JP7263116B2 - 車両搭載機器の温度調整装置及びそれを備えた車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
先ず、図4を参照しながら暖房モードについて説明する。尚、各機器の制御はヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45の協働により実行されるものであるが、以下の説明ではヒートポンプコントローラ32を制御主体とし、簡略化して説明する。図4には暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。
次に、図5を参照しながら除湿暖房モードについて説明する。図5は除湿暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21、電磁弁22、電磁弁35を開き、電磁弁17、電磁弁69は閉じる。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及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
次に、図6を参照しながら除湿冷房モードについて説明する。図6は除湿冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、及び、電磁弁35を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69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及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
次に、冷房モードについて説明する。この冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方は図6と同様である。即ち、冷房モードでも、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、及び、電磁弁35を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69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及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。尚、補助ヒータ23には通電されない。
次に、図7を参照しながら空調(優先)+バッテリ冷却モードについて説明する。図7は空調(優先)+バッテリ冷却モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁35、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、及び、電磁弁22を閉じる。
ヒートポンプコントローラ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。
次に、バッテリ55の充電中の動作について説明する。例えば急速充電器(外部電源)の充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているときに(これらの情報はバッテリコントローラ73から送信される)、車両のイグニッション(IGN)のON/OFFに拘わらず、バッテリ冷却要求があり、空調操作部53の空調スイッチがONされた場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(優先)+空調モードを実行する。このバッテリ冷却(優先)+空調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方は、図7に示した空調(優先)+バッテリ冷却モードの場合と同様である。
次に、イグニッションのON/OFFに関わらず、空調操作部53の空調スイッチがOFFされた状態で、急速充電器の充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているとき、バッテリ冷却要求があった場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(単独)モードを実行する。但し、バッテリ55の充電中以外にも、空調スイッチがOFFで、バッテリ冷却要求があった場合(高外気温で走行時等)には実行される。図8はこのバッテリ冷却(単独)モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。バッテリ冷却(単独)モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁35を閉じる。
次に、室外熱交換器7の除霜モードについて説明する。前述した如く暖房モードでは、室外熱交換器7では冷媒が蒸発し、外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって付着する。
また、車両が走行中に空調運転を実行しているとき、或いは、バッテリ55を充電しているとき、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ加熱モードを実行する。このバッテリ加熱モードでは、ヒートポンプコントローラ32は循環ポンプ62を運転し、熱媒体加熱ヒータ63に通電する。尚、電磁弁69は閉じる。
また、ヒートポンプコントローラ32は、暖房モードでは放熱器圧力Pciに基づき、図9の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出し、除湿冷房モード、冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、吸熱器温度Teに基づき、図10の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出する。尚、除湿暖房モードでは圧縮機目標回転数TGNChと圧縮機目標回転数TGNCcのうちの低い方向を選択する。また、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードでは、熱媒体温度Twに基づき、図12の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCwを算出する。
先ず、図9を用いて放熱器圧力Pciに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図9は放熱器圧力Pciに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部78は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO-Te)/(Thp-Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、ヒータ温度Thpの目標値である前述した目標ヒータ温度TCOと、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを算出する。
次に、図10を用いて吸熱器温度Teに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図10は吸熱器温度Teに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部86は外気温度Tamと、空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(室内送風機27のブロワ電圧BLVでもよい)と、目標放熱器圧力PCOと、吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを算出する。
次に、図12を用いて熱媒体温度Twに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図12は熱媒体温度Twに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCwを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部92は外気温度Tamと、機器温度調整装置61内の熱媒体の流量Gw(循環ポンプ62の出力から算出される)と、バッテリ55の発熱量(バッテリコントローラ73から送信される)と、バッテリ温度Tcell(バッテリコントローラ73から送信される)と、熱媒体温度Twの目標値である目標熱媒体温度TWOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcwffを算出する。
次に、図14を用いて前述したバッテリ加熱モードにおける熱媒体温度Twに基づいた熱媒体加熱ヒータ63の制御について詳述する。図14は熱媒体温度Twに基づいて熱媒体加熱ヒータ63の目標発熱量ECHtwを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部98は外気温度Tamと、機器温度調整装置61内の熱媒体の流量Gw(循環ポンプ62の出力から算出される)と、バッテリ55の発熱量(バッテリコントローラ73から送信される)と、バッテリ温度Tcell(バッテリコントローラ73から送信される)と、熱媒体温度Twの目標値である目標熱媒体温度TWOに基づいて目標発熱量のF/F操作量ECHtffを算出する。
次に、図15を参照しながら、バッテリ55の冷却に関わる冷媒回路Rが閉塞した際のヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の保護について説明する。前述した如く冷媒-熱媒体熱交換器64への冷媒の流入を制御する電磁弁69(チラー)が機械的異常や詰まりによって閉塞した場合、バッテリ冷却(単独)モード(図8)では即座に冷媒回路Rが閉塞してしまう。また、バッテリ冷却(優先)+空調モード(図7)においても、電磁弁69(チラー)が機械的異常や詰まりによって閉塞した場合、電磁弁35(キャビン)が閉じた時点で冷媒回路Rは閉塞してしまう。これは冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bとそれに繋がる分岐配管67、冷媒配管71が詰まった場合にも同様である(以下、これらを電磁弁69の周辺回路と云う)。
そこで、制御装置11を構成するヒートポンプコントローラ32は、バッテリ冷却(単独)モードであるとき、及び、バッテリ冷却(優先)+空調モードで電磁弁35(キャビン)が閉じたときに生じる冷媒回路Rの閉塞を、この実施例では熱媒体温度Tw(バッテリ55(車両搭載機器)の温度を示す指標)の低下度合いに基づいて判定し、圧縮機2を停止させる保護制御を実行する。
ここで、実施例では冷媒回路Rが閉塞したことに基づいて圧縮機2を停止した場合、ヒートポンプコントローラ32はその旨、空調コントローラ45に通知する。空調コントローラ45はこの通知を受けて、空調操作部53のディスプレイ53Aに冷媒回路Rの閉塞で圧縮機2が停止された旨、表示する(所定の報知動作)。これにより、電磁弁69の機械的故障等によって冷媒回路Rに閉塞が発生していることを使用者に報知し、迅速な対応を促すことができるようになる。
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32は上記の如く冷媒回路Rが閉塞したことに基づいて圧縮機2を停止した後も、機器温度調整装置61の循環ポンプ62を動作し続ける。即ち、バッテリ55への熱媒体の循環を継続する。熱媒体は冷媒により冷却されなくなっても、熱媒体配管66内を循環することで外気による冷却作用を受けるので、冷媒回路Rの閉塞により圧縮機2を停止した後も、熱媒体の循環により、バッテリ55の温度上昇をできるだけ抑制することが可能となる。
ヒートポンプコントローラ32は、上記の如く冷媒回路Rが閉塞したことに基づいて圧縮機2を停止した後、所定時間経過後に当該圧縮機2の再起動を許可する。これにより、再起動時に圧縮機2の吸込側が負圧となってしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
或いは、ヒートポンプコントローラ32は、吸込温度センサ46が検出する圧縮機2の吸込冷媒温度Tsが所定値以上となった場合、圧縮機2の再起動を許可する。これによっても、再起動時に圧縮機2の吸込側が負圧となってしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
次に、図16を参照しながら、冷媒回路Rの閉塞時の圧縮機2の保護制御の他の例を説明する。この実施例ではヒートポンプコントローラ32は、バッテリ冷却(単独)モードであるとき、及び、バッテリ冷却(優先)+空調モードで電磁弁35(キャビン)が閉じたときに生じる冷媒回路Rの閉塞を、冷媒-熱媒体熱交換器64にて冷媒と熱交換する前と熱交換した後の熱媒体の温度の低下度合いに基づいて判定し、圧縮機2を停止させる保護制御を実行する。
次に、図17を参照しながら、冷媒回路Rの閉塞時の圧縮機2の保護制御のもう一つの他の例を説明する。この実施例ではヒートポンプコントローラ32は、バッテリ冷却(単独)モードであるとき、及び、バッテリ冷却(優先)+空調モードで電磁弁35(キャビン)が閉じたときに生じる冷媒回路Rの閉塞を、圧縮機2の冷却能力Pcompからの、機器温度調整装置61(熱媒体循環装置を有する)の冷却能力Pchillerの乖離の度合いに基づいて判定し、圧縮機2を停止させる保護制御を実行する。
次に、図18を参照しながら、冷媒回路Rの閉塞時の圧縮機2の保護制御の更にもう一つの他の例を説明する。この実施例ではヒートポンプコントローラ32は、バッテリ冷却(単独)モードであるとき、及び、バッテリ冷却(優先)+空調モードで電磁弁35(キャビン)が閉じたときに生じる冷媒回路Rの閉塞を、バッテリ温度Tcell(バッテリ55(車両搭載機器)の温度を示す指標)の低下度合いに基づいて判定し、圧縮機2を停止させる保護制御を実行する。
2 圧縮機
4 放熱器(室内熱交換器)
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器(放熱用の熱交換器)
8 室内膨張弁
9 吸熱器
11 制御装置
32 ヒートポンプコントローラ(制御装置の一部を構成)
35 電磁弁(キャビン)
45 空調コントローラ(制御装置の一部を構成)
55 バッテリ(車両搭載機器)
61 機器温度調整装置(車両搭載機器の温度調整装置、熱媒体循環回路)
62 循環ポンプ
64 冷媒-熱媒体熱交換器(吸熱用の熱交換器)
66 熱媒体配管
68 補助膨張弁
69 電磁弁(チラー)
73 バッテリコントローラ
75 熱媒体入口温度センサ
76 熱媒体出口温度センサ
77 バッテリ温度センサ
R 冷媒回路
Claims (11)
- 車両搭載機器の温度を調整する温度調整装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒を放熱させるための放熱用の熱交換器、及び、前記冷媒を吸熱させて前記車両搭載機器を冷却するための吸熱用の熱交換器を有する冷媒回路と、
制御装置を備え、
該制御装置は、前記圧縮機の回転数が所定回転数より高く、前記車両搭載機器の温度の低下度合いが所定値より小さい状態が所定時間継続した場合、前記冷媒回路が閉塞したものと判定し、前記圧縮機を停止することを特徴とする車両搭載機器の温度調整装置。 - 車両搭載機器の温度を調整する温度調整装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒を放熱させるための放熱用の熱交換器、及び、前記冷媒を吸熱させて前記車両搭載機器を冷却するための吸熱用の熱交換器を有する冷媒回路と、
前記車両搭載機器に熱媒体を循環させる熱媒体循環装置と、
制御装置を備え、
前記吸熱用の熱交換器にて前記冷媒により前記熱媒体を冷却し、当該熱媒体を介して前記車両搭載機器を冷却すると共に、
前記制御装置は、前記圧縮機の回転数が所定回転数より高く、前記熱媒体の温度の低下度合いが所定値より小さい状態が所定時間継続した場合、前記冷媒回路が閉塞したものと判定し、前記圧縮機を停止することを特徴とする車両搭載機器の温度調整装置。 - 車両搭載機器の温度を調整する温度調整装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒を放熱させるための放熱用の熱交換器、及び、前記冷媒を吸熱させて前記車両搭載機器を冷却するための吸熱用の熱交換器を有する冷媒回路と、
前記車両搭載機器に熱媒体を循環させる熱媒体循環装置と、
制御装置を備え、
前記吸熱用の熱交換器にて前記冷媒により前記熱媒体を冷却し、当該熱媒体を介して前記車両搭載機器を冷却すると共に、
前記制御装置は、前記圧縮機の回転数が所定回転数より高く、前記冷媒と熱交換した後の前記熱媒体の温度の低下度合いが所定値より小さい状態が所定時間継続した場合、前記冷媒回路が閉塞したものと判定し、前記圧縮機を停止することを特徴とする車両搭載機器の温度調整装置。 - 車両搭載機器の温度を調整する温度調整装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒を放熱させるための放熱用の熱交換器、及び、前記冷媒を吸熱させて前記車両搭載機器を冷却するための吸熱用の熱交換器を有する冷媒回路と、
前記車両搭載機器に熱媒体を循環させる熱媒体循環装置と、
制御装置を備え、
前記吸熱用の熱交換器にて前記冷媒により前記熱媒体を冷却し、当該熱媒体を介して前記車両搭載機器を冷却すると共に、
前記制御装置は、前記圧縮機の回転数が所定回転数より高く、当該圧縮機の回転数から算出される該圧縮機の冷却能力からの前記冷媒と熱交換する前と後の前記熱媒体の温度差と循環量から算出される前記熱媒体循環装置の冷却能力の乖離の度合いが所定値より大きい状態が所定時間継続した場合、前記冷媒回路が閉塞したものと判定し、前記圧縮機を停止することを特徴とする車両搭載機器の温度調整装置。 - 前記制御装置は、前記圧縮機を停止した後も、前記熱媒体循環装置による前記熱媒体の循環を継続することを特徴とする請求項2乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両搭載機器の温度調整装置。
- 前記冷媒回路は、前記吸熱用の熱交換器への冷媒の流入を制御する弁装置を有し、
前記制御装置は、前記弁装置の電気的異常と区別して前記冷媒回路の閉塞を判定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搭載機器の温度調整装置。 - 前記制御装置は、前記冷媒回路が閉塞したものと所定回数以上判定した場合、前記圧縮機を停止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搭載機器の温度調整装置。
- 前記制御装置は、前記圧縮機を停止した後、所定時間経過後に当該圧縮機の再起動を許可することを特徴とする請求項1乃至請求項7のうちの何れかに記載の車両搭載機器の温度調整装置。
- 前記制御装置は、前記圧縮機の吸込側の冷媒温度が所定値以上となった場合、前記圧縮機の再起動を許可することを特徴とする請求項1乃至請求項7のうちの何れかに記載の車両搭載機器の温度調整装置。
- 前記制御装置は、所定の報知装置を有し、
前記冷媒回路が閉塞したことに基づいて前記圧縮機を停止した場合、前記報知装置にて所定の報知動作を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項9のうちの何れかに記載の車両搭載機器の温度調整装置。 - 前記冷媒回路は、車両の車室内に供給する空気と前記冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた前記放熱用の熱交換器としての室外熱交換器を更に有し、前記室内熱交換器により、前記車室内を空調することを特徴とする請求項1乃至請求項10のうちの何れかに記載の車両搭載機器の温度調整装置を備えた車両用空気調和装置。
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