WO2021199776A1 - 車両用空気調和装置 - Google Patents
車両用空気調和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021199776A1 WO2021199776A1 PCT/JP2021/006341 JP2021006341W WO2021199776A1 WO 2021199776 A1 WO2021199776 A1 WO 2021199776A1 JP 2021006341 W JP2021006341 W JP 2021006341W WO 2021199776 A1 WO2021199776 A1 WO 2021199776A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- refrigerant
- temperature
- heat
- compressor
- air
- 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
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
- B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/0073—Control systems or circuits characterised by particular algorithms or computational models, e.g. fuzzy logic or dynamic models
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
- B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H1/3204—Cooling devices using compression
- B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
- B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H2001/3236—Cooling devices information from a variable is obtained
- B60H2001/3255—Cooling devices information from a variable is obtained related to temperature
- B60H2001/3261—Cooling devices information from a variable is obtained related to temperature of the air at an evaporating unit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H2001/3269—Cooling devices output of a control signal
- B60H2001/327—Cooling devices output of a control signal related to a compressing unit
- B60H2001/3272—Cooling devices output of a control signal related to a compressing unit to control the revolving speed of a compressor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H2001/3269—Cooling devices output of a control signal
- B60H2001/3285—Cooling devices output of a control signal related to an expansion unit
Definitions
- the present invention relates to an air conditioner for air-conditioning the interior of a vehicle.
- a heat exchanger for temperature control is provided to cool the battery, and the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is circulated in this heat exchanger for temperature control to exchange heat with the heat medium.
- a heat medium that has exchanged heat is circulated in the battery to cool the battery (see, for example, Patent Document 2).
- a valve device is provided in front of each evaporator, and in an operation mode in which the number of revolutions of the compressor is controlled based on the temperature of the heat absorber, for example.
- the battery is cooled by opening and closing the valve device in front of the heat exchanger for temperature control.
- air conditioning is performed by opening and closing the valve device in front of the heat absorber.
- the temperature of the heat absorber when the temperature of the heat absorber reaches the target temperature even though the temperature of the heat medium is high (the load of the heat exchanger for temperature control is large), the number of revolutions of the compressor The cooling capacity of the battery is insufficient, and the target temperature cannot be achieved. Further, in the latter operation mode, even though the temperature of the heat absorber is high (the load on the heat absorber is large), when the temperature of the heat medium reaches the target temperature, the rotation speed of the compressor also decreases. There was a problem that the air conditioning capacity (cooling capacity) was insufficient and the target temperature could not be achieved.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional technical problems, and realizes appropriate temperature control even when the load in each evaporator fluctuates when a plurality of evaporators are provided. It is an object of the present invention to provide an air conditioner for a vehicle capable of providing an air conditioner for a vehicle.
- the vehicle air conditioner of the present invention is provided with at least a compressor for compressing the refrigerant, a plurality of evaporators for evaporating the refrigerant, and a control device to air-condition the vehicle interior.
- the target rotation speed of each evaporator or the compressor required to control the temperature of the object to be cooled by the same is calculated, and among the plurality of target rotation speeds calculated for each evaporator. It is characterized in that the operation of the compressor is controlled by selecting the maximum value.
- the vehicle air conditioner according to the second aspect of the present invention includes a plurality of valve devices for controlling the flow of the refrigerant to each evaporator in the above invention, and the control device is cooled by each evaporator or by the same. It is characterized in that the valve device is controlled based on the temperature of the target object or the presence or absence of a cooling request by each evaporator.
- the valve device is an on-off valve or a flow control valve that can be fully closed, and the control device is the valve device when the valve device is open. Is characterized in that the target rotation speed corresponding to the evaporator that controls the flow of the refrigerant is calculated.
- the control device when the valve device is closed, the control device sets the target rotation speed corresponding to the evaporator in which the valve device controls the flow of the refrigerant to 0, or , The control lower limit value, or the current value is maintained.
- the control device performs a feedback calculation based on the temperature of each evaporator or the object to be cooled by the controller in calculating the target rotation speed.
- This feedback calculation includes an integral calculation, and is characterized in that the integral calculation is stopped in the calculation of the target rotation speed which is not the maximum value.
- the control device performs a feed forward calculation based on each evaporator or a target temperature of a target to be cooled by the same in calculating the target rotation speed.
- the operation of the compressor is controlled by selecting the maximum value among the target rotation speeds of the compressor corresponding to each evaporator calculated by the feed-forward calculation.
- the plurality of evaporators in each of the above inventions include a front seat heat absorber for evaporating the refrigerant and cooling the air supplied to the front portion of the vehicle interior, and a refrigerant.
- a heat absorber for the rear seat to cool the air supplied to the rear part of the vehicle interior by evaporating the refrigerant
- a heat exchanger for the temperature control target to cool the temperature control target mounted on the vehicle by evaporating the refrigerant.
- the plurality of evaporators are heated to evaporate the refrigerant and cool the temperature-controlled object mounted on the vehicle.
- the control device includes the heat exchanger for temperature-adjusting target, and the controller sends the heat exchanger to the heat exchanger to be temperature-controlled.
- the valve device for controlling the flow of the refrigerant in the above is fixed in an open state, and the other valve devices are fixed in a closed state.
- the vehicle air conditioner according to claim 9 is characterized in that, in the invention of claim 7 or 8, the subject to be temperature-controlled is a battery.
- the control device evaporates. Calculate the target rotation speed of the compressor required to control the temperature of the vessel or the object to be cooled by it, and the maximum value among the plurality of target rotation speeds calculated for each evaporator. Since the operation of the compressor is controlled by selecting, in the air conditioner for vehicles having multiple evaporators, even if the load in each evaporator fluctuates, the cooling capacity is insufficient in all the evaporators. It becomes possible to eliminate the inconvenience that occurs and realize appropriate temperature control by each evaporator.
- a plurality of evaporators evaporate the refrigerant to cool the air supplied to the front part of the vehicle interior, and the vehicle by evaporating the refrigerant.
- a heat absorber for the rear seat to cool the air supplied to the rear part of the room
- a heat exchanger for the temperature control target to cool the temperature control target mounted on the vehicle by evaporating the refrigerant.
- the inconvenience that the air conditioning capacity and the cooling capacity of the temperature control target are generated even when the load in each heat absorber or the heat exchanger for the temperature control target fluctuates is eliminated. It is possible to realize appropriate air conditioning control and cooling control for the temperature controlled object. This is extremely effective when the object to be temperature-controlled is a battery as in the invention of claim 9.
- a plurality of valve devices for controlling the flow of the refrigerant to each evaporator are provided, and the temperature of each evaporator or the object to be cooled by the control device, or If the valve device is controlled based on the presence or absence of a cooling request by each evaporator, cooling control by each evaporator can be accurately performed even in a vehicle air conditioner having a plurality of evaporators. Will be.
- the valve device is composed of an on-off valve or a flow control valve that can be fully closed, and when the valve device is open, the valve device is used to flow the refrigerant. If the target rotation speed corresponding to the evaporator that controls the above is calculated, the target rotation speed is calculated for the evaporator in which the valve device is closed, that is, the evaporator that does not need to generate the cooling action. It becomes possible to eliminate unnecessary arithmetic processing by the control device.
- the target rotation speed corresponding to the evaporator in which the valve device controls the flow of the refrigerant is set to 0, the control lower limit value, or the control lower limit value.
- the control device performs a feedback calculation based on the temperature of each evaporator or the object to be cooled by the control device and the feedback calculation includes an integration calculation, it is not selected. If the integral calculation of the target rotation speed is continued, there is a risk that the controllability deteriorates when the target rotation speed is subsequently selected.
- the control device when the control device performs a feed forward calculation based on the target temperature of each evaporator or the target to be cooled by the control device, the feed is fed at the start of operation as in the invention of claim 6. If the maximum value is selected from the target rotation speeds of the compressor corresponding to each evaporator calculated by the forward calculation to control the operation of the compressor, the cooling capacity of all the evaporators from the start of operation is achieved. It becomes possible to eliminate the inconvenience of shortage and realize appropriate temperature control by each evaporator.
- the control device can be used.
- the valve device for controlling the flow of the refrigerant to the heat exchanger for temperature-controlled is opened. If the valve device is fixed in the closed state and the other valve devices are fixed in the closed state, the temperature of the object to be temperature-controlled exceeds the predetermined upper limit value, or becomes higher than the upper limit value.
- the temperature of the object to be temperature-controlled can be rapidly lowered by constantly circulating the refrigerant through the heat exchanger for the object to be temperature-controlled and preventing the refrigerant from flowing to other evaporators.
- the object to be temperature-controlled is a battery as in the invention of claim 9, it is possible to avoid the inconvenience that the temperature rises excessively, prevent deterioration, and extend the life of the battery. Become.
- FIG. 1 It is a block diagram of the air conditioner for vehicles of one Embodiment to which this invention was applied (Example 1). It is a block diagram of the electric circuit of the control device of the air conditioner for a vehicle of FIG. It is a figure explaining the operation mode executed by the control device of FIG. It is a block diagram of the air conditioner for a vehicle explaining how the refrigerant flows in a cooling mode. It is a block diagram explaining the control of the solenoid valve 35 in the battery cooling operation. It is a block diagram of the air conditioner for a vehicle explaining how the refrigerant flows in the cooperative mode. It is a block diagram explaining the control of the solenoid valve 69 in the battery cooling operation.
- FIG. 1 shows a configuration diagram of an air conditioner 1 for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
- the vehicle of the embodiment to which the present invention is applied is an electric vehicle (EV) in which an engine (internal combustion engine) is not mounted, and the electric power charged in the battery 55 mounted on the vehicle is used as a traveling motor (electric motor). It is driven and traveled by supplying it to (not shown), and the compressor 2 and other devices of the vehicle air conditioner 1 of the present invention are also driven by the electric power supplied from the battery 55. And.
- EV electric vehicle
- an engine internal combustion engine
- traveling motor electric motor
- each air conditioning operation of the heating mode, the dehumidifying heating mode, the dehumidifying cooling mode, and the cooling mode is performed by the heat pump operation using the refrigerant circuit R.
- the air conditioning in the vehicle interior and the temperature control of the battery 55 are performed.
- the present invention is effective not only for electric vehicles but also for so-called hybrid vehicles that use an engine and a traveling motor.
- the vehicle to which the vehicle air conditioner 1 of the embodiment is applied is such that the battery 55 can be charged from an external charger (quick charger or ordinary charger).
- the battery 55, the traveling motor, the inverter for controlling the battery 55, and the like described above are subject to temperature control mounted on the vehicle in the present invention.
- the battery 55 will be taken as an example.
- the vehicle air conditioner 1 of the embodiment air-conditions (heating, cooling, dehumidifying, and ventilating) the interior of the electric vehicle, and includes an electric compressor 2 that compresses the refrigerant and the interior of the vehicle.
- a high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 2 is provided in the air flow passage 3 of the HVAC unit 10 through which air is aerated and circulated, flows in through the muffler 5 and the refrigerant pipe 13G, and the refrigerant is dissipated into the vehicle interior.
- radiator 4 that dissipates the heat of the refrigerant
- an outdoor expansion valve 6 that consists of an electric valve (electronic expansion valve, flow control valve) that decompresses and expands the refrigerant during heating
- a radiator that dissipates the refrigerant during cooling.
- It consists of an outdoor heat exchanger 7 that exchanges heat between the refrigerant and the outside air to function as an evaporator that absorbs heat from the refrigerant (absorbs heat to the refrigerant) during heating, and a mechanical expansion valve that decompresses and expands the refrigerant.
- An indoor expansion valve 8 and a heat absorber 9 as a front seat heat absorber which is an example of an evaporator provided in the air flow passage 3 to absorb (evaporate) heat (evaporate) from the outside of the vehicle interior to the refrigerant during cooling and dehumidification.
- the accumulator 12 and the like are sequentially connected by the refrigerant pipe 13, and the refrigerant circuit R is configured.
- the outdoor expansion valve 6 expands the refrigerant that exits the radiator 4 and flows into the outdoor heat exchanger 7 under reduced pressure, and can be fully closed. Further, in the indoor expansion valve 8 in which the mechanical expansion valve is used in the embodiment, the refrigerant flowing into the heat absorber 9 is decompressed and expanded, and the degree of superheat of the refrigerant in the heat absorber 9 is adjusted.
- the outdoor heat exchanger 7 is provided with an outdoor blower 15.
- the outdoor blower 15 forcibly ventilates the outdoor air to the outdoor heat exchanger 7 to exchange heat between the outside air and the refrigerant, whereby the outdoor air is outdoors even when the vehicle is stopped (that is, the vehicle speed is 0 km / h).
- the heat exchanger 7 is configured to ventilate outside air.
- the outdoor heat exchanger 7 has a receiver dryer portion 14 and a supercooling portion 16 in sequence on the downstream side of the refrigerant, and the refrigerant pipe 13A on the refrigerant outlet side of the outdoor heat exchanger 7 is used when flowing the refrigerant through the heat absorber 9.
- the refrigerant pipe 13B on the outlet side of the overcooling unit 16 is connected to the receiver dryer unit 14 via an electromagnetic valve 17 (for cooling) as an on-off valve to be opened, and is a check valve 18, an indoor expansion valve 8, and a heat absorption valve.
- An electromagnetic valve 35 (indicated by a cabin valve in the flowchart and the control block diagram described later; the same applies hereinafter), which is an on-off valve as a valve device for the device 9, is sequentially connected to the refrigerant inlet side of the heat exchanger 9.
- the solenoid valve 35 is a valve device for controlling the flow of the refrigerant to the heat absorber 9.
- the receiver dryer section 14 and the supercooling section 16 structurally form a part of the outdoor heat exchanger 7. Further, the check valve 18 has an indoor expansion valve 8 in the forward direction. Further, in the embodiment, the indoor expansion valve 8 and the solenoid valve 35 are configured by a solenoid valve-equipped expansion valve.
- the refrigerant pipe 13A coming out of the outdoor heat exchanger 7 is branched into the refrigerant pipe 13D, and the branched refrigerant pipe 13D is passed through an electromagnetic valve 21 (for heating) as an on-off valve opened at the time of heating. It is communicatively connected to the refrigerant pipe 13C on the refrigerant outlet side of the heat exchanger 9.
- the refrigerant pipe 13C is connected to the inlet side of the accumulator 12, and the outlet side of the accumulator 12 is connected to the refrigerant pipe 13K on the refrigerant suction side of the compressor 2.
- a strainer 19 is connected to the refrigerant pipe 13E on the refrigerant outlet side of the radiator 4, and the refrigerant pipe 13E is connected to the refrigerant pipe 13J and the refrigerant pipe 13F in front of the outdoor expansion valve 6 (on the upstream side of the refrigerant).
- One of the branched refrigerant pipes 13J is connected to the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 7 via the outdoor expansion valve 6.
- the other branched refrigerant pipe 13F is on the downstream side of the refrigerant of the check valve 18 and on the upstream side of the refrigerant of the indoor expansion valve 8 via an electromagnetic valve 22 (for dehumidification) as an on-off valve that is opened at the time of dehumidification. It is communicatively connected to the located refrigerant pipe 13B.
- the refrigerant pipe 13F is connected in parallel to the series circuit of the outdoor expansion valve 6, the outdoor heat exchanger 7, and the check valve 18, and the outdoor expansion valve 6, the outdoor heat exchanger 7, and the check valve are connected in parallel. It is a bypass circuit that bypasses 18. Further, a solenoid valve 20 as an on-off valve for bypass is connected in parallel to the outdoor expansion valve 6.
- each suction port of the outside air suction port and the inside air suction port is formed (represented by the suction port 25 in FIG. 1), and this suction port is formed.
- the suction switching damper 26 for switching the air introduced into the air flow passage 3 into the inside air (inside air circulation), which is the air inside the vehicle interior, and the outside air (outside air introduction), which is the air outside the vehicle interior, is provided.
- an indoor blower fan 27 for supplying the introduced inside air and outside air to the air flow passage 3 is provided on the air downstream side of the suction switching damper 26.
- the ratio of the outside air to the inside air flowing into the heat absorber 9 of the air flow passage 3 is set to 0 by opening and closing the outside air suction port and the inside air suction port of the suction port 25 at an arbitrary ratio. It is configured to be adjustable between ⁇ 100%.
- the air ratio is RECrate 0, the outside air introduction mode is set so that the outside air is 100% and the inside air is 0%.
- the inside / outside air intermediate position is 0% ⁇ inside air ⁇ 100% and 100%> outside air> 0%. That is, in the present application, the inside / outside air ratio RECrate means the ratio of the inside air to the air flowing into the heat absorber 9 of the air flow passage 3.
- an auxiliary heater 23 as an auxiliary heating device composed of a PTC heater (electric heater) is provided in the embodiment, and the auxiliary heater 23 is provided through the radiator 4. It is possible to heat the air supplied to the passenger compartment. Further, the air (inside air or outside air) in the air flow passage 3 that flows into the air flow passage 3 on the air upstream side of the radiator 4 and passes through the heat absorber 9 is radiated. An air mix damper 28 for adjusting the ratio of ventilation to the vessel 4 and the auxiliary heater 23 is provided.
- each outlet of FOOT (foot), VENT (vent), and DEF (diff) (represented by the outlet 29 in FIG. 1) is provided.
- the outlet 29 is provided with an outlet switching damper 31 that switches and controls the blowing of air from each of the outlets.
- the vehicle air conditioner 1 is provided with an equipment temperature adjusting device 61 for adjusting the temperature of the battery 55 by circulating a heat medium through the battery 55 (the object to be temperature-controlled).
- the equipment temperature adjusting device 61 of the embodiment includes a circulation pump 62 as a circulation device for circulating a heat medium in the battery 55, and a refrigerant-heat medium heat exchanger as a heat exchanger for a temperature-controlled object, which is an evaporator. 64 and a heat medium heating heater 63 as a heating device are provided, and these and a battery 55 are connected in a ring shape by a heat medium pipe 66.
- the inlet of the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 is connected to the discharge side of the circulation pump 62, and the outlet of the heat medium flow path 64A is connected to the inlet of the heat medium heating heater 63.
- the outlet of the heat medium heater 63 is connected to the inlet of the battery 55, and the outlet of the battery 55 is connected to the suction side of the circulation pump 62.
- the heat medium used in this equipment temperature adjusting device 61 for example, water, a refrigerant such as HFO-1234yf, a liquid such as a coolant, or a gas such as air can be adopted.
- water is used as a 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, for example, a heat medium can circulate with the battery 55 in a heat exchange relationship.
- the heat medium discharged from the circulation pump 62 flows into the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64.
- the heat medium exiting the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 reaches the heat medium heating heater 63, and if the heat medium heating heater 63 is generating heat, it is heated there and then the battery.
- the heat medium exchanges heat with the battery 55 there.
- the heat medium that has exchanged heat with the battery 55 is sucked into the circulation pump 62 and circulated in the heat medium pipe 66 (indicated by a broken line arrow in FIG. 4 and others).
- the refrigerant pipe 13B located on the refrigerant downstream side of the connection portion between the refrigerant pipe 13F of the refrigerant circuit R and the refrigerant pipe 13B and located on the refrigerant upstream side of the indoor expansion valve 8 has a branch pipe 67 as a branch circuit. One end is connected.
- an auxiliary expansion valve 68 composed of a mechanical expansion valve and a solenoid valve which is an on-off valve as a valve device (shown as a chiller valve in a flowchart and a control block diagram described later are shown below).
- the same) 69 are provided in sequence.
- the solenoid valve 69 is a valve device for controlling the flow of the refrigerant to the refrigerant-heat medium heat exchanger 64.
- the auxiliary expansion valve 68 decompresses and expands the refrigerant flowing into the refrigerant flow path 64B described later in the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and adjusts the degree of superheat of the refrigerant in the refrigerant flow path 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64. do.
- the auxiliary expansion valve 68 and the solenoid valve 69 are also configured by the expansion valve with the solenoid valve.
- the other end of the branch pipe 67 is connected to the refrigerant flow path 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and one end of the refrigerant pipe 71 is connected to the outlet of the refrigerant flow path 64B.
- the other end is connected to the refrigerant pipe 13C on the upstream side of the refrigerant (upstream side of the refrigerant of the accumulator 12) from the confluence with the refrigerant pipe 13D.
- the auxiliary expansion valve 68, the solenoid valve 69, the refrigerant flow path 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and the like also form a part of the refrigerant circuit R, and at the same time, form a part of the equipment temperature adjusting device 61. It will be.
- the refrigerant (some or all of the refrigerant) discharged from the outdoor heat exchanger 7 flows into the branch pipe 67, is depressurized by the auxiliary expansion valve 68, and then passes through the electromagnetic valve 69.
- -It flows into the refrigerant flow path 64B of the heat medium heat exchanger 64 and evaporates there.
- the refrigerant absorbs heat from the heat medium flowing through the heat medium flow path 64A in the process of flowing through the refrigerant flow path 64B, and then is sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K via the refrigerant pipe 71, the refrigerant pipe 13C, and the accumulator 12.
- FIG. 2 shows a block diagram of the control device 11 of the vehicle air conditioner 1 of the embodiment.
- the control device 11 is composed of an air conditioning controller 45 and a heat pump controller 32, each of which is composed of a microcomputer which is an example of a computer equipped with a processor, and these are CAN (Control Area Network) and LIN (Local Interconnect Network). It is connected to the vehicle communication bus 65 constituting the above. Further, the compressor 2 and the auxiliary heater 23, the circulation pump 62 and the heat medium heating heater 63 are also connected to the vehicle communication bus 65, and these air conditioning controller 45, heat pump controller 32, compressor 2, auxiliary heater 23, circulation pump 62 and heat. The medium heater 63 is configured to transmit and receive data via the vehicle communication bus 65.
- the vehicle communication bus 65 includes a vehicle controller 72 (ECU) that controls the entire vehicle including traveling, a battery controller (BMS: Battery Management system) 73 that controls charging and discharging of the battery 55, and a GPS navigation device 74. Is connected.
- the vehicle controller 72, the battery controller 73, and the GPS navigation device 74 are also composed of a microcomputer which is an example of a computer equipped with a processor, and the air conditioning controller 45 and the heat pump controller 32 constituting the control device 11 use the vehicle communication bus 65.
- Information (data) is transmitted and received to and from the vehicle controller 72, the battery controller 73, and the GPS navigation device 74 via the vehicle controller 72, the battery controller 73, and the GPS navigation device 74.
- the air conditioning controller 45 is a higher-level controller that controls the air conditioning inside the vehicle interior, and the input of the air conditioning controller 45 includes an outside air temperature sensor 33 that detects the outside air temperature Tam of the vehicle and an outside air humidity that detects the outside air humidity.
- the sensor 34, the HVAC suction temperature sensor 36 that detects the temperature of the air that is sucked into the air flow passage 3 from the suction port 25 and flows into the heat absorber 9, and the inside air temperature that detects the air temperature (inside air temperature Tin) in the vehicle interior.
- Each output of the sensor 41 for example, a photosensor type solar radiation sensor 51 for detecting the amount of solar radiation into the vehicle interior, and a vehicle speed sensor 52 for detecting the moving speed (vehicle speed VSP) of the vehicle, and settings in the vehicle interior.
- An air-conditioning operation unit 53 for performing air-conditioning setting operations in the vehicle interior such as switching of temperature and operation mode and displaying information is connected.
- 53A is a display as a display output device provided in the air conditioning operation unit 53.
- an outdoor blower 15, an indoor blower (blower fan) 27, a suction switching damper 26, an air mix damper 28, and an outlet switching damper 31 are connected to the output of the air conditioning controller 45, and these are connected to the air conditioning controller 45. Is controlled by.
- the heat pump controller 32 is a controller that mainly controls the refrigerant circuit R, and heat dissipation that detects the refrigerant inlet temperature Tcxin (which is also the discharge refrigerant temperature of the compressor 2) of the radiator 4 at the input of the heat pump controller 32.
- the outdoor heat exchanger temperature sensor 49 that detects the refrigerant temperature at the outlet of the outdoor heat exchanger 7 (refrigerant evaporation temperature of the outdoor heat exchanger 7: outdoor heat exchanger temperature TXO), and the temperature of the auxiliary heater 23.
- the outputs of the auxiliary heater temperature sensors 50A (driver's seat side) and 50B (passenger's seat side) are connected.
- the output of the heat pump controller 32 includes an outdoor expansion valve 6, a solenoid valve 22 (for dehumidification), a solenoid valve 17 (for cooling), a solenoid valve 21 (for heating), a solenoid valve 20 (for bypass), and a solenoid valve 35.
- Each solenoid valve of the (cabin valve) and the solenoid valve 69 (chiller valve) is connected, and they are controlled by the heat pump controller 32.
- the compressor 2, the auxiliary heater 23, the circulation pump 62, and the heat medium heating heater 63 each have a built-in controller. In the embodiment, the compressor 2, the auxiliary heater 23, the circulation pump 62, and the heat medium heating heater 63 controller. Sends and receives data to and from the heat pump controller 32 via the vehicle communication bus 65, and is controlled by the heat pump controller 32 (the portion shown by the broken line in FIG. 2 is described in detail in the second embodiment).
- the circulation pump 62 and the heat medium heating heater 63 constituting the device temperature adjusting device 61 may be controlled by the battery controller 73. Further, the battery controller 73 has a heat medium temperature sensor 76 that detects the temperature of the heat medium (heat medium temperature Tw) on the inlet side of the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 of the equipment temperature regulator 61. And the output of the battery temperature sensor 77 that detects the temperature of the battery 55 (the temperature of the battery 55 itself: the battery temperature Tcell) is connected.
- the battery controller 73 has a heat medium temperature sensor 76 that detects the temperature of the heat medium (heat medium temperature Tw) on the inlet side of the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 of the equipment temperature regulator 61.
- the output of the battery temperature sensor 77 that detects the temperature of the battery 55 (the temperature of the battery 55 itself: the battery temperature Tcell) is connected.
- the remaining amount of the battery 55 (the amount of electricity stored), the information on the charging of the battery 55 (information that the battery is being charged, the charging completion time, the remaining charging time, etc.), the heat medium temperature Tw, the battery temperature Tcell, and the battery.
- the amount of heat generated by 55 (calculated by the battery controller 73 from the amount of energization and the like) and the like are transmitted from the battery controller 73 to the air conditioning controller 45 and the vehicle controller 72 via the vehicle communication bus 65.
- the information regarding the charging completion time and the remaining charging time at the time of charging the battery 55 is information supplied from an external charger such as a quick charger. Further, the output Mpower of the traveling motor is transmitted from the vehicle controller 72 to the heat pump controller 32 and the air conditioning controller 45.
- the heat pump controller 32 and the air conditioning controller 45 transmit and receive data to each other via the vehicle communication bus 65, and control each device based on the output of each sensor and the settings input by the air conditioning operation unit 53.
- the heat pump controller 32 also transmits data (information) regarding the control of the refrigerant circuit R to the air conditioning controller 45 via the vehicle communication bus 65.
- the control device 11 air conditioning controller 45, heat pump controller 32
- the control device 11 includes heating mode, dehumidifying heating mode, dehumidifying cooling mode, cooling mode air conditioning operation, and cooperative mode, battery cooling independent mode battery cooling operation.
- the heat pump controller 32 operates the circulation pump 62 during operation, and circulates the heat medium in the heat medium pipe 66 as shown by the broken line arrows in FIGS. 4 to 6.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4. Since the air in the air flow passage 3 is ventilated through the radiator 4, the air in the air flow passage 3 is heated by exchanging heat with the high temperature refrigerant in the radiator 4. On the other hand, the refrigerant in the radiator 4 is deprived of heat by air, cooled, and condensed.
- the refrigerant liquefied in the radiator 4 exits the radiator 4 and then reaches the outdoor expansion valve 6 via the refrigerant pipes 13E and 13J.
- the refrigerant that has flowed into the outdoor expansion valve 6 is decompressed there, and then flows into the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 7 evaporates and draws heat from the outside air that is ventilated by the outdoor blower 15 (heat absorption). That is, the refrigerant circuit R serves as a heat pump.
- the low-temperature refrigerant leaving the outdoor heat exchanger 7 reaches the refrigerant pipe 13C via the refrigerant pipe 13A, the refrigerant pipe 13D, and the electromagnetic valve 21, and further enters the accumulator 12 via the refrigerant pipe 13C, where gas and liquid are separated.
- the circulation in which the gas refrigerant is sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K is repeated. Since the air heated by the radiator 4 is blown out from the air outlet 29, the interior of the vehicle is heated by this.
- the heat pump controller 32 has a target heater temperature TCO (heat sink 4) calculated from a target blowing temperature TAO, which will be described later, which is a target temperature of air blown into the vehicle interior (target value of the temperature of the air blown into the vehicle interior).
- TAO target blowing temperature
- the target radiator pressure PCO is calculated from the target temperature
- the rotation speed of the compressor 2 is calculated based on the target radiator pressure PCO and the radiator pressure Pci (high pressure of the refrigerant circuit R) detected by the radiator pressure sensor 47.
- the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is controlled based on the refrigerant outlet temperature Tci of the radiator 4 detected by the radiator outlet temperature sensor 44 and the radiator pressure Pci detected by the radiator pressure sensor 47. The degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the radiator 4 is controlled.
- the heat pump controller 32 supplements the insufficient heating capacity with the heat generated by the auxiliary heater 23.
- the interior of the vehicle can be heated without any trouble even when the outside temperature is low.
- the dehumidifying and heating mode Next, the dehumidifying and heating mode will be described.
- the heat pump controller 32 opens the solenoid valve 21, the solenoid valve 22, and the solenoid valve 35, and closes the solenoid valve 17, the solenoid valve 20, and the solenoid valve 69. Then, the compressor 2 and the blowers 15 and 27 are operated, and the air mix damper 28 adjusts the ratio of the air blown from the indoor blower 27 to the radiator 4 and the auxiliary heater 23.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4. Since the air in the air flow passage 3 is ventilated through the radiator 4, the air in the air flow passage 3 is heated by exchanging heat with the high temperature refrigerant in the radiator 4. On the other hand, the refrigerant in the radiator 4 is deprived of heat by air, cooled, and condensed.
- the refrigerant liquefied in the radiator 4 exits the radiator 4, and then partially enters the refrigerant pipe 13J via the refrigerant pipe 13E to reach the outdoor expansion valve 6.
- the refrigerant that has flowed into the outdoor expansion valve 6 is decompressed there, and then flows into the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 7 evaporates and draws heat from the outside air that is ventilated by the outdoor blower 15 (heat absorption).
- the low-temperature refrigerant leaving the outdoor heat exchanger 7 reached the refrigerant pipe 13C via the refrigerant pipe 13A, the refrigerant pipe 13D, and the electromagnetic valve 21, entered the accumulator 12 via the refrigerant pipe 13C, and gas-liquid separated there. After that, the circulation in which the gas refrigerant is sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K is repeated.
- the rest of the condensed refrigerant flowing through the refrigerant pipe 13E via the radiator 4 is diverted, and the diverted refrigerant flows into the refrigerant pipe 13F via the solenoid valve 22 and reaches the refrigerant pipe 13B.
- the refrigerant reaches the indoor expansion valve 8, is depressurized by the indoor expansion valve 8, then flows into the heat absorber 9 via the solenoid valve 35, and evaporates.
- the endothermic action of the refrigerant generated in the heat absorber 9 causes the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 to condense and adhere to the heat absorber 9, so that the air is cooled and dehumidified.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 goes out to the refrigerant pipe 13C, merges with the refrigerant from the refrigerant pipe 13D (refrigerant from the outdoor heat exchanger 7), and then is sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K via the accumulator 12. Repeat the cycle. Since the air dehumidified by the endothermic 9 is reheated in the process of passing through the radiator 4 and the auxiliary heater 23 (when heat is generated), the dehumidifying and heating of the vehicle interior is performed.
- the heat pump controller 32 rotates the compressor 2 based on the target radiator pressure PCO calculated from the target heater temperature TCO and the radiator pressure Pci (high pressure of the refrigerant circuit R) detected by the radiator pressure sensor 47.
- the number is controlled, or the rotation speed of the compressor 2 is controlled based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO which is the target value thereof. ..
- the heat pump controller 32 controls the compressor 2 by selecting the lower of the compressor target rotation speed obtained from either the radiator pressure Pci or the endothermic temperature Te. Further, the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is controlled based on the endothermic temperature Te.
- the heat pump controller 32 supplements the insufficient heating capacity with the heat generated by the auxiliary heater 23. ..
- the interior of the vehicle is dehumidified and heated without any trouble even when the outside temperature is low.
- the dehumidifying and cooling mode Next, the dehumidifying and cooling mode will be described.
- the heat pump controller 32 opens the solenoid valve 17 and the solenoid valve 35, and closes the solenoid valve 20, the solenoid valve 21, the solenoid valve 22, and the solenoid valve 69. Then, the compressor 2 and the blowers 15 and 27 are operated, and the air mix damper 28 adjusts the ratio of the air blown from the indoor blower 27 to the radiator 4 and the auxiliary heater 23.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4. Since the air in the air flow passage 3 is ventilated through the radiator 4, the air in the air flow passage 3 is heated by exchanging heat with the high temperature refrigerant in the radiator 4. On the other hand, the refrigerant in the radiator 4 is deprived of heat by the air, cooled, and condensed.
- the refrigerant leaving the radiator 4 reaches the outdoor expansion valve 6 via the refrigerant pipes 13E and 13J, and passes through the outdoor expansion valve 6 which is controlled to be slightly open (region of a large valve opening) compared to the heating mode and the dehumidifying heating mode. It flows into the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 is air-cooled and condensed by traveling there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15.
- the refrigerant leaving the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13B via the refrigerant pipe 13A, the solenoid valve 17, the receiver dryer unit 14, and the overcooling unit 16, and reaches the indoor expansion valve 8 via the check valve 18.
- the refrigerant After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 through the solenoid valve 35 and evaporates. Due to the endothermic action at this time, the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 condenses and adheres to the endothermic device 9, and the air is cooled and dehumidified.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 via the refrigerant pipe 13C, and repeats the circulation of being sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K via the accumulator 12.
- the dehumidified air cooled by the heat absorber 9 is reheated (the heating capacity is lower than that during dehumidifying and heating) in the process of passing through the radiator 4 and the auxiliary heater 23 (when heat is generated). This will result in dehumidifying and cooling the interior of the vehicle.
- the heat pump controller 32 absorbs heat based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO which is the target temperature of the heat absorber 9 (target value of the heat absorber temperature Te).
- the rotation speed of the compressor 2 is controlled so that the vessel temperature Te becomes the target endothermic temperature TEO, and the radiator pressure Pci (high pressure of the refrigerant circuit R) and the target radiator pressure PCO detected by the radiator pressure sensor 47.
- the amount of reheat required by the radiator 4 (reheating) by controlling the valve opening of the outdoor expansion valve 6 so that the radiator pressure Pci becomes the target radiator pressure PCO based on (target value of radiator pressure Pci). Amount).
- the heat pump controller 32 supplements the insufficient heating capacity with the heat generated by the auxiliary heater 23. do. As a result, the temperature inside the vehicle interior is not lowered too much, and dehumidification and cooling are performed.
- FIG. 4 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R in the cooling mode (solid arrow).
- the heat pump controller 32 opens the solenoid valve 17, the solenoid valve 20, and the solenoid valve 35, and closes the solenoid valve 21, the solenoid valve 22, and the solenoid valve 69.
- the compressor 2 and the blowers 15 and 27 are operated, and the air mix damper 28 adjusts the ratio of the air blown from the indoor blower 27 to the radiator 4 and the auxiliary heater 23.
- the auxiliary heater 23 is not energized.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4.
- the ratio is small (because it is only reheated during cooling), so that it almost passes through the radiator 4 and the radiator 4 is passed through.
- the discharged refrigerant reaches the refrigerant pipe 13J via the refrigerant pipe 13E.
- the solenoid valve 20 since the solenoid valve 20 is open, the refrigerant passes through the solenoid valve 20 and flows into the outdoor heat exchanger 7 as it is, and is air-cooled by traveling there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15 to be condensed and liquefied. do.
- the refrigerant leaving the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13B via the refrigerant pipe 13A, the solenoid valve 17, the receiver dryer unit 14, and the overcooling unit 16, and reaches the indoor expansion valve 8 via the check valve 18. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 through the solenoid valve 35 and evaporates. Due to the endothermic action at this time, the air blown out from the indoor blower 27 and exchanges heat with the heat absorber 9 is cooled.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 via the refrigerant pipe 13C, and is repeatedly sucked into the compressor 2 from there through the refrigerant pipe 13K. Since the air cooled by the heat absorber 9 is blown out into the vehicle interior from the air outlet 29, the interior of the vehicle is cooled by this.
- the heat pump controller 32 controls the rotation speed of the compressor 2 based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48.
- the heat pump controller 32 calculates the target blowout temperature TAO described above from the following formula (I).
- This target outlet temperature TAO is a target value of the temperature of the air blown into the vehicle interior from the outlet 29.
- TAO (Tset-Tin) x K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam)) ⁇ ⁇ (I)
- Tset is the set temperature in the vehicle interior set by the air conditioning operation unit 53
- Tin is the temperature of the vehicle interior air detected by the inside air temperature sensor 37
- K is a coefficient
- Tbal is the set temperature Tset
- the solar radiation sensor 51 detects it. It is a balance value calculated from the amount of solar radiation SUN and the outside air temperature Tam detected by the outside air temperature sensor 33.
- the target blowing temperature TAO increases as the outside air temperature Tam decreases, and decreases as the outside air temperature Tam increases.
- the heat pump controller 32 selects one of the above air-conditioning operations based on the outside air temperature Tam detected by the outside air temperature sensor 33 and the target outlet temperature TAO at the time of startup.
- the air conditioning operation mode is switched according to changes in operating conditions, environmental conditions, and setting conditions such as the outside air temperature Tam, the target blowing temperature TAO, the heat medium temperature Tw, and the battery temperature Tcell.
- the defrost mode of the outdoor heat exchanger 7 will be described.
- the refrigerant evaporates in the outdoor heat exchanger 7 and absorbs heat from the outside air to become a low temperature, so that the moisture in the outside air adheres to the outdoor heat exchanger 7 as frost. Therefore, the heat pump controller 32 uses the outdoor heat exchanger temperature TXO (the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 7) detected by the outdoor heat exchanger temperature sensor 49 and the refrigerant evaporation temperature TXObase when the outdoor heat exchanger 7 is not frosted.
- TXO the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 7
- the heat pump controller 32 sets the refrigerant circuit R to the heating mode described above, and then fully opens the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6. Then, the compressor 2 is operated, and the high-temperature refrigerant discharged from the compressor 2 is allowed to flow into the outdoor heat exchanger 7 via the radiator 4 and the outdoor expansion valve 6, and frost is formed on the outdoor heat exchanger 7. Melt. Then, when the outdoor heat exchanger temperature TXO detected by the outdoor heat exchanger temperature sensor 49 becomes higher than the predetermined defrosting end temperature (for example, + 3 ° C.), the heat pump controller 32 defrosts the outdoor heat exchanger 7. Exits the defrost mode assuming that is complete.
- the battery cooling operation of the embodiment has two operation modes, a cooperative mode and a battery cooling independent mode. First, how the refrigerant flows in each operation mode will be described.
- FIG. 6 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R in the cooperative mode (solid arrow).
- the heat pump controller 32 opens the solenoid valve 17 and the solenoid valve 20, and closes the solenoid valve 21 and the solenoid valve 22. Further, the solenoid valve 35 and the solenoid valve 69 are controlled to open and close as described later.
- the compressor 2 and the blowers 15 and 27 are operated, and the air mix damper 28 adjusts the ratio of the air blown from the indoor blower 27 to the radiator 4 and the auxiliary heater 23.
- the auxiliary heater 23 is not energized.
- the heat medium heating heater 63 is not energized.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4.
- the ratio is small (because it is only reheated during cooling), so that it almost passes through the radiator 4 and the radiator 4 is passed through.
- the discharged refrigerant reaches the refrigerant pipe 13J via the refrigerant pipe 13E.
- the solenoid valve 20 since the solenoid valve 20 is open, the refrigerant passes through the solenoid valve 20 and flows into the outdoor heat exchanger 7 as it is, and is air-cooled by traveling there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15 to be condensed and liquefied. do.
- the refrigerant exiting the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13B via the refrigerant pipe 13A, the solenoid valve 17, the receiver dryer unit 14, and the supercooling unit 16.
- the refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 13B is split after passing through the check valve 18, and one of the refrigerant flows directly through the refrigerant pipe 13B to reach the indoor expansion valve 8.
- the refrigerant that has flowed into the indoor expansion valve 8 is decompressed there, then flows into the heat absorber 9 via the solenoid valve 35, and evaporates. Due to the endothermic action at this time, the air blown out from the indoor blower 27 and exchanges heat with the heat absorber 9 is cooled.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 via the refrigerant pipe 13C, and is repeatedly sucked into the compressor 2 from there through the refrigerant pipe 13K. Since the air cooled by the heat absorber 9 is blown out into the vehicle interior from the air outlet 29, the interior of the vehicle is cooled by this.
- the rest of the refrigerant that has passed through the check valve 18 is split and flows into the branch pipe 67 to reach the auxiliary expansion valve 68.
- the refrigerant after the refrigerant is depressurized, it flows into the refrigerant flow path 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 through the solenoid valve 69, and evaporates there. At this time, it exerts an endothermic effect.
- the refrigerant evaporated in the refrigerant flow path 64B repeats circulation that is sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K in sequence through the refrigerant pipe 71, the refrigerant pipe 13C, and the accumulator 12 (indicated by the solid line arrow in FIG. 6).
- the heat medium discharged from the circulation pump 62 reaches the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 in the heat medium pipe 66, where the refrigerant flow path It exchanges heat with the refrigerant that evaporates within 64B and absorbs heat to cool the heat medium.
- the heat medium exiting the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 reaches the heat medium heating heater 63.
- the heat medium heating heater 63 does not generate heat in this operation mode, the heat medium passes through as it is and reaches the battery 55, which exchanges heat with the battery 55. As a result, the battery 55 is cooled, and the heat medium after cooling the battery 55 repeats circulation sucked into the circulation pump 62 (indicated by a broken line arrow in FIG. 6).
- the solenoid valve 35 is controlled to open and close as shown in FIG. 5 based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48.
- FIG. 5 shows a block diagram of opening / closing control of the solenoid valve 35 in the cooperative mode.
- the heat absorber temperature Te detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO as the target value of the heat absorber temperature Te are input to the solenoid valve control unit 95 for the heat absorber of the heat pump controller 32.
- the solenoid valve control unit 95 for the endothermic device sets the upper limit value TeUL and the lower limit value TeLL with a predetermined temperature difference above and below the target heat absorber temperature TEO.
- the solenoid valve 35 is closed. After that, the solenoid valve 35 is repeatedly opened and closed to control the endothermic temperature Te to the target endothermic temperature TEO to cool the vehicle interior.
- the solenoid valve 69 is controlled to open and close as shown in FIG. 7 based on the temperature of the heat medium (heat medium temperature Tw: transmitted from the battery controller 73) detected by the heat medium temperature sensor 76.
- the above-mentioned heat absorber temperature Te is the temperature of the heat absorber 9 in the embodiment or the temperature of the object (air) to be cooled by the temperature. Further, the heat medium temperature Tw is adopted as the temperature of the target (heat medium) to be cooled by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 (heat exchanger for temperature control) in the embodiment, but the temperature is controlled. It is also an index indicating the temperature of the target battery 55 (hereinafter, the same applies).
- FIG. 7 shows a block diagram of opening / closing control of the solenoid valve 69 in this cooperative mode.
- the heat medium temperature Tw detected by the heat medium temperature sensor 76 and a predetermined target heat medium temperature TWO as a target value of the heat medium temperature Tw are input to the electromagnetic valve control unit 90 for temperature control of the heat pump controller 32. NS.
- the solenoid valve control unit 90 for temperature control has a predetermined temperature difference above and below the target heat medium temperature TWO, sets an upper limit value TwUL and a lower limit value TwLL, and starts from a state in which the solenoid valve 69 is closed.
- the solenoid valve 69 When the heat medium temperature Tw rises due to heat generation of the battery 55 or the like and rises to the upper limit value TwUL (when the upper limit value TwUL is exceeded or exceeds the upper limit value TwUL; the same applies hereinafter), the solenoid valve 69 is operated. Open (instruction to open solenoid valve 69). As a result, the refrigerant flows into the refrigerant flow path 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 and evaporates to cool the heat medium flowing through the heat medium flow path 64A, so that the cooled heat medium cools the battery 55. Will be done.
- the solenoid valve 69 is closed (solenoid valve 69 closing instruction). ). After that, the solenoid valve 69 is repeatedly opened and closed to control the heat medium temperature Tw to the target heat medium temperature TWO and cool the battery 55.
- FIG. 8 shows how the refrigerant flows in the refrigerant circuit R in the battery cooling independent mode (solid arrow).
- the heat pump controller 32 opens the solenoid valve 17, the solenoid valve 20, and the solenoid valve 69, and closes the solenoid valve 21, the solenoid valve 22, and the solenoid valve 35.
- the compressor 2 and the outdoor blower 15 are operated.
- the indoor blower 27 is not operated, and the auxiliary heater 23 is not energized. Further, in this operation mode, the heat medium heater 63 is also not energized.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4. Since the air in the air flow passage 3 is not ventilated to the radiator 4, only the air passes through the radiator 4, and the refrigerant leaving the radiator 4 reaches the refrigerant pipe 13J via the refrigerant pipe 13E. At this time, since the solenoid valve 20 is open, the refrigerant passes through the solenoid valve 20 and flows into the outdoor heat exchanger 7 as it is, where it is air-cooled by the outside air ventilated by the outdoor blower 15 and liquefied.
- the refrigerant exiting the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13B via the refrigerant pipe 13A, the solenoid valve 17, the receiver dryer unit 14, and the supercooling unit 16. All of the refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 13B flows into the branch pipe 67 after passing through the check valve 18, and reaches the auxiliary expansion valve 68.
- the refrigerant is depressurized, it flows into the refrigerant flow path 64B of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 through the solenoid valve 69, and evaporates there. At this time, it exerts an endothermic effect.
- the refrigerant evaporated in the refrigerant flow path 64B is repeatedly circulated by being sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K through the refrigerant pipe 71, the refrigerant pipe 13C and the accumulator 12 in sequence (indicated by the solid line arrow in FIG. 8).
- the heat medium discharged from the circulation pump 62 reaches the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 in the heat medium pipe 66, where the refrigerant flow path The heat is absorbed by the refrigerant evaporating in 64B, and the heat medium is cooled.
- the heat medium exiting the heat medium flow path 64A of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 reaches the heat medium heating heater 63.
- the heat medium heating heater 63 does not generate heat in this operation mode, the heat medium passes through as it is and reaches the battery 55, which exchanges heat with the battery 55. As a result, the battery 55 is cooled, and the heat medium after cooling the battery 55 repeats circulation sucked into the circulation pump 62 (indicated by a broken line arrow in FIG. 8).
- the heat pump controller 32 fixes the solenoid valve 69 in an open state to cool the battery 55.
- FIG. 9 is a control block diagram of the heat pump controller 32 for calculating the target rotation speed (compressor target rotation speed) TGNC of the compressor 2.
- the lower side of FIG. 9 is a control block diagram for calculating the target rotation speed (compressor target rotation speed) TGNCc of the compressor 2 based on the endothermic temperature Te.
- the F / F (feed forward) operation amount calculation unit 86 of the heat pump controller 32 has an outside air temperature Tam, an air volume Ga of air flowing through the air flow passage 3 (may be a blower voltage BLV of the indoor blower 27), and a target radiator.
- the F / F manipulated variable TGNCcff of the compressor target rotation speed is calculated based on the pressure PCO and the target heat absorber temperature TEO, which is the target value of the heat sink temperature Te.
- the F / B (feedback) manipulated variable calculation unit 87 performs a PID (proportional integral differentiation) calculation based on the target heat absorber temperature TEO and the heat absorber temperature Te, or a PI (proportional integral) calculation to obtain the F of the compressor target rotation speed.
- / B Manipulation amount TGNCcfb is calculated.
- the F / F operation amount TGNCcff calculated by the F / F operation amount calculation unit 86 and the F / B operation amount TGNCcffb calculated by the F / B operation amount calculation unit 87 are added by the adder 88 and are added to the limit setting unit 89. Entered.
- the lower limit rotation speed TGNCcLimLo and the upper limit rotation speed TGNCcLimHi are set to TGNCc0, and then the compressor OFF control unit 91 is used to determine the compressor target rotation speed TGNCc. Since the F / B manipulated variable TGNCcfb cannot be obtained at the start of operation, the F / F manipulated variable TGNCcff is determined as the compressor target rotation speed TGNCc. The determined compressor target speed TGNCc enters one input of 101 in the switch. In the embodiment, "0" is input to the other input of the switch 101.
- This TGNCc is the target rotation speed of the compressor 2 (target rotation speed corresponding to the heat absorber 9) required to control the heat absorber temperature Te. Then, the output of the switch 101 is input to the maximum value selection unit 102.
- FIG. 9 is a control block diagram of the heat pump controller 32 that calculates the target rotation speed (compressor target rotation speed) TGNCcc 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 has the outside air temperature Tam, the flow rate Gw of the heat medium in the equipment temperature adjusting device 61 (calculated from the output of the circulation pump 62), and the heat generation amount of the battery 55 (battery).
- F / F operation of the compressor target rotation speed based on the (transmitted from the controller 73), the battery temperature Tcell (transmitted from the battery controller 73), and the target heat medium temperature TWO which is the target value of the heat medium temperature Tw. Calculate the quantity TGNCcwff.
- the F / B operation amount calculation unit 93 performs F / B operation amount TGNCcbbfb of the compressor target rotation speed by PID calculation or PI calculation based on the target heat medium temperature TWO and the heat medium temperature Tw (transmitted from the battery controller 73). Is calculated. Then, the F / F operation amount TGNCcbff calculated by the F / F operation amount calculation unit 92 and the F / B operation amount TGNCcbff calculated by the F / B operation amount calculation unit 93 are added by the adder 94 and are added to the limit setting unit 96. Entered.
- the limit setting unit 96 is set to TGNCcb0 by adding limits of the lower limit rotation speed TGNCcbLimLo and the upper limit rotation speed TGNCcbLimHi on the control, and then is determined as the compressor target rotation speed TGNCcc via the compressor OFF control unit 97. Since the F / B manipulated variable TGNCcbbfb cannot be obtained at the start of operation, the F / F manipulated variable TGNCcbff is determined as the compressor target rotation speed TGNCcb. The determined compressor target speed TGNCcc enters one of the 103 inputs into the switch. In the embodiment, "0" is input to the other input of the switch 103.
- This TGNCcb is the target rotation speed of the compressor 2 (target rotation speed corresponding to the refrigerant-heat medium heat exchanger 64) required for cooling the heat medium. Then, the output of the switch 103 is also input to the maximum value selection unit 102.
- the maximum value selection unit 102 selects the maximum value from the input values and outputs it as the compressor target rotation speed TGNC.
- the heat pump controller 32 controls the operation (rotational speed) of the compressor 2 by the compressor target rotation speed TGNC selected by the maximum value selection unit 102.
- the heat pump controller 32 determines in step S1 of FIG. 10 whether the battery cooling request from the battery controller 73 has been input. In this case, the battery controller 73 outputs a battery cooling request when, for example, the heat medium temperature Tw or the battery temperature Tcell rises to a predetermined value or more, and transmits it to the heat pump controller 32 or the air conditioning controller 45. If there is no battery cooling request in step S1, the heat pump controller 32 proceeds to step S2 and executes the above-mentioned air conditioning operation (heating mode, dehumidifying heating mode, dehumidifying cooling mode, cooling mode).
- step S1 when the battery cooling request is made in step S1, the heat pump controller 32 proceeds to step S3 to shift to the cooperative mode, and executes the opening / closing control of the solenoid valve 69 (chiller valve) of FIG. 7 described above.
- step S4 it is determined whether or not the solenoid valve 69 is closed. Then, when the solenoid valve 69 is open, the process proceeds to step S5 to calculate the compressor target rotation speed TGNCcc based on the heat medium temperature Tw with the control block of FIG. 9, and the switch 103 is set to the compressor target rotation speed. Switch to output TGNCcb.
- step S7 the process proceeds to step S7 to execute the opening / closing control of the solenoid valve 35 (cabin valve) of FIG. 5 described above.
- step S8 it is determined whether or not the solenoid valve 35 is closed. Then, when the solenoid valve 35 is open, the process proceeds to step S9 to calculate the compressor target rotation speed TGNCc based on the endothermic temperature Te by the control block of FIG. 9, and the switch 101 is set to the compressor target rotation speed. Switch to output TGNCc.
- step S11 the heat pump controller 32 selects the maximum value of the compressor target rotation speed TGNCc and TGNCcb by the maximum value selection unit 102, and determines the compressor target rotation speed TGNC.
- the solenoid valves 69 and 35 are closed, the compressor target rotation speeds TGNCc and TGNCcb are both set to "0" in steps S6 and S10, so that the compressor 2 is stopped.
- the heat pump controller 32 stops the integration calculation in the F / B operation amount calculation unit 87 or 93 in FIG. do.
- the heat pump controller 32 of the embodiment is compressed necessary for controlling the temperature of the heat absorber 9 and the temperature of the heat medium cooled by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 in the coordinated mode of the battery cooling operation. Since the target rotation speeds TGNCc and TGNCcb of the machine 2 were calculated and the maximum value among them was selected to control the operation of the compressor 2, the heat absorber 9 and the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 were used.
- the electromagnetic valves 35 and 69 are provided to control the electromagnetic valves 35 and 69 based on the heat absorber temperature Te, the heat medium temperature Tw, and the presence or absence of a cooling request due to them, the heat absorber 9 and the refrigerant-heat medium are controlled.
- the cooling control by the heat exchanger 64 can be accurately performed.
- the heat pump controller 32 calculates the compressor target rotation speeds TGNCc and TGNCcb corresponding to the heat absorber 9 and the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 corresponding to the solenoid valve 35 and the solenoid valve 69. Therefore, if the solenoid valves 35 and 69 are closed and it is not necessary to generate a cooling action, the target rotation speed is not calculated and unnecessary arithmetic processing by the heat pump controller 32 is eliminated. You will be able to.
- the compressor target rotation speed TGNCc and TGNCcb are set to 0, so that the heat absorber 9 and the refrigerant-heat medium that do not need to generate a cooling action do not need to be generated. It is possible to reliably avoid the inconvenience of selecting the compressor target rotation speed TGNCc or TGNCcb corresponding to the heat exchanger 64.
- the heat pump controller 32 stops the integration calculation in the calculation of the compressor target rotation speed TGNCc and TGNCcb which are not the maximum values, the deterioration of controllability can be avoided in advance.
- the heat pump controller 32 controls the operation of the compressor 2 by selecting the maximum value among the F / F operation amounts TGNCcff and TGNCcfff at the start of operation, the heat absorber 9 and the refrigerant-heat medium from the start of operation.
- the inconvenience of insufficient cooling capacity in the heat exchanger 64 can be eliminated, and appropriate temperature control can be realized by them.
- the heat pump controller 32 determines whether or not there is a battery request in step S12 of FIG. 11, and if there is no battery cooling request from the battery controller 73, the process proceeds to step S13 to close the solenoid valve 69 and proceeds to step S16.
- the heat pump controller 32 proceeds from step S12 to step S14 to determine whether or not the battery alarm has come. Then, when the battery alarm has not come, the process proceeds to step S15 to control the opening / closing of the solenoid valve 69 (chiller valve) described above, and the process proceeds to step S16.
- step S16 it is determined whether or not there is the above-mentioned air conditioning request. Then, if there is no air conditioning request, the process proceeds to step S17, and the solenoid valve 35 (cabin valve) is closed. On the other hand, when there is an air conditioning request, the heat pump controller 32 proceeds from step S16 to step S17a to control the opening and closing of the solenoid valve 35 described above. On the other hand, when the battery alarm is transmitted from the battery controller 73 in step S14, the heat pump controller 32 proceeds to step S17b to fix the solenoid valve 69 (chiller valve) in the open state, and proceeds to step S17c to fix the solenoid valve. Fix 35 (cabin valve) in the closed state. This state is the battery cooling independent mode described above.
- the refrigerant is constantly circulated in the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and the heat absorber 9 Refrigerant does not flow to.
- the temperature of the battery 55 can be quickly lowered, the inconvenience that the temperature of the battery 55 rises excessively can be avoided, deterioration can be prevented, and the life of the battery 55 can be extended.
- FIG. 12 shows a configuration diagram of an air conditioner 1 for a vehicle according to another embodiment to which the present invention can be applied.
- FIG. 12 shows air conditioning for a vehicle provided with an endothermic 111 (shown by the rear EVA in FIGS. 2 and 15) as an endothermic absorber for the rear seat, which is an evaporator for cooling the air supplied to the rear part (rear seat) of the vehicle interior.
- an endothermic 111 shown by the rear EVA in FIGS. 2 and 15
- the heat absorber 9 is a front seat heat absorber for cooling the air supplied to the front portion (front seat) of the vehicle interior.
- And 114 is an HVAC unit for the rear seat, and the heat absorber 111 is provided in the air flow passage 113 of the HVAC unit 114 for the rear seat.
- the air flow passage 113 of the HVAC unit 114 for the rear seat is also formed with each suction port of the outside air suction port and the inside air suction port on the air upstream side of the heat absorber 111 (represented by the suction port 116 in FIG. 12). ..
- an indoor blower (blower fan; shown by the rear indoor blower in FIG. 2) 118 for the rear seat for supplying the introduced inside air and outside air to the air flow passage 113. It is provided.
- Reference numeral 119 is a plurality of outlets for the rear seat for blowing out the air in the air flow passage 113 passing through the heat absorber 111 to the rear portion (rear seat) of the vehicle interior (represented by 119 in FIG. 12).
- the outlet 119 is also provided with an outlet switching damper 117 (indicated by a rear outlet switching damper in FIG. 2) for switching and controlling the air blowout from each outlet.
- One end of the branch pipe 106 is connected to the refrigerant pipe 13B located on the refrigerant downstream side of the connection portion between the refrigerant pipe 13F of the refrigerant circuit R and the refrigerant pipe 13B and located on the refrigerant upstream side of the indoor expansion valve 8. ..
- an indoor expansion valve 107 for a rear seat composed of a mechanical expansion valve and a solenoid valve which is an on-off valve as a valve device (rear EVA valve is shown in a flowchart and a control block diagram described later). The same applies hereinafter) 108 are provided in sequence.
- the solenoid valve 108 is a valve device for controlling the flow of the refrigerant to the heat absorber 111.
- the indoor expansion valve 107 decompresses and expands the refrigerant flowing into the heat absorber 111, and adjusts the degree of superheat of the refrigerant in the heat absorber 111.
- the indoor expansion valve 107 and the solenoid valve 108 are also configured by a solenoid valve-equipped expansion valve.
- the other end of the branch pipe 106 is connected to the heat absorber 111, one end of the refrigerant pipe 109 is connected to the outlet of the heat absorber 111, and the other end of the refrigerant pipe 109 is from the confluence with the refrigerant pipe 13D. It is connected to the refrigerant pipe 13C on the upstream side of the refrigerant (upstream side of the refrigerant of the accumulator 12).
- the indoor expansion valve 107, the solenoid valve 108, and the heat absorber 111 also form a part of the refrigerant circuit R.
- the refrigerant (part or all of the refrigerant) discharged from the outdoor heat exchanger 7 flows into the branch pipe 106, is depressurized by the indoor expansion valve 107, and then absorbs heat via the solenoid valve 108. It flows into the vessel 111 and evaporates there.
- the refrigerant absorbs heat from the air flowing in the air flow passage 113 in the process of flowing through the heat absorber 111, cools the refrigerant, and then is sucked into the compressor 2 from the refrigerant pipe 13K via the refrigerant pipe 109, the refrigerant pipe 13C, and the accumulator 12. It will be.
- 112 is a heat absorber temperature sensor for the rear seat that detects the temperature of the heat absorber 111 (the refrigerant temperature of the heat absorber 111: the heat absorber temperature TeRr) (indicated by the rear heat absorber temperature sensor in FIG. 2), and the heat pump controller 32. Is connected to the input of. Further, the above-mentioned solenoid valve 108 is connected to the output of the heat pump controller 32, and the outlet switching damper 117 and the indoor blower 118 are connected to the output of the air conditioning controller 45 and controlled by them (shown by a broken line in FIG. 2).
- each air-conditioning operation of the heating mode, the dehumidifying heating mode, the dehumidifying cooling mode, and the cooling mode is performed in the same manner as in the above-described first embodiment. Will be done.
- the air conditioning switch air conditioner ON switch
- the cooling request (rear EVA cooling request) by the heat absorber 111 for the rear seat is transmitted to the heat pump controller 32. If so, the heat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 108 to allow the refrigerant to flow through the heat absorber 111 (indicated by the solid line arrow in FIG. 12).
- the battery cooling operation is performed in the same manner as in the above-described first embodiment.
- the solenoid valve 108 is also closed and fixed in the battery cooling independent mode of the battery cooling operation of the above-described embodiment.
- the cooperative mode of the battery cooling operation of the above-described embodiment there are a state in which the solenoid valve 108 opens and the refrigerant flows through the heat absorber 111, and a state in which the solenoid valve 108 is closed and the refrigerant does not flow through the heat absorber 111. It will be in the form of existence. That is, FIG. 12 shows the flow of the refrigerant in the state where the solenoid valve 108 is open in the cooperative mode with solid arrows.
- FIG. 13 shows a block diagram of opening / closing control of the solenoid valve 108.
- the temperature of the heat absorber 111 (heat absorber temperature TeRr) detected by the heat absorber temperature sensor 112 and the target heat absorber temperature TEORr as the target value of the heat absorber temperature TeRr are set. Entered. Then, the solenoid valve control unit 121 for the endothermic device sets the upper limit value TeRrUL and the lower limit value TeRrLL with a predetermined temperature difference above and below the target heat absorber temperature TEORr.
- the solenoid valve 108 is closed. After that, the solenoid valve 108 is repeatedly opened and closed to control the endothermic temperature TeRr to the target endothermic temperature TEORr to cool the rear part of the vehicle interior.
- FIG. 14 shows the target rotation speed of the compressor 2 (compressor target rotation speed) TGNCcr based on the endothermic temperature TeRr. It is a control block diagram which calculates.
- the F / F (feed forward) operation amount calculation unit 123 of the heat pump controller 32 has an inside air temperature Tin, an air volume GaRr of air flowing in the air flow passage 113 (may be a blower voltage BLVRr of the indoor blower 118), and a heat absorber temperature.
- the F / F manipulated variable TGNCcrff of the compressor target rotation speed is calculated based on the target heat absorber temperature TEORr, which is the target value of TeRr.
- the F / B (feedback) manipulated variable calculation unit 124 performs a PID (proportional integral differential) calculation based on the target heat absorber temperature TEORr and a heat absorber temperature TeRr, or a PI (proportional integral) calculation to obtain an F of the compressor target rotation speed.
- / B Manipulation amount TGNCcrfb is calculated.
- the F / F operation amount TGNCcrff calculated by the F / F operation amount calculation unit 123 and the F / B operation amount TGNCcrfb calculated by the F / B operation amount calculation unit 124 are added by the adder 126 and are added to the limit setting unit 127. Entered.
- the lower limit rotation speed TGNCcrLimLo and the upper limit rotation speed TGNCcrLimHi are set to TGNCcr0, and then the compressor OFF control unit 128 is used to determine the compressor target rotation speed TGNCcr. Since the F / B manipulated variable TGNCcrfb cannot be obtained at the start of operation, the F / F manipulated variable TGNCcrff is determined as the compressor target rotation speed TGNCcr. The determined compressor target speed TGNCcr enters one of the inputs of 129 to the switch.
- "0" is input to the other input of the switch 129.
- This TGNCcr is the target rotation speed of the compressor 2 (target rotation speed corresponding to the heat absorber 111) required to control the endothermic temperature TeRr.
- the output of the switch 129 is also input to the maximum value selection unit 102 of FIG. 9 (shown by a broken line in FIG. 9).
- the maximum value selection unit 102 selects the maximum value from the input values of the compressor target rotation speed TGNCc, TGNCcb, and TGNCcr, and outputs the maximum value as the compressor target rotation speed TGNC.
- the heat pump controller 32 controls the operation (rotational speed) of the compressor 2 by the compressor target rotation speed TGNC selected by the maximum value selection unit 102.
- the heat pump controller 32 determines in step S18 of FIG. 15 whether or not the above-mentioned battery cooling request has been input from the battery controller 73. If there is no battery cooling request in step S18, the heat pump controller 32 proceeds to step S19, sets the compressor target rotation speed TGNCcc to "0", closes the solenoid valve 69 (chiller valve) in step S20, and proceeds to step S21.
- step S18 the heat pump controller 32 proceeds to step S28 to enter the cooperative mode and executes the opening / closing control of the solenoid valve 69 (chiller valve) of FIG. 7 described above.
- step S29 it is determined whether or not the solenoid valve 69 is closed. Then, when the solenoid valve 69 is open, the process proceeds to step S30 to calculate the compressor target rotation speed TGNCcc based on the heat medium temperature Tw with the control block of FIG. 9, and the switch 103 is set to the compressor target rotation speed. Switch to output TGNCcb.
- step S18 when there is no battery cooling request and the process proceeds from step S18 to step S19 and step S20 to step S21, the cooling mode of the air conditioning operation is executed thereafter.
- the heat pump controller 32 determines in step S21 of FIG. 15 whether an EVA cooling request has been input from the air conditioning controller 45.
- the EVA cooling request in this embodiment is the same as the air conditioning request described above, but for example, the air conditioning switch (air conditioner ON switch) for the front seat provided in the air conditioning operation unit 53 is pressed and the cooling mode is selected. Therefore, it is assumed that cooling (cooling) by the heat absorber 9 for the front seat is required.
- step S21 If the EVA cooling request has not been transmitted to the heat pump controller 32 in step S21, the heat pump controller 32 proceeds to step S22, sets the compressor target rotation speed TGNCc to "0", and closes the solenoid valve 35 (cabin valve) in step S23. , Step S24.
- step S21 when the EVA cooling request is made in step S21, the heat pump controller 32 proceeds to step S32 and executes the opening / closing control of the solenoid valve 35 (cabin valve) of FIG. 5 described above.
- step S33 it is determined whether or not the solenoid valve 35 is closed. Then, when the solenoid valve 35 is open, the process proceeds to step S34 to calculate the compressor target rotation speed TGNCc based on the endothermic temperature Te by the control block of FIG. Switch to output TGNCc.
- the heat pump controller 32 determines in step S24 of FIG. 15 whether a rear EVA cooling request has been input from the air conditioning controller 45.
- the air conditioning switch air conditioner ON switch
- the cooling mode is selected, and the heat absorber 111 for the rear seat is used. It shall mean that cooling (cooling) was requested.
- step S24 If the rear EVA cooling request has not been transmitted to the heat pump controller 32 in step S24, the heat pump controller 32 proceeds to step S25, sets the compressor target rotation speed TGNCcr to "0", and closes the solenoid valve 108 (rear EVA valve) in step S26. , Step S27.
- step S24 when the rear EVA cooling request is made in step S24, the heat pump controller 32 proceeds to step S36 and executes the opening / closing control of the solenoid valve 108 (rear EVA valve) of FIG. 13 described above.
- step S37 it is determined whether or not the solenoid valve 108 is closed. Then, when the solenoid valve 108 is open, the process proceeds to step S38 to calculate the compressor target rotation speed TGNCcr based on the endothermic temperature TeRr with the control block of FIG. Switch to output TGNCcr.
- step S27 the heat pump controller 32 selects the maximum value among the compressor target rotation speed TGNCc, TGNCcb, and TGNCcr by the maximum value selection unit 102, and determines the compressor target rotation speed TGNC.
- the compressor target rotation speeds TGNCc, TGNCcb, and TGNCcr are all set to "0" in steps S31, S35, and S39, so that the air conditioning operation is cooled. In the mode, the compressor 2 will be stopped.
- the heat pump controller 32 has the F / B operation amount calculation unit 87 of FIGS. 9 and 14 or the F / B operation amount calculation unit 87 of FIG. , 93, or 124, stop the integration operation.
- the heat pump controller 32 compresses the temperature of the heat absorber 9, the temperature of the heat medium cooled by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and the temperature of the heat absorber 111.
- the target rotation speeds TGNCc, TGNCcb, and TGNCcr of the machine 2 are calculated, and the maximum value among them is selected to control the operation of the compressor 2. Therefore, the heat absorber 9 for the front seat and the refrigerant-heat medium heat exchange In the vehicle air conditioner 1 having three evaporators such as the device 64 and the heat absorber 111 for the rear seat, even if the load in them fluctuates, the inconvenience that the cooling capacity is insufficient in all of them is solved, and the heat absorption is eliminated. It becomes possible to appropriately realize vehicle interior air conditioning by the device 9 and the heat absorber 111 and cooling control of the battery 55 by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64.
- the electromagnetic valves 35, 69, and 108 are provided to control the electromagnetic valves 35, 69, and 108 based on the heat exchanger temperature Te, the heat medium temperature Tw, the heat exchanger temperature TrRr, and the presence or absence of a cooling request by them. Cooling control by the endothermic device 9, the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and the endothermic device 111 can be accurately performed.
- the heat pump controller 32 uses the corresponding heat absorber 9, the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and the heat absorber 111. Since the corresponding compressor target rotation speeds TGNCc, TGNCcb, and TGNCcr are calculated, the target rotation speed is the target rotation speed when the solenoid valve 35, the solenoid valve 69, or the solenoid valve 108 is closed and does not need to generate a cooling action. Is not calculated, and unnecessary arithmetic processing by the heat pump controller 32 can be eliminated.
- the heat pump controller 32 sets the compressor target rotation speeds TGNCc, TGNCcb, or TGNCcr to 0, so that it is necessary to generate a cooling action. It is possible to reliably avoid the inconvenience of selecting the compressor target rotation speeds TGNCc, TGNCcb, and TGNCcr corresponding to the heat absorber 9, the refrigerant-heat medium heat exchanger 64, and the heat absorber 111.
- the heat pump controller 32 stops the integration calculation in the calculation of the compressor target rotation speeds TGNCc, TGNCcb, and TGNCcr which are not the maximum values, it is possible to avoid deterioration of controllability as well. ..
- the heat pump controller 32 controls the operation of the compressor 2 by selecting the maximum value among the F / F operation amounts TGNCcff, TGNCcbff, and TGNCcrff at the start of operation, and thus controls the operation of the compressor 2 from the start of operation.
- the heat pump controller 32 shall perform the battery alarm control of the above-described embodiment. That is, when the battery alarm is input, the heat pump controller 32 closes and fixes the solenoid valve 35 and the solenoid valve 108, and opens and fixes the solenoid valve 69.
- the heat medium temperature Tw is adopted as the temperature of the target (heat medium) to be cooled by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 (heat exchanger for temperature control), but the battery temperature Tcell May be adopted as the temperature of the object to be cooled by the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 (heat exchanger for temperature control), and the temperature of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 (hydrogen-heat medium heat exchange).
- the temperature of the vessel 64 itself, the temperature of the refrigerant exiting the refrigerant flow path 64B, etc. may be adopted as the temperature of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 (heat exchanger for temperature control).
- the temperature of the battery 55 is controlled by circulating the heat medium, but the present invention is not limited to this, and the heat exchanger for the temperature control target that directly exchanges heat between the refrigerant and the battery 55 (the target for temperature control). May be provided. In that case, the battery temperature T cell becomes the temperature of the target to be cooled by the heat exchanger for temperature control.
- the solenoid valve 35, the solenoid valve 69, and the solenoid valve 108 are used as the valve device in the present invention, but the indoor expansion valve 8, the auxiliary expansion valve 68, and the indoor expansion valve 107 can be fully closed.
- the solenoid valves 35, 69, and 108 are unnecessary, and the indoor expansion valve 8, the auxiliary expansion valve 68, and the indoor expansion valve 107 are the valve devices in the present invention.
- the compressor target rotation speed TGNCcb is set to "0" when the solenoid valve 69 is closed (steps S6 and S31), and the compressor target rotation speed TGNCc is set when the solenoid valve 35 is closed.
- the compressor target rotation speed TGNCcr was set to "0" (step S39).
- the lower limit rotation speed (control lower limit value) may be set, or the current value may be maintained.
- the heat absorber 9 for the front seat and the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 are adopted as the evaporators in the present invention
- the endothermic absorber 111 for the rear seats is taken up as an evaporator.
- the present invention is not limited to this, and in the first embodiment, a combination of the heat absorber 9 and the heat absorber 111 or a combination of the refrigerant-heat medium heat exchanger 64 and the heat absorber 111 may be used. That is, the present invention is also effective for a vehicle air conditioner having such a combination of evaporators.
- the configuration and numerical values of the refrigerant circuit R described in the examples are not limited to that, and can be changed within a range that does not deviate from the gist of the present invention.
- the present invention has been described with reference to the vehicle air conditioner 1 having each operation mode such as a heating mode, a dehumidifying heating mode, a dehumidifying cooling mode, a cooling mode, a cooperative mode, and a battery cooling independent mode.
- the present invention is also effective for a vehicle air conditioner capable of executing, for example, a cooling mode, a cooperative mode, and a battery cooling independent mode.
- Heat absorber (evaporator, heat absorber for front seat) 11 Controller 32 Heat pump controller (a part of the controller) 35, 69, 108 Solenoid valve (valve gear) 45 Air conditioning controller (composed of a part of the control device) 55 Battery (for temperature control) 61 Equipment temperature regulator 64 Refrigerant-heat medium heat exchanger (evaporator, heat exchanger for temperature control) 68 Auxiliary expansion valve 72 Vehicle controller 73 Battery controller 77 Battery temperature sensor 76 Heat medium temperature sensor 111 Heat absorber (evaporator, heat absorber for rear seat) R Refrigerant circuit
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
【課題】複数の蒸発器を有する場合に、各蒸発器における負荷が変動した場合にも、適切な温度制御を実現することができるようにした車両用空気調和装置を提供する。車両用空気調和装置1は、圧縮機2と、冷媒を蒸発させるための吸熱器9、冷媒-熱媒体熱交換器64と、制御装置11を少なくとも備えて車室内を空調する。制御装置11は、吸熱器9の温度、冷媒-熱媒体熱交換器64により冷却される熱媒体の温度を制御するために必要な圧縮機2の目標回転数TGNCc、TGNCcbをそれぞれ算出し、それらのうち、最大値を選択して圧縮機2の運転を制御する。
Description
本発明は、車両の車室内を空調する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(蒸発器)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蒸発(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、吸熱器において蒸発(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使用されると性能が低下すると共に、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。そこで、バッテリを冷却するための被温調対象用熱交換器(蒸発器)を設け、冷媒回路を循環する冷媒をこの被温調対象用熱交換器に循環させ、熱媒体と熱交換させると共に、熱交換した熱媒体をバッテリに循環させることで、バッテリを冷却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2参照)。
特許文献2のように、複数の蒸発器を有する車両用空気調和装置では、各蒸発器の前に弁装置を設け、例えば吸熱器の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御する運転モードでは、被温調対象用熱交換器の前の弁装置を開閉することでバッテリを冷却することになる。また、被温調対象用熱交換器で冷却される熱媒体の温度で圧縮機の回転数を制御する運転モードでは、吸熱器の前の弁装置を開閉することで空調を行うことになる。
そのため、例えば前者の運転モードでは熱媒体の温度が高い(被温調対象用熱交換器の負荷が大きい)にもかかわらず、吸熱器の温度が目標温度に達した場合、圧縮機の回転数が低下するため、バッテリの冷却能力が不足し、目標とする温度を達成できなくなる。また、後者の運転モードでは吸熱器の温度が高い(吸熱器の負荷が大きい)にもかかわらず、熱媒体の温度が目標温度に達した場合、同様に圧縮機の回転数が低下するため、空調能力(冷却能力)が不足し、目標とする温度を達成できなくなるという問題があった。
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、複数の蒸発器を有する場合に、各蒸発器における負荷が変動した場合にも、適切な温度制御を実現することができるようにした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、冷媒を蒸発させるための複数の蒸発器と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調するものであって、制御装置は、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度を制御するために必要な圧縮機の目標回転数をそれぞれ算出し、各蒸発器に対応して算出された複数の目標回転数のうち、最大値を選択して圧縮機の運転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、上記発明において各蒸発器への冷媒の流通を制御するための複数の弁装置を備え、制御装置は、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度、若しくは、各蒸発器による冷却要求の有無に基づき、弁装置を制御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、上記発明において弁装置は、開閉弁、若しくは、全閉可能な流量調整弁であり、制御装置は、弁装置が開いている場合、当該弁装置が冷媒の流通を制御する蒸発器に対応する目標回転数を算出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、上記発明において制御装置は、弁装置が閉じている場合、当該弁装置が冷媒の流通を制御する蒸発器に対応する目標回転数を0、若しくは、制御下限値、或いは、現在の値に維持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、上記各発明において制御装置は、目標回転数の算出において、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度に基づくフィードバック演算を行うと共に、このフィードバック演算には積分演算を含み、最大値では無い目標回転数の算出においては、積分演算を停止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、上記各発明において制御装置は、目標回転数の算出において、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算を行うと共に、運転開始時には、フィードフォワード演算により算出された各蒸発器に対応した圧縮機の目標回転数のうち、最大値を選択して圧縮機の運転を制御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、上記各発明において複数の蒸発器は、冷媒を蒸発させて車室内の前部に供給する空気を冷却するためのフロントシート用吸熱器と、冷媒を蒸発させて車室内の後部に供給する空気を冷却するためのリアシート用吸熱器と、冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器、のうちの何れか二つ、又は、全てであ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、請求項3又は請求項4の発明において複数の蒸発器は、冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器を含み、制御装置は、被温調対象の温度が所定の上限値以上になった場合、又は、当該上限値より高くなった場合、被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御するための弁装置を開いた状態に固定し、それ以外の弁装置は閉じた状態に固定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、バッテリであ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、冷媒を蒸発させるための複数の蒸発器と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、制御装置が、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度を制御するために必要な圧縮機の目標回転数をそれぞれ算出し、各蒸発器に対応して算出された複数の目標回転数のうち、最大値を選択して圧縮機の運転を制御するようにしたので、複数の蒸発器を有する車両用空気調和装置において、各蒸発器における負荷が変動した場合にも、全ての蒸発器において冷却能力不足が発生する不都合を解消し、各蒸発器による適切な温度制御を実現することができるようになる。
これにより、例えば請求項7の発明の如く、複数の蒸発器が、冷媒を蒸発させて車室内の前部に供給する空気を冷却するためのフロントシート用吸熱器と、冷媒を蒸発させて車室内の後部に供給する空気を冷却するためのリアシート用吸熱器と、冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器、のうちの何れか二つ、又は、全てである場合、各吸熱器や被温調対象用熱交換器における負荷が変動した場合にも、空調能力や被温調対象の冷却能力が発生する不都合を解消し、適切な空調制御や被温調対象の冷却制御を実現することが可能となる。これは、請求項9の発明の如く被温調対象がバッテリである場合に極めて効果的である。
更に、請求項2の発明の如く各蒸発器への冷媒の流通を制御するための複数の弁装置を設け、制御装置により、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度、若しくは、各蒸発器による冷却要求の有無に基づき、弁装置を制御するようにすれば、複数の蒸発器を有する車両用空気調和装置であっても、各蒸発器による冷却制御を的確に行うことができるようになる。
この場合、請求項3の発明の如く弁装置を、開閉弁、若しくは、全閉可能な流量調整弁にて構成し、制御装置が、弁装置が開いている場合、当該弁装置が冷媒の流通を制御する蒸発器に対応する目標回転数を算出するようにすれば、弁装置が閉じている蒸発器、即ち、冷却作用を発生させる必要の無い蒸発器については、目標回転数の算出を行わないようにし、制御装置による不必要な演算処理を解消することができるようになる。
更に、請求項4の発明の如く制御装置が、弁装置が閉じている場合、当該弁装置が冷媒の流通を制御する蒸発器に対応する目標回転数を0、若しくは、制御下限値、或いは、現在の値に維持するようにすれば、冷却作用を発生させる必要の無い蒸発器に対応する目標回転数が選択される不都合を確実に回避することが可能となる。
ここで、目標回転数の算出において、制御装置が、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度に基づくフィードバック演算を行うと共に、このフィードバック演算に積分演算が含まれる場合、選択されなかった目標回転数の積分演算が継続されると、その後、当該目標回転数が選択された場合に制御性が悪化する危険性がある。
そこで、請求項5の発明の如く、制御装置が、最大値では無い目標回転数の算出においては、積分演算を停止するようにすれば、係る制御性の悪化を未然に回避することができるようになる。
また、目標回転数の算出において、制御装置が、各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算を行う場合、請求項6の発明の如く、運転開始時には、フィードフォワード演算により算出された各蒸発器に対応した圧縮機の目標回転数のうち、最大値を選択して圧縮機の運転を制御するようにすれば、運転開始時から全ての蒸発器において冷却能力不足が発生する不都合を解消し、各蒸発器による適切な温度制御を実現することができるようになる。
また、請求項8の発明の如く複数の蒸発器が、冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器を含むとき、制御装置が、被温調対象の温度が所定の上限値以上になった場合、又は、当該上限値より高くなった場合、被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御するための弁装置を開いた状態に固定し、それ以外の弁装置は閉じた状態に固定するようにすれば、被温調対象の温度が所定の上限値以上になった場合、又は、当該上限値より高くなったことで、被温調対象用熱交換器に冷媒を常時流通させ、他の蒸発器には冷媒を流さないようにして、被温調対象の温度を迅速に低下させることができるようになる。これにより、請求項9の発明の如く被温調対象がバッテリであるとき、その温度が過剰に上昇してしまう不都合を未然に回避し、劣化を防止して、その寿命を延ばすことが可能となる。
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の圧縮機2他の各機器も、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、冷房モードの各空調運転と、除霜モードと、協調モード、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(急速充電器や普通充電器)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、流量調整弁)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(蒸発)させる蒸発器の実施例であるフロントシート用吸熱器としての吸熱器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、吸熱器9用の弁装置としての開閉弁である電磁弁35(後述するフローチャートや制御ブロック図ではキャビン弁で示す。以下、同じ)を順次介して吸熱器9の冷媒入口側に接続されている。この電磁弁35が吸熱器9への冷媒の流通を制御するための弁装置である。
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。更に、実施例では室内膨張弁8と電磁弁35は電磁弁付き膨張弁にて構成している。
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に流入する外気と内気の比率を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。本出願では吸込切換ダンパ26により調整される外気と内気の比率を内外気比率RECrateと称し、この内外気比率RECrate=1のときに内気が100%、外気が0%の内気循環モードとなり、内外気比率RECrate=0のときに外気が100%、内気が0%の外気導入モードとなる。そして、0<内外気比率RECrate<1のときに0%<内気<100%、且つ、100%>外気>0%の内外気中間位置となる。即ち、本出願において内外気比率RECrateは空気流通路3の吸熱器9に流入する空気のうちの内気の割合を意味する。
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、蒸発器である被温調対象用熱交換器としての冷媒-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(図4他に破線矢印で示す)。
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、弁装置としての開閉弁である電磁弁(後述するフローチャートや制御ブロック図ではチラー弁で示す。以下、同じ)69が順次設けられている。この電磁弁69が冷媒-熱媒体熱交換器64への冷媒の流通を制御するための弁装置である。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。尚、実施例では補助膨張弁68と電磁弁69も電磁弁付き膨張弁にて構成している。
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、冷媒配管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63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、車室内の空気温度(内気温度Tin)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VSP)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(キャビン弁)及び電磁弁69(チラー弁)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(図2に破線で示す箇所は実施例2で詳述する)。
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の入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、バッテリ55の発熱量(通電量等からバッテリコントローラ73が算出)等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。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、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。また、車両コントローラ72からは走行用モータの出力Mpowerがヒートポンプコントローラ32や空調コントローラ45に送信される。
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、冷房モードの各空調運転と、協調モード、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。尚、ヒートポンプコントローラ32は運転中、循環ポンプ62を運転し、図4~図6に破線矢印で示すように熱媒体配管66内に熱媒体を循環させるものとする。
(1)空調運転
先ず、車室内を空調する空調運転について説明する。
(1-1)暖房モード
最初に、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。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。
先ず、車室内を空調する空調運転について説明する。
(1-1)暖房モード
最初に、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。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。
(1-2)除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードについて説明する。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。
次に、除湿暖房モードについて説明する。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。
(1-3)除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードについて説明する。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。
次に、除湿冷房モードについて説明する。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。
(1-4)冷房モード
次に、図4を参照しながら冷房モードについて説明する。図4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。
次に、図4を参照しながら冷房モードについて説明する。図4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。
(1-5)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。
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やバッテリ温度Tcell等の運転条件や環境条件、設定条件の変化により、空調運転のモードを切り換える。
(2)除霜モード
次に、室外熱交換器7の除霜モードについて説明する。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。
次に、室外熱交換器7の除霜モードについて説明する。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。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。
(3)バッテリ冷却運転
次に、バッテリ冷却運転について説明する。実施例のバッテリ冷却運転は、協調モードと、バッテリ冷却単独モードの二つの運転モードがある。先ず、各運転モードの冷媒の流れ方を説明する。
次に、バッテリ冷却運転について説明する。実施例のバッテリ冷却運転は、協調モードと、バッテリ冷却単独モードの二つの運転モードがある。先ず、各運転モードの冷媒の流れ方を説明する。
(3-1)協調モード
先ず、図6を参照しながらバッテリ冷却運転の協調モードについて説明する。図6は協調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。協調モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20を開き、電磁弁21、及び、電磁弁22を閉じる。また、電磁弁35と電磁弁69は後述する如く開閉制御する。
先ず、図6を参照しながらバッテリ冷却運転の協調モードについて説明する。図6は協調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。協調モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20を開き、電磁弁21、及び、電磁弁22を閉じる。また、電磁弁35と電磁弁69は後述する如く開閉制御する。
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6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6に破線矢印で示す)。
この協調モードでは、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を図5に示す如く開閉制御する。
即ち、図5は協調モードにおける電磁弁35の開閉制御のブロック図を示している。ヒートポンプコントローラ32の吸熱器用電磁弁制御部95には吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teと、当該吸熱器温度Teの目標値としての目標吸熱器温度TEOが入力される。そして、吸熱器用電磁弁制御部95は、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(上限値TeULを上回った場合、又は、上限値TeUL以上となった場合。以下、同じ)、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(下限値TeLLを下回った場合、又は、TeLL以下となった場合。以下、同じ)、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、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。
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を図7に示す如く開閉制御する。
尚、前述した吸熱器温度Teは、実施例における吸熱器9の温度又はそれにより冷却される対象(空気)の温度である。また、熱媒体温度Twは、実施例における冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)により冷却される対象(熱媒体)の温度として採用しているが、被温調対象であるバッテリ55の温度を示す指標でもある(以下、同じ)。
図7はこの協調モードにおける電磁弁69の開閉制御のブロック図を示している。ヒートポンプコントローラ32の被温調対象用電磁弁制御部90には熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twと、当該熱媒体温度Twの目標値としての所定の目標熱媒体温度TWOが入力される。そして、被温調対象用電磁弁制御部90は、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TwULと下限値TwLLを設定し、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TwULまで上昇した場合(上限値TwULを上回った場合、又は、上限値TwUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を開放する(電磁弁69開指示)。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TwLLまで低下した場合(下限値TwLLを下回った場合、又は、下限値TwLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を閉じる(電磁弁69閉指示)。以後、このような電磁弁69の開閉を繰り返して、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。
(3-2)バッテリ冷却単独モード
次に、図8を参照しながらバッテリ冷却運転のバッテリ冷却単独モードについて説明する。図8は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。
次に、図8を参照しながらバッテリ冷却運転のバッテリ冷却単独モードについて説明する。図8は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8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を開いた状態に固定して、バッテリ55の冷却を行う。
(3-3)バッテリ冷却運転の協調モードでのヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の制御
次に、図9、図10を参照しながら、バッテリ冷却運転の協調モードでのヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の制御について説明する。
次に、図9、図10を参照しながら、バッテリ冷却運転の協調モードでのヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の制御について説明する。
(3-3-1)圧縮機2の制御ブロック
図9は圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNC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。先ず、図9の下側は吸熱器温度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、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。
図9は圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNC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。先ず、図9の下側は吸熱器温度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、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(フィードバック)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(比例積分微分)演算、若しくは、PI(比例積分)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、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。尚、運転開始時にはF/B操作量TGNCcfbは得られないため、F/F操作量TGNCcffが圧縮機目標回転数TGNCcとして決定されることになる。決定された圧縮機目標回転数TGNCcは切換器に101の一方の入力に入る。この切換器101の他方の入力には、実施例では「0」が入力される。切換器101は電磁弁35(キャビン弁)が閉じているときは「0」を選択して出力し(TGNCc=0)、開いているときはTGNCcを出力する。このTGNCcが吸熱器温度Teを制御するために必要な圧縮機2の目標回転数(吸熱器9に対応する目標回転数)である。そして、切換器101の出力は、最大値選択部102に入力される。
次に、図9の上側は熱媒体温度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、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55の発熱量(バッテリコントローラ73から送信される)と、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、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TGNCcwff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(バッテリコントローラ73から送信される)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、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。尚、運転開始時にはF/B操作量TGNCcbfbは得られないため、F/F操作量TGNCcbffが圧縮機目標回転数TGNCcbとして決定されることになる。決定された圧縮機目標回転数TGNCcbは切換器に103の一方の入力に入る。この切換器103の他方の入力には、実施例では「0」が入力される。切換器103は電磁弁69(チラー弁)が閉じているときは「0」を選択して出力し(TGNCcb=0)、開いているときはTGNCcbを出力する。このTGNCcbが熱媒体を冷却するために必要な圧縮機2の目標回転数(冷媒-熱媒体熱交換器64に対応した目標回転数)である。そして、切換器103の出力も、最大値選択部102に入力される。
この最大値選択部102は、入力された値のうち、最大値を選択し、圧縮機目標回転数TGNCとして出力する。ヒートポンプコントローラ32は、この最大値選択部102で選択された圧縮機目標回転数TGNCにより圧縮機2の運転(回転数)を制御することになる。
(3-3-2)圧縮機目標回転数TGNCの決定
次に、図10のフローチャートを参照しながら、ヒートポンプコントローラ32によるバッテリ冷却運転の協調モードでの圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCの決定制御について説明する。尚、この例では空調要求は出されているものとする。この空調要求とは、例えば空調操作部53の空調スイッチ(エアコンONスイッチ)が押されたことであり、空調コントローラ45からヒートポンプコントローラ32に入力される。
次に、図10のフローチャートを参照しながら、ヒートポンプコントローラ32によるバッテリ冷却運転の協調モードでの圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCの決定制御について説明する。尚、この例では空調要求は出されているものとする。この空調要求とは、例えば空調操作部53の空調スイッチ(エアコンONスイッチ)が押されたことであり、空調コントローラ45からヒートポンプコントローラ32に入力される。
ヒートポンプコントローラ32は図10のステップS1で、バッテリコントローラ73からのバッテリ冷却要求が入力されたか判断する。この場合、バッテリコントローラ73は例えば熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcellが所定値以上に上昇した場合にバッテリ冷却要求を出力し、ヒートポンプコントローラ32や空調コントローラ45に送信するものである。ステップS1でバッテリ冷却要求が無い場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS2に進み、前述した空調運転(暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード)を実行する。
一方、ステップS1でバッテリ冷却要求があった場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS3に進んで協調モードに移行し、前述した図7の電磁弁69(チラー弁)の開閉制御を実行する。次に、ステップS4で、電磁弁69が閉じているか否か判断する。そして、電磁弁69が開いている場合、ステップS5に進んで図9の制御ブロックで熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCcbを算出すると共に、切換器103を、この圧縮機目標回転数TGNCcbを出力するように切り換える。
他方、ステップS4で電磁弁69が閉じている場合は、ステップS6に進んで図9の制御ブロックでの熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCcbの演算を停止すると共に、切換器103を、「0」を出力するように切り換える(TGNCcb=0)。
次に、ステップS7に進んで前述した図5の電磁弁35(キャビン弁)の開閉制御を実行する。次に、ステップS8で、電磁弁35が閉じているか否か判断する。そして、電磁弁35が開いている場合、ステップS9に進んで図9の制御ブロックで吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcを算出すると共に、切換器101を、この圧縮機目標回転数TGNCcを出力するように切り換える。
他方、ステップS8で電磁弁35が閉じている場合は、ステップS10に進んで図9の制御ブロックでの吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcの演算を停止すると共に、切換器101を、「0」を出力するように切り換える(TGNCc=0)。
そして、最後にステップS11に進み、ヒートポンプコントローラ32は最大値選択部102により、圧縮機目標回転数TGNCcとTGNCcbのうちの最大値を選択し、圧縮機目標回転数TGNCとして決定する。尚、電磁弁69及び35が閉じている場合、ステップS6とステップS10で圧縮機目標回転数TGNCcとTGNCcbは何れも「0」になるので、圧縮機2は停止することになる。
また、ステップS11の判断で、最大値では無かった圧縮機目標回転数TGNCc、又は、TGNCcbについては、ヒートポンプコントローラ32は図9のF/B操作量演算部87、又は、93における積分演算を停止する。
以上のように、実施例のヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却運転の協調モードにおいて、吸熱器9の温度や冷媒-熱媒体熱交換器64で冷却される熱媒体の温度を制御するために必要な圧縮機2の目標回転数TGNCc、TGNCcbをそれぞれ算出し、それらのうちの最大値を選択して圧縮機2の運転を制御するようにしたので、吸熱器9や冷媒-熱媒体熱交換器64のような複数の蒸発器を有する車両用空気調和装置1において、それらにおける負荷が変動した場合にも、全てにおいて冷却能力不足が発生する不都合を解消し、吸熱器9による車室内空調と、冷媒-熱媒体熱交換器64によるバッテリ55の冷却制御を適切に実現することができるようになる。
更に、電磁弁35、69を設けて吸熱器温度Teや熱媒体温度Tw、それらによる冷却要求の有無に基づいて電磁弁35、69を制御するようにしたので、吸熱器9や冷媒-熱媒体熱交換器64による冷却制御を的確に行うことができるようになる。
この場合、ヒートポンプコントローラ32は、電磁弁35や電磁弁69が開いている場合、それが対応する吸熱器9や冷媒-熱媒体熱交換器64に対応する圧縮機目標回転数TGNCc、TGNCcbを算出するようにしたので、電磁弁35や69が閉じており、冷却作用を発生させる必要の無いものについては、目標回転数の算出を行わないようにし、ヒートポンプコントローラ32による不必要な演算処理を解消することができるようになる。
更に、ヒートポンプコントローラ32は、電磁弁35や電磁弁69が閉じている場合、圧縮機目標回転数TGNCcやTGNCcbを0にするので、冷却作用を発生させる必要の無い吸熱器9や冷媒-熱媒体熱交換器64に対応する圧縮機目標回転数TGNCcやTGNCcbが選択される不都合を確実に回避することが可能となる。
また、ヒートポンプコントローラ32は、最大値では無い圧縮機目標回転数TGNCcやTGNCcbの算出においては、積分演算を停止するので、制御性の悪化を未然に回避することができるようになる。
また、ヒートポンプコントローラ32は、運転開始時には、F/F操作量TGNCcffとTGNCcbffのうち、最大値を選択して圧縮機2の運転を制御するので、運転開始時から吸熱器9及び冷媒-熱媒体熱交換器64において冷却能力不足が発生する不都合を解消し、それらによる適切な温度制御を実現することができるようになる。
(3-4)バッテリアラーム制御
ここで、ヒートポンプコントローラ32によるバッテリアラーム制御について、図11を参照しながら説明する。例えば、前述した制御において、吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcが最大値として選択されている状態において、何らかの要因によりバッテリ温度Tcellが所定の上限値TcellUL以上になった場合、又は、上限値TcellULより高くなった場合、バッテリコントローラ73からヒートポンプコントローラ32にバッテリアラームが送信される。
ここで、ヒートポンプコントローラ32によるバッテリアラーム制御について、図11を参照しながら説明する。例えば、前述した制御において、吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcが最大値として選択されている状態において、何らかの要因によりバッテリ温度Tcellが所定の上限値TcellUL以上になった場合、又は、上限値TcellULより高くなった場合、バッテリコントローラ73からヒートポンプコントローラ32にバッテリアラームが送信される。
ヒートポンプコントローラ32は、図11のステップS12でバッテリ要求があるか否か判断し、バッテリコントローラ73からバッテリ冷却要求が来ていない場合、ステップS13に進んで電磁弁69を閉じ、ステップS16に進む。一方、バッテリコントローラ73からバッテリ要求が来ている場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS12からステップS14に進んで上記バッテリアラームが来ているか否か判断する。そして、バッテリアラームが来ていない場合、ステップS15に進んで前述した電磁弁69(チラー弁)の開閉制御を行い、ステップS16に進む。
ステップS16では前述した空調要求があるか否か判断する。そして、空調要求が無い場合はステップS17に進み、電磁弁35(キャビン弁)を閉じる。一方、空調要求がある場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS16からステップS17aに進み、前述した電磁弁35の開閉制御を行う。他方、ステップS14でバッテリコントローラ73からバッテリアラームが送信されている場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS17bに進み、電磁弁69(チラー弁)を開いた状態に固定すると共に、ステップS17cに進んで電磁弁35(キャビン弁)を閉じた状態に固定する。この状態が前述したバッテリ冷却単独モードである。
即ち、バッテリ55の温度Tcellが所定の上限値TcellUL以上になった場合、又は、当該上限値TcellULより高くなった場合、冷媒-熱媒体熱交換器64には冷媒が常時流通され、吸熱器9には冷媒は流れなくなる。これにより、バッテリ55の温度を迅速に低下させることができるようになり、バッテリ55の温度が過剰に上昇してしまう不都合を未然に回避し、劣化を防止して、寿命を延ばすことが可能となる。
次に、図12~図15を参照しながら、本発明の他の実施例について説明する。図12は本発明を適用可能な他の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。図12は車室内の後部(リアシート)に供給する空気を冷却するための蒸発器であるリアシート用吸熱器としての吸熱器111(図2、図15ではリアエバで示す)を備えた車両用空気調和装置1の一例である。尚、この図において図1と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。但し、この実施例で吸熱器9は、車室内の前部(フロントシート)に供給する空気を冷却するためのフロントシート用吸熱器となる。
そして、114はリアシート用のHVACユニットであり、吸熱器111はこのリアシート用のHVACユニット114の空気流通路113に設けられる。リアシート用のHVACユニット114の空気流通路113にも吸熱器111の空気上流側に外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されている(図12では吸込口116で代表して示す)。
更に、この吸込切換ダンパ117の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路113に送給するためのリアシート用の室内送風機(ブロワファン。図2ではリア室内送風機で示す)118が設けられている。尚、119は吸熱器111を経た空気流通路113内の空気を車室内の後部(リアシート)に吹き出すためのリアシート用の複数の吹出口である(図12では119で代表して示す)。この吹出口119にも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117(図2ではリア吹出口切換ダンパで示す)が設けられている。
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、分岐配管106の一端が接続されている。この分岐配管106には実施例では機械式の膨張弁から構成されたリアシート用の室内膨張弁107と、弁装置としての開閉弁である電磁弁(後述するフローチャートや制御ブロック図ではリアエバ弁で示す。以下、同じ)108が順次設けられている。この電磁弁108が吸熱器111への冷媒の流通を制御するための弁装置である。室内膨張弁107は吸熱器111に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、吸熱器111における冷媒の過熱度を調整する。尚、実施例では室内膨張弁107と電磁弁108も電磁弁付き膨張弁にて構成している。
そして、分岐配管106の他端は吸熱器111に接続されており、この吸熱器111の出口には冷媒配管109の一端が接続され、冷媒配管109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、これら室内膨張弁107や電磁弁108、吸熱器111も冷媒回路Rの一部を構成することになる。
電磁弁108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106に流入し、室内膨張弁107で減圧された後、電磁弁108を経て吸熱器111に流入して、そこで蒸発する。冷媒は吸熱器111を流れる過程で空気流通路113内を流通する空気から吸熱し、それを冷却した後、冷媒配管109、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。
また、112は吸熱器111の温度(吸熱器111の冷媒温度:吸熱器温度TeRr)を検出するリアシート用の吸熱器温度センサであり(図2ではリア吸熱器温度センサで示す)、ヒートポンプコントローラ32の入力に接続されている。更に、前述した電磁弁108はヒートポンプコントローラ32の出力に接続され、吹出口切換ダンパ117及び室内送風機118は空調コントローラ45の出力に接続されてそれらに制御される(図2に破線で示す)。
(4)リアシート用の吸熱器111がある場合の空調運転とバッテリ冷却運転
この実施例においても前述した実施例1と同様に暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードの各空調運転が行われる。この冷房モードのなかで、例えば空調操作部53に設けられたリアシート用の空調スイッチ(エアコンONスイッチ)が押され、リアシート用の吸熱器111による冷却要求(リアエバ冷却要求)がヒートポンプコントローラ32に送信された場合、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁108を開いて吸熱器111に冷媒を流す(図12に実線矢印で示す)。
この実施例においても前述した実施例1と同様に暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードの各空調運転が行われる。この冷房モードのなかで、例えば空調操作部53に設けられたリアシート用の空調スイッチ(エアコンONスイッチ)が押され、リアシート用の吸熱器111による冷却要求(リアエバ冷却要求)がヒートポンプコントローラ32に送信された場合、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁108を開いて吸熱器111に冷媒を流す(図12に実線矢印で示す)。
また、この実施例においても前述した実施例1と同様にバッテリ冷却運転が行われる。但し、この実施例では、前述した実施例のバッテリ冷却運転のバッテリ冷却単独モードにおいて、電磁弁108も閉固定とされる。また、前述した実施例のバッテリ冷却運転の協調モードのなかで、電磁弁108が開き、吸熱器111に冷媒を流す状態と、電磁弁108を閉じて吸熱器111には冷媒を流さない状態が存在するかたちとなる。即ち、図12は協調モードで電磁弁108が開いている状態の冷媒の流れ方を実線矢印で示している。
(4-1)リアシート用の電磁弁108の制御
次に、図13を参照しながらこの実施例における電磁弁108の開閉制御について説明する。電磁弁108は吸熱器温度センサ112が検出する吸熱器111の温度(吸熱器温度TeRr)に基づいて図13に示す如く開閉制御される。即ち、図13は電磁弁108の開閉制御のブロック図を示している。
次に、図13を参照しながらこの実施例における電磁弁108の開閉制御について説明する。電磁弁108は吸熱器温度センサ112が検出する吸熱器111の温度(吸熱器温度TeRr)に基づいて図13に示す如く開閉制御される。即ち、図13は電磁弁108の開閉制御のブロック図を示している。
ヒートポンプコントローラ32の吸熱器用電磁弁制御部121には吸熱器温度センサ112が検出する吸熱器111の温度(吸熱器温度TeRr)と、当該吸熱器温度TeRrの目標値としての目標吸熱器温度TEORrが入力される。そして、吸熱器用電磁弁制御部121は、目標吸熱器温度TEORrの上下に所定の温度差を有して上限値TeRrULと下限値TeRrLLを設定する。そして、電磁弁108を閉じている状態から吸熱器温度TeRrが高くなり、上限値TeRrULまで上昇した場合(上限値TeRrULを上回った場合、又は、上限値TeRrUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁108を開放する。これにより、冷媒は吸熱器111に流入して蒸発し、空気流通路113を流通する空気を冷却する。
その後、吸熱器温度TeRrが下限値TeRrLLまで低下した場合(下限値TeRrLLを下回った場合、又は、TeRrLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁108を閉じる。以後、このような電磁弁108の開閉を繰り返して、吸熱器温度TeRrを目標吸熱器温度TEORrに制御し、車室内後部の冷房を行う。
(4-2)リアシート用の吸熱器111の吸熱器温度TeRrによる圧縮機2の制御
次に、図14は吸熱器温度TeRrに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcrを算出する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123は内気温度Tinと、空気流通路113内を流通する空気の風量GaRr(室内送風機118のブロワ電圧BLVRrでもよい)と、吸熱器温度TeRrの目標値である目標吸熱器温度TEORrに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcrffを算出する。
次に、図14は吸熱器温度TeRrに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcrを算出する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123は内気温度Tinと、空気流通路113内を流通する空気の風量GaRr(室内送風機118のブロワ電圧BLVRrでもよい)と、吸熱器温度TeRrの目標値である目標吸熱器温度TEORrに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcrffを算出する。
また、F/B(フィードバック)操作量演算部124は目標吸熱器温度TEORrと吸熱器温度TeRrに基づくPID(比例積分微分)演算、若しくは、PI(比例積分)演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcrfbを算出する。そして、F/F操作量演算部123が算出したF/F操作量TGNCcrffとF/B操作量演算部124が算出したF/B操作量TGNCcrfbは加算器126で加算され、リミット設定部127に入力される。
リミット設定部127では制御上の下限回転数TGNCcrLimLoと上限回転数TGNCcrLimHiのリミットが付けられてTGNCcr0とされた後、圧縮機OFF制御部128を経て圧縮機目標回転数TGNCcrとして決定される。尚、運転開始時にはF/B操作量TGNCcrfbは得られないため、F/F操作量TGNCcrffが圧縮機目標回転数TGNCcrとして決定されることになる。決定された圧縮機目標回転数TGNCcrは切換器に129の一方の入力に入る。
この切換器129の他方の入力には、実施例では「0」が入力される。切換器129は電磁弁108(リアエバ弁)が閉じているときは「0」を選択して出力し(TGNCcr=0)、開いているときはTGNCcrを出力する。このTGNCcrが吸熱器温度TeRrを制御するために必要な圧縮機2の目標回転数(吸熱器111に対応する目標回転数)である。そして、切換器129の出力も、図9の最大値選択部102に入力される(図9に破線で示す)。
この実施例の場合、最大値選択部102は入力された圧縮機目標回転数TGNCc、TGNCcb、TGNCcrの各値のうち、最大値を選択し、圧縮機目標回転数TGNCとして出力することになる。そして同様に、ヒートポンプコントローラ32は、この最大値選択部102で選択された圧縮機目標回転数TGNCにより圧縮機2の運転(回転数)を制御することになる。
(4-3)リアシート用の吸熱器111がある場合の圧縮機目標回転数TGNCの決定
次に、図15のフローチャートを参照しながら、この実施例におけるヒートポンプコントローラ32による熱媒体温度Twと、吸熱器温度Te、吸熱器温度TeRrに基づく圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCの決定制御について説明する。
次に、図15のフローチャートを参照しながら、この実施例におけるヒートポンプコントローラ32による熱媒体温度Twと、吸熱器温度Te、吸熱器温度TeRrに基づく圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCの決定制御について説明する。
ヒートポンプコントローラ32は図15のステップS18で、バッテリコントローラ73から前述したバッテリ冷却要求が入力されたか判断する。ステップS18でバッテリ冷却要求が無い場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS19に進み、圧縮機目標回転数TGNCcbを「0」とし、ステップS20で電磁弁69(チラー弁)を閉じ、ステップS21に進む。
一方、ステップS18でバッテリ冷却要求があった場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS28に進んで協調モードとなり、前述した図7の電磁弁69(チラー弁)の開閉制御を実行する。次に、ステップS29で、電磁弁69が閉じているか否か判断する。そして、電磁弁69が開いている場合、ステップS30に進んで図9の制御ブロックで熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCcbを算出すると共に、切換器103を、この圧縮機目標回転数TGNCcbを出力するように切り換える。
他方、ステップS29で電磁弁69が閉じている場合は、ステップS31に進んで図9の制御ブロックでの熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCcbの演算を停止すると共に、切換器103を、「0」を出力するように切り換え(TGNCcb=0)、ステップS21に進む。
尚、この実施例では、バッテリ冷却要求が無く、ステップS18からステップS19、ステップS20を経てステップS21に進んだ場合、以降は空調運転の冷房モードが実行されることになる。
そして、ヒートポンプコントローラ32は図15のステップS21で、空調コントローラ45からエバ冷却要求が入力されたか判断する。この実施例でのエバ冷却要求は、前述した空調要求と同様であるが、例えば空調操作部53に設けられたフロントシート用の空調スイッチ(エアコンONスイッチ)が押され、且つ、冷房モードが選択されて、フロントシート用の吸熱器9による冷却(冷房)が要求されたことを意味するものとする。
ステップS21でエバ冷却要求がヒートポンプコントローラ32に送信されていない場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS22に進み、圧縮機目標回転数TGNCcを「0」とし、ステップS23で電磁弁35(キャビン弁)を閉じ、ステップS24に進む。
一方、ステップS21でエバ冷却要求があった場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS32に進み、前述した図5の電磁弁35(キャビン弁)の開閉制御を実行する。次に、ステップS33で、電磁弁35が閉じているか否か判断する。そして、電磁弁35が開いている場合、ステップS34に進んで図9の制御ブロックで吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcを算出すると共に、切換器101を、この圧縮機目標回転数TGNCcを出力するように切り換える。
他方、ステップS33で電磁弁35が閉じている場合は、ステップS35に進んで図9の制御ブロックでの吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcの演算を停止すると共に、切換器101を、「0」を出力するように切り換え(TGNCc=0)、ステップS24に進む。
次に、ヒートポンプコントローラ32は図15のステップS24で、空調コントローラ45からリアエバ冷却要求が入力されたか判断する。この実施例でのリアエバ冷却要求は、前述した空調操作部53に設けられたリアシート用の空調スイッチ(エアコンONスイッチ)が押され、且つ、冷房モードが選択されて、リアシート用の吸熱器111による冷却(冷房)が要求されたことを意味するものとする。
ステップS24でリアエバ冷却要求がヒートポンプコントローラ32に送信されていない場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS25に進み、圧縮機目標回転数TGNCcrを「0」とし、ステップS26で電磁弁108(リアエバ弁)を閉じ、ステップS27に進む。
一方、ステップS24でリアエバ冷却要求があった場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS36に進み、前述した図13の電磁弁108(リアエバ弁)の開閉制御を実行する。次に、ステップS37で、電磁弁108が閉じているか否か判断する。そして、電磁弁108が開いている場合、ステップS38に進んで図14の制御ブロックで吸熱器温度TeRrに基づく圧縮機目標回転数TGNCcrを算出すると共に、切換器129を、この圧縮機目標回転数TGNCcrを出力するように切り換える。
他方、ステップS37で電磁弁108が閉じている場合は、ステップS39に進んで図14の制御ブロックでの吸熱器温度TeRrに基づく圧縮機目標回転数TGNCcrの演算を停止すると共に、切換器129を、「0」を出力するように切り換え(TGNCcr=0)、ステップS27に進む。
そして、ステップS27では、ヒートポンプコントローラ32は最大値選択部102により、圧縮機目標回転数TGNCcと、TGNCcbと、TGNCcrのうちの最大値を選択し、圧縮機目標回転数TGNCとして決定する。尚、全ての電磁弁69、35、108が閉じている場合、ステップS31、ステップS35、ステップS39で圧縮機目標回転数TGNCc、TGNCcb、TGNCcrは何れも「0」になるので、空調運転が冷房モードである場合には、圧縮機2は停止することになる。
また、ステップS27の判断で、最大値では無かった圧縮機目標回転数TGNCc、又は、TGNCcb、又は、TGNCcrについては、ヒートポンプコントローラ32は図9、図14のF/B操作量演算部87、又は、93、又は、124における積分演算を停止する。
以上のようにこの実施例では、ヒートポンプコントローラ32は、吸熱器9の温度や冷媒-熱媒体熱交換器64で冷却される熱媒体の温度、吸熱器111の温度を制御するために必要な圧縮機2の目標回転数TGNCc、TGNCcb、TGNCcrをそれぞれ算出し、それらのうちの最大値を選択して圧縮機2の運転を制御するので、フロントシート用の吸熱器9、冷媒-熱媒体熱交換器64、リアシート用の吸熱器111のように三つの蒸発器を有する車両用空気調和装置1において、それらにおける負荷が変動した場合にも、全てにおいて冷却能力不足が発生する不都合を解消し、吸熱器9や吸熱器111による車室内空調と、冷媒-熱媒体熱交換器64によるバッテリ55の冷却制御を適切に実現することができるようになる。
この場合も、電磁弁35、69、108を設けて吸熱器温度Teや熱媒体温度Tw、吸熱器温度TrRr、それらによる冷却要求の有無に基づいて電磁弁35、69、108を制御するので、吸熱器9や冷媒-熱媒体熱交換器64、吸熱器111による冷却制御を的確に行うことができるようになる。
また、この実施例においてもヒートポンプコントローラ32は、電磁弁35や電磁弁69、電磁弁108が開いている場合、それが対応する吸熱器9や冷媒-熱媒体熱交換器64、吸熱器111に対応する圧縮機目標回転数TGNCc、TGNCcb、TGNCcrを算出するので、電磁弁35、電磁弁69、或いは、電磁弁108が閉じており、冷却作用を発生させる必要の無いものについては、目標回転数の算出を行わないようにし、ヒートポンプコントローラ32による不必要な演算処理を解消することができるようになる。
また、ヒートポンプコントローラ32は、電磁弁35、電磁弁69、或いは、電磁弁108が閉じている場合、圧縮機目標回転数TGNCc、TGNCcb、或いは、TGNCcrを0にするので、冷却作用を発生させる必要の無い吸熱器9や冷媒-熱媒体熱交換器64、吸熱器111に対応する圧縮機目標回転数TGNCcやTGNCcb、TGNCcrが選択される不都合を確実に回避することが可能となる。
更に、ヒートポンプコントローラ32は、最大値では無い圧縮機目標回転数TGNCc、TGNCcb、TGNCcrの算出においては、積分演算を停止するので、同様に制御性の悪化を未然に回避することができるようになる。
また、この場合もヒートポンプコントローラ32は、運転開始時には、F/F操作量TGNCcff、TGNCcbff、TGNCcrffのうち、最大値を選択して圧縮機2の運転を制御するので、運転開始時から吸熱器9、冷媒-熱媒体熱交換器64及び吸熱器111において冷却能力不足が発生する不都合を解消し、それらによる適切な温度制御を実現することができるようになる。
尚、この実施例においてもヒートポンプコントローラ32は、前述した実施例のバッテリアラーム制御を行うものとする。即ち、バッテリアラームが入力された場合、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁35と電磁弁108を閉固定とし、電磁弁69を開固定とする。
また、前述した各実施例では熱媒体温度Twを冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)により冷却される対象(熱媒体)の温度として採用したが、バッテリ温度Tcellを冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)により冷却される対象の温度として採用してもよく、冷媒-熱媒体熱交換器64の温度(冷媒-熱媒体熱交換器64自体の温度、冷媒流路64Bを出た冷媒の温度等)を冷媒-熱媒体熱交換器64(被温調対象用熱交換器)の温度として採用してもよい。
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被温調対象用熱交換器を設けてもよい。その場合には、バッテリ温度Tcellが被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度となる。
更に、実施例では電磁弁35、電磁弁69、電磁弁108を本発明における弁装置としたが、室内膨張弁8や補助膨張弁68、室内膨張弁107を全閉可能な流量調整弁(電動弁)にて構成した場合には、各電磁弁35や69、108は不要となり、室内膨張弁8や補助膨張弁68、室内膨張弁107が本発明における弁装置となる。
また、各実施例では電磁弁69が閉じている場合は圧縮機目標回転数TGNCcbを「0」にすると共に(ステップS6、S31)、電磁弁35が閉じている場合は圧縮機目標回転数TGNCcを「0」とし(ステップS10、S35)、電磁弁108が閉じている場合は圧縮機目標回転数TGNCcrを「0」とするようにしたが(ステップS39)、それに限らず、それぞれを制御上の下限回転数(制御下限値)としてもよく、或いは、現在の値を維持するようにしてもよい。
また、実施例1ではフロントシート用の吸熱器9と冷媒-熱媒体熱交換器64を本発明における蒸発器として採用し、実施例2ではそれに加えてリアシート用の吸熱器111を蒸発器として取り上げたが、それに限らず、実施例1では吸熱器9と吸熱器111の組み合わせ、或いは、冷媒-熱媒体熱交換器64と吸熱器111の組み合わせであってもよい。即ち、係る組み合わせの蒸発器を有する車両用空気調和装置にも本発明は有効である。
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、協調モード、バッテリ冷却単独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、例えば冷房モードと協調モード、バッテリ冷却単独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、113 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8、107 室内膨張弁
9 吸熱器(蒸発器、フロントシート用吸熱器)
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、108 電磁弁(弁装置)
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
64 冷媒-熱媒体熱交換器(蒸発器、被温調対象用熱交換器)
68 補助膨張弁
72 車両コントローラ
73 バッテリコントローラ
77 バッテリ温度センサ
76 熱媒体温度センサ
111 吸熱器(蒸発器、リアシート用吸熱器)
R 冷媒回路
2 圧縮機
3、113 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8、107 室内膨張弁
9 吸熱器(蒸発器、フロントシート用吸熱器)
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、108 電磁弁(弁装置)
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
64 冷媒-熱媒体熱交換器(蒸発器、被温調対象用熱交換器)
68 補助膨張弁
72 車両コントローラ
73 バッテリコントローラ
77 バッテリ温度センサ
76 熱媒体温度センサ
111 吸熱器(蒸発器、リアシート用吸熱器)
R 冷媒回路
Claims (9)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒を蒸発させるための複数の蒸発器と、
制御装置を少なくとも備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、
前記各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度を制御するために必要な前記圧縮機の目標回転数をそれぞれ算出し、前記各蒸発器に対応して算出された複数の前記目標回転数のうち、最大値を選択して前記圧縮機の運転を制御することを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記各蒸発器への冷媒の流通を制御するための複数の弁装置を備え、
前記制御装置は、
前記各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度、若しくは、前記各蒸発器による冷却要求の有無に基づき、前記弁装置を制御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。 - 前記弁装置は、開閉弁、若しくは、全閉可能な流量調整弁であり、
前記制御装置は、
前記弁装置が開いている場合、当該弁装置が冷媒の流通を制御する前記蒸発器に対応する前記目標回転数を算出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。 - 前記制御装置は、
前記弁装置が閉じている場合、当該弁装置が冷媒の流通を制御する前記蒸発器に対応する前記目標回転数を0、若しくは、制御下限値、或いは、現在の値に維持することを特徴とする請求項3に記載の車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記目標回転数の算出において、前記各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の温度に基づくフィードバック演算を行うと共に、該フィードバック演算には積分演算を含み、前記最大値では無い目標回転数の算出においては、前記積分演算を停止することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記目標回転数の算出において、前記各蒸発器、又は、それにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算を行うと共に、
運転開始時には、前記フィードフォワード演算により算出された前記各蒸発器に対応した前記圧縮機の目標回転数のうち、最大値を選択して前記圧縮機の運転を制御することを特徴とする請求項1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。 - 前記複数の蒸発器は、
冷媒を蒸発させて前記車室内の前部に供給する空気を冷却するためのフロントシート用吸熱器と、
冷媒を蒸発させて前記車室内の後部に供給する空気を冷却するためのリアシート用吸熱器と、
冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器、
のうちの何れか二つ、又は、全てであることを特徴とする請求項1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。 - 前記複数の蒸発器は、冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器を含み、
前記制御装置は、
前記被温調対象の温度が所定の上限値以上になった場合、又は、当該上限値より高くなった場合、前記被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御するための前記弁装置を開いた状態に固定し、それ以外の前記弁装置は閉じた状態に固定することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の車両用空気調和装置。 - 前記被温調対象は、バッテリであ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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE112021000505.7T DE112021000505T5 (de) | 2020-03-31 | 2021-02-19 | Klimaanlage für ein fahrzeug |
| US17/911,540 US12172497B2 (en) | 2020-03-31 | 2021-02-19 | Air conditioner for vehicle |
| CN202180020589.XA CN115551729B (zh) | 2020-03-31 | 2021-02-19 | 车用空调装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020062764A JP7387520B2 (ja) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 車両用空気調和装置 |
| JP2020-062764 | 2020-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021199776A1 true WO2021199776A1 (ja) | 2021-10-07 |
Family
ID=77928356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/006341 Ceased WO2021199776A1 (ja) | 2020-03-31 | 2021-02-19 | 車両用空気調和装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US12172497B2 (ja) |
| JP (1) | JP7387520B2 (ja) |
| CN (1) | CN115551729B (ja) |
| DE (1) | DE112021000505T5 (ja) |
| WO (1) | WO2021199776A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7243694B2 (ja) * | 2019-10-15 | 2023-03-22 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
| KR20230090755A (ko) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 현대자동차주식회사 | 차량의 통합 열관리 시스템 |
| US12337658B2 (en) * | 2023-03-07 | 2025-06-24 | Rivian Ip Holdings, Llc | Heat pump with compressor heat boost |
| DE102023204250A1 (de) | 2023-05-09 | 2024-11-14 | Mahle International Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs |
| US20250033438A1 (en) * | 2023-07-26 | 2025-01-30 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle cabin dehumidification at low ambient temperatures |
| US20250296405A1 (en) * | 2024-03-22 | 2025-09-25 | Fca Us Llc | Vehicle cabin dehumidification control system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000296715A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-24 | Denso Corp | モータ駆動制御装置 |
| JP2003220815A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-05 | Denso Corp | 車両用空調装置 |
| JP2003279180A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Denso Corp | 車両用冷凍サイクル装置 |
| JP2012171581A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Suzuki Motor Corp | 車両用空調制御装置 |
| JP2019137208A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5826617A (ja) * | 1981-08-07 | 1983-02-17 | Nippon Denso Co Ltd | カ−エアコン制御装置 |
| JPH10157449A (ja) * | 1996-11-28 | 1998-06-16 | Denso Corp | 冷凍サイクル装置 |
| JP4143434B2 (ja) * | 2003-02-03 | 2008-09-03 | カルソニックカンセイ株式会社 | 超臨界冷媒を用いた車両用空調装置 |
| JP2005188783A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Toshiba Corp | 冷蔵庫 |
| US7207184B2 (en) * | 2004-05-12 | 2007-04-24 | Danfoss A/S | Method for regulating a most loaded circuit in a multi-circuit refrigeration system |
| US7797958B2 (en) | 2006-11-15 | 2010-09-21 | Glacier Bay, Inc. | HVAC system controlled by a battery management system |
| US20090249802A1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Vehicle HVAC and Battery Thermal Management |
| CN105015305B (zh) * | 2011-02-10 | 2017-06-06 | 三电控股株式会社 | 车辆用空气调节装置 |
| DE102012205200B4 (de) * | 2011-04-04 | 2020-06-18 | Denso Corporation | Kältemittelkreislaufvorrichtung |
| JP5668704B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2015-02-12 | 株式会社デンソー | 車両空調システム |
| JP5743109B2 (ja) * | 2012-12-18 | 2015-07-01 | 三菱自動車工業株式会社 | 冷媒循環装置 |
| JP6353328B2 (ja) | 2014-09-24 | 2018-07-04 | サンデンホールディングス株式会社 | 車両用空気調和装置 |
| JP6547781B2 (ja) * | 2016-06-16 | 2019-07-24 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
| CN109328147A (zh) | 2016-06-16 | 2019-02-12 | 株式会社电装 | 制冷循环装置 |
| JP6948146B2 (ja) | 2017-04-18 | 2021-10-13 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
| JP7092429B2 (ja) | 2018-06-29 | 2022-06-28 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
| JP2020079004A (ja) | 2018-11-13 | 2020-05-28 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
-
2020
- 2020-03-31 JP JP2020062764A patent/JP7387520B2/ja active Active
-
2021
- 2021-02-19 DE DE112021000505.7T patent/DE112021000505T5/de active Pending
- 2021-02-19 US US17/911,540 patent/US12172497B2/en active Active
- 2021-02-19 CN CN202180020589.XA patent/CN115551729B/zh active Active
- 2021-02-19 WO PCT/JP2021/006341 patent/WO2021199776A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000296715A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-24 | Denso Corp | モータ駆動制御装置 |
| JP2003220815A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-05 | Denso Corp | 車両用空調装置 |
| JP2003279180A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Denso Corp | 車両用冷凍サイクル装置 |
| JP2012171581A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Suzuki Motor Corp | 車両用空調制御装置 |
| JP2019137208A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空気調和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112021000505T5 (de) | 2022-11-03 |
| JP7387520B2 (ja) | 2023-11-28 |
| CN115551729A (zh) | 2022-12-30 |
| US20230137140A1 (en) | 2023-05-04 |
| CN115551729B (zh) | 2025-03-25 |
| JP2021160469A (ja) | 2021-10-11 |
| US12172497B2 (en) | 2024-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6997558B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| JP7300264B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| JP7387520B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| JP7372732B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| WO2020075446A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| WO2020218268A1 (ja) | 車両用制御システム | |
| CN113302780A (zh) | 车辆的电池温度调节装置及包括该装置的车用空调装置 | |
| US20240059125A1 (en) | Air conditioner for vehicle | |
| CN113195272B (zh) | 车辆用空气调节装置 | |
| WO2020090255A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| WO2020129493A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| WO2019181310A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| JP7280689B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| JP7233953B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
| CN113165479B (zh) | 车用空调装置 |
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: 21780772 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21780772 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWG | Wipo information: grant in national office |
Ref document number: 202180020589.X Country of ref document: CN |