WO2019194027A1 - 電池冷却装置 - Google Patents

Abstract

電池冷却装置は、圧縮機（１１）と、放熱器（１２）と、放熱器（１２）で放熱された冷媒の流れに対して互いに並列に配置され、冷媒が流れる流路の開口面積を調整することによって冷媒の減圧量を調整する第１減圧部（１４ｂ）および第２減圧部（１４ｃ）と、第１減圧部（１４ｂ）で減圧された冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させて空気を冷却する空気冷却器（１８）と、第２減圧部（１４ｃ）で減圧された冷媒を蒸発させて電池を冷却する電池冷却器（２１）と、第１減圧部（１４ｂ）および第２減圧部（１４ｃ）の開口面積を制御する制御部（５０）と、を備える。制御部（５０）は、空気冷却器（１８）がフロストする状態になった場合、第１減圧部（１４ｂ）のみを閉じ、電池冷却器（２１）がフロストする状態になった場合、第２減圧部（１４ｃ）のみを閉じる。

Description

電池冷却装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年４月５日に出願された日本特許出願２０１８－７３０１４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、空気の冷却と電池の冷却とを行うことが可能な電池冷却装置に関する。

　従来、特許文献１には、蒸発器と電池熱交換器とを備える電池温度調節装置が記載されている。

　蒸発器は、冷凍サイクルの冷媒と空気とを熱交換させて空気を冷却する。電池熱交換器は、冷凍サイクルの冷媒によって電池を冷却する。蒸発器および電池熱交換器は、冷媒の流れにおいて互いに並列に配置されている。

特開２０１５－１９１７０３号公報

　上記従来技術では、蒸発器の温度が氷点を下回ると蒸発器がフロストしてしまう。同様に、電池熱交換器の温度が氷点を下回ると電池熱交換器がフロストしてしまう。

　蒸発器または電池熱交換器がフロストする状態になった場合、冷凍サイクルの圧縮機を停止することによってフロストを防止することができる。

　しかしながら、蒸発器のフロストを防止するために圧縮機を停止させると、電池熱交換器で電池の冷却ができなくなってしまう。同様に、電池熱交換器のフロストを防止するために圧縮機を停止させると、蒸発器で空気の冷却ができなくなってしまう。

　本開示は上記点に鑑みて、フロストを抑制しつつ、空気および電池の冷却性能を極力確保することを目的とする。

　本開示の第一の態様において、
　冷媒を吸入して吐出する圧縮機と、
　圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器と、
　放熱器で放熱された冷媒の流れに対して互いに並列に配置され、冷媒が流れる流路の開口面積を調整することによって冷媒の減圧量を調整する第１減圧部および第２減圧部と、
　第１減圧部で減圧された冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させて空気を冷却する空気冷却器と、
　第２減圧部で減圧された冷媒を蒸発させて電池を冷却する電池冷却器と、
　第１減圧部および第２減圧部の開口面積を制御する制御部とを備えている。

　制御部は、空気冷却器がフロストする状態になった場合、第１減圧部および第２減圧部のうち第１減圧部のみを閉じ、電池冷却器がフロストする状態になった場合、第１減圧部および第２減圧部のうち第２減圧部のみを閉じる。

　これによると、空気冷却器がフロストする状態になった場合、空気冷却器に冷媒を流さないようにしてフロストを抑制しつつ電池冷却器に冷媒を流して電池を冷却できる。電池冷却器がフロストする状態になった場合、電池冷却器に冷媒を流さないようにしてフロストを抑制しつつ空気冷却器に冷媒を流して電池を冷却できる。したがって、フロストを抑制しつつ、空気および電池の冷却性能を極力確保できる。

一実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。 一実施形態における車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 一実施形態における車両用空調装置の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 一実施形態における車両用空調装置の冷房モードかつ電池冷却モードにおける冷媒の流れ方を示す図である。 一実施形態における車両用空調装置の冷房モードかつ電池冷却モードにおいて室内蒸発器にフロストが発生した場合の冷媒の流れ方を示す図である。 一実施形態における車両用空調装置の冷房モードかつ電池冷却モードにおいて電池冷却器にフロストが発生した場合の冷媒の流れ方を示す図である。 一実施形態における車両用空調装置の制御装置が実行した制御処理の結果の一例を示すタイムチャートである。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す車両用空調装置１は、エンジン４４（換言すれば内燃機関）、および走行用電動モータから走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用されている。

　ハイブリッド車両は、いわゆるプラグインハイブリッド自動車として構成されている。したがって、ハイブリッド車両は、車両停車時に外部電源（例えば、商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池２５に充電可能に構成されている。この電池としては、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。

　ハイブリッド車両において、エンジン４４から出力される駆動力は、車両走行用として用いられるだけではなく、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、ハイブリッド車両は、発電機にて発電された電力、及び外部電源から供給された電力を、電池２５に蓄えることができる、電池２５に蓄えられた電力は、走行用電動モータだけではなく、ハイブリッド車両に搭載された各種車載機器に供給される。

　ハイブリッド車両は、走行開始時のように電池２５の蓄電残量が予め定めた走行用基準残量以上になっているときには、ＥＶ走行モードで走行する。ＥＶ走行モードは、電池２５の電力による走行用電動モータの駆動によって車両を走行させる走行モードを意味する。

　ハイブリッド車両は、車両走行中に電池２５の蓄電残量が走行用基準残量よりも低くなっているときには、ＨＶ走行モードで走行する。ＨＶ走行モードは、主にエンジン４４が出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には、走行用電動モータを作動させてエンジン４４を補助する。

　ハイブリッド車両は、このようにＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを切り替えることで、車両走行用の駆動力をエンジン４４だけから得る通常の車両に対してエンジン４４の燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。

　ハイブリッド車両において、ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとの切り替えは、図２に示す車両制御装置７０によって制御される。エンジン４４は、ハイブリッド車両における動力装置である。

　車両用空調装置１は、ハイブリッド車両の車室内において、快適な空調を実現するため、暖房モード、冷房モード、除湿暖房モード等の複数の運転モードに切り替えることができる。

　電池２５のような二次電池は、劣化を促進させることなく充放電容量を充分に活かすために、適正温度帯で使用されることが望ましい。このため、車両用空調装置１は、電池２５の温度を適正温度帯内に維持するように、電池２５を冷却する機能を有している。すなわち、車両用空調装置１は、車両用電池冷却装置でもある。

　車両用空調装置１は、図１に示す冷凍サイクル装置１０、室内空調ユニット３０、冷却水回路４０、および図２に示す制御装置５０等を有している。冷凍サイクル装置１０は、車室内へ送風される空気の温度を蒸気圧縮式の冷凍サイクルにより調整する。室内空調ユニット３０は、ハイブリッド車両の車室内へ空気を送風する。冷却水回路４０は、熱媒体である冷却水を介して、空気を加熱する熱媒体回路である。

　冷凍サイクル装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを有しており、車室内の空調を行うために、空気を加熱・冷却する機能を果たす。冷凍サイクル装置１０は、冷凍サイクルの低圧冷媒によって、電池２５を冷却する機能も果たす。

　冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、及び暖房モードの冷媒回路を切り替え可能に構成されている。車両用空調装置１において、冷房モードは、空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。

　除湿暖房モードは、冷却されて除湿された空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。暖房モードは、空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。

　図１では、冷房モードの冷媒回路における冷媒の流れを白抜き矢印で示している。また、除湿暖房モードの冷媒回路における冷媒の流れを斜線ハッチング付き矢印で示している。さらに、暖房モードの冷媒回路における冷媒の流れを黒塗り矢印で示している。

　冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）が採用されている。冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

　冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、放熱器１２、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂ、室外熱交換器１６、第１逆止弁１７、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁１９およびアキュムレータ２０を有している。

　圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機１１は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機により構成されている。

　圧縮機１１における冷媒吐出能力（すなわち回転数）は、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。圧縮機１１は、車両ボンネット内に配置されている。

　圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の冷媒入口側が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と、冷却水回路４０を循環する冷却水（換言すれば熱媒体）とを熱交換させることによって高圧冷媒を凝縮させる水冷媒熱交換器である。

　放熱器１２の冷媒出口側には、第１三方継手１３ａの流入口側が接続されている。第１三方継手１３ａは、互いに連通する３つの流入出口を有している。例えば、第１三方継手１３ａは、複数の配管を接合して形成されている。第１三方継手１３ａは、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されていてもよい。

　第１三方継手１３ａの一方の流出口には、暖房用膨張弁１４ａの入口側が接続されている。第１三方継手１３ａの他方の流出口には、第２三方継手１３ｂの一方の流入口側が接続されている。第２三方継手１３ｂの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。

　第１三方継手１３ａの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの一方の流入口側とを接続する冷媒通路には、第１開閉弁１５ａが配置されている。第１開閉弁１５ａは、第１三方継手１３ａの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの一方の流入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。

　冷凍サイクル装置１０は、第２開閉弁１５ｂを有している。第２開閉弁１５ｂの基本的構成は、第１開閉弁１５ａと同様である。第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂは、冷媒通路を開閉することで、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。

　第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂは、サイクルの冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置である。第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂは、制御装置５０から出力される制御電圧によって制御される。

　暖房用膨張弁１４ａは、少なくとも暖房モード時に、放熱器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる減圧部である。暖房用膨張弁１４ａは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。暖房用膨張弁１４ａは、冷媒が流れる流路の開口面積を調整することによって冷媒の減圧量を調整する。

　冷凍サイクル装置１０は、冷房用膨張弁１４ｂを有している。冷房用膨張弁１４ｂは、少なくとも冷房モード時に、室外熱交換器１６から流出した高圧冷媒を減圧させる第１減圧部である。冷房用膨張弁１４ｂの基本的構成は、暖房用膨張弁１４ａと同様である。これらの暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。

　この全開機能および全閉機能によって、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂは、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。したがって、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂは、冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。暖房用膨張弁１４ａおよび冷房用膨張弁１４ｂは、制御装置５０から出力される制御信号（例えば制御パルス）によって制御される。

　暖房用膨張弁１４ａの出口には、室外熱交換器１６の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器１６は、暖房用膨張弁１４ａから流出した冷媒と外気ファン１６ａにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器１６は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。

　室外熱交換器１６は、少なくとも冷房モード時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。また、室外熱交換器１６は、少なくとも暖房モード時には、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。

　外気ファン１６ａは、電動式の送風機によって構成されている。外気ファン１６ａの送風能力（すなわち、回転数）は、制御装置５０から出力される制御電圧によって制御される。

　室外熱交換器１６は、レシーバ部１６ｂおよび過冷却部１６ｃを有している。レシーバ部１６ｂは、室外熱交換器１６が放熱器として機能する場合、放熱して凝縮した冷媒を蓄える。過冷却部１６ｃは、レシーバ部１６ｂから流出した液相冷媒を過冷却する。

　室外熱交換器１６の冷媒出口には、第３三方継手１３ｃの流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの一方の流出口には、第４三方継手１３ｄの一方の流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃおよび第４三方継手１３ｄの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。

　第３三方継手１３ｃの一方の流出口側と第４三方継手１３ｄの一方の流入口側とを接続する冷媒通路には、第２開閉弁１５ｂが配置されている。第２開閉弁１５ｂの開閉によって、この冷媒通路における冷媒流れの有無を切り替えることができる。

　第３三方継手１３ｃの他方の流出口には、第２三方継手１３ｂの他方の流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、第１逆止弁１７が配置されている。

　第１逆止弁１７は、第３三方継手１３ｃ側から第２三方継手１３ｂ側へ冷媒が流れることを許容し、第２三方継手１３ｂ側から第３三方継手１３ｃ側へ冷媒が流れることを禁止する機能を果たす。

　第２三方継手１３ｂの流出口には、第５三方継手１３ｅの流入口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。第５三方継手１３ｅの一方の流出口には、冷房用膨張弁１４ｂの入口側が接続されている。

　第５三方継手１３ｅと冷房用膨張弁１４ｂとの間には第３開閉弁１５ｃが配置されている。第３開閉弁１５ｃの基本的構成は、第１開閉弁１５ａと同様である。第３開閉弁１５ｃは、第５三方継手１３ｅの一方の流出口側と冷房用膨張弁１４ｂの入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。

　第５三方継手１３ｅの他方の流出口には、第４開閉弁１５ｄおよび電池冷却用膨張弁１４ｃを介して電池冷却器２１の冷媒入口側が接続されている。第４開閉弁１５ｄの基本的構成は、第１開閉弁１５ａと同様である。第４開閉弁１５ｄは、第５三方継手１３ｅの他方の流出口側と電池冷却用膨張弁１４ｃの入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。

　電池冷却用膨張弁１４ｃは、少なくとも電池冷却モード時に、室外熱交換器１６から流出した冷媒を減圧させる第２減圧部である。電池冷却用膨張弁１４ｃは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。電池冷却用膨張弁１４ｃは、弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。

　電池冷却器２１は、電池冷却用膨張弁１４ｃを流出した低圧冷媒に電池２５から吸熱させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。

　電池冷却器２１の冷媒出口側には、第６三方継手１３ｆの一方の流入口側が接続されている。第６三方継手１３ｆの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。第６三方継手１３ｆの他方の流入口側は、室内蒸発器１８の冷媒出口側に接続されている。

　電池冷却器２１の冷媒出口と第６三方継手１３ｆの一方の流入口側との間には第２逆止弁２２が配置されている。

　第２逆止弁２２は、電池冷却器２１側から第６三方継手１３ｆ側へ冷媒が流れることを許容し、第６三方継手１３ｆ側から電池冷却器２１側へ冷媒が流れることを禁止する機能を果たす。

　冷房用膨張弁１４ｂは、電気式の可変絞り機構である。冷房用膨張弁１４ｂの出口側には、室内蒸発器１８の冷媒入口側が接続されている。冷房用膨張弁１４ｂは、冷媒が流れる流路の開口面積を調整することによって冷媒の減圧量を調整する。

　室内蒸発器１８は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内蒸発器１８は、少なくとも冷房モード時に、冷房用膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒と送風機３２から送風された空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって空気を冷却する空気冷却器である。室内蒸発器１８の冷媒出口には、蒸発圧力調整弁１９の入口側が接続されている。

　蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８出口側冷媒の圧力の上昇に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構で構成されている。

　蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８の着霜を抑制するために、室内蒸発器１８における冷媒蒸発圧力を、予め定めた基準圧力以上に維持する機能を果たす。これにより、蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器１８の着霜を抑制可能な基準温度以上に極力維持することができる。

　蒸発圧力調整弁１９の出口側には、第６三方継手１３ｆの他方の流入口側が接続されている。第６三方継手１３ｆの流出口には、第４三方継手１３ｄの他方の流入口側が接続されている。第４三方継手１３ｄの流出口には、アキュムレータ２０の入口側が接続されている。

　アキュムレータ２０は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２０の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

　次に、車両用空調装置１の室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された空気を車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（すなわち、インストルメントパネル）の内側に配置されている。

　室内空調ユニット３０は、その外殻を形成する空調ケース３１に、送風機３２、室内蒸発器１８、ヒータコア４３等を収容して構成されている。すなわち、室内空調ユニット３０において、室内蒸発器１８、ヒータコア４３等は、空調ケース３１の内部に形成された空気通路に配置されている。

　空調ケース３１は、車室内に送風される空気の空気通路を形成している。空調ケース３１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）によって成形されている。

　空調ケース３１における空気流れの最上流側には、内外気切替装置３３が配置されている。内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気（すなわち、車室内空気）と外気（すなわち、車室外空気）とを切替導入する。

　内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させる。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

　内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、送風機３２が配置されている。送風機３２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機によって構成されている。送風機３２は、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。そして、送風機３２の送風能力（すなわち回転数）は、制御装置５０から出力される制御電圧によって制御される。

　送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器１８、ヒータコア４３が、空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器１８は、ヒータコア４３よりも、空気流れ上流側に配置されている。

　ヒータコア４３は、冷却水回路４０の構成装置の一つであり、冷却水回路４０を循環する冷却水と室内蒸発器１８を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用熱交換器である。

　空調ケース３１内部には、バイパス通路３５が設けられている。バイパス通路３５は、室内蒸発器１８通過後の空気を、ヒータコア４３を迂回して流すための通路である。

　空調ケース３１内の室内蒸発器１８の空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア４３の空気流れ上流側には、エアミックスドア３４が配置されている。

　エアミックスドア３４は、室内蒸発器１８通過後の空気のうち、ヒータコア４３側を通過する空気の風量とバイパス通路３５を通過させる空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。

　エアミックスドア３４は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

　ヒータコア４３およびバイパス通路３５の空気流れ下流側には、混合空間が設けられている。混合空間は、ヒータコア４３にて冷却水と熱交換して加熱された空気とバイパス通路３５を通過した加熱されていない空気とを混合させるための空間である。

　空調ケース３１における空気流れの下流部には、混合空間にて混合された空気（すなわち空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口部が配置されている。

　この開口部としては、フェイス開口部、フット開口部、及びデフロスタ開口部（いずれも図示せず）が設けられている。フェイス開口部は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口部である。フット開口部は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口部である。デフロスタ開口部は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すための開口部である。

　これらのフェイス開口部、フット開口部、及びデフロスタ開口部は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口及びデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

　エアミックスドア３４が、ヒータコア４３を通過させる風量とバイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される空気（すなわち、空調風）の温度が調整されることになる。

　フェイス開口部、フット開口部、及びデフロスタ開口部の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイスドア、フットドア、及びデフロスタドアが配置されている。フェイスドアは、フェイス開口部の開口面積を調整する。フットドアは、フット開口部の開口面積を調整する。デフロスタドアは、デフロスタ開口部の開口面積を調整する。

　これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置である。これらのドアは、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータは、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

　吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。

　フェイスモードは、フェイス吹出口を全開としてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開にすると共にデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。

　乗員が、図２に示す操作パネル６０に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードにすることもできる。デフロスタモードは、デフロスタ吹出口を全開としてデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出す吹出口モードである。

　次に、車両用空調装置１の冷却水回路４０について説明する。冷却水回路４０は、冷凍サイクル装置１０の放熱器１２やハイブリッド車両の構成機器とヒータコア４３との間で、熱媒体を循環させる熱媒体回路である。冷却水回路４０における熱媒体としては、冷却水が用いられている。この冷却水としては、例えば、水やエチレングリコール水溶液等を採用することができる。

　図１に示すように、冷却水回路４０は、加熱側水ポンプ４１、放熱器１２、水加熱ヒータ４２、ヒータコア４３、エンジン４４、エンジン冷却水ポンプ４５およびラジエータ４６を有している。冷却水回路４０では、冷却水流路によって、これらの構成機器が接続されている。冷却水回路４０は、冷却水が循環可能な閉回路を構成している。

　加熱側水ポンプ４１は、第１接続部４４ａ側から冷却水を吸い込んで圧送する水ポンプである。

　水加熱ヒータ４２は、加熱側水ポンプ４１から流出した冷却水を加熱する加熱装置である。水加熱ヒータ４２は、例えば、ＰＴＣ素子やニクロム線等を有しており、電力が供給されることによって発熱して冷却水を加熱する。

　ヒータコア４３は、冷却水回路４０を循環する冷却水と室内蒸発器１８を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用熱交換器である。図１に示すように、ヒータコア４３は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。

　放熱器１２および水加熱ヒータ４２で加熱された冷却水がヒータコア４３に導入されることによって、車室内を暖房できる。

　バイパス流路４７は、冷却水回路４０の冷却水がヒータコア４３をバイパスして流れる冷却水流路である。

　バイパス三方弁４８は、冷却水回路４０の冷却水がヒータコア４３を流れてバイパス流路４７を流れない状態と、冷却水回路４０の冷却水がヒータコア４３を流れずにバイパス流路４７を流れる状態とを切り替える電磁弁である。

　エンジン４４は、ハイブリッド車両の内燃機関である。エンジン４４は、冷却水回路４０の冷却水流路に配置されており、冷却水と熱交換可能に構成されている。

　エンジン冷却水ポンプ４５は、冷却水回路４０の冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。ラジエータ４６は、冷却水回路４０を循環する冷却水と外気とを熱交換させて、冷却水を冷却する。

　冷却水回路４０にはフローシャットバルブ４９が配置されている。フローシャットバルブ４９は、エンジン４４およびラジエータ４６と、放熱器１２、水加熱ヒータ４２およびヒータコア４３との間の冷却水流路を開閉する開閉弁である。フローシャットバルブ４９は、エンジン４４およびラジエータ４６と、放熱器１２、水加熱ヒータ４２およびヒータコア４３との間での冷却水の循環を断続する冷却水断続弁である。

　フローシャットバルブ４９が冷却水流路を開けることによって、エンジン４４で加熱された冷却水がヒータコア４３を循環するので、エンジン４４の排熱をヒータコア４３に導入して暖房の熱源として利用できる。

　フローシャットバルブ４９が冷却水流路を開けることによって、放熱器１２から放熱された冷却水がラジエータ４６を循環するので、放熱器１２の余剰熱をラジエータ４６で外気に放熱できる。

　次に、車両用空調装置１の電気制御部について説明する。図２に示すように、車両用空調装置１は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。

　制御装置５０は、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する。制御対象機器は、圧縮機１１、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂ、電池冷却用膨張弁１４ｃ、第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂ、第３開閉弁１５ｃ、第４開閉弁１５ｄ、外気ファン１６ａ、送風機３２、加熱側水ポンプ４１、水加熱ヒータ４２、エンジン冷却水ポンプ４５、バイパス三方弁４８、フローシャットバルブ４９等を含んでいる。

　制御装置５０の入力側には、車両用空調装置１による運転制御に用いられる各種空調センサ群が接続されている。そして、制御装置５０には、これらの空調センサ群の検出信号が入力される。

　図２に示すように、空調センサ群は、内気温センサ５１、外気温センサ５２、日射センサ５３、水温センサ５４、第１冷媒温度センサ５５ａ、第２冷媒温度センサ５５ｂ、吐出圧力センサ５６ａ、室外器圧力センサ５６ｂ、蒸発器温度センサ５７、電池冷却器入口温度センサ５９ａ、電池冷却器出口温度センサ５９ｂ、電池冷却器出口圧力センサ５９ｃ等を含んでいる。

　内気温センサ５１は、車室内温度Ｔｒ（以下、内気温と言う。）を検出する内気温検出部である。外気温センサ５２は、車室外温度Ｔａｍ（以下、外気温と言う。）を検出する外気温検出部である。日射センサ５３は、車室内へ照射される日射量Ａｓを検出する日射量検出部である。

　水温センサ５４は、冷却水回路４０において、水加熱ヒータ４２の冷却水流出口側における冷却水温度を検出する冷却水温度検出部である。水温センサ５４は、放熱器１２の流入口側または流出口側における冷却水温度を検出してもよい。

　第１冷媒温度センサ５５ａは、圧縮機１１から吐出された冷媒の吐出温度Ｔｄ１を検出する第１冷媒温度検出部である。第２冷媒温度センサ５５ｂは、室外熱交換器温度Ｔｄ３を検出する第３冷媒温度検出部である。室外熱交換器温度Ｔｄ３は、室外熱交換器１６から流出した冷媒の温度である。

　吐出圧力センサ５６ａは、圧縮機１１の吐出口側から暖房用膨張弁１４ａの入口側へ至る冷媒通路の高圧側冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力検出部である。室外器圧力センサ５６ｂは、室外器冷媒圧力Ｐｓを検出する室外器圧力検出部である。室外器冷媒圧力Ｐｓは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の圧力である。

　蒸発器温度センサ５７は、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。

　電池冷却器入口温度センサ５９ａは、電池冷却器２１の流入口側における冷却水温度を検出する。電池冷却器出口温度センサ５９ｂは、電池冷却器２１の流出口側における冷却水温度を検出する。電池冷却器出口圧力センサ５９ｃは、電池冷却器２１から流出した冷媒の圧力を検出する電池冷却器圧力検出部である。

　図２に示すように、制御装置５０の入力側には、操作パネル６０が接続されている。操作パネル６０は、車室内前部の計器盤付近に配置されており、各種操作スイッチを有している。したがって、制御装置５０には、各種操作スイッチからの操作信号が入力される。

　操作パネル６０における各種操作スイッチは、オートスイッチ、冷房スイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等を含んでいる。オートスイッチは、車両用空調装置１の自動制御運転を設定或いは解除する際に操作される。

　冷房スイッチは、車両用空調装置１により車室内の冷房を行うことを要求する際に操作される。風量設定スイッチは、送風機３２の風量をマニュアル設定する際に操作される。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する際に操作される。吹出モード切替スイッチは、車両用空調装置１における吹出モードをマニュアル設定する際に操作される。

　制御装置５０の入力側には、車両制御装置７０が接続されている。上述したように、ハイブリッド車両において、車両制御装置７０がＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとの切り替え制御を行う。したがって、制御装置５０には、ハイブリッド車両の走行モード（すなわち、ＨＶ走行モード又はＥＶ走行モード）を示す走行モード信号が入力される。

　制御装置５０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器を制御する構成（ハードウェア及びソフトウェア）は、それぞれの制御対象機器を制御する制御部である。

　例えば、制御装置５０のうち、冷凍サイクル装置１０で生じる熱量を制御する構成は、サイクル熱量制御部５０ａである。サイクル熱量制御部５０ａは、圧縮機１１、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂ、電池冷却用膨張弁１４ｃ、第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂ、第３開閉弁１５ｃ、第４開閉弁１５ｄ、外気ファン１６ａ、送風機３２を制御する。

　制御装置５０のうち、水加熱ヒータ４２で生じる熱量を制御する構成は、ヒータ熱量制御部５０ｂである。ヒータ熱量制御部５０ｂは、水加熱ヒータ４２に供給する電力量を制御する。

　制御装置５０のうち、加熱側水ポンプ４１、エンジン冷却水ポンプ４５、バイパス三方弁４８、フローシャットバルブ４９を制御する構成は、冷却水流量調整部５０ｃである。冷却水流量調整部５０ｃは、エンジン４４を通過する冷却水流量と、熱源装置（すなわち、水加熱ヒータ４２や放熱器１２）を通過する冷却水流量との流量バランスを調整する。

　続いて、第１実施形態に係る車両用空調装置１の各運転モードについて説明する。上述したように、車両用空調装置１は、車室内の冷房、除湿暖房、及び暖房を行うことができる。車両用空調装置１における冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調のために、冷房モード、除湿暖房モード、暖房モードの運転を切り替える。

　冷凍サイクル装置１０の各運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。空調制御プログラムは、操作パネル６０のオートスイッチが投入（すなわち、ＯＮ）されて、自動制御が設定された際に実行される。

　より具体的には、空調制御プログラムのメインルーチンでは、上述の空調制御用のセンサ群の検出信号及び各種空調操作スイッチからの操作信号を読み込む。そして、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
　数式Ｆ１において、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度（すなわち、車室内設定温度）、Ｔｒは内気温センサ５１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサ５２によって検出された外気温、Ａｓは日射センサ５３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

　操作パネル６０の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、運転モードが冷房モードに切り替えられる。

　操作パネル６０の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっている場合には、運転モードが除湿暖房モードに切り替えられる。そして、操作パネル６０の冷房スイッチが投入されていない場合には、運転モードが暖房モードに切り替えられる。

　このため、冷房モードは、主に夏季のように比較的外気温が高い場合に実行される。除湿暖房モードは、主に春季あるいは秋季に実行される。暖房モードは、主に冬季の低外気温時に実行される。

　（ａ）冷房モード
　まず、冷凍サイクル装置１０における冷房モードの作動について説明する。冷房モードでは、制御装置５０は、暖房用膨張弁１４ａを全開状態とし、冷房用膨張弁１４ｂについては、減圧作用を発揮する絞り状態にする。

　また、制御装置５０は、第１開閉弁１５ａを閉じ、第２開閉弁１５ｂを閉じ、第３開閉弁１５ｃを開ける。そして、制御装置５０は、ヒータコア４３側の通風路が全閉となり、バイパス通路３５側が全開となるようにエアミックスドア３４を変位させる。

　これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０においては、図１の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１→放熱器１２→暖房用膨張弁１４ａ→室外熱交換器１６→第１逆止弁１７→冷房用膨張弁１４ｂ→室内蒸発器１８→蒸発圧力調整弁１９→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

　このサイクル構成で、制御装置５０は、圧縮機１１の冷媒吐出能力（すなわち、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号）を決定する。具体的には、室内蒸発器１８から吹き出される空気が目標蒸発器温度ＴＥＯとなるように、圧縮機１１を制御する。

　目標蒸発器温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って、目標蒸発器温度ＴＥＯが低下するように決定される。さらに、目標蒸発器温度ＴＥＯは、室内蒸発器１８の着霜を抑制可能な範囲（具体的には、１℃以上）で決定される。

　また、制御装置５０は、冷房用膨張弁１４ｂへ流入する冷媒の過冷却度が冷房用の目標過冷却度となるように、冷房用膨張弁１４ｂの絞り開度を調整する。冷房用の目標過冷却度は、室外器冷媒圧力Ｐｓ、及び室外熱交換器温度Ｔｄ３に基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、サイクルの成績係数ＣＯＰｒが極大値に近づくように冷房用の目標過冷却度が決定される。

　このため、冷房モードの冷凍サイクル装置では、室外熱交換器１６を放熱器として機能させ、室内蒸発器１８を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。そして、室内蒸発器１８にて冷媒が蒸発する際に空気から吸熱した熱を室外熱交換器１６にて外気に放熱する。これにより、空気を冷却することができる。したがって、冷房モードでは、室内蒸発器１８にて冷却された空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。

　尚、第１逆止弁１７を通過した冷媒は、第５三方継手１３ｅから、冷房用膨張弁１４ｂへ向かう流れと電池冷却用膨張弁１４ｃへ向かう流れとに分岐可能である。このため、電池冷却用膨張弁１４ｃで減圧された低圧冷媒が電池冷却器２１に供給される。これにより、電池２５に生じた熱を電池冷却器２１の低圧冷媒の蒸発潜熱で吸熱することができるので、冷房モードの冷凍サイクル装置１０は、電池２５を冷却することができる。

　（ｂ）除湿暖房モード
　次に、冷凍サイクル装置１０における除湿暖房モードの作動について説明する。除湿暖房モードでは、制御装置５０は、暖房用膨張弁１４ａを絞り状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを絞り状態とする。

　また、制御装置５０は、第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂ及び第３開閉弁１５ｃを開く。そして、制御装置５０は、ヒータコア４３側の通風路が全開となり、バイパス通路３５側が全閉となるようにエアミックスドア３４を変位させる。

　これにより、除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の斜線ハッチング付き矢印に示すように冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。具体的には、圧縮機１１→放熱器１２→暖房用膨張弁１４ａ→室外熱交換器１６→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が循環する。また、圧縮機１１→放熱器１２→冷房用膨張弁１４ｂ→室内蒸発器１８→蒸発圧力調整弁１９→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が循環する。すなわち、室外熱交換器１６と室内蒸発器１８が冷媒流れに対して並列的に接続される冷凍サイクルが構成される。

　このサイクル構成で、制御装置５０は、圧縮機１１の冷媒吐出能力（すなわち、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号）を決定する。具体的には、放熱器１２へ流入する冷媒の圧力が目標凝縮圧力ＰＤＯとなるように、圧縮機１１を制御する。

　目標凝縮圧力ＰＤＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標凝縮圧力ＰＤＯが上昇するように決定される。

　また、制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して、サイクルの成績係数ＣＯＰｒが極大値に近づくように暖房用膨張弁１４ａ及び冷房用膨張弁１４ｂを制御する。具体的には、制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、暖房用膨張弁１４ａの絞り開度を減少させる。

　このため、除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、放熱器１２が放熱器として機能し、室外熱交換器１６及び室内蒸発器１８が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。

　車両用空調装置１は、室外熱交換器１６及び室内蒸発器１８にて冷媒が蒸発する際に吸熱した熱を、放熱器１２及び冷却水回路４０を介して空気に放熱させることができる。これにより、室内蒸発器１８にて冷却されて除湿された空気を、ヒータコア４３にて再加熱することができる。

　したがって、除湿暖房モードでは、室内蒸発器１８にて冷却されて除湿された空気を、放熱器１２及び冷却水回路４０を介して、ヒータコア４３にて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。尚、冷凍サイクル装置１０は、除湿された空気を再加熱できるため、除湿暖房モード時における熱源装置の一つとして機能する。

　（ｃ）暖房モード
　続いて、冷凍サイクル装置１０における暖房モードの作動について説明する。暖房モードでは、制御装置５０は、暖房用膨張弁１４ａを絞り状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とする。

　また、制御装置５０は、第１開閉弁１５ａを閉じ、第２開閉弁１５ｂを開き、第３開閉弁１５ｃを閉じる。そして、制御装置５０は、ヒータコア４３側の通風路が全開となり、バイパス通路３５側が全閉となるようにエアミックスドア３４を変位させる。

　これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置１０においては、図１の黒塗り矢印に示すように、圧縮機１１→放熱器１２→暖房用膨張弁１４ａ→室外熱交換器１６→第２開閉弁１５ｂ→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

　このサイクル構成で、制御装置５０は、圧縮機１１の冷媒吐出能力（すなわち、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号）を決定する。具体的には、放熱器１２へ流入する冷媒の圧力が目標凝縮圧力ＰＤＯとなるように、圧縮機１１を制御する。

　目標凝縮圧力ＰＤＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標凝縮圧力ＰＤＯが上昇するように決定される。

　また、制御装置５０は、暖房用膨張弁１４ａへ流入する冷媒の過冷却度が暖房用の目標過冷却度となるように、暖房用膨張弁１４ａの絞り開度を調整する。暖房用の目標過冷却度は、吐出圧力センサ５６ａによって検出された高圧側冷媒圧力Ｐｄに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、ＣＯＰｒが極大値に近づくように暖房用の目標過冷却度を決定する。

　このため、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、放熱器１２が放熱器として機能し、室外熱交換器１６が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。そして、室外熱交換器１６にて冷媒が蒸発する際に外気から吸熱した熱を、放熱器１２及び冷却水回路４０を介して、ヒータコア４３にて空気に放熱させることができる。

　これにより、冷凍サイクル装置１０は、空気を加熱することができる。したがって、暖房モードでは、車両用空調装置１は、ヒータコア４３にて加熱された空気を、暖房対象空間である車室内に吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

　図１に示すように、車両用空調装置１の冷却水回路４０は、水加熱ヒータ４２を有しており、冷却水回路４０を流れる冷却水を加熱することができる。これにより、車両用空調装置１は、エンジン４４の排熱が利用できないＥＶ走行モードにおいて、水加熱ヒータ４２を熱源装置として、車室内の暖房を行うことができる。

　さらに、車両用空調装置１の冷却水回路４０は、放熱器１２を有しており、冷却水回路４０を流れる冷却水に対して、冷凍サイクル装置１０の高圧冷媒の有する熱を放熱することができる。これにより、車両用空調装置１は、エンジン４４の排熱が利用できないＥＶ走行モードにおいて、冷凍サイクル装置１０の放熱器１２を熱源装置として、車室内の暖房を行うことができる。

　また、車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０を有することで、車室内の暖房だけでなく、車室内の冷房や除湿暖房を行うことができる。

　次に、本実施形態の電池冷却モードを説明する。冷凍サイクル装置１０は、電池２５の温度が所定温度を上回ると、電池２５を冷却する必要があると判断して、電池冷却モードの冷媒回路に切り替える。具体的には、制御装置５０は、第４開閉弁１５ｄを開く。電池冷却用膨張弁１４ｃについては、減圧作用を発揮する絞り状態にする。

　これにより、電池冷却モードの冷凍サイクル装置１０においては、図１の横線ハッチング付き矢印に示すように、圧縮機１１→放熱器１２→暖房用膨張弁１４ａ→室外熱交換器１６→第１逆止弁１７→電池冷却用膨張弁１４ｃ→電池冷却器２１→第２逆止弁２２→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

　制御装置５０は、電池冷却器２１における冷媒蒸発温度が目標電池温度となるように、電池冷却用膨張弁１４ｃの絞り開度を調整する。これにより、電池冷却用膨張弁１４ｃで減圧された低温冷媒が電池冷却器２１を流れるので、電池冷却器２１にて電池２５から吸熱して電池２５を冷却できる。

　制御装置５０は、冷房モードにおいて、室内蒸発器１８および電池冷却器２１のフロストを抑制するために図３のフローチャートに示す制御処理を実施する。

　ステップＳ１００では、電池冷却モードであるか否かを判定する。ステップＳ１００にて電池冷却モードでないと判定した場合、ステップＳ１１０へ進み、そのまま冷房モードを継続する。

　ステップＳ１００にて電池冷却モードであると判定した場合、ステップＳ１２０へ進み、室内蒸発器１８がフロストする状態にあるか否かを判定する。例えば、蒸発器温度センサ５７が検出した蒸発器温度Ｔｅｆｉｎに基づいて、室内蒸発器１８がフロストする状態にあるか否かを判定する。

　ステップＳ１２０にて室内蒸発器１８がフロストする状態にあると判定した場合、ステップＳ１３０へ進み、電池冷却器２１がフロストする状態にあるか否かを判定する。例えば、電池冷却器入口温度センサ５９ａが検出した冷却水温度または電池冷却器出口温度センサ５９ｂが検出した冷却水温度に基づいて、電池冷却器２１がフロストする状態にあるか否かを判定する。

　ステップＳ１３０にて、電池冷却器２１がフロストする状態にあると判定した場合、ステップＳ１４０へ進み、圧縮機１１を停止させる。これにより、室内蒸発器１８および電池冷却器２１に低温冷媒が流れなくなるので、室内蒸発器１８および電池冷却器２１のフロストを抑制できる。

　ステップＳ１３０にて、電池冷却器２１がフロストする状態にないと判定した場合、ステップＳ１５０へ進み、冷房用膨張弁１４ｂを閉弁するとともに電池冷却用膨張弁１４ｃの開度をオフセットさせる。すなわち、電池冷却用膨張弁１４ｃの開度を電池冷却モードにおける通常制御の開度よりも所定量大きくする。

　具体的には、電池冷却用膨張弁１４ｃの開口面積を、冷房用膨張弁１４ｂが閉弁する直前における冷房用膨張弁１４ｂの開口面積と電池冷却用膨張弁１４ｃの開口面積との合計と等しくする。

　電池冷却用膨張弁１４ｃの電池冷却モードにおける通常制御とは、電池冷却器２１における冷媒蒸発温度が目標電池温度となるように、電池冷却用膨張弁１４ｃの絞り開度を調整する制御である。

　これにより、図４に示すように室内蒸発器１８および電池冷却器２１の両方に低温冷媒が流れる状態から、図５に示すように室内蒸発器１８に低温冷媒が流れない状態に切り替わるので、室内蒸発器１８のフロストを抑制できる。

　冷房用膨張弁１４ｂが閉弁されるので冷房用膨張弁１４ｂに冷媒が流れなくなるが、電池冷却用膨張弁１４ｃの開度がオフセットされるので、電池冷却用膨張弁１４ｃを流れる冷媒流量が増加する。そのため、全体冷媒流量が急激に変化することを抑制できる。

　続くステップＳ１６０では、電池冷却用膨張弁１４ｃの開度を電池冷却モードにおける通常制御の開度に戻す。

　一方、ステップＳ１２０にて室内蒸発器１８がフロストする状態にないと判定した場合、ステップＳ１７０へ進み、電池冷却器２１がフロストする状態にあるか否かを判定する。例えば、蒸発器温度センサ５７が検出した蒸発器温度Ｔｅｆｉｎに基づいて、室内蒸発器１８がフロストする状態にあるか否かを判定する。

　ステップＳ１７０にて、電池冷却器２１がフロストする状態にないと判定した場合、ステップＳ１８０へ進み、冷房モードおよび電池冷却モードをそのまま継続する。

　ステップＳ１７０にて、電池冷却器２１がフロストする状態にあると判定した場合、ステップＳ１９０へ進み、電池冷却用膨張弁１４ｃを閉弁するとともに冷房用膨張弁１４ｂの開度をオフセットさせる。すなわち、冷房用膨張弁１４ｂの開度を冷房モードにおける通常制御の開度よりも所定量大きくする。

　具体的には、冷房用膨張弁１４ｂの開口面積を、電池冷却用膨張弁１４ｃが閉弁する直前における冷房用膨張弁１４ｂの開口面積と電池冷却用膨張弁１４ｃの開口面積との合計と等しくする。

　冷房用膨張弁１４ｂの冷房モードにおける通常制御とは、冷房用膨張弁１４ｂへ流入する冷媒の過冷却度が冷房用の目標過冷却度となるように、冷房用膨張弁１４ｂの絞り開度を調整する制御である。

　これにより、図４に示すように室内蒸発器１８および電池冷却器２１の両方に低温冷媒が流れる状態から、図６に示すように電池冷却器２１に低温冷媒が流れない状態に切り替わるので、電池冷却器２１のフロストを抑制できる。

　電池冷却用膨張弁１４ｃが閉弁されるので電池冷却用膨張弁１４ｃに冷媒が流れなくなるが、冷房用膨張弁１４ｂの開度がオフセットされるので、冷房用膨張弁１４ｂを流れる冷媒流量が増加する。そのため、全体流量が急激に変化することを抑制できる。

　続くステップＳ２００では、冷房用膨張弁１４ｂの開度を冷房モードにおける通常制御の開度に戻す。

　図７は、図３のフローチャートに基づいた制御処理結果の一例を示すタイムチャートである。冷房モードかつ電池冷却モードにおいて、室内蒸発器１８および電池冷却器２１のいずれにもフロストする状態にない場合、室内蒸発器１８の通常制御が実施されるとともに電池冷却用膨張弁１４ｃの通常制御が実施される。

　室内蒸発器１８にフロストが発生すると、冷房用膨張弁１４ｂを閉弁するとともに電池冷却用膨張弁１４ｃの開度をオフセットさせて通常制御の開度よりも所定量大きくする。

　電池冷却用膨張弁１４ｃの開度を１回オフセットさせた後、電池冷却用膨張弁１４ｃの開度を通常制御の開度に戻す。

　これにより、室内蒸発器１８に冷媒が流れないようになってフロストが抑制されるとともに、電池冷却器２１に冷媒が流れて電池が冷却される。冷房用膨張弁１４ｂが閉じられたときに電池冷却用膨張弁１４ｃの開度がオフセットされるので、全体の冷媒流量が急変することが抑制される。その結果、冷凍サイクル装置１０の動作が安定する。

　そして、蒸発器温度Ｔｅｆｉｎが上昇して室内蒸発器１８がフロストする状態ではなくなると、冷房用膨張弁１４ｂの開度を通常制御の開度に戻す。

　本実施形態によると、制御装置５０は、室内蒸発器１８がフロストする状態になった場合、冷房用膨張弁１４ｂおよび電池冷却用膨張弁１４ｃのうち冷房用膨張弁１４ｂのみを閉じる。また、制御装置５０は、電池冷却器２１がフロストする状態になった場合、冷房用膨張弁１４ｂおよび電池冷却用膨張弁１４ｃのうち電池冷却用膨張弁１４ｃのみを閉じる。

　これによると、室内蒸発器１８がフロストする状態になった場合、室内蒸発器１８に冷媒を流さないようにしてフロストを抑制しつつ電池冷却器２１に冷媒を流して電池を冷却できる。電池冷却器２１がフロストする状態になった場合、電池冷却器２１に冷媒を流さないようにしてフロストを抑制しつつ室内蒸発器１８に冷媒を流して電池を冷却できる。

　本実施形態によると、制御装置５０は、室内蒸発器１８がフロストする状態になった場合、冷房用膨張弁１４ｂを閉じるとともに、電池冷却用膨張弁１４ｃの開度を、室内蒸発器１８がフロストする状態になる前よりも大きくする。また、制御装置５０は、電池冷却器２１がフロストする状態になった場合、電池冷却用膨張弁１４ｃを閉じるとともに、冷房用膨張弁１４ｂの開度を、電池冷却器２１がフロストする状態になる前よりも大きくする。

　これによると、冷房用膨張弁１４ｂまたは電池冷却用膨張弁１４ｃを閉じても、全体の冷媒流量が急変することを抑制できるので、冷凍サイクル装置１０の動作を安定させることができる。

　本実施形態によると、制御装置５０は、室内蒸発器１８がフロストする状態になった場合、電池冷却用膨張弁１４ｃの開口面積を、室内蒸発器１８がフロストする状態になる前における冷房用膨張弁１４ｂの開口面積と電池冷却用膨張弁１４ｃの開口面積との合計と等しくする。また、制御装置５０は、電池冷却器２１がフロストする状態になった場合、冷房用膨張弁１４ｂの開口面積を、電池冷却器２１がフロストする状態になる前における冷房用膨張弁１４ｂの開口面積と電池冷却用膨張弁１４ｃの開口面積との合計と等しくする。

　これによると、冷房用膨張弁１４ｂまたは電池冷却用膨張弁１４ｃを閉じても、全体の圧力損失がほとんど変化しないので、全体の冷媒流量がほとんど変化しない。そのため、冷凍サイクル装置１０の動作を安定させることができる。

　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

　（１）上記実施形態では、冷房用膨張弁１４ｂおよび電池冷却用膨張弁１４ｃのうち一方の膨張弁を閉じる際に、全体の冷媒流量の急変を抑えるために他方の膨張弁の開度をオフセットさせている。この変形例として、全体の冷媒流量の急変を抑えるために圧縮機１１の回転数を低減させてもよい。

　（２）上記実施形態では、室内蒸発器１８および電池冷却器２１のうち一方がフロストする状態にある場合、冷房用膨張弁１４ｂおよび電池冷却用膨張弁１４ｃのうち一方の膨張弁を閉じることによって冷媒流れを止めてフロストを抑制している。この変形例として、第３開閉弁１５ｃまたは第４開閉弁１５ｄを閉じることによって冷媒流れを止めてフロストを抑制してもよい。

　また、冷房用膨張弁１４ｂおよび電池冷却用膨張弁１４ｃのうち一方の膨張弁を閉じるまで至らずとも開度を小さくすることによって冷媒流量を減少させることによって冷媒流れを止めてフロストを抑制してもよい。例えば、一方の膨張弁を閉じる側へ、他方の膨張弁を開ける側へ徐々に変化させることによって、サイクル破綻や吹出温度変動等を防ぐことができる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (3)

1. 　冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１１）と、
   　前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   　前記放熱器で放熱された前記冷媒の流れに対して互いに並列に配置され、前記冷媒が流れる流路の開口面積を調整することによって前記冷媒の減圧量を調整する第１減圧部（１４ｂ）および第２減圧部（１４ｃ）と、
   　前記第１減圧部で減圧された前記冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて前記冷媒を蒸発させて前記空気を冷却する空気冷却器（１８）と、
   　前記第２減圧部で減圧された前記冷媒を蒸発させて電池を冷却する電池冷却器（２１）と、
   　前記第１減圧部および前記第２減圧部の前記開口面積を制御する制御部（５０）とを備え、
   　前記制御部は、前記空気冷却器がフロストする状態になった場合、前記第１減圧部および前記第２減圧部のうち前記第１減圧部のみを閉じ、前記電池冷却器がフロストする状態になった場合、前記第１減圧部および前記第２減圧部のうち前記第２減圧部のみを閉じる電池冷却装置。
2. 　前記制御部は、前記空気冷却器がフロストする状態になった場合、前記第１減圧部を閉じるとともに、前記第２減圧部の開度を、前記空気冷却器がフロストする状態になる前よりも大きくし、前記電池冷却器がフロストする状態になった場合、前記第２減圧部を閉じるとともに、前記第１減圧部の開度を、前記電池冷却器がフロストする状態になる前よりも大きくする請求項１に記載の電池冷却装置。
3. 　前記制御部は、前記空気冷却器がフロストする状態になった場合、前記第２減圧部の前記開口面積を、前記空気冷却器がフロストする状態になる前における前記第１減圧部の前記開口面積と前記第２減圧部の前記開口面積との合計と等しくし、前記電池冷却器がフロストする状態になった場合、前記第１減圧部の前記開口面積を、前記空気冷却器がフロストする状態になる前における前記第１減圧部の前記開口面積と前記第２減圧部の前記開口面積との合計と等しくする請求項１または２に記載の電池冷却装置。

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