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JP7372793B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載された発熱機器の廃熱を回収可能とされた車両用空気調和装置に関するものである。
近年の環境問題の顕在化から、車両に搭載されたバッテリから供給される電力で走行用モータを駆動するハイブリッド自動車や電気自動車等の車両が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、圧縮機と、放熱器と、吸熱器と、室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させることで車室内を暖房し、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させることで車室内を冷房するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、バッテリ(発熱機器)は低温環境下では充放電性能が低下する。また、自己発熱等で高温となった環境下で充放電を行うと、劣化が進行し、やがては作動不良を起こして破損する危険性もある。そこで、冷媒回路を循環する冷媒と熱交換する冷却水(熱媒体)をバッテリに循環させることでバッテリを冷却し、当バッテリから回収した廃熱で車室内の暖房を行うことができるようにしたものも開発されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2014-213765号公報 特開2019-38352号公報
上記特許文献2ではバッテリの廃熱を回収して暖房を行うに際し、廃熱回収のみで暖房するか、外気からの吸熱のみで暖房するか、廃熱回収と外気からの吸熱を両方行って暖房するかについて複雑な条件を設定して判断していた。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、車両に搭載された発熱機器から廃熱を回収して車室内の暖房を行うことができるようにした車両用空気調和装置において、判断基準を簡素化しながら、効率的な廃熱回収による暖房を実現することを目的とする。
請求項1の発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、冷媒を用いて車両に搭載された発熱機器から廃熱を回収するための廃熱回収用熱交換器と、制御装置を備えて、少なくとも車室内を暖房するものであって、制御装置は、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、廃熱回収用熱交換器を用いること無く、室外熱交換器にて吸熱させる第1の暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器と廃熱回収用熱交換器にて吸熱させる第2の暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器を用いること無く、廃熱回収用熱交換器にて吸熱させる第3の暖房モードを有し、第1の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が所定の第1の閾値を超えた場合、第2の暖房モードに移行し、第1の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が所定の第3の閾値を超えた場合、第3の暖房モードに移行し、第2の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が所定の第5の閾値を超えた場合、第3の暖房モードに移行することを特徴とする。
請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、第2の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が第1の閾値、又は、当該第1の閾値よりも低い所定の第2の閾値より低くなった場合、第1の暖房モードに移行し、第3の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が第3の閾値、又は、当該第3の閾値よりも低い所定の第4の閾値より低くなった場合、第1の暖房モードに移行し、第3の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が第5の閾値、又は、当該第5の閾値よりも低い所定の第6の閾値より低くなった場合、第2の暖房モードに移行することを特徴とする。
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において第5の閾値は第1の閾値と同一、又は、当該第1の閾値よりも高く、第6の閾値は第2の閾値と同一、又は、当該第2の閾値よりも高いことを特徴とする。
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、請求項2又は請求項3の発明において第3の閾値は第1の閾値以上の値で、第4の閾値は第6の閾値以下の値であり、制御装置は、第1の閾値と第3の閾値、第4の閾値と第6の閾値の間で条件を変えることにより、第1の暖房モードから第2の暖房モードに移行するか、第3の暖房モードに移行するかを区別し、第3の暖房モードから第2の暖房モードに移行するか、第1の暖房モードに移行するかを区別することを特徴とする。
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、発熱機器の温度を示す指標と各閾値との高低判断を行う場合、各閾値を超え、又は、各閾値より低くなった状態が所定時間継続したことを条件とすることを特徴とする。
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、外気温度、外気湿度、車両に搭載された発熱機器に含まれるバッテリへの給電状態、車室内への日射条件、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てに基づいて各閾値を変更することを特徴とする。
請求項7の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、外気温度が高くなる程、高くする方向、外気湿度が高くなる程、低くする方向、バッテリに外部から給電しているとき、低くする方向、車室内への日射量が多い程、高くする方向、で各閾値を変更することを特徴とする。
請求項8の発明の車両用空気調和装置は、請求項6又は請求項7の発明において制御装置は、インターネットを介して外気温度、外気湿度、車室内への日射条件を取得することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、冷媒を用いて車両に搭載された発熱機器から廃熱を回収するための廃熱回収用熱交換器と、制御装置を備えて、少なくとも車室内を暖房する車両用空気調和装置において、制御装置が、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、廃熱回収用熱交換器を用いること無く、室外熱交換器にて吸熱させる第1の暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器と廃熱回収用熱交換器にて吸熱させる第2の暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器を用いること無く、廃熱回収用熱交換器にて吸熱させる第3の暖房モードを有し、第1の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が所定の第1の閾値を超えた場合、第2の暖房モードに移行し、第1の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が所定の第3の閾値を超えた場合、第3の暖房モードに移行し、第2の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が所定の第5の閾値を超えた場合、第3の暖房モードに移行するようにし、請求項7の発明の如く第2の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が第1の閾値、又は、当該第1の閾値よりも低い所定の第2の閾値より低くなった場合、第1の暖房モードに移行し、第3の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が第3の閾値、又は、当該第3の閾値よりも低い所定の第4の閾値より低くなった場合、第1の暖房モードに移行し、第3の暖房モードにおいて、発熱機器の温度を示す指標が第5の閾値、又は、当該第5の閾値よりも低い所定の第6の閾値より低くなった場合、第2の暖房モードに移行するようにしたので、発熱機器の温度を示す指標と第1の閾値、第2の閾値、第3の閾値、第4の閾値、第5の閾値及び第6の閾値の比較により、第1の暖房モードと、第2の暖房モードと、第3の暖房モードを切り換えることができるようになり、制御を簡素化しながら発熱機器からの廃熱を利用した効率の良い車室内暖房を円滑に実現することが可能となる。
上記の場合、請求項2の発明の如く第5の閾値を、第1の閾値と同一、又は、当該第1の閾値よりも高く、第6の閾値を、第2の閾値と同一、又は、当該第2の閾値よりも高く設定することで、的確に第1の暖房モードから第2の暖房モード、第2の暖房モードから第3の暖房モード、第3の暖房モードから第2の暖房モード、第2の暖房モードから第1の暖房モードへ切り換えることができるようになる。
更に、請求項3の発明の如く第3の閾値は第1の閾値以上の値とし、第4の閾値は第6の閾値以下の値とし、制御装置が、第1の閾値と第3の閾値、第4の閾値と第6の閾値の間で条件を変えることにより、第1の暖房モードから第2の暖房モードに移行するか、第3の暖房モードに移行するかを区別し、第3の暖房モードから第2の暖房モードに移行するか、第1の暖房モードに移行するかを区別するようにすることで、第1の暖房モードから第3の暖房モード、第3の暖房モードから第1の暖房モードへの切り換えも的確に行うことができるようになる。
また、請求項4の発明の如く制御装置が、発熱機器の温度を示す指標と各閾値との高低判断を行う場合、各閾値を超え、又は、各閾値より低くなった状態が所定時間継続したことを条件とするようにすることで、外乱等による発熱機器の温度を示す指標の一時的な変動によって誤作動してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
また、請求項5の発明の如く制御装置が、外気温度や外気湿度、車両に搭載された発熱機器に含まれるバッテリへの給電状態や車室内への日射条件に基づいて各閾値を変更すると共に、例えば、請求項6の発明の如く外気温度が高くなる程、高くする方向、外気湿度が高くなる程、低くする方向、バッテリに外部から給電しているとき、低くする方向、車室内への日射量が多い程、高くする方向、で各閾値を変更するようにすることで、環境条件やバッテリへの給電状況に応じて、効果的なモード切り換えを実現することができるようになる。
更に、請求項7の発明の如く制御装置が、インターネットを介して外気温度、外気湿度、車室内への日射条件を取得するようにすれば、車両に外気温度や外気湿度、車室内への日射量を検出するセンサが設けられていない場合にも、モード切り換えを効果的に行うことができるようになる。
本発明を適用した車両用空気調和装置の一実施例の構成図である(暖房運転での第1の暖房モード)。 図1の車両用空気調和装置の制御装置としての空調コントローラのブロック図である。 図2の空調コントローラによる暖房運転での第2の暖房モードを説明する図である。 図2の空調コントローラによる暖房運転での第3の暖房モードを説明する図である。 図2の空調コントローラによる各暖房モードの切換制御を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明を適用した一実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、車両にバッテリ55(例えば、リチウム電池)が搭載され、外部電源からバッテリ55に充電された電力を走行用モータ(電動モータ)65に供給することで駆動し、走行するものである。そして、車両用空気調和装置1も、バッテリ55から給電されて駆動されるものである。
即ち、車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Rを有するヒートポンプ装置HPにより暖房運転を行い、更に、除湿暖房運転や、除湿冷房運転、冷房運転の各空調運転を選択的に実行することで、車室内の空調を行うものである。尚、車両として係る電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明が有効であることは云うまでもない。
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機(電動圧縮機)2と、車室内空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱用熱交換器としての放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁6と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱用熱交換器(凝縮器)として機能し、暖房時には冷媒を吸熱させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせるための室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁8と、空気流通路3内に設けられて冷房時(除湿時)に車室内外から冷媒に吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、ヒートポンプ装置HPの冷媒回路Rが構成されている。室外膨張弁6や室内膨張弁8は、冷媒を減圧膨張させると共に、全開や全閉も可能とされている。
尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。
また、室外熱交換器7の冷媒出口側に接続された冷媒配管13Aは、逆止弁18を介して冷媒配管13Bに接続されている。尚、逆止弁18は冷媒配管13B側が順方向とされ、この冷媒配管13Bは室内膨張弁8に接続されている。
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される電磁弁21を介して吸熱器9の出口側に位置する冷媒配管13Cに連通接続されている。そして、この冷媒配管13Dの接続点より下流側の冷媒配管13Cに逆止弁20が接続され、この逆止弁20より下流側の冷媒配管13Cがアキュムレータ12に接続され、アキュムレータ12は圧縮機2の冷媒吸込側に接続されている。尚、逆止弁20はアキュムレータ12側が順方向とされている。
更に、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前(冷媒上流側)で冷媒配管13Jと冷媒配管13Fに分岐しており、分岐した一方の冷媒配管13Jが室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管13Fは除湿時に開放される電磁弁22を介して逆止弁18の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bに連通接続されている。
これにより、冷媒配管13Fは室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18をバイパスする回路となる。
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環)と、車室外の空気である外気(外気導入)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
また、図1において23は補助加熱装置としてのヒータコアである。このヒータコア23は実施例では空気流通路3の空気の流れに対して、放熱器4の空気上流側となる空気流通路3内に設けられている。そして、ヒータコア23に後述する如く加熱された熱媒体が循環されることで、車室内の暖房や暖房補助を行うことができるように構成されている。
また、放熱器4の空気上流側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)をヒータコア23及び放熱器4に通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。更に、放熱器4の空気下流側における空気流通路3には、FOOT(フット)、VENT(ベント)、DEF(デフ)の各吹出口(図1では代表して吹出口29で示す)が形成されており、この吹出口29には上記各吹出口から空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ31が設けられている。
更に、車両用空気調和装置1は、バッテリ55や走行用モータ65に熱媒体を循環させてこれらバッテリ55や走行用モータ65の温度を調整するための機器温度調整装置61を備えている。即ち、実施例においてはバッテリ55と走行用モータ65が車両に搭載された発熱機器となる。また、バッテリ55は充放電により発熱し、走行用モータ65も通電(運転)されて発熱するものであるが、バッテリ55の発熱温度は一般的に+40℃程である一方、走行用モータ65の発熱温度はバッテリ55よりも高い+70℃にも上昇する。尚、本発明における発熱機器としては走行用モータ65の電動モータそのものに限らず、これを駆動するためのインバータ回路等の電気機器も含む概念とする。また、発熱機器としては走行用モータ65以外の車両に搭載されてバッテリ55よりも発熱温度が高い機器が適用可能であることは云うまでもない。
この実施例の機器温度調整装置61は、バッテリ55や走行用モータ65に熱媒体を循環させるための熱媒体循環回路60から構成されており、この熱媒体循環回路60には、循環装置としての第1循環ポンプ62及び第2循環ポンプ63と、廃熱回収用熱交換器64と、空気-熱媒体熱交換器67と、PTCヒータ等の電気ヒータから構成される熱媒体加熱ヒータ66と、第1三方弁81、第2三方弁82、第3三方弁83、第4三方弁84、及び、第5三方弁87を備え、それらとバッテリ55及び走行用モータ65が熱媒体配管68にて接続されている。
実施例の場合、第1循環ポンプ62の吐出側に熱媒体配管68Aが接続され、この熱媒体配管68Aは熱媒体加熱ヒータ66の入口に接続されている。熱媒体加熱ヒータ66の出口は熱媒体配管68Bが接続され、この熱媒体配管68Bは第5三方弁87の入口に接続されている。この第5三方弁87の一方の出口は熱媒体配管68Cに接続され、この熱媒体配管68Cはバッテリ55の入口に接続されている。そして、バッテリ55の出口は熱媒体配管68Dに接続され、この熱媒体配管68Dは第1三方弁81の入口に接続されている。
第1三方弁81の一方の出口は熱媒体配管68Eに接続され、この熱媒体配管68Eは走行用モータ65の入口に接続されている。走行用モータ65の出口は熱媒体配管68Fに接続され、この熱媒体配管68Fは第2三方弁82の入口に接続されている。この第2三方弁82の一方の出口は熱媒体配管68Gに接続され、この熱媒体配管68Gは廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64Aの入口に接続されている。そして、この熱媒体流路64Aの出口に熱媒体配管68Hが接続され、この熱媒体配管68Hは第3三方弁83の入口に接続されている。
第1三方弁81の他方の出口は熱媒体配管68Jに接続され、この熱媒体配管68Jは第4三方弁84の入口に接続されている。この第4三方弁84の一方の出口は第1バイパス経路(熱媒体配管)68Kに接続され、この第1バイパス経路68Kは熱媒体配管68Gに連通接続されている。これにより、第1バイパス経路68Kは走行用モータ65をバイパスするかたちとなる。
第3三方弁83の一方の出口は熱媒体配管68Lに接続され、この熱媒体配管68Lが第1循環ポンプ62の吸込側に接続されている。第4三方弁84の他方の出口は第3バイパス経路(熱媒体配管)68Mに接続され、この第3バイパス経路68Mは熱媒体配管68Lに接続されている。これにより、第3バイパス経路68Mは第1バイパス経路68K及び廃熱回収用熱交換器64をバイパスするかたちとなる。
第2三方弁82の他方の出口は熱媒体配管68Nに接続され、この熱媒体配管68Nは空気-熱媒体熱交換器67の入口に接続されている。この空気-熱媒体熱交換器67の出口は熱媒体配管68Pに接続され、この熱媒体配管68Pは第2循環ポンプ63の吸込側に接続されている。この第2循環ポンプ63の吐出側に熱媒体配管68Tが接続され、この熱媒体配管68Tは熱媒体配管68Eに連通接続されている。
第3三方弁83の他方の出口は第2バイパス経路(熱媒体配管)68Uに接続され、この第2バイパス経路68Uは熱媒体配管68Pに連通接続されている。これにより、第2バイパス経路68Uはバッテリ55をバイパスするかたちとなる。
第5三方弁87の他方の出口は第4バイパス経路(熱媒体配管)68Vに接続され、この第4バイパス経路68Vはヒータコア23の入口に接続されている。第4バイパス経路68Vもバッテリ55をバイパスするかたちとなる。ヒータコア23の出口は熱媒体配管68Wに接続され、この熱媒体配管68Wは熱媒体配管68Lに連通接続されている。
この機器温度調整装置61で使用される熱媒体としては、例えば水、HFO-1234yfのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、バッテリ55や走行用モータ65の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ55や走行用モータ65と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。また、空気-熱媒体熱交換器67は、室外送風機15で通風される外気(空気)の流れ(風路)に対して、室外熱交換器7の風下側に配置されている。
後述する空調コントローラ32(制御装置)は、機器温度調整装置61の熱媒体循環回路60の熱媒体循環モードとして、以下に説明する第1循環モード~第6循環モードを有している。
(1)第1循環モード
即ち、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と一方の出口を連通し、第2三方弁82が入口と一方の出口を連通し、第3三方弁83が入口と一方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68G、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第1循環モードである。
この第1循環モードでは、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64Aで冷媒により吸熱されて冷却された熱媒体はバッテリ55と走行用モータ65に循環され、これらバッテリ55及び走行用モータ65と熱交換して当該バッテリ55及び走行用モータ65から廃熱を回収すると共に、バッテリ55及び走行用モータ65自体は冷却されることになる。また、この第1循環モードでは、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64Aで冷却された熱媒体が、バッテリ55を経た後、走行用モータ65に流れることになるので、単一の廃熱回収用熱交換器64を用いている場合にも、熱媒体を介してバッテリ55が走行用モータ65により加熱されることは防止される。
(2)第2循環モード
また、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と他方の出口を連通し、第4三方弁84が入口と一方の出口を連通し、第3三方弁83が入口と一方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、図1等に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第1バイパス経路68K、熱媒体配管68G、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第2循環モードである。
この第2循環モードでは、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64Aで冷媒により吸熱されて冷却された熱媒体はバッテリ55のみに循環され、走行用モータ65には循環されない。そして、バッテリ55と熱交換して当該バッテリ55から廃熱を回収すると共に、バッテリ55自体は冷却されることになる。また、暖房運転においてこの第2循環モードを実行し、熱媒体加熱ヒータ66を発熱させれば、熱媒体加熱ヒータ66からの熱も廃熱回収用熱交換器64で冷媒に回収させ、放熱器4に搬送することができる。
(3)第3循環モード
また、第2三方弁82が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第2循環ポンプ63が運転されると、第2循環ポンプ63から吐出された熱媒体は熱媒体配管68T、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68N、空気-熱媒体熱交換器67、熱媒体配管68Pの順に流れて第2循環ポンプ63に吸い込まれる循環を行う。これが第3循環モードである。
この第3循環モードでは、走行用モータ65と空気-熱媒体熱交換器67の間で熱媒体が循環されることになるので、空気-熱媒体熱交換器67で外気により冷却された熱媒体が走行用モータ65に循環され、走行用モータ65を外気により冷却することができるようになる。
(4)第4循環モード
また、第2三方弁82が入口と一方の出口を連通し、第3三方弁83が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第2循環ポンプ63が運転されると、第2循環ポンプ63から吐出された熱媒体は熱媒体配管68T、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68G、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、第2バイパス経路68U、熱媒体配管68Pの順に流れて第2循環ポンプ63に吸い込まれる循環を行う。これが第4循環モードである。
この第4循環モードでは、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64Aで冷媒により吸熱されて冷却された熱媒体は走行用モータ65のみに循環され、バッテリ55には循環されない。そして、走行用モータ65と熱交換して当該走行用モータ65から廃熱を回収すると共に、走行用モータ65自体は冷却されることになる。
(5)第5循環モード
また、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と他方の出口を連通し、第4三方弁84が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第3バイパス経路68M、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第5循環モードである。
この第5循環モードでは、バッテリ55と熱媒体加熱ヒータ66の間で熱媒体が循環されることになるので、この熱媒体加熱ヒータ66を発熱させることにより、熱媒体加熱ヒータ66によりバッテリ55を加熱することができる。
(6)第2循環モード+第3循環モード
また、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と他方の出口を連通し、第4三方弁84が入口と一方の出口を連通する状態に切り換えられており、第2三方弁82が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62と第2循環ポンプ63が運転されると、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第1バイパス経路68K、熱媒体配管68G、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれ、第2循環ポンプ63から吐出された熱媒体は熱媒体配管68T、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68N、空気-熱媒体熱交換器67、熱媒体配管68Pの順に流れて第2循環ポンプ63に吸い込まれる循環を行う。これが第2循環モード+第3循環モードの循環モードである。
この第2循環モード+第3循環モードの循環モードでは、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64Aで冷媒により冷却された熱媒体がバッテリ55に循環されることになるので、バッテリ55は冷媒により冷却され、走行用モータ65と空気-熱媒体熱交換器67の間で熱媒体が循環されることになるので、空気-熱媒体熱交換器67で外気により冷却された熱媒体が走行用モータ65に循環され、走行用モータ65は外気により冷却されるようになる。
(7)第6循環モード
また、第5三方弁87が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、第4バイパス経路68V、ヒータコア23、熱媒体配管68W、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第6循環モードである。
この第6循環モードでは、ヒータコア23と熱媒体加熱ヒータ66の間で熱媒体が循環されることになるので、この熱媒体加熱ヒータ66を発熱させることにより、熱媒体加熱ヒータ66で加熱された熱媒体をヒータコア23で放熱させ、車室内の暖房を行うことができる。
一方、冷媒回路Rの冷媒配管13Fの出口、即ち、冷媒配管13Fと冷媒配管13Bとの接続部の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bには分岐回路としての分岐配管72の一端が接続されている。この分岐配管72には電動弁から構成された補助膨張弁73が設けられている。この補助膨張弁73は廃熱回収用熱交換器64の後述する冷媒流路64Bに流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。
そして、分岐配管72の他端は廃熱回収用熱交換器64の冷媒流路64Bに接続されており、この冷媒流路64Bの出口には冷媒配管74の一端が接続され、冷媒配管74の他端は逆止弁20の冷媒下流側であって、アキュムレータ12の手前(冷媒上流側)の冷媒配管13Cに接続されている。そして、これら補助膨張弁73等もヒートポンプ装置HPの冷媒回路Rの一部を構成すると同時に、機器温度調整装置61の一部をも構成することになる。
補助膨張弁73が開いている場合、冷媒配管13Fや室外熱交換器7から出た冷媒(一部又は全ての冷媒)は分岐配管27に流入し、補助膨張弁73で減圧された後、廃熱回収用熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路64Bを流れる過程で熱媒体流路64Aを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれることになる。
次に、図2において32は車両用空気調和装置1の制御を司る制御装置としての空調コントローラ32である。この空調コントローラ32は、走行用モータ65の駆動制御やバッテリ55の充放電制御を含む車両全般の制御を司る車両コントローラ35(ECU)に車両通信バス45を介して接続され、情報の送受信を行う構成とされている。これら空調コントローラ32や車両コントローラ35(ECU)は何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例としてのマイクロコンピュータから構成されている。
空調コントローラ32(制御装置)の入力には、車両の外気温度(Tam)を検出する外気温度センサ33と、外気湿度(Ham)を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれる空気の温度を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)の温度を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、圧縮機2の吐出冷媒圧力(吐出圧力Pd)を検出する吐出圧力センサ42と、圧縮機2の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ43と、圧縮機2の吸込冷媒温度を検出する吸込温度センサ44と、放熱器4の温度(放熱器4を経た空気の温度、又は、放熱器4自体の温度:放熱器温度TCI)を検出する放熱器温度センサ46と、放熱器4の冷媒圧力(放熱器4内、又は、放熱器4を出た直後の冷媒の圧力:放熱器圧力PCI)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の温度(吸熱器9を経た空気の温度、又は、吸熱器9自体の温度:吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、吸熱器9の冷媒圧力(吸熱器9内、又は、吸熱器9を出た直後の冷媒の圧力)を検出する吸熱器圧力センサ49と、車室内への日射量(SUN)を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52と、設定温度や空調運転の切り換えを設定するための空調操作部53と、室外熱交換器7の温度(室外熱交換器7から出た直後の冷媒の温度、又は、室外熱交換器7自体の温度:室外熱交換器温度TXO。室外熱交換器7が蒸発器として機能するとき、室外熱交換器温度TXOは室外熱交換器7における冷媒の蒸発温度となる)を検出する室外熱交換器温度センサ54と、室外熱交換器7の冷媒圧力(室外熱交換器7内、又は、室外熱交換器7から出た直後の冷媒の圧力)を検出する室外熱交換器圧力センサ56の各出力が接続されている。
また、空調コントローラ32の入力には更に、バッテリ55の温度(バッテリ55自体の温度、又は、バッテリ55を出た熱媒体の温度、或いは、バッテリ55に入る熱媒体の温度:バッテリ温度Tb)を検出するバッテリ温度センサ76と、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体の温度(熱媒体温度Tw)を検出する熱媒体出口温度センサ77と、走行用モータ65の温度(走行用モータ65自体の温度、又は、走行用モータ65を出た熱媒体の温度、或いは、走行用モータ65に入る熱媒体の温度:走行用モータ温度Tm)を検出する走行用モータ温度センサ78の各出力も接続されている。
一方、空調コントローラ32の出力には、前記圧縮機2と、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、吹出口切換ダンパ31と、室外膨張弁6、室内膨張弁8と、電磁弁22(除湿)、電磁弁21(暖房)の各電磁弁と、第1及び第2循環ポンプ62、63、補助膨張弁73、第1~第5三方弁81~84、87が接続されている。そして、空調コントローラ32は各センサの出力と空調操作部53にて入力された設定、車両コントローラ35からの情報に基づいてこれらを制御するものである。この車両コントローラ35から空調コントローラ32に供給される情報には、ナビゲーションや外気温度、外気湿度、車室内への日射量等の環境情報の他、バッテリ55の給電状態(充電中か否か)に関する情報も含まれる。
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作について説明する。空調コントローラ32(制御装置)は、この実施例では暖房運転と、除湿暖房運転と、除湿冷房運転と、冷房運転の各空調運転を切り換えて実行すると共に、バッテリ55や走行用モータ65の温度を調整する。
(8)暖房運転
最初に、図1、図3、図4を参照しながら暖房運転について説明する。各図中の破線矢印は、暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れを示している。冬場等に空調コントローラ32により(オートモード)、或いは、空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房運転が選択されると、空調コントローラ32は暖房運転を実行する。
この場合、空調コントローラ32は暖房運転において、第1の暖房モードと、第2の暖房モードと、第3の暖房モードを切り換えて実行するものであるが、ここでは各暖房モードの冷媒と熱媒体の流れについて説明する。
(8-1)第1の暖房モード
第1の暖房モードでは、空調コントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、室外膨張弁6を開いてその弁開度を制御する状態とする。一方、室内膨張弁8と補助膨張弁72は全閉とし、電磁弁22(除湿用)も閉じる。
そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気がヒータコア23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は放熱器4を出た後、冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cに至り、当該冷媒配管13Cの逆止弁20を経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図1の破線矢印)。放熱器4にて加熱された空気は吹出口29から吹き出されるので、これにより、この第1の暖房モードでは、室外熱交換器7における外気から吸熱で、車室内の暖房が行われることになる。
空調コントローラ32は、後述する目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器4の風下側の空気温度の目標値)から目標放熱器圧力PCO(放熱器4の圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ46が検出する放熱器4の温度(放熱器温度TCI)及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCIに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度を制御する。前記目標ヒータ温度TCOは基本的にはTCO=TAOとされるが、制御上の所定の制限が設けられる。
また、空調コントローラ32はこの実施例では機器温度調整装置61を前述した第2循環モードとし、第1循環ポンプ62を運転する。これにより、図1中に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第1バイパス経路68K、熱媒体配管68G、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行うが、この第1の暖房モードでは廃熱回収用熱交換器64には冷媒は流れないので、熱媒体と冷媒は熱交換しない。
(8-2)第2の暖房モード
次に、第2の暖房モードでは、上記第1の暖房モードにおいて、電磁弁22を開き、補助膨張弁73も開いてその弁開度を制御する状態とする。これにより、放熱器4から出た冷媒の一部が室外膨張弁6の冷媒上流側で分流され、図3に破線矢印で示す如く、冷媒配管13Fを経て室内膨張弁8の冷媒上流側に至る。冷媒は次に分岐配管72に入り、補助膨張弁73で減圧された後、分岐配管72を経て廃熱回収用熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管74、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
一方、図3中に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第1バイパス経路68K、熱媒体配管68G、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行うので、廃熱回収用熱交換器64にて熱媒体は冷媒により吸熱され、冷却されるようになる。
この冷却された熱媒体はバッテリ55に循環されるので、バッテリ55は熱媒体により冷却され、バッテリ55の廃熱は熱媒体が廃熱回収用熱交換器64に搬送される。そして、この廃熱回収用熱交換器64に搬送されたバッテリ55の廃熱は、冷媒が放熱器4に搬送するので、第2の暖房モードでは、車室内は室外熱交換器7において汲み上げられた外気からの熱と、バッテリ55から回収された廃熱により暖房されることになる。
空調コントローラ32は、目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力PCIに基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器温度TCI及び放熱器圧力PCIに基づいて室外膨張弁6と補助膨張弁73の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度を制御する。
(8-3)第3の暖房モード
次に、第3の暖房モードでは、上記第2の暖房モードにおいて、室外膨張弁6を全閉とする。これにより、放熱器4から出た冷媒は室外熱交換器7に流入すること無く、全てが図4に破線矢印で示す如く、冷媒配管13Fを経て室内膨張弁8の冷媒上流側に至るようになる。冷媒は前述同様に分岐配管72に入り、補助膨張弁73で減圧された後、分岐配管72を経て廃熱回収用熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管74、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
また、図4中に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第1バイパス経路68K、熱媒体配管68G、廃熱回収用熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行うので、廃熱回収用熱交換器64にて熱媒体は冷媒により吸熱され、冷却される。
この冷却された熱媒体は前述同様にバッテリ55に循環されるので、バッテリ55は熱媒体により冷却され、バッテリ55の廃熱は熱媒体が廃熱回収用熱交換器64に搬送される。そして、この廃熱回収用熱交換器64に搬送されたバッテリ55の廃熱は、冷媒が放熱器4に搬送するので、第3の暖房モードでは、車室内はバッテリ55から回収された廃熱により暖房されることになる。
空調コントローラ32は、目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力PCIに基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器温度TCI及び放熱器圧力PCIに基づいて補助膨張弁73の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度を制御する。尚、上記のような暖房運転での各暖房モードの切り換えについては後に詳述する。
(9)除湿暖房運転
次に、除湿暖房運転では、空調コントローラ32は上記暖房運転の第1の暖房モードの状態において電磁弁22を開放し、室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とする。これにより、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bから室内膨張弁8に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁6に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁8にて減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。
空調コントローラ32は吸熱器9の出口における冷媒の過熱度(SH)を所定値に維持するように室内膨張弁8の弁開度を制御するが、このときに吸熱器9で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。分流されて冷媒配管13Jに流入した残りの冷媒は、室外膨張弁6で減圧された後、室外熱交換器7で蒸発することになる。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cに出て冷媒配管13Dからの冷媒(室外熱交換器7からの冷媒)と合流した後、逆止弁20及びアキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
空調コントローラ32は目標ヒータ温度TCOから算出される目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCI(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。
(10)除湿冷房運転
次に、除湿冷房運転では、空調コントローラ32は室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とし、電磁弁21と電磁弁22を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気がヒータコア23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至り、開き気味で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、逆止弁18を経て冷媒配管13Bに入り、室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は冷媒配管13C及び逆止弁20を経てアキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4を通過する過程でリヒート(再加熱:暖房時よりも放熱能力は低い)されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
空調コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEOに基づき、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOにするように圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCI(冷媒回路Rの高圧圧力)と目標ヒータ温度TCOから算出される目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)に基づき、放熱器圧力PCIを目標放熱器圧力PCOにするように室外膨張弁6の弁開度を制御することで放熱器4による必要なリヒート量を得る。
(11)冷房運転
次に、冷房運転について説明する。夏場等に実行されるこの冷房運転では、空調コントローラ32は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。尚、エアミックスダンパ28はヒータコア23及び放熱器4に空気が通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒートのみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので冷媒はそのまま室外膨張弁6を経て冷媒配管13Jを通過し、室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、逆止弁18を経て冷媒配管13Bに入り、室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着し、空気は冷却される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は冷媒配管13C及び逆止弁20を経てアキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房運転においては、空調コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。
(12)空調運転の切り換え
空調コントローラ32は下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する車室内空気の温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
そして、空調コントローラ32は起動時には外気温度センサ33が検出する外気温度Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Tamや目標吹出温度TAO等の環境や設定条件の変化に応じて前記各空調運転を選択し、切り換えていくものである。
(13)暖房運転での各暖房モードの切換制御
次に、図5を参照しながら、空調コントローラ32が実行する前述した暖房運転での第1の暖房モード、第2の暖房モード、及び、第3の暖房モードの切換制御について説明する。ここで、実施例ではバッテリ55の温度の適温範囲を熱媒体温度Twに換算した適正温度範囲を、+15℃以上、+35℃以下と定義する。尚、この適正温度範囲や後述する各閾値は、装置に応じて適宜設定すべきものであり、また、後述する如き環境条件やバッテリ55への給電状態に応じて変更される。
また、実施例では空調コントローラ32は熱媒体温度Twを本発明における発熱機器の温度を示す指標として採用し、前述した暖房運転においては、この熱媒体温度Twに基づいて前述した第1の暖房モードと、第2の暖房モードと、第3の暖房モードを切り換えて実行する。
その場合、実施例では空調コントローラ32は、第1の閾値TH1、第2の閾値TH2、第3の閾値TH3、第4の閾値TH4、第5の閾値TH5、及び、第6の閾値TH6をそれぞれ設定する。この場合、各閾値の大小関係は以下の通りである。
・第2の閾値TH2<第1の閾値TH1
・第4の閾値TH4<第3の閾値TH3
・第6の閾値TH6<第5の閾値TH5
・第1の閾値TH1≦第5の閾値TH5
・第2の閾値TH2≦第6の閾値TH6
・第1の閾値TH1≦第3の閾値TH3
・第4の閾値TH4≦第6の閾値TH6
そして、図5の下の遷移図に示すように、実施例では空調コントローラ32は第1の暖房モードにおいて、熱媒体出口温度センサ77が検出する熱媒体温度Twが第1の閾値TH1を超え、その状態が所定時間(例えば、数秒~数十秒。以下、同じ)継続した場合、第2の暖房モードに移行する。また、第2の暖房モードにおいて、熱媒体温度Twが第2の閾値TH2より低くなり、その状態が所定時間継続した場合、第1の暖房モードに移行する。
また、実施例では空調コントローラ32は第2の暖房モードにおいて、熱媒体温度Twが第5の閾値TH5を超え、その状態が所定時間継続した場合、第3の暖房モードに移行する。また、第3の暖房モードにおいて、熱媒体温度Twが第6の閾値TH6より低くなり、その状態が所定時間継続した場合、第1の暖房モードに移行する。
また、空調コントローラ32は第1の暖房モードにおいて、熱媒体温度Twが第3の閾値TH3を超え、その状態が所定時間継続した場合、第3の暖房モードに移行する。但し、実施例ではこの場合の所定時間は、前述した第1の閾値TH1の場合よりも十分短い時間として条件を変えている。更に、第3の暖房モードにおいて、熱媒体温度Twが第4の閾値TH4より低くなり、その状態が所定時間継続した場合、第1の暖房モードに移行する。但し、実施例ではこの場合の所定時間も、前述した第6の閾値TH6の場合よりも十分短い時間として条件を変えている。
次に、図5の上のグラフを参照しながら実際の各暖房モードの切り換えの一例を説明する。尚、この図5の上のグラフの例では、分かり易くするために第1の閾値TH1を例えば+21℃、第2の閾値TH2を例えば+15℃、第5の閾値TH5を例えば+35℃、第6の閾値TH6を例えば+25℃としているが、第3の閾値TH3と第4の閾値TH4は、第4の閾値TH4<第3の閾値TH3の関係としながら、第1の閾値TH1と第6の閾値TH6の間に設定されているものとする。即ち、図5の上のグラフは、第2の閾値TH2<第1の閾値TH1<第4の閾値TH4<第3の閾値TH3<第6の閾値TH6<第5の閾値TH4の関係で設定している。
今、暖房運転において第1の暖房モードを実行しているときに、バッテリ55の温度が上昇して熱媒体出口温度センサ77が検出する熱媒体温度Twが上昇していき、時刻t1で第1の閾値TH1を超え、その状態が所定時間継続した場合(第3の閾値TH3を超えて前述した第3の閾値TH3の所定時間が経過する前)、空調コントローラ32は第2の暖房モードに移行する。
これにより、放熱器4を出た冷媒の一部が廃熱回収用熱交換器64で熱媒体から吸熱するようになるので、熱媒体温度Twは低下していく。そして、この第2の暖房モードを実行しているときに、時刻t2で熱媒体温度Twが第2の閾値TH2より低くなり、その状態が所定時間継続した場合、空調コントローラ32は第1の暖房モードに移行する。
この第1の暖房モードにおいて再び熱媒体温度Twが上昇し、時刻t3で第1の閾値TH1を超え、その状態が所定時間継続した場合(第3の閾値TH3を超えて前述した第3の閾値TH3の所定時間が経過する前)、空調コントローラ32は再び第2の暖房モードに移行するが、第2の暖房モードに移行しても熱媒体温度Twが上昇を続け、時刻t4で第5の閾値TH5を超え、その状態が所定時間継続した場合、空調コントローラ32は第3の暖房モードに移行する。
これにより、放熱器4を出た全ての冷媒が廃熱回収用熱交換器64で熱媒体から吸熱するようになるので、第2の暖房モードよりも多くの廃熱が冷媒に回収されるようになって熱媒体温度Twは低下していく。そして、この第3の暖房モードを実行しているときに、時刻t5で熱媒体温度Twが第6の閾値TH2より低くなり、その状態が所定時間継続した場合(第4の閾値TH4を超えて前述した第4の閾値TH4の所定時間が経過する前)、空調コントローラ32は第2の暖房モードに移行する。
この第2の暖房モードに移行した後、熱媒体温度Twが上昇し、時刻t6で第5の閾値TH5を超え、その状態が所定時間継続した場合、空調コントローラ32は再び第3の暖房モードに移行する。このように、空調コントローラ32は熱媒体温度Twが高くなる程、廃熱回収用熱交換器64における廃熱回収量を増やしていき、バッテリ55の温度上昇を抑制すると共に、室外熱交換器7を使用しないようにして当該室外熱交換器7への着霜を抑制しながら、放熱器4においてより効率的な車室内暖房を実現していく。
前記のように第3の暖房モードに移行した後、熱媒体温度Twが低下して行って、時刻t7で第6の閾値TH6より低くなり、その状態が所定時間継続した場合(第4の閾値TH4を超えて前述した第4の閾値TH4の所定時間が経過する前)、空調コントローラ32は第2の暖房モードに移行する。そして、熱媒体温度Twが更に低下して時刻t8で第2の閾値TH2より低くなり、その状態が所定時間継続した場合、空調コントローラ32は第1の暖房モードに移行する。また、時刻t9で熱媒体温度Twが第1の閾値TH1を超え、その状態が所定時間継続した場合(第3の閾値TH3を超えて前述した第3の閾値TH3の所定時間が経過する前)も第2の暖房モードに移行する。
尚、第1の暖房モードにおいて、例えば図5の時刻t3で熱媒体温度Twが第1の閾値TH1を超え、所定時間が経過する以前に、熱媒体温度Twが第3の閾値TH3を超え、当該第3の閾値TH3の前述した所定時間が経過した場合、即ち、熱媒体温度Twの上昇率が高い場合には、空調コントローラ32は第1の暖房モードから第3の暖房モードに移行する。即ち、熱媒体温度Twの上昇が急峻であるときは第1の暖房モードから第3の暖房モードに移行して廃熱回収量を急激に増大させ、バッテリ55の温度上昇を抑制する。
また、第3の暖房モードにおいて、例えば図5の時刻t7で熱媒体温度Twが第6の閾値TH6より低くなり、所定時間が経過する以前に、熱媒体温度Twが第4の閾値TH4より低くなり、当該第4の閾値TH4の前述した所定時間が経過した場合、即ち、熱媒体温度Twの降下率が高い場合には、空調コントローラ32は第3の暖房モードから第1の暖房モードに移行する。即ち、熱媒体温度Twの降下が急峻であるときは第3の暖房モードから第1の暖房モードに移行して廃熱回収を停止し、バッテリ55の温度低下を抑制する。これにより、バッテリ55を前述した適温範囲に維持する。
ここで、前述した大小関係では第1の閾値TH1と第6の閾値TH6の関係は規定していないが、第1の閾値TH1=第3の閾値TH3、第4の閾値TH4=第6の閾値TH6としたときには、第6の閾値TH6<第1の閾値TH1とした場合にのみ、第4の閾値TH4<第3の閾値TH3の関係が成立することになる。従って、第1の閾値TH1=第3の閾値TH3、第4の閾値TH4=第6の閾値TH6に設定したときには、自動的に第6の閾値TH6<第1の閾値TH1に設定されるものとする。
ここで、第1の暖房モードから第2の暖房モードに移行するか第3の暖房モードに移行するかを区別する条件、第3の暖房モードから第2の暖房モードに移行するか第1の暖房モードに移行するかを区別する条件としては、前述した継続する所定時間を変えること(熱媒体温度Twの上昇率や降下率)に限らず、空調操作部63で使用者が設定(条件)を切り換えることでもよい。但し、第1の暖房モードから第3の暖房モードに移行し、第3の暖房モードから第1の暖房モードに移行するように設定した場合には、第2の暖房モードは実行されないことになる。
また、実施例では第2の暖房モードにおいて熱媒体温度Twが第2の閾値TH2より低くなり、その状態が所定時間継続した場合に第1の暖房モードに移行するようにしたが、それに限らず、第1の閾値TH1より低くなり、その状態が所定時間継続した場合に第1の暖房モードに移行するようにしてもよい。
同様に実施例では第3の暖房モードにおいて熱媒体温度Twが第4の閾値TH4より低くなり、その状態が所定時間継続した場合に第1の暖房モードに移行するようにしたが、それに限らず、第3の閾値TH3より低くなり、その状態が所定時間継続した場合に第1の暖房モードに移行するようにしてもよい。
同様に実施例では第3の暖房モードにおいて熱媒体温度Twが第6の閾値TH6より低くなり、その状態が所定時間継続した場合に第2の暖房モードに移行するようにしたが、それに限らず、第5の閾値TH5より低くなり、その状態が所定時間継続した場合に第2の暖房モードに移行するようにしてもよい。
以上詳述した如く暖房運転において、熱媒体温度Twと第1の閾値TH1~第6の閾値TH6との比較により、第1の暖房モードと、第2の暖房モードと、第3の暖房モードを切り換えることで、空調コントローラ32の制御を簡素化しながら、バッテリ55からの廃熱を利用した効率の良い車室内暖房を円滑に実現することができるようになる。
特に、実施例のように各閾値TH1~TH6を設定することで、各暖房モードの切り換えを的確に行うことができるようになる。更に、実施例のように熱媒体温度Twと各閾値TH1~TH6との高低判断を行う場合、各閾値TH1、TH3、TH5を超え、又は、各閾値TH2、TH4、TH6より低くなった状態が所定時間継続したことを条件とすることで、外乱等による熱媒体温度Twの一時的な変動によって誤作動してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
(14)各閾値TH1~TH6の変更制御
また、実施例の空調コントローラ32は外気温度センサ33が検出する外気温度Tam、外気湿度センサ34が検出する外気湿度Ham、バッテリ55への給電状態、及び、日射センサ51が検出する車室内への日射量(SUN)、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てに基づいて前述した各閾値TH1~TH6を変更する。
この場合、空調コントローラ32は、例えば、外気温度Tamが高くなる程、高くする方向、外気湿度Hamが高くなる程、低くする方向、バッテリ55に外部から給電しているとき、低くする方向、車室内への日射量SUNが多い程、高くする方向、で各閾値TH1~TH6をスライドさせて変更する。外気温度Tamが高い程、又は、日射量SUNが多い程、外気から吸熱し易く、室外熱交換器7に着霜し難いので、閾値TH1~TH6を上げることで、外気吸熱を優先する。また、外気湿度Hamが高い程、室外熱交換器7に着霜し易くなるので、閾値TH1~TH6を下げることで、廃熱回収による暖房を優先する。また、バッテリ55に充電しているときにはバッテリ55の温度が上がるので、閾値TH1~TH6を下げることでバッテリ55の冷却を優先する。これにより、環境条件やバッテリ55への給電状況に応じて、効果的なモード切り換えを実現することができるようになる。
この場合、空調コントローラ32が車両コントローラ35から供給されるインターネット情報を利用して外気温度Tm、外気湿度Ham、車室内への日射条件SUNを取得するようにすれば、車両に外気温度センサ33や外気湿度センサ34、日射センサ51が設けられていない車両の場合にも、モード切り換えを効果的に行うことができるようになる。
尚、上述した実施例では機器温度調整装置61により、廃熱回収用熱交換器64にて冷媒により吸熱された熱媒体をバッテリ55や走行用モータ65に循環させてこれらバッテリ55や走行用モータ65の温度を調整し、廃熱を回収するようにしたが、バッテリ55等(発熱機器)に熱伝導関係で廃熱回収用熱交換器64を設け、直接冷媒がバッテリ55等から吸熱するようにしてもよい。その場合には、発熱機器の温度を示す指標はバッテリ温度Tb等になる。
更にまた、実施例では放熱器4を空気流通路3に配置したが、それに限らず、放熱器4と熱交換した熱媒体が循環するもう一つの空気-熱媒体熱交換器を空気流通路3に設け、この空気-熱媒体熱交換器によって車室内に供給する空気を放熱器4により間接的に(熱媒体を介して)加熱するようにしてもよい。
また、実施例で説明した空調コントローラ32の構成、車両用空気調和装置1のヒートポンプ装置HPや機器温度調整装置61の構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
21、22 電磁弁
32 空調コントローラ(制御装置)
55 バッテリ(発熱機器)
61 機器温度調整装置
62 第1循環ポンプ
63 第2循環ポンプ
64 廃熱回収用熱交換器
65 走行用モータ(発熱機器)
68 熱媒体配管
72 分岐配管
73 補助膨張弁

Claims (8)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記冷媒を放熱させて前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
    車室外に設けられた室外熱交換器と、
    前記冷媒を用いて車両に搭載された発熱機器から廃熱を回収するための廃熱回収用熱交換器と、
    制御装置を備えて、少なくとも前記車室内を暖房する車両用空気調和装置において、
    前記制御装置は、
    前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記廃熱回収用熱交換器を用いること無く、前記室外熱交換器にて吸熱させる第1の暖房モードと、
    前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器と前記廃熱回収用熱交換器にて吸熱させる第2の暖房モードと、
    前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器を用いること無く、前記廃熱回収用熱交換器にて吸熱させる第3の暖房モードを有し、
    前記第1の暖房モードにおいて、前記発熱機器の温度を示す指標が所定の第1の閾値を超えた場合、前記第2の暖房モードに移行し、
    前記第1の暖房モードにおいて、前記発熱機器の温度を示す指標が所定の第3の閾値を超えた場合、前記第3の暖房モードに移行し、
    前記第2の暖房モードにおいて、前記発熱機器の温度を示す指標が所定の第5の閾値を超えた場合、前記第3の暖房モードに移行することを特徴とする車両用空気調和装置。
  2. 前記制御装置は、
    前記第2の暖房モードにおいて、前記発熱機器の温度を示す指標が前記第1の閾値、又は、当該第1の閾値よりも低い所定の第2の閾値より低くなった場合、前記第1の暖房モードに移行し、
    前記第3の暖房モードにおいて、前記発熱機器の温度を示す指標が前記第3の閾値、又は、当該第3の閾値よりも低い所定の第4の閾値より低くなった場合、前記第1の暖房モードに移行し、
    前記第3の暖房モードにおいて、前記発熱機器の温度を示す指標が前記第5の閾値、又は、当該第5の閾値よりも低い所定の第6の閾値より低くなった場合、前記第2の暖房モードに移行することを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。
  3. 前記第5の閾値は前記第1の閾値と同一、又は、当該第1の閾値よりも高く、
    前記第6の閾値は前記第2の閾値と同一、又は、当該第2の閾値よりも高いことを特徴とする請求項2に記載の車両用空気調和装置。
  4. 前記第3の閾値は前記第1の閾値以上の値で、
    前記第4の閾値は前記第6の閾値以下の値であり、
    前記制御装置は、前記第1の閾値と前記第3の閾値、前記第4の閾値と前記第6の閾値の間で条件を変えることにより、
    前記第1の暖房モードから前記第2の暖房モードに移行するか前記第3の暖房モードに移行するかを区別し、
    前記第3の暖房モードから前記第2の暖房モードに移行するか前記第1の暖房モードに移行するかを区別することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の車両用空気調和装置。
  5. 前記制御装置は、前記発熱機器の温度を示す指標と前記各閾値との高低判断を行う場合、各閾値を超え、又は、各閾値より低くなった状態が所定時間継続したことを条件とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  6. 前記制御装置は、外気温度、外気湿度、前記車両に搭載された発熱機器に含まれるバッテリへの給電状態、前記車室内への日射条件、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てに基づいて前記各閾値を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
  7. 前記制御装置は、
    前記外気温度が高くなる程、高くする方向、
    前記外気湿度が高くなる程、低くする方向、
    前記バッテリに外部から給電しているとき、低くする方向、
    前記車室内への日射量が多い程、高くする方向、
    で前記各閾値を変更することを特徴とする請求項6に記載の車両用空気調和装置。
  8. 前記制御装置は、インターネットを介して前記外気温度、前記外気湿度、前記車室内への日射条件を取得することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の車両用空気調和装置。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010064651A (ja) 2008-09-11 2010-03-25 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用モータ駆動系の温調制御装置
JP2011105151A (ja) 2009-11-18 2011-06-02 Hitachi Ltd 車両用空調システム
JP2012236513A (ja) 2011-05-12 2012-12-06 Denso Corp 電気自動車用の空調制御装置
JP2018103884A (ja) 2016-12-27 2018-07-05 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置
JP2018111454A (ja) 2017-01-13 2018-07-19 トヨタ自動車株式会社 空調制御システム
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6125312B2 (ja) 2013-04-26 2017-05-10 サンデンホールディングス株式会社 車両用空気調和装置
CN106532178B (zh) * 2016-11-04 2019-05-17 北京汽车股份有限公司 电池包温度控制装置和温度控制方法以及车辆
JP6997558B2 (ja) 2017-08-24 2022-01-17 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010064651A (ja) 2008-09-11 2010-03-25 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用モータ駆動系の温調制御装置
JP2011105151A (ja) 2009-11-18 2011-06-02 Hitachi Ltd 車両用空調システム
JP2012236513A (ja) 2011-05-12 2012-12-06 Denso Corp 電気自動車用の空調制御装置
JP2018103884A (ja) 2016-12-27 2018-07-05 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置
JP2018111454A (ja) 2017-01-13 2018-07-19 トヨタ自動車株式会社 空調制御システム
JP2019130980A (ja) 2018-01-30 2019-08-08 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置
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