WO2020075446A1 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

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Definitions

  • the temperature-controlled object is a battery that can be charged from the outside, and the control device has a predetermined value A1 when charging the battery, And / or changing the predetermined value Tam1 in the direction of lowering it.
  • the control device has a cooling capacity Wcool output from the device temperature adjusting device lower than a predetermined value Wcooloff, and the temperature control is performed.
  • the rate of increase ⁇ T of the index indicating the target temperature is lower than the predetermined value A2
  • the cooling of the temperature controlled target by the device temperature adjusting device is stopped.
  • the temperature-controlled object is a battery that can be charged from the outside, and the control device controls the predetermined value Wcooloff when charging the battery. It is characterized in that any one of the predetermined value A2 and the predetermined value Tam2, a combination thereof, or all of them is changed in a direction of lowering them.
  • the temperature-controlled object is a battery that can be charged from the outside, and the control device controls the battery to have a predetermined value B1.
  • B1 (TLL-Tam) / charge completion time
  • B1 (TLL-T0) / charge completion time
  • TLL is the lower limit value of the index indicating the battery temperature
  • Tam is the outside air temperature
  • T0 is the index value indicating the temperature of the battery at the start of charging
  • the charging completion time is from the start of charging the battery to the completion of charging. It is characterized by being time.
  • the temperature-controlled object is a battery that can be charged from the outside, and the control device controls the predetermined value B2 when charging the battery.
  • B2 (TLL-Tp) / remaining charge time
  • TLL is the lower limit value of the index indicating the battery temperature
  • Tp is the value of the index indicating the current battery temperature
  • the remaining charge time is the time from the current time until the battery is completely charged. .
  • the control device changes the predetermined value Wheatoff to increase, the predetermined value B2 to decrease, and the predetermined value Tam4 to decrease.
  • the heat medium used in the device temperature adjusting device 61 for example, water, a refrigerant such as HFO-1234yf, a liquid such as coolant, or a gas such as air can be adopted.
  • water is used as the heat medium.
  • the heat medium heating heater 63 is composed of an electric heater such as a PTC heater. Further, it is assumed that a jacket structure is provided around the battery 55 so that a heat medium can flow in a heat exchange relationship with the battery 55, for example.
  • the auxiliary expansion valve 68 decompresses and expands the refrigerant flowing into a later-described refrigerant channel 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and adjusts the degree of superheat of the refrigerant in the refrigerant channel 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64. To do.
  • the heat pump controller 32 executes the battery heating mode. In this battery heating mode, the heat pump controller 32 operates the circulation pump 62 and energizes the heat medium heating heater 63. The solenoid valve 69 is closed.
  • the target rotation speed of the compressor 2 (compressor target rotation speed) TGNCcb is calculated based on the heat medium temperature Tw by the control block diagram of FIG. To do.
  • FIG. 13 is a control block diagram of the heat pump controller 32 that calculates the target rotation speed (compressor target rotation speed) TGNCcb of the compressor 2 based on the heat medium temperature Tw.
  • the F / F operation amount calculation unit 92 of the heat pump controller 32 uses the outside air temperature Tam, the target radiator pressure PCO, the target heat absorber temperature TEO, and the flow rate Gw of the heat medium in the device temperature adjustment device 61 (the output of the circulation pump 62).
  • the heat medium temperature Tw rises to the lower limit value TLL in the remaining charge time until the completion of charging, so heating of the battery 55 is unnecessary. It can be determined that there is. That is, the predetermined value B2 is changed according to the value Tp of the heat medium temperature Tw at the present time, the heating by the device temperature adjusting device 61 is appropriately ended, and the heat medium temperature Tw is surely set to the lower limit value until the charging is completed. You will be able to raise to TLL.

Abstract

【課題】車両に搭載された被温調対象の温調の必要性を的確に判定して、効率的に温調することができる車両用空気調和装置を提供する。 【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機2と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器(放熱器4や吸熱器9)と、車室外に設けられた室外熱交換器7と、制御装置11を備えて車室内を空調する。車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための機器温度調整装置61を備え、制御装置は、被温調対象の温度を示す指標の変化の傾き(ΔTw)に基づいて機器温度調整装置61を制御する。

Description

車両用空気調和装置
 本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置、特に車両に搭載されたバッテリ等の被温調対象の温度を調整可能とされた車両用空気調和装置に関するものである。
 近年の環境問題の顕在化から、車両に搭載されたバッテリから供給される電力で走行用モータを駆動する電気自動車やハイブリッド自動車等の車両が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、圧縮機と、放熱器と、吸熱器と、室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させることで暖房し、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させることで冷房する等して車室内を空調するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
 一方、例えばバッテリは充放電による自己発熱等で高温となった環境下で充放電を行うと劣化が進行し、やがては作動不良を起こして破損する危険性がある。また、低温環境下でも充放電性能が低下する。そこで、冷媒回路を循環する冷媒と熱交換するバッテリ用冷媒(熱媒体)をバッテリに循環させることでバッテリの温度を調整することができるようにしたものも開発されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
特開2014-213765号公報 特許第5860360号公報 特許第5860361号公報
 しかしながら、前記特許文献2や特許文献3ではバッテリ用冷媒の温度が上下に設定された所定の閾値に達した時点でバッテリの温調を開始/終了するという制御を行っていたため、バッテリ用冷媒(熱媒体)の温度の変動幅が大きくなる。また、閾値の間でバッテリ用冷媒(熱媒体)が安定している状態では、温調の必要が無いにもかかわらずバッテリの温調が行われる結果となって、エネルギーが無用に消費されると云う問題が生じていた。
 本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、バッテリ等の車両に搭載された被温調対象の温調の必要性を的確に判定して、効率的に温調することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
 本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備えて車室内を空調するものであって、車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための機器温度調整装置を備え、制御装置は、被温調対象の温度を示す指標の変化の傾きに基づいて機器温度調整装置を制御することを特徴とする。
 請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において機器温度調整装置は、冷媒を用いて被温調対象を冷却可能とされており、制御装置は、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが所定値A1以上である場合、機器温度調整装置による被温調対象の冷却を開始することを特徴とする。
 請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam1以上であることを条件として機器温度調整装置による被温調対象の冷却を開始することを特徴とする。
 請求項4の発明の車両用空気調和装置は、請求項2又は請求項3の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時には所定値A1、及び/又は、所定値Tam1を下げる方向で変更することを特徴とする。
 請求項5の発明の車両用空気調和装置は、請求項2又は請求項3の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時の所定値A1を、
 A1=(TUL-Tam)/充電完了時間、又は、
 A1=(TUL-T0)/充電完了時間、
 但し、TULはバッテリの温度を示す指標の上限値、Tamは外気温度、T0は充電開始時のバッテリの温度を示す指標の値、充電完了時間はバッテリの充電開始時から充電が完了するまでの時間、とすることを特徴とする。
 請求項6の発明の車両用空気調和装置は、請求項2乃至請求項5の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、外気温度Tamとバッテリの残量に基づいて充電時のバッテリの温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時から機器温度調整装置によるバッテリの冷却を開始することを特徴とする。
 請求項7の発明の車両用空気調和装置は、請求項2乃至請求項6の発明において制御装置は、機器温度調整装置が出力する冷却能力Wcoolが所定値Wcooloffより低下し、且つ、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが、所定値A2より低下した場合、機器温度調整装置による被温調対象の冷却を停止することを特徴とする。
 請求項8の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam2より低いことを条件として機器温度調整装置による被温調対象の冷却を停止することを特徴とする。
 請求項9の発明の車両用空気調和装置は、請求項7又は請求項8の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時には所定値Wcooloff、所定値A2、及び、所定値Tam2のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを下げる方向で変更することを特徴とする。
 請求項10の発明の車両用空気調和装置は、請求項7又は請求項8の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時の所定値A2を、
 A2=(TUL-Tp)/残充電時間、
 但し、TULはバッテリの温度を示す指標の上限値、Tpは現時点のバッテリの温度を示す指標の値、残充電時間は現時点からバッテリの充電が完了するまでの時間、とすることを特徴とする。
 請求項11の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において機器温度調整装置は、加熱装置を有して被温調対象を加熱可能とされており、制御装置は、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが所定値B1以下である場合、機器温度調整装置による被温調対象の加熱を開始することを特徴とする。
 請求項12の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam3以下であることを条件として機器温度調整装置による被温調対象の加熱を開始することを特徴とする。
 請求項13の発明の車両用空気調和装置は、請求項11又は請求項12の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時には所定値B1、及び/又は、所定値Tam3を下げる方向で変更することを特徴とする。
 請求項14の発明の車両用空気調和装置は、請求項11又は請求項12の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時の所定値B1を、
 B1=(TLL-Tam)/充電完了時間、又は、
 B1=(TLL-T0)/充電完了時間、
 但し、TLLはバッテリの温度を示す指標の下限値、Tamは外気温度、T0は充電開始時のバッテリの温度を示す指標の値、充電完了時間はバッテリの充電開始時から充電が完了するまでの時間、とすることを特徴とする。
 請求項15の発明の車両用空気調和装置は、請求項11乃至請求項14の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、外気温度Tamとバッテリの残量に基づいて充電時のバッテリの温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時から機器温度調整装置によるバッテリの加熱を開始することを特徴とする。
 請求項16の発明の車両用空気調和装置は、請求項11乃至請求項15の発明において制御装置は、機器温度調整装置が出力する加熱能力Wheatが所定値Wheatoffより低下し、且つ、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが、所定値B2より高くなった場合、機器温度調整装置による被温調対象の加熱を停止することを特徴とする。
 請求項17の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam4より高いことを条件として機器温度調整装置による被温調対象の加熱を停止することを特徴とする。
 請求項18の発明の車両用空気調和装置は、請求項16又は請求項17の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時には所定値Wheatoffを上げる方向で変更すること、所定値B2を下げる方向で変更すること、及び、所定値Tam4を下げる方向で変更することのうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを行うことを特徴とする。
 請求項19の発明の車両用空気調和装置は、請求項16又は請求項17の発明において被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、制御装置は、バッテリへの充電時の所定値B2を、
 B2=(TLL-Tp)/残充電時間、
 但し、TLLはバッテリの温度を示す指標の下限値、Tpは現時点のバッテリの温度を示す指標の値、残充電時間は現時点からバッテリの充電が完了するまでの時間、とすることを特徴とする。
 請求項20の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、機器温度調整装置により被温調対象の温度を調整していることを報知する所定の動作を実行することを特徴とする。
 本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための機器温度調整装置を設け、制御装置が、被温調対象の温度を示す指標の変化の傾きに基づいて機器温度調整装置を制御するようにしたので、被温調対象の温度を示す指標の変化の傾きから被温調対象の温調の必要性を的確に判定して、省エネ性と信頼性の向上を図ることが可能となる。
 例えば、請求項2の発明の如く機器温度調整装置により、冷媒を用いて被温調対象を冷却する場合には、制御装置が、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが所定値A1以上である場合、機器温度調整装置による被温調対象の冷却を開始することにより、被温調対象の冷却が必要か否かを被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTから早期に判定して被温調対象の冷却を開始することができるようになる。
 ここで、外気温度が低い環境では、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが高くても、被温調対象の温度が異常に高くなる可能性は低くなる。そこで、請求項3の発明の如く制御装置が、外気温度Tamが所定値Tam1以上であることを条件として機器温度調整装置による被温調対象の冷却を開始するようにすれば、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTだけでは判別し切れない外気温度の影響を加味して、被温調対象の冷却の必要性を的確に判定することができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、充電時には自己発熱が大きくなるため、他の走行中である場合等に比べて、バッテリの温度は上昇し易くなる。そこで、請求項4の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時には前述した所定値A1や所定値Tam1を下げる方向で変更することで、機器温度調整装置によりバッテリの冷却をより早い段階から開始し、充電中におけるバッテリの異常な温度上昇を未然に回避することが可能となる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、充電時には自己発熱により極めて温度が上昇する。そこで、請求項5の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時の所定値A1を、
 A1=(TUL-Tam)/充電完了時間、又は、
 A1=(TUL-T0)/充電完了時間、
 但し、TULはバッテリの温度を示す指標の上限値、Tamは外気温度、T0は充電開始時のバッテリの温度を示す指標の値、充電完了時間はバッテリの充電開始時から充電が完了するまでの時間、とすることで、外気温度Tamや充電開始時の被温調対象の温度を示す指標の値T0に応じて所定値A1は変化させ、充電開始から完了するまでにバッテリの温度を示す指標が上限値TULに上昇してしまう不都合を、機器温度調整装置による冷却によって確実に回避することができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、バッテリの残量が少ないときは充電時の温度上昇は大きくなり、外気温度Tamが高いときにも温度上昇は大きくなる。そこで、請求項6の発明の如く制御装置が、外気温度Tamとバッテリの残量に基づいて充電時のバッテリの温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時から機器温度調整装置によるバッテリの冷却を開始するようにすれば、バッテリを充電開始時から冷却して、高温でバッテリに異常を来す不都合をより一層確実に回避することができるようになる。
 また、請求項7の発明の如く制御装置が、機器温度調整装置が出力する冷却能力Wcoolが所定値Wcooloffより低下し、且つ、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが、所定値A2より低下した場合に、機器温度調整装置による被温調対象の冷却を停止するようにすることで、被温調対象の冷却が不要となったことを的確に判定して機器温度調整装置による冷却を停止させ、無用なエネルギー消費を回避することができるようになる。
 ここで、外気温度が高い環境では、機器温度調整装置が出力する冷却能力Wcoolや被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが低くても、被温調対象の温度は高くなり易い。そこで、請求項8の発明の如く制御装置が、外気温度Tamが所定値Tam2より低いことを条件として機器温度調整装置による被温調対象の冷却を停止するようにすれば、機器温度調整装置が出力する冷却能力Wcoolや被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTだけでは判別し切れない外気温度の影響を加味して、被温調対象の冷却が不要になったことを的確に判定することができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、充電時には自己発熱が大きくなるため、他の走行中である場合等に比べて、バッテリの温度は上昇し易くなる。そこで、請求項9の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時には所定値Wcooloff、所定値A2、及び、所定値Tam2のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを下げる方向で変更することで、機器温度調整装置でバッテリをより安全な状態に冷却してから、冷却を停止することができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、充電時には自己発熱により極めて温度が上昇する。そこで、請求項10の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時の所定値A2を、
 A2=(TUL-Tp)/残充電時間、
 但し、TULはバッテリの温度を示す指標の上限値、Tpは現時点のバッテリの温度を示す指標の値、残充電時間は現時点からバッテリの充電が完了するまでの時間、とすることで、現時点のバッテリの温度を示す指標の値Tpに応じて所定値A2を変化させ、適切に機器温度調整装置による冷却を終了させて、充電が完了するまでにバッテリの温度を示す指標が上限値TULに上昇してしまう不都合を、確実に回避することができるようになる。
 一方、請求項11の発明の如く機器温度調整装置が加熱装置を有して被温調対象を加熱可能とされている場合には、制御装置が、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが所定値B1以下である場合、機器温度調整装置による被温調対象の加熱を開始することにより、被温調対象の加熱が必要か否かを被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTから早期に判定して被温調対象の加熱を開始することができるようになる。
 ここで、外気温度が高い環境では、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが低くても、被温調対象の温度が異常に低くなる可能性は低くなる。そこで、請求項12の発明の如く制御装置が、外気温度Tamが所定値Tam3以下であることを条件として機器温度調整装置による被温調対象の加熱を開始するようにすれば、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTだけでは判別し切れない外気温度の影響を加味して、被温調対象の加熱の必要性を的確に判定することができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、充電時には自己発熱が大きくなるため、他の走行中である場合等に比べて、バッテリの温度は上昇し易くなる。そこで、請求項13の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時には所定値B1、及び/又は、所定値Tam3を下げる方向で変更することで、機器温度調整装置によるバッテリの加熱開始条件をより厳しくして、充電中にバッテリを不必要に加熱してしまう不都合の発生を未然に回避することが可能となる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、前述した如く充電時には自己発熱により極めて温度が上昇する。そこで、請求項14の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時の所定値B1を、
 B1=(TLL-Tam)/充電完了時間、又は、
 B1=(TLL-T0)/充電完了時間、
 但し、TLLはバッテリの温度を示す指標の下限値、Tamは外気温度、T0は充電開始時のバッテリの温度を示す指標の値、充電完了時間はバッテリの充電開始時から充電が完了するまでの時間、とすることで、外気温度Tamや充電開始時の被温調対象の温度を示す指標の値T0に応じて所定値B1を変化させ、充電開始から完了するまでにバッテリの温度を示す指標を下限値TLLまで確実に上昇させることができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、バッテリの残量が多いときは充電時の温度上昇は小さくなり、外気温度Tamが低いときにも温度上昇は小さくなる。そこで、請求項15の発明の如く制御装置が、外気温度Tamとバッテリの残量に基づいて充電時のバッテリの温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時から機器温度調整装置によるバッテリの加熱を開始するようにすれば、バッテリを充電開始時から加熱して、低温でバッテリに異常を来す不都合をより一層確実に回避することができるようになる。
 また、請求項16の発明の如く制御装置が、機器温度調整装置が出力する加熱能力Wheatが所定値Wheatoffより低下し、且つ、被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが、所定値B2より高くなった場合、機器温度調整装置による被温調対象の加熱を停止するようにすることで、被温調対象の加熱が不要となったことを的確に判定して機器温度調整装置による加熱を停止させ、無用なエネルギー消費を回避することができるようになる。
 ここで、外気温度が低い環境では、機器温度調整装置が出力する加熱能力Wheatや被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが高くても、被温調対象の温度は低くなり易い。そこで、請求項17の発明の如く制御装置が、外気温度Tamが所定値Tam4より高いことを条件として機器温度調整装置による被温調対象の加熱を停止するようにすれば、機器温度調整装置が出力する加熱能力Wheatや被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTだけでは判別し切れない外気温度の影響を加味して、被温調対象の加熱が不要になったことを的確に判定することができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、充電時には自己発熱が大きくなるため、他の走行中である場合等に比べて、バッテリの温度は上昇し易くなる。そこで、請求項18の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時には所定値Wheatoffを上げる方向で変更すること、所定値B2を下げる方向で変更すること、及び、所定値Tam4を下げる方向で変更することのうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを行うようにすることで、充電時には機器温度調整装置によるバッテリの加熱をより早期に停止させ、無用なエネルギー消費を回避することができるようになる。
 また、被温調対象が外部より充電可能なバッテリであるとき、前述した如く充電時には自己発熱により極めて温度が上昇する。そこで、請求項19の発明の如く制御装置が、バッテリへの充電時の所定値B2を、
 B2=(TLL-Tp)/残充電時間、
 但し、TLLはバッテリの温度を示す指標の下限値、Tpは現時点のバッテリの温度を示す指標の値、残充電時間は現時点からバッテリの充電が完了するまでの時間、とすることで、現時点のバッテリの温度を示す指標の値Tpに応じて所定値B2を変化させ、適切に機器温度調整装置による加熱を終了させて、充電が完了するまでにバッテリの温度を示す指標を確実に下限値TLLまで上昇させることができるようになる。
 そして、請求項20の発明の如く制御装置が、機器温度調整装置により被温調対象の温度を調整していることを報知する所定の動作を実行するようにすれば、特に車室内の空調を行っていないときに車両用空気調和装置を動作させて被温調対象の温度を調整する場合に、利用者に故障が発生したのではないか等の無用な不安感を与える不都合を未然に回避することができるようになる。
本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図1の車両用空気調和装置の制御装置の電気回路のブロック図である。 図2の制御装置が実行する運転モードを説明する図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる暖房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる除湿暖房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる除湿冷房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる冷房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる空調(優先)+バッテリ冷却モードとバッテリ冷却(優先)+空調モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによるバッテリ冷却(単独)モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラによる除霜モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラの圧縮機制御に関する制御ブロック図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラの圧縮機制御に関するもう一つの制御ブロック図である。 図2の制御装置のヒートポンプコントローラの圧縮機制御に関する更にもう一つの制御ブロック図である。 図1の車両用空気調和装置の機器温度調整装置によるバッテリ冷却制御を説明する図である。 図1の車両用空気調和装置の機器温度調整装置によるバッテリ冷却開始と停止の条件を説明する図である。 図14、図15中の所定値A1とA2を外気温度で変更することを説明する図である。 図14中の所定値A1とA2の変化を説明する図である。 図1の車両用空気調和装置の機器温度調整装置によるもう一つのバッテリ冷却開始条件を説明する図である。 図1の車両用空気調和装置の機器温度調整装置によるバッテリ加熱制御を説明する図である。 図1の車両用空気調和装置の機器温度調整装置によるバッテリ加熱開始と停止の条件を説明する図である。 図19、図20中の所定値B1とB2を外気温度で変更することを説明する図である。 図19中の所定値B1とB2の変化を説明する図である。 図1の車両用空気調和装置の機器温度調整装置によるもう一つのバッテリ加熱開始条件を説明する図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、車両に搭載されているバッテリ55に充電された電力を走行用モータ(電動モータ。図示せず)に供給することで駆動し、走行するものであり、本発明の車両用空気調和装置1の後述する圧縮機2も、バッテリ55から供給される電力で駆動されるものとする。
 即ち、実施例の車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Rを用いたヒートポンプ運転により暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、除霜モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、バッテリ冷却(優先)+空調モード、及び、バッテリ冷却(単独)モードの各運転モードを切り換えて実行することで車室内の空調やバッテリ55の温調を行うものである。
 尚、車両としては電気自動車に限らず、エンジンと走行用モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効である。また、実施例の車両用空気調和装置1を適用する車両は外部の充電器(急速充電器や通常の充電器)からバッテリ55に充電可能とされているものである。更に、前述したバッテリ55や走行用モータ、それを制御するインバータ等が本発明における車両に搭載された被温調対象となるが、以下の実施例ではバッテリ55を例に採り上げて説明する。
 実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内の空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒がマフラー5と冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱(冷媒の熱を放出)させる室内熱交換器としての放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁(電子膨張弁)から成る室外膨張弁6と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱(冷媒に熱を吸収)させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる機械式膨張弁から成る室内膨張弁8と、空気流通路3内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱(冷媒に熱を吸収)させる室内熱交換器としての吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、冷媒回路Rが構成されている。
 そして、室外膨張弁6は放熱器4から出て室外熱交換器7に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、全閉も可能とされている。また、実施例では機械式膨張弁が使用された室内膨張弁8は、吸熱器9に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、吸熱器9における冷媒の過熱度を調整する。
 尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。
 また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7の冷媒出口側の冷媒配管13Aは、吸熱器9に冷媒を流す際に開放される開閉弁としての電磁弁17(冷房用)を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは逆止弁18、室内膨張弁8、及び、開閉弁としての電磁弁35(キャビン用)を順次介して吸熱器9の冷媒入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。また、逆止弁18は室内膨張弁8の方向が順方向とされている。
 また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される開閉弁としての電磁弁21(暖房用)を介して吸熱器9の冷媒出口側の冷媒配管13Cに連通接続されている。そして、この冷媒配管13Cがアキュムレータ12の入口側に接続され、アキュムレータ12の出口側は圧縮機2の冷媒吸込側の冷媒配管13Kに接続されている。
 更に、放熱器4の冷媒出口側の冷媒配管13Eにはストレーナ19が接続されており、更に、この冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前(冷媒上流側)で冷媒配管13Jと冷媒配管13Fに分岐し、分岐した一方の冷媒配管13Jが室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管13Fは除湿時に開放される開閉弁としての電磁弁22(除湿用)を介し、逆止弁18の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bに連通接続されている。
 これにより、冷媒配管13Fは室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18をバイパスするバイパス回路となる。また、室外膨張弁6にはバイパス用の開閉弁としての電磁弁20が並列に接続されている。
 また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環)と、車室外の空気である外気(外気導入)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
 尚、実施例の吸込切換ダンパ26は、吸込口25の外気吸込口と内気吸込口を任意の比率で開閉することにより、空気流通路3の吸熱器9に流入する空気(外気と内気)のうちの内気の比率を0~100%の間で調整することができるように構成されている(外気の比率も100%~0%の間で調整可能)。
 また、放熱器4の風下側(空気下流側)における空気流通路3内には、実施例ではPTCヒータ(電気ヒータ)から成る補助加熱装置としての補助ヒータ23が設けられ、放熱器4を経て車室内に供給される空気を加熱することが可能とされている。更に、放熱器4の空気上流側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を放熱器4及び補助ヒータ23に通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。
 更にまた、放熱器4の空気下流側における空気流通路3には、FOOT(フット)、VENT(ベント)、DEF(デフ)の各吹出口(図1では代表して吹出口29で示す)が形成されており、この吹出口29には上記各吹出口からの空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ31が設けられている。
 更に、車両用空気調和装置1は、バッテリ55(被温調対象)に熱媒体を循環させて当該バッテリ55の温度を調整するための機器温度調整装置61を備えている。実施例の機器温度調整装置61は、バッテリ55に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ62と、冷媒-熱媒体熱交換器64と、加熱装置としての熱媒体加熱ヒータ63を備え、それらとバッテリ55が熱媒体配管66にて環状に接続されている。
 実施例の場合、循環ポンプ62の吐出側に冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの入口が接続され、この熱媒体流路64Aの出口は熱媒体加熱ヒータ63の入口に接続されている。この熱媒体加熱ヒータ63の出口がバッテリ55の入口に接続され、バッテリ55の出口が循環ポンプ62の吸込側に接続されている。
 この機器温度調整装置61で使用される熱媒体としては、例えば水、HFO-1234yfのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、熱媒体加熱ヒータ63はPTCヒータ等の電気ヒータから構成されている。更に、バッテリ55の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ55と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。
 そして、循環ポンプ62が運転されると、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに流入する。この冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63に至り、当該熱媒体加熱ヒータ63が発熱されている場合にはそこで加熱された後、バッテリ55に至り、熱媒体はそこでバッテリ55と熱交換する。そして、このバッテリ55と熱交換した熱媒体が循環ポンプ62に吸い込まれることで熱媒体配管66内を循環される。
 一方、冷媒回路Rの冷媒配管13Fと冷媒配管13Bとの接続部の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bには、分岐回路としての分岐配管67の一端が接続されている。この分岐配管67には実施例では機械式の膨張弁から構成された補助膨張弁68と、開閉弁としての電磁弁(チラー用)69が順次設けられている。補助膨張弁68は冷媒-熱媒体熱交換器64の後述する冷媒流路64Bに流入する冷媒を減圧膨張させると共に、冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bにおける冷媒の過熱度を調整する。
 そして、分岐配管67の他端は冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに接続されており、この冷媒流路64Bの出口には冷媒配管71の一端が接続され、冷媒配管71の他端は冷媒配管13Dとの合流点より冷媒上流側(アキュムレータ12の冷媒上流側)の冷媒配管13Cに接続されている。そして、これら補助膨張弁68や電磁弁69、冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64B等も冷媒回路Rの一部を構成すると同時に、機器温度調整装置61の一部をも構成することになる。
 電磁弁69が開いている場合、室外熱交換器7から出た冷媒(一部又は全ての冷媒)は分岐配管67に流入し、補助膨張弁68で減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路64Bを流れる過程で熱媒体流路64Aを流れる熱媒体から吸熱した後、分岐配管71、冷媒配管13C、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれることになる。
 次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ45及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23、循環ポンプ62と熱媒体加熱ヒータ63も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ64が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
 更に、車両通信バス65には走行を含む車両全般の制御を司る車両コントローラ72(ECU)と、バッテリ55の充放電の制御を司るバッテリコントローラ(BMS:Battery Management system)73と、GPSナビゲーション装置74が接続されている。車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74もプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成されており、制御装置11を構成する空調コントローラ45とヒートポンプコントローラ32は、車両通信バス65を介してこれら車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74と情報(データ)の送受信を行う構成とされている。
 空調コントローラ45は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ45の入力には、車両の外気温度Tamを検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれて吸熱器9に流入する空気の温度を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)温度を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52の各出力と、車室内の設定温度や運転モードの切り換え等の車室内の空調設定操作や情報の表示を行うための空調操作部53が接続されている。尚、図中53Aはこの空調操作部53に設けられた表示出力装置としてのディスプレイである。
 また、空調コントローラ45の出力には、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、吹出口切換ダンパ31が接続され、それらは空調コントローラ45により制御される。
 ヒートポンプコントローラ32は、主に冷媒回路Rの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、放熱器4の冷媒入口温度Tcxin(圧縮機2の吐出冷媒温度でもある)を検出する放熱器入口温度センサ43と、放熱器4の冷媒出口温度Tciを検出する放熱器出口温度センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ46と、放熱器4の冷媒出口側の冷媒圧力(放熱器4の圧力:放熱器圧力Pci)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の温度(吸熱器9の冷媒温度:吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器7の冷媒蒸発温度:室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ49と、補助ヒータ23の温度を検出する補助ヒータ温度センサ50A(運転席側)及び50B(助手席側)の各出力が接続されている。
 また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、電磁弁22(除湿用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁20(バイパス用)、電磁弁35(キャビン用)及び電磁弁69(チラー用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ63はそれぞれコントローラを内蔵しており、実施例では圧縮機2や補助ヒータ23、循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
 尚、機器温度調整装置61を構成する循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63はバッテリコントローラ73により制御されるようにしてもよい。また、このバッテリコントローラ73には機器温度調整装置61の冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの出口側の熱媒体の温度(熱媒体温度Tw)を検出する熱媒体温度センサ76と、バッテリ55の温度(バッテリ55自体の温度:バッテリ温度Tcell)を検出するバッテリ温度センサ77の出力が接続されている。そして、実施例ではバッテリ55の残量(蓄電量)やバッテリ55の充電に関する情報(充電中であることの情報や充電完了時間、残充電時間等)、熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcellは、バッテリコントローラ73から車両通信バス65を介して空調コントローラ45や車両コントローラ72に送信される。尚、バッテリ55の充電時における充電完了時間や残充電時間に関する情報は、後述する急速充電器等の外部の充電器から供給される情報である。
 ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、外気湿度センサ34、HVAC吸込温度センサ36、内気温度センサ37、内気湿度センサ38、室内CO2濃度センサ39、吹出温度センサ41、日射センサ51、車速センサ52、空気流通路3に流入して当該空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(空調コントローラ45が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ45が算出)、室内送風機27の電圧(BLV)、前述したバッテリコントローラ73からの情報、GPSナビゲーション装置74からの情報、空調操作部53の出力は空調コントローラ45から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
 また、ヒートポンプコントローラ32からも冷媒回路Rの制御に関するデータ(情報)が車両通信バス65を介して空調コントローラ45に送信される。尚、前述したエアミックスダンパ28による風量割合SWは、0≦SW≦1の範囲で空調コントローラ45が算出する。そして、SW=1のときはエアミックスダンパ28により、吸熱器9を経た空気の全てが放熱器4及び補助ヒータ23に通風されることになる。
 以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32)は、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、及び、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転と、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転と、除霜モードを切り換えて実行する。これらが図3に示されている。
 このうち、暖房モードと、除湿暖房モードと、除湿冷房モードと、冷房モードと、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転は、実施例ではバッテリ55を充電しておらず、車両のイグニッション(IGN)がONされ、空調操作部53の空調スイッチがONされている場合に実行されるものである。一方、バッテリ冷却(優先)+空調モードと、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転は、例えば急速充電器(外部電源)にプラグを接続し、バッテリ55に充電しているときに実行されるものである。
 また、実施例ではヒートポンプコントローラ32は、イグニッションがONされているときや、イグニッションがOFFされていてもバッテリ55が充電中であるときは、機器温度調整装置61の循環ポンプ62を運転し、図4~図10に破線で示す如く熱媒体配管66内に熱媒体を循環させるものとする。更に、図3には示していないが、実施例のヒートポンプコントローラ32は、機器温度調整装置61の熱媒体加熱ヒータ63を発熱させることでバッテリ55を加熱するバッテリ加熱モードも実行する。
 (1)暖房モード
 先ず、図4を参照しながら暖房モードについて説明する。尚、各機器の制御はヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45の協働により実行されるものであるが、以下の説明ではヒートポンプコントローラ32を制御主体とし、簡略化して説明する。図4には暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調コントローラ45の空調操作部53へのマニュアルの空調設定操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21を開き、電磁弁17、電磁弁20、電磁弁22、電磁弁35、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
 これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
 放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cに至り、更にこの冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、冷媒配管13Kからガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4にて加熱された空気は吹出口29から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
 ヒートポンプコントローラ32は、車室内に吹き出される空気の目標温度(車室内に吹き出される空気の温度の目標値)である後述する目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器4の目標温度)から目標放熱器圧力PCOを算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度Tci及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pciに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度を制御する。
 また、ヒートポンプコントローラ32は、必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く暖房する。
 (2)除湿暖房モード
 次に、図5を参照しながら除湿暖房モードについて説明する。図5は除湿暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21、電磁弁22、電磁弁35を開き、電磁弁17、電磁弁20、電磁弁69は閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
 これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
 放熱器4内で液化した冷媒は放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て一部は冷媒配管13Jに入り、室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cに至り、この冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
 一方、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の残りは分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bに至る。次に、冷媒は室内膨張弁8に至り、この室内膨張弁8にて減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときに吸熱器9で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
 吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cに出て冷媒配管13Dからの冷媒(室外熱交換器7からの冷媒)と合流した後、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
 ヒートポンプコントローラ32は、実施例では目標ヒータ温度TCOから算出される目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御するか、又は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数を制御する。このとき、ヒートポンプコントローラ32は放熱器圧力Pciによるか吸熱器温度Teによるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方(後述するTGNChとTGNCcのうちの低い方)を選択して圧縮機2を制御する。また、吸熱器温度Teに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。
 また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿暖房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く除湿暖房する。
 (3)除湿冷房モード
 次に、図6を参照しながら除湿冷房モードについて説明する。図6は除湿冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、及び、電磁弁35を開き、電磁弁20、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
 これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
 放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至り、暖房モードや除湿暖房モードよりも開き気味(大きい弁開度の領域)で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着し、空気は冷却され、且つ、除湿される。
 吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこを経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱(除湿暖房時よりも加熱能力は低い)されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
 ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)と吸熱器9の目標温度(吸熱器温度Teの目標値)である目標吸熱器温度TEOに基づき、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOにするように圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)と目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力Pciの目標値)に基づき、放熱器圧力Pciを目標放熱器圧力PCOにするように室外膨張弁6の弁開度を制御することで放熱器4による必要なリヒート量(再加熱量)を得る。
 また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿冷房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(再加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、車室内の温度を下げ過ぎること無く、除湿冷房する。
 (4)冷房モード
 次に、図7を参照しながら冷房モードについて説明する。図7は冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、及び、電磁弁35を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。尚、補助ヒータ23には通電されない。
 これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)のみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
 室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
 吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13Kを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。
 (5)空調(優先)+バッテリ冷却モード
 次に、図8を参照しながら空調(優先)+バッテリ冷却モードについて説明する。図8は空調(優先)+バッテリ冷却モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、電磁弁35、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、及び、電磁弁22を閉じる。
 そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。尚、この運転モードでは補助ヒータ23には通電されない。また、熱媒体加熱ヒータ63にも通電されない。
 これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)のみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
 室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後に分流され、一方はそのまま冷媒配管13Bを流れて室内膨張弁8に至る。この室内膨張弁8に流入した冷媒はそこで減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
 吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13Kを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。
 他方、逆止弁18を経た冷媒の残りは分流され、分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入し、そこで蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に実線矢印で示す)。
 一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66内を冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒と熱交換し、吸熱されて熱媒体は冷却される。この冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に破線矢印で示す)。
 この空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁35を開いた状態を維持し、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例では熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体の温度(熱媒体温度Tw:バッテリコントローラ73から送信される)に基づき、電磁弁69を以下の如く開閉制御する。尚、熱媒体温度Twは、実施例における被温調対象であるバッテリ55の温度を示す指標として採用している(以下、同じ)。
 即ち、ヒートポンプコントローラ32は、熱媒体温度Twの目標値としての所定の目標熱媒体温度TWOの上下に所定の温度差を有して上限値TULと下限値TLLを設定する。そして、電磁弁69を閉じている状態からバッテリ55の発熱等により熱媒体温度Twが高くなり、上限値TULまで上昇した場合、電磁弁69を開放する。これにより、冷媒は冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発し、熱媒体流路64Aを流れる熱媒体を冷却するので、この冷却された熱媒体によりバッテリ55は冷却される。
 その後、熱媒体温度Twが下限値TLLまで低下した場合、電磁弁69を閉じる。以後、このような電磁弁69の開閉を繰り返して、車室内の冷房を優先しながら、熱媒体温度Twを目標熱媒体温度TWOに制御し、バッテリ55の冷却を行う。
 (6)空調運転の切り換え
 ヒートポンプコントローラ32は下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
 TAO=(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
                                   ・・(I)
 ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する車室内空気の温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
 そして、ヒートポンプコントローラ32は起動時には外気温度センサ33が検出する外気温度Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Tamや目標吹出温度TAO、熱媒体温度Tw等の運転条件や環境条件、設定条件の変化に応じ、前記各空調運転を選択して切り換えていく。
 (7)バッテリ冷却(優先)+空調モード
 次に、バッテリ55の充電中の動作について説明する。例えば急速充電器(外部電源)に充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているときに(これらの情報はバッテリコントローラ73から送信される)、車両のイグニッション(IGN)がONされ、空調操作部53の空調スイッチがONされた場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(優先)+空調モードを実行する。このバッテリ冷却(優先)+空調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方は、図8に示した空調(優先)+バッテリ冷却モードの場合と同様である。
 但し、このバッテリ冷却(優先)+空調モードの場合、実施例ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁69を開いた状態に維持し、熱媒体温度センサ76(バッテリコントローラ73から送信される)が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例では吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づき、電磁弁35を以下の如く開閉制御する。
 即ち、ヒートポンプコントローラ32は、吸熱器温度Teの目標値としての所定の目標吸熱器温度TEOの上下に所定の温度差を有して上限値TeULと下限値TeLLを設定する。そして、電磁弁35を閉じている状態から吸熱器温度Teが高くなり、上限値TeULまで上昇した場合、電磁弁35を開放する。これにより、冷媒は吸熱器9に流入して蒸発し、空気流通路3を流通する空気を冷却する。
 その後、吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合、電磁弁35を閉じる。以後、このような電磁弁35の開閉を繰り返して、バッテリ55の冷却を優先しながら、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOに制御し、車室内の冷房を行う。
 (8)バッテリ冷却(単独)モード
 次に、車両のイグニッション(IGN)がOFFされ、空調操作部53の空調スイッチもOFFされた状態で、急速充電器に充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているとき、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(単独)モードを実行する。図9はこのバッテリ冷却(単独)モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。バッテリ冷却(単独)モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁35を閉じる。
 そして、圧縮機2、及び、室外送風機15を運転する。尚、室内送風機27は運転されず、補助ヒータ23にも通電されない。また、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63も通電されない。
 これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき、電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
 室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後、全てが分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入し、そこで蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に実線矢印で示す)。
 一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66内を冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却されるようになる。この冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に破線矢印で示す)。
 このバッテリ冷却(単独)モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御することにより、バッテリ55を冷却する。
 (9)除霜モード
 次に、図10を参照しながら室外熱交換器7の除霜モードについて説明する。図10は除霜モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。前述した如く暖房モードでは、室外熱交換器7では冷媒が蒸発し、外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって付着する。
 そこで、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXO(室外熱交換器7における冷媒蒸発温度)と、室外熱交換器7の無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseとの差ΔTXO(=TXObase-TXO)を算出しており、室外熱交換器温度TXOが無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseより低下して、その差ΔTXOが所定値以上に拡大した状態が所定時間継続した場合、室外熱交換器7に着霜しているものと判定して所定の着霜フラグをセットする。
 そして、この着霜フラグがセットされており、空調操作部53の空調スイッチがOFFされた状態で、急速充電器に充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されるとき、ヒートポンプコントローラ32は以下の如く室外熱交換器7の除霜モードを実行する。
 ヒートポンプコントローラ32はこの除霜モードでは、冷媒回路Rを前述した暖房モードの状態とした上で、室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、当該圧縮機2から吐出された高温の冷媒を放熱器4、室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入させ、当該室外熱交換器7の着霜を融解させる(図10)。そして、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXOが所定の除霜終了温度(例えば、+3℃等)より高くなった場合、室外熱交換器7の除霜が完了したものとして除霜モードを終了する。
 (10)バッテリ加熱モード
 また、空調運転を実行しているとき、或いは、バッテリ55を充電しているとき、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ加熱モードを実行する。このバッテリ加熱モードでは、ヒートポンプコントローラ32は循環ポンプ62を運転し、熱媒体加熱ヒータ63に通電する。尚、電磁弁69は閉じる。
 これにより、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管66内を冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこを通過して熱媒体加熱ヒータ63に至る。このとき熱媒体加熱ヒータ63は発熱されているので、熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63により加熱されて温度上昇した後、バッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は加熱されると共に、バッテリ55を加熱した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す。
 このバッテリ加熱モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて熱媒体加熱ヒータ63の通電を制御することにより、熱媒体温度Twを所定の目標熱媒体温度TWOに調整し、バッテリ55を加熱する。
 (11)ヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の制御
 また、ヒートポンプコントローラ32は、暖房モードでは放熱器圧力Pciに基づき、図11の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出し、除湿冷房モード、冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、吸熱器温度Teに基づき、図12の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出する。尚、除湿暖房モードでは圧縮機目標回転数TGNChと圧縮機目標回転数TGNCcのうちの低い方向を選択する。また、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードでは、熱媒体温度Twに基づき、図13の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcbを算出する。
 (11-1)放熱器圧力Pciに基づく圧縮機目標回転数TGNChの算出
 先ず、図11を用いて放熱器圧力Pciに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図11は放熱器圧力Pciに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部78は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO-Te)/(Thp-Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、ヒータ温度Thpの目標値である前述した目標ヒータ温度TCOと、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを算出する。
 尚、ヒータ温度Thpは放熱器4の風下側の空気温度(推定値)であり、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pciと放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度Tciから算出(推定)する。また、過冷却度SCは放熱器入口温度センサ43と放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒入口温度Tcxinと冷媒出口温度Tciから算出される。
 前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部79が算出する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部81はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力Pciに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを算出する。そして、F/F操作量演算部78が算出したF/F操作量TGNChffとF/B操作量演算部81が算出したF/B操作量TGNChfbは加算器82で加算され、TGNCh00としてリミット設定部83に入力される。
 リミット設定部83では制御上の下限回転数ECNpdLimLoと上限回転数ECNpdLimHiのリミットが付けられてTGNCh0とされた後、圧縮機OFF制御部84を経て圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この放熱器圧力Pciに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNChにより圧縮機2の運転を制御する。
 尚、圧縮機OFF制御部84は、圧縮機目標回転数TGNChが上述した下限回転数ECNpdLimLoとなり、放熱器圧力Pciが目標放熱器圧力PCOの上下に設定された所定の上限値PULと下限値PLLのうちの上限値PULまで上昇した状態が所定時間th1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON-OFF制御するON-OFFモードに入る。
 この圧縮機2のON-OFFモードでは、放熱器圧力Pciが下限値PLLまで低下した場合、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNChを下限回転数ECNpdLimLoとして運転し、その状態で放熱器圧力Pciが上限値PULまで上昇した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数ECNpdLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、放熱器圧力Pciが下限値PULまで低下し、圧縮機2を起動した後、放熱器圧力Pciが下限値PULより高くならない状態が所定時間th2継続した場合、圧縮機2のON-OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
 (11-2)吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcの算出
 次に、図12を用いて吸熱器温度Teに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図12は吸熱器温度Teに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部86は外気温度Tamと、空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(室内送風機27のブロワ電圧BLVでもよい)と、目標放熱器圧力PCOと、バッテリ温度センサ77が検出するバッテリ温度Tcell(バッテリコントローラ73から送信される)と、走行用モータの出力Mpower(車両コントローラ72から送信される)と、吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを算出する。
 また、F/B操作量演算部87は目標吸熱器温度TEOと吸熱器温度Teに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcfbを算出する。そして、F/F操作量演算部86が算出したF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部87が算出したF/B操作量TGNCcfbは加算器88で加算され、TGNCc00としてリミット設定部89に入力される。
 リミット設定部89では制御上の下限回転数TGNCcLimLoと上限回転数TGNCcLimHiのリミットが付けられてTGNCc0とされた後、圧縮機OFF制御部91を経て圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この吸熱器温度Teに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCcにより圧縮機2の運転を制御する。
 尚、圧縮機OFF制御部91は、圧縮機目標回転数TGNCcが上述した下限回転数TGNCcLimLoとなり、吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOの上下に設定された上限値TeULと下限値TeLLのうちの下限値TeLLまで低下した状態が所定時間tc1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON-OFF制御するON-OFFモードに入る。
 この場合の圧縮機2のON-OFFモードでは、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇した場合、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNCcを下限回転数TGNCcLimLoとして運転し、その状態で吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数TGNCcLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、吸熱器温度Teが上限値TeULより低くならない状態が所定時間tc2継続した場合、この場合の圧縮機2のON-OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
 (11-3)熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCcbの算出
 次に、図13を用いて熱媒体温度Twに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図13は熱媒体温度Twに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcbを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部92は外気温度Tamと、目標放熱器圧力PCOと、目標吸熱器温度TEOと、機器温度調整装置61内の熱媒体の流量Gw(循環ポンプ62の出力から算出される)と、バッテリ温度Tcellと、走行用モータの出力Mpower(車両コントローラ72から送信される)と、熱媒体温度Twの目標値である目標熱媒体温度TWOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcbffを算出する。
 また、F/B操作量演算部93は目標熱媒体温度TWOと熱媒体温度Twに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcbfbを算出する。そして、F/F操作量演算部92が算出したF/F操作量TGNCcbffとF/B操作量演算部93が算出したF/B操作量TGNCcbfbは加算器94で加算され、TGNCcb00としてリミット設定部96に入力される。
 リミット設定部96では制御上の下限回転数TGNCcbLimLoと上限回転数TGNCcbLimHiのリミットが付けられてTGNCcb0とされた後、圧縮機OFF制御部97を経て圧縮機目標回転数TGNCcbとして決定される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この熱媒体温度Twに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCcbにより圧縮機2の運転を制御する。
 尚、圧縮機OFF制御部97は、圧縮機目標回転数TGNCcbが上述した下限回転数TGNCcbLimLoとなり、熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOの上下に設定された上限値TULと下限値TLLのうちの下限値TLLまで低下した状態が所定時間tcb1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2のON-OFF制御するON-OFFモードに入る。
 この場合の圧縮機2のON-OFFモードでは、熱媒体温度Twが上限値TULまで上昇した場合、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNCcbを下限回転数TGNCcbLimLoとして運転し、その状態で熱媒体温度Twが下限値TLLまで低下した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数TGNCcbLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、熱媒体温度Twが上限値TULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、熱媒体温度Twが上限値TULより低くならない状態が所定時間tcb2継続した場合、この場合の圧縮機2のON-OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
 (12)バッテリ(被温調対象)55の冷却開始と停止(その1)
 次に、図14~図16を参照しながら前述した冷房モードから空調(優先)+バッテリ冷却モードや、バッテリ冷却(優先)+空調モードに移行し、或いは、前述したバッテリ冷却(単独)モードを開始して、バッテリ55の冷却を開始し、その後バッテリ55の冷却を停止する条件の一実施例について説明する。
 ヒートポンプコントローラ32は、熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twの変化の傾き、実施例では熱媒体温度Twの上昇率ΔTwに基づき、当該上昇率ΔTwが所定値A1以上である場合、バッテリ55の冷却が必要と判定して機器温度調整装置61の電磁弁69を開き、冷房モードから空調(優先)+バッテリ冷却モードや、バッテリ冷却(優先)+空調モードに移行し、或いは、バッテリ冷却(単独)モードを開始してバッテリ55の冷却を開始する(図14、図15中のバッテリ冷却ON)。従って、図14中にΔTw<A1で示す如く上昇率ΔTwが所定値A1より小さい場合には、バッテリ55の冷却は開始しない。
 但し、この実施例では外気温度センサ33が検出する外気温度Tamが所定値Tam1(例えば、5℃等)以上であることを条件とする。これを式で表現すれば、この実施例におけるバッテリ55の冷却開始条件は以下の通りとなる。
 上昇率ΔTw≧所定値A1、且つ、外気温度Tam≧所定値Tam1  ・・(II)
 尚、実施例ではバッテリ(被温調対象)55の温度を示す指標として熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twを採用している。従って、本発明における被温調対象(バッテリ55)の温度を示す指標の上昇率ΔTは、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwとなる。
 このように、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが所定値A1以上である場合、ヒートポンプコントローラ32が機器温度調整装置61によるバッテリ55の冷却を開始することにより、バッテリ55の冷却が必要か否かを熱媒体温度Twの上昇率ΔTwから早期に判定してバッテリ55の冷却を開始することができるようになる。また、外気温度Tamが低い環境では、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが高くても、バッテリ55の温度が異常に高くなる可能性は低くなる。そこで、実施例の如く外気温度Tamが所定値Tam1以上であることを条件として機器温度調整装置61によるバッテリ55の冷却を開始することで、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwだけでは判別し切れない外気温度Tamの影響を加味して、バッテリ55の冷却の必要性を的確に判定することができるようになる。
 このようなバッテリ55の冷却によりバッテリ55の温度上昇が鈍化していき、或いは、バッテリ55の温度が低下し始め、機器温度調整装置61が出力する冷却能力Wcoolが所定値Wcooloffより低下し、且つ、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが所定値A2(所定値A1より小さい値)より低下した場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ55の冷却の必要性が無くなったものと判定して、空調(優先)+バッテリ冷却モードや、バッテリ冷却(優先)+空調モードの場合には冷房モードに移行し、バッテリ冷却(単独)モードの場合には運転を終了してバッテリ55の冷却を停止する(図14、図15中のバッテリ冷却OFF)。
 但し、この実施例では外気温度センサ33が検出する外気温度Tamが所定値Tam2(例えば、3℃等)より低いことを条件とする。これを式で表現すれば、この実施例におけるバッテリ55の冷却停止条件は以下の通りとなる。
 Wcool<所定値Wcooloff、且つ、上昇率ΔTw<所定値A2、且つ、
Tam<Tam2                         ・・(III)
 但し、機器温度調整装置61が出力する冷却能力Wcoolは、圧縮機2の出力や回転数等から算出される。
 このように、機器温度調整装置61が出力する冷却能力Wcoolが所定値Wcooloffより低下し、且つ、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが、所定値A2より低下した場合に、ヒートポンプコントローラ32が機器温度調整装置61によるバッテリ55の冷却を停止するようにすることで、バッテリ55の冷却が不要となったことを的確に判定して機器温度調整装置61による冷却を停止させ、無用なエネルギー消費を回避することができるようになる。また、外気温度Tamが高い環境では、機器温度調整装置61が出力する冷却能力Wcoolや熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが低くても、バッテリ55の温度は高くなり易い。そこで、実施例の如く外気温度Tamが所定値Tam2より低いことを条件として機器温度調整装置61によるバッテリ55の冷却を停止することで、機器温度調整装置61が出力する冷却能力Wcoolや熱媒体温度Twの上昇率ΔTwだけでは判別し切れない外気温度Tamの影響を加味して、バッテリ55の冷却が不要になったことを的確に判定することができるようになる。
 尚、実施例ではヒートポンプコントローラ32は、バッテリ55の充電時、即ち、バッテリ冷却(優先)+空調モードや、バッテリ冷却(単独)モードの場合には、上記制御において前述した冷却開始条件の所定値A1、及び/又は、所定値Tam1、冷却停止条件の所定値Wcooloff、所定値A2、所定値Tam2のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを下げる方向で変更する(所定値A1とA2については図16に示す)。
 バッテリ55の充電時には自己発熱が大きくなるため、走行中である空調(優先)+バッテリ冷却モードの場合に比べて、バッテリ55の温度は上昇し易くなるので、ヒートポンプコントローラ32が、バッテリ55への充電時には前述した所定値A1や、所定値Tam1を下げる方向で変更する。即ち、機器温度調整装置61によるバッテリ55の冷却をより早い段階から開始し、充電中におけるバッテリの異常な温度上昇を未然に回避する。また、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ55の充電時には前述した所定値Wcooloff、所定値A2、所定値Tam2を下げる方向で変更する。即ち、機器温度調整装置61によりバッテリ55の冷却をより長く行って、バッテリ55をより安全な状態に冷却してから、冷却を停止するものである。
 (13)バッテリ(被温調対象)55の冷却開始と停止(その2)
 次に、図17を参照しながらバッテリ55を急速充電器(外部電源)で充電中に前述したバッテリ冷却(優先)+空調モードに移行し、或いは、バッテリ冷却(単独)モードを開始して、バッテリ55の冷却を開始し、その後バッテリ55の冷却を停止する条件の他の実施例について説明する。尚、この実施例の場合にも空調(優先)+バッテリ冷却モードは前述した(その1)の如く実行されるものとする。また、この実施例においてもバッテリ55の基本的な冷却開始条件は前述した式(II)と同様であるが、ヒートポンプコントローラ32はこの実施例では、前述した所定値A1を下記式(IV)から算出する。
 A1=(TUL-Tam)/充電完了時間、又は、
 A1=(TUL-T0)/充電完了時間               ・・(IV)
 但し、TULは前述した熱媒体温度Twの上限値、Tamは外気温度、T0は充電開始時の熱媒体温度Twの値、充電完了時間はバッテリ55の充電開始時から充電が完了するまでの時間(バッテリコントローラ73から送信される)である。
 充電開始時の熱媒体温度Twの値T0は、外気温度Tamと同じか、それに近い値となる。従って、充電完了時間が同じと仮定すると、式(IV)から算出される所定値A1は、何れの関係式を用いた場合にも、図17に示す如く外気温度Tamが高い程、小さくなり、外気温度Tamが低い程、大きくなる。そして、何れの場合にも、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが、算出された所定値A1以上である場合にバッテリ55の冷却が必要と判定することで、充電完了までに熱媒体温度Twが上限値TULより高くなることが無くなる。
 即ち、この実施例の如く所定値A1を算出するようにすれば、外気温度Tamや充電開始時の熱媒体温度Twの値T0に応じて所定値A1を変化させ、充電開始から完了するまでに熱媒体温度Twが上限値TULに上昇してしまう不都合を、機器温度調整装置61による冷却によって確実に回避することができるようになる。
 また、この実施例においてもバッテリ55の基本的な冷却停止条件は前述した式(III)と同様であるが、この実施例では前述した所定値A2を下記式(V)から算出する。
 A2=(TUL-Tp)/残充電時間                 ・・(V)
 但し、TULは熱媒体温度Twの上限値、Tpは現時点の熱媒体温度Twの値、残充電時間は現時点からバッテリ55の充電が完了するまでの時間(バッテリコントローラ73から送信される)である。
 尚、前述した如く実施例ではバッテリ(被温調対象)55の温度を示す指標として熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twを採用しているので、本発明における現時点のバッテリの温度を示す指標の値Tpは、現時点の熱媒体温度Twとなる(以下、同じ)。
 熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが、算出された所定値A2より低下した場合、充電完了までの残充電時間のうちに熱媒体温度Twが上限値TULより高くなることは無くなるので、バッテリ55の冷却は不要であると判定することができる。即ち、現時点の熱媒体温度Twの値Tpに応じて所定値A2を変化させ、適切に機器温度調整装置61によるバッテリ55の冷却を終了させながら、充電が完了するまでに熱媒体温度Twが上限値TULに上昇してしまう不都合を、確実に回避することができるようになる。
 (14)バッテリ(被温調対象)55の冷却開始(その3)
 次に、図18を参照しながらバッテリ55を急速充電器(外部電源)で充電中に前述したバッテリ冷却(優先)+空調モードに移行し、或いは、バッテリ冷却(単独)モードを開始して、バッテリ55の冷却を開始する条件の更に他の実施例について説明する。尚、この実施例の場合にも空調(優先)+バッテリ冷却モードは前述した(その1)の如く実行されるものとする。また、この実施例においてもバッテリ55の冷却停止条件は前述した式(III)、又は、式(V)と同様であるが、ヒートポンプコントローラ32はこの実施例では、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamと、バッテリ55の残量(バッテリコントローラ73から送信される)に基づいて充電時のバッテリ55の温度上昇(例えば、充電時のバッテリ55の発熱量、又は、充電時の熱媒体温度Twの上昇率ΔTw)を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、F/F(フィードフォワード)的に充電開始時からバッテリ冷却(優先)+空調モードに移行し、或いは、バッテリ冷却(単独)モードを開始してバッテリ55の冷却を開始する。
 図18はこの場合のバッテリ55の冷却開始条件を示している。この図の横軸は外気温度Tam、縦軸はバッテリ55の残量であり、ハッチングで示す範囲が充電開始時からバッテリ55を冷却する必要のあると判定する領域を示している。ここで、バッテリ55の残量が少ないときは充電時のバッテリ55の温度上昇は大きくなり、外気温度Tamが高いときにもバッテリ55の温度上昇は大きくなる。
 そこで、図18の条件では外気温度Tamが例えば+30℃以上である場合は、バッテリ55の残量に関わらず、如何なる残量であっても充電開始時からバッテリ55の冷却を開始する必要があると判定する。そして、外気温度Tamが例えば+5℃と+30℃の間では、例えば50%~100%の範囲で、外気温度Tamが低い程、少ないバッテリ残量において充電開始時からバッテリ55の冷却を開始する必要があると判定するようにしている。
 このように、ヒートポンプコントローラ32が外気温度Tamとバッテリ55の残量に基づいて充電時のバッテリ55の温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時からバッテリ冷却(優先)+空調モードに移行し、或いは、バッテリ冷却(単独)モードを開始して機器温度調整装置61によるバッテリ55の冷却を開始するようにすれば、バッテリ55を充電開始時から冷却して、高温でバッテリ55に異常を来す不都合をより一層確実に回避することができるようになる。
 (15)バッテリ(被温調対象)55の加熱開始と停止(その1)
 次に、図19~図21を参照しながら前述したバッテリ加熱モードを開始して、バッテリ55の加熱を開始し、その後バッテリ55の加熱を停止する条件の一実施例について説明する。
 ヒートポンプコントローラ32は、熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twの変化の傾き、実施例では熱媒体温度Twの上昇率ΔTwに基づき、当該上昇率ΔTwが所定値B1以下である場合、バッテリ55の加熱が必要と判定してバッテリ加熱モードを開始し、機器温度調整装置61の電磁弁69を閉じ、熱媒体加熱ヒータ63を発熱させてバッテリ55の加熱を開始する(図19、図20中のバッテリ加熱ON)。従って、図19中にΔTw>B1で示す如く上昇率ΔTwが所定値B1より大きい場合には、バッテリ加熱モードによるバッテリ55の加熱は開始しない。
 但し、この実施例では外気温度センサ33が検出する外気温度Tamが所定値Tam3(例えば、5℃等)以下であることを条件とする。これを式で表現すれば、この実施例におけるバッテリ55の加熱開始条件は以下の通りとなる。
 上昇率ΔTw≦所定値B1、且つ、外気温度Tam≦所定値Tam3  ・・(VI)
 尚、この場合も実施例ではバッテリ(被温調対象)55の温度を示す指標として熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twを採用しているので、この場合における被温調対象(バッテリ55)の温度を示す指標の上昇率ΔTも、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwとなる。
 このように、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが所定値B1以下である場合、ヒートポンプコントローラ32が機器温度調整装置61によるバッテリ55の加熱を開始することにより、バッテリ55の加熱が必要か否かを熱媒体温度Twの上昇率ΔTwから早期に判定してバッテリ55の加熱を開始することができるようになる。
 また、外気温度Tamが高い環境では、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが低くても、バッテリ55の温度が異常に低くなる可能性は低くなる。そこで、実施例の如く外気温度Tamが所定値Tam3以下であることを条件として機器温度調整装置61によるバッテリ55の加熱を開始することで、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwだけでは判別し切れない外気温度Tamの影響を加味して、バッテリ55の加熱の必要性を的確に判定することができるようになる。
 このようなバッテリ55の加熱によりバッテリ55の温度上昇が加速していき、或いは、バッテリ55の温度が上昇し始め、機器温度調整装置61が出力する加熱能力Wheatが所定値Wheatoffより低下し、且つ、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが所定値B2(所定値B1より大きい値)より高くなった場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ55の加熱の必要性が無くなったものと判定して、バッテリ加熱モードを終了し、バッテリ55の加熱を停止する(図19、図20中のバッテリ加熱OFF)。
 但し、この実施例では外気温度センサ33が検出する外気温度Tamが所定値Tam4(例えば、7℃等)より高いことを条件とする。これを式で表現すれば、この実施例におけるバッテリ55の加熱停止条件は以下の通りとなる。
 Wheat<所定値Wheatoff、且つ、上昇率ΔTw>所定値B2、且つ、
Tam>Tam4                         ・・(VII)
 但し、機器温度調整装置61が出力する加熱能力Wheatは、熱媒体加熱ヒータ63の出力等から算出される。
 このように、機器温度調整装置61が出力する加熱能力Wheatが所定値Wheatoffより低下し、且つ、熱媒体温度Twの上昇率ΔTが、所定値B2より高くなった場合、ヒートポンプコントローラ32が機器温度調整装置61の熱媒体加熱ヒータ63によるバッテリ55の加熱を停止することで、バッテリ55の加熱が不要となったことを的確に判定して機器温度調整装置61による加熱を停止させ、無用なエネルギー消費を回避することができるようになる。また、外気温度Tamが低い環境では、機器温度調整装置61が出力する加熱能力Wheatや熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが高くても、バッテリ55の温度は低くなり易い。そこで、実施例の如く外気温度Tamが所定値Tam4より高いことを条件として機器温度調整装置61によるバッテリ55の加熱を停止するようにすることで、機器温度調整装置61が出力する加熱能力Wheatや熱媒体温度Twの上昇率ΔTwだけでは判別し切れない外気温度Tamの影響を加味して、バッテリ55の加熱が不要になったことを的確に判定することができるようになる。
 尚、実施例ではヒートポンプコントローラ32は、バッテリ55の充電時には、上記制御において前述した加熱開始条件の所定値B1、及び/又は、所定値Tam3を下げる方向で変更する(図21に示す)。また、バッテリ55の充電時には、加熱停止条件の所定値Wheatoffを上げる方向で変更すること、所定値B2を下げる方向で変更すること、及び、所定値Tam4を下げる方向で変更することのうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを行う。
 バッテリ55の充電時には自己発熱が大きくなるため、走行中である場合等に比べてバッテリ55の温度は上昇し易くなるので、ヒートポンプコントローラ32が、バッテリ55への充電時には前述した所定値B1や、所定値Tam3を下げる方向で変更する。即ち、機器温度調整装置61によるバッテリ55の加熱開始条件をより厳しくして、充電中にバッテリ55を不必要に加熱してしまう不都合の発生を未然に回避する。また、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ55の充電時には、前述した所定値Wheatoffを上げる方向で変更すること、所定値B2を下げる方向で変更すること、及び、所定値Tam4を下げる方向で変更すること等を実行する。即ち、充電時には機器温度調整装置61によるバッテリ55の加熱をより早期に停止させて、無用なエネルギー消費を回避するものである。
 (16)バッテリ(被温調対象)55の加熱開始と停止(その2)
 次に、図22を参照しながらバッテリ55を急速充電器(外部電源)で充電中に前述したバッテリ加熱モードを開始して、バッテリ55の加熱を開始し、その後バッテリ55の加熱を停止する条件の他の実施例について説明する。尚、この実施例においてもバッテリ55の基本的な加熱開始条件は前述した式(VI)と同様であるが、ヒートポンプコントローラ32はこの実施例では、前述した所定値B1を下記式(VIII)から算出する。
 B1=(TLL-Tam)/充電完了時間、又は、
 B1=(TLL-T0)/充電完了時間             ・・(VIII)
 但し、TLLは前述した熱媒体温度Twの下限値、Tamは外気温度、T0は充電開始時の熱媒体温度Twの値、充電完了時間はバッテリ55の充電開始時から充電が完了するまでの時間(バッテリコントローラ73から送信される)である。
 充電開始時の熱媒体温度Twの値T0は、外気温度Tamと同じか、それに近い値となる。従って、充電完了時間が同じと仮定すると、式(VIII)から算出される所定値B1は、何れの関係式を用いた場合にも、図22に示す如く外気温度Tamが高い程、小さくなり、外気温度Tamが低い程、大きくなる。そして、何れの場合にも、熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが、算出された所定値B1以下である場合にバッテリ55の加熱が必要と判定することで、充電完了までに熱媒体温度Twを下限値TLLまで上昇させることができる。
 即ち、外気温度Tamや充電開始時の熱媒体温度Twの値T0に応じて所定値B1を変化させ、充電開始から完了するまでに熱媒体温度Twを下限値TLLまで確実に上昇させることができるようになる。
 また、この実施例においてもバッテリ55の基本的な加熱停止条件は前述した式(VII)と同様であるが、この実施利恵では前述した所定値B2を下記式(IX)から算出する。
 B2=(TLL-Tp)/残充電時間                ・・(IX)
 但し、TLLは熱媒体温度Twの下限値、Tpは現時点の熱媒体温度Twの値、残充電時間は現時点からバッテリ55の充電が完了するまでの時間(バッテリコントローラ73から送信される)である。
 熱媒体温度Twの上昇率ΔTwが、算出された所定値B2より高くなった場合、充電完了までの残充電時間で熱媒体温度Twは下限値TLLまで上昇するので、バッテリ55の加熱は不要であると判定することができる。即ち、現時点の熱媒体温度Twの値Tpに応じて所定値B2を変化させ、適切に機器温度調整装置61による加熱を終了させて、充電が完了するまでに熱媒体温度Twを確実に下限値TLLまで上昇させることができるようになる。
 (17)バッテリ(被温調対象)55の加熱開始(その3)
 次に、図23を参照しながらバッテリ55を急速充電器(外部電源)で充電中に前述したバッテリ加熱モードを開始して、バッテリ55の加熱を開始する条件の更に他の実施例について説明する。尚、この実施例においてもバッテリ55の加熱停止条件は前述した式(VII)、又は、式(IX)と同様であるが、ヒートポンプコントローラ32はこの実施例では、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamと、バッテリ55の残量(バッテリコントローラ73から送信される)に基づいて充電時のバッテリ55の温度上昇(例えば、充電時のバッテリ55の発熱量、又は、充電時の熱媒体温度Twの上昇率ΔTw)を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、F/F(フィードフォワード)的に充電開始時からバッテリ加熱モードを開始してバッテリ55の加熱を開始する。
 図23はこの場合のバッテリ55の加熱開始条件を示している。この図の横軸は外気温度Tam、縦軸はバッテリ55の残量であり、ハッチングで示す範囲が充電開始時からバッテリ55を加熱する必要のあると判定する領域を示している。ここで、バッテリ55の残量が多いときは充電時の温度上昇は小さくなり、外気温度Tamが低いときにも温度上昇は小さくなる。
 そこで、図23の条件では外気温度Tamが例えば-5℃以下である場合は、バッテリ55の残量に関わらず、全ての残量において充電開始時からバッテリ55の加熱を開始する必要があると判定する。そして、外気温度Tamが例えば-5℃と+5℃の間では、例えば50%~100%の範囲で、外気温度Tamが高い程、少ないバッテリ残量において充電開始時からバッテリ55の加熱を開始する必要があると判定するようにしている。
 このように、ヒートポンプコントローラ32が外気温度Tamとバッテリ55の残量に基づいて充電時のバッテリ55の温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時からバッテリ加熱モードを開始して機器温度調整装置61によるバッテリの加熱を開始するようにすれば、バッテリ55を充電開始時から加熱して、低温でバッテリ55に異常を来す不都合をより一層確実に回避することができるようになる。
 (18)バッテリ55(被温調対象)の温調に関する報知動作
 ヒートポンプコントローラ32は、前述した空調(優先)+バッテリ冷却モード、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モード、バッテリ加熱モードにて機器温度調整装置61によりバッテリ55の温調を実行する場合、その旨の情報を空調コントローラ45に送信する。空調コントローラ45はヒートポンプコントローラ32から係る情報を受信した場合、空調操作部53のディスプレイ53Aにてバッテリ55を温調していることを表示(出力)する。尚、係る出力はディスプレイ表示に限らず、音声や振動により出力してもよい。
 このように、機器温度調整装置61によりバッテリ55の温度を調整していることを報知するようにすれば、特に車室内の空調を行わないバッテリ冷却(単独)モードやバッテリ加熱モードを実行し、車両用空気調和装置1を動作させてバッテリ55の温度を調整する場合に、利用者に故障が発生したのではないか等の無用な不安感を与える不都合を未然に回避することができるようになる。
 尚、前述した実施例では熱媒体温度Twを被温調対象の温度を示す指標として採用したが、バッテリ温度Tcellを採用してもよい。また、実施例では熱媒体を循環させてバッテリ55の温調を行うようにしたが、それに限らず、冷媒とバッテリ55(被温調対象)を直接熱交換させるようにしてもよい。
 また、実施例では車室内の冷房とバッテリ55の冷却を同時に行う空調(優先)+バッテリ冷却モードとバッテリ冷却(優先)+空調モードで車室内を冷房しながらバッテリ55を冷却することができる車両用空気調和装置1で説明したが、バッテリ55の冷却は冷房中に限らず、他の空調運転、例えば前述した除湿暖房運転とバッテリ55の冷却を同時に行うようにしてもよい。その場合には電磁弁69を開き、冷媒配管13Fを経て吸熱器9に向かう冷媒の一部を分岐配管67に流入させ、冷媒-熱媒体熱交換器64に流すことになる。
 更に、実施例で説明した冷媒回路Rの構成や数値はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。更にまた、実施例では暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード等の各運転モードを有する車両用空気調和装置1で本発明を説明したが、それに限らず、例えば冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、及び、バッテリ冷却(優先)+空調モードを実行可能とされた車両用空気調和装置にも本発明は有効である。
 1 車両用空気調和装置
 2 圧縮機
 3 空気流通路
 4 放熱器(室内熱交換器)
 6 室外膨張弁
 7 室外熱交換器
 8 室内膨張弁
 9 吸熱器(室内熱交換器)
 11 制御装置
 32 ヒートポンプコントローラ(制御装置の一部を構成)
 35、69 電磁弁
 45 空調コントローラ(制御装置の一部を構成)
 55 バッテリ(被温調対象)
 61 機器温度調整装置
 63 熱媒体加熱ヒータ(加熱装置)
 64 冷媒-熱媒体熱交換器
 68 補助膨張弁
 76 熱媒体温度センサ
 R 冷媒回路

Claims (20)

  1.  冷媒を圧縮する圧縮機と、
     車室内に供給する空気と前記冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、
     車室外に設けられた室外熱交換器と、
     制御装置を備えて前記車室内を空調する車両用空気調和装置において、
     車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための機器温度調整装置を備え、
     前記制御装置は、前記被温調対象の温度を示す指標の変化の傾きに基づいて前記機器温度調整装置を制御することを特徴とする車両用空気調和装置。
  2.  前記機器温度調整装置は、前記冷媒を用いて前記被温調対象を冷却可能とされており、
     前記制御装置は、前記被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが所定値A1以上である場合、前記機器温度調整装置による前記被温調対象の冷却を開始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。
  3.  前記制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam1以上であることを条件として前記機器温度調整装置による前記被温調対象の冷却を開始することを特徴とする請求項2に記載の車両用空気調和装置。
  4.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時には前記所定値A1、及び/又は、所定値Tam1を下げる方向で変更することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の車両用空気調和装置。
  5.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時の前記所定値A1を、
     A1=(TUL-Tam)/充電完了時間、又は、
     A1=(TUL-T0)/充電完了時間、
     但し、前記TULは前記バッテリの温度を示す指標の上限値、前記Tamは外気温度、前記T0は充電開始時の前記バッテリの温度を示す指標の値、前記充電完了時間は前記バッテリの充電開始時から充電が完了するまでの時間、
     とすることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の車両用空気調和装置。
  6.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、外気温度Tamと前記バッテリの残量に基づいて充電時の前記バッテリの温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時から前記機器温度調整装置による前記バッテリの冷却を開始することを特徴とする請求項2乃至請求項5のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  7.  前記制御装置は、前記機器温度調整装置が出力する冷却能力Wcoolが所定値Wcooloffより低下し、且つ、前記被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが、所定値A2より低下した場合、前記機器温度調整装置による前記被温調対象の冷却を停止することを特徴とする請求項2乃至請求項6のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  8.  前記制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam2より低いことを条件として前記機器温度調整装置による前記被温調対象の冷却を停止することを特徴とする請求項7に記載の車両用空気調和装置。
  9.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時には前記所定値Wcooloff、所定値A2、及び、所定値Tam2のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを下げる方向で変更することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の車両用空気調和装置。
  10.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時の前記所定値A2を、
     A2=(TUL-Tp)/残充電時間、
     但し、前記TULは前記バッテリの温度を示す指標の上限値、前記Tpは現時点の前記バッテリの温度を示す指標の値、前記残充電時間は現時点から前記バッテリの充電が完了するまでの時間、
     とすることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の車両用空気調和装置。
  11.  前記機器温度調整装置は、加熱装置を有して前記被温調対象を加熱可能とされており、
     前記制御装置は、前記被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが所定値B1以下である場合、前記機器温度調整装置による前記被温調対象の加熱を開始することを特徴とする請求項1乃至請求項10のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  12.  前記制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam3以下であることを条件として前記機器温度調整装置による前記被温調対象の加熱を開始することを特徴とする請求項11に記載の車両用空気調和装置。
  13.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時には前記所定値B1、及び/又は、所定値Tam3を下げる方向で変更することを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の車両用空気調和装置。
  14.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時の前記所定値B1を、
     B1=(TLL-Tam)/充電完了時間、又は、
     B1=(TLL-T0)/充電完了時間、
     但し、前記TLLは前記バッテリの温度を示す指標の下限値、前記Tamは外気温度、前記T0は充電開始時の前記バッテリの温度を示す指標の値、前記充電完了時間は前記バッテリの充電開始時から充電が完了するまでの時間、
     とすることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の車両用空気調和装置。
  15.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、外気温度Tamと前記バッテリの残量に基づいて充電時の前記バッテリの温度上昇を予測し、当該予測結果から必要とされる場合、充電開始時から前記機器温度調整装置による前記バッテリの加熱を開始することを特徴とする請求項11乃至請求項14のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  16.  前記制御装置は、前記機器温度調整装置が出力する加熱能力Wheatが所定値Wheatoffより低下し、且つ、前記被温調対象の温度を示す指標の上昇率ΔTが、所定値B2より高くなった場合、前記機器温度調整装置による前記被温調対象の加熱を停止することを特徴とする請求項11乃至請求項15のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  17.  前記制御装置は、外気温度Tamが所定値Tam4より高いことを条件として前記機器温度調整装置による前記被温調対象の加熱を停止することを特徴とする請求項16に記載の車両用空気調和装置。
  18.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時には前記所定値Wheatoffを上げる方向で変更すること、前記所定値B2を下げる方向で変更すること、及び、前記所定値Tam4を下げる方向で変更することのうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てを行うことを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の車両用空気調和装置。
  19.  前記被温調対象は外部より充電可能なバッテリであり、
     前記制御装置は、前記バッテリへの充電時の前記所定値B2を、
     B2=(TLL-Tp)/残充電時間、
     但し、前記TLLは前記バッテリの温度を示す指標の下限値、前記Tpは現時点の前記バッテリの温度を示す指標の値、前記残充電時間は現時点から前記バッテリの充電が完了するまでの時間、
     とすることを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の車両用空気調和装置。
  20.  前記制御装置は、前記機器温度調整装置により前記被温調対象の温度を調整していることを報知する所定の動作を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項19のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
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