JP2019182135A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書における開示は、電池の冷却および車室内の空調を行う冷却システムに関する。 The disclosure in this specification relates to a cooling system that cools a battery and air-conditions a vehicle interior.
特許文献１には、電気自動車に搭載される電池を冷却する熱管理システムが開示されている。熱管理システムは、圧縮器、凝縮器、膨張弁および熱交換器を有する冷凍サブシステムと、冷凍サブシステムの熱交換器により冷却される冷却水を循環させて電池を冷却する電池冷却サブシステムとを備える。熱管理システムには、車室内の空調を行う冷却システムの適用が想定される。
特許文献１の技術には、充電中に車室内の空調が必要な場合の冷却システムの作動について開示されていない。電池の冷却と空調との両方が可能な冷却システムにおいて、充電中の車室内に乗員が搭乗する状況では、冷房能力を向上させることが望まれている。
The technique of
開示される目的は、充電中の車室内に搭乗する乗員に対して、冷房能力を向上した状態での冷房が可能な冷却システムを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a cooling system capable of cooling an occupant riding in a vehicle compartment being charged with improved cooling capability.
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。 A plurality of aspects disclosed in this specification adopt different technical means to achieve each purpose. In addition, the reference numerals in the parentheses described in the claims and in this section are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope. is not.
開示された冷却システムのひとつは、ヒートポンプサイクル（５０）を備える冷却システムであって、ヒートポンプサイクルにおいて圧縮機（１）と室外熱交換器（４）とを接続して冷媒が流れる共通流路（２１）と、共通流路の下流に連結され、冷媒を蒸発させて車室内に送風される空気を冷却する空気冷却熱交換器（９ａ）が配置された空調流路（２２）と、車両に搭載されて車両の外部から充電可能な電池（４３）を冷却する電池冷却熱交換器（９ｂ）と、共通流路の下流に連結され空調流路に対して並列に設けられた流路であって、電池冷却熱交換器を通過する冷媒が流通する電池冷却流路（２３）と、空調流路と電池冷却流路とに流れる冷媒の流量割合を調整する流量割合調整部（８ａ、８ｂ）と、流量割合調整部を制御する制御部（７０）と、を備え、制御部は、充電中の車室内に乗員が搭乗する搭乗条件が成立しているか否かを判定する搭乗条件判定部（７１）と、搭乗条件判定部において搭乗条件が成立していると判定された場合に、空調流路に流れる冷媒の流量を電池冷却流路に流れる冷媒の流量に対して大きくなるように流量割合を制御する冷房優先モードを実行する流量制御部（７４）と、を備える。 One of the disclosed cooling systems is a cooling system including a heat pump cycle (50), which connects the compressor (1) and the outdoor heat exchanger (4) in the heat pump cycle (a common flow path through which refrigerant flows). 21), an air-conditioning flow path (22) connected downstream of the common flow path, in which an air cooling heat exchanger (9a) for evaporating the refrigerant and cooling the air blown into the passenger compartment is disposed, and the vehicle A battery cooling heat exchanger (9b) that cools the battery (43) that is mounted and can be charged from the outside of the vehicle, and a flow path that is connected downstream of the common flow path and provided in parallel with the air conditioning flow path. And a flow rate ratio adjusting unit (8a, 8b) for adjusting a flow rate ratio of the refrigerant flowing through the battery cooling channel (23) through which the refrigerant passing through the battery cooling heat exchanger flows and the air conditioning channel and the battery cooling channel. And control to control the flow rate adjustment unit (70), and the control unit determines whether or not a boarding condition for a passenger to board the vehicle interior being charged is satisfied, and a boarding condition in the boarding condition determination unit Flow rate control that executes a cooling priority mode that controls the flow rate ratio so that the flow rate of the refrigerant flowing in the air conditioning flow path becomes larger than the flow rate of the refrigerant flowing in the battery cooling flow path Part (74).
この開示によれば、車室内に乗員が搭乗していると判定される場合には、空気冷却熱交換器に流れる冷媒流量を、電池冷却熱交換器に流れる冷媒流量に対して大きくすることができる。これにより、車室内に乗員が搭乗している場合には、冷房に寄与する冷媒流量を電池の冷却に寄与する冷媒流量よりも大きくすることで、電池冷却よりも空調を優先したヒートポンプサイクルの運転が可能となる。以上により、充電中の車室内に搭乗する乗員に対して、冷房能力を向上した状態での冷房が可能な冷却システムを提供することができる。 According to this disclosure, when it is determined that an occupant is in the passenger compartment, the refrigerant flow rate flowing through the air cooling heat exchanger can be made larger than the refrigerant flow rate flowing through the battery cooling heat exchanger. it can. As a result, when a passenger is in the passenger compartment, the refrigerant flow that contributes to cooling is made larger than the refrigerant flow that contributes to cooling the battery. Is possible. As described above, it is possible to provide a cooling system capable of cooling an occupant who is in the vehicle compartment being charged with improved cooling capability.
（第１実施形態）
第１実施形態の冷却システム１００について、図１〜図３を参照しながら説明する。冷却システム１００は、ヒートポンプサイクル５０と、送風装置６２によって送風される送風空気を温度調整して車室内に供給する空調ユニット６０と、制御部７０とを備える。冷却システム１００は、電気自動車やプラグインハイブリッド車両等の、外部から充電可能な電池４３と、電池４３から電力を供給されて駆動する走行駆動源としての電気モータとを備える車両に適用される。冷却システム１００は、ヒートポンプサイクル５０によって空調ユニット６０を流通する空気を温度調整して、空調風として空調対象空間である車室内へと吹き出す。加えて冷却システム１００は、ヒートポンプサイクル５０によって電池４３の冷却を行う。
(First embodiment)
The
ヒートポンプサイクル５０は、冷媒を循環させて空調ユニット６０内の空気を温度調節するための温熱、冷熱を生成する。ヒートポンプサイクル５０は、冷媒が循環するメイン回路２０と、冷媒を熱源として加熱される熱媒体が循環する温水回路３０と、冷媒を冷熱源として冷却される電池冷却水が循環する冷却水回路４０とを備える。
The
メイン回路２０は、冷媒が流通する流路として、共通流路２１と、空調流路２２と、電池冷却流路２３とを有する。空調流路２２は、共通流路２１と直列に連結された流路である。空調流路２２は、車室内の空調に寄与する冷媒が流通する流路である。電池冷却流路２３は、共通流路２１と直列に連結された流路であり、且つ空調流路２２と並列に連結された流路である。電池冷却流路２３は、電池４３の冷却に寄与する冷媒が流通する流路である。共通流路２１は、空調流路２２と電池冷却流路２３の合流部１１から、空調流路２２と電池冷却流路２３の分岐部６までの流路である。共通流路２１は、空調流路２２に流れる冷媒と電池冷却流路２３に流れる冷媒とが合流した状態で流れる流路である。
The
共通流路２１には、アキュムレータ１３、圧縮機１、凝縮器２、暖房用膨張弁３、室外熱交換器４、逆止弁５が配置されている。アキュムレータ１３は、空調流路２２と電池冷却流路２３の合流部１１よりも下流で且つ圧縮機１より上流に配置されている。アキュムレータ１３は、液相の状態と気相の状態とが混在する状態で流入した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離し、気相冷媒を下流側へ流出させる。アキュムレータ１３は、圧縮機１に液相冷媒が流入することを抑制する。
An
圧縮機１は、アキュムレータ１３よりも下流で且つ凝縮器２よりも上流に配置されている。圧縮機１は、上流側の冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の状態にして吐出する装置である。圧縮機１は、その吸入、吐出動作によりメイン回路２０に冷媒を循環させる。圧縮機１は、例えば電動モータによって駆動される電動圧縮機である。圧縮機１は、制御部７０によって作動と停止、および作動中の回転数が制御される。
The
凝縮器２は、圧縮機１よりも下流で且つ暖房用膨張弁３よりも上流に配置されている。凝縮器２は、圧縮機１から吐出された高温の気相冷媒を放熱して凝縮させる熱交換器である。凝縮器２は、例えば冷媒と温水回路３０の熱媒体との間の熱交換を提供する水冷媒熱交換器である。すなわち凝縮器２は、冷媒の熱によって温水回路３０路の熱媒体を加熱する機能を有している。なお、凝縮器２は空調ユニット６０内に設けられて空調ユニット６０の送風空気と冷媒とを直接熱交換させる空気冷媒熱交換器であってもよい。この場合には後述の温水回路３０を省略できる。
The condenser 2 is disposed downstream of the
温水回路３０は、凝縮器２、ヒータ装置３３、ヒータコア３４、循環ポンプ３１が配管によって環状に連結された回路である。温水回路３０は、凝縮器２における冷媒の熱を空調ユニット６０の送風空気に伝達する回路である。温水回路３０を循環する熱媒体は、例えば不凍液、水等の液相の流体によって提供される。
The
ヒータ装置３３は、凝縮器２を流出した熱媒体を加熱する装置である。ヒータ装置３３は、凝縮器２による熱媒体の加熱が十分でない場合等に、さらに熱媒体を加熱する加熱補助装置である。循環ポンプ３１は、熱媒体を圧送して温水回路３０に循環させるポンプである。循環ポンプ３１は、制御部７０によってその作動を電気的に制御される電動ウォーターポンプである。
The
ヒータコア３４は、凝縮器２およびヒータ装置３３の下流側に配置されている。ヒータコア３４は、空調ケース６１の内部に収容されている。ヒータコア３４は、熱媒体と空調ケース６１内を流通する送風空気との間の熱交換を提供する熱交換器である。すなわちヒータコア３４は、凝縮器２で加熱された熱媒体によって送風空気を加熱する空気加熱手段である。
The
メイン回路２０の説明に戻り、暖房用膨張弁３は、凝縮器２よりも下流で且つ室外熱交換器４の上流に配置される。暖房用膨張弁３は、凝縮器２から流出した冷媒を減圧可能な減圧装置である。暖房用膨張弁３は、例えば絞り開度を電気的に制御可能な電子式膨張弁によって提供される。暖房用膨張弁３は、制御部７０によって絞り開度を制御される。暖房用膨張弁３は、絞り開度を全開状態にすることで冷媒を減圧させることなく下流側へと流出させることが可能である。暖房用膨張弁３は、絞り開度の変更によって、暖房運転時には冷媒を減圧し、冷房運転時には冷媒を減圧することなく通過させる。または、暖房用膨張弁３をバイパスするバイパス流路が設けられ、冷房運転時にはバイパス流路により冷媒が暖房用膨張弁３をバイパスして流れる構成であってもよい。
Returning to the description of the
室外熱交換器４は、暖房用膨張弁３よりも下流側で且つ分岐部６の上流側に配置されている。室外熱交換器４は、車両のエンジンルームまたはモータルームの内部に設けられている。室外熱交換器４は、冷媒と、エンジンルームまたはモータルームに流入する外気との間の熱交換を提供する熱交換器である。室外熱交換器４は、冷房運転時には外気への放熱により冷媒を凝縮させる第２の凝縮器として機能し、暖房運転時には外気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。 The outdoor heat exchanger 4 is disposed downstream of the heating expansion valve 3 and upstream of the branching section 6. The outdoor heat exchanger 4 is provided in the engine room or motor room of the vehicle. The outdoor heat exchanger 4 is a heat exchanger that provides heat exchange between the refrigerant and the outside air flowing into the engine room or the motor room. The outdoor heat exchanger 4 functions as a second condenser that condenses the refrigerant by radiating heat to the outside air during the cooling operation, and functions as an evaporator that absorbs heat from the outside air and evaporates the refrigerant during the heating operation.
室外熱交換器４の下流側には共通流路２１から分岐する暖房流路２４が設けられている。暖房流路２４は、室外熱交換器４を流出した冷媒が、空調流路２２および電池冷却流路２３をバイパスしてアキュムレータ１３へと流入するように流れる流路である。暖房流路２４は、分岐部６よりも上流側で共通流路２１から分岐し、合流部１１よりも下流側で共通流路２１に合流する。暖房流路２４には制御部７０にてその開閉を制御可能な暖房用電磁弁１２が設けられており、連通状態と遮断状態とを切替可能に構成されている。
A
空調流路２２には、第１電磁弁７ａ、第１膨張弁８ａおよび蒸発器９ａが配置されている。第１電磁弁７ａは、分岐部６の下流で第１膨張弁８ａの上流に配置されている。第１電磁弁７ａは、開閉動作を電気的に制御可能な電磁弁である。第１電磁弁７ａは、制御部７０によってその作動を制御される。第１電磁弁７ａは、開状態で冷媒の空調流路２２における流通を許可し、閉状態で冷媒の空調流路２２における流通を禁止する。第１電磁弁７ａは、車室内の冷房を行う場合に開状態に制御され、蒸発器９ａに冷媒を流通可能とする。
In the
第１膨張弁８ａは、第１電磁弁７ａよりも下流で且つ蒸発器９ａよりも上流に配置されている。第１膨張弁８ａは、絞り開度を電気的に制御可能な電子式膨張弁である。第１膨張弁８ａは、制御部７０によって絞り開度を制御される。第１膨張弁８ａは、蒸発器９ａに流入する冷媒を減圧する減圧装置である。また第１膨張弁８ａは、絞り開度を調整することで、蒸発器９ａに流入する冷媒の流量を調整する。換言すれば、第１膨張弁８ａは、絞り開度を調整することで空調流路２２を流通する冷媒の流量を調整する。
The
蒸発器９ａは、第１膨張弁８ａよりも下流で且つ合流部１１の上流に配置される。蒸発器９ａは、減圧された冷媒と空調ケース６１内の送風空気との間の熱交換を提供する熱交換器である。蒸発器９ａは、冷媒の蒸発潜熱によって送風空気を冷却する。蒸発器９ａは空気冷却熱交換器の一例である。蒸発器９ａは、空調ケース６１の内部で送風空気の空気流れにおけるヒータコア３４の上流側に配置される。
The
電池冷却流路２３には、第２電磁弁７ｂ、第２膨張弁８ｂ、電池冷却熱交換器９ｂが配置されている。第２電磁弁７ｂは、第１電磁弁７ａと同様の電磁弁であり、開状態で電池冷却流路２３における冷媒の流通を許可し、閉状態で冷媒の流通を禁止する。
In the
第２膨張弁８ｂは、第１膨張弁８ａと同様の電子式膨張弁であり、電池冷却熱交換器９ｂの上流側で冷媒を減圧する。第２膨張弁８ｂは、絞り開度を調整することで、電池冷却熱交換器９ｂに流入する冷媒の流量、すなわち電池冷却流路２３を流通する冷媒の流量を調整する。すなわち第１電磁弁７ａおよび第２電磁弁７ｂが開状態である場合には、第１膨張弁８ａの絞り開度と第２膨張弁８ｂとの絞り開度の開度比が、空調流路２２と電池冷却流路２３とに流れる冷媒の流量割合を決定する。第１膨張弁８ａおよび第２膨張弁８ｂは制御部７０によりそれぞれ制御されるため、制御部７０により冷媒の流量割合を制御することが可能である。第１膨張弁８ａおよび第２膨張弁８ｂは、流量割合調整部の一例である。
The
電池冷却熱交換器９ｂは、減圧された冷媒と冷却水回路４０を循環する電池冷却水との間の熱交換を提供する水冷媒熱交換器である。電池冷却熱交換器９ｂは、冷媒の蒸発潜熱によって電池冷却水を冷却する。すなわち電池冷却熱交換器９ｂは、電池冷却流路２３における蒸発器であるといえる。冷却された電池冷却水は電池４３の冷却に寄与するので、電池冷却熱交換器９ｂは間接的に電池４３と熱交換して電池４３を冷却する熱交換器である。
The battery
冷却水回路４０は、電池冷却熱交換器９ｂ、外気熱交換器４２、電池４３、循環ポンプ４１が配管によって環状に連結された循環回路である。冷却水回路４０を循環する電池冷却水は、不凍液、水等の液相の流体である。外気熱交換器４２は、外気と電池冷却水との間の熱交換を提供する熱交換器である。外気熱交換器４２は、例えば外気が比較的低温となる冬季等に、外気によって電池冷却水を冷却するための熱交換器である。電池４３は、充電可能な複数の単電池と、複数の単電池を収容するケースとを備える。電池４３には、電池冷却水が流通する流路が形成されており、流路を流れる電池冷却水と単電池との間で熱交換可能である。
The cooling
冷却水回路４０における電池４３下流側には、冷却水温センサ４４が取り付けられている。冷却水温センサ４４は、電池４３を流通した直後の冷却水の温度を検出する温度検出部材である。冷却水温センサ４４は、例えば電池４３の下流に接続された配管に取り付けられ、配管を介して間接的に冷却水温を検出する。または配管が形成する流路に直接配置され、冷却水温を直接的に検出可能な構成であってもよい。冷却水温センサ４４は、制御部７０と通信可能に接続されており、検出した冷却水温情報を制御部７０に対して送信することができる。循環ポンプ４１は、電池冷却水を圧送して冷却水回路４０に循環させるポンプである。循環ポンプ４１は、例えば温水回路３０における循環ポンプ３１と同様に、制御部７０によってその作動を電気的に制御される電動ウォーターポンプである。
A cooling
制御部７０は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータを主なハードウェア要素として備える。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能な所定のプログラムを非一時的に記憶する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御部７０は、記憶媒体に記憶された各種のプログラムをＣＰＵ等のプロセッサによって実行することで、各種制御処理を実施する機能を有する。制御部７０およびバッテリＥＣＵが提供する手段および／または機能は、記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御部７０がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
The
制御部７０は、車両に搭載された複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）のうちの１つである。または、複数のＥＣＵによって制御部７０が構成されていてもよい。制御部７０は、例えば空調ユニット６０およびヒートポンプサイクル５０の作動を制御する空調ＥＣＵと、電池４３の挙動を監視、制御する電池ＥＣＵとが機能を分担する構成によって提供される。または、空調ＥＣＵ単体や電池ＥＣＵ単体で提供されてもよい。
The
制御部７０は、インストルメントパネル等に設けられた操作スイッチの入力情報や、車両に設けられた各種センサからの検出情報に基づいて、空調ユニット６０およびヒートポンプサイクル５０の作動を制御する。各種センサとは、例えば、外気温センサ、内気温センサ、日射センサ、座席の荷重等に基づいて乗員の着座の有無を検出する着座センサ９１、赤外線量に基づいて乗員の身体表面温度を検出するＩＲセンサ９２、水温センサ４４等である。
The
制御部７０は、図２に示すように、機能ブロックとして搭乗条件判定部７１、身体表面温度判定部７２、水温判定部７３、流量制御部７４およびポンプ制御部７５を有する。
As shown in FIG. 2, the
搭乗条件判定部７１は、充電中の車室内に乗員が搭乗する搭乗条件が成立しているか否かを判定する。第１実施形態において、搭乗条件は、車室内に乗員が存在することが検出された場合に成立する。搭乗条件判定部７１は、例えば車室内の座席に乗員が着座している場合に、搭乗条件が成立したと判定する。より具体的には、搭乗条件判定部７１は、運転席および助手席にそれぞれ設けられた着座センサ９１から送信される着座情報に基づいて、乗員の着座を判定する。着座センサ９１は、乗員検出部の一例である。搭乗条件判定部７１は、着座センサ９１のうち少なくとも１つが着座を検出すると、車室内に乗員が着座していると判定する。
The boarding
身体表面温度判定部７２は、乗員の身体の表面温度が閾表面温度を上回るか否かを判定する。身体表面温度判定部７２は、例えばＩＲセンサ９２から送信される温度情報に基づいて身体の表面温度を算出する。閾表面温度は、例えば実験等により求められた人間の温熱感と身体の表面温度との関係に基づいて、予め制御部７０に記憶された値である。または、乗員が嗜好に基づき入力した値や、乗員の個人的な温熱感や嗜好等を制御部７０が学習して設定する値であってもよい。
The body surface
水温判定部７３は、冷却水回路４０を循環する電池冷却水の温度（冷却水温）が閾水温を上回るか否かを判定する。冷却水温は、電池温度に関連する温度である判定用温度の一例である。水温判定部７３は、例えば水温センサ４４から受け取った水温情報に基づいて電池冷却水温を判定する。閾水温は、例えば電池４３の最適温度の上限値に対応する冷却水温としてあらかじめ制御部７０に記憶された値である。水温判定部７３は、電池温度判定部の一例である。
The water
流量制御部７４は、第１電磁弁７ａ、第１膨張弁８ａ、第２電磁弁７ｂおよび第２膨張弁８ｂを制御することで、空調流路２２に流れる冷媒と電池冷却流路２３に流れる冷媒との流量割合を調整する。流量制御部７４は、第１電磁弁７ａおよび第２電磁弁７ｂを開状態とし、第１膨張弁８ａと第２膨張弁８ｂとの開度比を調整することで、空調流路２２と電池冷却流路２３とにおける冷媒の流量割合を１０：０から０：１０までの間で連続的または段階的に調整することができる。また、流量制御部７４は、第１電磁弁７ａと第２電磁弁７ｂのいずれか一方を開状態とし、他方を閉状態とすることで、流量割合を１０：０または０：１０に調整することもできる。
The flow
これにより流量制御部７４は、空調流路２２の冷媒流量を電池冷却流路２３の冷媒流量に対して大きく設定する冷房優先モードと、電池冷却流路２３の冷媒流量を空調流路２２の冷媒流量に対して大きく設定する電池冷却優先モードとを実行できる。冷房優先モードにおける具体的な流量割合および合計流量は、モード実行時において蒸発器９ａに求められる冷却能力に基づいて調整される。電池冷却優先モードにおける具体的な流量割合および合計流量は、モード実行時において電池冷却熱交換器９ｂに求められる冷却能力に基づいて調整される。流量制御部７４は、搭乗条件判定部７１にて搭乗条件の成立が判定され、さらに身体表面温度判定部７２にて身体表面温度が閾表面温度を上回ると判定された場合に冷房優先モードを実行する。
As a result, the flow
ポンプ制御部７５は、冷却水回路４０の循環ポンプ４１の作動を制御する。ポンプ制御部７５は、例えば流量制御部７４における電池冷却優先モードの実行と連動して循環ポンプ４１を作動させる制御を行う。また、ポンプ制御部７５は、冷却水温の検出のために定期的に循環ポンプ４１を予め設定された時間だけ運転させる制御を行う。
The
次に、冷房運転時、暖房運転時におけるヒートポンプサイクル５０の作動について説明する。暖房運転では、暖房用電磁弁１２が開状態に制御され、第１電磁弁７ａおよび第２電磁弁７ｂは閉状態に制御される。すなわち、メイン回路２０を流通する冷媒が、蒸発器９ａおよび電池冷却熱交換器９ｂを迂回してアキュムレータ１３に流入するように流路の連通／遮断が制御される。また、暖房用膨張弁３が求められる絞り開度に調整されて、通過する冷媒を減圧可能に制御される。
Next, the operation of the
これにより、メイン回路２０を流通する冷媒は、圧縮機１にて圧縮された状態で、凝縮器２において凝縮される。そして暖房用膨張弁３にて減圧され、低温低圧の状態で室外熱交換器４に流入する。冷媒は室外熱交換器４において蒸発する。その後冷媒は暖房流路２４を通過してアキュムレータ１３へと流入し、気液分離されて気相の冷媒として再び圧縮機１にて圧縮される。
Thereby, the refrigerant flowing through the
メイン回路２０にて圧縮機１が作動して冷媒が循環している間、温水回路３０においても循環ポンプ３１が作動して熱媒体が回路内を循環される。温水回路３０では、凝縮器２にて加熱された熱媒体がヒータコア３４へと流入し、ヒータコア３４で放熱された後再び凝縮器２へと流入する。これにより、空調ケース６１を流通する送風空気をヒータコア３４にて加熱し、暖房風として車室内に供給することが可能となる。
While the
冷房運転では、暖房用膨張弁３が全開状態に制御され、第１電磁弁７ａおよび第２電磁弁７ｂが開状態に制御される。暖房用電磁弁１２は閉状態に制御される。すなわち、メイン回路２０を流通する冷媒が、蒸発器９ａおよび電池冷却熱交換器９ｂを流通してアキュムレータ１３に流入するように流路の連通／遮断が制御される。また、第１膨張弁８ａおよび第２膨張弁８ｂが冷媒温度等に基づき決定される絞り開度に調整される。これにより、空調ケース６１を流通する送風空気が蒸発器９ａにて冷却される。蒸発器９ａを通過した空気は、図示しないエアミックスドアによりヒータコア３４への通過量を調整され、求められる吹出温度に調整されて車室内に吹き出される。
In the cooling operation, the heating expansion valve 3 is controlled to the fully open state, and the first
冷却システム１００は、冷房運転中の空調流路２２を通過する冷媒と電池冷却流路２３を通過する冷媒との流量割合を調整する流量割合制御を実行する。冷却システム１００は、特に充電中に車室内を冷房する場合に、流量割合制御を実行する。第１実施形態の冷却システム１００は、例えば走行中に冷房運転を実施していた場合には、充電のために車両を停車させても継続して冷房運転を実行する車両に適用される。
The
第１実施形態の冷却システム１００が充電中に実行する流量割合制御の一例について、図３のフローチャートを参照して説明する。冷却システム１００は、図３に示す制御を、充電が開始された場合で且つヒートポンプサイクル５０が冷房運転中である場合に実行する。充電が開始されたことは、例えば、車両の充電口に外部充電装置の充電プラグが接続されたことをもって判断される。
An example of the flow rate ratio control performed during charging by the
制御部７０は、まずステップＳ１０で、運転席（Ｄ席）に乗員が着座しているか否かを判定する。乗員が着座していると判定されると、ステップＳ３０へと進む。一方乗員が着座していないと判定されると、ステップＳ１５へと進む。ステップＳ１５では、助手席（Ｐ席）に乗員が着座しているか否かを判定する。ステップＳ１５で乗員が着座していると判定されると、ステップＳ３０へと進む。ステップＳ１０、Ｓ１５の処理は、搭乗条件判定部７１が実行する処理に相当する。
First, in step S10, the
ステップＳ２０では、ＩＲセンサ９２の検出した乗員の表面温度が、閾温度以上であるか否かを判定する。ステップＳ３０の処理は、身体表面温度判定部７２が実行する機能に相当する。ステップＳ２０にて表面温度が閾温度以上であると判定された場合には、蒸発器９ａの冷却能力を向上させるためにステップＳ３０へと進む。
In step S20, it is determined whether or not the passenger's surface temperature detected by the
ステップＳ３０では、第１膨張弁８ａおよび第２膨張弁８ｂの開度比を、第１膨張弁８ａの開度の方が大きくなるように調整して、冷房優先モードを実行する。
In step S30, the opening ratio of the
一方で乗員が着座していないと判定された場合には、冷房優先モードに移行することなくステップＳ４０へと進む。このとき、乗員が着座していないと判定された時点で既に冷房優先モードが実行中であった場合には、冷房優先モードを維持してもよい。または、乗員が着座していないと判定された時点で冷房優先モードから電池冷却優先モードへと移行してもよい。 On the other hand, if it is determined that the passenger is not seated, the process proceeds to step S40 without shifting to the cooling priority mode. At this time, if it is determined that the occupant is not seated and the cooling priority mode is already being executed, the cooling priority mode may be maintained. Alternatively, when it is determined that no passenger is seated, the cooling priority mode may be shifted to the battery cooling priority mode.
ステップＳ４０では、循環ポンプ４１の運転を開始する。これにより、冷却水回路４０に冷却水を循環させ、回路内の電池冷却水の温度を均一化し、水温をより正確に検出可能な状態にする。ステップＳ４０の処理は、ポンプ制御部７５により実行される処理の一例である。
In step S40, the operation of the
ステップＳ４０の後にはステップＳ５０へと進み、水温センサ４４により検出される冷却水温が閾水温を上回ったか否かを判定する。ステップＳ５０の処理は、水温判定部７３の実行する処理に相当する。冷却水温が閾水温を上回っていると判定されると、電池冷却熱交換器９ｂの冷却性能を向上させるために、ステップＳ６０へと進む。ステップＳ６０では、冷凍サイクルを電池冷却優先モードとする。ステップＳ６０の後にステップＳ７０へと進み、ポンプ制御部７５が循環ポンプ４１の運転を開始して電池４３の冷却を開始する。ステップＳ７０の処理を実行すると、ステップＳ５０へと戻る。これにより電池冷却優先モードは、電池冷却水温が閾温度を上回っている間継続される。
It progresses to step S50 after step S40, and it is determined whether the cooling water temperature detected by the
一方でステップＳ５０において電池冷却水温が閾温度を下回っている場合には、電池冷却優先モードを実行する必要がないと判断し、ステップＳ８０で循環ポンプ４１を作動状態から停止状態へと切り替える制御を実行する。または既に循環ポンプ４１が停止状態の場合には停止状態を維持する。ステップＳ８０を実行するとステップＳ１０へと戻り図３の処理を繰り返す。以上の一連の処理は、充電が終了するか、または乗員が空調を終了させるまで繰り返される。
On the other hand, if the battery cooling water temperature is lower than the threshold temperature in step S50, it is determined that it is not necessary to execute the battery cooling priority mode, and the control for switching the
次に第１実施形態の冷却システム１００がもたらす作用効果について説明する。制御部７０は、搭乗条件判定部７１と流量制御部７４とを備える。搭乗条件判定部７１は、搭乗条件が成立しているか否かを判定する。流量制御部７４は、搭乗条件が成立していると判定された場合に、空調流路２２に流れる冷媒の流量を電池冷却流路２３に流れる冷媒の流量に対して大きくなるように流量割合を制御する冷房優先モードを実行する。
Next, the effect which the
これによれば、車室内に乗員が搭乗していると判定される場合には、蒸発器９ａに流れる冷媒流量を、電池冷却熱交換器９ｂに流れる冷媒流量に対して大きくすることができる。これにより、車室内に乗員が搭乗している場合には、冷房に寄与する冷媒流量を電池４３の冷却に寄与する冷媒流量よりも大きくすることで、電池冷却よりも空調を優先したヒートポンプサイクル５０の運転が可能となる。以上により、充電中の車室内に搭乗する乗員に対して、冷房能力を向上した状態での冷房が可能な冷却システム１００を提供することができる。
According to this, when it is determined that an occupant is in the vehicle compartment, the refrigerant flow rate flowing through the
搭乗条件判定部７１は、着座センサ９１によって車室内に乗員がいることを検出されている場合に搭乗条件が成立していると判定する。これによれば、充電中の車室内に乗員がいることをもって搭乗条件の成立を判定できるので、より正確な搭乗条件の判定が可能となる。
The boarding
制御部７０は、電池温度に関連する温度である判定用温度が閾値を上回るか否かを判定する水温判定部７３を備える。流量制御部７４は、搭乗条件判定部７１において搭乗条件が成立していると判定された場合であっても、水温判定部７３において冷却水温が閾水温を上回ると判定された場合には、電池冷却優先モードを実行する。電池冷却優先モードにおいて制御部７０は、電池冷却流路２３に流れる冷媒を空調流路２２に流れる冷媒の流量よりも大きくなるように流量割合を制御する。
The
これによれば、電池４３の温度が上昇した場合には、電池冷却優先モードを実行することで、電池冷却に寄与する冷媒流量を冷房に寄与する冷媒流量よりも大きくすることができる。したがって、電池４３の冷却時に速やかに電池４３の温度を低下させることが可能となる。
According to this, when the temperature of the
制御部７０は、乗員の身体表面温度が所定温度を上回るか否かを判定する身体表面温度判定部７２を有する。流量制御部７４は、搭乗条件判定部７１において搭乗条件が成立していると判定され且つ身体表面温度判定部７２において表面温度が所定温度を上回ると判定された場合に、冷房優先モードを実行する。これによれば、乗員の身体表面温度が所定温度以上の高い状況において冷房優先モードを実行できる。すなわち、乗員の身体表面温度を低下させるためより温度の低下した空調風が必要な場合に、蒸発器９ａの冷却能力を向上させることが可能となる。
The
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態における冷却システム１００の変形例について説明する。図４および図５において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a modification of the
第２実施形態において搭乗条件判定部７１は、乗員が充電時の車室内の空調を要求しているか否かに基づいて搭乗条件の成立を判断する。例えば搭乗条件判定部７１は、投入されることで充電時の空調要求を送信する充電時空調スイッチ８０がＯＮ状態であると、乗員が充電中に車室内に滞在するために充電中の車室内の空調を希望していると判断し、搭乗条件が成立したと判定する。一方充電開始後に充電時空調スイッチ８０がＯＦＦ状態であると、乗員が充電中に車室外に滞在するために充電中の車室内の空調を希望していないと判断し、搭乗条件が不成立である判定する。
In the second embodiment, the boarding
または搭乗条件判定部７１は、乗員が充電時空調スイッチ８０以外の入力手段により制御部７０に対して車室内の空調要求を入力した場合に空調が必要であると判定してもよい。充電時空調スイッチ８０以外の入力手段による入力は、音声入力、通信端末からの受信入力等の多様な方法により実現できる。また、充電時空調スイッチ８０は、走行時に空調の始動を要求する際に投入されるエアコンスイッチが兼用してもよい。
Alternatively, the boarding
第２実施形態において制御部７０は、電流量制御部７６を有する。電流量制御部７６は、充電時に電池４３に供給される電流量を調整する。電流量制御部７６は、充電時に電池４３に供給される電流量を低下させた状態で充電する小電流充電モードを実行可能である。小電流充電モードは、例えば急速充電時に通常の急速充電よりも電流量を落とした状態で充電するモードである。急速充電とは、直流電力を電池４３に供給する等により普通充電よりも比較的短時間（例えば３０分程度）で充電可能な充電モードである。小電流量モード時の電流量は、予め制御部７０に設定された値である。または、充電時に制御部７０が電池４３の温度や残充電量等に基づき適宜設定する値であってもよい。小電流充電モードは、通常の急速充電よりも電池４３の温度上昇を抑制できる充電モードであるといえる。
In the second embodiment, the
第２実施形態の冷却システム１００において制御部７０が実行する制御の一例について図５のフローチャートを参照して説明する。制御部７０は、図５に示す処理を、例えば空調が停止された状態で充電が開始された場合に実行する。制御部７０は、図５に示す制御を、例えば急速充電が開始された場合に実行する。制御部７０は、例えば、車両の充電口に急速充電用のプラグが接続されたことをもって急速充電が開始されたことを判断する。
An example of the control executed by the
制御部７０は、まずステップＳ２１０で、乗員からの充電中の冷房要求があるか否かを判定する。ステップＳ２１０では、充電時空調スイッチ８０がＯＮになっている場合に充電中の冷房要求があると判定し、ステップＳ２２０へと進む。ステップＳ２１０の処理は搭乗条件判定部７１による処理である。ステップＳ２２０では、空調中の電池４３の温度上昇を抑制するために、充電モードを小電流量モードに設定し、ステップＳ２３０へと進む。ステップＳ２２０の処理は、電流量制御部７６によって実行される処理である。ステップＳ２３０では、第１実施形態のステップＳ３０と同様に冷房優先モードを実行して、ステップＳ２４０へと進む。またこのときステップＳ２３０と連動して、送風装置６２の作動を開始し、空調ユニット６０から車室内へと温度調整された冷房風の送風を実行する。第２実施形態では、ステップＳ２３０が流量制御部７４の実行する処理に相当する。
First, in step S210, the
一方でステップＳ２１０にて充電時空調スイッチ８０がＯＦＦであると判定された場合には、乗員が空調を要求していないと判定し、ステップＳ２４０へと進む。またこのとき送風装置６２による送風が実行されていた場合には、送風を停止する。あるいは送風装置６２による送風は継続してもよい。ステップＳ２４０、Ｓ２５０、Ｓ２６０、Ｓ２７０、Ｓ２８０の処理は、それぞれ第１実施形態のステップＳ４０、Ｓ５０、Ｓ６０、Ｓ７０、Ｓ８０の処理と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ２６０の処理を実行すると、再びステップＳ２１０へと戻り、充電の終了まで図４のフローの処理を繰り返し実行する。
On the other hand, when it is determined in step S210 that the charging
次に第２実施形態の冷却システム１００がもたらす作用効果について説明する。搭乗条件判定部７１は、乗員が充電中における車室内の冷房を要求している場合に搭乗条件が成立していると判定する。これによれば、乗員が充電中の冷房を要求していることをもって搭乗条件の成立を判定できる。このため、乗員の意思をより確実に反映した上で冷房優先モードの実行が可能となる。
Next, the effect which the
制御部７０は、充電時に電池４３に供給される電流の大きさを調整する電流量制御部７６を有し、電流量制御部７６は、冷房優先モードを実行する場合に、電流を小さくする。これによれば、冷房優先モードを実行する場合には充電時に電池４３に供給される電流量を小さくできる。したがって、冷房優先モードの実行時に電池４３の温度上昇を抑制することができる。また、電池４３の温度上昇抑制により、電池冷却優先モードへの切り替え頻度を抑制できるので、冷房優先モードの継続時間を長くすることも可能である。特に第２実施形態のように電池４３に供給される電流量が比較的大きい急速充電を行う場合には、大電流により電池４３が温度上昇しやすいため、電流を小さくする効果が大きい。
The
（他の実施形態）
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The disclosure in this specification is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations by those skilled in the art based thereon. For example, the disclosure is not limited to the combinations of parts and / or elements shown in the embodiments. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes those in which parts and / or elements of the embodiments are omitted. The disclosure encompasses the replacement or combination of parts and / or elements between one embodiment and another. The technical scope disclosed is not limited to the description of the embodiments. Some technical scope disclosed is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims. .
第１実施形態において、搭乗条件判定部７１は着座センサ９１の着座情報を用いて車室内の乗員の有無を判断するとしたが、乗員の有無の判断方法はこれに限定されない。例えば、ＩＲセンサ９２の赤外線情報を利用して乗員の有無を判断してもよい。また、例えばカーテシスイッチ等により検出される車両のドアの開閉情報に基づいて乗員の有無を判断してもよい。
In the first embodiment, the boarding
第１実施形態において、冷却システム１００は乗員の表面温度が閾表面温度を上回る場合に冷房優先モードを実行するとしたが、搭乗条件が成立した場合に、乗員の表面温度を判定することなく冷房優先モードを実行する構成であってもよい。
In the first embodiment, the
上述の実施形態において、冷却システム１００は、第１膨張弁８ａおよび第２膨張弁８ｂによって空調流路２２と電池冷却流路２３とに流れる冷媒の流量割合を調整するとした。これに代えて冷却システム１００は、第１膨張弁８ａおよび第２膨張弁８ｂの他に空調流路２２と電池冷却流路２３の流路断面積比を調整可能なダンパを有し、このダンパによって冷媒の流量割合を調整する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態において、制御部７０は、水温判定部７３によって電池冷却水温が閾水温を上回るか否かを判定するとしたが、電池冷却水温以外の温度に基づいて電池温度を判定してもよい。例えば制御部７０は、温度センサにより検出される電池４３周辺の空気温度や、電池４３自体の温度が閾値を上回るか否かを判定してもよい。制御部７０は、電池４３の温度または電池４３の温度に関連する温度であれば、多様な温度を判定用温度として採用できる。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態において、制御部７０は判定用温度が閾温度を上回った場合に電池冷却優先モードを実行するとしたが、これに代えて、搭乗条件が成立しないと判定された場合に電池冷却優先モードを実行するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態において、電池冷却熱交換器９ｂは、冷却水回路４０を循環する電池冷却水を介して電池４３を冷却するとした。これに代えて、例えば電池冷却熱交換器９ｂによって空気を冷却し、冷却された空気を送風装置等で電池４３に対して供給することで電池４３を冷却する構成であってもよい。また、電池冷却熱交換器９ｂが電池４３と直接熱交換する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the battery
１００ 冷却システム、 １ 圧縮機、 ２１ 共通流路、 ２２ 空調流路、 ２３ 電池冷却流路、 ４ 室外熱交換器、 ４３ 電池、 ５０ ヒートポンプサイクル、 ７０ 制御部、 ７１ 搭乗条件判定部、 ７２ 身体表面温度判定部、 ７３ 電池温度判定部、 ７４ 流量制御部、 ７６ 電流量制御部、 ８ａ、８ｂ 第１膨張弁、第２膨張弁（流量割合調整部）、 ９１ 着座センサ（乗員検出部）、 ９ａ 蒸発器（空気冷却熱交換器）、 ９ｂ 電池冷却熱交換器。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ヒートポンプサイクルにおいて圧縮機（１）と室外熱交換器（４）とを接続して冷媒が流れる共通流路（２１）と、
前記共通流路の下流に連結され、前記冷媒を蒸発させて車室内に送風される空気を冷却する空気冷却熱交換器（９ａ）が配置された空調流路（２２）と、
車両に搭載されて前記車両の外部から充電可能な電池（４３）を冷却する電池冷却熱交換器（９ｂ）と、
前記共通流路の下流に連結され前記空調流路に対して並列に設けられた流路であって、前記電池冷却熱交換器を通過する前記冷媒が流通する電池冷却流路（２３）と、
前記空調流路と前記電池冷却流路とに流れる前記冷媒の流量割合を調整する流量割合調整部（８ａ、８ｂ）と、
前記流量割合調整部を制御する制御部（７０）と、
を備え、
前記制御部は、
充電中の前記車室内に乗員が搭乗する搭乗条件が成立しているか否かを判定する搭乗条件判定部（７１）と、
前記搭乗条件判定部において前記搭乗条件が成立していると判定された場合に、前記空調流路に流れる前記冷媒の流量を前記電池冷却流路に流れる前記冷媒の流量に対して大きくなるように前記流量割合を制御する冷房優先モードを実行する流量制御部（７４）と、
を備える冷却システム。 A cooling system comprising a heat pump cycle (50),
A common flow path (21) through which the refrigerant flows by connecting the compressor (1) and the outdoor heat exchanger (4) in the heat pump cycle;
An air conditioning flow path (22) connected to the downstream of the common flow path, in which an air cooling heat exchanger (9a) for cooling the air blown into the vehicle interior by evaporating the refrigerant is disposed;
A battery cooling heat exchanger (9b) for cooling a battery (43) mounted on the vehicle and rechargeable from outside the vehicle;
A battery cooling channel (23) connected downstream of the common channel and provided in parallel to the air conditioning channel, through which the refrigerant passing through the battery cooling heat exchanger flows;
A flow rate ratio adjusting unit (8a, 8b) for adjusting a flow rate ratio of the refrigerant flowing through the air conditioning channel and the battery cooling channel;
A control unit (70) for controlling the flow rate ratio adjusting unit;
With
The controller is
A boarding condition determination unit (71) for determining whether or not a boarding condition for a passenger to board the vehicle interior being charged is satisfied;
When the boarding condition determination unit determines that the boarding condition is satisfied, the flow rate of the refrigerant flowing through the air conditioning flow path is larger than the flow rate of the refrigerant flowing through the battery cooling flow path. A flow control unit (74) for executing a cooling priority mode for controlling the flow rate ratio;
With cooling system.
前記車室内の乗員の存在を検出する乗員検出部（９１）によって充電中の前記車室内における乗員の存在が検出されている場合に前記搭乗条件が成立していると判定する請求項１に記載の冷却システム。 The boarding condition determination unit
The occupant detection unit (91) that detects the presence of an occupant in the passenger compartment determines that the boarding condition is satisfied when the presence of an occupant in the passenger compartment being charged is detected. Cooling system.
前記乗員が充電中における前記車室内の冷房を要求している場合に前記搭乗条件が成立していると判定する請求項１に記載の冷却システム。 The boarding condition determination unit
The cooling system according to claim 1, wherein the boarding condition is determined to be satisfied when the occupant requests cooling of the vehicle interior during charging.
電池温度または前記電池温度に関連する温度である判定用温度が閾値を上回るか否かを判定する電池温度判定部（７３）を備え、
前記流量制御部は、
前記搭乗条件判定部において前記搭乗条件が成立していると判定された場合であっても、前記電池温度判定部において前記判定用温度が前記閾値を上回ると判定された場合には、前記電池冷却流路に流れる前記冷媒の流量を前記空調流路に流れる前記冷媒の流量よりも大きくなるように前記流量割合を制御する電池冷却優先モードを実行する請求項１に記載の冷却システム。 The controller is
A battery temperature determination unit (73) for determining whether or not a determination temperature that is a battery temperature or a temperature related to the battery temperature exceeds a threshold;
The flow rate controller
Even when it is determined that the boarding condition is satisfied in the boarding condition determination unit, the battery cooling is performed when the battery temperature determination unit determines that the determination temperature exceeds the threshold value. 2. The cooling system according to claim 1, wherein a battery cooling priority mode is executed in which the flow rate ratio is controlled so that a flow rate of the refrigerant flowing in the flow path is larger than a flow rate of the refrigerant flowing in the air conditioning flow path.
前記乗員の身体表面温度が所定温度を上回るか否かを判定する身体表面温度判定部（７２）を有し、
前記流量制御部は、
前記搭乗条件判定部において前記搭乗条件が成立していると判定され且つ前記身体表面温度判定部において前記身体表面温度が前記所定温度を上回ると判定された場合に、前記冷房優先モードを実行する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却システム。 The controller is
A body surface temperature determination unit (72) for determining whether the body surface temperature of the occupant exceeds a predetermined temperature;
The flow rate controller
The cooling priority mode is executed when the boarding condition determining unit determines that the boarding condition is satisfied and the body surface temperature determining unit determines that the body surface temperature exceeds the predetermined temperature. The cooling system according to any one of claims 1 to 4.
充電時に前記電池に供給される電流の大きさを調整する電流量制御部（７６）を有し、
前記電流量制御部は、前記冷房優先モードを実行する場合に、前記電流を小さくする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却システム。 The controller is
A current amount control unit (76) for adjusting the magnitude of the current supplied to the battery during charging;
The cooling system according to any one of claims 1 to 5, wherein the current amount control unit reduces the current when the cooling priority mode is executed.
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