JP6645377B2 - 空調制御装置、空調制御方法 - Google Patents
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Description
また、二次電池を冷却するために専用のヒートポンプを搭載したのでは、搭載スペースや製造コストなどの観点から問題が生じるので、車室内の冷房用に搭載されているヒートポンプを、二次電池の冷却にも利用することが行われている(例えば、特許文献1)。
こうすれば、空調装置の異常として点検修理が持ち込まれた場合でも、電池冷却の発生が記憶されているか否かを確認することによって、点検修理に持ち込まれた原因が、電池冷却の発生によるものであるか否かを判断することができる。その結果、異常の原因が特定できずに点検修理に多大な手間が必要になる事態を回避することが可能となる。
A.装置構成 :
図1には、本実施例の空調制御装置100を備えた空調システム1の大まかな構成が示されている。図示されるように、空調システム1は、図示しない車両の室内を空調するための空調装置10と、図示しない車両に搭載された二次電池50を冷却するための電池冷却装置40と、空調装置10および電池冷却装置40の動作を制御する空調制御装置100とを備えている。
このうち、室内凝縮器12や、室外コンデンサー15、蒸発器18は、冷媒ガスと空気との間で熱交換させる一種の熱交換器であり、車室内に空気を送風する送風通路20内に搭載されている。
また、第1膨張弁14や第2膨張弁16は固定絞りとなっており、電動圧縮機11で圧縮された冷媒ガスが第1膨張弁14あるいは第2膨張弁16を通過する際に減圧膨張する結果、冷媒ガスの温度が低下する。
例えば、冷房用二方弁13が閉じている状態では、冷媒ガスは固定絞りである第1膨張弁14を通過する。これに対して冷房用二方弁13が開いた状態では、冷媒ガスは、通過抵抗が大きい第1膨張弁14を通過することなく、冷房用二方弁13を通過するようになる。
また、三方弁17を切り換えることによって、冷媒ガスが三方弁17から蒸発器18を経由してアキュムレーター19に流入する経路と、蒸発器18を経由することなく三方弁17からアキュムレーター19に流入する経路とを切り換えることができる。
電動圧縮機11の下流側の冷媒配管には圧力センサー11sが取り付けられており、電動圧縮機11で圧縮された冷媒ガスの圧力(以下、冷媒圧力)を検出して空調制御装置100に出力する。また、蒸発器18には温度センサー18sが取り付けられており、蒸発器18の温度(以下、蒸発器温度)を検出して空調制御装置100に出力している。
また、空気混合板22は、送風通路20内の蒸発器18よりは下流側で、室内凝縮器12よりは上流側の位置に搭載されており、位置を調整可能となっている。空調制御装置100は空気混合板22の位置を制御することによって、蒸発器18を通過した空気が、室内凝縮器12に流入する流入量を調整している。
電池冷却用二方弁42は、上述した空調装置10の三方弁17と蒸発器18とを接続する冷媒配管を分岐させて引き出した電池冷却用冷媒配管44に接続されている。そして、電池冷却用二方弁42の下流側の電池冷却用冷媒配管44は、電池冷却用熱交換器41を経由して、上述した空調装置10の蒸発器18とアキュムレーター19との間で冷媒配管に合流している。従って、電池冷却用二方弁42が開弁されると、空調装置10の三方弁17と蒸発器18との間を流れる冷媒ガスが電池冷却用冷媒配管44に分流して、電池冷却用熱交換器41を経由した後、蒸発器18とアキュムレーター19との間で冷媒配管に還流するようになる。
そして、このとき、電池冷却用冷媒配管44を流れる冷媒ガスと、冷却水配管45を流れる冷却水とが電池冷却用熱交換器41で熱交換することによって冷却水が冷やされて、その冷却水が還流することによって二次電池50が冷却される。
二次電池50には電池温度を検出する電池温度センサー50sが搭載されており、電池温度センサー50sが検出した電池温度は空調制御装置100に出力されている。
また、空調制御装置100には、後述する様々なセンサーが接続されており、それらセンサーの出力に基づいて、電動圧縮機11や、冷房用二方弁13、三方弁17、ブロアー21、空気混合板22の動作を制御することによって、車室内の空調を行う。
更に、二次電池50の電池冷却が必要と判断した場合には、電池冷却用二方弁42および冷却水ポンプ43を制御することによって、電池冷却を実施する。この点については、後ほど詳しく説明する。
尚、これらの「部」は、車室内の空調や電池冷却を実施するために空調制御装置100が備える機能に着目して、空調制御装置100の内部を便宜的に分類した抽象的な概念である。従って、空調制御装置100がこれらの「部」に物理的に区分されていることを表すものではない。これらの「部」は、CPUで実行されるコンピュータープログラムとして実現することもできるし、LSIやメモリーを含む電子回路として実現することもできるし、更にはこれらを組合せることによって実現することもできる。本実施例では、空調制御装置100は、CPUやROMやRAMなどを備えたマイクロコンピューターによって主に形成されており、従って上記の「部」はCPUが実行するコンピュータープログラムによって主に実現されている。
目標温度取得部102も、タッチパネル2に接続されており、車両の乗員がタッチパネル2を操作して設定した空調の目標温度を取得して、後述する動作状態制御部106に出力する。
室内温度取得部103は、図示しない車両の車室内に搭載された室内温度センサー3に接続されており、室内温度センサー3が検出した車室内の温度(以下、室内温度)を取得して、動作状態制御部106に出力する。
室外温度取得部104は、図示しない車両に搭載された室外温度センサー4に接続されており、室外温度センサー4が検出した車室外の温度(以下、室外温度)を取得して、動作状態制御部106に出力する。
日射量取得部105は、図示しない車両に搭載された日射量センサー5に接続されており、日射量センサー5が検出した日射量を取得して、動作状態制御部106に出力する。
冷却要否判断部108は、電池温度取得部107から取得した電池温度に基づいて、二次電池50の電池冷却の要否を判断し、判断結果を電池冷却部109に出力する。
電池冷却部109は、図1を用いて前述した電池冷却用二方弁42や冷却水ポンプ43に接続されており、電池冷却が必要な場合には、電池冷却用二方弁42を開いて、冷媒ガスが電池冷却用冷媒配管44を流れるようにすると共に、冷却水ポンプ43を駆動して冷却水を循環させる。
更に、電池冷却部109は、電池冷却を開始するに際してその旨を動作状態制御部106および冷却条件収集部111にも出力する。
更に、動作状態制御部106は、電池冷却が発生すると、その時の動作条件(空調動作の内容や、目標温度、室内温度、室外温度、日射量など)を冷却条件収集部に出力する。
更に、冷却条件収集部111は、無線通信装置8に接続されており、収集した電池冷却発生条件を外部のサーバーに向けて送信するとともに、電池冷却発生条件の記憶が必要か否かを判断する。そして、記憶が必要と判断した場合には、電池冷却発生条件の一部を冷却発生記憶部112に出力する。電池冷却発生条件の記憶が必要か否かを判断する方法や、記憶が必要と判断した場合に、冷却発生記憶部112に出力する電池冷却発生条件については、後ほど詳しく説明する。
冷却発生記憶部112は、冷却条件収集部111から受け取った情報を、読み出し可能な状態で記憶する。
図3には、本実施例の空調制御装置100が実行する空調制御処理のフローチャートが示されている。図示されるように、空調制御処理を開始すると先ず始めに、車両の乗員によって設定された空調動作を取得する(S100)。図2を用いて前述したように、車両の乗員はタッチパネル2を操作することによって、空調制御装置100に対して、冷房運転あるいは暖房運転の何れかの空調動作を設定することができる。
続いて、車両の乗員によって設定された空調の目標温度を取得する(S101)。図2を用いて前述したように、車両の乗員はタッチパネル2を操作することによって、空調の目標温度も設定することができる。
更に、室内温度センサー3、室外温度センサー4、日射量センサー5で検出した室内温度や、室外温度、日射量を取得する(S102)。
また、室外温度が高くなる程、あるいは日射量が多くなる程、室内温度が上がり易いと考えられるので、目標吹出温度Taoは低くしておく必要がある。このように、目標吹出温度Taoは、目標温度や、室内温度、室外温度、日射量などの情報に基づいて決定される。本実施例では、以下の計算式を用いて目標吹出温度Taoを算出する。
目標吹出温度Tao = K1・目標温度 − K2・室内温度
− K3・室外温度 − K4・日射量 + C
ここで、K1〜K4は比例係数であり、Cは補正用の定数である。
尚、室内凝縮器12から室外コンデンサー15までの冷媒配管は、冷房用二方弁13を通る経路と、第1膨張弁14を通る経路とに分かれている。しかし、冷房運転状態では冷房用二方弁13が開弁状態となっているので、冷媒ガスは通過抵抗の大きな第1膨張弁14を避けて、専ら、冷房用二方弁13を通る経路で室外コンデンサー15に供給される。図5中で、第1膨張弁14を通る冷媒配管が細い破線で示されているのは、この部分の冷媒配管は冷媒ガスが流れないことを表している。
室外コンデンサー15は熱交換器となっており、車両の走行風や図示しない送風機による送風が当たるようになっている。このため、室外コンデンサー15に流入した高温の冷媒ガスは、周囲の空気と熱交換することによって温度が低下する。
尚、電動圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが始めに流入する室内凝縮器12も熱交換器となっているが、図5に示されるように、室内凝縮器12は空気混合板22によって風が当たらない状態となっている。このため、冷房運転状態では、室内凝縮器12では事実上、冷媒ガスの放熱が行われることはなく、専ら、室外コンデンサー15で放熱される。
そして、冷房運転状態では、三方弁17は冷媒ガスを蒸発器18に供給する状態に切り換えられているので、第2膨張弁16で減圧膨張して低温となった冷媒ガスが蒸発器18に供給される。このため、ブロアー21を回転させて蒸発器18に向かって空気を送風すると、低温の冷媒ガスによって冷やされた空気が冷風となって蒸発器18から流出した後、空気混合板22で導かれて送風通路20から室内に吹き出すことになる。
そして、アキュムレーター19では、冷媒ガスが液相部分と気相部分とに分離されて、気相部分の冷媒ガスが電動圧縮機11に供給されて、電動圧縮機11で圧縮される。すなわち、電動圧縮機11は、蒸発器18で空気から熱を吸収した冷媒ガスを圧縮することになるので、圧縮した冷媒ガスの温度は大きく上昇する。そして、高温高圧となった冷媒ガスを室外コンデンサー15に導いて放熱した後、第2膨張弁16で減圧膨張させて低温の冷媒ガスを生成させ、その低温の冷媒ガスを蒸発器18に導いて空気の熱を吸収する。従って、この一連の動作を全体としてみれば、ブロアー21で送風された空気の熱を蒸発器18で汲み出して、室外コンデンサー15で室外に排出するポンプのような動作をしていることになる。このことから、上述した熱サイクルは「ヒートポンプ」と呼ばれることがある。
目標蒸発器温度Teoと蒸発器温度Teとの温度差に基づいて、電動圧縮機11の回転速度変化量ΔRcを決定する方法については、周知の種々の方法を用いることができるが、目標蒸発器温度Teoと蒸発器温度Teとの温度差から回転速度変化量ΔRcを決定可能な理由は、次のように考えれば理解できる。
例えば、目標蒸発器温度Teoと蒸発器温度Teとが同じであったとする。この場合は、現在の回転速度Rcを変更する必要はないから、回転速度変化量ΔRcは「0」となる。これに対して、目標蒸発器温度Teoが蒸発器温度Teよりも低い場合は、冷房能力を増加させる必要があるから、回転速度変化量ΔRcは正の値となる。また、目標蒸発器温度Teoが蒸発器温度Teに対して低くなる程、回転速度変化量ΔRcの絶対値は大きくなる。逆に、目標蒸発器温度Teoが蒸発器温度Teよりも高い場合は、冷房能力が大きすぎると考えられるので、回転速度変化量ΔRcは負の値となる。また、目標蒸発器温度Teoが蒸発器温度Teに対して高くなる程、回転速度変化量ΔRcの負の絶対値は大きくなる。
以上の説明から明らかなように、目標蒸発器温度Teoと蒸発器温度Teとの温度差が分かれば、それに応じて、電動圧縮機11の回転速度変化量ΔRcを決定することができる。
仮目標回転速度Rtmp = 回転速度Rc + 回転速度変化量ΔRc
尚、算出した回転速度が「仮の」目標回転速度となっている理由については後述する。
先ず、冷房用二方弁13、三方弁17、空気混合板22を、暖房運転状態に切り換える(S108)。暖房運転状態では、冷房用二方弁13は閉弁状態となり、三方弁17は冷媒ガスが蒸発器18をバイパスする状態に切り換えられる。また、空気混合板22は、室内凝縮器12に空気が流入する状態に切り換えられる。このように、冷房用二方弁13や、三方弁17、空気混合板22の設定を切り換えることによって、空調装置10で暖房運転を実現することができる。以下では、この点について説明する。
暖房運転状態でも、前述した冷房運転状態の場合と同様に、電動圧縮機11を動作させることによって、高圧に圧縮した冷媒ガスを冷媒配管に圧送する。冷媒ガスは高圧に圧縮される際に電動圧縮機11から仕事をされるので、内部エネルギーが増加することとなって温度が上昇し、高温かつ高圧の冷媒ガスとなって室内凝縮器12に供給される。
また、室内凝縮器12は熱交換器となっており、しかも、暖房運転状態では、図6に示されるように、ブロアー21で送風された空気が室内凝縮器12に導かられるような状態に空気混合板22が設定されている。このため、高温の冷媒ガスが室内凝縮器12に供給されると、ブロアー21によって送風された空気が加熱されて、暖風となって送風通路20から室内に吹き出される。
また、空気を加熱したことに伴って、室内凝縮器12に供給された高温かつ高圧の冷媒ガスは、冷やされた状態で室内凝縮器12から流出する。
尚、前述した冷房運転では、第2膨張弁16で冷媒ガスが減圧膨張して温度が低下したが、暖房運転では第2膨張弁16で冷媒ガスが減圧膨張して温度が低下することはない。この理由は、暖房運転では第1膨張弁14で既に減圧膨張して冷媒ガスの圧力が低下しているためである。
目標冷媒圧力Peoと実際の冷媒圧力Preとの圧力差に基づいて、電動圧縮機11の回転速度変化量ΔRcを決定する方法についても、周知の種々の方法を用いることができるが、目標冷媒圧力Peoと実際の冷媒圧力Preとの圧力差から回転速度変化量ΔRcを決定可能な理由は、次のように考えれば理解できる。
例えば、目標冷媒圧力Peoと実際の冷媒圧力Preとが同じであったとすると、現在の回転速度Rcを変更する必要はないから、回転速度変化量ΔRcは「0」となる。これに対して、目標冷媒圧力Peoが実際の冷媒圧力Preよりも低い場合は、暖房能力を増加させる必要があるから、回転速度変化量ΔRcは正の値となる。また、目標冷媒圧力Peoが実際の冷媒圧力Preに対して低くなる程、回転速度変化量ΔRcの絶対値は大きくなる。逆に、目標冷媒圧力Peoが実際の冷媒圧力Preよりも高い場合は、暖房能力が大きすぎると考えられるので、回転速度変化量ΔRcは負の値となる。また、目標冷媒圧力Peoが実際の冷媒圧力Preに対して高くなる程、回転速度変化量ΔRcの負の絶対値は大きくなる。
以上の説明から明らかなように、目標冷媒圧力Peoと実際の冷媒圧力Preとの圧力差が分かれば、それに応じて、電動圧縮機11の回転速度変化量ΔRcを決定することができる。
仮目標回転速度Rtmp = 回転速度Rc + 回転速度変化量ΔRc
これに対して、仮目標回転速度Rtmpが最高回転速度Rmaxを超えていた場合は(S112:yes)、最高回転速度Rmaxを、電動圧縮機11の目標回転速度Rmに設定する(S113)。
そして、取得した電池温度に基づいて、二次電池50の電池冷却が必要か否かを判断する(S117)。電池冷却の要否は、種々の条件を考慮して判断することができるが、単純には、電池温度が所定の閾値温度を超えたら電池冷却を要すると判断してもよい。
その結果、電池冷却が必要と判断した場合は(S117:yes)、後述する電池冷却処理を開始する(S200)。
一方、処理を終了すると判断した場合は(図4のS118:no)、図3および図4に示した空調制御処理を終了する。
図7および図8には、電池冷却処理のフローチャートが示されている。この処理は、前述した空調制御処理の中で、電池冷却が必要と判断された場合に(図4のS117:yes)、空調制御装置100によって開始される処理である。
図7に示されるように、電池冷却処理(S200)を開始すると先ず始めに、空調装置10の現在の運転条件、すなわち、空調動作が冷房運転または暖房運転の何れであるか、および電動圧縮機11の回転速度Rcを記憶する(S201)。この理由は、図1を用いて前述したように、電池冷却装置40は、空調装置10のヒートポンプを用いて電池冷却を行うので、電池冷却を開始すると、車両の乗員の設定に基づく空調装置10の運転条件が変化してしまうためである。そこで、電池冷却の終了後は、元の運転条件に復帰させることができるように、空調装置10の運転条件を記憶しておく。
ここで、暖房運転中に電池冷却を実施する方法について概要を説明しておく。
図9に示されるように、電池冷却を行う場合は、冷房用二方弁13および三方弁17の設定は、図5に示した冷房運転時と同様に、冷房用二方弁13を開弁させて、三方弁17は冷媒ガスが蒸発器18に供給されるような設定とする。
このため、電動圧縮機11を動作させると、図5を用いて前述した冷房運転の場合と同様に、圧縮されて高温高圧となった冷媒ガスが室内凝縮器12に供給される。そして、室内凝縮器12で放熱した後、冷房用二方弁13を経由して室外コンデンサー15に流入し、室外コンデンサー15で更に放熱して冷やされた高圧の冷媒ガスが、第2膨張弁16で減圧膨張することによって、更に冷媒ガスの温度が低下する。こうして生成された低温の冷媒ガスは、三方弁17で蒸発器18に向かって供給されて、蒸発器18で空気の熱を吸収した後、アキュムレーター19に流入する。
しかし、電池冷却を行う場合は電池冷却用二方弁42が開弁されるので、蒸発器18に向かって流れる冷媒ガスの一部が電池冷却用冷媒配管44に分流するようになる。そして、電池冷却用冷媒配管44に流れ込んだ冷媒ガスは、電池冷却用二方弁42を経由して電池冷却用熱交換器41を通過した後、蒸発器18とアキュムレーター19との間で、蒸発器18からアキュムレーター19に向かって流れる冷媒ガスに合流する(図9を参照)。
図9では、冷却水配管45を太い破線で表示することによって、冷却水が流れていることを表している。また、冷却水配管45に沿って表示した破線の矢印は、冷却水が流れる方向を表している。
続いて、電池冷却時用の回転速度として予め設定された所定の回転速度(以下、電池冷却用回転速度)を、電動圧縮機11の目標回転速度Rmとして設定する(S204)。本実施例では、電池冷却用回転速度は、予め適切な値が設定されているものとして説明するが、電池温度や室外温度などに応じて変更しても良い。
こうして電池冷却記憶フラグを設定したら、電池冷却用二方弁42を開弁させると共に、冷却水ポンプ43を駆動した後(S210)、電動圧縮機11を目標回転速度Rmで駆動する(S211)。こうすることによって、図9を用いて前述したようにして、二次電池50の電池冷却が開始される。
ここで、冷房運転中に電池冷却を実施する方法について簡単に概要を説明しておく。
図9と図10とを比較すれば明らかなように、空気混合板22が設定されている状態に違いがあるものの、暖房運転中に電池冷却を行う場合(図9参照)も、冷房運転中に電池冷却を行う場合(図10参照)も、冷媒ガスおよび冷却水の流れは同じとなっている。従って、冷房用二方弁13および三方弁17の設定は、図9に示した場合と同様であり、冷房運転中に電池冷却を開始する場合には、冷房用二方弁13および三方弁17の設定を変更する必要はない。ちなみに、空気混合板22の設定についても変更する必要はない。
電池冷却用熱交換器41では、こうして供給された低温の冷媒ガスと、冷却水ポンプ43で冷却水配管45を循環する冷却水とが熱交換して冷水が生成され、その冷水によって二次電池50が冷却される。
その結果、加算値が最高回転速度Rmaxよりも大きい場合は(S206:yes)、加算値ではなく、最高回転速度Rmaxを電動圧縮機11の目標回転速度Rmとして設定した後(S207)、電池冷却記憶フラグをONに設定する(S209)。前述したように、電池冷却記憶フラグとは、電池冷却の発生を記憶するか否かを表すフラグであり、電池冷却記憶フラグがONにされた状態は、電池冷却の発生を記憶する旨を表している。
その後、電池冷却用二方弁42を開弁させると共に、冷却水ポンプ43を駆動した後(S210)、電動圧縮機11を目標回転速度Rmで駆動することによって、二次電池50の電池冷却を開始する(S211)。
そして、この場合は、電池冷却記憶フラグをONに設定することなく、電池冷却用二方弁42を開弁させると共に、冷却水ポンプ43を駆動した後(S210)、電動圧縮機11を目標回転速度Rmで駆動することによって、二次電池50の電池冷却を開始する(S211)。尚、加算値が最高回転速度Rmaxよりも小さかった場合(S206:no)には、電池冷却を行うにも拘わらず、電池冷却記憶フラグをONに設定しない理由については、後ほど詳しく説明する。
その後、電池冷却が発生した時の条件(すなわち、電池冷却発生条件)を外部のサーバーに送信する(S214)。図2を用いて前述したように、空調制御装置100には無線通信装置8が接続されており、無線通信装置8を用いて外部のサーバーに送信する。
また、空調装置10の空調動作については、図11に示したように、「暖房中」、「低負荷冷房中」、「高負荷冷房中」の3つの場合が存在するが、「暖房中」については、図7のS201で空調装置10の運転条件を記憶する際に記憶する。また、「低負荷冷房中」または「高負荷冷房中」については、図7のS206での判断結果に基づいて記憶する。すなわち、電動圧縮機11の現在の回転速度Rcに電池冷却用回転速度を加算した値が、電動圧縮機11の最高回転速度Rmaxに満たない場合は(S206:no)、空調装置10の空調動作を「低負荷冷房中」として記憶し、逆に、最高回転速度Rmaxより大きい場合には(S206:yes)、「高負荷冷房中」として記憶する。
更に、車両の走行開始からの経過時間や走行距離については、本実施例では、ナビゲーション装置7が収集した情報を取得する。もちろん、ナビゲーション装置7から取得するのではなく、空調制御装置100が車両の制御装置から取得しても良い。
その結果、電池冷却記憶フラグがONに設定されている場合は(S215:yes)、外部のサーバーに送信した各種情報の中から予め選択しておいた所定の情報を、電池冷却の発生を示す情報として、空調制御装置100の図示しないメモリーに記憶する(S216)。図11に示した例では、電池冷却発生時の条件(すなわち、電池冷却発生条件)の中から、空調装置10の空調動作と、電池冷却の開始日時の2つの情報を、電池冷却の発生を示す情報として記憶する。
例えば、図11に示した例では、9回分の電池冷却の発生に伴う電池冷却発生条件が示されているが、この中で、一番上に表示した1回目の電池冷却は、空調装置10の空調動作が暖房中に電池冷却が発生している。そして、図7を用いて前述したように、暖房運転中に電池冷却が発生した場合には(S202:no)、電池冷却記憶フラグがONに設定される(S209)。従って、1回目の電池冷却については、電池冷却発生時の空調動作と、電池冷却開始の日時の2つの情報が、電池冷却の発生を示す情報として空調制御装置100のメモリーに記憶される。図11中で、1回目の電池冷却の電池冷却発生時の空調動作と、電池冷却開始の日時の2つの情報が破線の矩形で囲われているのは、これらの情報が電池冷却の発生を示す情報として記憶されることを表している。
図11中の2回目の電池冷却についても、1回目の電池冷却と同様に、電池冷却の発生を示す情報が記憶される。
図11中の4回目の電池冷却についても、3回目の電池冷却と同様に、電池冷却の発生を示す情報が記憶されることはない。
尚、ここでは、電池冷却の発生を示す情報として、電池冷却発生時の空調動作に加えて、電池冷却開始時の日時を記憶するものとして説明するが、日時ではなく、電池冷却開始時の日付を記憶するものとしてもよい。あるいは、電池冷却開始時の日時ではなく、電池冷却終了時の日時を記憶するものとしてもよい。
そして、空調装置10の運転状態を、電池冷却発生前の状態に復帰させた後(S218)、図7および図8に示した電池冷却処理を終了して、図3および図4の空調制御処理に復帰する。
また、空調装置10が暖房運転中に電池冷却が発生した場合には、空調装置10の動作状態は、図5に示した動作状態から、図10に示した動作状態に切り換わる。この場合は、空調装置10の全体としての動作には大きな違いは無いが、図5では、三方弁17を通過した全ての冷媒ガスが蒸発器18に供給されるのに対して、図10では、一部の冷媒ガスが電池冷却用冷媒配管44に分流する。このため、蒸発器18に供給される冷媒ガスが不足する事態を避けるためには、電動圧縮機11の回転速度Rcを増加させて、圧送する冷媒ガスの流量を増やす必要がある。ところが、電動圧縮機11の回転速度Rcは最高回転速度Rmaxよりは高くすることができないので、蒸発器18に供給される冷媒ガスが不足して、冷房能力が低下する事態が発生する。
加えて、電池冷却の履歴として記憶されている情報には、電池冷却発生時の空調動作や電池冷却開始時の日付もしくは日時が含まれている。従って、これらの情報を確認することによって、空調の不調の原因が電池冷却の発生によるものか否かを容易に判断することができる。その結果、無駄な点検に多大な手間を掛けたり、点検修理の能力に対して車両の持ち主に不信感を与えたりする事態を回避することが可能となる。
先ず、低負荷の冷房運転中に電池冷却が発生した場合には、冷媒ガスの一部が電池冷却用冷媒配管44に分流するようになっても、電動圧縮機11の回転速度Rcを上昇させることによって、蒸発器18に供給される冷媒ガスの低下を補うことができる。そして、蒸発器18に供給される冷媒ガスの低下を補うことができれば、電池冷却が発生する前と後とで冷房能力は変わらないから、車両の乗員が空調装置10の不調を感じて、点検修理の持ち込むことはないと考えられるためである。
もっとも、電動圧縮機11の回転速度Rcを上昇させても、電池冷却用冷媒配管44に分流する分の冷媒ガスを正確の補えるとは限らない。従って、電池冷却が発生する前と後とで、蒸発器18に供給される冷媒ガスの流量が変化して、冷房能力が変化してしまうことも起こり得る。このことから、低負荷の冷房運転中に電池冷却が発生した場合でも、電池冷却の発生をメモリーに記憶しておくようにしても構わない。
こうすれば、車両の乗員が僅かな冷房能力の変化に気付いて、空調装置10の点検修理に持ち込まれた場合でも、無駄な点検に多大な手間が掛かってしまう事態を回避することが可能となる。
上述した実施例では、暖房運転中に電池冷却が発生した場合や、低負荷の冷房運転中に電池冷却が発生した場合は、電池冷却の発生を記憶するものとして説明した。こうすれば、電池冷却の発生を空調装置10の不調と間違えて点検修理に持ち込まれた場合でも、容易に対応することができる。
しかし、暖房運転中や低負荷での冷房運転中に電池冷却が発生した場合でも、電池冷却の発生に車両の乗員が気付いていれば、空調装置10の不調と間違えて点検修理に持ち込まれる可能性も低いと考えられる。従って、このような場合には、電池冷却の発生を記憶しておく必要はない。
そこで、以下に説明するように、変形例の空調制御装置150では、電池冷却が発生したことを車両の乗員に報知することとして、車両の乗員が報知に対して確認動作を行わなかった場合には、電池冷却の発生を記憶する。
これに加えて、変形例の電池冷却部109は、電池冷却を開始する際に、その旨を確認要求出力部113にも出力する。
確認要求出力部113は、タッチパネル2に接続されており、電池冷却部109から電池冷却を開始する旨の情報を受け取ると、車両の乗員に対して、電池冷却の開始を報知すると共に報知に対する確認を要求する表示をタッチパネル2に出力する。
変形例の冷却条件収集部111も、前述した本実施例の冷却条件収集部111と同様に、電池冷却が発生した時の各種の条件を収集して(図11を参照)、無線通信装置8を用いて外部のサーバーに送信する。また、電池冷却の発生を記憶するか否かを判断して、記憶すると判断した場合には、収集した情報の中から選択した情報を冷却発生記憶部112に出力する。
こうすれば、車両の乗員が、電池冷却が発生することや、電池冷却の発生に伴って一時的に空調能力が低下する場合があることを認識しており、従って、誤って空調装置10の点検修理に持ち込まれる可能性が低い場合にまで、電池冷却の発生が記憶される事態を回避することが可能となる。
以下では、上述した変形例の空調制御装置150が、二次電池50の電池冷却を行って、必要な場合に電池冷却の発生を記憶する処理について説明する。
この変形例の電池冷却処理(S250)は、図7および図8を用いて前述した本実施例の電池冷却処理に対して、電池冷却を開始する旨の画像(図13参照)を表示する点と、画像を表示してから所定の確認時間が経過するまでの間に確認ボタンが押されたか否かを判断する点とが大きく異なっている。以下では、これらの相違点を中心として、変形例の電池冷却処理について簡単に説明する。
そして、電池冷却用回転速度を、電動圧縮機11の目標回転速度Rmとして設定する(S254)。
尚、変形例の電池冷却処理では、タッチパネル2の画面上に、図13に例示した画像を表示するものとして説明するが、車両の乗員に対して電池冷却の発生を報知することができるのであれば、報知の態様は画像の表示に限らない。例えば、図示しないスピーカーから所定の音声を出力することによって報知しても良い。
これに対して、確認時間が経過する前に確認ボタンが押された場合には(S260:yes)、電池冷却記憶フラグはOFFに設定されたままとしておく。前述したように、電池冷却記憶フラグがOFFに設定された状態は、電池冷却の発生を記憶しない旨を表している。
こうして電池冷却記憶フラグを設定したら、電池冷却用二方弁42を開弁させると共に、冷却水ポンプ43を駆動した後(図15のS263)、電動圧縮機11を目標回転速度Rmで駆動する(S264)ことによって、電池冷却を開始する。
その結果、加算値が最高回転速度Rmaxよりも大きい場合は(S256:yes)、最高回転速度Rmaxを電動圧縮機11の目標回転速度Rmとして設定する(S257)。
その結果、確認時間が経過した場合には(S261:yes)、電池冷却記憶フラグをONに設定する(S262)。これに対して、確認時間が経過する前に確認ボタンが押された場合には(S260:yes)、電池冷却記憶フラグはOFFに設定されたままとしておく。その後、電池冷却用二方弁42を開弁させると共に、冷却水ポンプ43を駆動した後(図15のS263)、電動圧縮機11を目標回転速度Rmで駆動する(S264)ことによって、電池冷却を開始する。
そして、この場合は、電池冷却する旨を報知する画像を表示したり、電池冷却記憶フラグをONに設定したりすることなく、電池冷却用二方弁42を開弁させると共に、冷却水ポンプ43を駆動した後(図15のS263)、電動圧縮機11を目標回転速度Rmで駆動することによって、二次電池50の電池冷却を開始する(S264)。
そして、電池冷却が発生した時の条件(すなわち、電池冷却発生条件)を外部のサーバーに送信し(S267)、電池冷却記憶フラグがONに設定されている場合には(S268:yes)、電池冷却の発生を示す情報を、空調制御装置100の図示しないメモリーに記憶する(S269)。
その後、電池冷却記憶フラグをOFFに設定した後(S270)、空調装置10の運転状態を、電池冷却発生前の状態に復帰させて(S271)、図14および図15に示した変形例の電池冷却処理を終了。
これに対して、電池冷却の発生を報知する表示に対して、確認時間が経過しても確認ボタンが押されなかった場合(S260:no)には、電池冷却の発生が報知されたことに、車両の乗員が気付いていない可能性がある。従って、この場合は、一時的な空調の不調を空調装置10の異常と誤解して点検修理に持ち込まれる虞があるので、電池冷却の発生を記憶しておく必要がある。そこで、電池冷却記憶フラグをONに設定して(S262)、電池冷却の発生をメモリーに記憶する(図15のS269)。
また、車両の乗員に対して電池冷却の発生を報知するので、電池冷却に対する理解が少しずつ進んでいく。その結果、電池冷却の発生に伴う一時的な空調の不調が生じても、空調装置10の異常と誤解して、点検修理に持ち込まれる事態を低減させることが可能となる。
10…空調装置、 11…電動圧縮機、 12…室内凝縮器、
13…冷房用二方弁、 14…第1膨張弁、 15…室外コンデンサー、
16…第2膨張弁、 17…三方弁、 18…蒸発器、
19…アキュムレーター、 40…電池冷却装置、 41…電池冷却用熱交換器、
42…電池冷却用二方弁、 43…冷却水ポンプ、 44…電池冷却用冷媒配管、
45…冷却水配管、 50…二次電池、 50s…電池温度センサー、
100…空調制御装置、 101…空調動作取得部、 102…目標温度取得部、
103…室内温度取得部、 104…室外温度取得部、 105…日射量取得部、
106…動作状態制御部、 107…電池温度取得部、 108…冷却要否判断部、
109…電池冷却部、 110…走行状態取得部、 111…冷却条件収集部、
112…冷却発生記憶部、 113…確認要求出力部、 114…確認動作検知部、
150…空調制御装置。
Claims (9)
- 圧縮機(11)で圧縮された冷媒ガスを減圧膨張させたときの温度変化を利用して車室内の空気温度を調整する空調装置(10)と、二次電池(50)とを備えた車両に搭載されて、前記空調装置の動作を制御する空調制御装置(100、150)であって、
前記車室内の室内温度を取得する室内温度取得部(103)と、
前記室内温度について設定された目標温度を取得する目標温度取得部(102)と、
前記室内温度と前記目標温度とに基づいて、前記空調装置の動作状態を制御する動作状態制御部(106)と、
前記二次電池の電池温度を取得する電池温度取得部(107)と、
前記電池温度に基づいて前記二次電池の電池冷却の要否を判断する冷却要否判断部(108)と、
前記電池冷却を要する場合には、前記冷媒ガスの温度変化を利用して前記二次電池を電池冷却する電池冷却部(109)と、
前記電池冷却するに際して、前記空調装置の動作状態が所定条件に該当するか否かを判断して、前記所定条件に該当する場合には前記電池冷却の発生を記憶する冷却発生記憶部(112)と
を備え、
前記動作状態制御部は、前記空調装置の動作状態として、前記減圧膨張させた時の前記冷媒ガスの温度低下を利用して前記室内温度を低下させる冷房運転動作状態に制御可能であり、
前記冷却発生記憶部は、前記冷房運転動作状態中に前記電池冷却が発生した場合には、前記動作状態が前記所定条件に該当するものとして前記電池冷却の発生を記憶する
ことを特徴とする空調制御装置。 - 請求項1に記載の空調制御装置であって、
前記動作状態制御部は、前記冷房運転動作状態での前記空調装置の前記動作状態として、前記空調装置で発生させる冷房能力についても決定しており、
前記冷却発生記憶部は、前記空調装置で発生させる冷房能力が、前記空調装置の最大冷房能力に対する余裕量が所定量以下であった場合に、前記動作状態が前記所定条件に該当するものとして前記電池冷却の発生を記憶する
ことを特徴とする空調制御装置。 - 請求項2に記載の空調制御装置であって、
前記動作状態制御部は、前記空調装置の冷房能力として、前記圧縮機の回転速度を決定しており、
前記冷却発生記憶部は、前記圧縮機の回転速度が、前記圧縮機の最高回転速度に対する余裕量が所定量以下であった場合に、前記動作状態が前記所定条件に該当するものとして前記電池冷却の発生を記憶する
ことを特徴とする空調制御装置。 - 請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の空調制御装置であって、
前記動作状態制御部は、前記空調装置の動作状態として、前記減圧膨張させた時の前記冷媒ガスの温度低下を利用して前記車室外の空気から吸熱した後、吸熱した前記冷媒ガスを前記圧縮機で圧縮した時の温度上昇を利用して前記前記室内温度を上昇させる暖房運転動作状態に制御可能であり、
前記冷却発生記憶部は、前記暖房運転動作状態中に前記電池冷却が発生した場合には、前記動作状態が前記所定条件に該当するものとして前記電池冷却の発生を記憶する
ことを特徴とする空調制御装置。 - 請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の空調制御装置(150)であって、
前記二次電池を電池冷却するに際して、前記車両の運転者に対して確認動作の要求を出力する確認要求出力部(113)と、
前記要求に対する前記確認動作を検知する確認動作検知部(114)と
を備え、
前記冷却発生記憶部は、前記空調装置の動作状態が前記所定条件に該当し、且つ、前記確認動作の要求に対して前記確認動作が検知されなかった場合に、前記電池冷却の発生を記憶する
ことを特徴とする空調制御装置。 - 請求項1ないし請求項5の何れか一項に記載の空調制御装置であって、
前記冷却発生記憶部は、前記電池冷却が発生した時の日付を含む情報を記憶する
ことを特徴とする空調制御装置。 - 請求項6に記載の空調制御装置であって、
前記冷却発生記憶部は、前記電池冷却が発生した時の日付と、前記空調装置の動作状態とを含む情報を記憶する
ことを特徴とする空調制御装置。 - 請求項1ないし請求項7の何れか一項に記載の空調制御装置であって、
前記車両の走行状態を取得する走行状態取得部(110)と、
前記電池冷却が発生すると、前記車両の走行状態を含む情報を電池冷却発生条件として取得して、前記車両の外部に送信する冷却条件収集部(111)と
を備える空調制御装置。 - 圧縮機(11)で圧縮された冷媒ガスを減圧膨張させたときの温度変化を利用して車室内の空気温度を調整する空調装置(10)と、二次電池(50)とを備えた車両に適用されて、前記空調装置の動作を制御する空調制御方法であって、
前記車室内の室内温度を取得する工程(S102)と、
前記室内温度について設定された目標温度を取得する工程(S101)と、
前記室内温度と前記目標温度とに基づいて、前記空調装置の動作状態を制御する工程(S105〜S115)と、
前記二次電池の電池温度を取得する工程(S116)と、
前記電池温度に基づいて前記二次電池の電池冷却の要否を判断する工程(S117)と、
前記電池冷却を要する場合には、前記冷媒ガスの温度変化を利用して前記二次電池を電池冷却する工程(S211、S264)と、
前記電池冷却するに際して、前記空調装置の動作状態が所定条件に該当するか否かを判断する工程(S202、S206、S252、S256)と、
前記所定条件に該当する場合には前記電池冷却の発生を記憶する工程(S216、S269)と
を備え、
前記空調装置の動作状態を制御する工程は、制御可能な動作状態として、前記減圧膨張させた時の前記冷媒ガスの温度低下を利用して前記室内温度を低下させる冷房運転動作状態に制御可能な工程であり、
前記空調装置の動作状態が所定条件に該当するか否かを判断する工程は、前記冷房運転動作状態中に前記電池冷却が発生した場合には、前記動作状態が前記所定条件に該当すると判断する工程である
ことを特徴とする空調制御方法。
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