JPH11222027A - 電気自動車用空調装置 - Google Patents

電気自動車用空調装置

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JPH11222027A
JPH11222027A JP10024148A JP2414898A JPH11222027A JP H11222027 A JPH11222027 A JP H11222027A JP 10024148 A JP10024148 A JP 10024148A JP 2414898 A JP2414898 A JP 2414898A JP H11222027 A JPH11222027 A JP H11222027A
Authority
JP
Japan
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vehicle
heat exchanger
heat
battery
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10024148A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Matsuda
憲兒 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP10024148A priority Critical patent/JPH11222027A/ja
Publication of JPH11222027A publication Critical patent/JPH11222027A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/03Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant
    • B60H1/039Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant from air leaving the interior of the vehicle, i.e. heat recovery

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱源が多い電気自動車にあって、熱の有効利
用を図るようにした電気自動車用空調装置を得る。 【解決手段】 車両の前部にある熱源22,24と車両
の後部にある室外熱交換器33との間の車室床部分に通
気部70を有して、この通気部70の車両前部側にこの
通気と排気とを切換える切換ダンパ71を備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車(いわ
ゆる純電気自動車及びハイブリッド車)用空調装置に係
り、特に電気自動車に搭載されるバッテリやエンジンな
どの熱源の熱を効率良く利用するようにした電気自動車
用空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、電気自動車の開発が盛んであり、
エンジンと駆動用モータとを搭載したいわゆるハイブリ
ッド車および、モータ駆動のみの純電気自動車につき、
種々の改良が行なわれている。
【0003】ここで、電気自動車としては、従来のエン
ジン駆動車両と比較してモータやバッテリを備えること
になり、熱源が多くかつ分散配置されることになる。し
かも、電気自動車のうちハイブリッド車はエンジンとモ
ータ等との双方を搭載することになるので、この熱源の
増加は更に著しい。
【0004】従来におけるかかる熱源の熱利用は、ハイ
ブリッド車にあっては、例えば図3に示すように各熱源
をダクトにてつなぎ、各熱源にて加熱された空気を排出
するに際して排出口付近に熱交換器を備えて熱の有効利
用を図るという構造となっている。
【0005】図3につき、より詳しく説明すると、車両
前部に駆動用モータ5が搭載され後部にエンジン13が
搭載されたハイブリッド車にあって、このエンジン13
もしくはエンジン用ラジエータ11と駆動用モータ5と
を分岐6,12にてつなぐと共に車両前部にて前面及び
下面に分岐して連通するダクト7を備え、このダクト7
の車両前部の分岐には切換ダンパ2を有し、下面に分岐
されるダクト7には室外熱交換器3及びそのファン4が
備えられ、更に、ダクト7は車室排気口10、インバー
タ放熱分岐8、及びバッテリ放熱分岐9を有するという
概要であり、切換ダンパ2のa側位置では車両前面吸気
口1からの車速動圧による空気流が室外熱交換器3を通
って下面に排出されて室外熱交換器3の冷房時の放熱を
促し、また切換ダンパ2のb側位置では各熱源によって
加熱された空気流がダクト7にて集められつつこの中を
通り室外熱交換器3を通って下面に排出されて室外熱交
換器3の暖房時の吸熱を促すという機能を有する。
【0006】室外熱交換器3は、車室につながる空調ダ
クト内の室内熱交換器(図示省略)と対になっており、
コンプレッサやアキュムレータ(図示省略)と共に空調
冷媒回路が形成され、冷房時にはこの室外熱交換器3が
コンデンサとなって放熱が行なわれ、暖房時にはエバポ
レータとなって吸熱が行なわれる。
【0007】従って、図3に示す構造にあっては、車室
暖房時に切換ダンパ2をb側に倒し、各熱源からの発熱
を室外熱交換器3にて吸熱させて車室暖房用に有効利用
すると同時に各熱源の冷却をすることができることにな
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の図3
に示す構造のものは、車両の前後にわたって熱源の熱を
取り出すようにしているのみであり、室外熱交換器3に
て熱交換を行ない吸熱しているものの、熱の有効利用の
ためには更に改良の余地がありそうである。
【0009】本発明は、上述の課題に鑑み、熱の有効利
用を更に図るようにした電気自動車用空調装置の提供を
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。第1の発明は、室
内熱交換器と室外熱交換器との間で吸熱及び放熱が行な
われて車室内の空気調和を行なう電気自動車用空調装置
において、車両の前部にある熱源と車両の後部にある上
記室外熱交換器との間の車室床部分に通気部を有し、こ
の通気部の車両前部側に上記熱源からの空気を取り込む
ように開口すると共にしゃ断するよう閉じる切換ダンパ
を有することを特徴とする。
【0011】第2の発明は、上記第1の発明にあって、
上記通気部としては、中空平面板形状を有することを特
徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】ここで、図1,図2を参照して本
発明の実施の形態の一例につき述べる。図1は、車室の
冷暖房等のための空調装置と熱源の冷却回路とを示す冷
却システムであり、本発明では多くの熱源が存在するハ
イブリッド車にあって熱の有効利用を図るための回路で
ある。
【0013】図1は、その上部に車室32の空調装置の
概略を示し、その下にエンジン冷却、バッテリ冷却、及
び電気機器冷却の各回路を示している。車室32の空調
装置には冷媒ループAが備えられており、この冷媒ルー
プAは冷媒の相変化を利用したヒートポンプとして構成
され、室内熱交換器29、室外熱交換器33とコンプレ
ッサ36、アキュムレータ53とを切換える四方弁51
が設けられ、この四方弁51で冷媒の流路を切り換える
ことによって冷媒の流れを逆にし、冷房運転と暖房運転
とを行なうようになっている。
【0014】つまり、冷房運転時には、冷媒がコンプレ
ッサ36、四方弁51、室外熱交換器35、絞り弁5
2、室内熱交換器29、四方弁51、アキュムレータ5
3、コンプレッサ36の順に流れる。このときには室内
熱交換器29が吸熱器(エバポレータ)、室外熱交換器
3が放熱器(コンデンサ)となり、車室32内は冷房さ
れる。一方、暖房運転時には、冷媒がコンプレッサ3
6、四方弁51、室内熱交換器29、絞り弁52、室外
熱交換器35、四方弁51、アキュムレータ53、コン
プレッサ36の順に流れる。このときには室外熱交換器
3が吸熱器(エバポレータ)、室内熱交換器が放熱器
(コンデンサ)となり、車室32内が暖房される。
【0015】エンジン冷却水ループBでは、熱媒体が冷
却水(例えばロングライフクーラント:LLC)であ
り、ポンプ54によってエンジン冷却水が主にエンジン
22とエンジン用ラジエータ39との間で循環すると共
に、エンジン冷却水の一部が、絞り弁55を介して車室
32の空調装置のヒータコア30にも流れ、且つ、寒冷
地でのバッテリ性能維持のため絞り弁56を介してバッ
テリ暖機用熱交換器57にも流れるようになっている。
【0016】バッテリ冷却水ループCでは、バッテリ2
4を冷却する場合と暖機する場合とでバッテリ冷却水の
流れが切り換えられる。即ち、バッテリ24を冷却する
場合には、バッテリ用ラジエータ42をバイパスする絞
り弁58は締め且つ絞り弁59は開けた状態で、ポンプ
60によってバッテリ冷却水がバッテリ24とバッテリ
用ラジエータ42との間で循環する。なお、このときに
は絞り弁56を締めてエンジン冷却水がバッテリ暖機用
熱交換器57に流れないようにする。一方、バッテリ2
4を暖機する場合には、絞り弁56を開けてエンジン冷
却水がバッテリ暖機用熱交換器57に流れるようにする
と共に、絞り弁58を開け且つ絞り弁59を締めた状態
で、ポンプ60によってバッテリ冷却水がバッテリ用ラ
ジエータ42をバイパスし、バッテリ24とバッテリ暖
機用熱交換器57との間で循環する。また、エンジン2
2からエンジン用ラジエータ39までのエンジン冷却水
通路にあって、絞り弁56、熱交換器57のバイパス上
に別の絞り弁(図示省略)を備えることにより、この絞
り弁と絞り弁56との間の流量調節が可能となり、熱交
換器57での放熱調節が可能となる。
【0017】電気機器冷却水ループDでは、ポンプ62
によって電気機器冷却水が各種の電気機器(ドライブユ
ニット等)61と電気機器用ラジエータ41との間で循
環する。
【0018】このようにして、車室32の空調装置では
室内熱交換器29による冷暖房並びにエンジン冷却水に
よる暖房が行なわれ、エンジン冷却水ループBではエン
ジン冷却、バッテリ冷却水ループCではバッテリの冷却
とエンジン冷却水によるバッテリの暖機、そして電気機
器冷却水ループDでは電気機器の冷却が行なわれること
になる。
【0019】図1に示す冷却システムでは、ハイブリッ
ド車の車室32の冷暖房、エンジン冷却、バッテリの暖
機及び冷却、電気機器冷却につき述べたが、図2におい
ては、これら熱の有効利用のための構造を示す。
【0020】図2は、図3と同様の駆動用モータとエン
ジン22とを有するハイブリッド車を示しているが、こ
の図2に示す例では、このエンジン22及びバッテリ2
4を車両前部に備えた構造となっている。ここでは、エ
ンジン22及びバッテリ24の表示は、車両前部の熱源
としての例示であって、図1に示すエンジン用ラジエー
タ39及びバッテリ用ラジエータ42をも含むものであ
り、換言すれば、エンジンに係る熱源及びバッテリに係
る熱源を車両前部に有する構造を図2にて例示する。
【0021】車両前部の前述した熱源を備えた空間は、
排気口72及び通気部70に連通されている。すなわ
ち、車両前部の下端にて上記熱源を備えた空間は、下方
に開口した排気口72に連通ししかも車両前部から車両
後部にかけて車室床面を形成する通気部70の車両前部
側に連通している。そして、この排気口72と通気部7
0の車両前部側とは、切換ダンパ71にて開き又は閉じ
られるように構成され、排気口72を開けば通気部70
を塞ぎ通気部70が開かれれば排気口72が閉じられる
よう構成されている。
【0022】通気部70は、例えば中空平面板形状を有
しており、車室の床面となるよう備えられ、通気部70
の中空ダクトを通って車両前部から車両後部に暖気が流
れて床暖房を行なうようになっている。この場合、図4
に示すように車幅方向の仕切り壁74を車長方向に沿っ
て備えることにより圧力損失を低減することが出来る。
つまり、図4に示すように、例えば車幅に対応する中空
平面形状の幅をB、高さをHとし、この通路(非円形断
面の通路)を流れる空気の圧力損失をΔp、非円形断面
の等価直径をde 、ダクト長l、抵抗係数λ、速度vと
おくと、次式となる。 Δp=λ・(l/de )・v2 /2・g ・・・(1) ここに、de =4A/s・・・(2)A=B・H・・・(3) s=2(B+H)・・・(4)であって、A、sはそれ
ぞれ断面積、濡れ縁長さを現す。上記(1)式よりΔp
はde-1=s/4Aが最小の時最小となる。したがっ
て、上式(2)(3)(4)から2de -1=(1/B+
B/A)・・・(5)となり、式(5)はB=A1/2
時最小となる。またこの時、H=A1/2 となる。この結
果、仕切り壁74による通路は、断面形状が例えば正方
形のとき圧力損失Δpが最小となる。こうして仕切り壁
74による通路破断面は正方形に近づけるのがよい。図
2に戻り、通気部70の車両後部側には、その通気出口
に図1に示す車室の冷暖房を行なう冷媒ループAの室外
熱交換器33が配置されている。
【0023】また、車両前部の前端は、車速動圧を取り
込む吸気口73が備えられ、熱源を備えた空間に外気が
供給されるようになっている。したがって、車速が高速
になる程外気が熱源を備えた空間内に入り込むことにな
る。この点、車速動圧の積極利用にてファン等の負荷の
軽減が図れることになる。
【0024】この結果、夏季の車室内の冷房時には、切
換ダンパ71をb側に倒して熱源を備えた空間を排気口
72に連通させて、熱を外部に排出し、冬季の車室内の
暖房時には、切換ダンパ71をa側に倒して熱源を備え
た空間からの暖気を通気部70に通して床暖房を行な
い、更にはエバポレータである室外熱交換器33を加熱
しこのエバポレータによる吸熱を助けている。ひいて
は、図1の冷媒ループAでのコンプレッサ36の作動圧
を下げることができる。
【0025】今まで、通気部70にて車室内の床暖房を
行なうことを述べたが、床暖房を行なうに当っては平面
板形状の車室の床面とすることが床暖房を行なうに当り
好ましく、殊に平面板形状の車室側面(上面)を熱放散
しやすい形状や材質とすることが床暖房にとって好まし
い。
【0026】また、平面板形状の通気部70の底面(路
面側)は、風が前後方向に流れやすい平面とか前後方向
に浅い溝を形成した面とすれば、電気自動車にとって特
に注意が必要となる空気抵抗の削減に効果を発揮する。
【0027】更に、車室の床面に通気部70を備え、し
かも通気部70の車両前部に切換ダンパ71を備えるこ
とにより、夏季にこの切換ダンパ71によって通気部7
0を閉塞すれば、夏季の路面からの反射や輻射熱に対し
て通気部70が空気層となり、断熱効果が得られる。な
お、夏季には車室冷房の結果室外熱交換器33がコンデ
ンサとして放熱することになるのでこの室外熱交換器3
3の空気冷却が別途必要になり、通気部70内の冷却に
もつながることになる。
【0028】なお、上述の説明では、車室の冷房時と暖
房時とに関して述べてきたが、わずかな暖房しか必要な
い中間期では図1の冷媒ループAのコンプレッサ36を
止め例えば図2の通気部70内の通気のみを行なうよう
に切換ダンパ71を中間開度とすることもできる。
【0029】これまで説明した本例では、車両前部にエ
ンジンとバッテリとを有するハイブリッド車を前提にし
て述べてきたが、エンジン22やそのラジエータ39等
を除くことにより純電気自動車にも適用可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、室内熱交換器と室外熱交換器との間で吸熱及び放熱
が行なわれて車室内の空気調和を行なう電気自動車用空
調装置において、車両の前部にある熱源と車両の後部に
ある上記室外熱交換器との間の車室床部分に通気部を有
し、この通気部の車両前部側に上記熱源からの空気を取
り込むように開口すると共にしゃ断するよう閉じる切換
ダンパを有することにより、車室暖房時での床暖房や室
外熱交換器による効率的な熱利用が図れ、冷媒ループで
のコンプレッサの作動圧を低下できる。
【0031】また、第2の発明によれば、第1の発明の
通気部としては、中空平面板形状としたことにより、冷
房時に空気層が存在することとなって断熱効果が上が
り、また底を平らにすることで空気抵抗を減少すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る冷却システムの概略
図。
【図2】本発明の実施の形態の一例の概略構成図。
【図3】従来例の概略構成図。
【図4】仕切り壁の概略構成図。
【符号の説明】
32 車室 29 室内熱交換器 33 室外熱交換器 A 冷媒ループ 22 エンジン 39 エンジン用ラジエータ B エンジン冷却水ループ 24 バッテリ 42 バッテリ用ラジエータ C バッテリ冷却水ループ 70 通気部 71 切換ダンパ 72 排気口 73 吸気口 74 仕切り壁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内熱交換器と室外熱交換器との間で吸
    熱及び放熱が行なわれて車室内の空気調和を行なう電気
    自動車用空調装置において、 車両の前部にある熱源と車両の後部にある上記室外熱交
    換器との間の車室床部分に通気部を有し、 この通気部の車両前部側に上記熱源からの空気を取り込
    むように開口すると共にしゃ断するよう閉じる切換ダン
    パを有する、 ことを特徴とする電気自動車用空調装置。
  2. 【請求項2】 上記通気部としては、中空平面板形状を
    有することを特徴とする請求項1記載の電気自動車用空
    調装置。
JP10024148A 1998-02-05 1998-02-05 電気自動車用空調装置 Withdrawn JPH11222027A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010007629A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Calsonic Kansei Corp 車両用熱交換器
GB2466766A (en) * 2008-10-27 2010-07-07 Agco Gmbh Tractor cab with cavity floor for HVAC unit and ducting
US8776905B2 (en) 2011-09-26 2014-07-15 Hyundai Motor Company Device for preventing fire in battery pack used for electric vehicle
JP2017035953A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 株式会社フジクラ 車両用空調装置
CN113815379A (zh) * 2021-07-20 2021-12-21 中国重汽集团济南动力有限公司 一种雪蜡车车厢内温度调节系统

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Effective date: 20050405