DE112013005304B4

DE112013005304B4 - Kältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112013005304B4
Application number: DE112013005304.7T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Takeuchi; Takashi Yamanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: DE112013005304T5; WO2014073151A1; US9786964B2; JP5870903B2; US20150295285A1; JP2014095487A

Abstract

Kältekreislaufvorrichtung, die umfasst:
einen Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt;
einen Außenwärmetauscher (17), der Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und Außenluft austauscht und bewirkt, dass das Kältemittel zu einer Ansaugöffnung des Kompressors strömt;
einen nutzungsseitigen Wärmetauscher (13, 20), der Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel oder dem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittel und einem ersten Temperaturregelungsziel austauscht;
einen Hilfswärmetauscher (15), der Wärme zwischen einem Kältemittel und einem zweiten Temperaturregelungsziel austauscht;
eine erste Leitung (24) die mit dem Hilfswärmetauscher in Verbindung steht und eine größere Durchgangsquerschnittfläche als einen vorgegebenen Wert hat;
eine zweite Leitung (25), die mit dem Hilfswärmetauscher in Verbindung steht und eine kleinere Durchgangsquerschnittfläche als die der ersten Leitung hat;
und einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt (14a, 14b, 14c, 18a, 19, 21a, 26), der einen Kältemitteldurchgang des in einem Kreislauf zirkulierten Kältemittels umschaltet,
wobei der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt aufgebaut ist, um wenigstens auf (i) einen ersten Kältemitteldurchgang, in dem ein Kältemittel in einem Bereich, der von einer Ausstoßöffnung des Kompressors zu einem Einlass des Außenwärmetauschers reicht, durch die erste Leitung in den Hilfswärmetauscher strömt, und ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die zweite Leitung zu dem Einlass des Außenwärmetauschers strömt, und (ii) einen zweiten Kältemitteldurchgang, in dem ein Kältemittel in einem Bereich, der von einem Auslass des Außenwärmetauschers zu der Ansaugöffnung des Kompressors reicht, durch die zweite Leitung in den Hilfswärmetauscher strömt und ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die erste Leitung zu der Ansaugöffnung des Kompressors strömt, zu schalten

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr, 2012-245645 , eingereicht am 7 November 2012, deren Inhalte hier per Referenz eingebunden sind.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kältekreislaufvorrichtung, die Temperaturen mehrerer Temperaturregelungsziele reguliert.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise wird in elektromotorbetriebenen Fahrzeugen, wie etwa Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, elektrische Leistung, die in einem Kondensator, wie etwa einer Sekundärbatterie, gespeichert ist, durch einen Inverter oder ähnliches an einen Elektromotor geliefert, so dass eine Antriebskraft zum Fahren ausgegeben wird. Wenn Temperaturen von elektrischen Maschinen, wie etwa der Sekundärbatterie, des Inverters und des Elektromotors, aufgrund der Selbstheizung erhöht werden, können die elektrischen Maschinen schlecht funktionieren und beschädigt sein Daher erfordern die elektromotorbetriebenen Fahrzeuge einen Temperaturregelungsabschnitt, um die elektrischen Maschinen zu kühlen.
Zum Beispiel offenbart das Patentdokument 1 ein Beispiel, in dem eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung zum Kühlen von Luft (Lüftungsluft), die in ein Fahrzeuginneres geblasen wird, als ein Temperaturregelungsabschnitt zum Kühlen einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeugklimatisierungssystem verwendet wird Detaillierter umfasst die Kältekreislaufvorrichtung in dem Patentdokument 1 zwei Verdampfer, die parallel verbunden sind, so dass Luft durch einen der Verdampfer gekühlt wird, und ein Heizmedium zum Kühlen der elektrischen Maschine wird von dem anderen der Verdampfer gekühlt.
Mit anderen Worten ist die Kältekreislaufvorrichtung in dem Patentdokument 1 aufgebaut, um Temperaturen von zwei Arten von Temperaturregelungszielen, wie etwa Luft (erstes Temperaturregelungsziel) und einem Heizmedium (zweites Temperaturregelungsziel), zu regulieren.
Referenzliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichungsnr. JP 2002 - 313 441 A
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Untersuchung der gegenwärtigen Erfinder umfassen die vorstehend erwähnten elektrischen Maschinen auch eine elektrische Maschine, die keine ausreichende Leistung zeigt, wenn sie eine niedrige Temperatur hat. Wenn zum Beispiel die Temperatur der Sekundärbatterie verringert wird, hat die Sekundärbatterie schlechte Eingangs-/Ausgangscharakteristiken. Wenn die Sekundärbatterie in einer Niedertemperaturumgebung verwendet wird, in der die Sekundärbatterie nicht durch Selbstheizung oder ähnliches aufgewärmt werden kann, kann aus diesem Grund die Sekundärbatterie nicht ausreichend Leistung ausgeben und nicht ausreichend Rückgewinnungsleistung laden.
Folglich erfordert der Temperaturregelungsabschnitt für die elektrische Maschine, der auf das elektromotorbetriebene Fahrzeug angewendet wird, neben der einfachen Funktion zum Kühlen der elektrischen Maschine eine Funktion zum Heizen der elektrischen Maschine, um die Temperatur der elektrischen Maschine innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zu regulieren. Da die Kältekreislaufvorrichtung in dem Patentdokument 1 jedoch nur eine Funktion zum Kühlen des Heizmediums hat, kann die Kältekreislaufvorrichtung die Temperatur der elektrischen Maschine in der Niedertemperaturumgebung nicht innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs regulieren.
Als eine Gegenmaßnahme zu dieser Angelegenheit schlagen die gegenwärtigen Erfinder zuerst in der japanischen Patentanmeldung mit der Publikationsnummer JP 2013 - 217 631 A (auf die hier nachstehend als „ein Vergleichsbeispiel“ Bezug genommen wird) vor, dass eine Kältekreislaufvorrichtung eines Fahrzeugklimatisierungssystems als ein Temperaturregelungsabschnitt zum Regulieren einer Temperatur einer elektrischen Maschine in einem vorgegebenen Temperaturbereich verwendet wird.
Insbesondere dient die Kältekreislaufvorrichtung in dem Vergleichsbeispiel dazu, einen Hilfswärmetauscher zum Durchführen der Temperaturregelung eines Heizmediums (zweites Temperaturregelungsziel) zum Regulieren einer Temperatur einer elektrischen Maschine zu der Kältekreislaufvorrichtung des Fahrzeugklimatisierungssystems hinzuzufügen Die Kältekreislaufvorrichtung in dem Vergleichsbeispiel kann die Temperatur der elektrischen Maschine innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs regulieren, indem der eine Hilfswärmetauscher während des Heizens der elektrischen Maschine einzeln mit einem Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und während des Kühlens der elektrischen Maschine mit einem Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittel versorgt wird.
Jedoch hat die Kältekreislaufvorrichtung in dem Vergleichsbeispiel die folgenden Gegenstände.
Das heißt, in der Kältekreislaufvorrichtung des Fahrzeugklimatisierungssystems ist eine Kreislaufkomponente, wie etwa ein Kompressor, ein Außenwärmetauscher oder ein Akkumulator, typischerweise vorne in dem Fahrzeug angeordnet Indessen ist eine elektrische Maschine, wie etwa eine Sekundärbatterie unter einem Insassenboden in der Mitte des Fahrzeugs oder hinten im Fahrzeug, zum Beispiel unter einem Rücksitz oder einem Kofferraum, angeordnet, um einen Montageraum sicherzustellen Aus diesem Grund ist eine Leitung von der Kreislaufkomponente, die vorn im Fahrzeug angeordnet ist, zu dem Hilfswärmetauscher lang, und die Leitung hat entsprechend ihrer Anordnung eine einfache Weglänge von etwa 5 m.
Außerdem führt ein Kältemittel in einem Kältekreislauf den Wärmetransport durch eine Phasenänderung zwischen Flüssigkeit (einem flüssigen Kältemittel) und Gas (einem gasförmigen Kältemittel) durch, aber ein Dichteunterschied zwischen dem flüssigen Kältemittel und dem gasförmigen Kältemittel ist groß Daher ist es notwendig, einen Innendurchmesser einer Leitung für flüssiges Kältemittel, nämlich eine Durchgangsquerschnittfläche der Leitung für flüssiges Kältemittel zu verkleinern, um eine erforderliche Kältemittelmenge zu verringern In diesem Zusammenhang ist die Dichte des flüssigen Kältemittels etwa 10 Mal der des gasförmigen Kältemittels Da das gasförmige Kältemittel indessen einen hohen Druckabfall hat, wenn es durch die Kältemittelleitung strömt, ist es notwendig, einen Durchgangsquerschnittfläche einer Leitung für gasförmiges Kältemittel zu vergrößern, um den Druckabfall zu verringern.
In der Kältekreislaufvorrichtung in dem Vergleichsbeispiel sind Kältemittelströmungsrichtungen in zwei Kältemittelleitungen, die mit dem Hilfswärmetauscher in Verbindung stehen, gleich, wenn die elektrische Maschine geheizt und gekühlt wird, Aus diesem Grund ist es unmöglich, eine Durchgangsquerschnittfläche einer Kältemittelleitung zu verkleinern und eine Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche der anderen Kältemittelleitung zu vergrößern.
Im Detail umfasst die Kältekreislaufvorrichtung in dem Vergleichsbeispiel eine gehende Leitung, die mit einem Kältemitteleinlass des Hilfswärmetauschers verbunden ist, so dass Kältemittel, das in den Hilfswärmetauscher strömt, durch die Leitung strömt, und eine Rückführungsleitung, die mit einem Kältemittelauslass des Hilfswärmetauschers in Verbindung steht, so dass ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die Leitung strömt Wenn die elektrische Maschine geheizt wird, strömt ein gasförmiges Kältemittel in der gehenden Leitung und ein flüssiges Kältemittel strömt in der Rückführungsleitung. Wenn die elektrische Maschine andererseits gekühlt wird, strömt das flüssige Kältemittel in der gehenden Leitung und das gasförmige Kältemittel strömt in der Rückführungsleitung. Aus diesem Grund ist es notwendig die Durchgangsquerschnittflächen sowohl der gehenden als auch Rückführungsleitungen zu vergrößern, um den Druckabfall des Kältemittels zu unterdrücken. Jedoch werden auch die Innenvolumen beider Leitungen vergrößert, wodurch bewirkt wird, dass eine Kältemittelfüllmenge erhöht wird oder eine Kältemittelschwankungsmenge für jede Betriebsart vergrößert wird Wenn im Gegensatz dazu die Durchgangsquerschnittflächen sowohl der gehenden als auch Rückführungsleitungen verringert werden, um die Kältemittelfüllmenge oder die Kältemittelschwankungsmenge klein zu halten, wird der Druckabfall des Kältemittels erhöht. Außerdem führt die Erhöhung der Kältemittelfüllmenge zu einer Erhöhung von Kältemittelkosten und die Erhöhung der Kältemittelschwankungsmenge führt zu einer Erhöhung einer Akkumulatorkapazität Außerdem führt die Erhöhung des Druckabfalls von Kältemittel zu der Leistungsverschlechterung eines Kältekreislaufs.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der vorstehenden Angelegenheiten gemacht und eine ihrer Aufgaben ist es, eine Kältekreislaufvorrichtung mit einem Aufbau bereitzustellen, in dem ein Hilfswärmetauscher gemeinsam verwendet wird, wenn ein zweites Temperaturregelungsziel gekühlt und geheizt wird, um sowohl die Unterdrückung einer Zunahme einer Kältemittelfüllmange und einer Kältemittelschwankungsmenge als auch die Unterdrückung der Zunahme eines Druckabfalls eines Kältemittels zu erreichen.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung der vorliegenden Offenbarung einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt, einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und Außenluft austauscht und bewirkt, dass das Kältemittel zu einer Ansaugöffnung des Kompressors strömt, einen nutzungsseitigen Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel oder dem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittel und einem ersten Temperaturregelungsziel austauscht, und einen Hilfswärmetauscher, der Wärme zwischen einem Kältemittel und einem zweiten Temperaturregelungsziel austauscht, eine erste Leitung, die mit dem Hilfswärmetauscher in Verbindung steht und eine größere Durchgangsquerschnittfläche als einen vorgegebenen Wert hat, eine zweite Leitung, die mit dem Hilfswärmetauscher in Verbindung steht und eine kleinere Durchgangsquerschnittfläche als die der ersten Leitung hat, und einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt, der einen Kältemitteldurchgang des in einem Kreislauf zirkulierten Kältemittels umschaltet.
Der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt ist aufgebaut, um wenigstens (i) auf einen ersten Kältemitteldurchgang, in dem ein Kältemittel in einem Bereich, der von einer Ausstoßöffnung des Kompressors zu einem Einlass des Außenwärmetauschers reicht, durch die erste Leitung in den Hilfswärmetauscher strömt, und ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die zweite Leitung zu dem Einlass des Außenwärmetauschers strömt, und (ii) auf einen zweiten Kältemitteldurchgang, in dem ein Kältemittel in einem Bereich, der von einem Auslass des Außenwärmetauschers zu der Ansaugöffnung des Kompressors reicht, durch die zweite Leitung in den Hilfswärmetauscher strömt und ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die erste Leitung zu der Ansaugöffnung des Kompressors strömt, zu schalten.
Gemäß der beispielhaften vorliegenden Offenbarung strömt das flüssige Kältemittel sogar bei beiden, beim Kühlen und Heizen eines zweiten Temperaturregelungsziels, durch die zweite Leitung mit einer relativ kleinen Durchgangsquerschnittfläche und das gasförmige Kältemittel strömt durch die erste Leitung mit einer relativ großen Durchgangsquerschnittfläche. Folglich können sowohl die Unterdrückung der Zunahme einer Kältemittelfüllmenge und einer Kältemittelschwankungsmenge als auch die Unterdrückung einer Zunahme eines Druckabfalls erreicht werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Kühl-/Batteriekühlbetriebsart einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Kühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt
3 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt
4 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Heiz-/Batterieheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt
5 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Heizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt
6 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Batterieheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt,
7 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Heiz-/Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt,
8 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Kühl-/Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt,
9 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt
10 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Heiz-/Batterieheizbetriebsart einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt
11 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Batterieheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
12 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Heiz-/Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt,
13 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Kältemittelzustand in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt,
14 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
15 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Kühl-/Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt,
16 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Kühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt.
17 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Kühl-/Batteriekühlbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt
18 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelströmung in einer Heiz-/Batterieheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Hier nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Über die Offenbarung hinweg beziehen sich gleiche Bezugszahlen über die verschiedenen Zeichnungen und Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hinweg auf gleiche Teile.
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird eine Kältekreislaufvorrichtung 10 auf ein Elektrofahrzeug angewendet, das die Antriebsleistung für das Fahren von einem elektrischen Fahrmotor erhält Außerdem wird in dem Elektrofahrzeug die Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet, um die Klimatisierung (Kühlen und Heizen) eines Fahrzeuginneren und die Temperaturregelung (Heizen und Kühlen) einer Sekundärbatterie 55 als einen Kondensator, der an den elektrischen Fahrmotor gelieferte elektrische Leistung speichert, durchzuführen.
Detaillierter führt die Kältekreislaufvorrichtung 10 eine Funktion zum Regulieren einer Temperatur von Innenluft (Innenlüftungsluft), die in das Fahrzeuginnere geblasen wird, und eine Funktion zur Regulierung einer Temperatur von Batterieluft (Batterielüftungsluft), die in Richtung der Sekundärbatterie 55 geblasen wird, durch Mit anderen Worten reguliert die Kältekreislaufvorrichtung 10 Temperaturen mehrerer Temperaturregelungsziele, wie etwa von Innenluft (erstes Temperaturregelungsziel) und Batterieluft (zweites Temperaturregelungsziel).
Ein Kompressor 11 unter den Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 ist in einer Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet und dient dazu, ein Kältemittel in die Kältekreislaufvorrichtung 10 einzuleiten, zu komprimieren und dann abzugeben. Der Kompressor 11 ist als ein elektrischer Kompressor aufgebaut, der einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung mit einer festen Ausstoßkapazität durch einen Elektromotor antreibt. Ein Betrieb (Drehzahl) des Elektromotors des Kompressors 11 wird von Steuersignalen gesteuert, die von einer Steuerung, die später beschrieben werden soll, ausgegeben werden.
Außerdem verwendet die Kältekreislaufvorrichtung 10 ein HFC-Kältemittel (insbesondere R134a) als das Kältemittel und bildet einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreislauf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Überdies wird das Kältemittel mit Kältemaschinenöl zum Schmieren des Kompressors 11 vermischt, und ein Teil des Kältemaschinenöls wird in dem Kreislauf zusammen mit dem Kältemittel zirkuliert.
Ein Kältemitteleinlass des Innenkondensators 13 ist mit einer Ausstoßöffnung des Kompressors 11 verbunden Der Innenkondensator 13 ist in einem Gehäuse 31, das einen Luftdurchgang für Innenluft in einer Innenklimatisierungseinheit 30 bildet, angeordnet. Überdies bildet der Innenkondensator (nutzungsseitiger Wärmetauscher 13) einen Strahlungswärmetauscher, in dem das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel nach dem Durchlaufen eines Innenverdampfers 20, der später beschrieben werden soll, Wärme mit Innenluft austauscht, um Wärme abzustrahlen Außerdem wird die Innenklimatisierungseinheit 30 später im Detail beschrieben.
Ein Kältemitteleinlass eines Außenwärmetauschers 17 ist durch einen ersten Verbindungsabschnitt 12a, der als eine Dreiwegeverbindung aufgebaut ist, ein zweites Dreiwegeventil 14b und ein Heizexpansionsventil 16 mit einem Kältemittelauslass des Innenkondensators 13 verbunden Der erste Verbindungsabschnitt 12a und das zweite Dreiwegeventil 14b dienen dazu, einen Hilfswärmetauscher 15 zu verbinden, der später beschrieben wird.
Das Heizexpansionsventil 16 ist ein Druckminderer, der das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel dekomprimiert, wenn das Fahrzeuginnere durch Heizen von Innenluft geheizt wird. Das Heizexpansionsventil 16 ist ein elektrisches Expansionsventil, das einen Ventilkörper, der aufgebaut ist, um fähig zu sein, einen Öffnungsgrad (Ventilöffnungsgrad) zu ändern, und einen elektrischen Aktuator, der aus einem Schrittmotor zum Ändern des Öffnungsgrads (Ventilöffnungsgrad) des Ventilkörpers besteht, umfasst Ein Betrieb des Heizexpansionsventils 16 wird von den Steuersignalen gesteuert, die von der Steuerung ausgegeben werden. Das Heizexpansionsventil 16 hat eine vollständige Öffnungsfunktion, so dass keine Dekompressionswirkung gezeigt wird, indem der Öffnungsgrad (Drosselöffnungsgrad) des Ventilkörpers vollständig geöffnet wird.
Ein Außenwärmetauscher 17 ist in der Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet und tauscht Wärme zwischen dem darin strömenden Kältemittel und von einem Gebläseventilator 17a geblasener Außenluft aus Detaillierter wirkt der Außenwärmetauscher 17 als ein Verdampfer, der ein Niederdruckkältemittel verdampft, um eine Wärmeaufnahmetätigkeit zu zeigen, wenn das Fahrzeuginnere durch Heizen von Innenluft geheizt wird, und wirkt als ein Strahler, der Wärme von einem Hochdruckkältemittel abstrahlt, wenn das Fahrzeuginnere durch Kühlen von Innenluft gekühlt wird. Der Gebläseventilator 17a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Betriebsverhältnis, nämlich eine Drehzahl (Luftdurchsatz), durch Steuerspannungen gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben werden.
Ein Kältemitteleinlass eines Innenverdampfers 20 ist durch einen dritten Verbindungsabschnitt 12c, der als eine Dreiwegeverbindung aufgebaut ist, ein Rückschlagventil 18, einen vierten Verbindungsabschnitt 12d, der als eine Dreiwegeverbindung aufgebaut ist, und ein Kühlexpansionsventil 19 mit einem Auslass des Außenwärmetauschers 17 verbunden.
Das Rückschlagventil 18 lässt nur die Strömung des Kältemittels von dem dritten Verbindungsabschnitt 12c (dem Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 17) zu dem vierten Verbindungsabschnitt 12d (dem Kältemitteleinlass des Innenverdampfers 20 oder dem Kältemitteleinlass des Hilfswärmetauschers 15) zu. Folglich wird durch das Rückschlagventil 18 verhindert, dass das Kältemittel von dem Kältemitteleinlass des Innenverdampfers 20 oder dem Kältemitteleinlass des Hilfswärmetauschers 15 zu dem Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 17 zurück strömt.
Das Kühlexpansionsventil 19 ist ein Druckminderer, der das aus dem Außenwärmetauscher 17 und in den Innenverdampfer 20 strömende Kältemittel dekomprimiert, wenn das Fahrzeuginnere durch Kühlen von Innenluft gekühlt wird Das Kühlexpansionsventil 19 ist ein elektrisches Expansionsventil mit dem gleichen Aufbau wie das Heizexpansionsventil 16 Das Kühlexpansionsventil 19 hat neben der vollständigen Öffnungsfunktion eine vollständige Schließfunktion zum Schließen eines Kältemitteldurchgangs durch vollständiges Schließen des Öffnungsgrads des Ventilkörpers Daher bildet das Kühlexpansionsventil 19 einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt, der den Kältemitteldurchgang des in dem Kreislauf zirkulierten Kältemittels umschaltet.
Der Innenverdampfer 20 ist in der Luftströmungsrichtung weiter strömungsaufwärtig als der Innenkondensator 13 in dem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet Der Innenverdampfer (nutzungsseitiger Wärmetauscher) 20 ist ein Verdampfungswärmetauscher, der ein Kältemittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem an dem Kühlexpansionsventil 19 dekomprimierten Kältemittel und der Innenluft verdampft. Ein Einlass eines Akkumulators 23 ist durch einen sechsten Verbindungsabschnitt 12f, der als eine Dreiwegeverbindung aufgebaut ist, und einen fünften Verbindungsabschnitt 12e, der als eine Dreiwegeverbindung aufgebaut ist, mit einem Kältemittelauslass des Innenverdampfers 20 verbunden
Der Akkumulator 23 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der das in sein Inneres strömende Kältemittel in gasphasiges Kältemittel und flüssigphasiges Kältemittel abscheidet, um ein überschüssiges Kältemittel in dem Kreislauf zu lagern, Eine Ansaugseite des Kompressors 11 ist mit einem Auslass für gasphasiges Kältemittel des Akkumulators 23 verbunden Folglich unterdrückt der Akkumulator 23, dass ein flüssigphasiges Kältemittel in den Kompressor 11 eingeleitet wird, um eine Funktion zur Verhinderung der Flüssigkeitskompression des Kompressors 11 auszuführen.
Ein Umleitungsdurchgang, um zuzulassen, dass das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel unter Umgehung des Innenverdampfers 20 strömt, ist mit dem dritten Verbindungsabschnitt 12c zwischen dem Außenwärmetauscher 17 und dem Rückschlagventil 18 und dem fünften Verbindungsabschnitt 12e zwischen dem Innenverdampfer 20 und dem Akkumulator 23 verbunden, Ein Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a ist auf dem Umleitungsdurchgang bereitgestellt.
Das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Ein-/Aus-Betrieb durch die Steuerspannungen gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben werden. Das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel wird durch den fünften Verbindungsabschnitt 12e in den Akkumulator 23 eingeleitet, wenn das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a geöffnet ist, und das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel wird durch das Rückschlagventil 18 in den vierten Verbindungsabschnitt 12d eingeleitet, wenn das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a geschlossen ist Folglich bildet das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt.
Der Hilfswärmetauscher 15 der Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 ist in einer Batteriepackung 50 angeordnet, die einen Luftdurchgang für Batterieluft bildet, die in Richtung einer Sekundärbatterie 55 geblasen wird, und reguliert die Temperatur der Batterieluft durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel, das in der Batteriepackung strömt, und der Batterieluft. Die Batteriepackung 50 wird später im Detail beschrieben.
Der Hilfswärmetauscher 15 hat eine erste Eintrittsöffnung 15a und eine zweite Eintrittsöffnung 15b, durch die das Kältemittel eingeleitet und abgegeben wird Der Hilfswärmetauscher 15 ist derart aufgebaut, dass das Kältemittel in dem Hilfswärmetauscher 15 von einer der ersten und zweiten Eintrittsöffnungen 15a und 15b zu der anderen von ihnen strömt.
In dem Hilfswärmetauscher 15 steht die erste Eintrittsöffnung 15a mit einer ersten Leitung 24 in Verbindung und die zweite Eintrittsöffnung 15b steht durch ein Batterieexpansionsventil 21 mit einer zweiten Leitung 25 in Verbindung. Wenn die ersten und zweiten Leitungen 24 und 25 verglichen werden, hat die erste Leitung 24 eine große Durchgangsquerschnittfläche und die zweite Leitung 25 hat eine kleine Durchgangsquerschnittfläche. Zum Beispiel hat die erste Leitung 24 einen kreisförmigen Durchgangsquerschnitt und verwendet einen Durchgang mit einem Innendurchmesser von 10,3 mm, und die zweite Leitung 25 hat einen kreisförmigen Durchgangsquerschnitt und verwendet einen Durchgang mit einem Innendurchmesser von 6 mm.
Die erste Leitung 24 ist durch das dritte Dreiwegeventil 14a mit dem ersten Verbindungsabschnitt 12a und dem sechsten Verbindungsabschnitt 12f verbunden. Das erste Dreiwegeventil 14a schaltet einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden der ersten Leitung 24 und des ersten Verbindungsabschnitts 12a und einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden der ersten Leitung 24 und des sechsten Verbindungsabschnitts 12f. Folglich bildet das erste Dreiwegeventil 14a einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt.
Die zweite Leitung 25 ist durch den zweiten Verbindungsabschnitt 12b mit dem zweiten Dreiwegeventil 14b und dem vierten Verbindungsabschnitt 12d verbunden Das zweite Dreiwegeventil 14b schaltet einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden der zweiten Leitung 25 und des Kältemitteleinlasses des Außenwärmetauschers 17 und einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden des Kältemittelauslasses des Innenkondensators 13 und des Kältemitteleinlasses des Außenwärmetauschers 17 Somit bildet das zweite Dreiwegeventil 14b ähnlich dem ersten Dreiwegeventil 14a einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt zum Umschalten der Kältemitteldurchgänge des in dem Kreislauf zirkulierten Kältemittels.
Der Kältemitteldurchgang zum Verbinden des zweiten Verbindungsabschnitts 12b und des vierten Verbindungsabschnitts 12d ist mit einem Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a versehen. Das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a ist ein elektromagnetisches Ventil mit dem gleichen Aufbau wie das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a. Das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a kann die Kältemitteldurchgänge des in dem Kreislauf zirkulierten Kältemittels durch Öffnen und Schließen eines Kältemitteldurchgangs, der von dem anderen Kältemittelauslass des vierten Verbindungsabschnitts 12d zu der zweiten Leitung 25 reicht, umschalten. Somit bildet das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt.
Durch die ersten und zweiten Dreiwegeventile 14a und 14b und das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a kann ein erster Kältemitteldurchgang, durch den das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel durch die zweite Leitung 25 in den Einlass des Außenwärmetauschers 17 eingeleitet wird, während das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel durch die erste Leitung 24 in den Hilfswärmetauscher 15 eingeleitet wird, auf einen zweiten Kältemitteldurchgang geschaltet werden, durch den das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel durch die erste Leitung 24 in den Einlass des Akkumulators 23 eingeleitet wird, während das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel durch die zweite Leitung 25 in den Hilfswärmetauscher 15 geleitet wird.
Das Batterieexpansionsventil 21 dient dazu, das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel zu dekomprimieren, wenn die Sekundärbatterie 55 durch Kühlen von Batterieluft gekühlt wird. Das Batterieexpansionsventil 21 ist ein elektrisches Expansionsventil mit dem gleichen Aufbau wie das Heizexpansionsventil 16 und hat eine vollständige Schließfunktion und eine vollständige Öffnungsfunktion.
Als nächstes wird die Innenklimatisierungseinheit 30 beschrieben. Da die Innenklimatisierungseinheit 30 dazu dient, Innenluft mit einer regulierten Temperatur in das Fahrzeuginnere zu blasen, ist die Innenklimatisierungseinheit 30 im Inneren eines Armaturenbretts (Instrumententafel) an dem vordersten Abschnitt des Fahrzeuginneren angeordnet. Außerdem ist die Innenklimatisierungseinheit 30 aufgebaut, um das Gebläse 32, den vorstehend erwähnten Innenkondensator 13, den Innenverdampfer 20 etc. in dem Gehäuse 31, das ein äußeres Erscheinungsbild der Innenklimatisierungseinheit definiert, aufzunehmen.
Da das Gehäuse 31 einen Luftdurchgang für Innenluft in dem Fahrzeuginneren bildet, hat das Gehäuse 31 einen gewissen Elastizitätsgrad und ist aus Harz mit hoher Elastizität hergestellt. Eine Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 33, die Innenluft (Fahrzeuginnenluft) und Außenluft (Fahrzeugaußenluft) umschaltet und diese in das Gehäuse 31 einleitet, ist auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Innenluft in dem Gehäuse 31 angeordnet.
Die Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 33 ist mit einer Innenlufteinleitungsöffnung, durch die Innenluft in das Gehäuse 31 eingeleitet wird, und einer Außenlufteinleitungsöffnung, durch die Außenluft in das Gehäuse 31 eingeleitet wird, ausgebildet. Außerdem ist eine Innen-/Außenluftumschaltklappe, die Öffnungsflächen der Innenlufteinleitungsöffnung und der Außenlufteinleitungsöffnung kontinuierlich einstellt, um ein Verhältnis des Luftvolumens zwischen einem Volumen von Innenluft und einem Volumen von Außenluft kontinuierlich zu variieren, innerhalb der Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 33 angeordnet.
Das Gebläse 32, das durch die Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 33 eingeleitete Luft in Richtung des Fahrzeuginneren bläst, ist in seiner Luftströmungsrichtung strömungsabwärtig von der Innen-/Außenluftumschaltvorrichtung 33 angeordnet Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Vielflügel-Zentrifugalventilator durch einen Elektromotor antreibt, und eine Drehzahl (Luftdurchsatz) des Gebläses 32 wird gemäß den Steuersignalen gesteuert, die von der Steuerung ausgegeben werden.
Der Innenverdampfer 20 und der Innenkondensators 13 sind strömungsabwärtig von dem Gebläse 32 nacheinander in dessen Luftströmungsrichtung angeordnet Mit anderen Worten ist der Innenverdampfer 20 in der Innenluftströmungsrichtung strömungsaufwärtig von dem Innenkondensator 13 angeordnet.
Außerdem ist eine Luftmischklappe 34, die ein Verhältnis des Luftvolumens einstellt, die zulässt, dass Innenluft nach dem Durchlaufen des Innenverdampfers 20 den Innenkondensator 13 durchläuft, in der Luftströmungsrichtung strömungsaufwärtig von dem Innenkondensator 13 ebenso wie in der Luftströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Innenverdampfer 20 angeordnet. Außerdem ist ein Mischraum 35 in der Luftströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Innenkondensator 13 bereitgestellt. In dem Mischraum 35 wird Luft, die Wärme mit dem Kältemittel austauscht und von dem Innenkondensator 13 geheizt wird, mit Luft vermischt, die den Innenkondensator 13 umgeht und nicht geheizt wird.
Öffnungslöcher, durch die die klimatisierte Luft, die in dem Mischraum 35 gemischt wird, in das Fahrzeuginnere als ein Klimatisierungszielraum geblasen wird, sind auf der strömungsabwärtigsten Seite der Luftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet. Insbesondere umfassen die Öffnungslöcher ein Gesichtsöffnungsloch zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der oberen Körperhälfte eines Fahrgasts in dem Fahrzeuginneren, ein Fußöffnungsloch zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der Füße eines Fahrgasts und ein Entfrosteröffnungsloch zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung einer inneren Oberfläche eines Frontfensterglases des Fahrzeugs (wobei alle Abschnitte nicht gezeigt sind).
Folglich stellt die Luftmischklappe 34 ein Verhältnis des Volumens an Luft, die den Innenkondensator 13 durchläuft, ein, wodurch zugelassen wird, dass die Temperatur von klimatisierter Luft, die in dem Mischraum 35 vermischt wird, reguliert wird, so dass die Temperatur der klimatisierten Luft, die aus jedem Öffnungsloch geblasen wird, reguliert wird. Das heißt, die Luftmischklappe 34 bildet einen Temperaturregelungsabschnitt, der die Temperatur der klimatisierten Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird, reguliert. Die Luftmischklappe 34 wird von einem (nicht gezeigten) Servomotor angetrieben, dessen Betrieb durch die Steuersignale gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben werden.
Außerdem sind eine Gesichtsklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche des Gesichtsöffnungslochs, eine Fußklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche des Fußöffnungslochs und eine Entfrosterklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche des Entfrosteröffnungslochs (wobei alle Klappen nicht gezeigt sind) jeweils in der Luftströmungsrichtung strömungsaufwärtig von dem Gesichtsöffnungsloch, dem Fußöffnungsloch und dem Entfrosteröffnungsloch angeordnet.
Die Gesichtsklappe, die Fußklappe und die Entfrosterklappe werden von einem (nicht gezeigten) Servomotor angetrieben, dessen Betrieb durch einen Verbindungsmechanismus oder ähnliches durch Steuersignale gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben werden.
Als nächstes wird die Batteriepackung 50 beschrieben Die Batteriepackung 50 ist an einer Bodenoberfläche des Fahrzeugs zwischen einem Kofferraum im Hinterteil des Fahrzeugs und einem Rücksitz angeordnet und ist aufgebaut, um einen Luftdurchgang zum Zirkulieren und Blasen von Batterieluft in einem Metallgehäuse 51, auf das eine elektrische Isolierung (zum Beispiel eine Isolationsbeschichtung) aufgebracht ist, auszubilden und ein Gebläse 52, den vorstehend erwähnten Hilfswärmetauscher 15 und eine Sekundärbatterie 55 etc in dem Luftdurchgang aufzunehmen.
Das Gebläse 52 ist in der Luftströmungsrichtung strömungsaufwärtig von dem Hilfswärmetauscher 15 angeordnet und bläst Batterieluft in Richtung des Hilfswärmetauschers 15. Das Gebläse 52 ist ein elektrisches Gebläse, dessen Betriebsverhältnis, nämlich eine Drehzahl (Luftdurchsatz) durch die Steuerspannungen gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben werden. Die Sekundärbatterie 55 ist in der Luftströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Hilfswärmetauscher 15 angeordnet, und eine luftströmungsabwärtige Seite der Sekundärbatterie 55 steht mit einer Ansaugöffnung des Gebläses 52 in Verbindung.
Wenn folglich das Gebläse 52 betrieben wird, wird die Batterieluft, die die von dem Hilfswärmetauscher 15 regulierte Temperatur hat, derart geblasen, dass die Temperatur der Sekundärbatterie 55 reguliert wird Außerdem wird die Batterieluft, durch welche die Temperatur der Sekundärbatterie 55 reguliert wird, in das Gebläse 52 eingeleitet, um erneut in Richtung des Hilfswärmetauschers 15 geblasen zu werden.
Als nächstes wird eine elektrische Steuereinheit der Ausführungsform beschrieben Die Steuerung ist aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und deren peripheren Schaltungen aufgebaut. Die Steuerung steuert Betriebe verschiedener Steuerzielvorrichtungen 11, 14a, 14b, 16, 17a, 18a, 19, 21, 21a, 32, 52, etc. die mit deren Ausgangsseite verbunden sind, indem sie basierend auf in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen verschiedene Betriebe und Verarbeitungen durchführt.
Außerdem ist eine Eingangsseite der Steuerung mit einer Gruppe verschiedener Steuersensoren, wie etwa einem Innenluftsensor zum Erfassen einer Fahrzeuginnentemperatur Tr, einem Außenluftsensor zum Erfassen einer Außenlufttemperatur Tam, einem Sonnenstrahlungssensor zum Erfassen einer Menge an Sonnenstrahlung Ts, die in das Fahrzeuginnere gestrahlt wird, einem Verdampfertemperatursensor 41 zum Erfassen einer Ausblaslufttemperatur (Verdampfertemperatur) Te des Innenverdampfers 20, einem Heizausblastemperatursensor 42 zum Erfassen einer Ausblaslufttemperatur des Innenkondensators 13, einem ersten Kältemitteltemperatursensor 43 und einem ersten Drucksensor 44 zum Erfassen jeweils der Temperatur und des Drucks des aus dem Kompressor 11 strömenden Kältemittels, einem zweiten Kältemitteltemperatursensor 45 und zweiten Drucksensor 46 zum Erfassen jeweils der Temperatur und des Drucks des in das Heizexpansionsventils 16 strömenden Kältemittels, einem dritten Kältemitteltemperatursensor 47 zum Erfassen einer Temperatur des aus dem Außenwärmetauscher 14 strömenden Kältemittels, einem vierten Kältemitteltemperatursensor 48 zum Erfassen einer Temperatur des aus dem Innenverdampfer 20 strömenden Kältemittels, einem fünften Kältemitteltemperatursensor 49 zum Erfassen einer Temperatur des aus der ersten Eingangsöffnung 15a des Hilfswärmetauschers 15 strömenden Kältemittels, einem Batterietemperatursensor 56 zum direkten Erfassen einer Temperatur der Sekundärbatterie 55, einem ersten Lufttemperatursensor für die Batterie 57 zum Erfassen einer Lufttemperatur von Ausblasluft in dem Hilfswärmetauscher 15 und einem zweiten Temperatursensor für die Batterie 58 zum Erfassen einer Temperatur von Batterieluft vor dem Strömen in den Hilfswärmetauscher 15, verbunden.
Wenngleich die Batterietemperatur Tb als die Temperatur der Sekundärbatterie 55 in der ersten Ausführungsform von dem Batterietemperatursensor 56 erfasst wird, kann die Batterietemperatur Tb indirekt von dem ersten und zweiten Lufttemperatursensor für Batterien 57 und 58 erfasst werden. Folglich bauen der Batterietemperatursensor 56 und die ersten und zweiten Lufttemperatursensoren für Batterien 57 und 58 einen Batterietemperaturerfassungsabschnitt zum Erfassen der Batterietemperatur Tb auf. Außerdem kann die Batterietemperatur Tb unter Verwendung des Erfassungsergebnisses eines Kühlmitteltemperatursensors für die Erfassung einer Temperatur von Kühlmittel, das die Sekundärbatterie 55 kühlt, und des Außenlufttemperatursensors indirekt erfasst werden.
Außerdem ist die Eingangsseite der Steuerung mit einem (nicht gezeigten) Bedienfeld verbunden, das in der Nachbarschaft des Armaturenbretts in dem vorderen Abschnitt des Fahrzeuginneren angeordnet ist, und Bediensignale von verschiedenen Bedienschaltern, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, werden in die Eingangsseite der Steuerung eingegeben. Die auf dem Bedienfeld bereitgestellten verschiedenen Bedienschalter umfassen einen Klimatisierungsbedienschalter, um anzufordern, dass für das Fahrzeuginnere eine Klimatisierung durchgeführt wird, einen Fahrzeuginnentemperatur-Festlegungsschalter zum Festlegen einer Fahrzeuginnentemperatur, einen Schalter zum Auswählen von Klimatisierungsbetriebsarten, etc.
Hier ist die Steuerung integral mit einer Steuereinheit ausgebildet, die die verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind, steuert. Konfigurationen (Hardware und Software) zum Steuern von Betrieben der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen bilden eine Steuereinheit, die Betriebe der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen steuert.
Zum Beispiel bilden in der Steuerung Aufbauten (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs des Kompressors 11 eine Kältemittelausstoßfähigkeitssteuereinheit und Aufbauten zum Steuern der Betriebe der verschiedenen Vorrichtungen 14a, 14b, 18a, 19 und 21a die den Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt bilden, bilden eine Kältemitteldurchgangsumschaltsteuereinheit.
Als nächstes wird ein Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 mit den vorstehenden Aufbauten beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 die Klimatisierung des Fahrzeuginneren und die Temperaturregelung der Sekundärbatterie 55 durchführen.
Außerdem umfasst eine Betriebsart für die Klimatisierung des Fahrzeuginneren eine Kühlbetriebsart zum Kühlen des Fahrzeuginneren und eine Heizbetriebsart zum Heizen des Fahrzeuginneren, und eine Betriebsart zur Temperaturregelung der Sekundärbatterie 55 umfasst eine Batterieheizbetriebsart zum Heizen der Sekundärbatterie 55 und eine Batteriekühlbetriebsart zum Kühlen der Sekundärbatterie 55 Die Betriebsarten werden durch die Ausführung eines Steuerprogramms umgeschaltet, das von der Steuerung früher in einer Speicherschaltung gespeichert wurde.
Das Steuerprogramm liest Bediensignale des Bedienfelds und Erfassungssignale der Gruppe von Steuersensoren. Eine Steuerroutine, in der Steuerzustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen basierend auf den gelesenen Erfassungssignalen und Bediensignalen bestimmt werden und Steuersignale oder Steuerspannungen an die verschiedenen Steuerzielvorrichtungen ausgegeben werden, so dass die bestimmten Steuerzustände erhalten werden, wird wiederholt.
In einem Fall, in dem die Bediensignale des Bedienfelds gelesen werden, wird die Betriebsart, wenn die Klimatisierung des Fahrzeuginneren durchgeführt wird, auf eine Kühlbetriebsart geschaltet, wenn durch den Auswahlschalter in einem Zustand, in dem der Klimatisierungsbedienschalter geschlossen (EIN) ist, Kühlen ausgewählt wird, und wird auf eine Heizbetriebsart geschaltet, wenn in einem Zustand, in dem der Klimatisierungsbedienschalter geschlossen (EIN) ist, Heizen ausgewählt wird.
In einem Fall, in dem die Erfassungssignale der Gruppe von Steuersensoren gelesen werden, wird die Betriebsart, wenn die Temperatur der Sekundärbatterie 55 reguliert wird, auf die Batterieheizbetriebsart zum Heizen der Sekundärbatterie 55 geschaltet, wenn die Batterietemperatur Tb kleiner oder gleich einer ersten Referenztemperatur Tk1 (in der ersten Ausführungsform 15°C) ist, und wird auf die Batteriekühlbetriebsart zum Heizen der Sekundärbatterie 55 geschaltet, wenn die Batterietemperatur Tb größer oder gleich einer zweiten Referenztemperatur Tk2 (in der ersten Ausführungsform 35°C) ist.
Als nächstes wird ein Betrieb jeder Betriebsart beschrieben.
Kühl-/Batteriekühlbetriebsart
Die Kühl-/Batteriekühlbetriebsart ist eine Betriebsart, die gleichzeitig das Kühlen des Fahrzeuginneren und das Kühlen der Sekundärbatterie 55 durchführt. Zum Beispiel wird die Betriebsart in einem Zustand, in dem der Bedienschalter des Bedienfelds geschlossen (EIN) ist, durchgeführt, wenn von dem Auswahlschalter das Kühlen ausgewählt wird und wenn die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der zweiten Referenztemperatur Tk2 ist.
In der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 14a, um die erste Leitung 24 und den sechsten Verbindungsabschnitt 12f zu verbinden, steuert den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 14b, um den Kältemittelauslass des Innenkondensators 13 und den Kältemitteleinlass des Außenwärmetauschers 17 zu verbinden, schließt das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a und öffnet das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a. Die Steuerung lässt zu, dass das Heizexpansionsventil 16 in einem vollständig geöffneten Zustand ist und lässt zu, dass das Kühlexpansionsventil 19 in einem Drosselzustand ist, in dem die Dekompressionstätigkeit gezeigt wird.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 1 angezeigt, strömt.
Durch den Aufbau des Kältemitteldurchgangs berechnet die Steuerung eine Zielausblastemperatur TAO als eine Zieltemperatur von Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird, basierend auf Werten der gelesenen Erfassungssignale und der Bediensignale. Außerdem bestimmt die Steuerung Betriebszustände verschiedener Steuerzielvorrichtungen, die mit der Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind, basierend auf der berechneten Zielausblastemperatur TAO und den Erfassungssignalen der Gruppe von Sensoren.
Zum Beispiel wird die Kältemittelausstoßfähigkeit des Kompressors 11, nämlich die Steuersignale, die an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden, wie folgt bestimmt. Zuerst wird eine Zielverdampferausblastemperatur TEO des Innenverdampfers 20 basierend auf der Zielausblastemperatur TAO unter Bezug auf ein vorher in der Steuerung gespeichertes Steuerkennfeld bestimmt.
Dann werden Steuersignale, die an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden, unter Verwendung eines Rückkopplungsregelungsverfahrens basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielverdampferausblastemperatur TEO und der Ausblaslufttemperatur von dem Innenverdampfer 20, die von dem Verdampfertemperatursensor erfasst wird, derart bestimmt, dass eine Ausblaslufttemperatur von dem Innenverdampfer 20 nahe der Zielverdampferausblastemperatur TEO ist.
Die Steuerspannungen, die an den Elektromotor des Gebläses 32 ausgegeben werden, werden basierend auf der Zielverdampferausblastemperatur TEO unter Bezug auf ein vorher in der Speicherschaltung gespeichertes Steuerkennfeld bestimmt.
Die Steuersignale, die an das Kühlexpansionsventil 19 ausgegeben werden, werden derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des aus dem Außenwärmetauscher 17 strömenden Kältemittels nahe einem Zielunterkühlungsgrad ist, der basierend auf der Temperatur des Kältemittels, die von dem dritten Kältemitteltemperatursensor 47 erfasst wird, derart bestimmt wird, dass ein Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs als etwa bei einem Maximalwert bestimmt wird.
Die Steuersignale, die an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden, werden derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang des Innenkondensators 13 schließt und eine Gesamtmenge von Luft nach dem Durchlaufen des Innenverdampfers 20 den Innenkondensator 13 umgeht.
Die Steuersignale, die an das Batterieexpansionsventil 21 ausgegeben werden, werdend derart bereitgestellt, dass ein Überhitzungsgrad des aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömenden Kältemittels basierend auf der Temperatur des Kältemittels, die von dem fünften Kältemitteltemperatursensor 49 erfasst wird, ein vorgegebener Überhitzungsgrad ist, wodurch zugelassen wird, dass ein Öffnungsgrad des Batterieexpansionsventils 21 bestimmt wird.
Die Steuersignale, die an das Gebläse 52 der Batteriepackung 50 ausgegeben werden, werden derart bestimmt, dass die Blasfähigkeit des Gebläses 52 eine vorgegebene Blasfähigkeit ist Die Steuersignale oder die Steuerspannungen werden von der Steuerung an die Steuerzielvorrichtungen ausgegeben, so dass die Steuerzustände, die wie vorstehend beschrieben, bestimmt werden, erhalten werden.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 13. Da in diesem Fall die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang des Innenkondensators 13 schließt, strömt das in den Innenkondensator 13 strömende Kältemittel aus dem Innenkondensator 13, ohne im Wesentlichen Wärme an Luft abzustrahlen Das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 17, indem es das Heizexpansionsventil 16 durchläuft, das in dem vollständig geöffneten Zustand ist.
Das in den Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel ist durch Austauschen von Wärme mit Außenluft, die von dem Gebläseventilator 17a geblasen wird, und Abstrahlen von Wärme ein flüssiges Kältemittel. Das flüssige Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömt, strömt von dem dritten Verbindungsabschnitt 12c durch das Rückschlagventil 18 zu dem vierten Verbindungsabschnitt 12d und wird verzweigt und strömt von dem vierten Verbindungsabschnitt 12d zu dem Innenverdampfer 20 und dem Hilfswärmetauscher 15.
Das flüssige Kältemittel, das zu dem Innenverdampfer 20 verzweigt wird, wird von dem Kühlexpansionsventil 19 dekomprimiert und strömt dann in den Innenverdampfer 20. Dann wird das flüssige Kältemittel durch Aufnehmen von Wärme aus der Innenluft, die von dem Gebläse 32 geblasen wird, verdampft. Dadurch wird die Innenluft gekühlt. Das aus dem Innenverdampfer 20 strömende Kältemittel strömt durch den sechsten Verbindungsabschnitt 12f und den fünften Verbindungsabschnitt 12e in den Akkumulator 23
Das flüssige Kältemittel, das von dem vierten Verbindungsabschnitt 12d zu dem Hilfswärmetauscher 15 verzweigt wird, durchläuft die zweite Leitung 25 und wird von dem Batterieexpansionsventil 21 dekomprimiert, bis es ein Niederdruckkältemittel ist Das aus dem Batterieexpansionsventil 21 strömende Kältemittel strömt von der zweiten Eingangsöffnung 15b zu dem Hilfswärmetauscher 15 und wird durch Aufnehmen von Wärme von der Batterieluft, die von dem Gebläse 52 geblasen wird, verdampft, so dass es ein gasförmiges Kältemittel ist Dadurch wird die Batterieluft gekühlt. Das gasförmige Kältemittel, das aus der ersten Eingangsöffnung 15a des Hilfswärmetauschers 15 strömt, durchläuft die erste Leitung 24 und strömt durch den sechsten Verbindungsabschnitt 12f und den fünften Verbindungsabschnitt 12e in den Akkumulator 23 Dann wird das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasförmige Kältemittel in den Kompressor 11 eingeleitet und erneut komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Luft in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart von dem Innenverdampfer 20 gekühlt werden, so dass das Fahrzeuginnere gekühlt wird, und die Batterieluft kann durch den Hilfswärmetauscher 15 gekühlt werden, so dass die Sekundärbatterie 55 gekühlt wird.
In diesem Fall durchläuft das flüssige Kältemittel, das in den Hilfswärmetauscher 15 strömt, die zweite Leitung mit einer kleinen Durchgangsquerschnittfläche, und das gasförmige Kältemittel, das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömt, durchläuft die erste Leitung 24 mit einer großen Durchgangsquerschnittfläche.
Kühlbetriebsart
Die Kühlbetriebsart ist eine Betriebsart, die das Kühlen des Fahrzeuginneren durchführt, ohne die Temperaturregelung der Sekundärbatterie 55 durchzuführen. Die Betriebsart wird durchgeführt, wenn durch den Auswahlschalter Kühlen ausgewählt wird und wenn die Batterietemperatur Tb in einem Zustand, in dem der Bedienschalter des Bedienfelds geschlossen (EIN) ist, höher als die erste Referenztemperatur Tk1 ist und niedriger als die zweite Referenztemperatur Tk2 ist.
In der Kühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb der ersten und zweiten Dreiwegeventile 14a und 14b und schließt das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a, so dass das Heizexpansionsventil 16 ähnlich der Kühl-Batteriekühlbetriebsart in einem vollständig geöffneten Zustand ist und das Kühlexpansionsventil 19 in einem Drosselzustand ist Außerdem schließt die Steuerung im Gegensatz zu der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Kühlbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 2 angezeigt, strömt.
Außerdem steuert die Steuerung die Betriebe des Kompressors 11, des Kühlexpansionsventils 19, des Gebläses 32 und der Luftmischklappe 34 ähnlich der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart In diesem Fall stoppt die Steuerung im Gegensatz zu der Batteriekühl-/Kühlbetriebsart das Gebläse 52 der Batteriepackung 50. Das Gebläse 52 kann ähnlich der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart betrieben werden.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Kühlbetriebsart das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in dieser Reihenfolge zu dem Innenkondensator 13, dem Heizexpansionsventil 16 in dem vollständig geöffneten Zustand und dem Außenwärmetauscher 17.
Das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel strömt durch den dritten Verbindungsabschnitt 12c und das Rückschlagventil 18 in den vierten Verbindungsabschnitt 12d und strömt zu dem Kühlexpansionsventil 19. Das von dem Kühlexpansionsventil 19 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Innenverdampfer 20 und wird durch Aufnehmen von Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Innenluft verdampft Dadurch wird die Innenluft gekühlt.
Das aus dem Innenverdampfer 20 strömende Kältemittel strömt durch den sechsten Verbindungsabschnitt 12f und den fünften Verbindungsabschnitt 12e in den Akkumulator 23 Dann wird das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasförmige Kältemittel in den Kompressor 11 eingeleitet und erneut komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Innenluft in der Kühlbetriebsart von dem Innenverdampfer 20 gekühlt werden, so dass das Fahrzeuginnere gekühlt wird.
Batteriekühlbetriebsart
Die Batteriekühlbetriebsart ist eine Betriebsart, die das Kühlen der Sekundärbatterie 55 durchführt, ohne die Klimatisierung des Fahrzeuginneren durchzuführen. Die Betriebsart wird in einem Zustand, in dem der Bedienschalter des Bedienfelds nicht geschlossen (AUS) ist, durchgeführt, wenn die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der zweiten Referenztemperatur Tk2 ist.
In der Batteriekühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb der ersten und zweiten Dreiwegeventile 14a und 14b, schließt das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a und öffnet das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a, so dass das Heizexpansionsventil 16 ähnlich der Kühl-Batteriekühlbetriebsart in einem vollständig geöffneten Zustand ist Außerdem lässt die Steuerung im Gegensatz zu der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart zu, dass das Kühlexpansionsventil 19 in einem vollständig geschlossenen Zustand ist.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Batteriekühlbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang schalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 3 angezeigt, strömt.
Außerdem steuert die Steuerung die Betriebe des Kompressors 11, des Batterieexpansionsventils 21, des Gebläses 52 der Batteriepackung 50 und der Luftmischklappe 34 ähnlich der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart. In diesem Fall stoppt die Steuerung im Gegensatz zu der Batteriekühl- und Kühlbetriebsart das Gebläse 32 der Innenklimatisierungseinheit 30.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Batteriekühlbetriebsart das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in dieser Reihenfolge zu dem Innenkondensator 13, dem Heizexpansionsventil 16 in dem vollständig geöffneten Zustand und dem Außenwärmetauscher 17.
Das flüssige Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömt, strömt durch den dritten Verbindungsabschnitt 12c, das Rückschlagventil 18 und den vierten Verbindungsabschnitt 12d in die zweite Leitung 25, da das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a und das Kühlexpansionsventil 19 geschlossen sind. Das flüssige Kältemittel, das die zweite Leitung 25 durchläuft, wird von dem Batterieexpansionsventil 21 dekomprimiert, bis es ein Niederdruckkältemittel ist. Das aus dem Batterieexpansionsventil 21 strömende Kältemittel strömt von der zweiten Eingangsöffnung 15b zu dem Hilfswärmetauscher 15 und wird durch Aufnehmen von Wärme aus der Batterieluft, die von dem Gebläse 52 geblasen wird, verdampft, um ein gasförmiges Kältemittel zu sein. Dadurch wird die Batterieluft gekühlt.
Das aus der ersten Eingangsöffnung 15a des Hilfswärmetauschers 15 strömende gasförmige Kältemittel durchläuft die erste Leitung 24 und strömt durch den sechsten Verbindungsabschnitt 12f und den fünften Verbindungsabschnitt 12e in den Akkumulator 23 Dann wird das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasförmige Kältemittel in den Kompressor 11 eingeleitet und erneut komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Batterieluft von dem Hilfswärmetauscher 15 gekühlt werden, so dass die Sekundärbatterie 55 gekühlt wird.
In diesem Fall durchläuft das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende flüssige Kältemittel die zweite Leitung 25 mit einer kleinen Durchgangsquerschnittfläche und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende gasförmige Kältemittel durchläuft die erste Leitung 24 mit einer großen Durchgangsquerschnittfläche.
Heiz-/Batterieheizbetriebsart
Die Heiz-/Batterieheizbetriebsart ist eine Betriebsart, die gleichzeitig das Heizen des Fahrzeuginneren und das Heizen der Sekundärbatterie 55 durchführt. Detaillierter wird die Betriebsart in einem Zustand, in dem der Bedienschalter des Bedienfelds geschlossen (EIN) ist, durchgeführt, wenn das Heizen durch den Auswahlschalter ausgewählt ist und wenn die Batterietemperatur Tb kleiner oder gleich der ersten Referenztemperatur Tk1 ist.
In der Heiz-/Batterieheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 14a, um die erste Leitung 24 und den ersten Verbindungsabschnitt 12a zu verbinden, steuert den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 14b, um die zweite Leitung 25 und den Kältemitteleinlass des Außenwärmetauschers 17 zu verbinden, öffnet das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a und schließt das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a. Die Steuerung lässt zu, dass das Heizexpansionsventil 16 in einem Drosselzustand ist, in dem die Dekompressionstätigkeit gezeigt wird, und lässt zu, dass das Batterieexpansionsventil 21 in einem vollständig geöffneten Zustand ist, indem das Kühlexpansionsventil 19 geschlossen wird.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang schalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 4 angezeigt, strömt. Außerdem steuert die Steuerung die Betriebe des Gebläses 32 der Innenklimatisierungseinheit 30 und des Gebläses 52 der Batteriepackung 50 ähnlich der Kühl-Batteriekühlbetriebsart.
Die Kältemittelausstoßfähigkeit des Kompressors 11 wird derart bestimmt, dass die Ausblaslufttemperatur, die von dem Heizausblastemperatursensor 42 erfasst wird, nahe einer Zielausblastemperatur TAO ist. Die Zielausblastemperatur TAO, wenn das Fahrzeuginnere geheizt wird, ist etwa 40°C bis 60°C.
Die an das Heizexpansionsventil 16 ausgegebenen Steuersignale werden derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das in das Heizexpansionsventil 16 strömt, nahe einem Zielunterkühlungsgrad ist, der derart bestimmt wird, dass ein Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs basierend auf den Temperatur- und Druckzuständen des Kältemittels, die von dem zweiten Kältemitteltemperatursensor 45 und dem zweiten Kältemitteldrucksensor 46 erfasst werden, etwa bei einem Maximalwert bestimmt wird.
Die Steuersignale, die an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden, werden derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang des Innenkondensators 13 vollständig öffnet.
Folglich strömt das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Heiz-/Batterieheizbetriebsart in den Innenkondensators 13 und strahlt durch Austauschen von Wärme mit der Innenluft Wärme ab. Dadurch wird die Innenluft geheizt. Das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel strömt von der ersten Eingangsöffnung 15a durch den ersten Verbindungsabschnitt 12b, das erste Dreiwegeventil 14a und die erste Leitung 24 zu dem Hilfswärmetauscher 15 und strahlt ferner durch Austauschen von Wärme mit der Batterieluft Wärme ab. Dadurch wird die Batterieluft geheizt. Das Kältemittel, das aus der zweiten Eingangsöffnung 15b des Hilfswärmetauschers 15 strömt, durchläuft das Batterieexpansionsventil 21, das in dem vollständig geöffneten Zustand ist, und strömt durch den zweiten Verbindungsabschnitt 12b und das zweite Dreiwegeventil 14b in das Heizexpansionsventil 16, um dekomprimiert zu werden. Das von dem Heizexpansionsventil 16 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 17 und wird durch Aufnehmen von Wärme aus der von dem Gebläseventilator 17a geblasenen Außenluft verdampft.
Das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel strömt durch den fünften Verbindungsabschnitt 12e in den Akkumulator 23, da das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a geöffnet ist, das Kühlexpansionsventil 19 geschlossen ist und das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a geschlossen ist. Dann wird das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasförmige Kältemittel in den Kompressor 11 eingeleitet und erneut komprimiert.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Innenluft in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart von dem Innenkondensator 13 geheizt werden, so dass das Fahrzeuginnere geheizt wird, und die Batterieluft kann von dem Hilfswärmetauscher 15 geheizt werden, so dass die Sekundärbatterie 55 geheizt wird.
In diesem Fall ist das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel, nämlich ein Kältemittel, das gasförmiges Kältemittel umfasst, und die erste Leitung 24 mit einer großen Durchgangsquerschnittfläche durchläuft, und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel ist ein flüssiges Kältemittel und durchläuft die zweite Leitung 25 mit einer kleinen Durchgangsquerschnittfläche.
Heizbetriebsart
Die Heizbetriebsart ist eine Betriebsart, die das Heizen des Fahrzeuginneren durchführt, ohne die Temperaturregelung der Sekundärbatterie 55 durchzuführen. Die Betriebsart wird durchgeführt, wenn in einem Zustand, in dem der Bedienschalter des Bedienfelds geschlossen (EIN) ist, durch den Auswahlschalter das Heizen ausgewählt wird und wenn die Batterietemperatur Tb höher als die erste Referenztemperatur Tk1 und niedriger als die zweite Referenztemperatur Tk2 ist.
In der Heizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb der ersten und zweiten Dreiwegeventile 14a und 14b ähnlich der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart Die Steuerung lässt zu, dass das Heizexpansionsventil 16 in einem Drosselzustand ist, öffnet das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a und schließt das Kühlexpansionsventil 19 und das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Heizbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 5 angezeigt, strömt Außerdem steuert die Steuerung die Betriebe des Kompressors 11, des Heizexpansionsventils 19, des Gebläses 32 und der Luftmischklappe 34 ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart. Außerdem stoppt die Steuerung im Gegensatz zu der Heiz-/Batterieheizbetriebsart das Gebläse 52 der Batteriepackung 50. Das Gebläse 52 kann ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart betrieben werden.
Folglich strömt das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Heizbetriebsart in den Innenkondensator 13, strahlt durch Austauschen von Wärme mit der Innenluft Wärme ab und strömt aus dem Innenkondensator 13. Dadurch wird die Innenluft geheizt. Das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel strömt in das Heizexpansionsventil 16 und wird dekomprimiert, ohne in Richtung des Hilfswärmetauschers 15 geleitet zu werden. Der anschließende Betrieb ist der Gleiche wie der in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Innenluft in der Heizbetriebsart von dem Innenkondensator 13 gekühlt werden, so dass das Fahrzeuginnere geheizt wird.
Batterieheizbetriebsart
Die Batterieheizbetriebsart ist eine Betriebsart, die das Heizen der Sekundärbatterie 55 durchführt, ohne die Klimatisierung des Fahrzeuginneren durchzuführen Die Betriebsart wird in einem Zustand, in dem der Bedienschalter des Bedienfelds nicht geschlossen (AUS) ist, durchgeführt, wenn die Batterietemperatur Tb kleiner oder gleich der ersten Referenztemperatur Tk1 ist.
In der Batterieheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb der ersten und zweiten Dreiwegeventile 14a und 14b, lässt zu, dass das Heizexpansionsventil 16 in einem Drosselzustand ist, öffnet das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a und schließt das Kühlexpansionsventil 19 und das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart. Außerdem lässt die Steuerung im Gegensatz zu der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart zu, dass das Kühlexpansionsventil 19 in einem vollständig geschlossenen Zustand ist.
Außerdem steuert die Steuerung die Betriebe des Kompressors 11 und des Gebläses 52 der Batteriepackung 50 ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart. Außerdem stoppt die Steuerung im Gegensatz zu der Heiz-/Batterieheizbetriebsart das Gebläse 32 der Innenklimatisierungseinheit 30 Die Steuersignale, die an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden, werden derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang des Innenkondensators 13 vollständig schließt.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Heizbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 6 angezeigt, strömt, und das Kältemittel strömt ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart. Folglich wird die Batterieluft durch Austauschen von Wärme zwischen dem in den Hilfswärmetauscher 15 strömendem Kältemittel und der Batterieluft und Abstrahlen von Wärme geheizt.
In diesem Fall ist das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel ein gasförmiges Kältemittel und durchläuft die erste Leitung 24 mit der großen Durchgangsquerschnittfläche Das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel ist ein flüssiges Kältemittel und durchläuft die zweite Leitung 25 mit einer kleinen Durchgangsquerschnittfläche.
Da jedoch der Betrieb des Gebläses 32 gestoppt ist und die Luftmischklappe 34 den Luftdurchgang des Innenkondensators 13 vollständig schließt, strömt das in den Innenkondensator 13 strömende Kältemittel ohne Wärmeaustausch mit der Innenluft aus dem Innenkondensator 13 Folglich wird die Innenluft nicht geheizt.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Batterieluft in der Batterieheizbetriebsart durch den Hilfswärmetauscher 15 geheizt werden, so dass die Sekundärbatterie 55 geheizt wird.
Heiz-/Batteriekühlbetriebsart
Jede der vorstehend erwähnten Betriebsarten (a) bis (c) wird hauptsächlich zum Kühlen des Fahrzeuginneren oder der Sekundärbatterie 55 durchgeführt, wenn die Temperatur der Außenluft in der Sommerjahreszeit relativ hoch ist und jede der Betriebsarten (d) bis (f) wird zum Heizen des Fahrzeuginneren oder der Sekundärbatterie 55 durchgeführt, wenn die Temperatur der Außenluft in der Winterjahreszeit relativ niedrig ist.
Andererseits kann die Batterietemperatur Tb in der Frühlings- oder Herbstjahreszeit auf eine derartige Weise die zweite Referenztemperatur Tk2 sein, dass das Heizen durch den Auswahlschalter ausgewählt wird und die Sekundärbatterie 55 in einem Zustand selbst geheizt wird, in dem der Bedienschalter des Bedienfelds geschlossen (EIN) ist. Auf diese Weise wird die Heiz-/Batteriekühlbetriebsart durchgeführt.
In der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart steuert die Steuerung die Betriebe der ersten und zweiten Dreiwegeventile 14a und 14b, lässt zu, dass das Heizexpansionsventil 16 in einem vollständig geöffneten Zustand ist, schließt das Umleitungs-Ein-/Aus-Ventil 18a und öffnet das Batterie-Ein-/Aus-Ventil 21a ähnlich der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart. Außerdem schließt die Steuerung im Gegensatz zu der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart das Kühlexpansionsventil 19.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 7 angezeigt, strömt.
Außerdem steuert die Steuerung die Betriebe des Kompressors 11, des Gebläses 32 der Innenklimatisierungseinheit 30 und des Gebläses 52 der Batteriepackung 50 und steuert den Betrieb der Luftmischklappe 34 ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart. Die Steuerung steuert den Betrieb des Batterieexpansionsventils 21 ähnlich der Batteriekühlbetriebsart.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 13, strahlt durch Austauschen von Wärme mit der Innenluft Wärme ab und strömt aus dem Innenkondensator 13 Dadurch wird die Innenluft geheizt.
Das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel strömt durch das Heizexpansionsventil 16 in dem vollständig geöffneten Zustand in den Außenwärmetauscher 17, ohne in Richtung des Hilfswärmetauschers 15 geleitet zu werden, und strahlt ferner durch Austauschen von Wärme mit der von dem Gebläseventilator 17a geblasenen Außenluft Wärme ab, um flüssiges Kältemittel zu sein. Das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende flüssige Kältemittel strömt in dieser Reihenfolge zu dem dritten Verbindungsabschnitt 12c, dem Rückschlagventil 18 und dem vierten Verbindungsabschnitt 12d und strömt ähnlich der Batteriekühlbetriebsart durch die zweite Leitung 25 in das Batterieexpansionsventil 21, um dekomprimiert zu werden. Das von dem Batterieexpansionsventil 21 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Hilfswärmetauscher 15 und wird durch Aufnehmen von Wärme aus der Batterieluft, die von dem Gebläse 52 geblasen wird, verdampft. Dadurch wird die Batterieluft gekühlt Der anschließende Betrieb ist der Gleiche wie der in der Batteriekühlbetriebsart.
In diesem Fall durchläuft das flüssige Kältemittel, das in den Hilfswärmetauscher 15 strömt, ähnlich der Batteriekühlbetriebsart die zweite Leitung 25 mit einer kleinen Durchgangsquerschnittfläche und das gasförmige Kältemittel, das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömt, durchläuft die erste Leitung 24 mit einer großen Durchgangsquerschnittfläche.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Innenluft von dem Innenkondensator 13 geheizt werden, so dass das Fahrzeuginnere geheizt wird, und die Batterieluft kann von dem Hilfswärmetauscher 15 gekühlt werden, so dass die Sekundärbatterie 55 gekühlt wird.
Außerdem kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 neben den vorstehend erwähnten Betriebsarten (a) bis (g) eine Kühl-/Batterieheizbetriebsart zum Kühlen des Fahrzeuginneren und zum Heizen der Sekundärbatterie 55 durchführen, Da das Kühlen des Fahrzeuginneren durchgeführt wird, wenn in der Sommerjahreszeit die Temperatur der Außenluft relativ hoch ist, gibt es keine Gelegenheit, dass die Sekundärbatterie 55 auf einer Temperatur ist, die kleiner oder gleich der ersten Referenztemperatur Tk1 ist. Folglich besteht keine Gelegenheit, dass die Kühl-/Batterieheizbetriebsart durchgeführt wird.
Als nächstes werden die Ergebnisse der ersten Ausführungsform beschrieben.
(1) Wenn, wie in der vorstehenden (d) Heiz-/Batterieheizbetriebsart und (f) Batterieheizbetriebsart in der Kältekreislaufvorrichtung der ersten Ausführungsform beschrieben, die Batterieluft geheizt wird, schaltet der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den ersten Kältemitteldurchgang um, in dem das Kältemittel einschließlich des gasförmigen Kältemittels in dem Bereich, der von der Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 (insbesondere die Auslassseite des Innenkondensators 13) zu der Einlassseite des Außenwärmetauschers 17 reicht, durch die erste Leitung 24 in den Hilfswärmetauscher 15 strömt und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende flüssige Kältemittel durch die zweite Leitung 25 in den Außenwärmetauscher 17 strömt.
Wie in der vorstehenden (a) Kühl-/Batteriekühlbetriebsart, (d) Batteriekühlbetriebsart und (g) Heiz-/Batteriekühlbetriebsart beschrieben, schaltet der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt indessen, wenn die Batterie gekühlt wird, auf den zweiten Kältemitteldurchgang um, in dem das flüssige Kältemittel in dem Bereich, der von der Auslassseite des Außenwärmetauschers 17 zu der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 (insbesondere der Einlassseite des Innenverdampfers 20) reicht, durch die zweite Leitung 25 in den Hilfswärmetauscher 15 strömt und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende gasförmige Kältemittel durch die erste Leitung 24 zu der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 strömt. Außerdem wird das flüssige Kältemittel, das durch die zweite Leitung 25 strömt, von dem Batterieexpansionsventil 21 dekomprimiert und strömt in den Hilfswärmetauscher 15.
Folglich strömt sogar bei beiden, dem Heizen und Kühlen der Batterieluft, das flüssige Kältemittel durch die zweite Leitung mit einer kleinen Durchgangsquerschnittfläche und das gasförmige Kältemittel strömt durch die erste Leitung mit der großen Durchgangsquerschnittfläche Daher kann es möglich sein, sowohl die Unterdrückung der Zunahme einer Kältemittelfüllmenge und einer Kältemittelschwankungsmenge als auch die Unterdrückung der Zunahme eines Druckverlusts des Kältemittels zu erreichen.
(2) Da die Batterieluft in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform durch einen gemeinsamen Hilfswärmetauscher 15 gekühlt oder geheizt wird, kann ein Montageraum für den Hilfswärmetauscher 15 in einem Aufbau zum Kühlen oder Heizen von Batterieluft unter Verwendung mehrerer Wärmetauscher verringert werden Außerdem kann die Größe der Kältekreislaufvorrichtung 10 als ein Ganzes verringert werden und die Kältekreislaufvorrichtung 10 kann zu geringen Kosten hergestellt werden.
Da die vorliegende Offenbarung den Aufbau hat, in dem das Niedertemperatur- oder Hochtemperaturkältemittel zu einem gemeinsamen Hilfswärmetauscher 15 strömt, kann der gesamte Kreislaufaufbau der Kältekreislaufvorrichtung 10 in einem Aufbau, in dem ein Niedertemperatur- oder Hochtemperaturkältemittel zu jedem von mehreren Wärmetauschern strömt, vereinfacht werden. Als ein Ergebnis kann die Montage der Kältemittelkreislaufvorrichtung an dem Produkt verbessert werden.
Wenn der gleiche Wärmetauscher-Montageraum wie der eines Aufbaus, in dem die Batterieluft unter Verwendung mehrerer Wärmetauscher gekühlt oder geheizt wird, sichergestellt wird, kann ein größerer Wärmetauscher als ein Hilfswärmetauscher 15 angeordnet werden, Daher kann die Temperaturregelung der Sekundärbatterie 55 erheblich verbessert werden.
(3) Da in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform jedes Temperaturregelungsziel von einem Wärmepumpenkreislauf (Dampfkompressionskältekreislauf) geheizt wird, kann der Energiewirkungsgrad verbessert werden, wenn das Temperaturregelungsziel von einer elektrischen Heizung oder einem Heißgaskreislauf geheizt wird.
(4) Wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart auf den ersten Kältemitteldurchgang umschaltet, strömt das Kältemittel in dem Bereich, der von der Auslassseite des Innenkondensators 13 zu der Einlassseite des Außenwärmetauschers 17 reicht, in den Hilfswärmetauscher 15 und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt zu der Einlassseite des Außenwärmetauschers 17. Das heißt, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den ersten Kältemitteldurchgang umschaltet, sind der Innenkondensator 13 und der Hilfswärmetauscher 15 in Reihe geschaltet und der Hilfswärmetauscher 15 ist in der Kältemittelströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Innenkondensator 13 angeordnet.
Da folglich das Kältemittel, das durch Abstrahlen von Wärme unter Verwendung des Innenkondensators 13 eine niedrigere Temperatur als unmittelbar nach der, die von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, hat, zu dem Hilfswärmetauscher 15 strömt, kann die Sekundärbatterie 55 geheizt werden, während die Zunahme der Temperatur der Sekundärbatterie 55 unterdrückt wird Dies ist in einem Fall der Verwendung der Sekundärbatterie 55, die wahrscheinlich beschädigt wird, wenn die Sekundärbatterie 55 größer oder gleich einer vorgegebenen Temperatur ist, wirksam.
(5) Wenn in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt wie in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart, der Batteriekühlbetriebsart und der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart auf den zweiten Kältemitteldurchgang umschaltet, strömt das Kältemittel in dem Bereich, der von der Auslassseite des Außenwärmetauschers 17 zu der Einlassseite des Innenverdampfers 20 reicht, in den Hilfswärmetauscher 15 und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt zu der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 Das heißt, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den zweiten Kältemitteldurchgang umschaltet, sind der Innenverdampfer 20 und der Hilfswärmetauscher 15 parallel geschaltet. Selbst wenn somit zum Beispiel die Betriebsart von der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart auf die Kühlbetriebsart umgeschaltet wird, kann im Vergleich zu der Hintereinanderschaltung zwischen dem Innenverdampfer 20 und dem Hilfswärmetauscher 15 unterdrückt werden, dass die Trockenheit des Kältemittels auf der Einlassseite des Innenverdampfers 20 sich schnell ändert. Daher kann die Verschlechterung des Klimatisierungsgefühls unterdrückt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Wie in 8 bis 12 gezeigt, ist eine zweite Ausführungsform, ein Vierwegeventil 26 zu dem Hilfswärmetauscher 15 in der ersten Ausführungsform hinzuzufügen.
In der zweiten Ausführungsform hat der Hilfswärmetauscher 15 einen Kältemitteleinlass 15c, durch den das Kältemittel eingeleitet wird, und einen Kältemittelauslass 15d, durch den das Kältemittel abgegeben wird. Der Hilfswärmetauscher 15 ist derart aufgebaut, dass das Kältemittel in dem Hilfswärmetauscher 15 von dem Kältemitteleinlass 15c zu dem Kältemittelauslass 15d strömt.
Der Kältemitteleinlass 15c ist durch das Batterieexpansionsventil 21 mit einer ersten Verbindungsöffnung des Vierwegeventils 26 verbunden. Der Kältemittelauslass 15d ist mit einer zweiten Verbindungsöffnung des Vierwegeventils 26 verbunden. Die ersten und zweiten Leitungen 24 und 25 sind jeweils mit dritten und vierten Verbindungsöffnungen des Vierwegeventils 26 verbunden.
Das Vierwegeventil 26 ist ein Verbindungszustandsumschaltabschnitt, der einen ersten Verbindungszustand, in dem der Kältemitteleinlass 15c mit der ersten Leitung 24 in Verbindung steht und der Kältemittelauslass 15d mit der zweiten Leitung 25 in Verbindung steht, und einem zweiten Verbindungszustand, in dem der Kältemitteleinlass 15c mit der zweiten Leitung 25 in Verbindung steht und der Kältemittelauslass 15d mit der ersten Leitung 24 in Verbindung steht, umschaltet.
Das Vierwegeventil 26 schaltet die ersten und zweiten Verbindungszustände, so dass die Kältemitteleinlassseite und die Kältemittelauslassseite des Hilfswärmetauschers 15 gleichgestellt sind, auch wenn eine der Heiz- und Kühlbetriebsarten des Hilfswärmetauschers 15 ausgewählt ist Der Betrieb des Vierwegeventils 26 wird von den Steuersignalen gesteuert, die von der Steuerung ausgegeben werden.
Hier nachstehend wird ein Betrieb jeder Betriebsart beschrieben.
Kühl-/Batteriekühlbetriebsart
In der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des Vierwegeventils 26 derart, dass es in dem zweiten Verbindungszustand ist Die Betriebe der anderen Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 8 angezeigt, strömt In diesem Fall sind die Kältemittelströmung und der Betrieb jeder Vorrichtung die Gleichen wie die in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart der ersten Ausführungsform, abgesehen von der Kältemittelströmungsrichtung in dem Hilfswärmetauscher 15.
In der zweiten Ausführungsform strömt das Kältemittel, das die zweite Leitung 25 durchläuft, wie in 8 gezeigt, durch das Vierwegeventil 26 zu dem Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15. In diesem Fall strömt das von dem Batterieexpansionsventil 21 dekomprimierte Kältemittel von dem Kältemitteleinlass 15c zu dem Hilfswärmetauscher 15, strömt in Richtung des Kältemittelauslasses 15d in dem Hilfswärmetauscher 15 und wird durch Aufnehmen von Wärme aus der Batterieluft, die von dem Gebläse 52 geblasen wird, verdampft, um ein gasförmiges Kältemittel zu sein, Das gasförmige Kältemittel, das aus dem Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 strömt, strömt durch das Vierwegeventil 26 in die erste Leitung.
Kühlbetriebsart
In der Kühlbetriebsart sind die Betriebe der Steuerzielvorrichtungen die Gleichen wie die in der Kühlbetriebsart der ersten Ausführungsform Aus diesem Grund sind die Kältemittelströmung und der Betrieb jeder Vorrichtung in der Kältekreislaufvorrichtung 10 die Gleichen wie die in der Kühlbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Batteriekühlbetriebsart
In der Batteriekühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des Vierwegeventils 26 ähnlich der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart derart, dass es in dem zweiten Verbindungszustand ist. Die Betriebe anderer Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der Batteriekühlbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Batteriekühlbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 9 gezeigt, strömt In diesem Fall sind die Kältemittelströmung und der Betrieb jeder Vorrichtung, abgesehen von der Kältemittelströmungsrichtung in dem Hilfswärmetauscher 15, die Gleichen wie die in der Batteriekühlbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Wie in 9 gezeigt, strömt das Kältemittel, das die zweite Leitung 25 durchläuft, ähnlich der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart durch das Vierwegeventil 26 zu dem Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 Außerdem strömt das gasförmige Kältemittel, das aus dem Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 strömt, durch das Vierwegeventil 26 in die erste Leitung 24.
Heiz-/Batterieheizbetriebsart
In der Heiz-/Batterieheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des Vierwegeventils 26 derart, dass es in dem ersten Verbindungszustand ist, und lässt zu, dass das Batterieexpansionsventil 21 anstatt einem vollständig geöffneten Zustand in einem Drosselzustand ist, so dass das Batterieexpansionsventil 21 als eine Zwischendrossel wirkt.
Die Steuersignale, die an das Batterieexpansionsventil 21 ausgegeben werden, werden basierend auf dem Druck des Kältemittels, der von dem zweiten Kältemitteldrucksensor 46 erfasst wird, derart bereitgestellt, dass der Kältemitteldruck in dem Hilfswärmetauscher 15 ein Druck ist, in dem die Batterietemperatur Tb in einem passenden Temperaturbereich (in der zweiten Ausführungsform 10°C bis 40°C) ist, wodurch zugelassen wird, dass ein Öffnungsgrad des Batterieexpansionsventils 21 bestimmt wird Die Betriebe der anderen Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Da außerdem die Kältemittelausstoßfähigkeit des Kompressors 11 derart bestimmt wird, dass die Ausblaslufttemperatur des Innenkondensators 13 nahe einer Zielausblastemperatur TAO ist, wird der Kältemitteldruck in dem Innenkondensator 13 auf einen Druck reguliert, bei dem das Fahrzeuginnere geheizt werden kann (das heißt, einen Druck, bei dem die Innenluft auf etwa 40°C bis 60°C geheizt werden kann).
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 10 angezeigt, strömt In diesem Fall sind die Kältemittelströmung und der Betrieb jeder Vorrichtung, abgesehen von den folgenden Punkten, die Gleichen wie die in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform strömt das Kältemittel, das die erste Leitung 24 durchläuft, wie in 10 gezeigt, in das Batterieexpansionsventil 21 und wird dekomprimiert, bis es einen Zwischendruck hat Das von dem Batterieexpansionsventil 21 dekomprimierte Kältemittel strömt von dem Kältemitteleinlass 15c zu dem Hilfswärmetauscher 15, strömt in Richtung des Kältemittelauslasses 15d in dem Hilfswärmetauscher 15 und wird durch Abstrahlen von Wärme an die Batterieluft, die von dem Gebläse 52 geblasen wird, kondensiert, um ein flüssiges Kältemittel zu sein Das aus dem Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 strömende Kältemittel strömt durch das Vierwegeventil 26 in die zweite Leitung 25.
Heizbetriebsart
In der Heizbetriebsart sind die Betriebe der Steuerzielvorrichtungen die Gleichen wie die in der Heizbetriebsart der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grund sind die Kältemittelströmung und der Betrieb jeder Vorrichtung in der Kältekreislaufvorrichtung 10 die Gleichen wie die in der Heizbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Batterieheizbetriebsart
In der Batterieheizbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des Vierwegeventils 26 ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart derart, dass es in dem zweiten Verbindungszustand ist Jedoch lässt die Steuerung im Gegensatz zu der Heiz-/Batterieheizbetriebsart zu, dass das Batterieexpansionsventil 21 in einem vollständig geöffneten Zustand ist Die Betriebe anderer Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der Batterieheizbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Batterieheizbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 11 angezeigt, strömt In diesem Fall sind die Kältemittelströmung und der Betrieb jeder Vorrichtung die Gleichen wie die in der Batterieheizbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Außerdem strömt das Kältemittel, das die erste Leitung 24 durchläuft, wie in 11 gezeigt, ähnlich der Heiz-/Batterieheizbetriebsart durch das Vierwegeventil 26 zu dem Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 Außerdem strömt das flüssige Kältemittel, das aus dem Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 strömt, durch das Vierwegeventil 26 in die zweite Leitung 25.
Heiz-/Batteriekühlbetriebsart
In der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart steuert die Steuerung den Betrieb des Vierwegeventils 26 derart, dass es in dem zweiten Verbindungszustand ist Die Betriebe der anderen Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 12 angezeigt, strömt In diesem Fall sind die Kältemittelströmung und der Betrieb jeder Vorrichtung, abgesehen von der Kältemittelströmungsrichtung in dem Hilfswärmetauscher 15, die Gleichen wie die in der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Wie in 12 gezeigt, strömt das Kältemittel, das die zweite Leitung 25 durchläuft, durch das Vierwegeventil 26 zu dem Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 In diesem Fall strömt das von dem Batterieexpansionsventil 21 dekomprimierte Kältemittel von dem Kältemitteleinlass 15c zu dem Hilfswärmetauscher 15, strömt in Richtung des Kältemittelauslasses 15d in dem Hilfswärmetauscher 15 und wird durch Aufnehmen von Wärme aus der Batterieluft, die von dem Gebläse 52 geblasen wird, verdampft, um ein gasförmiges Kältemittel zu sein. Das gasförmige Kältemittel, das aus dem Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 strömt, strömt durch das Vierwegeventil 26 in die erste Leitung 24.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform hat neben den Ergebnissen (1) bis (5), die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, die folgenden Ergebnisse.
Selbst wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt den ersten Kältemitteldurchgang (siehe 10 und 11) und den zweiten Kältemitteldurchgang (siehe 8, 9 und 12) schaltet, werden die Kältemitteleinlassseite und die Kältemittelauslassseite in dem Hilfswärmetauscher 15 nicht in einer derartigen Weise geändert, dass das Vierwegeventil 26 die ersten und zweiten Verbindungszustände umschaltet.
Mit anderen Worten schaltet das Vierwegeventil 26 die ersten und zweiten Verbindungszustände derart, dass die Kältemittelströmungsrichtung in dem Hilfswärmetauscher 15, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den ersten Kältemitteldurchgang umschaltet, gleich der Kältemittelströmungsrichtung in dem Hilfswärmetauscher 15 ist, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den zweiten Kältemitteldurchgang umschaltet. Folglich kann der Hilfswärmetauscher 15 eine leicht optimierte Spezifikation haben.
Während des Heizens neben dem Kühlen wird das Batterieexpansionsventil 21 durch den Betrieb des Vierwegeventils 26 in der Kältemittelströmungsrichtung strömungsaufwärtig von dem Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 angeordnet. Daher kann das Batterieexpansionsventil 21 in der „Heiz-/Batterieheizbetriebsart“ als eine Zwischendrossel wirken, um zuzulassen, dass das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel dekomprimiert wird und einen Zwischendruck hat. Außerdem bedeutet der Zwischendruck einen Druck zwischen dem Druck (Hochdruck) des Kältemittels, nachdem es von dem Kompressor 11 ausgestoßen wurde, und dem Druck (Niederdruck) des Kältemittels, das in den Kompressor 11 eingeleitet wird.
Hier nachstehend wird ein Betriebsergebnis der Zwischendrossel beschrieben. Im Allgemeinen ist die Temperatur von Innenluft, die für das Heizen benötigt wird, etwa 40°C bis 60°C, die optimale Batterietemperatur, die für die Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 55 (zum Beispiel Lithiumionenbatterie) benötigt wird, ist etwa 10°C bis 40°C, und die Batterietemperatur, die für das Heizen der Sekundärbatterie 55 in der Winterjahreszeit benötigt wird, ist etwa 20°C bis 40°C, Das heißt, die Temperatur von Innenluft, die zum Heizen benötigt wird, ist höher als die Batterietemperatur, die zum Heizen der Sekundärbatterie 55 benötigt wird.
Wenn hier der Hilfswärmetauscher 15 in der Kältemittelströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Innenkondensator 13 in Reihe angeordnet ist und die Zwischendrossel nicht zwischen dem Innenkondensator 13 und dem Hilfswärmetauscher 15 angeordnet ist, wird erheblich Wärme abgestrahlt, wenn die Kältekreislaufvorrichtung in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart betrieben wird, Aus diesem Grund wird der Druck des Hochdruckkältemittels verringert und die Lüftungstemperatur, die zum Heizen erforderlich ist, wird im Vergleich zu der Heizbetriebsart, in der der Innenkondensator 13 unabhängig als ein Strahler wirkt, verringert.
Andererseits wirkt das Batterieexpansionsventil 21 gemäß der zweiten Ausführungsform in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart als die Zwischendrossel. Daher kann, wie in dem Mollier-Diagramm von 13 gezeigt, der Druck des in dem Innenkondensator 13 strömenden Kältemittels im Vergleich zu einem Fall, in dem die Zwischendrossel nicht angeordnet ist, erhöht werden Außerdem ist in dem Mollier-Diagramm von 13 der Fall, in dem die Zwischendrossel nicht angeordnet ist, durch die gestrichelte Linie angezeigt und die zweite Ausführungsform ist durch die durchgezogene Linie angezeigt.
Folglich kann die Temperatur der Innenluft, die gemäß der zweiten Ausführungsform von dem Innenkondensator 13 geheizt wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Zwischendrossel nicht angeordnet ist, erhöht werden.
Kurz gesagt wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Innenkondensator (der Strahlungswärmetauscher) 13, der Wärme durch Austauschen von Wärme zwischen dem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittel und der Innenluft (erstes Temperaturregelungsziel) abstrahlt und das Kältemittel zu dem Einlass des Außenwärmetauschers 17 abgibt, als ein nutzungsseitiger Wärmetauscher bereitgestellt.
Wenn auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, strömt das Kältemittel in dem Bereich, der von der Auslassseite des Innenkondensators 13 zu der Einlassseite des Außenwärmetauschers 17 reicht, durch die erste Leitung 24 in den Hilfswärmetauscher 15 und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt durch die zweite Leitung 25 zu der Einlassseite des Außenwärmetauschers 17.
Der Hilfswärmetauscher 15 hat den Kältemitteleinlass 15c, durch den das Kältemittel eingeleitet wird, und den Kältemittelauslass 15d, durch den das Kältemittel abgegeben wird.
Der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt hat das Vierwegeventil (Verbindungszustandsumschaltabschnitt) 26, das auf den ersten Verbindungszustand, in dem der Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 mit der ersten Leitung 24 in Verbindung steht und der Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 mit der zweiten Leitung 25 in Verbindung steht, und den zweiten Verbindungszustand, in dem der Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 mit der zweiten Leitung 25 in Verbindung steht und der Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 mit der ersten Leitung 24 in Verbindung steht, schaltet.
Das Vierwegeventil 26 lässt den ersten Verbindungszustand zu, wenn es auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, und lässt den zweiten Verbindungszustand zu, wenn es auf den zweiten Kältemitteldurchgang geschaltet wird.
Außerdem hat die Kältekreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform das Batterieexpansionsventil (Druckminderer) 21, das zwischen dem Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 und dem Vierwegeventil 26 angeordnet ist, um das Kältemittel, das in den Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 strömt, zu dekomprimieren.
Folglich sind der Kältemitteleinlass 15c und der Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 zueinander gleichwertig, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf die ersten und zweiten Kältemitteldurchgänge schaltet Da aus diesem Grund die Kältemittelströmungsrichtung in dem Hilfswärmetauscher 15 konstant ist, selbst wenn auf einen der ersten und zweiten Kältemitteldurchgänge geschaltet wird, kann der Hilfswärmetauscher 15 eine leicht optimierte Spezifikation haben.
Selbst wenn außerdem auf einen der ersten und zweiten Kältemitteldurchgänge geschaltet wird, kann das in den Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 strömende Kältemittel durch ein gemeinsames Batterieexpansionsventil (Druckminderer) 21 dekomprimiert werden. Aus diesem Grund kann das Batterieexpansionsventil 21 als eine Zwischendrossel wirken, um zuzulassen, dass das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel dekomprimiert wird und einen Zwischendruck hat, wenn es auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird Wenn auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, kann als ein Ergebnis die Temperatur von Innenluft, die von dem Innenkondensator 13 geheizt wird, im Vergleich zu einem Fall vergrößert werden, in dem die Zwischendrossel zum Dekomprimieren des in den Hilfswärmetausches 15 strömenden Kältemittels nicht angeordnet ist.
[Dritte Ausführungsform]
Wie in 14 gezeigt, ist die dritte Ausführungsform, ein erstes Batterieexpansionsventil (erster Druckminderer) 27 in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform hinzuzufügen. Ein zweites Batterieexpansionsventil (zweiter Druckminderer) 21 entspricht dem Batterieexpansionsventil 21 der ersten Ausführungsform.
Der Hilfswärmetauscher 15 steht an der ersten Eingangsöffnung 15a durch das erste Batterieexpansionsventil 27 mit der ersten Leitung 24 in Verbindung und steht durch das zweite Batterieexpansionsventil 21 an der zweiten Eingangsöffnung 15b mit der zweiten Leitung 25 in Verbindung.
Jedes der ersten und zweiten Batterieexpansionsventile 27 und 21 ist ein elektrisches Expansionsventil mit dem gleichen Aufbau wie das Heizexpansionsventil 16 und hat eine vollständige Schließfunktion und eine vollständige Öffnungsfunktion.
In jeder Betriebsart sind die Betriebe der ersten und zweiten Batterieexpansionsventile 27 und 21 wie folgt, und die Betriebe der anderen Vorrichtungen sind die Gleichen wie die in jeder Betriebsart der ersten Ausführungsform.
In der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart, der Batteriekühlbetriebsart und der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart ist das zweite Batterieexpansionsventil 21 in dem Drosselzustand und das erste Batterieexpansionsventil 27 ist in einem vollständig geöffneten Zustand.
In der Kühlbetriebsart und der Heizbetriebsart ist das zweite Batterieexpansionsventil 21 in einem vollständig geschlossenen Zustand und das erste Batterieexpansionsventil 27 ist in einem vollständig geschlossenen Zustand.
In der Batterieheizbetriebsart ist das zweite Batterieexpansionsventil 21 in einem vollständig geöffneten Zustand und das erste Expansionsventil 27 ist in einem vollständig geöffneten Zustand.
In der Heiz-/Batterieheizbetriebsart ist das zweite Batterieexpansionsventil 21 in einem vollständig geöffneten Zustand und das erste Batterieexpansionsventil 27 ist in einem Drosselzustand .
Hier ist die zweite Ausführungsform, das Vierwegeventil 26 in dem Aufbau der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform hinzuzufügen, In der zweiten Ausführungsform wirkt das Batterieexpansionsventil 21, das in der Batteriekühlbetriebsart als eine Kühldrossel wirkt, in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart als eine Zwischendrossel.
Die dritte Ausführungsform ist, das erste Batterieexpansionsventil 27 in dem Aufbau der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform hinzuzufügen Dadurch kann die vorstehende Zwischendrosseltätigkeit realisiert werden Folglich kann die Zwischendrossel im Vergleich zu einem Fall der Verwendung des Vierwegeventils durch einen kostengünstigen und einfachen Aufbau ausgebildet werden.
Kurz gesagt umfasst die Kältekreislaufvorrichtung 10 der dritten Ausführungsform das erste Batterieexpansionsventil (erster Druckminderer) 27, das zwischen dem Hilfswärmetauscher 15 und der ersten Leitung 24 angeordnet ist, um das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel zu dekomprimieren, und das zweite Batterieexpansionsventil (zweiter Druckminderer) 21, der zwischen dem Hilfswärmetauscher 15 und der zweiten Leitung 25 angeordnet ist, um das in den Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel zu dekomprimieren.
Wenn folglich auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, kann das erste Batterieexpansionsventil 27 als die vorstehend erwähnte Zwischendrossel wirken Wenn auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, kann als ein Ergebnis die Temperatur der Innenluft, die von dem Innenkondensator (Strahlungswärmetauscher) 13 geheizt wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Zwischendrossel zum Dekomprimieren des Kältemittels, das in den Kältemitteleinlass 15c des Hilfswärmetauschers 15 strömt, nicht angeordnet ist, erhöht werden.
[Vierte Ausführungsform]
In der ersten Ausführungsform ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 derart aufgebaut, dass der Innenverdampfer 20 und der Hilfswärmetauscher 15 parallel geschaltet sind, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt wie in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart, der Batteriekühlbetriebsart und der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart auf den zweiten Kältemitteldurchgang umschaltet. Andererseits ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 in einer vierten Ausführungsform derart aufgebaut, dass der Innenverdampfer 20 und der Hilfswärmetauscher 15 in Reihe geschaltet sind.
Das heißt, wie in 15 und 16 gezeigt, wird in dem Aufbau der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform der vierte Verbindungsabschnitt 12d in das dritte Dreiwegeventil 14c geändert, und der sechste Verbindungsabschnitt 12f wird geändert, um an einer Position zwischen der Einlassseite des Innenverdampfers 20 und dem dritten Dreiwegeventil 14c angeschlossen zu werden.
Das dritte Dreiwegeventil 14c schaltet auf einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden des Kältemittelauslasses des Außenwärmetauschers 17 und des Hilfswärmetauschers 15 und einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden des Kältemittelauslasses des Außenwärmetauschers 17 und des Innenverdampfers 20 Folglich bildet das dritte Dreiwegeventil 14c einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt Die anderen Aufbauten sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird ein Hauptunterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform in Bezug auf den Betrieb jeder Betriebsart beschrieben.
In der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart betreibt die Steuerung das dritte Dreiwegeventil 14c derart, dass der Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 17 mit dem Hilfswärmetauscher 15 verbunden ist. Die Betriebe der anderen Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 15 angezeigt, strömt.
In diesem Fall strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der vierten Ausführungsform das Kältemittel in dem Bereich, der von der Auslassseite des Außenwärmetauschers 17 zu der Einlassseite des Innenverdampfers 20 reicht, durch die zweite Leitung 25 in den Hilfswärmetauscher 15 und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt durch die erste Leitung 24 zu der Einlassseite des Innenverdampfers 20 der Ansaugöffnungen des Kompressors 11. Das heißt, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den zweiten Kältemitteldurchgang umschaltet, ist der Innenverdampfer 20 in der Kältemittelströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Hilfswärmetauscher 15 angeordnet. Außerdem sind der vorstehende Aufbau und Betrieb die Gleichen wie in der Batteriekühlbetriebsart und der Heiz-/Batteriekühlbetriebsart.
In der Kühlbetriebsart betreibt die Steuerung das dritte Dreiwegeventil 14c derart, dass der Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 17 mit dem Kältemitteleinlass des Innenverdampfers 20 verbunden ist. Die Betriebe der anderen Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 16 angezeigt, strömt.
Die vierte Ausführungsform hat die Ergebnisse (1) bis (4) der ersten Ausführungsform.
[Fünfte Ausführungsform]
In der ersten Ausführungsform ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 derart aufgebaut, dass, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den ersten Kältemitteldurchgang umschaltet, der Hilfswärmetauscher 15 wie in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart in der Kältemittelströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Innenkondensator 13 angeordnet ist. Andererseits ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 in einer fünften Ausführungsform derart aufgebaut, dass der Innenkondensator 13 und der Hilfswärmetauscher 15 parallel geschaltet sind.
Das heißt, wie in 17 und 18 gezeigt, wird in dem Aufbau der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform der erste Verbindungsabschnitt 12a geändert, so dass er an einer Position zwischen der Ausstoßseite des Kompressors 11 und der Einlassseite des Innenkondensators 13 angeordnet ist Außerdem sind der zweite Verbindungsabschnitt 12b und das zweite Dreiwegeventil 14b gegeneinander ausgetauscht.
Das zweite Dreiwegeventil 14b schaltet auf einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden der zweiten Leitung 25 und des zweiten Verbindungsabschnitts 12b (die Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 17) und auf einen Kältemitteldurchgang zum Verbinden der zweiten Leitung 25 und des vierten Verbindungsabschnitts 12d (die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 17). Die anderen Aufbauten sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird ein Hauptunterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform in Bezug auf den Betrieb jeder Betriebsart beschrieben.
In der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart betreibt die Steuerung das zweite Dreiwegeventil 14c derart, dass die zweite Leitung 25 mit dem vierten Verbindungsabschnitt 12d verbunden ist. Die Betriebe der anderen Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der Kühl-/Batteriekühlbetriebsart der ersten Ausführungsform. Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 17 angezeigt, strömt.
In der Heiz-/Batterieheizbetriebsart betriebt die Steuerung das zweite Dreiwegeventil 14b derart, dass die zweite Leitung 25 mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 12b verbunden wird Die Betriebe der anderen Steuerzielvorrichtungen sind die Gleichen wie die in der Heiz-/Batterieheizbetriebsart der ersten Ausführungsform Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf einen Kältemitteldurchgang umschalten, in dem das Kältemittel, wie durch den Pfeil in 18 angezeigt, strömen.
In diesem Fall strömt das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in dem Bereich, der von der Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 zu der Einlassseite des Innenkondensators 13 reicht, durch die erste Leitung 24 in den Hilfswärmetauscher 15 und das aus dem Hilfswärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt durch die zweite Leitung 25 zu der Einlassseite des Außenwärmetauschers 17 Das heißt, wenn der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt auf den ersten Kältemitteldurchgang umschaltet, sind der Innenkondensator 13 und der Hilfswärmetauscher 15 parallel angeordnet.
Folglich kann gemäß der Kältekreislaufvorrichtung 10 der fünften Ausführungsform das Heizen der Sekundärbatterie (55) durch das Hochdruckkältemittel sofort, nachdem es von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, unverzüglich durchgeführt werden. Die fünfte Ausführungsform hat die Ergebnisse (1) bis (3) und (5) der ersten Ausführungsform.
[Andere Ausführungsform]
Die Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, und die folgenden Änderungen können vorgenommen werden, ohne von den Prinzipien und dem Geist der Offenbarung abzuweichen.
(1) Wenngleich das Vierwegeventil 26 als der Verbindungszustandsumschaltabschnitt verwendet wird, der die Verbindungszustände zwischen dem Kältemitteleinlass 15c und dem Kältemittelauslass 15d des Hilfswärmetauschers 15 und den ersten und zweiten Leitungen 24 und 25 in der zweiten Ausführungsform umschaltet, kann ein anderer Aufbaut verwendet werden. Zum Beispiel können Kältemitteldurchgänge zum jeweiligen Verbinden des Kältemitteleinlasses 15c und des Kältemittelauslasses 15d und der ersten und zweien Leitungen und eine Öffnungs- und Schließvorrichtung zum Öffnen und Schließen jedes Kältemitteldurchgangs verwendet werden.
(2) Wenngleich in jeder der vorstehenden Ausführungsformen das elektrische Expansionsventil als das Heizexpansionsventil 16 verwendet wird, kann anstelle des elektrischen Expansionsventils eine feste Drossel, wie etwa ein Kapillarrohr, verwendet werden. In diesem Fall werden ein Umleitungsweg, in dem das Kältemittel das Heizexpansionsventil 16 umgeht und strömt, und ein Ein-/Aus-Ventil zum Öffnen und Schließen des Umleitungswegs bereitgestellt. Wenn die Kühlbetriebsart durchgeführt wird, umgeht das Kältemittel das Heizexpansionsventil 16 und strömt durch Öffnen des Ein-/Aus-Ventils. Ähnlich kann anstelle des elektrischen Expansionsventils eine feste Drossel als das Kühlexpansionsventil 19 verwendet werden.
(3) Die Sekundärbatterie 55 wird in jeder der vorstehenden Ausführungsformen durch Kühlen oder Heizen der Batterieluft (zweites Temperaturregelungsziel) unter Verwendung des Hilfswärmetauschers 15 gekühlt oder geheizt. Jedoch kann die Sekundärbatterie 55 in einer derartigen Weise gekühlt oder geheizt werden, dass der Hilfswärmetauscher aus einem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher aufgebaut ist und von dem Hilfswärmetauscher Wasser gekühlt oder geheizt wird. In diesem Fall ist das Wasser ein zweites Temperaturregelungsziel. Außerdem kann der Hilfswärmetauscher derart aufgebaut sein, dass Wärme direkt zwischen dem Kältemittel und der Sekundärbatterie 55 ausgetauscht wird. In diesem Fall ist die Sekundärbatterie 55 ein zweites Temperaturregelungsziel.
(4) Wenngleich jede der vorstehenden Ausführungsformen ein Beispiel beschreibt, in dem die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf das Elektrofahrzeug angewendet wird, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf ein typisches Fahrzeug angewendet werden, das die Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs von der Brennkraftmaschine erhält, oder ein Hybridfahrzeug, das die Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs sowohl von der Brennkraftmaschine als auch dem Elektromotor, erhält Wenn die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf das Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine angewendet wird, kann ein Heizungskern zum Heizen von Innenluft unter Verwendung von Kühlmittel der Brennkraftmaschine als eine Wärmequelle bereitgestellt werden.
(5) Wenngleich das zweite Temperaturregelungsziel in jeder der vorstehenden Ausführungsformen die Batterieluft ist, die zu der Sekundärbatterie 55 geblasen wird, kann das zweite Temperaturregelungsziel die Fahrzeuginnenluft sein, die in den Raum des Fahrzeuginneren geblasen wird, In diesem Fall kann es zum Beispiel möglich sein, die Fahrzeuginnenluft, die zu einem Vordersitz des Fahrzeuginneren geblasen wird, durch den Innenverdampfer 20 zu kühlen oder zu heizen und die Fahrzeuginnenluft, die zu einem Rücksitz des Fahrzeuginneren geblasen wird, durch den Hilfswärmetauscher 15 zu kühlen oder zu heizen. Dadurch kann das Kühlen oder Heizen an dem Rücksitz als eine Doppelklimaanlage unter Verwendung einer Wärmepumpe erreicht werden.
(6) Wenngleich jede der vorstehenden Ausführungsformen ein Beispiel beschreibt, in dem die Innenluft, die in einen Zielklimatisierungsraum geblasen wird, als das erste Temperaturregelungsziel geheizt oder gekühlt wird, ist das erste Temperaturregelungsziel nicht darauf beschränkt Zum Beispiel können Trinkwasser und lebendiges Wasser als das erste Temperaturregelungsziel verwendet werden. Wenngleich jede der vorstehenden Ausführungsformen ein Beispiel beschreibt, in dem die Sekundärbatterie 55 durch Kühlen oder Heizen des zweiten Temperaturregelungsziels gekühlt oder geheizt wird, kann das Kühlen oder Heizen von Fahrzeugmontagevorrichtungen, die zum Kühlen oder Heizen benötigt werden, in einem optimalen Temperaturbereich vor der Zündung, unmittelbar nach der Zündung oder während des Fahrens durchgeführt werden. Zum Beispiel können eine Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor), ein Elektromotor, ein Inverter, ein Getriebe etc. gekühlt oder geheizt werden.
(7) Wenngleich die Kältekreislaufvorrichtung 10 in jeder der vorstehenden Ausführungsformen auf das Fahrzeug angewendet wird, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 außer auf das Fahrzeug angewendet werden. Zum Beispiel kann das erste Temperaturregelungsziel die Luft sein, die in das Innere geblasen wird, und das zweite Temperaturregelungsziel kann ein Heizmedium sein, um die Temperaturregelung eines Generators durchzuführen.
(8) Wenngleich die vorliegende Offenbarung in Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, wird für Fachleute der Technik offensichtlich, dass vielfältige Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Offenbarung, wie in den folgenden Patentansprüchen definiert, abzuweichen. Insbesondere sind vielfältige Variationen und Modifikationen in den Komponententeilen und/oder Anordnungen der gegenständlichen Kombinationsanordnung innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung, der Zeichnungen und der beigefügten Patentansprüche möglich. Neben den Variationen und Modifikationen in den Komponententeilen und/oder Anordnungen werden für Fachleute der Technik alternative Verwendungen ebenfalls offensichtlich.

Claims

Kältekreislaufvorrichtung, die umfasst: einen Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einen Außenwärmetauscher (17), der Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und Außenluft austauscht und bewirkt, dass das Kältemittel zu einer Ansaugöffnung des Kompressors strömt; einen nutzungsseitigen Wärmetauscher (13, 20), der Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel oder dem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittel und einem ersten Temperaturregelungsziel austauscht; einen Hilfswärmetauscher (15), der Wärme zwischen einem Kältemittel und einem zweiten Temperaturregelungsziel austauscht; eine erste Leitung (24) die mit dem Hilfswärmetauscher in Verbindung steht und eine größere Durchgangsquerschnittfläche als einen vorgegebenen Wert hat; eine zweite Leitung (25), die mit dem Hilfswärmetauscher in Verbindung steht und eine kleinere Durchgangsquerschnittfläche als die der ersten Leitung hat; und einen Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt (14a, 14b, 14c, 18a, 19, 21a, 26), der einen Kältemitteldurchgang des in einem Kreislauf zirkulierten Kältemittels umschaltet, wobei der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt aufgebaut ist, um wenigstens auf (i) einen ersten Kältemitteldurchgang, in dem ein Kältemittel in einem Bereich, der von einer Ausstoßöffnung des Kompressors zu einem Einlass des Außenwärmetauschers reicht, durch die erste Leitung in den Hilfswärmetauscher strömt, und ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die zweite Leitung zu dem Einlass des Außenwärmetauschers strömt, und (ii) einen zweiten Kältemitteldurchgang, in dem ein Kältemittel in einem Bereich, der von einem Auslass des Außenwärmetauschers zu der Ansaugöffnung des Kompressors reicht, durch die zweite Leitung in den Hilfswärmetauscher strömt und ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die erste Leitung zu der Ansaugöffnung des Kompressors strömt, zu schalten
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Strahlungswärmetauscher (13), der als der nutzungsseitige Wärmetauscher bereitgestellt ist, um Wärme durch Austauschen von Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und dem ersten Temperaturregelungsziel abzustrahlen, und um zu bewirken, dass das Kältemittel zu dem Einlass des Außenwärmetauschers strömt, wobei wenn auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, ein Kältemittel in einem Bereich, der von einem Auslass des Strahlungswärmetauschers zu dem Einlass des Außenwärmetauschers reicht, durch die erste Leitung in den Hilfswärmetauscher strömt und ein aus dem Hilfswärmetauscher strömendes Kältemittel durch die zweite Leitung zu dem Einlass des Außenwärmetauschers strömt
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Hilfswärmetauscher einen Kältemitteleinlass (15c), durch den ein Kältemittel eingeleitet wird, und einen Kältemittelauslass (15d), durch den ein Kältemittel abgegeben wird, hat, der Kältemitteldurchgangsumschaltabschnitt einen Verbindungszustandsumschaltabschnitt (26) hat, der (i) auf einen ersten Verbindungszustand, in dem der Kältemitteleinlass des Hilfswärmetauschers mit der ersten Leitung in Verbindung steht und der Kältemittelauslass des Hilfswärmetauschers mit der zweiten Leitung in Verbindung steht, und (ii) einen zweiten Verbindungszustand, in dem der Kältemitteleinlass des Hilfswärmetauschers mit der zweiten Leitung in Verbindung steht und der Kältemittelauslass des Hilfswärmetauschers mit der ersten Leitung in Verbindung steht, schaltet, und der Verbindungszustandsumschaltabschnitt den ersten Verbindungszustand zulässt, wenn auf den ersten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, und den zweiten Verbindungszustand zulässt, wenn auf den zweiten Kältemitteldurchgang geschaltet wird, wobei die Kältekreislaufvorrichtung ferner umfasst: einen Druckminderer (21), der zwischen dem Kältemitteleinlass des Hilfswärmetauschers und dem Verbindungszustandsumschaltabschnitt angeordnet ist, um das Kältemittel zu dekomprimieren, das in den Kältemitteleinlass des Hilfswärmetauschers (15) strömt
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 3, die ferner umfasst: einen ersten Druckminderer (27), der zwischen dem Hilfswärmetauscher und der ersten Leitung angeordnet ist, um das in den Hilfswärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren; und einen zweiten Druckminderer (21), der zwischen dem Hilfswärmetauscher und der zweiten Leitung angeordnet ist, um das in den Hilfswärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren.