換器に風を流す空調用送風機（２６）と、空調用送風機による風の流れにおいて、空調用熱交換器よりも上流に設けられた温度センサ（２７）と、冷却対象物を冷却する冷却要求がある場合であって、温度センサで測定した周囲温度が空調用熱交換器での冷媒の蒸発温度以上の温度に設定された下限温度よりも低い場合に、空調用開閉弁を閉状態とし、冷却用開閉弁を開状態とする制御部（５０）とを備えている。 The vehicle cooling system disclosed here includes a common flow path (10) in which a compressor (11) and an outdoor heat exchanger (13) are connected to allow refrigerant to flow, and air conditioning used to air-condition the inside of the vehicle. The heat exchanger (23), the air conditioning flow path (20) connected to the common flow path and providing the flow path for the refrigerant to flow through the air conditioning heat exchanger, and the air conditioning flow path provided in the air conditioning flow path for air conditioning. Air conditioning on-off valves (21, 421) that control the amount of refrigerant flowing into the heat exchanger, and cooling heat exchangers (33,) used to cool the objects to be cooled (35, 335) mounted on the vehicle. 333), a cooling flow path (30, 330) connected to a common flow path and providing a flow path for flowing a refrigerant to a cooling heat exchanger, and a cooling flow path provided in the cooling flow path for cooling heat exchange. Cooling on-off valves (31, 331, 421) that control the amount of refrigerant flowing into the vessel, air-conditioning blowers (26) that blow air through the air-conditioning heat exchanger, and air-conditioning in the air flow by the air-conditioning blower. When there is a cooling request to cool the object to be cooled with the temperature sensor (27) provided upstream from the heat exchanger, the ambient temperature measured by the temperature sensor is the refrigerant in the air conditioning heat exchanger. It is provided with a control unit (50) that closes the air conditioning on-off valve and opens the cooling on-off valve when the temperature is lower than the lower limit temperature set to the evaporation temperature or higher.
開示された車両用冷却システムによると、制御部は、冷却対象物を冷却する冷却要求がある場合であって、空調用熱交換器の周囲温度が下限温度よりも低い場合に、空調用開閉弁を閉状態とし、冷却用開閉弁を開状態としている。このため、空調用熱交換器において周囲から冷媒が蒸発するのに十分な熱が得られない場合には、空調用流路に冷媒を流さず、冷却用流路を用いた冷却を維持している。したがって、圧縮機に液体の冷媒が吸い込まれてしまう液バック現象や空調用熱交換器の表面に対する着霜などによる動作不良が発生することを低減できる。さらに、圧縮機を停止させることなく空調用熱交換器に起因する動作不良の発生を回避できるため、冷却用流路を用いた冷却対象物の冷却運転を安定して維持することができる。 According to the disclosed vehicle cooling system, the control unit is an air conditioning on-off valve when there is a cooling request to cool the object to be cooled and the ambient temperature of the air conditioning heat exchanger is lower than the lower limit temperature. Is closed and the cooling on-off valve is open. Therefore, when sufficient heat is not obtained for the refrigerant to evaporate from the surroundings in the air conditioning heat exchanger, the refrigerant is not flowed through the air conditioning flow path, and cooling using the cooling flow path is maintained. There is. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of malfunction due to the liquid back phenomenon in which the liquid refrigerant is sucked into the compressor and the frost formation on the surface of the heat exchanger for air conditioning. Further, since it is possible to avoid the occurrence of malfunction due to the heat exchanger for air conditioning without stopping the compressor, it is possible to stably maintain the cooling operation of the object to be cooled using the cooling flow path.
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The disclosed aspects of this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference numerals in parentheses described in this section exemplify the correspondence with the parts of the embodiments described later, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and effects disclosed herein will be made clearer by reference to the subsequent detailed description and accompanying drawings.
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。 A plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, functionally and / or structurally corresponding parts and / or related parts may be designated with the same reference code or reference codes having a hundreds or more different digits. For the corresponding and / or associated part, the description of other embodiments can be referred to.
第１実施形態
図１において、車両用冷却システム１は、車両に搭載されている。車両用冷却システム１は、車室内の空調運転を行う空調機能を備えている。空調運転としては、冷房運転や暖房運転などの車室内空気の温度を調整する運転を含んでいる。空調運転としては、除湿運転などの車室内空気の湿度を調整する運転を含んでいる。空調運転においては、空調用ダクト２を用いて空調風を車室内に流すことで必要な空調を行う。
1st Embodiment In FIG. 1, the
車両用冷却システム１は、車室内に搭載された冷却対象物を冷却する冷却運転を行う冷却機能を備えている。冷却運転としては、発熱部品である二次電池３５などの電子部品を冷却する運転を含んでいる。冷却運転としては、冷却対象物の冷却に使用する熱媒体を冷却する運転を含んでいる。言い換えると、冷却運転には冷却対象物を直接冷却する運転と、空気などの熱媒体を介して冷却対象物を間接冷却する運転とを含んでいる。冷却運転においては、冷却対象物である二次電池３５を内部に備えた電池用ダクト３を用いて、冷却風を冷却対象物に対して流すことで必要な冷却を行う。
The
冷却対象物としては、冷却を必要とする対象であればよく、二次電池３５に限られない。例えば、二次電池３５とともに用いる充電器やパワーコントロールユニットであってもよい。例えば、自動運転などの制御に用いる電子機器であってもよい。例えば、モータやジェネレータなどを備えたトランスアクスルであってもよい。
The object to be cooled may be any object that requires cooling, and is not limited to the
車両用冷却システム１は、内部に冷媒が流れる共通流路１０と空調用流路２０と電池用流路３０とを備えている。空調用流路２０は、車室内の冷房運転などの空調運転を行う際に用いる冷媒流路である。電池用流路３０は、冷却対象物である二次電池３５を冷却する冷却運転を行う際に用いる冷媒流路である。共通流路１０は、空調運転を行う場合にも冷却運転を行う場合にも共通で用いる冷媒流路である。言い換えると、共通流路１０と空調用流路２０と電池用流路３０とは車両用冷却システム１における冷凍サイクルの冷媒回路を構成している。
The
共通流路１０は、圧縮機１１と凝縮器１２と室外熱交換器１３とを備えている。圧縮機１１は、気体の冷媒を吸い込んで圧縮することで高温高圧の状態で冷媒を吐き出す装置である。圧縮機１１は、電力を用いて駆動する電動圧縮機である。このため、圧縮機１１のオンオフ制御や圧縮機１１の運転周波数を任意に制御できる。ただし、電動圧縮機ではなくエンジンの駆動と連動して動力を得るように構成してもよい。凝縮器１２は、高温高圧の冷媒の熱を周囲に放熱させて、気体の冷媒を液体に凝縮させる装置である。室外熱交換器１３は、外気と冷媒とを熱交換させる装置である。室外熱交換器１３における熱交換を促進させるために、室外熱交換器１３に対して風を送る送風機を備えてもよい。
The
空調用流路２０は、共通流路１０における室外熱交換器１３よりも下流側と圧縮機１１の吸込み側とをつないでいる流路である。空調用流路２０は、空調用開閉弁２１と空調用膨張弁２２と空調用熱交換器２３とを備えている。空調用開閉弁２１は、空調用流路２０に冷媒が流れる状態と流れない状態とに切り替える弁装置である。空調用膨張弁２２は、空調用流路２０を流れる冷媒を膨張させる弁装置である。言い換えると、空調用膨張弁２２は、空調用膨張弁２２を通過する前後で冷媒に圧力差を生じさせて、冷媒を蒸発させやすくする減圧装置である。空調用熱交換器２３は、車室内に送風される空気と冷媒とを熱交換させる装置である。空調用熱交換器２３は、内部で冷媒を蒸発させることで周囲の空気から気化熱を奪う。空調用熱交換器２３は、冷房運転における冷却源として用いられる。
The air
空調用ダクト２の入口である空調空気の流れの最上流には、内外気切り替えドア２５が設けられている。内外気切り替えドア２５は、車両の空調運転において内気を取り込むか外気を取り込むかを切り替える装置である。空調運転が内気循環モードの場合には、内外気切り替えドア２５を内気側が開放するように切り替えて、車室内で空調空気を循環するようにする。一方、空調運転が外気導入モードの場合には、内外気切り替えドア２５を外気側が開放するように切り替えて、車室外から空気を取り込んで車室内を流すようにする。
An inside / outside
内外気切り替えドア２５と空調用熱交換器２３との間には、空調用送風機２６が設けられている。空調用送風機２６は、車室内に空調風を送るための装置である。空調用送風機２６は、空調用熱交換器２３や暖房用熱交換器４３に向かって風を流す。空調用送風機２６と空調用熱交換器２３との間には、空調用温度センサ２７が設けられている。空調用温度センサ２７は、空調用熱交換器２３の周囲温度を測定するセンサである。空調用温度センサ２７は、空調用送風機２６による風の流れにおいて、空調用熱交換器２３よりも上流に位置している。周囲温度とは、空調用温度センサ２７で測定される空調用熱交換器２３と熱交換する前の送風空気の温度である。
An
電池用流路３０は、空調用流路２０と同じく共通流路１０における室外熱交換器１３よりも下流側と圧縮機１１の吸込み側とをつないでいる流路である。電池用流路３０は、電池用開閉弁３１と電池用膨張弁３２と電池用熱交換器３３とを備えている。電池用開閉弁３１は、電池用流路３０に冷媒が流れる状態と流れない状態とに切り替える弁装置である。電池用膨張弁３２は、電池用流路３０を流れる冷媒を膨張させる弁装置である。言い換えると、電池用膨張弁３２は、電池用膨張弁３２を通過する前後で冷媒に圧力差を生じさせて、冷媒を蒸発させやすくする減圧装置である。電池用熱交換器３３は、発熱部品である二次電池３５に送風される空気と冷媒とを熱交換させる装置である。電池用熱交換器３３は、内部で冷媒を蒸発させることで周囲の空気から気化熱を奪う。電池用熱交換器３３は、冷却運転における冷却源として用いられる。電池用流路３０は、冷却用流路を提供する。電池用開閉弁３１は、冷却用開閉弁を提供する。電池用熱交換器３３は、冷却用熱交換器を提供する。
Like the air
電池用ダクト３は、内部で空気が循環する形状である。電池用ダクト３は、外気をダクト内部に導入する開口などを備えていない。このため、電池用ダクト３においては、積極的には外気を導入せず、内気を循環させて冷却対象物を冷却する風路を提供している。ただし、電池用ダクト３に外気導入が可能な開口を備えるようにしてもよい。
The
電池用ダクト３の内部には、電池用熱交換器３３と二次電池３５と電池用送風機３６とを備えている。二次電池３５は、車両に電力を供給するバッテリとして機能する。二次電池３５は、車両に電力を供給する給電時と、回生エネルギーの回収や充電器を介した外部からの電力供給によって電力を蓄える充電時とにおいて、特に大きな熱が発生しやすい発熱部品である。二次電池３５は、二次電池３５の温度を測定する電池用温度センサ３７を備えている。電池用温度センサ３７は、二次電池３５に直接接触して設けられている。電池用送風機３６は、電池用熱交換器３３で熱交換した冷却風を二次電池３５に向かって送る装置である。二次電池３５は、冷却対象物を提供する。
Inside the
車両用冷却システム１は、内部に熱媒体が流れる暖房用流路４０を備えている。暖房用流路４０は、車室内の暖房運転などの空調運転を行う場合に用いる流路である。暖房用流路４０は、冷凍サイクルを構成する共通流路１０と空調用流路２０と電池用流路３０とは独立した流路である。暖房用流路４０を流れる熱媒体は、例えば水や不凍液などの液体である。
The
暖房用流路４０は、ポンプ４１と凝縮器１２と暖房用熱交換器４３とリザーバタンク４４とヒータ４５とを備えている。ポンプ４１は、暖房用流路４０に熱媒体を流す装置である。リザーバタンク４４は、温度上昇に伴って熱媒体の体積が増加した場合であっても、暖房用流路４０における圧力が上昇しすぎないように圧力を調整する装置である。暖房用熱交換器４３は、内部を流れる熱媒体と周囲を流れる空気とを熱交換する装置である。ヒータ４５は、暖房用流路４０を循環する熱媒体を加熱する装置である。
The
凝縮器１２は、共通流路１０を流れる冷媒と暖房用流路４０を流れる熱媒体とを熱交換している。ここで、共通流路１０を流れる冷媒は、圧縮機１１により圧縮されたことで高温の状態である。したがって、凝縮器１２はヒータ４５と同様に熱媒体を加熱する機能を有している。
The
図２において、車両用冷却システム１は、車両用冷却システム１の運転を制御する制御部５０を備えている。制御部５０は、空調用温度センサ２７と空調スイッチ２９と電池用温度センサ３７とに接続されている。制御部５０は、空調用温度センサ２７から空調用熱交換器２３の上流における周囲温度を取得する。また、電池用温度センサ３７から二次電池３５の温度を取得する。制御部５０は、空調スイッチ２９から空調運転に関する情報を取得する。空調スイッチ２９は、乗員によって操作されるスイッチであって、空調運転のオンオフや空調目標温度や内気循環モードと外気導入モードとのどちらのモードを選択するかなどの空調運転に関する情報を設定する装置である。
In FIG. 2, the
制御部５０は、圧縮機１１と接続されている。制御部５０は、圧縮機１１の運転のオンオフや運転周波数を制御して空調運転や電池冷却運転における冷却の有無や冷却能力の大きさを制御する。
The
制御部５０は、空調用開閉弁２１と内外気切り替えドア２５と空調用送風機２６とに接続されている。制御部５０は、空調用開閉弁２１を開状態と閉状態とに切り替える制御を行う。さらに、空調用開閉弁２１の開状態においては、開度の大きさを制御することで通過可能な冷媒流量を制限した絞り状態にも設定可能である。すなわち、空調用開閉弁２１を通過する冷媒流量の増減を細かく制御可能である。制御部５０は、空調スイッチ２９で設定された情報に基づき、内外気切り替えドア２５を制御して内気循環モードと外気導入モードとの切り替えを行う。ただし、乗員によって内気循環モードが選択された状態であっても、フロントガラスの防曇などを目的として外気導入モードに強制的に切り替える制御を行う場合がある。制御部５０は、空調用送風機２６を制御して、空調用熱交換器２３を通過する風の量を調整する。
The
制御部５０は、電池用開閉弁３１と電池用送風機３６とに接続されている。制御部５０は、電池用開閉弁３１を開状態と閉状態とに切り替える制御を行う。さらに、電池用開閉弁３１の開状態においては、開度の大きさを制御することで通過可能な冷媒流量を制限した絞り状態にも設定可能である。すなわち、電池用開閉弁３１を通過する冷媒流量の増減を細かく制御可能である。制御部５０は、電池用送風機３６を制御して、電池用熱交換器３３を通過して二次電池３５に吹き付けられる風の量を調整する。
The
制御部５０は、ポンプ４１とヒータ４５とに接続されている。制御部５０は、ポンプ４１の運転のオンオフや出力の大きさを制御して暖房運転の有無や暖房能力の大きさを制御する。制御部５０は、ヒータ４５のオンオフや出力の大きさを制御して暖房能力の大きさを制御する。ここで、凝縮器１２を用いた高温冷媒との熱交換により暖房用流路４０を流れる熱媒体を十分に加熱できる場合には、暖房運転中であってもヒータ４５を運転しなくてもよい。
The
図３は、車室内の冷房運転と二次電池３５の冷却運転を同時に行っている状態である。暖房運転については停止している。以下に、車両用冷却システム１における動作を説明する。図において、冷媒や熱媒体が流れる流路は実線で示し、冷媒や熱媒体が流れない流路は破線で示している。
FIG. 3 shows a state in which the cooling operation of the vehicle interior and the cooling operation of the
圧縮機１１を運転することで、共通流路１０などの冷媒流路に冷媒を流している。凝縮器１２において、冷媒は暖房用流路４０の熱媒体と熱交換を行うが、暖房用流路４０の熱媒体が循環していないため積極的には熱交換できない状態である。言い換えると、冷媒の熱を積極的に放熱できず、冷媒の凝縮があまり促進されていない状態である。
By operating the
凝縮器１２を流れ出た冷媒は、室外熱交換器１３に流れ込む。室外熱交換器１３においては、外気と冷媒とが熱交換して冷媒の温度が低下する。ここで、凝縮器１２において凝縮しきれなかった気体の冷媒が存在する場合には、室外熱交換器１３で冷却されて液体の冷媒に凝縮される。空調用開閉弁２１と電池用開閉弁３１とは、ともに開状態である。このため、室外熱交換器１３を流れ出た冷媒は、空調用流路２０と電池用流路３０との２つの流路に分かれてそれぞれの流路を流れる。
The refrigerant that has flowed out of the
空調用流路２０を流れる冷媒は、開状態の空調用開閉弁２１を通過して空調用膨張弁２２で膨張される。言い換えると、冷媒が減圧されて蒸発しやすい状態となる。その後、空調用熱交換器２３を流れる過程で周囲の空気から気化熱を奪って冷媒が蒸発する。言い換えると、空調用熱交換器２３が周囲の空気を冷やす冷却源として機能する。空調用熱交換器２３を通過した冷媒は、圧縮機１１に吸い込まれて一連の循環を繰り返す。
The refrigerant flowing through the air
電池用流路３０を流れる冷媒は、開状態の電池用開閉弁３１を通過して電池用膨張弁３２で膨張される。言い換えると、冷媒が減圧されて蒸発しやすい状態となる。その後、電池用熱交換器３３を流れる過程で周囲の空気から気化熱を奪って冷媒が蒸発する。言い換えると、電池用熱交換器３３が周囲の空気を冷やす冷却源として機能する。電池用熱交換器３３を通過した冷媒は、圧縮機１１に吸い込まれて一連の循環を繰り返す。
The refrigerant flowing through the
空調用ダクト２の内部において、空調用送風機２６で送られた風を空調用熱交換器２３で冷却している。その後、空調風は暖房用熱交換器４３を通過するが、暖房用熱交換器４３においては熱媒体が循環していないため、空調風がほとんど加熱されることなく、空調用熱交換器２３で冷却された冷風として車室内に送られる。
Inside the air-
ここで、空調用熱交換器２３の周囲温度が冷媒の蒸発温度よりも低い場合には、空調用熱交換器２３で周囲の空気から十分な気化熱を奪うことができない。その結果、冷媒が蒸発できずに液体のまま圧縮機１１に吸い込まれる液バック現象が引き起こされる場合がある。このような液バック現象は、外気温が氷点下を下回る寒冷地などを走行中に外気循環モードで冷房運転を行うなどした場合に、空調用熱交換器２３が低温の外気と熱交換されることで引き起こされやすい。
Here, when the ambient temperature of the air-
また、空調用熱交換器２３が０℃以下の外気にさらされることで空調用熱交換器２３の表面に着霜が生じる場合がある。空調用熱交換器２３の表面に霜が着くと冷媒が適切に空気との熱交換を行うことができず、熱交換効率の低下が引き起こされることがある。さらに、空調用熱交換器２３に霜が着いたままの状態で暖房運転を行うことで、暖房運転に通常時よりも多くのエネルギーを要する場合がある。
Further, when the air
また、圧縮機１１よりも上流に液バックを防止するためのアキュムレータを備えた冷凍サイクルにおいては、アキュムレータに多くの液冷媒が蓄えられるとともに、空調用熱交換器２３の内部にも液冷媒がたまってしまう場合がある。この状態では、冷凍サイクル全体として必要な冷媒量が不足し、電池用流路３０に適切な量の冷媒を流すことができない場合がある。
Further, in the refrigeration cycle provided with an accumulator to prevent liquid backing upstream of the
電池用ダクト３の内部において、電池用送風機３６で送られた風を電池用熱交換器３３で冷却している。その後、冷却風は二次電池３５と熱交換を行って二次電池３５を冷却する。言い換えると、冷却風は二次電池３５で加熱される。このため、電池用熱交換器３３では、二次電池３５から発生した熱を受けた空気から気化熱を奪って蒸発することができる。したがって、電池用熱交換器３３の周囲温度が低すぎるために、気化熱を奪うことができないといった事態が起こりにくい。言い換えると、電池用流路３０を流れる冷媒が、蒸発できずに液体のまま圧縮機１１に吸い込まれてしまう液バック現象が引き起こされにくい。また、電池用熱交換器３３への着霜などに伴う動作不良についても空調用熱交換器２３に比べて起こされにくい。
Inside the
図４は、二次電池３５に対して電池冷却の単独運転を行っている状態である。すなわち、電池冷却運転を行いながら、冷房運転については停止している。また、電池冷却運転と同時に暖房運転を行っている状態である。以下に、車両用冷却システム１における動作を説明する。図において、冷媒や熱媒体が流れる流路は実線で示し、冷媒や熱媒体が流れない流路は破線で示している。
FIG. 4 shows a state in which the
圧縮機１１を運転することで、共通流路１０などの冷媒流路に冷媒を流している。凝縮器１２において、冷媒は暖房用流路４０を流れる熱媒体と積極的に熱交換を行う状態である。言い換えると、高温の冷媒が積極的に熱媒体を加熱している状態である。
By operating the
凝縮器１２を流れ出た液体の冷媒は、室外熱交換器１３を流れる過程で冷却される。空調用開閉弁２１は閉状態であり、電池用開閉弁３１は開状態であるため、室外熱交換器１３を流れ出た冷媒は、電池用流路３０のみを流れ、空調用流路２０には流れない。
The liquid refrigerant flowing out of the
電池用流路３０を流れる冷媒は、電池用開閉弁３１を通過して電池用膨張弁３２で膨張される。その後、電池用熱交換器３３において周囲の空気から気化熱を奪って冷媒が蒸発する。電池用熱交換器３３を通過した冷媒は、圧縮機１１に吸い込まれて一連の循環を繰り返す。ここで、冷媒は液バック現象や着霜などに伴う動作不良が引き起こされにくい電池用流路３０のみを流れる。このため、冷凍サイクルの運転状態を安定して維持しやすい。言い換えると、空調用流路２０に冷媒を流さないため、冷凍サイクルの動作不良を引き起こしにくい。
The refrigerant flowing through the
ポンプ４１を運転することで、熱媒体を暖房用流路４０に流している。凝縮器１２において、高温の冷媒から熱を受けて暖房用流路４０を流れる熱媒体が加熱される。この時、冷媒は圧縮機１１での圧縮に伴う熱と二次電池３５の排熱から吸収した熱とを有しているため、熱媒体としては二次電池３５で発生した熱も含めて加熱されることとなる。さらに、凝縮器１２の内部において、冷媒の流れと熱媒体の流れは対向流の関係である。すなわち、２つの流体が逆向きに流れることによって並行流で流れる場合に比べてより効率的に熱交換を行うことができる。凝縮器１２で加熱された熱媒体は、ヒータ４５でさらに加熱される。ただし、凝縮器１２で十分に加熱されている場合にはヒータ４５による加熱を省略してもよい。すなわち、ヒータ４５において出力を細かく制御することで、暖房用熱交換器４３に流入する直前の熱媒体を適切な温度に加熱することができる。
By operating the
凝縮器１２とヒータ４５とで加熱された熱媒体は、暖房用熱交換器４３に流れ込む。暖房用熱交換器４３では、内部を流れる熱媒体と周囲の空気とを熱交換して空気を加熱する。言い換えると、暖房用熱交換器４３が周囲の空気を暖める加熱源として機能する。暖房用熱交換器４３を通過した熱媒体は、リザーバタンク４４に流入した後、再びポンプ４１に吸い込まれて一連の循環を繰り返す。
The heat medium heated by the
空調用ダクト２の内部において、空調用送風機２６で送られた風を暖房用熱交換器４３で加熱している。暖房用熱交換器４３よりも風の流れの上流で、空調風は空調用熱交換器２３を通過するが、空調用熱交換器２３においては冷媒が循環していない。このため、冷媒と空気とはほとんど熱交換されることなく、暖房用熱交換器４３で加熱された温風として車室内に送られる。
Inside the
暖房運転においては、凝縮器１２での熱交換により冷媒の排熱を回収できるため、電池冷却の単独運転を同時に行うなどして、凝縮器１２に高温の冷媒が流れる構成とするとよい。これによると、ヒータ４５で消費するエネルギーを低減できる。特に電池用流路３０に冷媒を流すことで、二次電池３５の排熱を回収して暖房運転に利用できるため、より効率的に暖房運転を行うことができる。
In the heating operation, since the exhaust heat of the refrigerant can be recovered by heat exchange in the
車両用冷却システム１の冷房運転における制御の流れについて以下に説明する。図５において、乗員によって冷房運転のスイッチが押されるなどして車両用冷却システム１の運転が開始される場合、まずステップＳ１０１で下限温度を算出する。ここで、下限温度とは、空調用流路２０に冷媒を循環させた場合に、冷凍サイクルを適切に運転可能な温度範囲の下限値である。言い換えると、空調用熱交換器２３の周囲温度が下限温度よりも高い温度においては、空調用熱交換器２３で冷媒が周囲の空気から気化熱を奪って蒸発できるため、液体のまま圧縮機１１に戻ることがない。すなわち、冷凍サイクルを適切に運転できる状態である。一方、周囲温度が下限温度を下回ると、空調用熱交換器２３で十分な気化熱を奪うことができず、圧縮機１１に対して液体の冷媒が吸い込まれてしまう液バック現象などによる動作不良が引き起こされる可能性がある。すなわち、冷凍サイクルを適切に運転できない状態である。
The flow of control in the cooling operation of the
下限温度は、空調用熱交換器２３における冷媒の蒸発温度以上の温度である。例えば、空調用熱交換器２３における蒸発温度が５℃であって、内外気切り替えドア２５が外気導入モードである場合には、蒸発温度である５℃に対して５℃の余裕度を加えた１０℃が下限温度として算出される。空調用熱交換器２３における蒸発温度が５℃であって、内外気切り替えドア２５が内気循環モードである場合には、蒸発温度である５℃に対して３℃の余裕度を加えた８℃が下限温度として算出される。ここで、外気導入モードと内気循環モードとで余裕度の大きさが異なるのは、内気循環モードに比べて外気導入モードの方が周囲温度の変化が急である場合が多いためである。ただし、下限温度の値は上述した値に限られず、蒸発温度と等しい温度を下限温度に設定してもよい。あるいは、蒸発温度に対して５℃よりも大きな余裕度を設定してもよい。また、下限温度を車両の乗員が任意の温度に設定するなどしてもよい。
The lower limit temperature is a temperature equal to or higher than the evaporation temperature of the refrigerant in the air
下限温度の算出においては、空調用熱交換器２３における蒸発温度と内外気切り替えドア２５以外の要素を含めてもよい。例えば、空調用送風機２６の風量が閾値以上であれば、閾値未満の場合に比べて下限温度を高く設定するなどしてもよい。また、冷媒の種類や圧縮機１１の能力によって下限温度を変更してもよい。下限温度の設定後、ステップＳ１０２に進む。
In calculating the lower limit temperature, elements other than the evaporation temperature in the air
ステップＳ１０２では、空調用温度センサ２７を用いて空調用熱交換器２３の周囲温度を測定する。ここで、外気導入モードにおける周囲温度は、外気温度と略等しい温度である。したがって、外部環境に強く依存して周囲温度が変化しやすい。具体的には、車庫に収まった状態から外に出るなどして外気温度が急激に変わるケースなどが想定される。あるいは、渋滞中に周りの車両からの排熱により周囲温度が高い状態であったが、渋滞を抜けたことで急激に周囲温度が低下するケースなどが想定される。一方、内気循環モードにおける周囲温度は、外部環境にあまり強く依存せず周囲温度は変化しにくい。周囲温度の測定後、ステップＳ１１１に進む。
In step S102, the ambient temperature of the air
ステップＳ１１１では、測定した周囲温度が下限温度以上の温度か否かを判定する。周囲温度が下限温度以上の場合には、冷媒の蒸発に十分な熱を空調用熱交換器２３の周囲の空気が有していると判断して、ステップＳ１１２に進む。一方、周囲温度が下限温度未満の場合には、冷媒の蒸発に十分な熱を空調用熱交換器２３の周囲の空気が有していないと判断して、ステップＳ１１３に進む。
In step S111, it is determined whether or not the measured ambient temperature is at least the lower limit temperature. When the ambient temperature is equal to or higher than the lower limit temperature, it is determined that the air around the air
ステップＳ１１２では、空調用開閉弁２１を開状態とする。すなわち、空調用流路２０に冷媒が循環可能な状態とする。一方、ステップＳ１１３では、空調用開閉弁２１を閉状態とする。すなわち、空調用流路２０に冷媒が循環不可能な状態とする。これにより、冷凍サイクルにおいて液バック現象などに伴う動作不良が引き起こされる可能性が高い状態では、冷媒を流さないように空調用開閉弁２１の状態を切り替えている。空調用開閉弁２１を開状態または閉状態とした後、ステップＳ１２１に進む。
In step S112, the air conditioning on-off
ステップＳ１２１では、二次電池３５を冷却する必要があるか否かを示す電池冷却要求の有無について判定する。二次電池３５についての電池冷却要求がない場合には、二次電池３５を冷却する必要がないと判断してステップＳ１２２に進む。一方、二次電池３５についての電池冷却要求がある場合には、二次電池３５を冷却する必要があると判断してステップＳ１２３に進む。ここで、電池冷却要求の有無は、例えば電池用温度センサ３７で測定した二次電池３５の温度が閾値未満であるか、閾値以上であるかによって決定される。ただし、電池冷却要求の有無を乗員によって切り替えるようにしてもよい。あるいは、二次電池３５の温度によらず常に電池冷却要求がある状態としてもよい。この場合、電池用膨張弁３２の開度や電池用送風機３６を用いて冷却能力を調整することで、二次電池３５が冷却され過ぎてしまうことを防止するとよい。
In step S121, it is determined whether or not there is a battery cooling request indicating whether or not the
ステップＳ１２２では、電池用開閉弁３１を閉状態とする。すなわち、電池用流路３０に冷媒が循環不可能な状態とする。このステップＳ１２２に限らず、空調用開閉弁２１と電池用開閉弁３１との両方の弁装置が同時に閉状態となる場合には、電池用開閉弁３１が完全に閉状態となる前に圧縮機１１の運転を停止する。これにより冷媒の循環流路において冷媒圧力が異常に高くなることを防止する。ただし、空調用流路２０と電池用流路３０以外にも冷媒が循環可能な流路があるなど、圧縮機１１の運転により異常な高圧にならない場合には、圧縮機１１の運転を維持してもよい。電池用開閉弁３１を閉状態とした後、ステップＳ１３１に進む。
In step S122, the battery on-off
ステップＳ１３１では、空調スイッチ２９のオンオフの状態を判定する。空調スイッチ２９がオフの状態であれば、空調運転と電池冷却運転の両方の運転が不要な状態であるため、圧縮機１１を停止して車両用冷却システム１の運転を終了する。一方、空調スイッチ２９がオンの状態であれば、空調運転を維持するため、ステップＳ１０１に戻って一連の車両用冷却システム１の制御フローを繰り返す。
In step S131, the on / off state of the
ステップＳ１２３では、電池用開閉弁３１を開状態とする。すなわち、電池用流路３０に冷媒が循環可能な状態とする。その後、ステップＳ１２４で空調スイッチ２９のオンオフの状態を判定する。空調スイッチ２９がオフの状態であれば、電池冷却運転のみが必要な状態であるため、ステップＳ１１３に戻って空調用開閉弁２１を閉状態とする。一方、空調スイッチ２９がオンの状態であれば、空調運転を維持するため、ステップＳ１０１に戻って一連の車両用冷却システム１の制御フローを繰り返す。
In step S123, the battery on-off
上述した実施形態によると、制御部５０は、冷却対象物を冷却する冷却要求がある場合であって、空調用熱交換器２３の周囲温度が下限温度よりも低い場合に、空調用開閉弁２１を閉状態とし、電池用開閉弁３１を開状態としている。このため、空調用熱交換器２３で冷媒が十分に蒸発できない恐れのある場合に空調用熱交換器２３に冷媒が流れない状態となる。したがって、圧縮機１１に液体の冷媒が吸い込まれてしまう液バック現象などの動作不良が引き起こされることを低減できる。外気温が氷点下を大きく下回る寒冷地などにおいては、周囲温度が低くなりやすいため特に有用である。
According to the above-described embodiment, the
さらに、空調運転を停止する目的で圧縮機１１を停止させる必要がない。このため、空調運転を停止した状態であっても、圧縮機１１を運転して電池冷却運転が可能である。したがって、空調運転の有無に関わらず二次電池３５を冷却して二次電池３５を適切な温度範囲内に維持することができる。
Further, it is not necessary to stop the
内外気切り替えドア２５が外気導入モードである場合に、内気循環モードに比べて下限温度を高く設定している。このため、内気循環モードに比べて外気導入モードの方が早い段階で空調用開閉弁２１を閉状態とすることになる。したがって、外気が取り込まれることで周囲温度の変化が激しくなりやすい外気導入モードにおいて、より高い精度で液バック現象などの動作不良が引き起こされることを防止できる。言い換えると、外気循環モードに比べて内気循環モードの方が強制的に空調用開閉弁２１を閉状態にしにくい。このため、内気循環モードでの空調運転を長時間にわたって維持して車室内を快適な温度に保ちやすい。
When the inside / outside
凝縮器１２は、暖房用流路４０を流れる熱媒体と圧縮機１１から室外熱交換器１３に向かって共通流路１０を流れる冷媒とを熱交換させている。このため、凝縮器１２において、暖房用流路４０を流れる熱媒体が高温の冷媒によって加熱される。したがって、冷媒の排熱を回収して暖房運転における熱として利用できる。
The
凝縮器１２において、暖房用流路４０を流れる熱媒体と共通流路１０を流れる冷媒とが互いに対向した向きに流れている。このため、凝縮器１２の内部において冷媒と熱媒体との２つの流体が並行流で流れる場合に比べて、熱交換効率を高めることができる。
In the
凝縮器１２から暖房用熱交換器４３に向かう熱媒体を加熱するヒータ４５を備えている。このため、圧縮機１１が運転していない場合など凝縮器１２で熱媒体を十分に加熱できない場合であっても、ヒータ４５で熱媒体を加熱することで暖房用熱交換器４３の温度を上昇させて適切な暖房運転を実現できる。
A
暖房運転において、空調用開閉弁２１を閉状態とするとともに、電池用開閉弁３１を開状態として電池冷却の単独運転を行う。この場合、凝縮器１２で高温の冷媒から熱を受けて熱媒体が加熱されるため、ヒータ４５で消費するエネルギーを低減することができる。また、凝縮器１２においては、圧縮機１１での圧縮に伴う熱と二次電池３５から吸収した熱とを有する冷媒によって熱媒体が加熱される。このため、暖房運転において、間接的に二次電池３５の排熱を利用することができる。
In the heating operation, the air-conditioning on-off
冷却対象物は、車両に電力を供給する二次電池３５である。このため、車両への給電や充電において大きな電流が流れることで高温になりやすい二次電池３５を安定して冷却することができる。二次電池３５は、温度が高すぎると劣化が進みやすいため、安定して冷却を維持することができる技術を適用することは特に有用である。
The object to be cooled is a
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、二次電池３５を冷却するための補助冷却用流路２４０を備えている。
Second Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic embodiment. In this embodiment, an auxiliary
図６において、車両用冷却システム１は、二次電池３５を冷却するための補助冷却用流路２４０を備えている。補助冷却用流路２４０は、冷凍サイクルを構成する共通流路１０と空調用流路２０と電池用流路３０とは独立した流路である。補助冷却用流路２４０を流れる熱媒体は、例えば水や不凍液などの液体である。
In FIG. 6, the
補助冷却用流路２４０は、補助冷却用ポンプ２４１と補助冷却用熱交換器２４３と補助冷却用リザーバタンク２４４と補助冷却用ラジエータ２４５とを備えている。補助冷却用ポンプ２４１は、補助冷却用流路２４０に熱媒体を流す装置である。補助冷却用リザーバタンク２４４は、温度上昇に伴って熱媒体の体積が増加した場合であっても、補助冷却用流路２４０における圧力が上昇しすぎないように圧力を調整する装置である。補助冷却用熱交換器２４３は、内部を流れる熱媒体と二次電池３５とを熱交換する装置である。補助冷却用熱交換器２４３は、二次電池３５と直接接触した状態で設けられている。補助冷却用ラジエータ２４５は、補助冷却用流路２４０を循環する熱媒体の熱を空気中に放熱させて熱媒体を冷却する装置である。
The auxiliary
二次電池３５を冷却する電池冷却運転において、補助冷却用ポンプ２４１を運転することで、熱媒体を補助冷却用流路２４０に流している。補助冷却用ラジエータ２４５において、熱媒体が周囲の空気と熱交換して熱媒体の温度が低下する。
In the battery cooling operation for cooling the
補助冷却用ラジエータ２４５で温度が低下した熱媒体は、補助冷却用熱交換器２４３に流れ込む。補助冷却用熱交換器２４３では、内部を流れる熱媒体と二次電池３５とを熱交換して二次電池３５を冷却する。補助冷却用熱交換器２４３を通過した熱媒体は、補助冷却用リザーバタンク２４４に流入した後、再び補助冷却用ポンプ２４１に吸い込まれて一連の循環を繰り返す。
The heat medium whose temperature has dropped in the
補助冷却用流路２４０を用いた二次電池３５の冷却は、任意のタイミングで実施可能である。例えば、電池用流路３０に冷媒を循環させて電池用熱交換器３３を冷却源とした冷却運転を行っている最中に、補助冷却用流路２４０を用いた冷却を行うことで、２つの冷却源を併用して二次電池３５の冷却を行ってもよい。あるいは、電池用流路３０に冷媒を流していない状態で補助冷却用流路２４０のみを用いて二次電池３５を冷却してもよい。
Cooling of the
上述した実施形態によると、二次電池３５に対して電池用熱交換器３３と補助冷却用熱交換器２４３との２つの熱交換器を独立に用いて冷却することができる。このため、電池用熱交換器３３のみで電池冷却運転を行う場合に比べて、より早く二次電池３５を冷却することができる。さらに、補助冷却用熱交換器２４３による冷却のみで二次電池３５を冷却する時間を確保することで、電池用熱交換器３３に冷媒を流す目的のみで圧縮機１１を駆動する時間を短縮できる。したがって、二次電池３５の冷却に要するエネルギーを低減しやすい。
According to the above-described embodiment, the
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、二次電池３５を電池用熱交換器３３で直接冷却している。また、二次電池３５とは異なる冷却対象物である自動運転用機器３３５を冷却する機器用流路３３０を備えている。
Third Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic embodiment. In this embodiment, the
図７において、電池用熱交換器３３は、二次電池３５に対して直接接触するように設けられている。言い換えると、二次電池３５は、電池用熱交換器３３によって送風機を用いた間接冷却ではなく、直接冷却によって冷却されている。電池用熱交換器３３においては、周囲の空気だけでなく直接接触している二次電池３５から気化熱を奪って冷媒が蒸発する。
In FIG. 7, the
車両用冷却システム１は、電池用流路３０と並列に機器用流路３３０を備えている。機器用流路３３０は、車両の自動運転などの制御に用いる電子機器である自動運転用機器３３５を冷却するための冷媒流路である。自動運転用機器３３５は、自動運転中における運転制御を行う電子機器である。自動運転用機器３３５は、運転制御を行う際に発熱を伴う発熱部品である。特に運転制御が長時間にわたる場合には多くの熱が発生して温度が上昇しやすいため、安定して冷却を維持することができる技術を適用することは特に有用である。
The
機器用流路３３０は、電池用流路３０と同じく共通流路１０における室外熱交換器１３よりも下流側と圧縮機１１の吸込み側とをつないでいる流路である。機器用流路３３０は、機器用開閉弁３３１と機器用膨張弁３３２と機器用熱交換器３３３とを備えている。機器用開閉弁３３１は、機器用流路３３０に冷媒が流れる状態と流れない状態とに切り替える弁装置である。機器用膨張弁３３２は、機器用流路３３０を流れる冷媒を膨張させる弁装置である。言い換えると、機器用膨張弁３３２は、機器用膨張弁３３２を通過する前後で冷媒に圧力差を生じさせて、冷媒を蒸発させやすくする減圧装置である。機器用熱交換器３３３は、冷却対象物である自動運転用機器３３５と冷媒とを熱交換させる装置である。機器用熱交換器３３３は、内部で冷媒を蒸発させることで周囲から気化熱を奪う冷却源である。機器用熱交換器３３３と自動運転用機器３３５とは直接接触しており、機器用熱交換器３３３は直接冷却によって自動運転用機器３３５を冷却している。機器用流路３３０は、冷却用流路を提供する。機器用開閉弁３３１は、冷却用開閉弁を提供する。機器用熱交換器３３３は、冷却用熱交換器を提供する。自動運転用機器３３５は、冷却対象物を提供する。
The
車両用冷却システム１においては、機器用流路３３０以外にさらに並列にほかの冷媒流路を設けてもよい。また、１つの二次電池３５に対して２つの電池用熱交換器３３を並列に設けてもよい。
In the
上述した実施形態によると、二次電池３５を電池用熱交換器３３が直接冷却によって冷却している。このため、間接冷却で冷却する場合に比べてより早く二次電池３５を冷却することができる。また、風を送る必要がないため、電池用ダクト３や電池用送風機３６を省くことができる。このため、車両用冷却システム１を小型化しやすい。
According to the above-described embodiment, the
電池用流路３０と並列に機器用流路３３０を備えている。このため、冷却対象物が複数にわたる場合であっても、冷凍サイクルの運転を安定して維持することで、個別に必要な冷却を持続させることができる。
A
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、空調用開閉弁２１と電池用開閉弁３１とに代えて、三方弁４２１を備えている。
Fourth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic embodiment. In this embodiment, a three-
図８において、共通流路１０と空調用流路２０と電池用流路３０との接続部分において、三方弁４２１が設けられている。三方弁４２１は、空調用開閉弁２１と電池用開閉弁３１との２つの弁装置の機能を有している。すなわち、空調用流路２０に冷媒が流れる状態と流れない状態とを切り替える機能と、電池用流路３０に冷媒が流れる状態と流れない状態とを切り替える機能とを有している。
In FIG. 8, a three-
上述した実施形態によると、三方弁４２１で空調用流路２０と電池用流路３０との２つの流路における冷媒の流れの有無を制御できる。言い換えると、１つの三方弁４２１で冷房運転と電池冷却運転において、それぞれの単独運転と併用運転と運転停止とを制御することができる。このため、車両用冷却システム１における部品点数を削減できる。
According to the above-described embodiment, the three-
第５実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、空調運転要求の有無を確認した上で、空調運転要求がない場合には周囲温度と下限温度との大小関係を判定せず、空調運転要求がある場合には周囲温度と下限温度との大小関係を判定している。
Fifth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic embodiment. In this embodiment, after confirming the presence or absence of the air conditioning operation request, the magnitude relationship between the ambient temperature and the lower limit temperature is not determined when there is no air conditioning operation request, and when there is an air conditioning operation request, the ambient temperature and the lower limit are not determined. The magnitude relationship with the temperature is judged.
本実施形態の車両用冷却システム１の冷房運転における制御の流れについて、上述の実施形態とは異なる部分について以下に説明する。図９において、車両用冷却システム１の運転が開始され、ステップＳ１０１で下限温度を算出し、ステップＳ１０２で空調用熱交換器２３の周囲温度を測定した後、ステップＳ５１０に進む。
The control flow in the cooling operation of the
ステップＳ５１０では、空調運転要求の有無について判定する。空調運転要求がある状態とは、乗員によって空調スイッチ２９がオンの状態とされ、車室内の温度を空調目標温度に近づける必要がある状態である。言い換えると、空調運転要求がある状態とは、車室内の空調運転を行うために車両用冷却システム１の圧縮機１１を駆動する必要のある状態である。一方、空調運転要求がない状態とは、乗員によって空調スイッチ２９がオフの状態とされている場合など、車室内の温度を空調目標温度に近づける必要がない状態である。言い換えると、空調運転要求がない状態とは、車室内の空調運転を行うために車両用冷却システム１の圧縮機１１を駆動する必要のない状態である。空調運転要求がある場合には、ステップＳ５１１に進む。一方、空調運転要求がない場合には、ステップＳ５１３に進む。
In step S510, it is determined whether or not there is an air conditioning operation request. The state in which the air conditioning operation is requested is a state in which the
ステップＳ５１１では、測定した周囲温度が下限温度以上の温度か否かを判定する。周囲温度が下限温度以上の場合には、空調用熱交換器２３の周囲の空気が冷媒の蒸発に十分な熱を有していると判断して、ステップＳ５１２に進む。一方、周囲温度が下限温度未満の場合には、空調用熱交換器２３の周囲の空気が冷媒の蒸発に十分な熱を有していないと判断して、ステップＳ５１３に進む。
In step S511, it is determined whether or not the measured ambient temperature is at least the lower limit temperature. When the ambient temperature is equal to or higher than the lower limit temperature, it is determined that the air around the air
ステップＳ５１２では、空調用開閉弁２１を開状態とする。すなわち、冷媒が空調用流路２０に循環可能な状態とする。一方、ステップＳ５１３では、空調用開閉弁２１を閉状態とする。すなわち、冷媒が空調用流路２０に循環不可能な状態とする。これにより、冷凍サイクルにおいて液バック現象などに伴う動作不良が引き起こされる可能性が高い状態では、冷媒を循環しないように空調用開閉弁２１の状態を切り替えている。空調用開閉弁２１を開状態または閉状態とした後、ステップＳ５２１に進む。
In step S512, the air conditioning on-off
ステップＳ５２１では、二次電池３５を冷却する必要があるか否かを示す電池冷却要求の有無について判定する。二次電池３５についての電池冷却要求がある場合には、二次電池３５を冷却する必要があると判断してステップＳ５２２に進む。一方、二次電池３５についての電池冷却要求がない場合には、二次電池３５を冷却する必要がないと判断してステップＳ５２３に進む。
In step S521, it is determined whether or not there is a battery cooling request indicating whether or not the
ステップＳ５２２では、電池用開閉弁３１を開状態とする。すなわち、冷媒が電池用流路３０に循環可能な状態とする。ステップＳ５２３では、電池用開閉弁３１を閉状態とする。すなわち、冷媒が電池用流路３０に循環不可能な状態とする。ここで、空調用開閉弁２１と電池用開閉弁３１との両方の弁装置が同時に閉状態となる場合には、圧縮機１１の運転を停止する。これにより、冷媒の循環流路において冷媒圧力が異常に高くなることを防止する。ただし、空調用流路２０と電池用流路３０以外にも冷媒が循環可能な流路があるなど、圧縮機１１の運転により異常な高圧にならない場合には、圧縮機１１が駆動している状態を維持してもよい。電池用開閉弁３１を開状態または閉状態とした後、再びステップＳ１０１に戻って、一連の制御を繰り返す。
In step S522, the battery on-off
上述した実施形態によると、制御部５０は、空調運転要求の有無を判定した後、空調運転要求のある場合のみに周囲温度と下限温度とを比較する。このため、空調運転要求のない場合には、周囲温度と下限温度との比較をすることなく、空調用開閉弁２１を閉状態に切り替えることができる。したがって、空調用開閉弁２１の閉状態への切り替えを迅速に行うことができる。また、空調運転要求がない場合であっても、車両用冷却システム１の運転を開始できる。言い換えると、電池冷却の単独運転を行う場合などにも同一の制御フローを用いて車両用冷却システム１の運転制御を行うことができる。
According to the above-described embodiment, the
ステップＳ１０２で周囲温度を測定した後に空調運転要求の有無を判定するのではなく、ステップＳ１０１で下限温度を算出する前に空調運転要求の有無を判定してもよい。これによると、制御部５０は、空調運転要求の有無を判定した後、空調運転要求のある場合のみに下限温度の算出と周囲温度の測定とを行う。このため、空調運転要求がない場合には、下限温度の算出などの制御を行うことなくステップＳ５１３に進むことができる。したがって、空調運転要求がない場合には、下限温度の算出などを省略して素早く次のステップへと移行できる。言い換えると、空調用開閉弁２１や電池用開閉弁３１を素早く適切な状態に切り替えることができる。
Instead of determining the presence or absence of the air conditioning operation request after measuring the ambient temperature in step S102, the presence or absence of the air conditioning operation request may be determined before the lower limit temperature is calculated in step S101. According to this, after determining the presence or absence of the air conditioning operation request, the
他の実施形態
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
Other Embodiments The disclosure herein is not limited to the exemplified embodiments. The disclosure includes exemplary embodiments and modifications by those skilled in the art based on them. For example, disclosure is not limited to the parts and / or element combinations shown in the embodiments. Disclosure can be carried out in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiment. The disclosure includes the parts and / or elements of the embodiment omitted. Disclosures include replacements or combinations of parts and / or elements between one embodiment and the other. The technical scope disclosed is not limited to the description of the embodiments. Some technical scopes disclosed are indicated by the statements of the claims and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the statements of the claims.
１ 車両用冷却システム、 １０ 共通流路、 １１ 圧縮機、 １２ 凝縮器、 １３ 室外熱交換器、 ２０ 空調用流路、 ２１ 空調用開閉弁、 ２３ 空調用熱交換器、 ２５ 内外気切り替えドア、 ２６ 空調用送風機、 ２７ 空調用温度センサ（温度センサ）、 ３０ 電池用流路（冷却用流路）、 ３１ 電池用開閉弁（冷却用開閉弁）、 ３３ 電池用熱交換器（冷却用熱交換器）、 ３５ 二次電池（冷却対象物）、
４０ 暖房用流路、 ４１ ポンプ、 ４３ 暖房用熱交換器、 ４５ ヒータ、 ５０ 制御部、 ２４０ 補助冷却用流路、 ２４３ 補助冷却用熱交換器、 ３３０ 機器用流路（冷却用流路）、 ３３１ 機器用開閉弁（冷却用開閉弁）、 ３３３ 機器用熱交換器（冷却用熱交換器）、 ３３５ 自動運転用機器（冷却対象物）、 ４２１ 三方弁（空調用開閉弁、冷却用開閉弁）
1 Vehicle cooling system, 10 Common flow path, 11 Compressor, 12 Condenser, 13 Outdoor heat exchanger, 20 Air conditioning flow path, 21 Air conditioning on-off valve, 23 Air conditioning heat exchanger, 25 Inside / outside air switching door, 26 Air-conditioning blower, 27 Air-conditioning temperature sensor (temperature sensor), 30 Battery flow path (cooling flow path), 31 Battery on-off valve (cooling on-off valve), 33 Battery heat exchanger (cooling heat exchange) Vessel), 35 secondary battery (cooling object),
40 Heating flow path, 41 Pump, 43 Heating heat exchanger, 45 Heater, 50 Control unit, 240 Auxiliary cooling flow path, 243 Auxiliary cooling heat exchanger, 330 Equipment flow path (cooling flow path), 331 Equipment on-off valve (cooling on-off valve), 333 Equipment heat exchanger (cooling heat exchanger), 335 Automatic operation equipment (cooling object), 421 Three-way valve (air-conditioning on-off valve, cooling on-off valve) )
Claims (7)
車両の内部を空調する際に用いる空調用熱交換器（２３）と、
前記共通流路に接続されて、前記空調用熱交換器に冷媒が流れる流路を提供する空調用流路（２０）と、
前記空調用流路に設けられて、前記空調用熱交換器に流入する冷媒の量を制御する空調用開閉弁（２１、４２１）と、
前記車両に搭載されている冷却対象物（３５、３３５）の冷却に用いる冷却用熱交換器（３３、３３３）と、
前記共通流路に接続されて、前記冷却用熱交換器に冷媒が流れる流路を提供する冷却用流路（３０、３３０）と、
前記冷却用流路に設けられて、前記冷却用熱交換器に流入する冷媒の量を制御する冷却用開閉弁（３１、３３１、４２１）と、
前記空調用熱交換器に風を流す空調用送風機（２６）と、
前記空調用送風機による風の流れにおいて、前記空調用熱交換器よりも上流に設けられた温度センサ（２７）と、
前記冷却対象物を冷却する冷却要求がある場合であって、前記温度センサで測定した周囲温度が前記空調用熱交換器での冷媒の蒸発温度以上の温度に設定された下限温度よりも低い場合に、前記空調用開閉弁を閉状態とし、前記冷却用開閉弁を開状態とする制御部（５０）とを備えている車両用冷却システム。 A common flow path (10) through which the refrigerant flows by connecting the compressor (11) and the outdoor heat exchanger (13),
An air-conditioning heat exchanger (23) used to air-condition the inside of a vehicle,
An air conditioning flow path (20) that is connected to the common flow path and provides a flow path through which the refrigerant flows to the air conditioning heat exchanger.
An air-conditioning on-off valve (21, 421) provided in the air-conditioning flow path and controlling the amount of refrigerant flowing into the air-conditioning heat exchanger.
A cooling heat exchanger (33, 333) used for cooling the object to be cooled (35, 335) mounted on the vehicle, and
A cooling flow path (30, 330) connected to the common flow path and providing a flow path through which the refrigerant flows to the cooling heat exchanger.
Cooling on-off valves (31, 331, 421) provided in the cooling flow path and controlling the amount of refrigerant flowing into the cooling heat exchanger.
An air conditioner blower (26) that blows air through the air conditioner heat exchanger,
In the flow of wind by the air conditioner blower, a temperature sensor (27) provided upstream of the air conditioner heat exchanger and
When there is a cooling request to cool the object to be cooled, and the ambient temperature measured by the temperature sensor is lower than the lower limit temperature set to a temperature equal to or higher than the evaporation temperature of the refrigerant in the heat exchanger for air conditioning. A vehicle cooling system including a control unit (50) that closes the air conditioning on-off valve and opens the cooling on-off valve.
前記制御部は、前記内外気切り替えドアが前記外気導入モードである場合に、前記内気循環モードに比べて前記下限温度を高く設定する請求項１に記載の車両用冷却システム。 An inside / outside air switching door (25) for switching between an outside air introduction mode in which the air flowing through the air conditioning heat exchanger is used as outside air and an inside air circulation mode in which the air flows through the air conditioning heat exchanger is provided.
The vehicle cooling system according to claim 1, wherein the control unit sets the lower limit temperature higher than the inside air circulation mode when the inside / outside air switching door is in the outside air introduction mode.
前記暖房用流路を流れる熱媒体と前記圧縮機から前記室外熱交換器に向かって前記共通流路を流れる冷媒とを熱交換させる凝縮器（１２）とを備えている請求項１または請求項２に記載の車両用冷却システム。 A heating flow path (40) through which a heat medium flows by connecting a pump (41) and a heating heat exchanger (43),
1 or claim comprising a condenser (12) for heat exchange between a heat medium flowing through the heating flow path and a refrigerant flowing through the common flow path from the compressor toward the outdoor heat exchanger. 2. The vehicle cooling system according to 2.
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