JP7372732B2 - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、車室内を空調するヒートポンプ方式の車両用空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type vehicle air conditioner that air-conditions a vehicle interior.
近年の環境問題の顕在化から、車両に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電気自動車やハイブリッド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、電動式の圧縮機と、放熱器と、吸熱器(室内熱交換器)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ことで暖房し、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、吸熱器において蒸発させ、吸熱させることで冷房する等して車室内を空調するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 BACKGROUND ART Due to the emergence of environmental problems in recent years, vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles that drive a driving motor using electric power supplied from a battery mounted on the vehicle have become popular. An air conditioner that can be applied to such vehicles is equipped with a refrigerant circuit connected to an electric compressor, a radiator, a heat absorber (indoor heat exchanger), and an outdoor heat exchanger. The refrigerant discharged from the compressor radiates heat in a radiator, the refrigerant radiated in the radiator absorbs heat in an outdoor heat exchanger to provide heating, and the refrigerant discharged from the compressor radiates heat in an outdoor heat exchanger. A system has been developed that air-conditions the interior of a vehicle by evaporating heat in a heat absorber and absorbing heat to cool the vehicle interior (for example, see Patent Document 1).
一方、例えばバッテリは充放電による自己発熱等で高温となった環境下で充放電を行うと劣化が進行し、やがては作動不良を起こして破損する危険性がある。そこで、冷媒回路にバッテリ用の蒸発器を別途設け、冷媒回路を循環する冷媒とバッテリ用冷媒(熱媒体)とをこのバッテリ用の蒸発器で熱交換させ、この熱交換した熱媒体をバッテリに循環させることでバッテリを冷却することができるようにし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)。
On the other hand, for example, when a battery is charged and discharged in a high-temperature environment due to self-heating caused by charging and discharging, its deterioration progresses, and there is a risk that it may eventually malfunction and be damaged. Therefore, a separate evaporator for the battery is installed in the refrigerant circuit, and the refrigerant circulating in the refrigerant circuit and the refrigerant (heat medium) for the battery are exchanged in this evaporator for the battery, and this heat exchanged heat medium is transferred to the battery. Batteries that can be cooled by circulation have also been developed (see, for example,
上記のようにバッテリ(車両に搭載された被温調対象)を冷却する場合、熱媒体の温度とその目標温度に基づいて圧縮機の回転数を制御することになるが、制御範囲を超えて熱媒体の温度が低下し、或いは、バッテリの温度が下がり過ぎてしまうと、当該バッテリに結露してしまう問題があった。 When cooling the battery (temperature controlled object installed in a vehicle) as described above, the rotation speed of the compressor is controlled based on the temperature of the heat medium and its target temperature. When the temperature of the heat medium decreases or the temperature of the battery decreases too much, there is a problem in that dew condensation occurs on the battery.
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、車両に搭載された被温調対象を冷却する際に、被温調対象の結露の発生を未然に回避することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional technical problem, and is an object of the present invention to prevent the occurrence of dew condensation on the temperature-controlled object when cooling the temperature-controlled object mounted on a vehicle. The purpose of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can perform the following tasks.
本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と車室内に供給する空気を熱交換させるための室内熱交換器と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調するものであって、冷媒を吸熱させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器を備え、制御装置は、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度と、その目標温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する被温調対象冷却モードを有すると共に、目標温度の上側に設定された所定の上限値と、目標温度よりも低い所定の強制停止値と、この強制停止値より上側であって目標温度の下側に設定された所定の下限値を有し、被温調対象冷却モードにおいては、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度が、強制停止値を下回った場合、若しくは、当該強制停止値以下となった場合、その時点で圧縮機を停止し、当該圧縮機を停止した後は、上限値と下限値の間で圧縮機の運転/停止を繰り返すON-OFF制御を実行することを特徴とする。 The vehicle air conditioner of the present invention air-conditions the interior of a vehicle, including at least a compressor for compressing a refrigerant, an indoor heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and air supplied to the interior of the vehicle, and a control device. The controller is equipped with a heat exchanger for a temperature controlled object mounted on a vehicle for absorbing heat from a refrigerant to cool a temperature controlled object mounted on a vehicle, and the control device is configured to control the temperature controlled object heat exchanger or the heat exchanger cooled by the temperature controlled object. It has a temperature controlled target cooling mode that controls the rotation speed of the compressor based on the target temperature and the target temperature, and also has a predetermined upper limit set above the target temperature and a temperature lower than the target temperature. It has a predetermined forced stop value and a predetermined lower limit value that is set above the forced stop value and below the target temperature, and in the temperature controlled object cooling mode, the heat exchanger for the temperature controlled object Or, if the temperature of the object to be cooled thereby falls below the forced stop value , or if it becomes below the forced stop value, stop the compressor at that point, and after stopping the compressor, the upper limit It is characterized by executing ON-OFF control in which the compressor is repeatedly operated/stopped between the lower limit value and the lower limit value.
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、ON-OFF制御において圧縮機を運転する場合、制御上の所定の最低回転数で運転することを特徴とする。
The vehicle air conditioner according to
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度が上限値を上回り、若しくは、当該上限値以上となり、その状態が所定時間継続した場合、ON-OFF制御を終了して被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度と、その目標温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する状態に復帰することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において室内熱交換器への冷媒の流通を制御する弁装置を備え、制御装置は、被温調対象冷却モードとして、弁装置を開き、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、室内熱交換器の温度に基づいて弁装置を開閉制御する被温調対象冷却(優先)+空調モードを有することを特徴とする。
The vehicle air conditioner according to the invention of
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、もう一つの被温調対象冷却モードとして、弁装置を閉じ、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する被温調対象冷却(単独)モードを有することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において被温調対象と被温調対象用熱交換器の間で熱媒体を循環させる機器温度調整装置を備え、制御装置は、熱媒体の温度Tw又は被温調対象の温度Tcellを被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度として圧縮機を制御することを特徴とする。
The vehicle air conditioner according to the invention of
本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と車室内に供給する空気を熱交換させるための室内熱交換器と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、冷媒を吸熱させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器を設け、制御装置が、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度と、その目標温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する被温調対象冷却モードを有すると共に、この被温調対象冷却モードにおいては、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度が、目標温度よりも低い所定の強制停止値を下回った場合、若しくは、当該強制停止値以下となった場合、その時点で圧縮機を停止するようにしたので、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度を、圧縮機の回転数制御により目標温度に維持しているときに被温調対象の冷却負荷が減少し、制御範囲を超えて被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度が低下して、強制停止値を下回った場合、若しくは、それ以下となった場合、即座に圧縮機を停止することができるようになり、被温調対象の温度が下がり過ぎて結露が発生し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。 According to the present invention, a vehicle air conditioner that air-conditions a vehicle interior includes at least a compressor that compresses a refrigerant, an indoor heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and air supplied to the vehicle interior, and a control device. A heat exchanger for the temperature controlled object mounted on the vehicle is provided for absorbing heat from the refrigerant to cool the temperature controlled object mounted on the vehicle, and the control device is cooled by the temperature controlled object heat exchanger or the temperature controlled object. It has a temperature regulated object cooling mode that controls the temperature of the object and the rotation speed of the compressor based on the target temperature, and in this temperature regulated object cooling mode, the heat exchanger for the temperature regulated object or its If the temperature of the object to be cooled falls below a predetermined forced stop value that is lower than the target temperature, or if it becomes below the forced stop value, the compressor is stopped at that point, so the When the temperature of the target heat exchanger or the target cooled by it is maintained at the target temperature by controlling the rotation speed of the compressor, the cooling load of the target temperature decreases and the temperature exceeds the control range. If the temperature of the heat exchanger for temperature control or the object cooled by it drops and falls below the forced stop value, or below it, the compressor can be stopped immediately. This makes it possible to avoid the inconvenience of dew condensation occurring due to the temperature of the temperature-controlled object falling too low.
そして、制御装置は、目標温度の上側に設定された所定の上限値と、強制停止値より上側であって目標温度の下側に設定された所定の下限値を有し、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度が強制停止値を下回り、若しくは、強制停止値以下となって圧縮機を停止した後は、上限値と下限値の間で圧縮機の運転/停止を繰り返すON-OFF制御を実行するようにしたので、被温調対象の結露を回避しながら当該被温調対象を適切に冷却することができるようになる。 The control device has a predetermined upper limit value set above the target temperature and a predetermined lower limit value set above the forced stop value and below the target temperature. After the compressor is stopped because the temperature of the heat exchanger or the object cooled by it falls below the forced stop value or below the forced stop value, the compressor will be operated/stopped between the upper and lower limits. Since the ON-OFF control is executed repeatedly, it becomes possible to appropriately cool the temperature-controlled object while avoiding dew condensation on the temperature-controlled object.
特に、請求項2の発明の如く制御装置が、ON-OFF制御において圧縮機を運転する場合、制御上の所定の最低回転数で運転するようにすれば、圧縮機の頻繁な起動/停止を回避しながら、被温調対象を円滑に冷却することができるようになる。
In particular, when the control device operates the compressor under ON-OFF control as in the invention of
また、請求項3の発明の如く制御装置が、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度が上限値を上回り、若しくは、当該上限値以上となり、その状態が所定時間継続した場合、ON-OFF制御を終了して被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度と、その目標温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する状態に復帰するようにすれば、被温調対象の冷却負荷が増大したことに応じて、圧縮機のON-OFF制御から通常の回転数制御に支障無く復帰することができるようになる。
Further, as in the invention of
更に、請求項6の発明の如く室内熱交換器への冷媒の流通を制御する弁装置を設け、制御装置が、被温調対象冷却モードとして、弁装置を開き、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、室内熱交換器の温度に基づいて弁装置を開閉制御する被温調対象冷却(優先)+空調モードを有するようにすれば、被温調対象用熱交換器により被温調対象の冷却を優先的に行いながら、車室内の空調も行うことができるようになる。
Furthermore, as in the invention of
また、請求項5の発明の如く制御装置が、もう一つの被温調対象冷却モードとして、弁装置を閉じ、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する被温調対象冷却(単独)モードを有するようにすれば、車室内を空調する必要が無い場合には、被温調対象の冷却のみを効果的に行うことができるようになる。
Further, as in the invention of
ここで、請求項6の発明の如く被温調対象と被温調対象用熱交換器の間で熱媒体を循環させる機器温度調整装置を設けた場合には、制御装置が、熱媒体の温度Tw又は被温調対象の温度Tcellを被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度として圧縮機を制御することになる。
Here, when an equipment temperature adjustment device is provided that circulates a heat medium between the temperature-controlled object and the heat exchanger for the temperature-controlled object as in the invention of
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は本発明の一実施形態の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明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、車両に搭載されているバッテリ55に充電された電力を走行用モータ(電動モータ。図示せず)に供給することで駆動し、走行するものであり、本発明の車両用空気調和装置1の後述する圧縮機2も、バッテリ55から供給される電力で駆動されるものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of a
即ち、実施例の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モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、除霜モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、バッテリ冷却(優先)+空調モード、及び、バッテリ冷却(単独)モードの各運転モードを切り換えて実行することで車室内の空調やバッテリ55の温調を行うものである。
That is, the
このうち、バッテリ冷却(優先)+空調モードとバッテリ冷却(単独)モードが本発明における被温調対象冷却モードの実施例である。また、バッテリ冷却(優先)+空調モードが本発明における被温調対象冷却(優先)+空調モードの実施例であり、バッテリ冷却(単独)モードが本発明における被温調対象冷却(単独)モードの実施例である。 Of these, the battery cooling (priority) + air conditioning mode and the battery cooling (single) mode are examples of the temperature-controlled object cooling mode in the present invention. Furthermore, the battery cooling (priority) + air conditioning mode is an example of the temperature-controlled target cooling (priority) + air-conditioning mode in the present invention, and the battery cooling (single) mode is the temperature-controlled target cooling (single) mode in the present invention. This is an example.
尚、車両としては電気自動車に限らず、エンジンと走行用モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効である。また、実施例の車両用空気調和装置1を適用する車両は外部の充電器(急速充電器や普通充電器)からバッテリ55に充電可能とされているものである。更に、前述したバッテリ55や走行用モータ、それを制御するインバータ等が本発明における車両に搭載された被温調対象となるが、以下の実施例ではバッテリ55を例に採り上げて説明する。
Note that the present invention is effective not only for electric vehicles but also for so-called hybrid vehicles that share an engine and a driving motor. Further, the vehicle to which the
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、車室内の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マフラー5と冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱(冷媒の熱を放出)させる室内熱交換器としての放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁(電子膨張弁)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(冷媒に熱を吸収)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機械式膨張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冷媒を蒸発させて車室内外から冷媒に吸熱(冷媒に熱を吸収)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。
The
そして、室外膨張弁6は放熱器4から出て室外熱交換器7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。また、実施例では機械式膨張弁が使用された室内膨張弁8は、吸熱器9に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、吸熱器9における冷媒の過熱度を調整する。
The
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。
Note that the outdoor heat exchanger 7 is provided with an
また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7の冷媒出口側の冷媒配管13Aは、吸熱器9に冷媒を流す際に開放される開閉弁としての電磁弁17(冷房用)を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは逆止弁18、室内膨張弁8、及び、本発明における弁装置としての電磁弁35(キャビン用:吸熱器用弁装置)を順次介して吸熱器9の冷媒入口側に接続されている。また、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。また、逆止弁18は室内膨張弁8の方向が順方向とされている。
In addition, the outdoor heat exchanger 7 has a
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される開閉弁としての電磁弁21(暖房用)を介して吸熱器9の冷媒出口側の冷媒配管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の入口側に接続され、アキュムレータ12の出口側は圧縮機2の冷媒吸込側の冷媒配管13Kに接続されている。
Further, the
更に、放熱器4の冷媒出口側の冷媒配管13Eにはストレーナ19が接続されており、更に、この冷媒配管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、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開閉弁としての電磁弁22(除湿用)を介し、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13Bに連通接続されている。
Furthermore, a
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をバイパスするバイパス回路となる。また、室外膨張弁6にはバイパス用の開閉弁としての電磁弁20が並列に接続されている。
As a result, the
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環)と、車室外の空気である外気(外気導入)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
In addition, the
尚、実施例の吸込切換ダンパ26は、吸込口25の外気吸込口と内気吸込口を任意の比率で開閉することにより、空気流通路3の吸熱器9に流入する空気(外気と内気)のうちの内気の比率を0~100%の間で調整することができるように構成されている(外気の比率も100%~0%の間で調整可能)。
The
また、放熱器4の風下側(空気下流側)における空気流通路3内には、実施例ではPTCヒータ(電気ヒータ)から成る補助加熱装置としての補助ヒータ23が設けられ、放熱器4を経て車室内に供給される空気を加熱することが可能とされている。更に、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及び補助ヒータ23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。
In addition, an
更にまた、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の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。
Furthermore, in the
更に、車両用空気調和装置1は、バッテリ55(被温調対象)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機器温度調整装置61を備えている。実施例の機器温度調整装置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、被温調対象用熱交換器としての冷媒-熱媒体熱交換器64と、加熱装置としての熱媒体加熱ヒータ63を備え、それらとバッテリ55が熱媒体配管66にて環状に接続されている。
Furthermore, the
実施例の場合、循環ポンプ62の吐出側に冷媒-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の出口は熱媒体加熱ヒータ63の入口に接続されている。この熱媒体加熱ヒータ63の出口がバッテリ55の入口に接続され、バッテリ55の出口が循環ポンプ62の吸込側に接続されている。
In the case of the embodiment, the inlet of the heat
この機器温度調整装置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63はPTCヒータ等の電気ヒータから構成されている。更に、バッテリ55の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ55と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。
As the heat medium used in this equipment
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を出た熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63に至り、当該熱媒体加熱ヒータ63が発熱されている場合にはそこで加熱された後、バッテリ55に至り、熱媒体はそこでバッテリ55と熱交換する。そして、このバッテリ55と熱交換した熱媒体が循環ポンプ62に吸い込まれる。これにより、熱媒体がバッテリ55と冷媒-熱媒体熱交換器64、熱媒体加熱ヒータ63の間で、熱媒体配管66内を循環されることになる。
Then, when the
一方、冷媒回路Rの冷媒配管13Fと冷媒配管13Bとの接続部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13Bには、分岐回路としての分岐配管67の一端が接続されている。この分岐配管67には実施例では機械式の膨張弁から構成された補助膨張弁68と、被温調対象用弁装置としての電磁弁(チラー用)69が順次設けられている。補助膨張弁68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、冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bにおける冷媒の過熱度を調整する。
On the other hand, in the
そして、分岐配管67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71の一端が接続され、冷媒配管71の他端は冷媒配管13Dとの合流点より冷媒上流側(アキュムレータ12の冷媒上流側)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68や電磁弁69、冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64B等も冷媒回路Rの一部を構成すると同時に、機器温度調整装置61の一部をも構成することになる。
The other end of the
電磁弁69が開いている場合、室外熱交換器7から出た冷媒(一部又は全ての冷媒)は分岐配管67に流入し、補助膨張弁68で減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して、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、冷媒配管71、冷媒配管13C、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれることになる。
When the
次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ45及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23、循環ポンプ62と熱媒体加熱ヒータ63も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ63が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
Next, FIG. 2 shows a block diagram of the
更に、車両通信バス65には走行を含む車両全般の制御を司る車両コントローラ72(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(BMS:Battery Management system)73と、GPSナビゲーション装置74が接続されている。車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74もプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成されており、制御装置11を構成する空調コントローラ45とヒートポンプコントローラ32は、車両通信バス65を介してこれら車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74と情報(データ)の送受信を行う構成とされている。
Further, the
空調コントローラ45は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ45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に吸い込まれて吸熱器9に流入す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)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、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、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の各出力と、車室内の設定温度や運転モードの切り換え等の車室内の空調設定操作や情報の表示を行うための空調操作部53が接続されている。尚、図中53Aはこの空調操作部53に設けられた表示出力装置としてのディスプレイである。
The
また、空調コントローラ45の出力には、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が接続され、それらは空調コントローラ45により制御される。
Furthermore, an
ヒートポンプコントローラ32は、主に冷媒回路Rの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、放熱器4の冷媒入口温度Tcxin(圧縮機2の吐出冷媒温度でもある)を検出する放熱器入口温度センサ43と、放熱器4の冷媒出口温度Tciを検出する放熱器出口温度センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ46と、放熱器4の冷媒出口側の冷媒圧力(放熱器4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自体の温度、又は、吸熱器9により冷却された直後の空気(吸熱器9により冷却される対象)の温度:以下、吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器7の冷媒蒸発温度:室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ49と、補助ヒータ23の温度を検出する補助ヒータ温度センサ50A(運転席側)及び50B(助手席側)の各出力が接続されている。
The
また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、電磁弁22(除湿用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁20(バイパス用)、電磁弁35(キャビン用)及び電磁弁69(チラー用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ63はそれぞれコントローラを内蔵しており、実施例では圧縮機2や補助ヒータ23、循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
In addition, the output of the
尚、機器温度調整装置61を構成する循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63はバッテリコントローラ73により制御されるようにしてもよい。更に、このバッテリコントローラ73には機器温度調整装置61の冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの出口側の熱媒体の温度(熱媒体温度Tw:本発明における被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度)を検出する熱媒体温度センサ76と、バッテリ55の温度(バッテリ55自体の温度:バッテリ温度Tcell)を検出するバッテリ温度センサ77の出力が接続されている。そして、実施例ではバッテリ55の残量(蓄電量)やバッテリ55の充電に関する情報(充電中であることの情報や充電完了時間、残充電時間等)、熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcellは、バッテリコントローラ73から車両通信バス65を介して空調コントローラ45や車両コントローラ72に送信される。尚、バッテリ55の充電時における充電完了時間や残充電時間に関する情報は、急速充電器等の外部の充電器から供給される情報である。
Note that the
ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、外気湿度センサ34、HVAC吸込温度センサ36、内気温度センサ37、内気湿度センサ38、室内CO2濃度センサ39、吹出温度センサ41、日射センサ51、車速センサ52、空気流通路3に流入して当該空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(空調コントローラ45が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ45が算出)、室内送風機27の電圧(BLV)、前述したバッテリコントローラ73からの情報、GPSナビゲーション装置74からの情報、空調操作部53の出力は空調コントローラ45から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
The
また、ヒートポンプコントローラ32からも冷媒回路Rの制御に関するデータ(情報)が車両通信バス65を介して空調コントローラ45に送信される。尚、前述したエアミックスダンパ28による風量割合SWは、0≦SW≦1の範囲で空調コントローラ45が算出する。そして、SW=1のときはエアミックスダンパ28により、吸熱器9を経た空気の全てが放熱器4及び補助ヒータ23に通風されることになる。
Further, data (information) regarding control of the refrigerant circuit R is also transmitted from the
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32)は、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、及び、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転と、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転と、除霜モードを切り換えて実行する。これらが図3に示されている。
With the above configuration, the operation of the
このうち、暖房モードと、除湿暖房モードと、除湿冷房モードと、冷房モードと、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転は、実施例ではバッテリ55を充電しておらず、車両のイグニッション(IGN)がONされ、空調操作部53の空調スイッチがONされている場合に実行されるものである。但し、リモート運転時(プレ空調等)にはイグニッションがOFFの場合にも実行される。また、バッテリ55を充電中でもバッテリ冷却要求が無く、空調スイッチがONされているときは実行される。一方、バッテリ冷却(優先)+空調モードと、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転は、例えば急速充電器(外部電源)のプラグを接続し、バッテリ55に充電しているときに実行されるものである。但し、バッテリ冷却(単独)モードは、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。
Among these, in each air conditioning operation of heating mode, dehumidifying heating mode, dehumidifying cooling mode, cooling mode, and air conditioning (priority) + battery cooling mode, the
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32は、イグニッションがONされているときや、イグニッションがOFFされていてもバッテリ55が充電中であるときは、機器温度調整装置61の循環ポンプ62を運転し、図4~図10に破線で示す如く熱媒体配管66内に熱媒体を循環させるものとする。更に、図3には示していないが、実施例のヒートポンプコントローラ32は、機器温度調整装置61の熱媒体加熱ヒータ63を発熱させることでバッテリ55を加熱するバッテリ加熱モードも実行する。
Furthermore, in the embodiment, the
(1)暖房モード
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。ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調コントローラ45の空調操作部53へのマニュアルの空調設定操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21を開き、電磁弁17、電磁弁20、電磁弁22、電磁弁35、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。
(1) Heating Mode First, the heating mode will be explained with reference to FIG. 4. Note that control of each device is executed through cooperation between the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。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。
As a result, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器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により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に至り、更にこの冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、冷媒配管13Kからガス冷媒が圧縮機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。
After leaving the
ヒートポンプコントローラ32は、車室内に吹き出される空気の目標温度(車室内に吹き出される空気の温度の目標値)である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の目標温度)から目標放熱器圧力PCO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、放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度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。
The
また、ヒートポンプコントローラ32は、必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く暖房する。
Furthermore, when the heating capacity (heating capacity) of the
(2)除湿暖房モード
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20、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。
(2) Dehumidifying heating mode Next, the dehumidifying heating mode will be explained with reference to FIG. FIG. 5 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R (solid arrow) in the dehumidifying heating mode. In the dehumidifying heating mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。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。
As a result, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4内で液化した冷媒は放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て一部は冷媒配管13Jに入り、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により通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。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に至り、この冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
After the refrigerant liquefied in the
一方、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の残りは分流され、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に至る。次に、冷媒は室内膨張弁8に至り、この室内膨張弁8にて減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、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。
On the other hand, the rest of the condensed refrigerant flowing through the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cに出て冷媒配管13Dからの冷媒(室外熱交換器7からの冷媒)と合流した後、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機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や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the
ヒートポンプコントローラ32は、実施例では目標ヒータ温度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か、又は、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に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。このとき、ヒートポンプコントローラ32は放熱器圧力Pciによるか吸熱器温度Te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。また、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。
In the embodiment, the
また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿暖房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く除湿暖房する。
In addition, even in this dehumidifying heating mode, if the heating capacity (heating capacity) of the
(3)除湿冷房モード
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20、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。
(3) Dehumidifying cooling mode Next, the dehumidifying cooling mode will be explained with reference to FIG. FIG. 6 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R (solid arrow) in the dehumidifying cooling mode. In the dehumidification cooling mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。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。
As a result, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至り、暖房モードや除湿暖房モードよりも開き気味(大きい弁開度の領域)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により通風される外気によって空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18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、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、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、且つ、除湿される。
The refrigerant that has exited the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこを経て冷媒配管13Kから圧縮機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や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱(除湿暖房時よりも加熱能力は低い)されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the
ヒートポンプコントローラ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)と吸熱器9の目標温度(吸熱器温度Te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(再加熱量)を得る。
The
また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿冷房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(再加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、車室内の温度を下げ過ぎること無く、除湿冷房する。
In addition, even in this dehumidifying cooling mode, if the heating capacity (reheating capacity) of the
(4)冷房モード
次に、図7を参照しながら冷房モードについて説明する。図7は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。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、電磁弁20、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。
(4) Cooling Mode Next, the cooling mode will be explained with reference to FIG. FIG. 7 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R in the cooling mode (solid line arrow). In the cooling mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)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を経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18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、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
The refrigerant leaving the outdoor heat exchanger 7 enters the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13K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。この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。
The refrigerant evaporated in the
(5)空調(優先)+バッテリ冷却モード
次に、図8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8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20、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。
(5) Air conditioning (priority) + battery cooling mode Next, the air conditioning (priority) + battery cooling mode will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R (solid arrow) in the air conditioning (priority)+battery cooling mode. In the air conditioning (priority)+battery cooling mode, the
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、この運転モードでは補助ヒータ23には通電されない。また、熱媒体加熱ヒータ63にも通電されない。
Then, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)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を経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後に分流され、一方はそのまま冷媒配管13Bを流れて室内膨張弁8に至る。この室内膨張弁8に流入した冷媒はそこで減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
The refrigerant leaving the outdoor heat exchanger 7 passes through the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13K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。
The refrigerant evaporated in the
他方、逆止弁18を経た冷媒の残りは分流され、分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-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。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71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に実線矢印で示す)。
On the other hand, the rest of the refrigerant that has passed through the
一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66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内で蒸発する冷媒と熱交換し、吸熱されて熱媒体は冷却される。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、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に破線矢印で示す)。
On the other hand, since the
この空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁35を開いた状態を維持し、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)に基づいて後述する図12に示す如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例では熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体の温度(熱媒体温度Tw:バッテリコントローラ73から送信される)に基づき、電磁弁69を以下の如く開閉制御する。
In this air conditioning (priority) + battery cooling mode, the
尚、熱媒体温度Twは、実施例における冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)により冷却される対象(熱媒体)の温度として採用しているが、被温調対象であるバッテリ55の温度を示す指標でもある(以下、同じ)。 Note that the heat medium temperature Tw is adopted as the temperature of the object (heat medium) to be cooled by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 (heat exchanger for temperature controlled object) in the embodiment; It is also an index indicating the temperature of the target battery 55 (the same applies hereinafter).
図13はこの空調(優先)+バッテリ冷却モードにおける電磁弁69の開閉制御のブロック図を示している。ヒートポンプコントローラ32の被温調対象用電磁弁制御部90には熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twと、当該熱媒体温度Twの目標値としての所定の目標熱媒体温度TWOが入力される。そして、被温調対象用電磁弁制御部90は、目標熱媒体温度TWOの上下に所定の温度差を有して上限値TwULと下限値TwLLを設定し、電磁弁69を閉じている状態からバッテリ55の発熱等により熱媒体温度Twが高くなり、上限値TwULまで上昇した場合(上限値TwULを上回った場合、又は、上限値TwUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を開放する(電磁弁69開指示)。これにより、冷媒は冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発し、熱媒体流路64Aを流れる熱媒体を冷却するので、この冷却された熱媒体によりバッテリ55は冷却される。
FIG. 13 shows a block diagram of the opening/closing control of the
その後、熱媒体温度Twが下限値TwLLまで低下した場合(下限値TwLLを下回った場合、又は、下限値TwLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を閉じる(電磁弁69閉指示)。以後、このような電磁弁69の開閉を繰り返して、車室内の冷房を優先しながら、熱媒体温度Twを目標熱媒体温度TWOに制御し、バッテリ55の冷却を行う。このようにして、車室内の空調(冷房)を優先的に行いながら、機器温度調整装置61の冷媒-熱媒体熱交換器64により熱媒体を介してバッテリ55の冷却も行うことができるようになる。
After that, when the heat medium temperature Tw decreases to the lower limit value TwLL (below the lower limit value TwLL or below the lower limit value TwLL; the same applies hereinafter), close the solenoid valve 69 (instruction to close the solenoid valve 69 ). Thereafter, such opening and closing of the
(6)空調運転の切り換え
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。
(6) Switching of air conditioning operation The
TAO=(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset, SUN, Tam))
...(I)
Here, Tset is the set temperature in the vehicle interior set by the air
そして、ヒートポンプコントローラ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、熱媒体温度Tw等の運転条件や環境条件、設定条件の変化に応じ、前記各空調運転を選択して切り換えていく。例えば、冷房モードから空調(優先)+バッテリ冷却モードへの移行は、バッテリコントローラ73からのバッテリ冷却要求が入力されたことに基づいて実行される。この場合、バッテリコントローラ73は例えば熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcellが所定値以上に上昇した場合にバッテリ冷却要求を出力し、ヒートポンプコントローラ32や空調コントローラ45に送信するものである。
At startup, the
(7)バッテリ冷却(優先)+空調モード(被温調対象冷却モード:被温調対象冷却(優先)+空調モード)
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8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。
(7) Battery cooling (priority) + air conditioning mode (temperature-controlled object cooling mode: temperature-controlled object cooling (priority) + air conditioning mode)
Next, the operation while charging the
但し、このバッテリ冷却(優先)+空調モードの場合、実施例ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁69を開いた状態に維持し、熱媒体温度センサ76(バッテリコントローラ73から送信される)が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する図14に示す如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例で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)に基づき、電磁弁35を以下の如く開閉制御する。
However, in the case of this battery cooling (priority) + air conditioning mode, in the embodiment, the
図15はこのバッテリ冷却(優先)+空調モードにおける電磁弁35の開閉制御のブロック図を示している。ヒートポンプコントローラ32の吸熱器用電磁弁制御部95には吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teと、当該吸熱器温度Teの目標値としての所定の目標吸熱器温度TEOが入力される。そして、吸熱器用電磁弁制御部95は、目標吸熱器温度TEOの上下に所定の温度差を有して上限値TeULと下限値TeLLを設定し、電磁弁35を閉じている状態から吸熱器温度Teが高くなり、上限値TeULまで上昇した場合(上限値TeULを上回った場合、又は、上限値TeUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁35を開放する(電磁弁35開指示)。これにより、冷媒は吸熱器9に流入して蒸発し、空気流通路3を流通する空気を冷却する。
FIG. 15 shows a block diagram of the opening/closing control of the
その後、吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合(下限値TeLLを下回った場合、又は、下限値TeLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁35を閉じる(電磁弁35閉指示)。以後、このような電磁弁35の開閉を繰り返して、バッテリ55の冷却を優先しながら、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOに制御し、車室内の冷房を行う。このようにして、機器温度調整装置61の冷媒-熱媒体熱交換器64により熱媒体を介してバッテリ55の冷却を優先的に行いながら、車室内の空調(冷房)も行うことができるようになる。
After that, when the heat absorber temperature Te decreases to the lower limit value TeLL (below the lower limit value TeLL, or below the lower limit value TeLL; the same applies hereinafter), close the solenoid valve 35 (instruction to close the solenoid valve 35). ). Thereafter, such opening and closing of the
(8)バッテリ冷却(単独)モード(被温調対象冷却モード:被温調対象冷却(単独)モード)
次に、イグニッションのON/OFFに拘わらず、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9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、電磁弁20、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。
(8) Battery cooling (single) mode (Temperature-controlled cooling mode: Temperature-controlled cooling (single) mode)
Next, regardless of whether the ignition is ON or OFF, when the air conditioning switch of the air
そして、圧縮機2、及び、室外送風機15を運転する。尚、室内送風機27は運転されず、補助ヒータ23にも通電されない。また、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63も通電されない。
Then, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき、電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後、全てが分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-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。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71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に実線矢印で示す)。
The refrigerant leaving the outdoor heat exchanger 7 passes through the
一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66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ようになる。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、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に破線矢印で示す)。
On the other hand, since the
このバッテリ冷却(単独)モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御することにより、バッテリ55を冷却する。このようにして、車室内を空調する必要が無い場合には、バッテリ55の冷却のみを効果的に行うことができるようになる。
Also in this battery cooling (single) mode, the
(9)除霜モード
次に、図10を参照しながら室外熱交換器7の除霜モードについて説明する。図10は除霜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。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。
(9) Defrosting Mode Next, the defrosting mode of the outdoor heat exchanger 7 will be explained with reference to FIG. FIG. 10 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R (solid arrow) in the defrosting mode. As described above, in the heating mode, the refrigerant evaporates in the outdoor heat exchanger 7 and absorbs heat from the outside air, resulting in a low temperature, so moisture in the outside air adheres to the outdoor heat exchanger 7 as frost.
そこで、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXO(室外熱交換器7における冷媒蒸発温度)と、室外熱交換器7の無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseとの差ΔTXO(=TXObase-TXO)を算出しており、室外熱交換器温度TXOが無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseより低下して、その差ΔTXOが所定値以上に拡大した状態が所定時間継続した場合、室外熱交換器7に着霜しているものと判定して所定の着霜フラグをセットする。
Therefore, the
そして、この着霜フラグがセットされており、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が充電されるとき、ヒートポンプコントローラ32は以下の如く室外熱交換器7の除霜モードを実行する。
When the charging plug of the quick charger is connected and the
ヒートポンプコントローラ32はこの除霜モードでは、冷媒回路Rを前述した暖房モードの状態とした上で、室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、当該圧縮機2から吐出された高温の冷媒を放熱器4、室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入させ、当該室外熱交換器7の着霜を融解させる(図10)。そして、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXOが所定の除霜終了温度(例えば、+3℃等)より高くなった場合、室外熱交換器7の除霜が完了したものとして除霜モードを終了する。
In this defrosting mode, the
(10)バッテリ加熱モード
また、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。
(10) Battery heating mode Furthermore, when performing air conditioning operation or charging the
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配管66内を冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこを通過して熱媒体加熱ヒータ63に至る。このとき熱媒体加熱ヒータ63は発熱されているので、熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63により加熱されて温度上昇した後、バッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は加熱されると共に、バッテリ55を加熱した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す。
As a result, the heat medium discharged from the
このバッテリ加熱モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて熱媒体加熱ヒータ63の通電を制御することにより、熱媒体温度Twを所定の目標熱媒体温度TWOに調整し、バッテリ55を加熱する。
In this battery heating mode, the
(11)ヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の制御
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11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)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14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。
(11) Control of the
(11-1)放熱器圧力Pciに基づく圧縮機目標回転数TGNChの算出
先ず、図11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11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。
(11-1) Calculation of compressor target rotation speed TGNCh based on radiator pressure Pci First, control of the
尚、ヒータ温度Thpは放熱器4の風下側の空気温度(推定値)であり、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pciと放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度Tciから算出(推定)する。また、過冷却度SCは放熱器入口温度センサ43と放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒入口温度Tcxinと冷媒出口温度Tciから算出される。
Note that the heater temperature Thp is the air temperature (estimated value) on the leeward side of the
前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部79が算出する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部81はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力Pciに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを算出する。そして、F/F操作量演算部78が算出したF/F操作量TGNChffとF/B操作量演算部81が算出したF/B操作量TGNChfbは加算器82で加算され、TGNCh00としてリミット設定部83に入力される。
The target radiator pressure PCO is calculated by the target
リミット設定部83では制御上の下限回転数ECNpdLimLoと上限回転数ECNpdLimHiのリミットが付けられてTGNCh0とされた後、圧縮機OFF制御部84を経て圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この放熱器圧力Pciに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNChにより、放熱器圧力Pciが目標放熱器圧力PCOになるように圧縮機2の運転を制御する。
In the
尚、圧縮機OFF制御部84は、放熱器4が軽負荷状態となり、圧縮機目標回転数TGNChが上述した下限回転数ECNpdLimLoとなって、放熱器圧力Pciが目標放熱器圧力PCOの上下に設定された所定の上限値PULと下限値PLLのうちの上限値PULより高い所定の強制停止値PSLまで上昇した状態(強制停止値PSLを上回った状態、又は、強制停止値PSL以上となった状態。以下、同じ)が所定時間th1継続した場合(放熱器4の所定の軽負荷条件が成立)、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON-OFF制御するON-OFF制御モードに入る。
The compressor OFF
この圧縮機2のON-OFF制御モードでは、放熱器圧力Pciが下限値PLLまで低下した場合(下限値PLLを下回った場合、又は、下限値PLL以下となった場合。以下、同じ)、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNChを下限回転数ECNpdLimLoとして運転し、その状態で放熱器圧力Pciが上限値PULまで上昇した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数ECNpdLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、放熱器圧力Pciが下限値PULまで低下し、圧縮機2を起動した後、放熱器圧力Pciが下限値PULより高くならない状態が所定時間th2継続した場合、圧縮機2のON-OFFモード制御を終了し、通常モードに復帰するものである。
In this ON-OFF control mode of the
(11-2)吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcの算出
次に、図12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12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。
(11-2) Calculation of Compressor Target Rotational Speed TGNCc Based on Heat Absorber Temperature Te Next, control of the
また、F/B操作量演算部87は目標吸熱器温度TEOと吸熱器温度Teに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcfbを算出する。そして、F/F操作量演算部86が算出したF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部87が算出したF/B操作量TGNCcfbは加算器88で加算され、TGNCc00としてリミット設定部89に入力される。
Further, the F/B manipulated
リミット設定部89では制御上の下限回転数TGNCcLimLoと上限回転数TGNCcLimHiのリミットが付けられてTGNCc0とされた後、圧縮機OFF制御部91を経て圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。従って、加算器88で加算された値TGNCc00が上限回転数TGNCcLimHiと下限回転数TGNCcLimLo以内であり、後述するON-OFF制御モードにならなければ、この値TGNCc00が圧縮機目標回転数TGNCc(圧縮機2の回転数となる)。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この吸熱器温度Teに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCcにより、吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOになるように圧縮機2の運転を制御する。
In the
尚、圧縮機OFF制御部91は、吸熱器9が軽負荷状態となり、圧縮機目標回転数TGNCcが上述した下限回転数TGNCcLimLoとなって、吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOの上下に設定された上限値TeULと下限値TeLLのうちの下限値TeLLより低い所定の強制停止値TeSLまで低下した状態(強制停止値TeSLを下回った状態、又は、強制停止値TeSL以下となった状態。以下、同じ)が所定時間tc1継続した場合(吸熱器9の所定の軽負荷条件が成立)、圧縮機2を停止(圧縮機OFF)させて圧縮機2をON-OFF制御するON-OFF制御モードに入る。
The compressor OFF
この場合の圧縮機2のON-OFF制御モードでは、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇した場合(上限値TeULを上回った場合、又は、上限値TeUL以上となった場合。以下、同じ)、圧縮機2を起動(圧縮機ON)して圧縮機目標回転数TGNCcを下限回転数TGNCcLimLoとして運転し、その状態で吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合は圧縮機2を再度停止させる(圧縮機OFF)。即ち、下限回転数TGNCcLimLoでの圧縮機2の運転(圧縮機ON)と、停止(圧縮機OFF)を繰り返す。そして、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇し、圧縮機2を起動した後(圧縮機ON)、吸熱器温度Teが上限値TeULより低くならない状態が所定時間tc2継続した場合、この場合の圧縮機2のON-OFF制御モードを終了し、通常モードに復帰するものである。
In the ON-OFF control mode of the
(11-3)熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCwの算出
次に、図14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14は、前述したバッテリ冷却(優先)+空調モード及びバッテリ冷却(単独)モードにおいて、熱媒体温度Twに基づき圧縮機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。
(11-3) Calculation of compressor target rotation speed TGNCw based on heat medium temperature Tw Next, control of the
この図において、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。
In this figure, the F/F operation
また、F/B操作量演算部93は目標熱媒体温度TWOと熱媒体温度Tw(バッテリコントローラ73から送信される)に基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCwfbを算出する。そして、F/F操作量演算部92が算出したF/F操作量TGNCwffとF/B操作量演算部93が算出したF/B操作量TGNCwfbは加算器94で加算され、TGNCw00としてリミット設定部96に入力される。
Further, the F/B manipulated
リミット設定部96では制御上の下限回転数TGNCwLimLoと上限回転数TGNCwLimHiのリミットが付けられてTGNCw0とされた後、圧縮機OFF制御部97を経て圧縮機目標回転数TGNCwとして決定される。従って、加算器94で加算された値TGNCw00が上限回転数TGNCwLimHiと下限回転数TGNCwLimLo以内であり、後述するON-OFF制御モードにならなければ、この値TGNCw00が圧縮機目標回転数TGNCw(圧縮機2の回転数となる)。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この熱媒体温度Twに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCwにより、熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOになるように圧縮機2の運転を制御する。
In the
ここで、図16を用いて図14中の圧縮機OFF制御部97の動作について説明する。尚、図中NCは圧縮機2の回転数である。上記の如く圧縮機2の回転数制御で熱媒体温度Twを目標熱媒体温度TWOに制御している通常モードにおいて、冷媒-熱媒体熱交換器64におけるバッテリ55の冷却負荷が軽くなり(軽負荷状態となり)、圧縮機目標回転数TGNCwが上述した下限回転数TGNCwLimLoとなって、熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOの上下に設定された上限値TwULと下限値TwLLのうちの下限値TwLLよりも更に低くなり、当該下限値TwLLよりも低い所定の強制停止値TwSL(目標熱媒体温度TWOよりも低い値)を下回った場合、圧縮機OFF制御部97は、当該強制停止値TwSLを下回った時点で、冷媒-熱媒体熱交換器64の所定の軽負荷条件が成立したものと判断する。
Here, the operation of the compressor
そして、圧縮機OFF制御部97は、即座に圧縮機2を停止(圧縮機OFF)させ、以後、圧縮機2をON-OFF制御するON-OFF制御モードに入る。即ち、圧縮機2の回転数による熱媒体温度Twの制御範囲を超えて、当該熱媒体温度Twが強制停止値TwSLを下回った時点で、ヒートポンプコントローラ32の圧縮機OFF制御部97は圧縮機2を即座に停止する。これにより、図16に示す如く熱媒体温度Twは上昇に転ずることになる。尚、上記軽負荷条件の成立は、熱媒体温度Twが強制停止値TwSLを下回った場合に限らず、熱媒体温度Twが強制停止値TwSL以下となった場合でもよい。
Then, the compressor
ここで、前述した図11の圧縮機OFF制御部84や図12の圧縮機OFF制御部91の場合と同様に、ON-OFF制御に入った場合の例を図17に示す。即ち、図17の例では圧縮機目標回転数TGNCwが下限回転数TGNCwLimLoとなって、熱媒体温度Twが強制停止値TwSLを下回った状態が所定時間tw1継続した場合、冷媒-熱媒体熱交換器64の所定の軽負荷条件が成立したものと判断し、圧縮機2を停止させてON-OFF制御モードに入る制御を示している。
Here, FIG. 17 shows an example when ON-OFF control is entered, similar to the case of the compressor
図17のように、圧縮機目標回転数TGNCwが下限回転数TGNCwLimLoとなり、熱媒体温度Twが強制停止値TwSLを下回った状態が所定時間tw1継続してから圧縮機2を停止させる場合、圧縮機2が停止されるまでの時間tw1が経過するうちに、熱媒体温度Twは過渡的に強制停止値TwSLを大きく下回ってしまう(図17にX1で示す)。そのような状態となると、熱媒体温度Twが下がり過ぎて、それにより冷却されるバッテリ55に結露が発生してしまうようになる。
As shown in FIG. 17, when the
一方、図16のように圧縮機目標回転数TGNCwが下限回転数TGNCwLimLoとなって、熱媒体温度Twが強制停止値TwSLを下回った場合、又は、強制停止値TwSL以下となった場合、その時点で冷媒-熱媒体熱交換器64の軽負荷条件が成立したものと判断して、即座に圧縮機2を停止(圧縮機OFF)させ、ON-OFF制御モードに入るようにすれば、熱媒体温度Twは強制停止値TwSLを大きく下回ること無く、上昇に転ずるようになるので、バッテリ55に結露は発生しなくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 16, if the compressor target rotation speed TGNCw becomes the lower limit rotation speed TGNCwLimLo and the heat medium temperature Tw falls below the forced stop value TwSL, or if it becomes below the forced stop value TwSL, at that point If it is determined that the light load condition of the refrigerant-thermal
その後のON-OFF制御モードでは、熱媒体温度Twが上限値TwULまで上昇した場合(上限値TwULを上回った場合、又は、上限値TwUL以上となった場合。以下、同じ)、圧縮機2を起動(圧縮機ON)して圧縮機目標回転数TGNCwを下限回転数TGNCwLimLoとして運転し、その状態で熱媒体温度Twが下限値TwLLまで低下した場合(熱媒体温度Twが下限値TwLLを下回った場合、又は、下限値TwLL以下となった場合)は圧縮機2を再度停止させる。即ち、上限値TwULと下限値TwLLの間で、下限回転数TGNCwLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。
In the subsequent ON-OFF control mode, when the heat medium temperature Tw rises to the upper limit value TwUL (when it exceeds the upper limit value TwUL, or when it becomes more than the upper limit value TwUL; the same applies hereinafter), the
そして、実施例では熱媒体温度Twが上限値TwULまで上昇し(熱媒体温度Twが上限値TwULを上回り、又は、熱媒体温度Twが上限値TwUL以上となり)、圧縮機2を起動した後、熱媒体温度Twが上限値TwULを上回り、若しくは、上限値TwUL以上となった状態(熱媒体温度Twが上限値TwULより低くならない状態)が所定時間tw2継続した場合、ヒートポンプコントローラ32は圧縮機2のON-OFF制御モードを終了し、通常モードに復帰する。
Then, in the embodiment, after the heat medium temperature Tw rises to the upper limit value TwUL (the heat medium temperature Tw exceeds the upper limit value TwUL, or the heat medium temperature Tw becomes equal to or higher than the upper limit value TwUL) and the
以上の如くバッテリ冷却(優先)+空調モード及びバッテリ冷却(単独)モードにおいては、熱媒体温度Twが、目標熱媒体温度TWOよりも低い所定の強制停止値TwSLを下回った場合、若しくは、当該強制停止値TwSL以下となった場合、その時点で圧縮機2を停止するようにしたので、熱媒体温度Twを圧縮機2の回転数制御により目標熱媒体温度TWOに維持しているときにバッテリ55の冷却負荷が減少し、制御範囲を超えて熱媒体温度Twが低下し、強制停止値TwSLを下回った場合、若しくは、それ以下となった場合、即座に圧縮機2を停止することができるようになり、バッテリ55の温度が下がり過ぎて結露が発生し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。
As described above, in the battery cooling (priority) + air conditioning mode and the battery cooling (single) mode, if the heat medium temperature Tw falls below the predetermined forced stop value TwSL, which is lower than the target heat medium temperature TWO, or if the forced stop value TwSL is lower than the target heat medium temperature TWO, When the temperature drops below the stop value TwSL, the
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32の圧縮機OFF制御部97が、目標熱媒体温度TWOの上側に設定された上限値TwULと、強制停止値TwSLより上側であって目標熱媒体温度TWOの下側に設定された下限値TwLLを有し、熱媒体温度Twが強制停止値TwSLを下回り、若しくは、強制停止値TwSL以下となって圧縮機2を停止した後は、上限値TwULと下限値TwLLの間で圧縮機2の運転/停止を繰り返すON-OFF制御モードを実行するので、バッテリ55の結露を回避しながら当該バッテリ55を適切に冷却することができるようになる。
Further, in the embodiment, the compressor
特に、実施例では圧縮機OFF制御部97が、ON-OFF制御モードにおいて圧縮機2を運転する場合、制御上の最低回転数TGNCwLimLoで運転するので、圧縮機2の頻繁な起動/停止を回避しながら、バッテリ55を円滑に冷却することができるようになる。
In particular, in the embodiment, when the compressor
また、実施例の如く圧縮機OFF制御部97が、熱媒体温度Twが上限値TwULを上回り、若しくは、上限値TwUL以上となり、その状態が所定時間tw2継続した場合、ON-OFF制御モードを終了して熱媒体温度Twと、目標熱媒体温度TWOに基づいて圧縮機2の回転数を制御する通常モードに復帰するようにしているので、バッテリ55の冷却負荷が増大したことに応じて、圧縮機2のON-OFF制御モードから通常モードでの回転数制御に支障無く復帰することができるようになる。
In addition, as in the embodiment, the compressor
尚、上述した実施例では熱媒体温度Twを冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)により冷却される対象(熱媒体)の温度として採用したが、バッテリ温度Tcellを冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)により冷却される対象の温度として採用してもよく、冷媒-熱媒体熱交換器64の温度(冷媒-熱媒体熱交換器64自体の温度、冷媒流路64Bを出た冷媒の温度等)を冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)の温度として採用してもよい。
In the above-described embodiment, the heat medium temperature Tw was adopted as the temperature of the object (heat medium) cooled by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 (heat exchanger for temperature controlled object), but the battery temperature Tcell was It may be adopted as the temperature of the object cooled by the refrigerant-thermal medium heat exchanger 64 (heat exchanger for temperature controlled object), and the temperature of the refrigerant-thermal medium heat exchanger 64 (refrigerant-thermal
また、実施例では熱媒体を循環させてバッテリ55の温調を行うようにしたが、請求項6以外の発明ではそれに限らず、冷媒とバッテリ55(被温調対象)を直接熱交換させる被温調対象用熱交換器を設けてもよい。その場合には、バッテリ温度Tcellが被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度となる。
Further, in the embodiment, the temperature of the
また、実施例では車室内の冷房とバッテリ55の冷却を同時に行う空調(優先)+バッテリ冷却モードとバッテリ冷却(優先)+空調モードで車室内を冷房しながらバッテリ55を冷却することができる車両用空気調和装置1で説明したが、バッテリ55の冷却は冷房中に限らず、他の空調運転、例えば前述した除湿暖房運転とバッテリ55の冷却を同時に行うようにしてもよい。その場合には、除湿暖房モードで電磁弁69を開き、冷媒配管13Fを経て吸熱器9に向かう冷媒の一部を分岐配管67に流入させ、冷媒-熱媒体熱交換器64に流すことになる。
In addition, in the embodiment, the vehicle is capable of cooling the
また、実施例では本発明における弁装置として電磁弁35を設けたが、室内膨張弁8を全閉可能な電動弁にて構成した場合には、電磁弁35は不要となり、室内膨張弁8が本発明における弁装置となる。
Further, in the embodiment, the
更に、実施例で説明した冷媒回路Rの構成や数値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。特に、実施例では暖房モード、除湿暖房モード、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、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モード等の各運転モードを有する車両用空気調和装置1で本発明を説明したが、それに限らず、例えばバッテリ冷却(優先)+空調モードとバッテリ冷却(単独)モードのうちの何れか、若しくは、双方のみを実行可能とされた車両用空気調和装置にも本発明は有効である。
Furthermore, it goes without saying that the configuration and numerical values of the refrigerant circuit R explained in the embodiments are not limited thereto, and can be changed without departing from the spirit of the present invention. In particular, the embodiment has various operation modes such as heating mode, dehumidifying heating mode, dehumidifying cooling mode, cooling mode, air conditioning (priority) + battery cooling mode, battery cooling (priority) + air conditioning mode, and battery cooling (single) mode. Although the present invention has been described with reference to the
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
3 空気流通路
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
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(弁装置)
45 空調コントローラ(制御装置の一部を構成)
48 吸熱器温度センサ
55 バッテリ(被温調対象)
61 機器温度調整装置
64 冷媒-熱媒体熱交換器(被温調対象用熱交換器)
68 補助膨張弁
69 電磁弁
76 熱媒体温度センサ
77 バッテリ温度センサ
R 冷媒回路
1
35 Solenoid valve (valve device)
45 Air conditioning controller (part of the control device)
48 Heat
61 Equipment
68
Claims (6)
前記冷媒と車室内に供給する空気を熱交換させるための室内熱交換器と、
制御装置を少なくとも備えて前記車室内を空調する車両用空気調和装置において、
前記冷媒を吸熱させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器を備え、
前記制御装置は、前記被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度と、その目標温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する被温調対象冷却モードを有すると共に、前記目標温度の上側に設定された所定の上限値と、前記目標温度よりも低い所定の強制停止値と、該強制停止値より上側であって前記目標温度の下側に設定された所定の下限値を有し、
前記被温調対象冷却モードにおいては、前記被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度が、前記強制停止値を下回った場合、若しくは、当該強制停止値以下となった場合、その時点で前記圧縮機を停止し、
当該圧縮機を停止した後は、前記上限値と前記下限値の間で前記圧縮機の運転/停止を繰り返すON-OFF制御を実行することを特徴とする車両用空気調和装置。 a compressor that compresses refrigerant;
an indoor heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and air supplied to the vehicle interior;
A vehicle air conditioner that air-conditions the vehicle interior and includes at least a control device,
a heat exchanger for a temperature controlled object mounted on a vehicle for absorbing heat from the refrigerant to cool a temperature controlled object mounted on a vehicle;
The control device has a temperature-controlled object cooling mode that controls the rotation speed of the compressor based on the temperature of the temperature-controlled object heat exchanger or the object cooled thereby, and its target temperature, a predetermined upper limit set above the target temperature; a predetermined forced stop value lower than the target temperature; and a predetermined lower limit set above the forced stop value and below the target temperature. has a value,
In the temperature controlled object cooling mode, when the temperature of the temperature controlled object heat exchanger or the object cooled by it falls below the forced stop value , or when it becomes below the forced stop value. , at which point the compressor is stopped;
After the compressor is stopped, an ON-OFF control is executed to repeatedly operate/stop the compressor between the upper limit value and the lower limit value.
前記制御装置は、前記被温調対象冷却モードとして、
前記弁装置を開き、前記被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御し、前記室内熱交換器の温度に基づいて前記弁装置を開閉制御する被温調対象冷却(優先)+空調モードを有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空気調和装置。 comprising a valve device that controls the flow of refrigerant to the indoor heat exchanger,
The control device, as the temperature-controlled cooling mode,
Open the valve device, control the rotation speed of the compressor based on the temperature of the heat exchanger for temperature controlled object or the object cooled by it, and control the rotation speed of the compressor based on the temperature of the indoor heat exchanger. 4. The vehicle air conditioner according to claim 1, further comprising a temperature-controlled target cooling (priority) + air conditioning mode for opening and closing control.
前記弁装置を閉じ、前記被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御する被温調対象冷却(単独)モードを有することを特徴とする請求項4に記載の車両用空気調和装置。 The control device operates as another temperature-controlled cooling mode,
It is characterized by having a temperature-controlled object cooling (single) mode in which the valve device is closed and the rotation speed of the compressor is controlled based on the temperature of the temperature-controlled object heat exchanger or the object cooled thereby. The vehicle air conditioner according to claim 4.
前記制御装置は、前記熱媒体の温度Tw又は前記被温調対象の温度Tcellを前記被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度として前記圧縮機を制御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空気調和装置。
comprising an equipment temperature adjustment device that circulates a heat medium between the temperature-controlled object and the temperature-controlled object heat exchanger;
The control device controls the compressor by setting the temperature Tw of the heat medium or the temperature Tcell of the temperature-controlled object as the temperature of the object to be cooled by the temperature-controlled object heat exchanger. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 5.
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