WO2019235414A1

WO2019235414A1 - 車両用冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2019235414A1
Application number: PCT/JP2019/021953
Authority: WO
Inventors: 賢吾杉村; 伊藤　誠司; 祐一加見; 寛幸小林
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2019-12-12
Also published as: DE112019002912B4; CN112272622B; CN112272622A; US20210108841A1; JP7147279B2; JP2019209938A; DE112019002912T5; US11525611B2

Abstract

空気冷却能力および電池冷却能力の両方を極力確保することを目的とする。制御部（５０）は、第２蒸発器（１６）の冷媒状態に基づいて第２膨張弁（１５）の絞り開度を制御する第２蒸発器優先制御と、第１蒸発器（１４）の温度、第１蒸発器（１４）を流れる冷媒の温度、および第１蒸発器（１４）で熱交換された空気の温度のうち少なくとも１つの温度に基づいて第２膨張弁（１５）の絞り開度を制御する第１蒸発器優先制御とを切り替え可能になっており、第２蒸発器優先制御において、第１蒸発器（１４）の温度、第１蒸発器（１４）を流れる冷媒の温度、および第１蒸発器（１４）で熱交換された空気の温度のうち少なくとも１つの温度が切替温度以上になると、第１蒸発器優先制御に切り替える。

Description

車両用冷凍サイクル装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年６月８日に出願された日本特許出願番号２０１８－１１０４２８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車両用冷凍サイクル装置に関する。

　従来、特許文献１には、車室内へ送風される空気の冷却と電池の冷却とを行う車両用冷凍サイクル装置が記載されている。

　具体的には、空気冷却用蒸発器と電池冷却用熱交換器とが、冷媒流れにおいて互いに並列に配置されている。

特開２０１５－１２０５０５号公報

　しかしながら、上記従来技術によると、夏場の高速走行時などのように空気冷却に必要な能力および電池冷却に必要な能力の両方が大きくなると、それぞれの能力を満足できなくなる。

　例えば、空気冷却用蒸発器と電池冷却用熱交換器とに冷媒が互いに並列に流れるため、夏場に空気冷却を行っている状態で電池冷却を行うと、電池冷却を行わない場合に比べて空気冷却用蒸発器に流れる冷媒流量が少なくなり空気冷却性能が低下してしまう。

　その結果、車室内へ吹き出される空気の温度が上昇して冷房快適性に影響を及ぼしたり、除湿性能が低下して防曇性に影響を及ぼしたりしてしまう。また、電池が高温になって劣化が早まってしまう可能性もある。

　本開示は上記点に鑑みて、空気冷却能力および電池冷却能力の両方を極力確保することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本開示の第１の態様では、圧縮機と放熱器と第１膨張弁と第２膨張弁と第１蒸発器と第２蒸発器と制御部とを備える。

　圧縮機は、冷媒を吸入して吐出する。放熱器は、圧縮機から吐出された冷媒から放熱させる。第１膨張弁および第２膨張弁は、放熱器で放熱された冷媒を減圧させ、冷媒の流れにおいて互いに並列に配置されている。第１蒸発器は、第１膨張弁で減圧された冷媒を、車室内に送風される空気と熱交換させて蒸発させる。第２蒸発器は、第２膨張弁で減圧された冷媒を、電池を冷却するための熱媒体と熱交換させて蒸発させる。制御部は、第２膨張弁の絞り開度を制御する。

　制御部は、第２蒸発器の冷媒状態に基づいて第２膨張弁の絞り開度を制御する第２蒸発器優先制御と、第１蒸発器の温度、第１蒸発器を流れる冷媒の温度、および第１蒸発器で熱交換された空気の温度のうち少なくとも１つの温度に基づいて第２膨張弁の絞り開度を制御する第１蒸発器優先制御とを切り替え可能になっている。、
　制御部は、第２蒸発器優先制御において、第１蒸発器の温度、第１蒸発器を流れる冷媒の温度、および第１蒸発器で熱交換された空気の温度のうち少なくとも１つの温度が切替温度以上になると、第１蒸発器優先制御に切り替える。

　これによると、第２蒸発器優先制御では、第２蒸発器による電池冷却能力を優先的に発揮できる。第１蒸発器優先制御では、第１蒸発器による空気冷却能力を優先的に発揮できる。

　そして、第２蒸発器優先制御において、第１蒸発器を流れる冷媒の温度、および第１蒸発器で熱交換された空気の温度のうち少なくとも１つの温度が切替温度以上になると、第１蒸発器優先制御に切り替えるので、第２蒸発器優先制御時に空気冷却能力が低下した場合、第１蒸発器優先制御に切り替えて、電池冷却能力よりも空気冷却能力を優先して確保できる。

第１実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。第１実施形態における冷凍サイクル装置の電気制御部を示すブロック図である。第１実施形態における冷凍サイクル装置の制御装置が実行する第１の制御処理を示すフローチャートである。第１実施形態における冷凍サイクル装置の制御装置が実行する第２の制御処理を示すフローチャートである。図４に示す第２の制御処理において許容温度差の算出に用いられる制御特性図である。図４に示す第２の制御処理において第２膨張弁の開閉切替に用いられる制御特性図である。第１実施形態における冷凍サイクル装置の作動例を示すタイムチャートである。第２実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。第２実施形態における冷凍サイクル装置の制御装置が実行する制御処理において許容温度差の算出に用いられる制御特性図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す冷凍サイクル装置１０は車両用冷凍サイクル装置である。冷凍サイクル装置１０は、エンジン１（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。

　本実施形態の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、本実施形態の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２に充電可能に構成されている。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１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２に蓄えることができる、電池２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２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２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２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１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１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１だけから得る通常の車両に対してエンジン１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１は、ハイブリッド車両における動力装置である。

　冷凍サイクル装置１０は、車両の車室内を冷房または除湿するため、車室内に吹き出される空気を冷却する。すなわち、冷凍サイクル装置１０は、車両用空気冷却装置でもある。

　電池２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、冷凍サイクル装置１０は、電池２の温度を適正温度帯内に維持するように、電池２を冷却する機能を有している。すなわち、冷凍サイクル装置１０は、車両用電池冷却装置でもある。

　冷凍サイクル装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにより、車室内へ送風される空気および電池２を冷却する。

　冷凍サイクル装置１０は、空気冷却および電池冷却を行うために、空気冷却単独運転、電池冷却単独運転、空気電池冷却運転の冷媒回路を切り替え可能に構成されている。

　空気冷却単独運転では、空気冷却を行い、電池冷却を行わない。電池冷却単独運転では、空気冷却を行わず、電池冷却を行う。空気電池冷却運転では、空気冷却および電池冷却の両方を行う。

　図１では、空気冷却単独運転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。電池冷却単独運転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。空気電池冷却運転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、Ｒ１２３４ｙｆ）が採用されており、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おり、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、第１膨張弁１３、第１蒸発器１４、第２膨張弁１５および第２蒸発器１６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、図２に示す外気ファン１２ａにより送風された車室外空気（以下、外気と言う。）とを熱交換させることによって高圧冷媒を凝縮させる室外熱交換器である。放熱器１２は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。

　外気ファン１２ａは、電動式の送風機によって構成されている。外気ファン１２ａ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。

　放熱器１２の冷媒出口側には、第１三方継手１７の流入口側が接続されている。第１三方継手１７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１７は、複数の配管を接合して形成されている。第１三方継手１７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１７の一方の流出口には、第１膨張弁１３の入口側が接続されている。第１三方継手１７の他方の流出口には、第２膨張弁１５の入口側が接続されている。

　第１膨張弁１３は、空気冷却単独運転時または空気電池冷却運転時に、放熱器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる第１減圧部である。第１膨張弁１３は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、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。第１膨張弁１３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。

　第２膨張弁１５の基本的構成は、第１膨張弁１３と同様である。これらの第１膨張弁１３、第２膨張弁１５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。

　全開機能および全閉機能によって、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５は、上述した各運転の冷媒回路を切り替えることができる。したがって、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５は、冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。第１膨張弁１３および第２膨張弁１５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。

　第１膨張弁１３の出口側には、第１蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。第１蒸発器１４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。

　第１蒸発器１４は空気冷却器である。第１蒸発器１４は、空気冷却単独運転時または空気電池冷却運転時に、第１膨張弁１３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。

　第１蒸発器１４の出口側には、第２三方継手１９の一方の流入口側が接続されている。第２三方継手１９の基本的構成は、第１三方継手１７と同様である。第２三方継手１９の他方の流入口側には、第２蒸発器１６の出口側が接続されている。第２三方継手１９の流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

　第２膨張弁１５の出口側には、第２蒸発器１６の冷媒入口側が接続されている。第２蒸発器１６は、第２膨張弁１５を流出した低圧冷媒に低温冷却水回路２０の冷却水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。第２蒸発器１６の冷媒出口側には、第２三方継手１９の他方の流入口側が接続されている。

　低温冷却水回路２０は、冷凍サイクル装置１０の第２蒸発器１６や電池用熱交換器２１とラジエータ２２との間で、熱媒体を循環させる熱媒体回路である。低温冷却水回路２０における熱媒体としては、冷却水が用いられている。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。

　低温冷却水回路２０には、低温冷却水ポンプ２３、第２蒸発器１６、電池用熱交換器２１およびラジエータ２２が配置されている。低温冷却水回路２０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。低温冷却水回路２０は、冷却水が循環可能な閉回路を構成している。

　低温冷却水ポンプ２３は、冷却水を吸い込んで圧送する水ポンプである。電池用熱交換器２１は、低温冷却水回路２０の冷却水に電池２から吸熱させることによって電池２を冷却する熱交換器である。ラジエータ２２は、低温冷却水回路２０の冷却水と外気とを熱交換させることによって低温冷却水回路２０の冷却水から放熱させる熱交換器である。ラジエータ２２は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。ラジエータ２２には、外気ファン１２ａにより外気が送風される。

　低温冷却水回路２０は、バイパス流路２４と三方弁２５とを有している。バイパス流路２４は、冷却水がラジエータ２２に対して並列に流れる冷却水流路である。三方弁２５は、冷却水がラジエータ２２を流れてバイパス流路２４を流れない状態と、冷却水がラジエータ２２を流れずにバイパス流路２４を流れる状態とを切り替える電磁弁である。三方弁２５の作動は、制御装置５０によって制御される。

　冷凍サイクル装置１０は、図示しないレシーバ、または図示しないアキュムレータを備えている。レシーバは、放熱器１２で放熱して凝縮した冷媒を蓄える。アキュムレータは、第１蒸発器１４および第２蒸発器１６から流出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。

　室内空調ユニット３０は、車両の車室内へ空気を送風する。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。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（換言すれば、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、第１蒸発器１４、ヒータコア３３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、第１蒸発器１４、ヒータコア３３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３４が配置されている。内外気切替装置３４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３４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。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３４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３４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、第１蒸発器１４、ヒータコア３３が、空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、第１蒸発器１４は、ヒータコア３３よりも、空気流れ上流側に配置されている。

　ヒータコア３３は、高温冷却水回路４０を循環する冷却水と第１蒸発器１４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内の第１蒸発器１４の空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア３３の空気流れ上流側には、エアミックスドア３５が配置されている。

　エアミックスドア３５は、第１蒸発器１４通過後の空気のうち、ヒータコア３３を通過する空気と、ヒータコア３３をバイパスして流れる空気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３５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。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３３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３３を通過した温風と、ヒータコア３３をバイパスして流れた冷風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。

　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３５が、ヒータコア３３を通過させる空気とヒータコア３３をバイパスさせる空気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（換言すれば空調風）の温度が調整されることになる。

　フェイス開口部、フット開口部およ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、フットドアおよ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。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６２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。

　高温冷却水回路４０は、エンジン１とヒータコア３３との間で熱媒体を循環させる熱媒体回路である。高温冷却水回路４０における熱媒体としては、冷却水が用いられている。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。

　高温冷却水回路４０には、高温冷却水ポンプ４１、エンジン１およびヒータコア３３が配置されている。高温冷却水回路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。高温冷却水回路４０は、冷却水が循環可能な閉回路を構成している。

　高温冷却水ポンプ４１は、冷却水を吸い込んで圧送する水ポンプである。高温冷却水回路４０の冷却水がエンジン１を循環することによって、エンジン１が冷却され、高温冷却水回路４０の冷却水が加熱される。ヒータコア３３は、エンジン１で加熱された冷却水と、室内空調ユニット３０内の第１蒸発器１４を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する。

　例えば電気自動車のようにエンジンを有さない車両においては、エンジン１の代わりに水加熱ヒータが高温冷却水回路４０に配置されていてもよい。水加熱ヒータは、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。

　次に、冷凍サイクル装置１０の電気制御部について説明する。図２に示すように、冷凍サイクル装置１０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、外気ファン１２ａ、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５、低温冷却水ポンプ２３、三方弁２５、送風機３２、高温冷却水ポンプ４１等を含んでいる。

　制御装置５０の入力側には、冷凍サイクル装置１０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、吐出冷媒温度センサ５４、放熱器出口圧力センサ５５、放熱器出口温度センサ５６、第１蒸発器温度センサ５７、第１蒸発器出口温度センサ５８、第２蒸発器出口圧力センサ５９、第２蒸発器出口温度センサ６０、冷却水温度センサ６１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。

　吐出冷媒温度センサ５４は、圧縮機１１から吐出された冷媒の吐出温度を検出する吐出冷媒温度検出部である。放熱器出口圧力センサ５５は、放熱器１２から流出した冷媒の圧力を検出する放熱器出口圧力検出部である。放熱器出口温度センサ５６は、放熱器１２から流出した冷媒の温度Ｔ３を検出する放熱器出口温度検出部である。

　第１蒸発器温度センサ５７は、第１蒸発器１４における冷媒蒸発温度ＴＥ（以下、第１蒸発器１４の温度ＴＥと言う。）を検出する蒸発器温度検出部である。例えば、第１蒸発器温度センサ５７は、第１蒸発器１４のフィン温度を検出する。

　第１蒸発器出口温度センサ５８は、第１蒸発器１４から流出した冷媒の温度を検出する第１蒸発器出口温度検出部である。

　第２蒸発器出口圧力センサ５９は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の圧力を検出する第２蒸発器出口圧力検出部である。第２蒸発器出口温度センサ６０は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の温度を検出する第２蒸発器出口温度検出部である。

　冷却水温度センサ６１は、電池用熱交換器２１に流入する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部である。

　図３に示すように、制御装置５０の入力側には、操作パネル６２が接続されている。操作パネル６２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６２における各種操作スイッチは、温度設定スイッチ６２ａの他、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等を含んでいる。

　温度設定スイッチ６２ａは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する際に操作される。オートスイッチは、冷凍サイクル装置１０の自動制御運転を設定・解除する際に操作される。

　エアコンスイッチは、冷凍サイクル装置１０により車室内へ送風される空気の冷却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。吹出モード切替スイッチは、冷凍サイクル装置１０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。

　車両制御装置７０は、電池温度センサ７１が検出した電池２の温度に基づいて電池２を冷却する必要があるか否かを判定し、その判定結果を制御装置５０に出力する。したがって、制御装置５０には、電池２を冷却する必要があるか否かを示す信号が入力される。

　車両制御装置７０は、電池温度センサ７１が検出した電池２の温度も制御装置５０に出力する。したがって、制御装置５０には、電池温度センサ７１が検出した電池２の温度も入力される。

　制御装置５０には、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ている。制御装置５０の各制御部は、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。

　例えば、制御装置５０は、圧縮機制御部５０ａ、絞り制御部５０ｂ、三方弁制御部５０ｃである。圧縮機制御部５０ａは、制御装置５０のうち圧縮機１１を制御する構成である。絞り制御部５０ｂは、制御装置５０のうち第１膨張弁１３および第２膨張弁１５を制御する構成である。三方弁制御部５０ｃは、制御装置５０のうち三方弁２５を制御する構成である。

　続いて、冷凍サイクル装置１０の各運転モードについて説明する。上述したように、冷凍サイクル装置１０は、車室内へ送風される空気の冷却と、電池２の冷却とを行うことができる。

　冷凍サイクル装置１０は、車室内へ送風される空気の冷却と電池２の冷却とのために、空気冷却単独運転、電池冷却単独運転、空気電池冷却運転を切り替える。

　冷凍サイクル装置１０の各運転モードの切り替えは、制御プログラムが実行されることによって行われる。制御プログラムは、車両のイグニッションスイッチが投入された際に実行される。

　空気冷却単独運転では、第１膨張弁１３を所定の絞り開度で開け、第２膨張弁１５を閉じる。これにより、図１の白抜き矢印に示すように冷媒が流れる。すなわち、第１蒸発器１４に第１膨張弁１３で減圧された冷媒が流れ、第２蒸発器１６に冷媒が流れない。したがって、冷凍サイクル装置１０によって車室内へ送風される空気が冷却され、冷凍サイクル装置１０による電池２の冷却が行われない。

　電池冷却単独運転では、第１膨張弁１３を閉じ、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開ける。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させる。これにより、図１の斜線ハッチング付き矢印に示すように冷媒が流れる。すなわち、第１蒸発器１４に冷媒が流れず、第２蒸発器１６に第２膨張弁１５で減圧された冷媒が流れるので、冷凍サイクル装置１０による空気の冷却が行われず、冷凍サイクル装置１０によって電池２が冷却される。

　空気電池冷却運転では、第１膨張弁１３を所定の絞り開度で開け、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開ける。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させる。これにより、図１の黒塗り矢印に示すように冷媒が流れる。すなわち、第１蒸発器１４に第１膨張弁１３で減圧された冷媒が流れ、第２蒸発器１６に第２膨張弁１５で減圧された冷媒が流れるので、冷凍サイクル装置１０によって車室内へ送風される空気が冷却され、冷凍サイクル装置１０によって電池２が冷却される。

　空気冷却単独運転および空気電池冷却運転では、空調制御プログラムが実行される。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、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６２ａによって設定された車室内の目標温度（換言すれば車室内設定温度）である。数式Ｆ１において、Ｔｒは内気温センサ５１によって検出された内気温である。数式Ｆ１において、Ｔａｍは外気温センサ５２によって検出された外気温である。数式Ｆ１において、Ａｓは日射センサ５３によって検出された日射量である。数式Ｆ１において、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

　空気冷却単独運転および空気電池冷却運転では、制御装置５０は、第１膨張弁１３については、減圧作用を発揮する絞り状態とし、第２膨張弁１５を全閉状態にする。

　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、第１膨張弁１３、第１蒸発器１４、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、第１蒸発器１４の温度ＴＥ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。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、第１蒸発器１４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。

　上述したように、冷凍サイクル装置１０は、図示しないレシーバ、または図示しないアキュムレータを備えている。

　冷凍サイクル装置１０がレシーバを備えている場合、制御装置５０は、第１蒸発器１４から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、第１膨張弁１３の絞り開度を調整する。目標過熱度は、第１蒸発器１４から流出した冷媒の圧力、および第１蒸発器１４から流出した冷媒の温度に基づいて、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。制御マップでは、サイクルの成績係数ＣＯＰが極大値に近づくように目標過熱度が決定される。

　冷凍サイクル装置１０がレシーバを備えている場合、第１膨張弁１３は温度式膨張弁であってもよい。

　冷凍サイクル装置１０がアキュムレータを備えている場合、制御装置５０は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように、第１膨張弁１３の絞り開度を調整する。目標過冷却度は、放熱器１２から流出した冷媒の圧力、および放熱器１２から流出した冷媒の温度に基づいて、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。制御マップでは、サイクルの成績係数ＣＯＰが極大値に近づくように目標過冷却度が決定される。

　このようにして、空気冷却単独運転および空気電池冷却運転では、第１蒸発器１４にて冷媒が蒸発する際に空気から吸熱した熱を放熱器１２にて外気に放熱する。これにより、第１蒸発器１４にて空気を冷却することができる。

　制御装置５０が実行する制御処理を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。ステップＳ１００では、操作パネル６２のエアコンスイッチがオンされているか否かを判定する。

　ステップＳ１００にて、エアコンスイッチがオンされていないと判定した場合、ステップＳ１１０に進み、電池制御装置７５からの電池冷却要求があるか否かを判定する。

　ステップＳ１１０にて、電池制御装置７５からの電池冷却要求がないと判定した場合、空気冷却および電池冷却の両方が必要ないことから、ステップＳ１２０へ進み、冷凍サイクル装置１０を作動させない。具体的には、圧縮機１１を作動させずに停止させる。

　一方、ステップＳ１１０にて、電池制御装置７５からの電池冷却要求があると判定した場合、空気冷却は必要ないが電池冷却が必要であることから、ステップＳ１３０へ進み、電池冷却単独運転を行うことを決定する。

　ステップＳ１３０にて電池冷却単独運転を行うことが決定されると、ステップＳ１７０へ進み、電池冷却水温が外気温を上回っているか否かを判定する。ステップＳ１７０にて電池冷却水の温度が外気の温度を上回っていないと判定した場合、電池冷却水を外気で冷却することができず、電池冷却水を第２蒸発器１６で冷却する必要があることから、ステップＳ１８０へ進み、冷媒を利用した冷却水の冷却を行う。

　具体的には、冷凍サイクル装置１０を作動させるとともに、第１膨張弁１３を閉じて第１蒸発器１４に冷媒を流さないようにし、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けて第２蒸発器１６に冷媒を流すようにする。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させるとともに、第２蒸発器１６と電池用熱交換器２１との間で冷却水が循環するように三方弁２５を制御する。これにより、第１蒸発器１４にて空気冷却が行われることなく、第２蒸発器１６にて電池冷却水の冷却が行われる。したがって、空気冷却が行われることなく、電池２が冷却される。

　一方、ステップＳ１７０にて電池冷却水の温度が外気の温度を上回っていると判定した場合、ステップＳ１９０へ進み、ラジエータ２２にて外気を利用した冷却水の冷却を行っても電池冷却量が不足しているか否かを判定する。

　例えば、ラジエータ２２にて外気を利用した冷却水の冷却を行っても電池２の温度または低温冷却水回路の冷却水温度が上昇傾向にある場合、電池冷却量が不足していると判定する。

　ステップＳ１９０にてラジエータ２２にて外気を利用した冷却水の冷却を行えば電池冷却量が不足しないと判定した場合、ステップＳ２００へ進み、外気を利用した冷却水の冷却を行う。

　具体的には、冷凍サイクル装置１０を作動させないことによって、第１蒸発器１４および第２蒸発器１６の両方に冷媒を流さないようにする。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させるとともに、ラジエータ２２と電池用熱交換器２１との間で冷却水が循環するように三方弁２５を制御する。これにより、第１蒸発器１４にて空気冷却が行われることなく、ラジエータ２２にて電池冷却水が外気で冷却される。したがって、空気冷却が行われることなく、外気を利用した電池２の冷却が行われる。

　一方、ステップＳ１９０にてラジエータ２２にて外気を利用した冷却水の冷却を行っても電池冷却量が不足すると判定した場合、ステップＳ２１０へ進み、外気および冷媒を利用した冷却水の冷却を行う。

　具体的には、冷凍サイクル装置１０を作動させるとともに、第１膨張弁１３を閉じて第１蒸発器１４に冷媒を流さないようにし、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けて第２蒸発器１６に冷媒を流すようにする。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させるとともに、第２蒸発器１６およびラジエータ２２と電池用熱交換器２１との間で冷却水が循環するように三方弁２５を制御する。

　このとき、第２蒸発器１６によって冷却される冷却水の目標温度は、ラジエータ２２の入口冷却水温度が外気温度以上になるように決定される。ラジエータ２２で外気から吸熱することを防止するためである。目標温度は、例えば、外気温度、冷却水流量および電池発熱量に基づいて算出される。

　これにより、第１蒸発器１４にて空気冷却が行われることなく、第２蒸発器１６およびラジエータ２２にて冷却水の冷却も行われる。したがって、空気冷却が行われることなく、外気および冷媒を利用した電池２の冷却が行われる。

　一方、ステップＳ１００にて、エアコンスイッチがオンされていると判定した場合、ステップＳ１４０に進み、電池制御装置７５からの電池冷却要求があるか否かを判定する。

　ステップＳ１４０にて、電池制御装置７５からの電池冷却要求がないと判定した場合、空気冷却は必要であるが電池冷却は必要ないことから、ステップＳ１５０へ進み、冷凍サイクル装置１０を作動させて空調単独運転を行う。

　一方、ステップＳ１４０にて、電池制御装置７５からの電池冷却要求があると判定した場合、空気冷却および電池冷却の両方が必要であることから、ステップＳ１６０へ進み、冷凍サイクル装置１０を作動させて空気電池冷却運転を行うことを決定する。

　ステップＳ１６０にて空気電池冷却運転を行うことが決定されると、ステップＳ１７０へ進み、電池冷却水温が外気温を上回っているか否かを判定する。ステップＳ１７０にて電池冷却水の温度が外気の温度を上回っていないと判定した場合、電池冷却水を外気で冷却することができず、電池冷却水を第２蒸発器１６で冷却する必要があることから、ステップＳ１８０へ進み、冷媒を利用した冷却水の冷却を行う。

　具体的には、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の両方を所定の絞り開度で開けて、第１蒸発器１４および第２蒸発器１６の両方に冷媒を流すようにする。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させるとともに、第２蒸発器１６と電池用熱交換器２１との間で冷却水が循環するように三方弁２５を制御する。これにより、第１蒸発器１４にて空気冷却が行われ、第２蒸発器１６にて電池冷却水の冷却も行われる。したがって、空気冷却および電池２の冷却の両方が行われる。

　ステップＳ１９０にてラジエータ２２にて外気を利用した冷却水の冷却を行えば電池冷却量が不足しないと判定した場合、ステップＳ２００へ進み、冷凍サイクル装置１０を作動させて空気冷却を行うとともに、外気を利用した冷却水の冷却を行う。

　具体的には、第１膨張弁１３を所定の絞り開度で開けて第１蒸発器１４に冷媒を流し、第２膨張弁１５を閉じて第２蒸発器１６に冷媒を流さないようにする。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させるとともに、ラジエータ２２と電池用熱交換器２１との間で冷却水が循環するように三方弁２５を制御する。これにより、第１蒸発器１４にて空気冷却が行われ、ラジエータ２２にて電池冷却水が外気で冷却される。したがって、空気冷却が行われるとともに、外気を利用した電池２の冷却が行われる。

　一方、ステップＳ１９０にてラジエータ２２にて外気を利用した冷却水の冷却を行っても電池冷却量が不足すると判定した場合、ステップＳ２１０へ進み、冷凍サイクル装置１０を作動させて空気冷却を行うとともに、外気および冷媒を利用した冷却水の冷却を行う。

　具体的には、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の両方を所定の絞り開度で開けて、第１蒸発器１４および第２蒸発器１６の両方に冷媒を流すようにする。さらに、低温冷却水ポンプ２３を作動させるとともに、第２蒸発器１６およびラジエータ２２と電池用熱交換器２１との間で冷却水が循環するように三方弁２５を制御する。

　これにより、第１蒸発器１４にて空気冷却が行われ、第２蒸発器１６およびラジエータ２２にて冷却水の冷却も行われる。したがって、空気冷却が行われるとともに、外気および冷媒を利用した電池２の冷却が行われる。

　空気電池冷却運転において、ステップＳ１８０にて冷媒を利用した冷却水の冷却を行う場合、またはステップＳ２１０にて外気および冷媒を利用した冷却水の冷却を行う場合、図４に示すステップＳ３００～Ｓ３５０の第２膨張弁制御を行う。

　ステップＳ３００では、空気冷却に余力があるか否かを判定する。具体的には、第１蒸発器１４の温度ＴＥが所定蒸発器温度αを下回っているか否かを判定する。所定蒸発器温度αは、目標蒸発器温度ＴＥＯに近い温度である。

　ステップＳ３００にて空気冷却に余力がないと判定した場合、空気の冷却を電池の冷却よりも優先させるために、第２膨張弁１５を閉じる。これにより、第１蒸発器１４にて空気冷却が行われ、第２蒸発器１６による冷却水の冷却は行われない。

　一方、ステップＳ３００にて空気冷却に余力があると判定した場合、第２膨張弁１５の初期開度制御を行う。

　具体的には、第２膨張弁１５の初期開度制御では、第２膨張弁１５を所定の初期開度にする。所定の初期開度は、空気冷却への影響が極力小さくなる第２膨張弁１５の開度である。換言すれば、所定の初期開度は、空気冷却への影響が大きくなる第２膨張弁１５の開度よりも小さい開度である。

　これにより、第２膨張弁１５を開けて第２蒸発器１６に冷媒が流れるようになった時に、第１蒸発器１４に流れる冷媒が大きく減少することを抑制できる。したがって、第１蒸発器１４での熱交換量が減少して第１蒸発器１４で冷却された空気の温度が大きく変動することを抑制できる。

　第２膨張弁１５の初期開度制御では、第２膨張弁１５の絞り開度を所定の開弁速度にて徐々に大きくするようにしてもよい。開弁速度とは、単位時間当たりの絞り開度の増加量である。所定の開弁速度は、空気冷却への影響が極力小さくなる第２膨張弁１５の開弁速度である。換言すれば、所定の開弁速度は、空気冷却への影響が大きくなる第２膨張弁１５の開弁速度よりも小さい開弁速度である。

　これにより、第２膨張弁１５を開けて第２蒸発器１６に冷媒が流れるようになった時に第１蒸発器１４に流れる冷媒が大きく減少することを抑制できる。したがって、第１蒸発器１４での熱交換量が減少して第１蒸発器１４で冷却された空気の温度が大きく変動することを抑制できる。

　続くステップＳ３３０では、電池冷却による空気冷却への影響があるか否かを判定する。具体的には、圧縮機１１の回転数ＮＣが所定回転数ＮＣ１を超えており、かつ第１蒸発器１４の温度ＴＥから目標蒸発器温度ＴＥＯを減じた差ＴＥ－ＴＥＯが許容温度差ΔＴＥを超えているか否かを判定する。

　図５に示すように、許容温度差ΔＴＥは、電池冷却要求のレベル（換言すれば、電池２の温度）に基づいて算出される。

　電池２の温度が高いほど、電池冷却要求のレベルは高くされる。電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥが大きな値に決定される。電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥは階段状に大きな値になる。電池２の温度が非常に高くなって電池冷却要求のレベルが非常に高くなった緊急時には、電池単独運転に移行する。

　図５中、電池温度ＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３、ＴＢ４は、ＴＢ１＜ＴＢ２＜ＴＢ３＜ＴＢ４の関係になっている。電池温度ＴＢ１は、電池２の調整温度範囲（例えば１０～４０℃）の最大温度に近い温度である。例えば、電池２の調整温度範囲が１０～４０℃である場合、電池温度ＴＢ１は、約４０℃である。電池温度ＴＢ４は、電池２の上限温度（例えば５０℃）に近い温度である。

　図５中、許容温度差ΔＴＥ１、ΔＴＥ２、ΔＴＥ３は、ΔＴＥ１＜ΔＴＥ２＜ΔＴＥ３の関係になっている。許容温度差ΔＴＥ１は、例えば３℃である。許容温度差ΔＴＥ３は、例えば１２℃である。

　ステップＳ３３０にて、電池冷却による空気冷却への影響がないと判定した場合、ステップＳ３４０へ進み、第２膨張弁１５に対して過熱度制御を行う。具体的には、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度が所定過熱度になるように第２膨張弁１５の開度の増加量を決定して、第２膨張弁１５の開度を制御する。すなわち、過熱度制御は、第２蒸発器１６の冷却能力を優先して第２膨張弁１５を制御する第２蒸発器優先制御である。

　制御装置５０は、第２蒸発器１６の出口冷媒の圧力および温度から、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度を算出する。第２蒸発器１６の入口冷媒と出口冷媒との温度差から、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度を算出してもよい。

　このとき、圧縮機１１の回転数は、第１蒸発器１４の温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯになるように制御される。

　一方、ステップＳ３３０にて、電池冷却による空気冷却への影響があると判定した場合、ステップＳ３５０へ進む。ステップＳ３５０では、第２膨張弁１５として、過熱度制御による第２膨張弁１５の開度変化量と、能力制限制御による第２膨張弁１５の開度変化量とのうち小さい方の開度変化量を選択する。

　能力制限制御では、第１蒸発器１４の温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差に応じて第２膨張弁１５の開度の増加量を決定して、第２膨張弁１５の開度を制御する。すなわち、能力制限制御は、第１蒸発器１４の冷却能力を優先して第２膨張弁１５を制御する第１蒸発器優先制御である。

　具体的には、第１蒸発器１４の温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差が０である場合、第２膨張弁１５の開度の増加量を０にする。第１蒸発器１４の温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差が小さいほど、第２膨張弁１５の開度の増加量を大きくする。第１蒸発器１４の温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差が大きいほど、第２膨張弁１５の開度の増加量を小さくする。

　これにより、第１蒸発器１４の温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差が大きいほど第２蒸発器１６の冷却能力を制限するような第２膨張弁１５の開度の増加量を決定できる。

　ステップＳ３４０およびＳ３５０では、図６に示す第２膨張弁１５の開閉制御も行う。図６中、目標水温とは、低温冷却水回路２０の冷却水の目標温度のことであり、実水温は、低温冷却水回路２０の冷却水の実際の温度のことである。

　すなわち、低温冷却水回路２０の冷却水の目標温度から低温冷却水回路２０の冷却水の実際の温度を減じた差に基づいて、第２膨張弁１５の開閉制御を行う。

　具体的には、低温冷却水回路２０の冷却水の目標温度から低温冷却水回路２０の冷却水の実際の温度を減じた差が開弁値Ｔｗ１を下回ると、電池２を冷却する必要があるため第２膨張弁１５を開弁させる。低温冷却水回路２０の冷却水の目標温度から低温冷却水回路２０の冷却水の実際の温度を減じた差が閉弁値Ｔｗ２を上回ると、電池２を冷却する必要がないため第２膨張弁１５を閉弁させる。

　なお、低温冷却水回路２０の冷却水の目標温度は予め設定されている。閉弁値Ｔｗ２は、開弁値Ｔｗ１よりも大きな値に設定されている。

　第２膨張弁１５を閉弁させる場合、第２膨張弁１５の開度を所定の閉弁速度にて徐々に小さくして、第２膨張弁１５を徐々に閉弁させる。閉弁速度とは、単位時間当たりの絞り開度の減少量である。

　これにより、第２膨張弁１５を閉弁させる際に、第２膨張弁１５へ流れる冷媒が急激に少なくなって第１蒸発器１４へ流れる冷媒が急激に多くなって、第１蒸発器１４の温度が急激に低下して第１蒸発器１４がフロストすることを防止できる。

　図７は、本実施形態における作動例を示している。この作動例では、まず空気冷却単独運転が行われる。

　空気冷却単独運転では、第２膨張弁１５が閉じられるので、冷凍サイクル装置１０の冷媒が第２蒸発器１６に流れず、全て第１蒸発器１４に流れる。このとき、圧縮機１１の回転数は、第１蒸発器１４の温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯになるように制御される。そのため、第１蒸発器１４の温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯに近い温度に維持される。

　やがて電池２の温度が上昇して電池制御装置７５から電池冷却要求が出力されると、第２膨張弁１５が開かれて空気冷却連携運転に切り替わる。空気冷却連携運転では、冷凍サイクル装置１０の冷媒が第１蒸発器１４と第２蒸発器１６とに分配される。

　そのため、第１蒸発器１４の温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯになるように圧縮機１１の回転数が上昇する。圧縮機１１の回転数が最大回転数になっても第１蒸発器１４における空気冷却能力が不足するようになると、第１蒸発器１４の温度ＴＥが徐々に上昇する。

　第１蒸発器１４の温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差が許容温度差ΔＴＥを超えるまでは、第２膨張弁１５に対して過熱度制御を行う。すなわち、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度が所定過熱度になるように第２膨張弁１５の開度を制御するので、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度が徐々に低下する。

　第１蒸発器１４の温度ＴＥがさらに上昇して第１蒸発器１４の温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差が許容温度差ΔＴＥを超えると、第２膨張弁１５に対して能力制限制御が行われる。すなわち、能力制限制御では、過熱度制御と比較して第２膨張弁１５の開度の増加量を小さくする。

　図７のグラフ中の破線は、能力制限制御を行わず過熱度制御を継続したと仮定した場合の作動を示している。このように、能力制限制御では、過熱度制御と比較して第２膨張弁１５の開度が小さく抑えられるので、第２蒸発器１６を流れる冷媒が減少して第１蒸発器１４を流れる冷媒が増加する。

　そのため、第１蒸発器１４の温度ＴＥの上昇が抑制される一方、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度の低下が抑制される。

　したがって、第２蒸発器１６の電池冷却能力よりも、第１蒸発器１４の空気冷却能力を優先して確保できるので、車室内へ吹き出される空気の温度の上昇を抑制できる。

　図５で説明したように、許容温度差ΔＴＥは、電池２の温度が高くなると大きな値に変更される。そのため、電池２の温度が高くなると能力制限制御ではなく過熱度制御が行われ、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度が目標過熱度に近づくように低下する。そのため、第１蒸発器１４の空気冷却能力よりも、第２蒸発器１６の電池冷却能力を優先して確保できるので、電池２の温度の上昇を抑制できる。

　過熱度制御が継続されると、第２蒸発器１６に流れる冷却水の温度や電池２の温度が徐々に低下していく。図６で説明したように、第２蒸発器１６に流れる冷却水の目標温度から実際の冷却水の温度を減じた差が開弁値Ｔｗ１を上回ると、電池２を冷却する必要がなくなることから第２膨張弁１５を閉じて第２蒸発器１６への冷媒流れを止める。第２蒸発器１６への冷媒流れを止めることによって電池２の温度が上昇する。

　図６で説明したように、低温冷却水回路２０の冷却水の目標温度から低温冷却水回路２０の冷却水の実際の温度を減じた差が開弁値Ｔｗ１を下回ると第２膨張弁１５を開いて第２蒸発器１６へ冷媒を流す。これにより、電池２が冷却される。

　これを繰り返すことで、第２蒸発器１６に流れる冷却水や電池２の温度を目標温度に対し、ある範囲内で調整することができる。

　上述したように、許容温度差ΔＴＥは、電池２の温度が高くなると大きな値に変更されるので、第１蒸発器１４の空気冷却能力よりも第２蒸発器１６の電池冷却能力を優先して確保して電池２の温度の上昇を抑制できる。

　しかしながら、許容温度差ΔＴＥを大きくしても電池２の温度の上昇を抑制できず、電池２の温度が上限温度に近づく場合は、第１膨張弁１３を閉じるとともに第２膨張弁１５を開いて電池冷却単独運転に移行する。これにより、冷凍サイクル装置１０の冷媒が第１蒸発器１４に流れず、全て第２蒸発器１６に流れるので、空気冷却が行われず、電池冷却を高い能力で行われるので、電池２の温度を確実に低下させることができる。

　本実施形態では、ステップＳ３３０～Ｓ３５０で説明したように、制御装置５０は、過熱度制御と能力制限制御とを切り替え可能になっている。過熱度制御では、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度（換言すれば冷媒状態）に基づいて第２膨張弁１５の絞り開度を制御する。能力制限制御では、第１蒸発器１４の温度ＴＥに基づいて第２膨張弁１５の絞り開度を制御する。

　そして、制御装置５０は、過熱度制御において、第１蒸発器１４の温度ＴＥが切替温度以上になると、能力制限制御に切り替える。

　これによると、過熱度制御では、第２蒸発器１６による電池冷却能力を優先的に発揮できる。能力制限制御では、第１蒸発器１４による空気冷却能力を優先的に発揮できる。

　そして、過熱度制御において、第１蒸発器１４の温度ＴＥが切替温度以上になると、能力制限制御に切り替える。

　したがって、過熱度制御を行っている際に空気冷却能力が低下した場合、能力制限制御に切り替えて、電池冷却能力よりも空気冷却能力を優先して確保できる。

　過熱度制御では、第２蒸発器１６の冷媒状態に基づいて第２膨張弁１５の絞り開度を制御してもよい。

　能力制限制御では、第１蒸発器１４の温度、第１蒸発器１４を流れる冷媒の温度、および第１蒸発器１４で熱交換された空気の温度のうち少なくとも１つの温度に基づいて第２膨張弁１５の絞り開度を制御してもよい。

　そして、制御装置５０は、過熱度制御において、少なくとも１つの温度が切替温度以上になると、能力制限制御に切り替えてもよい。

　本実施形態では、図５で説明したように、制御装置５０は、電池２の温度が高いほど切替温度を高くする。制御装置５０は、電池冷却水の温度が高いほど切替温度を高くしてもよい。

　これにより、電池２を冷却する必要性が高い場合、電池冷却能力が制限されることを抑制できるので、電池冷却能力が過剰に制限されてしまうことを抑制できる。

　本実施形態では、図６で説明したように、制御装置５０は、低温冷却水回路２０の冷却水の温度が開弁温度を上回ると第２膨張弁１５を開けて過熱度制御および能力制限制御の切り替えを実施する。制御装置５０は、低温冷却水回路２０の冷却水の温度が閉弁温度を下回ると第２膨張弁１５を閉じて過熱度制御および能力制限制御をともに実施しない。これにより、電池２の冷却を過不足なく行って、所定範囲内に維持することができる。

　制御装置５０は、電池２の温度が開弁温度を上回ると第２膨張弁１５を開けて過熱度制御および能力制限制御の切り替えを実施し、電池２の温度が閉弁温度を下回ると第２膨張弁１５を閉じて過熱度制御および能力制限制御をともに実施しないようにしてもよい。

　本実施形態では、ステップＳ３００～Ｓ３２０で説明したように、制御装置５０は、電池２を冷却する必要がある場合、第１蒸発器１４の温度が所定蒸発器温度αを超えていれば第２膨張弁１５を閉じる。制御装置５０は、第１蒸発器１４の温度が所定蒸発器温度以下であれば第２膨張弁１５を開ける。

　これにより、電池２の冷却を開始することによって空気冷却能力が不足してしまうことを抑制できる。

　本実施形態では、制御装置５０は、電池２の冷却を開始する場合、第２膨張弁１５の絞り開度または単位時間当たりの絞り開度の増加量を所定値以下にする。

　これにより、電池２の冷却を開始した場合に第１蒸発器１４を流れる冷媒の流量が大きく減少することを抑制できるので、第１蒸発器１４で冷却された空気の温度が大きく上昇することを抑制できる。

　本実施形態では、制御装置５０は、電池２を冷却する必要がなくなった場合、第２膨張弁１５の単位時間当たりの絞り開度の減少量を所定減少量以下にする。

　これにより、電池２の冷却を終了する場合に第１蒸発器１４を流れる冷媒の流量が大きく増加することを抑制できるので、第１蒸発器１４の温度が大きく低下して第１蒸発器１４にフロストが発生することを抑制できる。

　（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、冷凍サイクル装置１０は、車室内へ送風される空気の冷却と電池２の冷却とを行うが、本実施形態では、図８に示すように、冷凍サイクル装置１０は、車室内へ送風される空気の冷却および加熱と、電池２の冷却とを行うことができる。

　具体的には、上記第１実施形態では、高温冷却水回路４０の冷却水をエンジン１の廃熱で加熱するが、本実施形態では、高温冷却水回路４０の冷却水を空気加熱用放熱器８０で加熱する。

　空気加熱用放熱器８０は、冷凍サイクル装置１０の冷媒流れにおいて、圧縮機１１と放熱器１２との間に配置されており、圧縮機１１から吐出された冷媒と、高温冷却水回路４０の冷却水とを熱交換させる。

　空気加熱用放熱器８０と放熱器１２との間には、暖房用膨張弁８１が配置されている。暖房用膨張弁８１は、暖房運転時に、放熱器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる第３減圧部である。暖房用膨張弁８１は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、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８１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。

　空気加熱用放熱器８０の出口側かつ暖房用膨張弁８１の入口側には、バイパス流路８２の一端が、第３三方継手８３を介して接続されている。バイパス流路８２の他端は、放熱器１２の出口側かつ第１三方継手１７の流入口側に、第４三方継手８４を介して接続されている。

　バイパス流路８２は、空気加熱用放熱器８０から流出した冷媒を、暖房用膨張弁８１および放熱器１２を迂回させて第１三方継手１７の流入口側に導く冷媒流路である。

　バイパス流路８２にはバイパス開閉弁８５が配置されている。バイパス開閉弁８５は、バイパス流路８２を開閉する電磁弁であり、制御装置５０から出力される制御信号により開閉制御される。

　第２三方継手１９の流出口側には蒸発圧力調整弁８６が配置されている。蒸発圧力調整弁８６は、第１蒸発器１４および第２蒸発器１６の着霜を抑制するために、第１蒸発器１４の出口側かつ第２蒸発器１６の出口側における冷媒の圧力を、予め定めた基準圧力以上に維持する圧力調整部である。

　蒸発圧力調整弁８６は、第１蒸発器１４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。これにより、蒸発圧力調整弁は、第１蒸発器１４における冷媒蒸発温度を、第１蒸発器１４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８６の出口側かつ圧縮機１１の吸入口側には、アキュムレータ８７が配置されている。アキュムレータ８７は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ８７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。従って、アキュムレータ８７は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機１１における液圧縮を防止する。

　放熱器１２の出口側かつ第４三方継手８４の流入口側には、逆止弁８８が配置されている。逆止弁８８は、放熱器１２の出口側から第４三方継手８４の入口側への冷媒の流れを許容し、第４三方継手８４の入口側から放熱器１２の出口側への冷媒の流れを禁止する。バイパス流路８２から第４三方継手８４に合流した冷媒が放熱器１２側へ逆流することを逆止弁８８によって防止することができる。

　放熱器１２の出口側かつ逆止弁８８の入口側には、暖房用流路８９の一端が、第５三方継手９０を介して接続されている。暖房用流路８９の他端は、蒸発圧力調整弁８６の出口側かつアキュムレータ８７の入口側に、第６三方継手９１を介して接続されている。

　暖房用流路８９は、放熱器１２から流出した冷媒を、第１膨張弁１３および第１蒸発器１４を迂回させてアキュムレータ８７の入口側に導く冷媒流路である。

　暖房用流路８９には暖房用開閉弁９２が配置されている。暖房用開閉弁９２は、暖房用流路８９を開閉する電磁弁であり、制御装置５０から出力される制御信号により開閉制御される。

　暖房用膨張弁８１を全開にし、バイパス開閉弁８５および暖房用開閉弁９２を閉じることによって、バイパス流路８２および暖房用流路８９に冷媒が流れなくなるので、上記実施形態と同様に空気冷却運転および電池冷却運転を行うことができる。

　暖房用膨張弁８１を所定の絞り開度にし、バイパス開閉弁８５および暖房用開閉弁９２を閉じ、第１膨張弁１３を所定の絞り開度で開けることによって、圧縮機１１、空気加熱用放熱器８０、暖房用膨張弁８１、放熱器１２、第１膨張弁１３、第１蒸発器１４、蒸発圧力調整弁８６、アキュムレータ８７、圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路が形成される。

　これにより、放熱器１２および第１蒸発器１４で冷媒が吸熱し、空気加熱用放熱器８０で冷媒が放熱するので、車室内へ送風される空気を第１蒸発器１４で冷却除湿した後にヒータコア３３で加熱する第１除湿暖房運転を行うことができる。

　第１除湿暖房運転において、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることにより、電池２の冷却も行うことができる。

　暖房用膨張弁８１を所定の絞り開度にし、バイパス開閉弁８５を開け、暖房用開閉弁９２を閉じ、第１膨張弁１３を所定の絞り開度で開けることによって、２つの冷媒回路が形成される。すなわち、圧縮機１１、空気加熱用放熱器８０、暖房用膨張弁８１、放熱器１２、アキュムレータ８７、圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路と、圧縮機１１、空気加熱用放熱器８０、第１膨張弁１３、第１蒸発器１４、蒸発圧力調整弁８６、アキュムレータ８７、圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路とが形成される。

　これにより、放熱器１２および第１蒸発器１４で吸熱し、空気加熱用放熱器８０で放熱するので、車室内へ送風される空気を第１蒸発器１４で冷却除湿した後にヒータコア３３で加熱する第２除湿暖房運転を行うことができる。

　第２除湿暖房運転では、第１除湿暖房運転と比較して、放熱器１２に流入する冷媒の温度を低くできるので外気からの吸熱量を増加させて暖房能力を高めることができる。

　第２除湿暖房運転において、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることにより、電池２の冷却も行うことができる。

　暖房用膨張弁８１を所定の絞り開度にし、バイパス開閉弁８５を閉じ、暖房用開閉弁９２を開け、第１膨張弁１３を閉じることによって、圧縮機１１、空気加熱用放熱器８０、暖房用膨張弁８１、放熱器１２、アキュムレータ８７、圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路が形成される。

　これにより、放熱器１２で吸熱し、空気加熱用放熱器８０で放熱するので、車室内へ送風される空気を第１蒸発器１４で冷却除湿することなくヒータコア３３で加熱する暖房運転を行うことができる。

　暖房運転において、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることにより、電池２の冷却も行うことができる。

　暖房用膨張弁８１を全開にし、バイパス開閉弁８５、暖房用開閉弁９２および第１膨張弁１３を閉じ、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることによって、圧縮機１１、空気加熱用放熱器８０、暖房用膨張弁８１、放熱器１２、第２膨張弁１５、第２蒸発器１６、蒸発圧力調整弁８６、アキュムレータ８７、圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路が形成される。

　これにより、第２蒸発器１６で吸熱し、放熱器１２で放熱するので、電池２の冷却を行うことができる。

　本実施形態によると、電気自動車のようにエンジンを持たない車両においても、車室内の冷暖房と電池２の冷却とを行うことができる。

　空気加熱用放熱器８０は、圧縮機１１から吐出された冷媒と高温冷却水回路４０の冷却水とを熱交換させるが、これに限定されない。例えば、空気加熱用放熱器８０は、ヒータコア３３の代わりに空調ケース３１内に収容されていて、圧縮機１１から吐出された冷媒と第１蒸発器１４を通過した空気とを熱交換させて、第１蒸発器１４を通過した空気を加熱するようになっていてもよい。

　（第３実施形態）
　上記実施形態では、電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥは階段状に大きな値になるが、本実施形態では、図９に示すように、電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥは連続的（図９の例では線形的）に大きな値になる。

　本実施形態によると、許容温度差ΔＴＥを電池２の温度に応じてきめ細かく変化させることができるので、過熱度制御と能力制限制御とを一層適切に切り替えることができる。

　上述の実施形態では、冷媒としてＲ１２３４ｙｆを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ等を採用してもよい。これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。

　冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

　上記実施形態では、第１蒸発器１４の温度ＴＥを第１蒸発器温度センサ５７で検出するが、第１蒸発器１４の温度ＴＥを推定してもよい。第１蒸発器１４の温度ＴＥを圧力や体積等の物理量で代用してもよい。

　第１蒸発器１４を流れる冷媒の温度、第１蒸発器１４で熱交換された空気の温度、およびその他の種々の温度についても、温度センサで検出してもよいし推定してもよい。これらの温度を圧力や体積等の物理量で代用してもよい。

　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

　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から放熱させる放熱器（１２）と、
　前記放熱器で放熱された前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の流れにおいて互いに並列に配置された第１膨張弁（１３）および第２膨張弁（１５）と、
　前記第１膨張弁で減圧された前記冷媒を、車室内に送風される空気と熱交換させて蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
　前記第２膨張弁で減圧された前記冷媒を、電池（２）を冷却するための熱媒体と熱交換させて蒸発させる第２蒸発器（１６）と、
　前記第２膨張弁の絞り開度を制御する制御部（５０）とを備え、
　前記制御部は、
　前記第２蒸発器の冷媒状態に基づいて前記第２膨張弁の絞り開度を制御する第２蒸発器優先制御と、前記第１蒸発器の温度、前記第１蒸発器を流れる前記冷媒の温度、および前記第１蒸発器で熱交換された前記空気の温度のうち少なくとも１つの温度に基づいて前記第２膨張弁の絞り開度を制御する第１蒸発器優先制御とを切り替え可能になっており、
　前記第２蒸発器優先制御において、前記少なくとも１つの温度が切替温度以上になると、前記第１蒸発器優先制御に切り替える車両用冷凍サイクル装置。
　前記制御部は、前記電池の温度、または前記熱媒体の温度が高いほど前記切替温度を高くする請求項１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
　前記制御部は、前記熱媒体または前記電池の温度が開弁温度を上回ると前記第２膨張弁を開けて前記第２蒸発器優先制御および前記第１蒸発器優先制御の切り替えを実施し、前記熱媒体または前記電池の温度が閉弁温度を下回ると前記第２膨張弁を閉じて前記第２蒸発器優先制御および前記第１蒸発器優先制御をともに実施しない請求項１または２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
　前記制御部は、前記電池を冷却する必要がある場合、前記第１蒸発器の温度が所定蒸発器温度（α）を超えていれば前記第２膨張弁を閉じ、前記第１蒸発器の温度が前記所定蒸発器温度以下であれば前記第２膨張弁を開ける請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
　前記制御部は、前記電池の冷却を開始する場合、前記第２膨張弁の絞り開度または前記第２膨張弁の単位時間当たりの絞り開度の増加量を所定値以下にする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
　前記制御部は、前記電池を冷却する必要がなくなった場合、前記第２膨張弁の単位時間当たりの絞り開度の減少量を所定減少量以下にする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。