[go: up one dir, main page]

WO2014174786A1 - 車両用熱管理装置 - Google Patents

車両用熱管理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014174786A1
WO2014174786A1 PCT/JP2014/002099 JP2014002099W WO2014174786A1 WO 2014174786 A1 WO2014174786 A1 WO 2014174786A1 JP 2014002099 W JP2014002099 W JP 2014002099W WO 2014174786 A1 WO2014174786 A1 WO 2014174786A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat medium
heat
air
cooler
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/002099
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
賢吾 杉村
梯 伸治
加藤 吉毅
道夫 西川
憲彦 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to US14/784,076 priority Critical patent/US20160075213A1/en
Priority to DE112014002082.6T priority patent/DE112014002082T5/de
Publication of WO2014174786A1 publication Critical patent/WO2014174786A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3228Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32284Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat management device used for a vehicle.
  • the evaporator of the refrigeration cycle exchanges heat between the low-pressure side refrigerant and the blown air into the passenger compartment, evaporates the low-pressure side refrigerant, and cools the blown air. That is, in the evaporator, heat is absorbed from the blown air by the change in the latent heat of the refrigerant.
  • the compressor of the refrigeration cycle is controlled so that the flow rate of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle increases when the cooling load of the blown air increases.
  • the cooling capability of blowing air is raised according to the raise of the cooling load of blowing air.
  • Patent Document 1 the heat medium is cooled by the low-pressure side refrigerant (low-temperature refrigerant) of the refrigeration cycle, and the air blown into the vehicle interior is cooled by the heat medium cooled by the low-pressure side refrigerant (low-temperature refrigerant) of the refrigeration cycle.
  • a vehicle air conditioner is described.
  • the evaporator of the refrigeration cycle exchanges heat between the low-pressure side refrigerant and the heat medium, evaporates the low-pressure side refrigerant, and cools the heat medium.
  • an indoor heat exchanger heat-exchanges a heat medium and the blowing air to a vehicle interior, and cools blowing air.
  • the heat medium In the indoor heat exchanger, even if the heat medium absorbs heat from the blown air, the heat medium remains in a liquid phase and does not change phase. That is, in the indoor heat exchanger, heat is absorbed from the blown air by the sensible heat change of the heat medium.
  • the compressor of the refrigeration cycle is controlled so that the flow rate of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle increases when the cooling load of the blown air increases.
  • the cooling capability of blowing air is raised according to the raise of the cooling load of blowing air.
  • the evaporator absorbs heat from the blown air due to a change in the latent heat of the refrigerant
  • heat is absorbed from the blown air due to a sensible heat change in the heat medium in the indoor heat exchanger.
  • the temperature Two of the cooling water flowing out from the indoor heat exchanger and the temperature of the cooling water flowing into the indoor heat exchanger in proportion to the increase in the amount of heat Q obtained from the blown air while the cooling water flows through the indoor heat exchanger
  • the temperature difference (Two-Twi) from Twi increases.
  • the temperature distribution of the blown air heated by the indoor heat exchanger also increases, and the air conditioning feeling of the passenger is impaired.
  • This problem occurs not only in an indoor heat exchanger but also in a heat medium distribution device (for example, a battery cooler that cools a battery) in which the heat medium absorbs heat by a sensible heat change.
  • a heat medium distribution device for example, a battery cooler that cools a battery
  • the present disclosure aims to suppress the temperature distribution of the heat medium in the heat medium circulation device.
  • another object of the present disclosure is to reduce the power consumed to circulate the heat medium.
  • a vehicle thermal management device applied to a refrigeration cycle includes a pump that sucks and discharges a heat medium, a heat medium discharged from the pump, and a refrigeration cycle.
  • a heat medium cooler that evaporates the low-pressure side refrigerant and cools the heat medium, and a heat medium that is heat-exchanged by the heat medium cooler circulates and changes the sensible heat.
  • Heat medium flow device that absorbs heat and heat medium flow control that increases the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium flow device when it is determined that the amount of heat absorbed by the heat medium exceeds the predetermined heat amount.
  • the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation device is increased.
  • the temperature difference which subtracted the temperature of the heat medium which flows into a heat carrier distribution apparatus from the temperature of the heat medium which flowed out from the heat medium distribution apparatus can be reduced.
  • the temperature distribution of the heat medium in the heat medium distribution device can be suppressed.
  • the vehicle thermal management device applied to the refrigeration cycle performs heat exchange between the low-pressure side refrigerant and the heat medium of the refrigeration cycle, thereby A heat medium cooler that evaporates and cools the heat medium, a heat medium that exchanges heat with the heat medium cooler, and a heat medium circulation device that absorbs heat by sensible heat change, and a heat medium circulation device
  • the heat medium flow control unit that reduces the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation device is provided.
  • the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation device is reduced, so that the cooling flowing through the heat medium circulation device is reduced. It can be suppressed that the flow rate of water is excessively excessive with respect to the amount of heat absorbed by the heat medium in the heat medium circulation device and excessively consumes power for circulating the heat medium. Therefore, the power consumed to circulate the heat medium can be reduced.
  • the drawing It is a whole block diagram of the thermal management apparatus for vehicles in 1st Embodiment. It is sectional drawing of the indoor air conditioning unit in 1st Embodiment. It is a control map used by the blower level determination process which the control apparatus of 1st Embodiment performs. It is a control map used by the blower level determination process which the control apparatus of 1st Embodiment performs. It is a control map used by the blower level determination process which the control apparatus of 1st Embodiment performs. It is a control map used by the blower level determination process which the control apparatus of 1st Embodiment performs. It is a control map used by the blower level determination process which the control apparatus of 1st Embodiment performs.
  • the vehicle thermal management apparatus 10 shown in FIG. 1 is used to adjust various devices and vehicle interiors included in a vehicle to an appropriate temperature.
  • the vehicle thermal management device 10 is applied to a hybrid vehicle that obtains driving force for vehicle travel from an engine (internal combustion engine) and a travel electric motor.
  • the hybrid vehicle according to the present embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle that can charge power supplied from an external power source (commercial power source) when the vehicle is stopped to a battery (vehicle battery) mounted on the vehicle.
  • a battery vehicle battery
  • the battery for example, a lithium ion battery can be used.
  • the driving force output from the engine is used not only for driving the vehicle but also for operating the generator.
  • the electric power generated by the generator and the electric power supplied from the external power source can be stored in the battery, and the electric power stored in the battery is not only the electric motor for running but also the thermal management device 10 for the vehicle. Is supplied to various in-vehicle devices including the electric component device.
  • the vehicle thermal management device 10 includes a first pump 11, a second pump 12, a radiator 13, a cooling water cooler 14, a cooling water heater 15, and a cooler core 16.
  • the first pump 11 and the second pump 12 are electric pumps that suck and discharge cooling water (heat medium).
  • the cooling water is a fluid as a heat medium.
  • a liquid containing at least ethylene glycol, dimethylpolysiloxane or nanofluid, or an antifreeze liquid is used as the cooling water.
  • the radiator 13, the cooling water cooler 14, the cooling water heater 15 and the cooler core 16 are cooling water distribution devices (heat medium distribution devices) through which the cooling water flows.
  • the radiator 13 is a radiator (heat medium outside air heat exchanger) that exchanges heat between the cooling water and the outside air (air outside the passenger compartment) and dissipates the heat of the cooling water to the outside air. Outside air is blown to the radiator 13 by an outdoor blower (not shown).
  • the radiator 13 and the outdoor blower are disposed in the foremost part of the vehicle. For this reason, the traveling wind can be applied to the radiator 13 when the vehicle is traveling.
  • the cooling water cooler 14 is a low pressure side heat exchanger (heat medium cooler) that cools the cooling water by exchanging heat between the low pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 20 and the cooling water.
  • the cooling water cooler 14 can cool the cooling water to a temperature lower than the temperature of the outside air.
  • the cooling water heater 15 is a high pressure side heat exchanger (refrigerant cooler) that cools the high pressure side refrigerant by exchanging heat between the high pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 20 and the cooling water.
  • the refrigeration cycle 20 is a vapor compression refrigerator that includes a compressor 21, a cooling water heater 15, an expansion valve 22, and a cooling water cooler 14.
  • a chlorofluorocarbon refrigerant is used as the refrigerant, and a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant is configured.
  • the compressor 21 is an electric compressor driven by electric power supplied from a battery or a variable capacity compressor driven by a belt, and sucks, compresses and discharges the refrigerant of the refrigeration cycle 20.
  • the cooling water heater 15 is a condenser that condenses the high-pressure side refrigerant by exchanging heat between the high-pressure side refrigerant discharged from the compressor 21 and the cooling water.
  • the expansion valve 22 is a decompression unit that decompresses and expands the liquid refrigerant flowing out of the cooling water heater 15.
  • the cooling water cooler 14 is an evaporator that evaporates the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 22 and the cooling water. The gas-phase refrigerant evaporated in the cooling water cooler 14 is sucked into the compressor 21 and compressed.
  • the cooler core 16 is a cooling heat exchanger (air cooler) that cools the air blown into the vehicle interior by exchanging heat between the cooling water and the air blown into the vehicle interior.
  • the cooling water absorbs heat from the blown air by sensible heat change. That is, in the cooler core 16, even if the cooling water absorbs heat from the blown air, the cooling water remains in a liquid phase and does not change in phase.
  • Inside air, outside air, or mixed air of inside air and outside air is blown to the cooler core 16 by the indoor blower 25.
  • the first pump 11, the cooling water cooler 14, and the cooler core 16 are disposed in a first cooling water circuit C1 (first heat medium circuit).
  • the first cooling water circuit C ⁇ b> 1 is configured such that cooling water (first heat medium) circulates in the order of the first pump 11 ⁇ the cooling water cooler 14 ⁇ the cooler core 16 ⁇ the first pump 11.
  • the second pump 12, the radiator 13, and the cooling water heater 15 are arranged in the second cooling water circuit C2 (second heat medium circuit).
  • the second cooling water circuit C2 is configured such that cooling water (second heat medium, another heat medium) circulates in the order of the second pump 12 ⁇ the radiator 13 ⁇ the cooling water heater 15 ⁇ the second pump 12. Yes.
  • the cooler core 16 and the indoor blower 25 are accommodated in a casing 31 of an indoor air conditioning unit 30 of the vehicle air conditioner.
  • the indoor air conditioning unit 30 is disposed inside the instrument panel (instrument panel) at the forefront of the vehicle interior.
  • the casing 31 forms an outer shell of the indoor air conditioning unit 30.
  • the casing 31 forms an air passage for vehicle interior air that is blown into the vehicle interior, and is formed of a resin (for example, polypropylene) having a certain degree of elasticity and excellent strength.
  • a resin for example, polypropylene
  • Inside / outside air switching device 32 is arranged on the most upstream side of the air flow in the casing 31 in the casing 31.
  • the inside / outside air switching device 32 is inside / outside air introduction means for switching and introducing vehicle interior air (inside air) and outside air into the casing 31.
  • the inside / outside air switching device 32 has an inside air introduction port 32a and an outside air introduction port 32b.
  • the inside air introduction port 32 a is an inside air introduction unit that introduces inside air into the casing 31.
  • the outside air introduction port 32 b is outside air introduction means for introducing outside air into the casing 31.
  • Inside / outside air switching device 32 is provided with an inside / outside air switching door 33.
  • the inside / outside air switching door 33 is an inside / outside air switching unit that adjusts the opening areas of the inside air introduction port 32a and the outside air introduction port 32b to change the air volume ratio between the air volume of the inside air and the air volume of the outside air.
  • an indoor blower 25 is disposed on the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching device 32.
  • the indoor blower 25 is a blower that blows air toward the passenger compartment.
  • the indoor blower 25 is an electric blower that drives a centrifugal multiblade fan (sirocco fan) with an electric motor (blower motor).
  • the cooler core 16 is disposed in the casing 31 on the downstream side of the air flow of the indoor blower 25.
  • a heater core 34 is disposed in the casing 31 on the downstream side of the air flow of the cooler core 16.
  • the heater core 34 is a heat exchanger for heating that heats the vehicle interior blown air by exchanging heat between the engine coolant and the vehicle blown air.
  • an air mix door 35 is disposed on the air flow downstream side of the cooler core 16 and on the air flow upstream side of the heater core 34.
  • the air mix door 35 is an air volume ratio adjusting unit that adjusts an air volume ratio that allows the heater core 34 to pass through the blown air that has passed through the cooler core 16.
  • the air mix door 35 is driven by, for example, a servo motor (not shown).
  • the blown air heated by exchanging heat with the refrigerant in the heater core 34 and the blown air that bypasses the heater core 34 and is not heated by the heater core 34 are mixed.
  • a mixing space 31a is provided.
  • a defroster opening 31b, a face opening 31c, and a foot opening 31d are formed in the most downstream portion of the casing 31 in the air flow.
  • the defroster opening 31b, the face opening 31c, and the foot opening 31d are blowing means for blowing the conditioned air mixed in the mixing space 31a into the vehicle interior that is the space to be cooled.
  • the defroster opening 31b is an opening for blowing conditioned air toward the inner side surface of the vehicle front window glass.
  • the face opening 31c is an opening for blowing conditioned air toward the upper body of the passenger in the vehicle interior.
  • the foot opening 31d is an opening for blowing conditioned air toward the feet of the passenger.
  • the downstream side of the air flow of the defroster opening 31b is connected to a defroster outlet (not shown) provided in the passenger compartment through a duct that forms an air passage.
  • the air flow downstream side of the face opening 31c is connected to a face outlet (not shown) provided in the passenger compartment through a duct that forms an air passage.
  • the air flow downstream side of the foot opening 31d is connected to a foot outlet (not shown) provided in the vehicle compartment via a duct that forms an air passage.
  • the air mix door 35 adjusts the ratio of the amount of air passing through the heater core 34 to adjust the temperature of the air conditioned air mixed in the mixing space 31a, and the air conditioned air blown out from the openings 31b, 31c, 31d.
  • the temperature of is adjusted. That is, the air mix door 35 is a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the conditioned air blown into the vehicle interior.
  • a defroster door 36 is disposed on the upstream side of the air flow of the defroster opening 31b.
  • the defroster door 36 is defroster opening area adjusting means for adjusting the opening area of the defroster opening 31b.
  • a face door 37 is disposed on the upstream side of the air flow of the face opening 31c.
  • the face door 37 is a face opening area adjusting means for adjusting the opening area of the face opening 31c.
  • a foot door 38 is disposed on the upstream side of the air flow of the foot opening 31d.
  • the foot door 38 is foot opening area adjusting means for adjusting the opening area of the foot opening 31d.
  • the defroster door 36, the face door 37, and the foot door 38 are blowing mode switching means for switching the blowing mode, and are driven by a servo motor (not shown) via a link mechanism or the like.
  • the outlet mode switched by the defroster door 36, the face door 37, and the foot door 38 there are a face mode, a bi-level mode, a foot mode, a foot defroster mode, and a defroster mode.
  • the face mode is a blowout mode in which the face blowout is fully opened and air is blown out from the face blowout toward the upper body of the passenger in the passenger compartment.
  • the bi-level mode is an air outlet mode in which both the face air outlet and the foot air outlet are opened and air is blown toward the upper body and the feet of the passengers in the passenger compartment.
  • the foot mode is a blowout mode in which the foot blowout opening is fully opened and the defroster blowout opening is opened by a small opening so that air is mainly blown out from the foot blowout opening.
  • the foot defroster mode is an air outlet mode in which the foot air outlet and the defroster air outlet are opened to the same extent and air is blown out from both the foot air outlet and the defroster air outlet.
  • the defroster mode is a blowout mode in which the defroster blowout opening is fully opened and air is blown from the defroster blowout opening to the inner surface of the vehicle front window glass.
  • the control device 40 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and its peripheral circuits, performs various calculations and processing based on an air conditioning control program stored in the ROM, and is connected to the output side. It is a control means for controlling the operation of the first pump 11, the second pump 12, the compressor 21, the indoor blower 25, and the like.
  • the control device 40 is configured integrally with control means for controlling various control target devices connected to the output side thereof, but has a configuration (hardware and software) for controlling the operation of each control target device.
  • the control means for controlling the operation of each control target device is configured.
  • the configuration (hardware and software) for controlling the operation of the first pump 11 in the control device 40 constitutes a first cooling water flow rate control means 40a ((first) heat medium flow rate control unit).
  • the cooling water flow rate control means 40 a may be configured separately from the control device 40.
  • the configuration (hardware and software) for controlling the operation of the second pump 12 in the control device 40 includes the second cooling water flow rate control means 40b (second heat medium flow rate control unit, another heat medium flow rate control unit). It is composed.
  • the second coolant flow rate control means 40b may be configured separately from the control device 40.
  • operation of the compressor 21 among the control apparatuses 40 comprises the refrigerant
  • the refrigerant flow rate control unit 40c may be configured separately from the control device 40.
  • operation of the indoor air blower 25 among the control apparatuses 40 comprises the air flow rate control part 40d.
  • the air flow rate control unit 40d may be configured separately from the control device 40.
  • an inside air sensor 41 On the input side of the control device 40, an inside air sensor 41, an outside air sensor 42, a solar radiation sensor 43, a compressor rotation speed sensor 44, a blower voltage sensor 45, a cooler core inlet water temperature sensor 46, a cooler core outlet water temperature sensor 47, a cooler core outlet air temperature sensor. 48, detection signals of sensor groups such as a cooling water cooler blown air temperature sensor 49 are input.
  • the inside air sensor 41 is a detection means (inside air temperature detection means) for detecting the inside air temperature (in-vehicle temperature).
  • the outside air sensor 42 is a detection means (outside air temperature detection means) that detects an outside air temperature (a temperature outside the passenger compartment).
  • the solar radiation sensor 43 is a detection means (solar radiation amount detection means) for detecting the amount of solar radiation in the passenger compartment.
  • the compressor rotation speed sensor 44 is detection means (rotation speed detection means) for detecting the rotation speed of the compressor 21.
  • the blower voltage sensor 45 is detection means (voltage detection means) that detects the voltage value of the electric motor of the indoor fan 25.
  • the cooler core inlet water temperature sensor 46 is detection means (inlet heat medium temperature detection means) for detecting the coolant temperature at the coolant inlet portion of the cooler core 16.
  • the cooler core outlet water temperature sensor 47 is detection means (outlet heat medium temperature detection means) for detecting the cooling water temperature at the cooling water outlet of the cooler core 16.
  • the cooler core blown air temperature sensor 48 is detection means (exit air temperature detection means) for detecting the blown air temperature of the cooler core 16.
  • the cooling water cooler blown air temperature sensor 49 is detection means (exit air temperature detection means) for detecting the blown air temperature of the cooling water cooler 14.
  • inside air temperature, outside air temperature, solar radiation amount, compressor rotation speed, blower voltage value, cooler core inlet water temperature, cooler core outlet water temperature, cooler core outlet air temperature, and cooling water cooler outlet air temperature are based on the detected values of various physical quantities. May be estimated.
  • the various air conditioning operation signals from the operation members of the air conditioning operation panel 50 are input to the input side of the control device 40.
  • the air conditioning operation panel 50 is disposed near the instrument panel in the vehicle interior.
  • the air conditioning operation panel 50 is provided with a temperature setting switch for setting a set temperature in the vehicle interior, an air conditioner switch for switching operation / stop of the compressor 21, an air volume switching switch for switching the air volume of the indoor fan 25, and the like.
  • control device 40 operates the first pump 11, the second pump 12, the compressor 21, the indoor blower 25, etc.
  • the refrigerant circulates in the refrigeration cycle 20
  • the cooling water circulates in the first cooling water circuit C1
  • the first 2 Cooling water circulates in the cooling water circuit C2.
  • the cooling water in the first cooling water circuit C1 is cooled.
  • the refrigerant of the refrigeration cycle 20 that has absorbed heat from the cooling water of the first cooling water circuit C1 by the cooling water cooler 14 radiates heat to the cooling water of the second cooling water circuit C2 by the cooling water heater 15. Thereby, the cooling water of the 2nd cooling water circuit C2 is heated.
  • the cooling water in the second cooling water circuit C2 that is radiated and heated from the refrigerant of the refrigeration cycle 20 by the cooling water heater 15 is radiated to the outside air by the radiator 13.
  • the cooling water of the first cooling water circuit C1 cooled by the cooling water cooler 14 absorbs heat from the air blown into the vehicle interior by the cooler core 16. Therefore, the air blown into the vehicle interior is cooled by the cooler core 16.
  • the control device 40 determines the suction port mode based on the target blowout temperature TAO of the blowout air in the vehicle interior.
  • the suction port mode is a switching state of the inside / outside air switching door 33.
  • TAO Kset ⁇ Tset ⁇ Kr ⁇ Tr ⁇ Kam ⁇ Tam ⁇ Ks ⁇ Ts + C...
  • Tset is the vehicle interior temperature set by the vehicle interior temperature setting switch
  • Tr is the vehicle interior temperature (internal air temperature) detected by the internal air sensor 41
  • Tam is the external air temperature detected by the external air sensor 42
  • Ts is the solar radiation sensor 43. Is the amount of solar radiation detected by.
  • Kset, Kr, Kam, Ks are control gains
  • C is a correction constant.
  • the target outlet temperature TAO corresponds to the amount of heat that the vehicle air conditioner needs to generate in order to keep the passenger compartment at a desired temperature, and the air conditioning heat load (cooling load and heating load) required for the vehicle air conditioner. ). That is, when the cooling load required for the vehicle air conditioner is high, the target outlet temperature TAO is in a low temperature range, and when the heating load required for the vehicle air conditioner is high, the target outlet temperature TAO is in a high temperature range.
  • the control device 40 basically selects the outside air mode in which outside air is introduced as a suction port mode. However, when the target blowing temperature TAO is in a very low temperature range and high cooling performance is desired, the inside air is reduced. Select the shy mode to be introduced.
  • the control device 40 determines the outlet mode based on the target outlet temperature TAO.
  • the air outlet mode is a switching state of the face door 24a, the foot door 25a, and the defroster door 26a.
  • the outlet mode is sequentially switched from the face mode to the bi-level mode to the foot mode. Therefore, the face mode is easily selected mainly in the summer, the bi-level mode is mainly selected in the spring and autumn, and the foot mode is mainly selected in the winter.
  • the control apparatus 40 determines the ventilation capability (specifically, the voltage applied to the electric motor of the indoor blower 25) of the indoor blower 25 as follows.
  • control device 40 determines the blower level BLV with reference to the control map shown in FIG.
  • the control map shown in FIG. 3 is stored in the control device 40 in advance.
  • the control map is configured such that the value of the blower level BLV with respect to the target blowing temperature TAO of the vehicle cabin blowing air draws a bathtub-like curve.
  • the blower level BLV is raised to a high level so that the air volume of the indoor blower 25 is close to the maximum air volume.
  • the blower level BLV is reduced so that the blower amount of the indoor blower 25 is reduced according to the increase of the target blowing temperature TAO.
  • the blower level BLV is decreased so that the air volume of the indoor blower 25 is decreased according to the decrease in the target blowing temperature TAO.
  • the blower level BLV is lowered to a low level so that the air volume of the indoor blower 25 becomes the minimum air volume.
  • the blower level BLV corresponding to the air conditioning heat load is calculated.
  • the blower level BLV is a value determined based on the target blowout temperature TAO.
  • the blower level BLV is determined based on values determined based on the vehicle interior set temperature Tset, the internal air temperature Tr, the external air temperature Tam, and the solar radiation amount Ts.
  • the control device 40 determines the blower voltage (blower motor voltage) based on the determined blower level BLV. Specifically, the blower voltage is increased according to the increase in the blower level BLV, and the blower voltage is decreased according to the decrease in the blower level BLV.
  • the control device 40 When the air outlet mode is the face mode or the bi-level mode, the control device 40 performs solar radiation correction of the blower level BLV with reference to the control map shown in FIG.
  • the blower level BLV is lowered to a low level, and in the region where the solar radiation amount Ts is large, the blower level BLV is raised to a high level and the solar radiation amount Ts is small.
  • the blower level BLV is increased according to the increase in the amount of solar radiation Ts.
  • the value of the blower level BLV determined based on the solar radiation amount Ts is compared with the value of the blower level BLV determined based on the target blowing temperature TAO, and the larger value is selected.
  • the air blowing capacity (air blowing amount) of the indoor blower 25 can be increased, so that the cooling feeling of the occupant can be improved.
  • control device 40 performs warm-up correction of the blower level BLV with reference to the control map shown in FIG.
  • blower level BLV is lowered to a low level in the low temperature region of the engine coolant temperature TW, and the blower level BLV is increased to a high level in the high temperature region of the engine coolant temperature TW, so that the engine coolant temperature TW is low.
  • the blower level BLV is raised as the engine coolant temperature TW rises.
  • a hysteresis width for preventing control hunting is set.
  • the value of the blower level BLV determined based on the engine coolant temperature TW is compared with the value of the blower level BLV determined based on the target blowing temperature TAO, and the smaller value is selected.
  • the air blowing capacity (air flow rate) of the indoor blower 25 can be reduced during warm-up when the engine coolant temperature TW is not sufficiently high, so that blown air that is not sufficiently heated is blown out and the passenger feels cold. It can suppress being strengthened.
  • control device 40 performs cool-down correction of the blower level BLV with reference to the control map shown in FIG.
  • the blower level BLV is first set to 0, then the blower level BLV is lowered, and then the blower level BLV is raised according to the elapsed time te after the start of cooling.
  • the value of the blower level BLV determined based on the elapsed time te after the start of cooling is compared with the value of the blower level BLV determined based on the target blowing temperature TAO, and the smaller value is selected.
  • the blowing capacity (air flow rate) of the indoor blower 25 can be reduced at the time of cool-down when the blown air temperature is not sufficiently low, the blown air that is not sufficiently cooled is blown out and the occupant's feeling of heat is strengthened. Can be suppressed.
  • the control device 40 changes the refrigerant discharge capacity of the compressor 21 (specifically, the rotational speed of the compressor 21) to the difference (TEO-TE) between the target blowing temperature TEO of the cooling water cooler 14 and the blowing air temperature TE. Determine based on. Specifically, the refrigerant discharge capacity of the compressor 21 is determined so that the blown air temperature TE approaches the target blown temperature TEO.
  • the target blowing temperature TEO is set to 2 ° C., for example. This is to prevent frost from adhering to the cooling water cooler 14.
  • heat quantity Q is given to the cooling water from the blown air.
  • the amount of heat Q is expressed by the above-described formula F1.
  • the control device 40 determines the cooling water discharge capacity of the first pump 11 (specifically, the rotational speed of the first pump 11) according to the physical quantity related to the heat quantity Q given to the cooling water from the blown air in the cooler core 16. decide.
  • control device 40 determines the cooling water discharge capacity of the first pump 11 (specifically, the rotational speed of the first pump 11) in accordance with the physical quantity related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16. To do.
  • control device 40 determines the rotation speed of the first pump 11 with reference to the control maps shown in FIGS.
  • the first predetermined value ⁇ 1 and the second predetermined value ⁇ 2 are stored in the control device 40 in advance.
  • the second predetermined value ⁇ 2 is a value smaller than the first predetermined value ⁇ 1.
  • the difference between the target blowing temperature TEO of the cooling water cooler 14 and the blowing air temperature TE (TEO-TE)
  • the rotational speed Nc of the compressor 21 The rotation speed Nw1 of the first pump 11 may be determined based on the cooling water inlet / outlet temperature difference (Two ⁇ Twi) of the cooler core 16 and the air inlet / outlet temperature difference (Tao ⁇ Tai) of the cooler core 16.
  • the cooling water inlet / outlet temperature difference (Two ⁇ Twi) of the cooler core 16 is a temperature difference obtained by subtracting the temperature Twi of the cooling water flowing into the cooler core 16 from the temperature Two of the cooling water flowing out of the cooler core 16.
  • the temperature Two of the cooling water flowing out from the cooler core 16 is a temperature detected by the cooler core outlet water temperature sensor 47.
  • the temperature Twi of the cooling water flowing into the cooler core 16 is a temperature detected by the cooler core inlet water temperature sensor 46.
  • the air inlet / outlet temperature difference (Tao ⁇ Tai) of the cooler core 16 is a temperature difference obtained by subtracting the temperature Tai of the blown air flowing into the cooler core 16 from the temperature Tao of the blown air flowing out of the cooler core 16.
  • the temperature Tao of the blown air flowing out from the cooler core 16 is a temperature detected by the cooler core blown air temperature sensor 48.
  • the temperature Tai of the blown air flowing into the cooler core 16 is determined from the inside air temperature detected by the inside air sensor 41, the outside air temperature detected by the outside air sensor 42, and the air volume ratio between the inside air and outside air adjusted by the inside / outside air switching door 33. This is the calculated temperature.
  • the rotational speed Nw1 of the first pump 11 is decreased according to the increase of the target blowing temperature TAO. Thereby, the flow volume of the cooling water which flows through the cooler core 16 reduces.
  • the first predetermined value ⁇ 1 and the second predetermined value ⁇ 2 are stored in the control device 40 in advance.
  • the second predetermined value ⁇ 2 is a value larger than the first predetermined value ⁇ 1.
  • the flow rate of the cooling water flowing through the cooler core 16 is increased.
  • the temperature difference (Two ⁇ Twi) obtained by subtracting the temperature Twi of the cooling water flowing into the cooler core 16 from the temperature Two of the cooling water flowing out of the cooler core 16 can be reduced. As a result, the temperature distribution of the cooling water in the cooler core 16 can be suppressed.
  • the flow rate of the cooling water flowing through the cooler core 16 is reduced.
  • the control device 40 controls the flow rate of the cooling water in accordance with the physical quantity related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16, so that the flow rate of the cooling water is appropriately set. It is possible to control both the suppression of the temperature distribution of the cooling water in the cooler core 16 and the reduction of the power for circulating the cooling water.
  • a physical quantity related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16 a physical quantity related to the flow rate of the blown air flowing through the cooler core 16 such as the blower level BLV can be used.
  • a physical quantity related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16 a physical quantity related to the flow rate of the low-pressure side refrigerant flowing through the cooling water cooler 14, such as the rotational speed Nc of the compressor 21, can be used.
  • the physical quantity related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16 is related to the temperature difference (Two ⁇ Twi) obtained by subtracting the temperature Twi of the cooling water flowing into the cooler core 16 from the temperature Two of the cooling water flowing out of the cooler core 16. Physical quantities can be used.
  • a physical quantity related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16 a physical quantity related to a temperature difference (Tao ⁇ Tai) obtained by subtracting the temperature Tai of the air flowing into the cooler core 16 from the temperature Tao of the air flowing out of the cooler core 16. Can be used.
  • the heat exchange efficiency in the cooler core 16 can be improved by increasing the flow rate of the low-pressure side refrigerant flowing through the cooling water cooler 14. it can.
  • the heat exchange efficiency in the cooler core 16 can be improved by increasing the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water heater 15. .
  • the rotational speed Nw1 of the first pump 11 is proportional to the physical quantity (BLV, TEO-TE, Nc, Two-Twi, Tao-Tai, TAO) related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16.
  • physical quantities related to the cooling load of the blown air in the cooler core 16 BLV, TEO-TE, Nc, Two-Twi, Tao-Tai, TAO. Accordingly, the rotational speed Nw1 of the first pump 11 is discontinuously increased and decreased. Also in this embodiment, the same operational effects as those in the above embodiment can be obtained.
  • cooling water circulation devices heat medium circulation devices
  • a battery cooler that cools the battery may be provided.
  • a refrigerant radiator that dissipates heat of the high-pressure side refrigerant to the outside air by exchanging heat between the high-pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 20 and the outside air is provided. It may be.
  • the 1st cooling water circuit C1 and the 2nd cooling water circuit C2 are connected via the switching valve, and the switching valve is arrange
  • the case where the cooling water sucked / discharged by the first pump 11 circulates and the case where the cooling water sucked / discharged by the second pump 12 circulates may be switched. .
  • cooling water is used as the heat medium flowing through the cooler core 16, but various media such as oil may be used as the heat medium.
  • Nanofluid may be used as the heat medium.
  • a nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size of the order of nanometers are mixed.
  • antifreeze liquid ethylene glycol
  • the effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature range the effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the heat medium at an extremely low temperature
  • liquidity of can be acquired.
  • Such an effect varies depending on the particle configuration, particle shape, blending ratio, and additional substance of the nanoparticles.
  • the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a small amount of heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
  • the amount of heat stored in the heat medium itself can be increased.
  • the aspect ratio of the nanoparticles may be 50 or more. This is because sufficient thermal conductivity can be obtained.
  • the aspect ratio is a shape index that represents the ratio of the vertical and horizontal dimensions of the nanoparticles.
  • Nanoparticles containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, Au nanoparticle, Ag nanowire, CNT (carbon nanotube), graphene, graphite core-shell nanoparticle (a structure such as a carbon nanotube surrounding the above atom is included as a constituent atom of the nanoparticle. Particles), Au nanoparticle-containing CNTs, and the like can be used.
  • a chlorofluorocarbon refrigerant is used as the refrigerant.
  • the type of the refrigerant is not limited to this, and a natural refrigerant such as carbon dioxide, a hydrocarbon refrigerant, or the like is used. May be.
  • the refrigeration cycle 20 of the above embodiment constitutes a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant, but the supercritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure exceeds the critical pressure of the refrigerant. You may comprise.
  • vehicle thermal management device 10 is applied to a hybrid vehicle.
  • vehicle heat is applied to an electric vehicle or the like that does not include an engine and obtains driving force for vehicle traveling from a traveling electric motor.
  • the management device 10 may be applied.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

 冷凍サイクル(20)に適用される車両用熱管理装置は、熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11)と、ポンプ(11)から吐出された熱媒体と冷凍サイクル(20)の低圧側冷媒とを熱交換させて低圧側冷媒を蒸発させるとともに熱媒体を冷却する熱媒体冷却器(14)と、熱媒体冷却器(14)で熱交換された熱媒体が流通し、熱媒体が顕熱変化にて吸熱する熱媒体流通機器(16)と、熱媒体流通機器(16)にて熱媒体が吸熱する熱量(Q)が所定の熱量を上回ると判断される場合、熱媒体流通機器(16)を流れる熱媒体の流量を増加させる熱媒体流量制御部(40a)とを備える。

Description

車両用熱管理装置 関連出願の相互参照
 本開示は、2013年4月22日に出願された日本出願番号2013-89454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、車両に用いられる熱管理装置に関する。
 従来、冷凍サイクルの低圧側冷媒(低温冷媒)で車室内への送風空気を冷却する車両用空調装置が広く用いられている。
 この従来技術では、冷凍サイクルの蒸発器が、低圧側冷媒と車室内への送風空気とを熱交換させ、低圧側冷媒を蒸発させるとともに送風空気を冷却する。すなわち、蒸発器では、冷媒の潜熱変化にて送風空気から吸熱する。
 この従来技術では、送風空気の冷却負荷が高くなると、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量が増加するように冷凍サイクルの圧縮機を制御している。これにより、送風空気の冷却負荷の上昇に応じて送風空気の冷却能力を高めるようになっている。
 一方、特許文献1には、冷凍サイクルの低圧側冷媒(低温冷媒)で熱媒体を冷却し、冷凍サイクルの低圧側冷媒(低温冷媒)で冷却された熱媒体で車室内への送風空気を冷却する車両用空調装置が記載されている。
 この従来技術では、冷凍サイクルの蒸発器が、低圧側冷媒と熱媒体とを熱交換させ、低圧側冷媒を蒸発させるとともに熱媒体を冷却する。そして、室内熱交換器が、熱媒体と車室内への送風空気とを熱交換させ、送風空気を冷却する。
 室内熱交換器では、熱媒体が送風空気から吸熱しても熱媒体が液相のままで相変化しない。すなわち、室内熱交換器では、熱媒体の顕熱変化にて送風空気から吸熱する。
 この従来技術においても、送風空気の冷却負荷が高くなると、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量が増加するように冷凍サイクルの圧縮機を制御している。これにより、送風空気の冷却負荷の上昇に応じて送風空気の冷却能力を高めるようになっている。
特開2002-96629号公報
 前者の従来技術では、蒸発器において冷媒の潜熱変化にて送風空気から吸熱するのに対し、後者の従来技術では、室内熱交換器において熱媒体の顕熱変化にて送風空気から吸熱する。
 そのため、後者の従来技術では、室内熱交換器を流れる熱媒体の流量を一定にした場合、送風空気の冷却負荷が高くなって、冷却水が室内熱交換器を流れる間に送風空気から得る熱量が増加すると、室内熱交換器における熱媒体の温度分布が大きくなってしまう。これは、以下の数式F1から明らかである。
Q=Cp・Gw・(Two-Twi) …F1
Qは、冷却水が室内熱交換器を流れる間に送風空気から得る熱量、Cpは冷却水の比熱、Gwは冷却水の質量流量、Twoは室内熱交換器から流出した冷却水の温度、Twiは室内熱交換器に流入する冷却水の温度である。
 すなわち、冷却水が室内熱交換器を流れる間に送風空気から得る熱量Qの増加に比例して、室内熱交換器から流出した冷却水の温度Twoと室内熱交換器に流入する冷却水の温度Twiとの温度差(Two-Twi)が増加する。その結果、室内熱交換器で加熱された送風空気の温度分布も大きくなってしまい、乗員の空調感が損なわれてしまう。
 また、後者の従来技術では、送風空気の冷却負荷が低くなって、冷却水が室内熱交換器を流れる間に送風空気から得る熱量Qが減少すると、室内熱交換器から流出した冷却水の温度Twoと室内熱交換器に流入する冷却水の温度Twiとの温度差(Two-Twi)が必要以上に小さくなる。換言すれば、冷却水の質量流量Gwが冷却負荷に対して相対的に過剰になり、結果として冷却水を循環させるための動力を過剰に消費してしまう。
 この問題は、室内熱交換器のみならず、熱媒体が顕熱変化にて吸熱する熱媒体流通機器(例えば、電池を冷却する電池冷却器)においても同様に発生する。
 本開示は上記点に鑑みて、熱媒体流通機器における熱媒体の温度分布を抑制することを目的とする。
 本開示は上記点に鑑みて、熱媒体を循環させるために消費する動力を低減することを他の目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示の第一の態様において、冷凍サイクルに適用される車両用熱管理装置は、熱媒体を吸入して吐出するポンプと、ポンプから吐出された熱媒体と冷凍サイクルの低圧側冷媒とを熱交換させて低圧側冷媒を蒸発させるとともに熱媒体を冷却する熱媒体冷却器と、熱媒体冷却器で熱交換された熱媒体が流通し、熱媒体が顕熱変化にて吸熱する熱媒体流通機器と、熱媒体流通機器にて熱媒体が吸熱する熱量が所定の熱量を上回ると判断される場合、熱媒体流通機器を流れる熱媒体の流量を増加させる熱媒体流量制御部とを備える。
 これによると、熱媒体流通機器にて熱媒体が吸熱する熱量が所定の熱量を上回ると判断される場合、熱媒体流通機器を流れる熱媒体の流量を増加させるので、上述の数式F1から明らかなように、熱媒体流通機器から流出した熱媒体の温度から熱媒体流通機器に流入する熱媒体の温度を減じた温度差を低減できる。その結果、熱媒体流通機器における熱媒体の温度分布を抑制できる。
 上記他の目的を達成するため、本開示の第二の態様において、冷凍サイクルに適用される車両用熱管理装置は、冷凍サイクルの低圧側冷媒と熱媒体とを熱交換させて低圧側冷媒を蒸発させるとともに熱媒体を冷却する熱媒体冷却器と、熱媒体冷却器で熱交換された熱媒体が流通し、熱媒体が顕熱変化にて吸熱する熱媒体流通機器と、熱媒体流通機器にて熱媒体が吸熱する熱量が所定の熱量を下回ると判断される場合、熱媒体流通機器を流れる熱媒体の流量を低下させる熱媒体流量制御部とを備える。
 これによると、熱媒体流通機器にて熱媒体が吸熱する熱量が所定の熱量を下回ると判断される場合、熱媒体流通機器を流れる熱媒体の流量を低下させるので、熱媒体流通機器を流れる冷却水の流量が、熱媒体流通機器にて熱媒体が吸熱する熱量に対して相対的に過剰になって、熱媒体を循環させるための動力を過剰に消費してしまうことを抑制できる。したがって、熱媒体を循環させるために消費する動力を低減できる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
第1実施形態における車両用熱管理装置の全体構成図である。 第1実施形態における室内空調ユニットの断面図である。 第1実施形態の制御装置が実行するブロワレベル決定処理で用いられる制御マップである。 第1実施形態の制御装置が実行するブロワレベル決定処理で用いられる制御マップである。 第1実施形態の制御装置が実行するブロワレベル決定処理で用いられる制御マップである。 第1実施形態の制御装置が実行するブロワレベル決定処理で用いられる制御マップである。 第1実施形態のクーラコア16において送風空気から冷却水に与えられる熱量を説明する図である。 第1実施形態の制御装置が実行する冷却水流量決定処理で用いられる制御マップである。 第1実施形態の制御装置が実行する冷却水流量決定処理で用いられる制御マップである。 第2実施形態の制御装置が実行する冷却水流量決定処理で用いられる制御マップである。
 以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
 以下、第1実施形態を図1~図9に基づいて説明する。図1に示す車両用熱管理装置10は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。本実施形態では、車両用熱管理装置10を、エンジン(内燃機関)および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。
 本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源(商用電源)から供給された電力を、車両に搭載された電池(車載バッテリ)に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。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。
 エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理装置10を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
 図1に示すように、車両用熱管理装置10は、第1ポンプ11、第2ポンプ12、ラジエータ13、冷却水冷却器14、冷却水加熱器15およびクーラコア16を備えている。
 第1ポンプ11および第2ポンプ12は、冷却水(熱媒体)を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
 ラジエータ13、冷却水冷却器14、冷却水加熱器15およびクーラコア16は、冷却水が流通する冷却水流通機器(熱媒体流通機器)である。
 ラジエータ13は、冷却水と外気(車室外空気)とを熱交換して、冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器(熱媒体外気熱交換器)である。ラジエータ13には、室外送風機(図示せず)によって外気が送風される。ラジエータ13および室外送風機は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ13に走行風を当てることができる。
 冷却水冷却器14は、冷凍サイクル20の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を冷却する低圧側熱交換器(熱媒体冷却器)である。冷却水冷却器14では冷却水を外気の温度よりも低温まで冷却することができる。
 冷却水加熱器15は、冷凍サイクル20の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を冷却する高圧側熱交換器(冷媒冷却器)である。
 冷凍サイクル20は、圧縮機21、冷却水加熱器15、膨張弁22および冷却水冷却器14を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル20では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
 圧縮機21は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機、またはベルトによって駆動される可変容量圧縮機であり、冷凍サイクル20の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。冷却水加熱器15は、圧縮機21から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。
 膨張弁22は、冷却水加熱器15から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。冷却水冷却器14は、膨張弁22で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換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。冷却水冷却器14で蒸発した気相冷媒は圧縮機21に吸入されて圧縮される。
 クーラコア16は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却する冷却用熱交換器(空気冷却器)である。クーラコア16では、冷却水が顕熱変化にて送風空気から吸熱する。すなわち、クーラコア16では、冷却水が送風空気から吸熱しても冷却水が液相のままで相変化しない。クーラコア16には、室内送風機25によって内気、外気、または内気と外気との混合空気が送風される。
 第1ポンプ11、冷却水冷却器14およびクーラコア16は、第1冷却水回路C1(第1熱媒体回路)に配置されている。第1冷却水回路C1は、冷却水(第1熱媒体)が第1ポンプ11→冷却水冷却器14→クーラコア16→第1ポンプ11の順に循環するように構成されている。
 第2ポンプ12、ラジエータ13および冷却水加熱器15は、第2冷却水回路C2(第2熱媒体回路)に配置されている。第2冷却水回路C2は、冷却水(第2熱媒体、もう1つの熱媒体)が第2ポンプ12→ラジエータ13→冷却水加熱器15→第2ポンプ12の順に循環するように構成されている。
 図2に示すように、クーラコア16および室内送風機25は、車両用空調装置の室内空調ユニット30のケーシング31に収容されている。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されている。ケーシング31は、室内空調ユニット30の外殻を形成している。
 ケーシング31は、車室内に送風される車室内送風空気の空気通路を形成しており、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)にて成形されている。
 ケーシング31内の車室内送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置32が配置されている。内外気切替装置32は、ケーシング31に車室内空気(内気)と外気とを切替導入する内外気導入手段である。
 内外気切替装置32には内気導入口32aおよび外気導入口32bが形成されている。内気導入口32aは、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入手段である。外気導入口32bは、ケーシング31内に外気を導入させる外気導入手段である。
 内外気切替装置32の内部には内外気切替ドア33が配置されている。内外気切替ドア33は、内気導入口32aおよび外気導入口32bの開口面積を調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替手段である。
 ケーシング31内において内外気切替装置32の空気流れ下流側には室内送風機25が配置されている。室内送風機25は、車室内へ向けて空気を送風する送風手段である。室内送風機25は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータ(ブロワモータ)にて駆動する電動送風機である。
 ケーシング31内において室内送風機25の空気流れ下流側にはクーラコア16が配置されている。ケーシング31内においてクーラコア16の空気流れ下流側にはヒータコア34が配置されている。ヒータコア34は、エンジン冷却水と車室内送風空気とを熱交換させて車室内送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。
 ケーシング31内においてクーラコア16の空気流れ下流側、かつヒータコア34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、クーラコア16通過後の送風空気のうち、ヒータコア34を通過させる風量割合を調整する風量割合調整手段である。エアミックスドア35は、例えばサーボモータ(図示せず)によって駆動される。
 ケーシング31内においてヒータコア34の空気流れ下流側には、ヒータコア34にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と、ヒータコア34を迂回してヒータコア34で加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間31aが設けられている。
 ケーシング31の空気流れ最下流部には、デフロスタ開口部31b、フェイス開口部31cおよびフット開口部31dが形成されている。デフロスタ開口部31b、フェイス開口部31cおよびフット開口部31dは、混合空間31aにて混合された空調風を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す吹出手段である。
 デフロスタ開口部31b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。フェイス開口部31c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31d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31bの空気流れ下流側は、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デフロスタ吹出口(図示せず)に接続されている。フェイス開口部31cの空気流れ下流側は、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(図示せず)に接続されている。フット開口部31dの空気流れ下流側は、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ット吹出口(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34を通過させる風量の割合を調整することによって、混合空間31aにて混合された空調風の温度が調整され、各開口部31b、31c、31dから吹き出される空調風の温度が調整される。つまり、エアミックスドア35は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段である。
 ケーシング31内においてデフロスタ開口部31bの空気流れ上流側にはデフロスタドア36が配置されている。デフロスタドア36は、デフロスタ開口部31bの開口面積を調整するデフロスタ開口面積調整手段である。
 ケーシング31内においてフェイス開口部31cの空気流れ上流側にはフェイスドア37が配置されている。フェイスドア37は、フェイス開口部31cの開口面積を調整するフェイス開口面積調整手段である。
 ケーシング31内においてフット開口部31dの空気流れ上流側にはフットドア38が配置されている。フットドア38は、フット開口部31dの開口面積を調整するフット開口面積調整手段である。
 デフロスタドア36、フェイスドア37およびフットドア38は、吹出モードを切り替える吹出モード切替手段であり、リンク機構等を介してサーボモータ(図示せず)によって駆動される。
 デフロスタドア36、フェイスドア37およびフットドア38によって切り替えられる吹出口モードとしては、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモードおよびデフロスタモードがある。
 フェイスモードは、フェイス吹出口を全開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するととも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。フットデフロスタモードは、フット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出す吹出口モードである。
 デフロスタモードは、デフロスタ吹出口を全開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。
 制御装置40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、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、出力側に接続された第1ポンプ11、第2ポンプ12、圧縮機21、室内送風機25等の作動を制御する制御手段である。
 制御装置40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手段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の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。
 制御装置40のうち第1ポンプ11の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、第1冷却水流量制御手段40a((第1)熱媒体流量制御部)を構成している。冷却水流量制御手段40aは、制御装置40に対して別体で構成されていてもよい。制御装置40のうち第2ポンプ12の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、第2冷却水流量制御手段40b(第2熱媒体流量制御部、もう1つの熱媒体流量制御部)を構成している。第2冷却水流量制御手段40bは、制御装置40に対して別体で構成されていてもよい。
 制御装置40のうち圧縮機21の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、冷媒流量制御部40cを構成している。冷媒流量制御部40cは、制御装置40に対して別体で構成されていてもよい。
 制御装置40のうち室内送風機25の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、空気流量制御部40dを構成している。空気流量制御部40dは、制御装置40に対して別体で構成されていてもよい。
 制御装置40の入力側には、内気センサ41、外気センサ42、日射センサ43、圧縮機回転数センサ44、ブロワ電圧センサ45、クーラコア入口水温センサ46、クーラコア出口水温センサ47、クーラコア吹出空気温度センサ48、冷却水冷却器吹出空気温度センサ49等のセンサ群の検出信号が入力される。
 内気センサ41は、内気温(車室内温度)を検出する検出手段(内気温度検出手段)である。外気センサ42は、外気温(車室外温度)を検出する検出手段(外気温度検出手段)である。日射センサ43は、車室内の日射量を検出する検出手段(日射量検出手段)である。
 圧縮機回転数センサ44は、圧縮機21の回転数を検出する検出手段(回転数検出手段)である。ブロワ電圧センサ45は、室内送風機25の電動モータの電圧値を検出する検出手段(電圧検出手段)である。
 クーラコア入口水温センサ46は、クーラコア16の冷却水入口部における冷却水温度を検出する検出手段(入口熱媒体温度検出手段)である。クーラコア出口水温センサ47は、クーラコア16の冷却水出口部における冷却水温度を検出する検出手段(出口熱媒体温度検出手段)である。
 クーラコア吹出空気温度センサ48は、クーラコア16の吹出空気温度を検出する検出手段(出口空気温度検出手段)である。冷却水冷却器吹出空気温度センサ49は、冷却水冷却器14の吹出空気温度を検出する検出手段(出口空気温度検出手段)である。
 なお、内気温、外気温、日射量、圧縮機回転数、ブロワ電圧値、クーラコア入口水温、クーラコア出口水温、クーラコア吹出空気温度および冷却水冷却器吹出空気温度を、種々の物理量の検出値に基づいて推定するようにしてもよい。
 制御装置40の入力側には、空調操作パネル50の操作部材からの種々な空調操作信号が入力される。空調操作パネル50は、車室内の計器盤付近に配置されている。空調操作パネル50には、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ、圧縮機21の作動・停止を切り替えるエアコンスイッチ、室内送風機25の風量を切り替える風量切替スイッチ等が設けられている。
 次に、上記構成における作動を説明する。制御装置40が第1ポンプ11、第2ポンプ12、圧縮機21および室内送風機25等を作動させると、冷凍サイクル20に冷媒が循環し、第1冷却水回路C1に冷却水が循環し、第2冷却水回路C2に冷却水が循環する。
 冷却水冷却器14では、冷凍サイクル20の冷媒が第1冷却水回路C1の冷却水から吸熱するので、第1冷却水回路C1の冷却水が冷却される。冷却水冷却器14で第1冷却水回路C1の冷却水から吸熱した冷凍サイクル20の冷媒は、冷却水加熱器15で第2冷却水回路C2の冷却水へ放熱する。これにより、第2冷却水回路C2の冷却水が加熱される。冷却水加熱器15で冷凍サイクル20の冷媒から放熱されて加熱された第2冷却水回路C2の冷却水は、ラジエータ13で外気に放熱する。
 冷却水冷却器14で冷却された第1冷却水回路C1の冷却水は、クーラコア16で車室内への送風空気から吸熱する。したがって、クーラコア16で車室内への送風空気が冷却される。
 制御装置40は、吸込口モードを車室内吹出空気の目標吹出温度TAOに基づいて決定する。吸込口モードとは、内外気切替ドア33の切替状態のことである。
 目標吹出温度TAOは、以下の数式F2により算出される。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C …F2
Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサ41によって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサ42によって検出された外気温、Tsは日射センサ43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。
 目標吹出温度TAOは、車室内を所望の温度に保つために車両用空調装置が生じさせる必要のある熱量に相当するもので、車両用空調装置に要求される空調熱負荷(冷房負荷および暖房負荷)として捉えることができる。すなわち、車両用空調装置に要求される冷房負荷が高い場合、目標吹出温度TAOは低温域になり、車両用空調装置に要求される暖房負荷が高い場合、目標吹出温度TAOは高温域になる。
 制御装置40は、吸込口モードとして、基本的に外気を導入する外気モードを優先して選択するが、目標吹出温度TAOが極低温域となって高い冷房性能を得たい場合等には内気を導入する内気モードを選択する。
 制御装置40は、吹出口モードを目標吹出温度TAOに基づいて決定する。吹出口モードとはフェイスドア24a、フットドア25a、デフロスタドア26aの切替状態のことである。
 例えば、目標吹出温度TAOが低温域から高温域へと上昇するにつれて吹出口モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替える。したがって、夏季は主にフェイスモードが選択されやすくなり、春秋季は主にバイレベルモードが選択されやすくなり、冬季は主にフットモードが選択されやすくなる。
 制御装置40は、室内送風機25の送風能力(具体的には、室内送風機25の電動モータに印加する電圧)を以下のように決定する。
 まず、制御装置40は、図3に示す制御マップを参照してブロワレベルBLVを決定する。図3に示す制御マップは、予め制御装置40に記憶されている。制御マップは、車室内吹出空気の目標吹出温度TAOに対するブロワレベルBLVの値がバスタブ状の曲線を描くように構成されている。
 すなわち、目標吹出温度TAOの低温域および高温域では、室内送風機25の風量が最大風量付近となるようにブロワレベルBLVを高レベルに上昇させる。目標吹出温度TAOが低温域から中間温度域に向かって上昇すると、目標吹出温度TAOの上昇に応じて室内送風機25の送風量が減少するように、ブロワレベルBLVを減少させる。目標吹出温度TAOが高温域から中間温度域に向かって低下すると、目標吹出温度TAOの低下に応じて、室内送風機25の風量が減少するようにブロワレベルBLVを減少させる。そして、目標吹出温度TAOが中間温度域内に入ると、室内送風機25の風量が最低風量となるようにブロワレベルBLVを低レベルに低下させる。これにより、空調熱負荷に応じたブロワレベルBLVが算出される。
 このように、ブロワレベルBLVは、目標吹出温度TAOに基づいて決定される値である。換言すれば、ブロワレベルBLVは、車室内設定温度Tset、内気温Tr、外気温Tam、日射量Tsに基づいて決定される値に基づいて決定されている。
 そして、制御装置40は、決定したブロワレベルBLVに基づいて送風機電圧(ブロワモータ電圧)を決定する。具体的には、ブロワレベルBLVの上昇に応じて送風機電圧を上昇させ、ブロワレベルBLVの低下に応じて送風機電圧を低下させる。
 吹出口モードがフェイスモードまたはバイレベルモードの場合、制御装置40は、図4に示す制御マップを参照してブロワレベルBLVの日射補正を行う。
 すなわち、日射センサ43によって検出された日射量Tsが少ない領域では、ブロワレベルBLVを低レベルに低下させ、日射量Tsが多い領域では、ブロワレベルBLVを高レベルに上昇させ、日射量Tsが少ない領域から多い領域に向かって上昇すると、日射量Tsの上昇に応じてブロワレベルBLVを上昇させる。
 そして、日射量Tsに基づいて決定したブロワレベルBLVの値と、目標吹出温度TAOに基づいて決定したブロワレベルBLVの値とを比較して、大きい方の値を選択する。
 これにより、日射量が多い場合に室内送風機25の送風能力(送風量)を大きくできるので、乗員の冷房感を向上させることができる。
 エンジンが始動して間もないウォームアップ時には、制御装置40は、図5に示す制御マップを参照してブロワレベルBLVのウォームアップ補正を行う。
 すなわち、エンジン冷却水温度TWの低温域では、ブロワレベルBLVを低レベルに低下させ、エンジン冷却水温度TWの高温域では、ブロワレベルBLVを高レベルに上昇させ、エンジン冷却水温度TWが低温域から高温域に向かって上昇すると、エンジン冷却水温度TWの上昇に応じてブロワレベルBLVを上昇させる。図5に示す制御マップでは、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅が設定されている。
 そして、エンジン冷却水温度TWに基づいて決定したブロワレベルBLVの値と、目標吹出温度TAOに基づいて決定したブロワレベルBLVの値とを比較して、小さい方の値を選択する。
 これにより、エンジン冷却水温度TWが十分に高くなっていないウォームアップ時に室内送風機25の送風能力(送風量)を小さくできるので、十分に加熱されていない吹出空気が吹き出されて乗員の寒さ感が強められてしまうことを抑制できる。
 夏季のクールダウン時(冷房開始直後)には、制御装置40は、図6に示す制御マップを参照してブロワレベルBLVのクールダウン補正を行う。
 すなわち、冷房を開始すると、まずブロワレベルBLVを0にし、その後、ブロワレベルBLVを低レベルにし、さらにその後、冷房開始後の経過時間teに応じてブロワレベルBLVを上昇させる。
 そして、冷房開始後の経過時間teに基づいて決定したブロワレベルBLVの値と、目標吹出温度TAOに基づいて決定したブロワレベルBLVの値とを比較して、小さい方の値を選択する。
 これにより、吹出空気温度が十分に低くなっていないクールダウン時に室内送風機25の送風能力(送風量)を小さくできるので、十分に冷却されていない吹出空気が吹き出されて乗員の熱さ感が強められてしまうことを抑制できる。
 制御装置40は、圧縮機21の冷媒吐出能力(具体的には、圧縮機21の回転数)を、冷却水冷却器14の目標吹出温度TEOと吹出空気温度TEの差(TEO-TE)に基づいて決定する。具体的には、吹出空気温度TEが目標吹出温度TEOに近づくように圧縮機21の冷媒吐出能力を決定する。
 したがって、冷房負荷が増加すると吹出空気温度TEが上昇し、目標吹出温度TEOと吹出空気温度TEの差(TEO-TE)も上昇するので、圧縮機21の回転数Ncを増加させる。
 目標吹出温度TEOは、例えば2℃に設定されている。冷却水冷却器14に霜が付着することを防止するためである。
 図7に示すように、クーラコア16において、送風空気から冷却水に熱量Qが与えられる。この熱量Qは、上述の数式F1で表される。
 制御装置40は、クーラコア16において送風空気から冷却水に与えられる熱量Qに関連する物理量に応じて、第1ポンプ11の冷却水吐出能力(具体的には、第1ポンプ11の回転数)を決定する。
 換言すれば、制御装置40は、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量に応じて、第1ポンプ11の冷却水吐出能力(具体的には、第1ポンプ11の回転数)を決定する。
 具体的には、制御装置40は、図8、図9に示す制御マップを参照して第1ポンプ11の回転数を決定する。
 図8に示すように、ブロワレベルBLV(室内送風機25の送風能力)が第1所定値α1を上回っている場合、ブロワレベルBLVの上昇に応じて第1ポンプ11の回転数Nw1を上昇させる。これにより、クーラコア16を流れる冷却水の流量が増加する。
 一方、ブロワレベルBLVが第2所定値α2を下回っている場合、ブロワレベルBLVの低下に応じて第1ポンプ11の回転数Nw1を低下させる。これにより、クーラコア16を流れる冷却水の流量が減少する。
 第1所定値α1および第2所定値α2は、予め制御装置40に記憶されている。第2所定値α2は、第1所定値α1よりも小さい値である。
 図8の横軸の括弧内に示すように、ブロワレベルBLVの代わりに、冷却水冷却器14の目標吹出温度TEOと吹出空気温度TEの差(TEO-TE)、圧縮機21の回転数Nc、クーラコア16の冷却水入口出口温度差(Two-Twi)、およびクーラコア16の空気入口出口温度差(Tao-Tai)に基づいて第1ポンプ11の回転数Nw1を決定してもよい。
 クーラコア16の冷却水入口出口温度差(Two-Twi)は、クーラコア16から流出した冷却水の温度Twoからクーラコア16に流入する冷却水の温度Twiを減じた温度差である。
 クーラコア16から流出した冷却水の温度Twoは、クーラコア出口水温センサ47によって検出される温度である。クーラコア16に流入する冷却水の温度Twiは、クーラコア入口水温センサ46によって検出される温度である。
 クーラコア16の空気入口出口温度差(Tao-Tai)は、クーラコア16から流出した送風空気の温度Taoからクーラコア16に流入する送風空気の温度Taiを減じた温度差である。
 クーラコア16から流出した送風空気の温度Taoは、クーラコア吹出空気温度センサ48によって検出される温度である。クーラコア16に流入する送風空気の温度Taiは、内気センサ41によって検出される内気温、外気センサ42によって検出される外気温、および内外気切替ドア33によって調整される内気と外気との風量割合から算出される温度である。
 図9に示すように、目標吹出温度TAOが第1所定値β1を下回っている場合、目標吹出温度TAOの低下に応じて第1ポンプ11の回転数Nw1を上昇させる。これにより、クーラコア16を流れる冷却水の流量が増加する。
 一方、目標吹出温度TAOが第2所定値β2を上回っている場合、目標吹出温度TAOの上昇に応じて第1ポンプ11の回転数Nw1を低下させる。これにより、クーラコア16を流れる冷却水の流量が減少する。
 第1所定値β1および第2所定値β2は、予め制御装置40に記憶されている。第2所定値β2は、第1所定値β1よりも大きい値である。
 図8、図9の縦軸の括弧内に示すように、第1ポンプ11の回転数Nw1を上昇させて、クーラコア16を流れる冷却水の流量を増加させる場合、圧縮機21の回転数Nc、第2ポンプ12の回転数Nw2、ブロワレベルBLVも増加させるようにしてもよい。
 本実施形態によると、クーラコア16にて冷却水が吸熱する熱量Qが所定の熱量を上回ると判断される場合、クーラコア16を流れる冷却水の流量を増加させるので、上述の数式F1から明らかなように、クーラコア16から流出した冷却水の温度Twoからクーラコア16に流入する冷却水の温度Twiを減じた温度差(Two-Twi)を低減できる。その結果、クーラコア16における冷却水の温度分布を抑制できる。
 本実施形態によると、クーラコア16にて冷却水が吸熱する熱量Qが所定の熱量を下回ると判断される場合、クーラコア16を流れる冷却水の流量を低下させるので、クーラコア16を流れる冷却水の流量が、クーラコア16にて冷却水が吸熱する熱量Qに対して相対的に過剰になって、冷却水を循環させるための動力を過剰に消費してしまうことを抑制できる。
 本実施形態によると、制御装置40(冷却水流量制御手段40a)は、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量に応じて冷却水の流量を制御するので、冷却水の流量を適切に制御して、クーラコア16における冷却水の温度分布の抑制と、冷却水を循環させるための動力の低減とを両立できる。
 例えば、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量として、ブロワレベルBLVのような、クーラコア16を流れる送風空気の流量に関連する物理量を用いることができる。
 例えば、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量として、圧縮機21の回転数Ncのような、冷却水冷却器14を流れる低圧側冷媒の流量に関連する物理量を用いることができる。
 例えば、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量として、クーラコア16から流出した冷却水の温度Twoからクーラコア16に流入する冷却水の温度Twiを減じた温度差(Two-Twi)に関連する物理量を用いることができる。
 例えば、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量として、クーラコア16から流出した空気の温度Taoからクーラコア16に流入する空気の温度Taiを減じた温度差(Tao-Tai)に関連する物理量を用いることができる。
 本実施形態において、クーラコア16を流れる冷却水の流量を増加させた場合、冷却水冷却器14を流れる低圧側冷媒の流量を増加させるようにすれば、クーラコア16における熱交換効率を向上させることができる。
 本実施形態において、クーラコア16を流れる冷却水の流量を増加させた場合、冷却水加熱器15を流れる冷却水の流量を増加させるようにすれば、クーラコア16における熱交換効率を向上させることができる。
 本実施形態において、クーラコア16を流れる冷却水の流量を増加させた場合、クーラコア16を流れる送風空気の流量を増加させるようにすれば、クーラコア16における熱交換効率を向上させることができる。
(第2実施形態)
 上記実施形態では、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量(BLV、TEO-TE、Nc、Two-Twi、Tao-Tai、TAO)に応じて第1ポンプ11の回転数Nw1を比例的に上昇および低下させるが、本実施形態では、図10に示すように、クーラコア16における送風空気の冷却負荷に関連する物理量(BLV、TEO-TE、Nc、Two-Twi、Tao-Tai、TAO)に応じて第1ポンプ11の回転数Nw1を不連続的に上昇および低下させる。本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
 上記実施形態の変形例を以下に述べる。上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
 (1)上記実施形態において、クーラコア16の代わりに、冷却水が顕熱変化にて吸熱する種々の冷却水流通機器(熱媒体流通機器)が設けられていてもよい。例えば、電池を冷却する電池冷却器が設けられていてもよい。
 (2)上記実施形態において、冷却水加熱器15の代わりに、冷凍サイクル20の高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒の熱を外気に放熱する冷媒用放熱器が設けられていてもよい。
 (3)上記実施形態において、第1冷却水回路C1および第2冷却水回路C2に、冷却水によって温度調整(冷却・加熱)される種々の温度調整対象機器(冷却対象機器・加熱対象機器)が配置されていてもよい。
 さらに、第1冷却水回路C1および第2冷却水回路C2が切替弁を介して接続され、切替弁が、第1冷却水回路C1および第2冷却水回路C2に配置された複数個の熱媒体流通機器のそれぞれに対して、第1ポンプ11によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合と、第2ポンプ12によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合とを切り替えるようにしてもよい。
 (4)上記実施形態では、クーラコア16を流れる熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。
 熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水(いわゆる不凍液)のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。
 すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。
 このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。
 これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。
 また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量(顕熱による蓄冷熱)を増加させることができる。
 蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機21を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用熱管理装置10の省動力化が可能になる。
 ナノ粒子のアスペクト比は50以上であればよい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。
 ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT(カーボンナノチューブ)、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子(上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体)、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。
 (5)上記実施形態の冷凍サイクル20では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
 また、上記実施形態の冷凍サイクル20は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
 (6)上記実施形態では、車両用熱管理装置10をハイブリッド自動車に適用した例を示したが、エンジンを備えず走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車等に車両用熱管理装置10を適用してもよい。
 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 (10)

  1.  熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11)と、
     前記ポンプ(11)から吐出された前記熱媒体と冷凍サイクル(20)の低圧側冷媒とを熱交換させて前記低圧側冷媒を蒸発させるとともに前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器(14)と、
     前記熱媒体冷却器(14)で熱交換された前記熱媒体が流通し、前記熱媒体が顕熱変化にて吸熱する熱媒体流通機器(16)と、
     前記熱媒体流通機器(16)にて前記熱媒体が吸熱する熱量(Q)が所定の熱量を上回ると判断される場合、前記熱媒体流通機器(16)を流れる前記熱媒体の流量を増加させる熱媒体流量制御部(40a)とを備えることを特徴とする、冷凍サイクル(20)に適用される車両用熱管理装置。
  2.  冷凍サイクル(20)の低圧側冷媒と熱媒体とを熱交換させて前記低圧側冷媒を蒸発させるとともに前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器(14)と、
     前記熱媒体冷却器(14)で熱交換された前記熱媒体が流通し、前記熱媒体が顕熱変化にて吸熱する熱媒体流通機器(16)と、
     前記熱媒体流通機器(16)にて前記熱媒体が吸熱する熱量(Q)が所定の熱量を下回ると判断される場合、前記熱媒体流通機器(16)を流れる前記熱媒体の流量を低下させる熱媒体流量制御部(40a)とを備えることを特徴とする、冷凍サイクル(20)に適用される車両用熱管理装置。
  3.  前記熱媒体流通機器(16)は、車室内に吹き出される空気と前記熱媒体とを熱交換して前記空気を冷却する空気冷却器(16)であり、
     前記熱媒体流量制御部(40a)は、前記空気冷却器(16)における前記空気の冷却負荷に関連する物理量(BLV、TEO-TE、Nc、Two-Twi、Tao-Tai、TAO)に応じて、前記熱媒体流通機器(16)を流れる前記熱媒体の流量を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用熱管理装置。
  4.  前記空気冷却器(16)を流れる前記空気の流量を前記冷却負荷に応じて制御する空気流量制御部(40d)を備え、
     前記熱媒体流量制御部(40a)は、前記冷却負荷に関連する物理量として、前記空気冷却器(16)を流れる前記空気の流量に関連する物理量(BLV)を用いることを特徴とする請求項3に記載の車両用熱管理装置。
  5.  前記熱媒体冷却器(14)を流れる前記低圧側冷媒の流量を前記冷却負荷に応じて制御する冷媒流量制御部(40c)を備え、
     前記熱媒体流量制御部(40a)は、前記冷却負荷に関連する物理量として、前記熱媒体冷却器(14)を流れる前記低圧側冷媒の流量に関連する物理量(Nc)を用いることを特徴とする請求項3に記載の車両用熱管理装置。
  6.  前記熱媒体流量制御部(40a)は、前記冷却負荷に関連する物理量として、前記空気冷却器(16)から流出した前記熱媒体の温度(Two)から前記空気冷却器(16)に流入する前記熱媒体の温度(Twi)を減じた温度差(Two-Twi)に関連する物理量を用いることを特徴とする請求項3に記載の車両用熱管理装置。
  7.  前記熱媒体流量制御部(40a)は、前記冷却負荷に関連する物理量として、前記空気冷却器(16)から流出した空気の温度(Tao)から前記空気冷却器(16)に流入する空気の温度(Tai)を減じた温度差(Tao-Tai)に関連する物理量を用いることを特徴とする請求項3に記載の車両用熱管理装置。
  8.  前記熱媒体流量制御部(40a)が前記熱媒体流通機器(16)を流れる前記熱媒体の流量を増加させた場合、前記熱媒体冷却器(14)を流れる前記低圧側冷媒の流量を増加させる冷媒流量制御部(40c)を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱管理装置。
  9.  前記冷凍サイクル(20)の高圧側冷媒ともう1つの熱媒体とを熱交換させて前記高圧側冷媒を冷却する冷媒冷却器(15)と、
     前記熱媒体流量制御部(40a)が前記熱媒体流通機器(16)を流れる前記熱媒体の流量を増加させた場合、前記冷媒冷却器(15)を流れる前記もう1つの熱媒体の流量を増加させるもう1つの熱媒体流量制御部(40b)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱管理装置。
  10.  前記熱媒体流通機器(16)は、車室内に吹き出される空気と前記熱媒体とを熱交換して前記空気を冷却する空気冷却器(16)であり、
     前記熱媒体流量制御部(40a)が前記熱媒体流通機器(16)を流れる前記熱媒体の流量を増加させた場合、前記空気冷却器(16)を流れる前記空気の流量を増加させる空気流量制御部(40d)を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用熱管理装置。
PCT/JP2014/002099 2013-04-22 2014-04-14 車両用熱管理装置 Ceased WO2014174786A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/784,076 US20160075213A1 (en) 2013-04-22 2014-04-14 Vehicle heat management device
DE112014002082.6T DE112014002082T5 (de) 2013-04-22 2014-04-14 Wärmemanagementvorrichtung für ein Fahrzeug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-089454 2013-04-22
JP2013089454A JP2014213609A (ja) 2013-04-22 2013-04-22 車両用熱管理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014174786A1 true WO2014174786A1 (ja) 2014-10-30

Family

ID=51791375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/002099 Ceased WO2014174786A1 (ja) 2013-04-22 2014-04-14 車両用熱管理装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160075213A1 (ja)
JP (1) JP2014213609A (ja)
DE (1) DE112014002082T5 (ja)
WO (1) WO2014174786A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109228818A (zh) * 2017-07-10 2019-01-18 翰昂汽车零部件有限公司 用于运行机动车的空调设施的方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6167892B2 (ja) * 2013-06-06 2017-07-26 株式会社デンソー 車両用空調装置
JP6197745B2 (ja) * 2013-07-31 2017-09-20 株式会社デンソー 車両用冷凍サイクル装置
JP6673294B2 (ja) * 2016-08-30 2020-03-25 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
WO2018042969A1 (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
DE102016221169A1 (de) * 2016-10-27 2018-05-03 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeug-Klimaanlage
JP7176987B2 (ja) * 2019-03-20 2022-11-22 トヨタ自動車株式会社 熱要求調停装置
JP7363721B2 (ja) * 2020-08-31 2023-10-18 トヨタ自動車株式会社 車両用空調制御装置
JP2022190760A (ja) * 2021-06-15 2022-12-27 トヨタ自動車株式会社 熱管理システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186180A (ja) * 2000-03-30 2009-08-20 Jfe Engineering Corp 水和物スラリの製造方法及び製造装置
JP2010012949A (ja) * 2008-07-03 2010-01-21 Calsonic Kansei Corp 車両用空気調和システム
JP2012148736A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Sanden Corp 車両用空気調和装置
WO2012114427A1 (ja) * 2011-02-21 2012-08-30 株式会社日立製作所 車両用空調システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6038877A (en) * 1998-05-22 2000-03-21 Bergstrom, Inc. Modular low pressure delivery vehicle air conditioning system
US6161766A (en) * 1999-09-07 2000-12-19 Goba; Stephen M. Refrigeration expansion valve having a port to which a pressure-measuring device may be connected
US6324856B1 (en) * 2000-07-07 2001-12-04 Spx Corporation Multiple stage cascade refrigeration system having temperature responsive flow control and method
US6910341B2 (en) * 2003-09-26 2005-06-28 Thermo King Corporation Temperature control apparatus and method of operating the same
JP4120676B2 (ja) * 2005-12-16 2008-07-16 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
US8322155B2 (en) * 2006-08-15 2012-12-04 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for cooling
US9459029B2 (en) * 2009-01-19 2016-10-04 Fujikoki Corporation Valve controller, valve controlling method, refrigeration and cold storage system, device and method for controlling the system
US9366452B2 (en) * 2009-05-12 2016-06-14 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus with primary and secondary heat exchange cycles
US8997847B2 (en) * 2010-09-10 2015-04-07 Ford Global Technologies, Llc Cooling in a liquid-to-air heat exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186180A (ja) * 2000-03-30 2009-08-20 Jfe Engineering Corp 水和物スラリの製造方法及び製造装置
JP2010012949A (ja) * 2008-07-03 2010-01-21 Calsonic Kansei Corp 車両用空気調和システム
JP2012148736A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Sanden Corp 車両用空気調和装置
WO2012114427A1 (ja) * 2011-02-21 2012-08-30 株式会社日立製作所 車両用空調システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109228818A (zh) * 2017-07-10 2019-01-18 翰昂汽车零部件有限公司 用于运行机动车的空调设施的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014213609A (ja) 2014-11-17
US20160075213A1 (en) 2016-03-17
DE112014002082T5 (de) 2015-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6555112B2 (ja) 冷凍サイクル装置
US11498391B2 (en) Air conditioner
JP6197745B2 (ja) 車両用冷凍サイクル装置
JP6708099B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP6197657B2 (ja) 車両用熱管理システム
JP6361703B2 (ja) 車両用熱管理装置
JP6485390B2 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2014174786A1 (ja) 車両用熱管理装置
JP6390601B2 (ja) 車両用冷却システム
US11014430B2 (en) Refrigeration cycle device
JP5971202B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP6488994B2 (ja) 車両用熱媒体回路
JP2015140093A (ja) 車両用熱管理システム
JP2017065635A (ja) 車両用熱管理装置
WO2018042859A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2015163499A (ja) 車両用空調装置
WO2017038594A1 (ja) 車両用熱管理装置
WO2016067598A1 (ja) 冷却装置
WO2018042969A1 (ja) 冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14788599

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14784076

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120140020826

Country of ref document: DE

Ref document number: 112014002082

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14788599

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1