JP7425636B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両用空気調和装置に関するものである。
特許文献１に示されるように、車両のバッテリを急速充電するときに、外部の冷却回路を接続してバッテリを冷却すると共に、空調用の冷凍サイクルを利用してバッテリを冷却するものがある。
急速充電中に、空調用の冷凍サイクルも利用してバッテリを冷却すると、冷凍サイクルの冷力がバッテリの冷却によって消費される。したがって、乗員が冷房運転を求めているようなときには、車室内の冷房能力が不足し、快適性が低下する可能性がある。
本発明の課題は、車室内の快適性を犠牲にすることなく、バッテリの冷却と車室内の冷房とのバランスを最適化することである。
本発明の課題は、車室内の快適性を犠牲にすることなく、バッテリの冷却と車室内の冷房とのバランスを最適化することである。
本発明の一態様に係る車両用空気調和装置は、電動モータに給電するバッテリを搭載した車両において、冷却用熱媒体を循環させる冷却回路と、車室内の空調を行うために空調用熱媒体を循環させる冷凍サイクル回路と、を備えた車両用空気調和装置であって、冷却回路は、冷却を必要とするバッテリと、バッテリを外部電源から充電しているときに、外部冷却装置から供給される外部熱媒体と冷却回路の冷却用熱媒体との間で熱交換を行なうことで、バッテリを冷却する第一の熱交換器と、冷凍サイクル回路で冷却された少なくとも一部の空調用熱媒体と冷却回路の冷却用熱媒体との間で熱交換を行なうことで、バッテリを冷却する第二の熱交換器と、を備え、バッテリを外部電源から充電しているときに、冷房運転が要求された場合、冷凍サイクル回路の冷力に余力があるか否かを判定する判定部と、判定部の判定結果に応じて回路を切り替える回路切替制御部と、を備え、回路切替制御部は、判定部で余力があると判定されたときに、冷凍サイクル回路によって冷房運転を行ない、且つ第一の熱交換器及び第二の熱交換器によってバッテリの冷却を行ない、判定部で余力がないと判定されたときには、冷凍サイクル回路によって冷房運転を行ない、且つ第一の熱交換器によってバッテリの冷却を行なうことを特徴とする。
本発明によれば、冷凍サイクル回路の冷力に余力があるときだけ、冷凍サイクル回路で冷却された空調用熱媒体によってバッテリの冷却を行なうため、車室内の快適性を犠牲にすることなく、バッテリの冷却と車室内の冷房のバランスを最適化することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
《一実施形態》
《構成》
図１は、車両用空気調和装置の一部を示す図である。
車両は、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等、外部電源からの充電によってバッテリ４３を充電可能で、且つバッテリ４３に充電された電力によって電動モータを駆動し、走行する車両である。車両用空気調和装置１１は、車両に搭載され、バッテリ４３の電力で駆動される。車両用空気調和装置１１は、冷凍サイクル回路１２及びＨＶＡＣユニット１３を備え、空調用熱媒体を用いたヒートポンプにより、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転の各空調運転を選択的に実行し、車室内の空調を行なう。
《構成》
図１は、車両用空気調和装置の一部を示す図である。
車両は、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等、外部電源からの充電によってバッテリ４３を充電可能で、且つバッテリ４３に充電された電力によって電動モータを駆動し、走行する車両である。車両用空気調和装置１１は、車両に搭載され、バッテリ４３の電力で駆動される。車両用空気調和装置１１は、冷凍サイクル回路１２及びＨＶＡＣユニット１３を備え、空調用熱媒体を用いたヒートポンプにより、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転の各空調運転を選択的に実行し、車室内の空調を行なう。
先ず、冷凍サイクル回路１２の基本的な構成要素について説明する。
冷凍サイクル回路１２は、圧縮機２１と、放熱器２２と、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４と、室内膨張弁２５と、吸熱器２６と、アキュムレータ２７と、を備える。
圧縮機２１は、気相である低圧の空調用熱媒体を圧縮することにより、液化しやすい高圧の空調用熱媒体に昇圧させるものであり、例えばスクロール圧縮機、斜板式圧縮機等である。圧縮機２１の駆動源は、例えば電動モータである。圧縮機２１は、空調用熱媒体と共に循環するオイルによって潤滑が行なわれる給油式であり、空調用熱媒体に対するオイル濃度は数％程度である。
冷凍サイクル回路１２は、圧縮機２１と、放熱器２２と、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４と、室内膨張弁２５と、吸熱器２６と、アキュムレータ２７と、を備える。
圧縮機２１は、気相である低圧の空調用熱媒体を圧縮することにより、液化しやすい高圧の空調用熱媒体に昇圧させるものであり、例えばスクロール圧縮機、斜板式圧縮機等である。圧縮機２１の駆動源は、例えば電動モータである。圧縮機２１は、空調用熱媒体と共に循環するオイルによって潤滑が行なわれる給油式であり、空調用熱媒体に対するオイル濃度は数％程度である。
放熱器２２は、ＨＶＡＣユニット１３内に設けられており、放熱フィンの周囲を通過する空気とチューブ内を通過する高温高圧の空調用熱媒体（熱媒）との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の空調用熱媒体が放熱によって凝縮液化することにより、放熱フィンの周囲の空気を加温する。
室外膨張弁２３は、液相で高圧の空調用熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の空調用熱媒体に減圧するものであり、開度が全閉から全開まで調整可能である。
室外膨張弁２３は、液相で高圧の空調用熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の空調用熱媒体に減圧するものであり、開度が全閉から全開まで調整可能である。
室外熱交換器２４は、車体におけるフロントグリルの内側に設けられており、放熱フィンの周囲を通過する外気とチューブ内を通過する空調用熱媒体との間で熱交換を行なう。外気とは主に走行風であるが、十分な走行風が得られないときは、送風機２８が駆動されることで、放熱フィンに対して外気が送風される。暖房時や除湿暖房時には、室外熱交換器２４を蒸発器、つまり吸熱器として機能させ、放熱フィンの周囲を通過する外気とチューブ内を通過する低温の空調用熱媒体（冷媒）との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の空調用熱媒体に吸熱させ、蒸発気化させる。一方、除湿冷房時や冷房時には、室外熱交換器２４を凝縮器、つまり放熱器として機能させ、放熱フィンの周囲を通過する外気とチューブ内を通過する高温の空調用熱媒体（熱媒）との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の空調用熱媒体に放熱させ、凝縮液化させる。
室内膨張弁２５は、液相で高圧の空調用熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の空調用熱媒体に減圧するものであり、開度が全閉から全開まで調整可能である。
吸熱器２６は、ＨＶＡＣユニット１３内に設けられており、放熱フィンの周囲を通過する空気とチューブ内を通過する低温の空調用熱媒体（冷媒）との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の空調用熱媒体が吸熱によって蒸発気化することにより、放熱フィンの周囲の空気を冷却すると共に、放熱フィンの表面に結露を生じさせて除湿を行なう。
アキュムレータ２７と、空調用熱媒体の気液分離を行ない、気相の空調用熱媒体だけを圧縮機２１へと供給する。
吸熱器２６は、ＨＶＡＣユニット１３内に設けられており、放熱フィンの周囲を通過する空気とチューブ内を通過する低温の空調用熱媒体（冷媒）との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の空調用熱媒体が吸熱によって蒸発気化することにより、放熱フィンの周囲の空気を冷却すると共に、放熱フィンの表面に結露を生じさせて除湿を行なう。
アキュムレータ２７と、空調用熱媒体の気液分離を行ない、気相の空調用熱媒体だけを圧縮機２１へと供給する。
次に、冷凍サイクル回路１２の基本的な回路構成について説明する。
図中、空調用熱媒体の流路を実線で示している。圧縮機２１の出口は、配管３１ａを介して放熱器２２の入口に連通している。放熱器２２の出口は、配管３１ｂを介して室外熱交換器２４の入口に連通しており、配管３１ｂには、室外膨張弁２３が設けられている。
室外熱交換器２４の出口は、配管３１ｃを介して圧縮機２１の入口に連通しており、配管３１ｃには、室外熱交換器２４の側から放熱器２２の側に向かって、開閉弁３２、逆止弁３３、アキュムレータ２７が、順に設けられている。開閉弁３２は、配管３１ｃを開放又は閉鎖する。逆止弁３３は、開閉弁３２の側からアキュムレータ２７の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
図中、空調用熱媒体の流路を実線で示している。圧縮機２１の出口は、配管３１ａを介して放熱器２２の入口に連通している。放熱器２２の出口は、配管３１ｂを介して室外熱交換器２４の入口に連通しており、配管３１ｂには、室外膨張弁２３が設けられている。
室外熱交換器２４の出口は、配管３１ｃを介して圧縮機２１の入口に連通しており、配管３１ｃには、室外熱交換器２４の側から放熱器２２の側に向かって、開閉弁３２、逆止弁３３、アキュムレータ２７が、順に設けられている。開閉弁３２は、配管３１ｃを開放又は閉鎖する。逆止弁３３は、開閉弁３２の側からアキュムレータ２７の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
配管３１ｂのうち、放熱器２２と室外膨張弁２３との間には分岐点３４があり、この分岐点３４は、配管３１ｄを介して吸熱器２６の入口に連通しており、配管３１ｄには、分岐点３４の側から吸熱器２６の側に向かって、開閉弁３５、及び室内膨張弁２５が、順に設けられている。開閉弁３５は、配管３１ｄを開放又は閉鎖する。
配管３１ｃのうち、室外熱交換器２４と開閉弁３２との間には分岐点３６があり、また配管３１ｄのうち、開閉弁３５と室内膨張弁２５との間には分岐点３７がある。分岐点３６は、配管３１ｅを介して分岐点３７に連通しており、配管３１ｅには、逆止弁３８が設けられている。逆止弁３８は、分岐点３６の側から分岐点３７の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
配管３１ｃのうち、開閉弁３２と逆止弁３３との間には分岐点３９があり、吸熱器２６の出口は、配管３１ｆを介して分岐点３９に連通している。
配管３１ｃのうち、室外熱交換器２４と開閉弁３２との間には分岐点３６があり、また配管３１ｄのうち、開閉弁３５と室内膨張弁２５との間には分岐点３７がある。分岐点３６は、配管３１ｅを介して分岐点３７に連通しており、配管３１ｅには、逆止弁３８が設けられている。逆止弁３８は、分岐点３６の側から分岐点３７の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
配管３１ｃのうち、開閉弁３２と逆止弁３３との間には分岐点３９があり、吸熱器２６の出口は、配管３１ｆを介して分岐点３９に連通している。
次に、ＨＶＡＣユニット１３の基本構成について説明する。
ＨＶＡＣユニット１３（ＨＶＡＣ：Heating Ventilation and Air Conditioning）は、ダッシュボードの内部に配置されており、一端側から外気や内気を導入し、他端側から車室内へ空気を供給するダクトによって形成されている。ＨＶＡＣユニット１３の内部には、送風ファン１４と、吸熱器２６と、放熱器２２と、エアミックスダンパ１５と、ヒータ１８と、が設けられている。送風ファン１４は、ＨＶＡＣユニット１３の一端側に設けられており、駆動されるときに、外気又は内気を吸引し、他端側へと吐出する。吸熱器２６は、送風ファン１４よりも下流側に設けられている。送風ファン１４から吹き出された空気は、全て吸熱器２６を通過する。ＨＶＡＣユニット１３の内部で吸熱器２６の下流側には、放熱器２２を通過する流路１６と、放熱器２２を迂回する流路１７と、が形成されている。流路１６と流路１７とは下流側が合流している。
ＨＶＡＣユニット１３（ＨＶＡＣ：Heating Ventilation and Air Conditioning）は、ダッシュボードの内部に配置されており、一端側から外気や内気を導入し、他端側から車室内へ空気を供給するダクトによって形成されている。ＨＶＡＣユニット１３の内部には、送風ファン１４と、吸熱器２６と、放熱器２２と、エアミックスダンパ１５と、ヒータ１８と、が設けられている。送風ファン１４は、ＨＶＡＣユニット１３の一端側に設けられており、駆動されるときに、外気又は内気を吸引し、他端側へと吐出する。吸熱器２６は、送風ファン１４よりも下流側に設けられている。送風ファン１４から吹き出された空気は、全て吸熱器２６を通過する。ＨＶＡＣユニット１３の内部で吸熱器２６の下流側には、放熱器２２を通過する流路１６と、放熱器２２を迂回する流路１７と、が形成されている。流路１６と流路１７とは下流側が合流している。
エアミックスダンパ１５は、流路１６を開放して流路１７を閉鎖する位置と、流路１６を閉鎖して流路１７を開放する位置と、の間で回動可能である。エアミックスダンパ１５が流路１６を開放して流路１７を閉鎖する位置にあるときには、吸熱器２６を通過した空気は全て放熱器２２を通過する。エアミックスダンパ１５が流路１６を閉鎖して流路１７を開放する位置にあるときには、吸熱器２６を通過した空気は全て放熱器２２を迂回する。エアミックスダンパ１５が流路１６と流路１７の双方を開放する位置にあるときには、吸熱器２６を通過した空気のうち、一部が放熱器２２を通過し、残りが放熱器２２を迂回し、ＨＶＡＣユニット１３の下流側にて、放熱器２２を通過した空気と、放熱器２２を迂回した空気とが混合される。
ヒータ１８は、例えば温度によって抵抗値が変化するＰＴＣヒータ（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient）であり、流路１６の放熱器２２よりも下流側に設けられている。ヒータ１８は、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えが可能であり、ＯＮのときに通過する空気を加温する。
ヒータ１８は、例えば温度によって抵抗値が変化するＰＴＣヒータ（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient）であり、流路１６の放熱器２２よりも下流側に設けられている。ヒータ１８は、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えが可能であり、ＯＮのときに通過する空気を加温する。
次に、付加的な構成について説明する。
車両用空気調和装置１１は、冷却回路４１を備え、冷却用熱媒体を循環させることでバッテリ４３の冷却を行なう。冷却用熱媒体は、例えば水であるが、冷媒やクーラント等、他の流体を用いてもよい。
先ず、冷却回路４１の主な構成要素について説明する。
冷却回路４１は、ポンプ４２と、バッテリ４３と、熱交換器４４（第一の熱交換器）と、熱交換器４５（第二の熱交換器）と、ラジエータ４６と、を備える。
車両用空気調和装置１１は、冷却回路４１を備え、冷却用熱媒体を循環させることでバッテリ４３の冷却を行なう。冷却用熱媒体は、例えば水であるが、冷媒やクーラント等、他の流体を用いてもよい。
先ず、冷却回路４１の主な構成要素について説明する。
冷却回路４１は、ポンプ４２と、バッテリ４３と、熱交換器４４（第一の熱交換器）と、熱交換器４５（第二の熱交換器）と、ラジエータ４６と、を備える。
ポンプ４２は、冷却回路４１の冷却用熱媒体を一方の側から吸引し、他方の側に吐出することで、冷却用熱媒体を循環させる。
バッテリ４３は、図示しない車両走行用の電動モータに電力を供給する蓄電池であり、例えばリチウムイオンバッテリである。バッテリ４３に形成されたウォータージャケットに冷却用熱媒体が流れることで、バッテリ４３の冷却が行なわれる。
熱交換器４４は、冷却用熱媒体が通過する冷却用熱媒体流路４４Ａと、外部熱媒体が通過する外部熱媒体流路４４Ｂと、を備え、バッテリ４３を図示しない外部電源から充電しているときに、外部冷却装置４７から供給される外部熱媒体と冷却用熱媒体との間で熱交換を行なう。外部熱媒体は、例えば水であるが、冷媒やクーラント等、他の流体を用いてもよい。熱交換器４４と外部冷却装置４７とは、図示しないコネクタによって着脱可能に接続されている。なお、熱交換器４４とコネクタとの間には、さらに熱交換器を介在させてもよい。
バッテリ４３は、図示しない車両走行用の電動モータに電力を供給する蓄電池であり、例えばリチウムイオンバッテリである。バッテリ４３に形成されたウォータージャケットに冷却用熱媒体が流れることで、バッテリ４３の冷却が行なわれる。
熱交換器４４は、冷却用熱媒体が通過する冷却用熱媒体流路４４Ａと、外部熱媒体が通過する外部熱媒体流路４４Ｂと、を備え、バッテリ４３を図示しない外部電源から充電しているときに、外部冷却装置４７から供給される外部熱媒体と冷却用熱媒体との間で熱交換を行なう。外部熱媒体は、例えば水であるが、冷媒やクーラント等、他の流体を用いてもよい。熱交換器４４と外部冷却装置４７とは、図示しないコネクタによって着脱可能に接続されている。なお、熱交換器４４とコネクタとの間には、さらに熱交換器を介在させてもよい。
熱交換器４５は、冷却用熱媒体が通過する冷却用熱媒体流路４５Ａと、空調用熱媒体が通過する空調用熱媒体流路４５Ｂと、を備え、冷凍サイクル回路１２の一部の空調用熱媒体と冷却回路４１の冷却用熱媒体との間で熱交換を行なう。
ラジエータ４６は、室外熱交換器２４の風下側に配置され、内部を通過する冷却用熱媒体と周囲を通過する外気との間で熱交換を行ない、チューブ内の冷却用熱媒体に放熱させる。室外熱交換器２４の風上側には、送風機２８が設けられており、車両が停止しているとき又は低速で走行しているときでも、送風機２８を駆動させることで、室外熱交換器２４及びラジエータ４６に送風が供給される。
ラジエータ４６は、室外熱交換器２４の風下側に配置され、内部を通過する冷却用熱媒体と周囲を通過する外気との間で熱交換を行ない、チューブ内の冷却用熱媒体に放熱させる。室外熱交換器２４の風上側には、送風機２８が設けられており、車両が停止しているとき又は低速で走行しているときでも、送風機２８を駆動させることで、室外熱交換器２４及びラジエータ４６に送風が供給される。
次に、冷却回路４１の回路構成について説明する。
図中、冷却用熱媒体の流路を破線で示している。ポンプ４２の出口は、配管５１ａを介してラジエータ４６の入口に連通している。ラジエータ４６の出口は、配管５１ｂを介してポンプ４２の入口に連通している。配管５１ａには、ポンプ４２の出口側とラジエータ４６の入口側との間に、分岐点４８が設けられている。配管５１ｂには、ラジエータ４６の出口側からポンプ４２の入口側に向かって、三方弁４９、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａ、熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａが、順に設けられている。三方弁４９は、一方の入口がラジエータ４６の出口に連通し、他方の入口が配管５１ｃ（バイパス流路）を介して分岐点４８に連通し、出口が熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａに連通している。
図中、冷却用熱媒体の流路を破線で示している。ポンプ４２の出口は、配管５１ａを介してラジエータ４６の入口に連通している。ラジエータ４６の出口は、配管５１ｂを介してポンプ４２の入口に連通している。配管５１ａには、ポンプ４２の出口側とラジエータ４６の入口側との間に、分岐点４８が設けられている。配管５１ｂには、ラジエータ４６の出口側からポンプ４２の入口側に向かって、三方弁４９、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａ、熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａが、順に設けられている。三方弁４９は、一方の入口がラジエータ４６の出口に連通し、他方の入口が配管５１ｃ（バイパス流路）を介して分岐点４８に連通し、出口が熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａに連通している。
次に、冷凍サイクル回路１２の付加的な構成要素について説明する。
冷凍サイクル回路１２は、膨張弁５５と、熱交換器４５と、を備える。
膨張弁５５は、液相で高圧の空調用熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の空調用熱媒体に減圧するものであり、開度が全閉から全開まで調整可能である。
次に、冷凍サイクル回路１２の付加的な回路構成について説明する。
配管３１ｄのうち、分岐点３７と室内膨張弁２５との間には分岐点４８があり、配管３１ｃのうち、逆止弁３３とアキュムレータ２７との間には分岐点５７がある。分岐点５６は、配管３１ｇを介して熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂの入口に連通し、熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂの出口は、配管３１ｈを介して分岐点５７に連通している。配管３１ｇには、膨張弁５５が設けられている。
冷凍サイクル回路１２は、膨張弁５５と、熱交換器４５と、を備える。
膨張弁５５は、液相で高圧の空調用熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の空調用熱媒体に減圧するものであり、開度が全閉から全開まで調整可能である。
次に、冷凍サイクル回路１２の付加的な回路構成について説明する。
配管３１ｄのうち、分岐点３７と室内膨張弁２５との間には分岐点４８があり、配管３１ｃのうち、逆止弁３３とアキュムレータ２７との間には分岐点５７がある。分岐点５６は、配管３１ｇを介して熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂの入口に連通し、熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂの出口は、配管３１ｈを介して分岐点５７に連通している。配管３１ｇには、膨張弁５５が設けられている。
次に、車両用空気調和装置１１の基本的な運転について説明する。
コントローラ６１は、例えばマイクロコンピュータであり、ユーザからの運転要求に応じて、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転の各空調運転を選択的に実行し、車室内の空調を行なう。ここでは、基本的な運転について説明するため、冷凍サイクル回路１２の動作、及びＨＶＡＣユニット１３の動作について説明する。すなわち、コントローラ６１は、圧縮機２１、室外膨張弁２３、開閉弁３２、開閉弁３５、室内膨張弁２５、膨張弁５５、送風機２８、送風ファン１４、及びエアミックスダンパ１５を駆動制御する。
コントローラ６１は、例えばマイクロコンピュータであり、ユーザからの運転要求に応じて、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転の各空調運転を選択的に実行し、車室内の空調を行なう。ここでは、基本的な運転について説明するため、冷凍サイクル回路１２の動作、及びＨＶＡＣユニット１３の動作について説明する。すなわち、コントローラ６１は、圧縮機２１、室外膨張弁２３、開閉弁３２、開閉弁３５、室内膨張弁２５、膨張弁５５、送風機２８、送風ファン１４、及びエアミックスダンパ１５を駆動制御する。
［暖房運転］
図２は、暖房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、暖房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を僅かに開放し、開閉弁３２を開放し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を閉鎖し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
図２は、暖房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、暖房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を僅かに開放し、開閉弁３２を開放し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を閉鎖し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
これにより、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、開閉弁３２、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。この循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、放熱器２２で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室外膨張弁２３で膨張され低圧となり、室外熱交換器２４で吸熱することで蒸発気化し、高温になる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１７を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を通過する割合を調整する。これにより、導入された空気が放熱器２２で加温され、温かい空気が車室内に供給される。また、ヒータ１８を駆動すると、さらに加温される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１７を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を通過する割合を調整する。これにより、導入された空気が放熱器２２で加温され、温かい空気が車室内に供給される。また、ヒータ１８を駆動すると、さらに加温される。
なお、暖房運転では、室外熱交換器２４が蒸発器として機能するため、室外熱交換器２４の周囲が冷却されることで空気中の水分が昇華し、放熱フィンに着霜が生じることがある。また、霜が成長し放熱フィンの通風路が塞がれると、室外熱交換器２４の熱交換効率が低下する。そこで、室外熱交換器２４の温度から着霜の発生を検出したときには、除霜運転を行なう。除霜運転を行なう場合、送風ファン１４を停止し、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉塞することを除いては。暖房運転と同じである。これにより、空調用熱媒体は、放熱器２２での放熱が抑制されるので、高温のまま室外熱交換器２４へと供給され、霜が融解される。
［除湿暖房運転］
図３は、除湿暖房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、除湿暖房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を僅かに開放し、開閉弁３２を開放し、開閉弁３５を開放し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
図３は、除湿暖房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、除湿暖房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を僅かに開放し、開閉弁３２を開放し、開閉弁３５を開放し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
これにより、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、開閉弁３２、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。また、放熱器２２を通過した空調用熱媒体の一部は、分岐点３４から分流され、開閉弁３５、分岐点３７、分岐点４８、室内膨張弁２５、及び吸熱器２６を経由して分岐点３９に合流する。これらの循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、放熱器２２で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室外膨張弁２３で膨張され低圧となり、室外熱交換器２４で吸熱することで蒸発気化し、高温になる。また、液相の空調用熱媒体の一部は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１７を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を通過する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で除湿された後に、放熱器２２で加温され、除湿された温かい空気が車室内に供給される。また、ヒータ１８を駆動すると、さらに加温される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１７を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を通過する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で除湿された後に、放熱器２２で加温され、除湿された温かい空気が車室内に供給される。また、ヒータ１８を駆動すると、さらに加温される。
［除湿冷房運転］
図４は、除湿冷房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、中圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い破線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、除湿冷房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を開き気味にし、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
図４は、除湿冷房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、中圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い破線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、除湿冷房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を開き気味にし、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
これにより、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点４８、室内膨張弁２５、吸熱器２６、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。この循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外膨張弁２３で膨張され中圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で除湿冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で除湿冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
［冷房運転］
図５は、冷房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、冷房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を全開にし、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
図５は、冷房運転を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。冷凍サイクル回路１２によって、冷房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を全開にし、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。
これにより、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点４８、室内膨張弁２５、吸熱器２６、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。この循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
次に、車両用空気調和装置１１の主要な制御処理について説明する。
図６は、車両用空気調和装置のブロック図である。
車両用空気調和装置１１は、コントローラ６１と、乗員センサ６２（乗員検出部）と、外気温センサ６３と、エバポレータ温度センサ６４と、コンプレッサ回転センサ６５と、水温センサ６６と、を備える。
乗員センサ６２は、車室内に乗員がいるか否かを検出する。例えば人感センサや着座センサである。外気温センサ６３は、外気温度Ｔａを検出する。エバポレータ温度センサ６４は、吸熱器２６の表面温度Ｔｅを検出する。コンプレッサ回転センサ６５は、圧縮機２１の回転数Ｎｃを検出する。水温センサ６６は、バッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗを検出する。各センサの出力は、コントローラ６１に入力される。
図６は、車両用空気調和装置のブロック図である。
車両用空気調和装置１１は、コントローラ６１と、乗員センサ６２（乗員検出部）と、外気温センサ６３と、エバポレータ温度センサ６４と、コンプレッサ回転センサ６５と、水温センサ６６と、を備える。
乗員センサ６２は、車室内に乗員がいるか否かを検出する。例えば人感センサや着座センサである。外気温センサ６３は、外気温度Ｔａを検出する。エバポレータ温度センサ６４は、吸熱器２６の表面温度Ｔｅを検出する。コンプレッサ回転センサ６５は、圧縮機２１の回転数Ｎｃを検出する。水温センサ６６は、バッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗを検出する。各センサの出力は、コントローラ６１に入力される。
コントローラ６１は、充電時制御処理、及びバイパス制御処理を実行し、冷凍サイクル回路１２、ＨＶＡＣユニット１３、及び冷却回路４１を駆動制御する。すなわち、コントローラ６１は、冷凍サイクル回路１２の圧縮機２１、室外膨張弁２３、開閉弁３２、開閉弁３５、室内膨張弁２５、膨張弁５５、及び送風機２８を駆動制御する。また、コントローラ６１は、ＨＶＡＣユニット１３の送風ファン１４、エアミックスダンパ１５、及びヒータ１８を駆動制御する。さらに、コントローラ６１は、冷却回路４１のポンプ４２、及び三方弁４９を駆動制御する。
図７は、充電時制御処理の一例を示すフローチャートである。
充電時制御処理は、所定時間毎のタイマ割込み処理として実行される。
ステップＳ１０１では、バッテリ４３の急速充電が実行されているか否かを判定する。バッテリ４３の急速充電が実行されていないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、バッテリ４３の急速充電が実行されているときには、ステップＳ１０２に移行する。
ステップＳ１０２では、外部冷却装置４７から供給される外部熱媒体によってバッテリ４３の冷却を行なう。具体的には、ポンプ４２を駆動し、冷却回路４１の冷却用熱媒体を循環させ、熱交換器４４によって外部熱媒体と冷却用熱媒体との熱交換を行なう。
続くステップＳ１０３では、車室内に乗員がいるか否かを検出する。乗員がいないときにはステップＳ１１０に移行する。一方、乗員がいるときにはステップＳ１０４に移行する。
充電時制御処理は、所定時間毎のタイマ割込み処理として実行される。
ステップＳ１０１では、バッテリ４３の急速充電が実行されているか否かを判定する。バッテリ４３の急速充電が実行されていないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、バッテリ４３の急速充電が実行されているときには、ステップＳ１０２に移行する。
ステップＳ１０２では、外部冷却装置４７から供給される外部熱媒体によってバッテリ４３の冷却を行なう。具体的には、ポンプ４２を駆動し、冷却回路４１の冷却用熱媒体を循環させ、熱交換器４４によって外部熱媒体と冷却用熱媒体との熱交換を行なう。
続くステップＳ１０３では、車室内に乗員がいるか否かを検出する。乗員がいないときにはステップＳ１１０に移行する。一方、乗員がいるときにはステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では、空調運転が要求されているか否かを判定する。空調が要求されていないときにはステップＳ１１０に移行する。一方、空調運転が要求されているときにはステップＳ１０５に移行する。
ステップＳ１０５では、冷房運転が要求されているか否かを判定する。冷房運転が要求されていない、つまり暖房運転が要求されているときにはステップＳ１０９に移行する。一方、冷房運転が要求されているときにはステップＳ１０６に移行する。ここでは、説明を簡単にするために、単に冷房運転が要求されているか否かを判定しているが、車室内を冷やすという点で冷房運転と除湿冷房運転は同等であるため、冷房運転及び除湿冷房運転の何れかが要求されているか否かを判定することも含むものとする。同様に、車室内を温めるという点で暖房運転と除湿暖房運転は同等であるため、暖房運転が要求されていることには、暖房運転及び除湿暖房運転の何れかが要求されていることも含むものとする。
ステップＳ１０５では、冷房運転が要求されているか否かを判定する。冷房運転が要求されていない、つまり暖房運転が要求されているときにはステップＳ１０９に移行する。一方、冷房運転が要求されているときにはステップＳ１０６に移行する。ここでは、説明を簡単にするために、単に冷房運転が要求されているか否かを判定しているが、車室内を冷やすという点で冷房運転と除湿冷房運転は同等であるため、冷房運転及び除湿冷房運転の何れかが要求されているか否かを判定することも含むものとする。同様に、車室内を温めるという点で暖房運転と除湿暖房運転は同等であるため、暖房運転が要求されていることには、暖房運転及び除湿暖房運転の何れかが要求されていることも含むものとする。
ステップＳ１０６では、吸熱器２６の目標温度Ｔｅ＊、吸熱器２６の表面温度Ｔｅ、及び圧縮機２１の回転数Ｎｃに基づいて、冷房運転の冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があるか否かを判定する。具体的には、吸熱器２６の表面温度Ｔｅが目標温度Ｔｅ＊を達成しており、且つ圧縮機２１の回転数Ｎｃが予め定めた閾値Ｎｔｈ以下であるか否かを判定する。圧縮機２１の最高回転数Ｎｍａｘが７０００～９０００回転程度であるなら、閾値Ｎｔｈは４０００～５０００回転程度に設定する。ここで、吸熱器２６の表面温度Ｔｅが目標温度Ｔｅ＊を達成しており、且つ圧縮機２１の回転数Ｎｃが予め定めた閾値Ｎｔｈ以下であるときには、冷力に余力があると判断してステップＳ１０７に移行する。一方、吸熱器２６の表面温度Ｔｅが目標温度Ｔｅ＊を達成していない、又は圧縮機２１の回転数Ｎｃが閾値Ｎｔｈを上回っているときには、冷力に余力がないと判断してステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０７では、冷凍サイクル回路１２によって冷房運転を行ない、且つ冷凍サイクル回路１２から供給される空調用熱媒体の一部によってバッテリ４３の冷却補助を行ない、所定のメインプログラムに復帰する。具体的には、通常の冷房運転を行なうことに加え、膨張弁５５を開き、熱交換器４５によって空調用熱媒体の一部と冷却用熱媒体との熱交換を行なう。このとき、吸熱器２６の目標温度Ｔｅ＊を増加補正する。例えば、予め定めた増加率に従って補正したり、予め定めた増加量だけ補正したりする。
ステップＳ１０８では、冷凍サイクル回路１２によって通常の冷房運転だけを行ない、所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１０８では、冷凍サイクル回路１２によって通常の冷房運転だけを行ない、所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１０９では、冷凍サイクル回路１２によって暖房運転を行ない、且つ冷凍サイクル回路１２から供給される空調用熱媒体によってバッテリ４３の冷却補助を行ない、所定のメインプログラムに復帰する。具体的には、通常の暖房運転を行なうことに加え、開閉弁３５を開き、且つ膨張弁５５を開き、熱交換器４５によって空調用熱媒体と冷却用熱媒体との熱交換を行なう。
ステップＳ１１０では、冷凍サイクル回路１２から供給される空調用熱媒体の全てによってバッテリ４３の冷却補助を行ない、所定のメインプログラムに復帰する。具体的には、通常の冷房運転を行なっている状態から、室内膨張弁２５を閉鎖し、且つ膨張弁５５を開き、熱交換器４５によって空調用熱媒体と冷却用熱媒体との熱交換を行なう。
ステップＳ１１０では、冷凍サイクル回路１２から供給される空調用熱媒体の全てによってバッテリ４３の冷却補助を行ない、所定のメインプログラムに復帰する。具体的には、通常の冷房運転を行なっている状態から、室内膨張弁２５を閉鎖し、且つ膨張弁５５を開き、熱交換器４５によって空調用熱媒体と冷却用熱媒体との熱交換を行なう。
図８は、バイパス制御処理の一例を示すフローチャートである。
バイパス制御処理は、所定時間毎のタイマ割込み処理として実行される。
ステップＳ１２１では、バッテリ４３の急速充電が実行されているか否かを判定する。バッテリ４３の急速充電が実行されていないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、バッテリ４３の急速充電が実行されているときには、ステップＳ１２２に移行する。
ステップＳ１２２では、バッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるか否かを判定する。冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときにはステップＳ１２３に移行する。一方、冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａを超えているときにはステップＳ１２４に移行する。
ステップＳ１２３では、三方弁４９を制御し、冷却用熱媒体にラジエータ４６を迂回させて、所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１２４では、三方弁４９を制御し、冷却用熱媒体にラジエータ４６を通過させて、所定のメインプログラムに復帰する。
バイパス制御処理は、所定時間毎のタイマ割込み処理として実行される。
ステップＳ１２１では、バッテリ４３の急速充電が実行されているか否かを判定する。バッテリ４３の急速充電が実行されていないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、バッテリ４３の急速充電が実行されているときには、ステップＳ１２２に移行する。
ステップＳ１２２では、バッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるか否かを判定する。冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときにはステップＳ１２３に移行する。一方、冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａを超えているときにはステップＳ１２４に移行する。
ステップＳ１２３では、三方弁４９を制御し、冷却用熱媒体にラジエータ４６を迂回させて、所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１２４では、三方弁４９を制御し、冷却用熱媒体にラジエータ４６を通過させて、所定のメインプログラムに復帰する。
次に、車両用空気調和装置１１の主要な運転について説明する。
［冷房運転＋バッテリ冷却補助］
図９は、冷房運転＋バッテリ冷却補助を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
［冷房運転＋バッテリ冷却補助］
図９は、冷房運転＋バッテリ冷却補助を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、冷房要求があり、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があり、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、冷房運転、及びバッテリ４３の冷却を行なう場合、室外膨張弁２３を全開放し、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を僅かに開放した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を迂回させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
これにより、まず外部熱媒体は、外部冷却装置４７、及び熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂを順に経由して循環する。この循環経路において、外部熱媒体は、外部冷却装置４７で放熱することで冷却され、熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂで吸熱することで高温となる。
これにより、まず外部熱媒体は、外部冷却装置４７、及び熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂを順に経由して循環する。この循環経路において、外部熱媒体は、外部冷却装置４７で放熱することで冷却され、熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂで吸熱することで高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点５６、室内膨張弁２５、吸熱器２６、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。また、分岐点３７を通過した空調用熱媒体の一部は、分岐点５６から分流され、膨張弁５５、及び熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂを経由して分岐点５７に合流する。これらの循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。また、液相の空調用熱媒体の一部は、膨張弁５５で膨張され低圧となり、熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂで吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、冷却用熱媒体は、ポンプ４２、バッテリ４３、分岐点４８、三方弁４９、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａ、熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａを順に経由して循環する。この循環経路において、冷却用熱媒体は、バッテリ４３で吸熱することで高温となり、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａで放熱することで低温となり、さらに熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａで放熱することでより低温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
［冷房運転（バッテリ冷却補助なし）］
図１０は、冷房運転（バッテリ冷却補助なし）を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、冷房要求があり、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力がなく、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、冷房運転だけを行なう場合、室外膨張弁２３を全開放し、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を迂回させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
図１０は、冷房運転（バッテリ冷却補助なし）を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、冷房要求があり、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力がなく、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、冷房運転だけを行なう場合、室外膨張弁２３を全開放し、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を閉鎖した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を迂回させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
これにより、まず外部熱媒体は、外部冷却装置４７、及び熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂを順に経由して循環する。この循環経路において、外部熱媒体は、外部冷却装置４７で放熱することで冷却され、熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂで吸熱することで高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点５６、室内膨張弁２５、吸熱器２６、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。この循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点５６、室内膨張弁２５、吸熱器２６、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。この循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、冷却用熱媒体は、ポンプ４２、バッテリ４３、分岐点４８、三方弁４９、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａ、及び熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａを順に経由して循環する。この循環経路において、冷却用熱媒体は、バッテリ４３で吸熱することで高温となり、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａで放熱することで低温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
［暖房運転＋バッテリ冷却補助］
図１１は、暖房運転＋バッテリ冷却補助を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、暖房要求があり、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、暖房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を僅かに開放し、開閉弁３２を開放し、開閉弁３５を開放し、室内膨張弁２５を閉鎖し、膨張弁５５を僅かに開放した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を迂回させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
図１１は、暖房運転＋バッテリ冷却補助を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、暖房要求があり、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、暖房運転を行なう場合、室外膨張弁２３を僅かに開放し、開閉弁３２を開放し、開閉弁３５を開放し、室内膨張弁２５を閉鎖し、膨張弁５５を僅かに開放した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を迂回させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
これにより、まず外部熱媒体は、外部冷却装置４７、及び熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂを順に経由して循環する。この循環経路において、外部熱媒体は、外部冷却装置４７で放熱することで冷却され、熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂで吸熱することで高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、開閉弁３２、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。また、放熱器２２を通過した空調用熱媒体の一部は、分岐点３４から分流され、開閉弁３５、分岐点３７、分岐点５６、膨張弁５５、及び熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂを経由して分岐点５７に合流する。これらの循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、放熱器２２で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室外膨張弁２３で膨張され低圧となり、室外熱交換器２４で吸熱することで蒸発気化し、高温になる。また、液相の空調用熱媒体の一部は、膨張弁５５で膨張され低圧となり、熱交換器４５で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、開閉弁３２、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。また、放熱器２２を通過した空調用熱媒体の一部は、分岐点３４から分流され、開閉弁３５、分岐点３７、分岐点５６、膨張弁５５、及び熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂを経由して分岐点５７に合流する。これらの循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、放熱器２２で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室外膨張弁２３で膨張され低圧となり、室外熱交換器２４で吸熱することで蒸発気化し、高温になる。また、液相の空調用熱媒体の一部は、膨張弁５５で膨張され低圧となり、熱交換器４５で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、冷却用熱媒体は、ポンプ４２、バッテリ４３、分岐点４８、三方弁４９、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａ、及び熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａを順に経由して循環する。この循環経路において、冷却用熱媒体は、バッテリ４３で吸熱することで高温となり、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａで放熱することで低温となり、さらに熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａで放熱することでより低温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１７を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を通過する割合を調整する。これにより、導入された空気が放熱器２２で加温され、温かい空気が車室内に供給される。また、ヒータ１８を駆動すると、さらに加温される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１７を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を通過する割合を調整する。これにより、導入された空気が放熱器２２で加温され、温かい空気が車室内に供給される。また、ヒータ１８を駆動すると、さらに加温される。
［バッテリ冷却補助］
図１２は、バッテリ冷却補助を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、車室内に乗員がおらず、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、バッテリ４３の冷却補助を行なう場合、室外膨張弁２３を全開放し、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を閉鎖し、膨張弁５５を僅かに開放した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を迂回させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
図１２は、バッテリ冷却補助を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、車室内に乗員がおらず、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、バッテリ４３の冷却補助を行なう場合、室外膨張弁２３を全開放し、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を閉鎖し、膨張弁５５を僅かに開放した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を迂回させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
これにより、まず外部熱媒体は、外部冷却装置４７、及び熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂを順に経由して循環する。この循環経路において、外部熱媒体は、外部冷却装置４７で放熱することで冷却され、熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂで吸熱することで高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点５６、膨張弁５５、熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂ、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。この循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、膨張弁５５で膨張され低圧となり、熱交換器４５で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点５６、膨張弁５５、熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂ、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。この循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、膨張弁５５で膨張され低圧となり、熱交換器４５で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、冷却用熱媒体は、ポンプ４２、バッテリ４３、分岐点４８、三方弁４９、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａ、及び熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａを順に経由して循環する。この循環経路において、冷却用熱媒体は、バッテリ４３で吸熱することで高温となり、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａで放熱することで低温となり、さらに熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａで放熱することでより低温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を停止すると共に、エアミックスダンパ１５で放熱器２２を通過する流路を閉鎖する。これにより、空調が停止される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を停止すると共に、エアミックスダンパ１５で放熱器２２を通過する流路を閉鎖する。これにより、空調が停止される。
［冷房運転＋バッテリ冷却補助（ラジエータ追加）］
図１３は、冷房運転＋バッテリ冷却補助（ラジエータ追加）を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、冷房要求があり、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があり、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａを超えているときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、冷房運転、及びバッテリ４３の冷却を行なう場合、室外膨張弁２３を全開放し、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を僅かに開放した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を通過させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
図１３は、冷房運転＋バッテリ冷却補助（ラジエータ追加）を示す図である。
図中、低圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の空調用熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。また、冷却用熱媒体、及び外部熱媒体が通過する流路を太い破線で示す。
ここでは、急速充電時に、冷房要求があり、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があり、且つバッテリ４３における出口側の冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａを超えているときの運転について説明する。急速充電時は、外部冷却装置４７から冷却された外部熱媒体が供給されている。冷凍サイクル回路１２によって、冷房運転、及びバッテリ４３の冷却を行なう場合、室外膨張弁２３を全開放し、開閉弁３２を閉鎖し、開閉弁３５を閉鎖し、室内膨張弁２５を僅かに開放し、膨張弁５５を僅かに開放した状態で、圧縮機２１を駆動する。また、三方弁４９によってラジエータ４６を通過させた状態で、ポンプ４２を駆動する。
これにより、まず外部熱媒体は、外部冷却装置４７、及び熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂを順に経由して循環する。この循環経路において、外部熱媒体は、外部冷却装置４７で放熱することで冷却され、熱交換器４４における外部熱媒体流路４４Ｂで吸熱することで高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点５６、室内膨張弁２５、吸熱器２６、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。また、分岐点３７を通過した空調用熱媒体の一部は、分岐点５６から分流され、膨張弁５５、及び熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂを経由して分岐点５７に合流する。これらの循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。また、液相の空調用熱媒体の一部は、膨張弁５５で膨張され低圧となり、熱交換器４５で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、空調用熱媒体は、圧縮機２１、放熱器２２、分岐点３４、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、分岐点３６、逆止弁３８、分岐点３７、分岐点５６、室内膨張弁２５、吸熱器２６、分岐点３９、逆止弁３３、分岐点５７、及びアキュムレータ２７を順に経由して循環する。また、分岐点３７を通過した空調用熱媒体の一部は、分岐点５６から分流され、膨張弁５５、及び熱交換器４５における空調用熱媒体流路４５Ｂを経由して分岐点５７に合流する。これらの循環経路において、気相の空調用熱媒体は、圧縮機２１で圧縮され高圧となり、室外熱交換器２４で放熱することで凝縮液化し、低温になる。液相の空調用熱媒体は、室内膨張弁２５で膨張され低圧となり、吸熱器２６で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。また、液相の空調用熱媒体の一部は、膨張弁５５で膨張され低圧となり、熱交換器４５で吸熱することで蒸発気化し、高温となる。
また、冷却用熱媒体は、ポンプ４２、バッテリ４３、分岐点４８、ラジエータ４６、三方弁４９、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａ、及び熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａを順に経由して循環する。この循環経路において、冷却用熱媒体は、バッテリ４３で吸熱することで高温となり、ラジエータ４６で放熱することで低温となり、熱交換器４４における冷却用熱媒体流路４４Ａで放熱することで低温となり、さらに熱交換器４５における冷却用熱媒体流路４５Ａで放熱することでより低温となる。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
一方、ＨＶＡＣユニット１３では、送風ファン１４を駆動すると共に、エアミックスダンパ１５で流路１６を閉じ気味にしつつ、放熱器２２を迂回する割合を調整する。これにより、導入された空気が吸熱器２６で冷却され、涼しい空気が車室内に供給される。
上記より、冷却回路４１が「冷却回路」に対応し、冷凍サイクル回路１２が「冷凍サイクル回路」に対応し、バッテリ４３が「バッテリ」に対応し、熱交換器４４が「第一の熱交換器」に対応し、熱交換器４５が「第二の熱交換器」に対応する。また、ステップＳ１０６の処理が「判定部」に対応し、ステップＳ１０７、Ｓ１０８の処理、及びステップＳ１２２～Ｓ１２４の処理が「回路切替制御部」に対応する。また、乗員センサ６２が「乗員検出部」に対応する。
《作用》
次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
短時間に多くの電流が流れる急速充電中は、外部冷却装置４７から供給される外部熱媒体によってバッテリ４３の冷却を行なう（ステップＳ１０２）。これにより、バッテリ４３の温度上昇を抑制することができる。また、冷凍サイクル回路１２も利用してバッテリ４３の冷却補助を行なえば、さらに冷却効果が向上する。しかしながら、冷凍サイクル回路１２を利用すると、冷凍サイクル回路１２の冷力がバッテリ４３の冷却補助によって消費される。したがって、乗員が冷房運転を求めているようなときには、車室内の冷房能力が不足し、快適性が低下する可能性がある。
次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
短時間に多くの電流が流れる急速充電中は、外部冷却装置４７から供給される外部熱媒体によってバッテリ４３の冷却を行なう（ステップＳ１０２）。これにより、バッテリ４３の温度上昇を抑制することができる。また、冷凍サイクル回路１２も利用してバッテリ４３の冷却補助を行なえば、さらに冷却効果が向上する。しかしながら、冷凍サイクル回路１２を利用すると、冷凍サイクル回路１２の冷力がバッテリ４３の冷却補助によって消費される。したがって、乗員が冷房運転を求めているようなときには、車室内の冷房能力が不足し、快適性が低下する可能性がある。
そこで、バッテリ４３を外部電源から充電しているときに（ステップＳ１０１の判定が“Yes”）、冷房運転が要求された場合（ステップＳ１０５の判定が“Yes”）、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があると判定されたときには（ステップＳ１０６の判定が“Yes”）、冷凍サイクル回路１２によって冷房運転を行なうと共に、熱交換器４５によってバッテリ４３の冷却補助を行なう（ステップＳ１０７）。このように、外部冷却装置４７、及び冷凍サイクル回路１２の双方の冷力によってバッテリ４３の冷却を行なうことで、冷却効果が向上する。
一方、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力がないと判定されたときには（ステップＳ１０６の判定が“No”）、冷凍サイクル回路１２によってバッテリ４３の冷却補助は行なわず、冷房運転だけを行なう（ステップＳ１０８）。このときは、外部冷却装置４７の冷力だけでバッテリ４３の冷却を行なうことで、最低限の冷却効果を確保することができる。
このように、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があるときだけ、冷凍サイクル回路１２で冷却された空調用熱媒体によってバッテリ４３の冷却補助を行なう。したがって、車室内の快適性を犠牲にすることなく、バッテリ４３の冷却と車室内の冷房のバランスを最適化することができる。
このように、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があるときだけ、冷凍サイクル回路１２で冷却された空調用熱媒体によってバッテリ４３の冷却補助を行なう。したがって、車室内の快適性を犠牲にすることなく、バッテリ４３の冷却と車室内の冷房のバランスを最適化することができる。
また、車室内に乗員がいることを検出し（ステップＳ１０３の判定が“Yes”）、且つ冷房運転が要求されたときに（ステップＳ１０５の判定が“Yes”）、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があるか否かを判定する。このように、乗員がいることをＡＮＤ条件で追加しているので、冷房運転が必要であることの確度が上がり、車両用空気調和装置１１の信頼性が向上する。
また、吸熱器２６の目標温度Ｔｅ＊、吸熱器２６の表面温度Ｔｅ、及び圧縮機２１の回転数Ｎｃに基づいて、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があるか否かを判定する。このように、圧縮機２１を制御する際に必要とされる一般的な引数（又はパラメータ）を用いているため、余力の有無を容易に判定することができる。
また、吸熱器２６の目標温度Ｔｅ＊、吸熱器２６の表面温度Ｔｅ、及び圧縮機２１の回転数Ｎｃに基づいて、冷凍サイクル回路１２の冷力に余力があるか否かを判定する。このように、圧縮機２１を制御する際に必要とされる一般的な引数（又はパラメータ）を用いているため、余力の有無を容易に判定することができる。
また、余力があると判定されたときに、冷凍サイクル回路１２における吸熱器２６の目標温度Ｔｅ＊を増加補正する。これにより、冷房によって消費される冷力を低減することができる。したがって、相対的にバッテリ４３の冷却に消費できる冷力が増加し、冷却能力を向上させることができる。
また、冷房は外気温度Ｔａが高いときに利用されるため、ラジエータ４６よりも熱交換器４５の方が冷却用熱媒体に対する冷却能力が高い。そこで、冷却回路４１では、バッテリ４３よりも下流側、且つ熱交換器４５よりも上流側にラジエータ４６を設けている。すなわち、まずラジエータ４６によって冷却用熱媒体を冷却し、それから熱交換器４５によって冷却用熱媒体を冷却する。これにより、ラジエータ４６による冷却効果を高めることができる。
また、冷房は外気温度Ｔａが高いときに利用されるため、ラジエータ４６よりも熱交換器４５の方が冷却用熱媒体に対する冷却能力が高い。そこで、冷却回路４１では、バッテリ４３よりも下流側、且つ熱交換器４５よりも上流側にラジエータ４６を設けている。すなわち、まずラジエータ４６によって冷却用熱媒体を冷却し、それから熱交換器４５によって冷却用熱媒体を冷却する。これにより、ラジエータ４６による冷却効果を高めることができる。
さらに、冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａ以下であるときには（ステップＳ１２２の判定が“Yes”）、冷却用熱媒体にラジエータ４６を迂回させる（ステップＳ１２３）。これにより、外気から吸熱して冷却用熱媒体の温度Ｔｗが上昇することを防げる。一方、冷却用熱媒体の温度Ｔｗが外気温度Ｔａを超えているときには（ステップＳ１２２の判定が“No”）、冷却用熱媒体にラジエータ４６を通過させる（ステップＳ１２４）。これにより、外気への放熱によって冷却用熱媒体の温度Ｔｗを確実に低下させることができる。
《変形例》
本実施形態では、冷却回路４１において、冷却用熱媒体にラジエータ４６を通過させるか又は迂回させるかを三方弁４９で切り替えているが、これに限定されるものではない。例えば、ラジエータ４６を通過する流路、及びラジエータ４６を迂回する流路に、夫々、開閉可能な二方弁を設け、一方を開くときに他方を閉じ、一方を閉じるときに他方を開くようにしてもよい。
本実施形態では、冷房時に室外膨張弁２３を全開にする構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、室外膨張弁２３を迂回するバイパス流路を設け、このバイパス流路を開閉可能に構成してもよい。これにより、冷房時に室外膨張弁２３を閉鎖し、バイパス流路を開放すれば、圧力損失を低減することができる。
本実施形態では、冷却回路４１において、冷却用熱媒体にラジエータ４６を通過させるか又は迂回させるかを三方弁４９で切り替えているが、これに限定されるものではない。例えば、ラジエータ４６を通過する流路、及びラジエータ４６を迂回する流路に、夫々、開閉可能な二方弁を設け、一方を開くときに他方を閉じ、一方を閉じるときに他方を開くようにしてもよい。
本実施形態では、冷房時に室外膨張弁２３を全開にする構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、室外膨張弁２３を迂回するバイパス流路を設け、このバイパス流路を開閉可能に構成してもよい。これにより、冷房時に室外膨張弁２３を閉鎖し、バイパス流路を開放すれば、圧力損失を低減することができる。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
１１…車両用空気調和装置、１２…冷凍サイクル回路、１３…ＨＶＡＣユニット、１４…送風ファン、１５…エアミックスダンパ、１６…流路、１７…流路、１８…ヒータ、２１…圧縮機、２２…放熱器、２３…室外膨張弁、２４…室外熱交換器、２５…室内膨張弁、２６…吸熱器、２７…アキュムレータ、２８…送風機、３１ａ…配管、３１ｂ…配管、３１ｃ…配管、３１ｄ…配管、３１ｅ…配管、３１ｆ…配管、３１ｇ…配管、３１ｈ…配管、３２…開閉弁、３３…逆止弁、３４…分岐点、３５…開閉弁、３６…分岐点、３７…分岐点、３８…逆止弁、３９…分岐点、４１…冷却回路、４２…ポンプ、４３…バッテリ、４４…熱交換器、４４Ａ…冷却用熱媒体流路、４４Ｂ…外部熱媒体流路、４５…熱交換器、４５Ａ…冷却用熱媒体流路、４５Ｂ…空調用熱媒体流路、４６…ラジエータ、４７…外部冷却装置、４８…分岐点、４９…三方弁、５１ａ…配管、５１ｂ…配管、５１ｃ…配管、５５…膨張弁、５６…分岐点、５７…分岐点、６１…コントローラ、６２…乗員センサ、６３…外気温センサ、６４…エバポレータ温度センサ、６５…コンプレッサ回転センサ、６６…水温センサ
Claims (6)
- 電動モータに給電するバッテリを搭載した車両において、
冷却用熱媒体を循環させる冷却回路と、
車室内の空調を行うために空調用熱媒体を循環させる冷凍サイクル回路と、を備えた車両用空気調和装置であって、
前記冷却回路は、
冷却を必要とする前記バッテリと、
前記バッテリを外部電源から充電しているときに、外部冷却装置から供給される外部熱媒体と前記冷却回路の冷却用熱媒体との間で熱交換を行なうことで、前記バッテリを冷却する第一の熱交換器と、
前記冷凍サイクル回路で冷却された少なくとも一部の前記空調用熱媒体と前記冷却回路の前記冷却用熱媒体との間で熱交換を行なうことで、前記バッテリを冷却する第二の熱交換器と、を備え、
前記バッテリを外部電源から充電しているときに、冷房運転が要求された場合、前記冷凍サイクル回路の冷力に余力があるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて回路を切り替える回路切替制御部と、を備え、
前記回路切替制御部は、
前記判定部で余力があると判定されたときに、前記冷凍サイクル回路によって冷房運転を行ない、且つ前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器によって前記バッテリの冷却を行ない、
前記判定部で余力がないと判定されたときには、前記冷凍サイクル回路によって冷房運転を行ない、且つ前記第一の熱交換器によって前記バッテリの冷却を行なうことを特徴とする車両用空気調和装置。 - 車室内に乗員がいるか否かを検出する乗員検出部を備え、
前記判定部は、
前記乗員検出部で乗員がいることを検出し、且つ冷房運転が要求された場合、前記冷凍サイクル回路の冷力に余力があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。 - 前記判定部は、
前記冷凍サイクル回路における蒸発器の目標温度、前記蒸発器の温度、及び前記冷凍サイクル回路における圧縮機の回転数に基づいて、前記冷凍サイクル回路の冷力に余力があるか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空気調和装置。 - 前記回路切替制御部は、
前記判定部で余力があると判定されたときに、前記冷凍サイクル回路における吸熱器の目標温度を増加補正することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の車両用空気調和装置。 - 前記冷却回路は、
前記バッテリよりも下流側、且つ前記第二の熱交換器よりも上流側に設けられ、外気と前記冷却回路の前記冷却用熱媒体との間で熱交換を行なうことで、前記バッテリを冷却するラジエータを備えることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の車両用空気調和装置。 - 前記冷却回路は、
前記ラジエータをバイパスするバイパス流路を備え、
前記回路切替制御部は、
前記バッテリを通過した前記冷却用熱媒体の温度が外気温度以下のときには、前記冷却用熱媒体に前記バイパス流路を通過させ、前記バッテリを通過した前記冷却用熱媒体の温度が外気温度よりも高いときには、前記冷却用熱媒体に前記ラジエータを通過させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空気調和装置。
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