JP7233915B2 - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat pump type air conditioner for air conditioning the interior of a vehicle.
近年の環境問題の顕在化から、車両に搭載されたバッテリから供給される電力で走行用モータを駆動する電気自動車やハイブリッド自動車等の車両が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、圧縮機と、放熱器と、吸熱器(蒸発器)と、室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において蒸発(吸熱)させることで暖房し、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において蒸発(吸熱)させることで冷房する等して車室内を空調するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Due to the emergence of environmental problems in recent years, vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles in which a driving motor is driven by electric power supplied from a battery mounted in the vehicle have become widespread. An air conditioner that can be applied to such a vehicle includes a refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, a heat absorber (evaporator), and an outdoor heat exchanger are connected. Heat is generated by radiating heat from the discharged refrigerant in a radiator, and evaporating (absorbing heat) the refrigerant that has radiated heat in this radiator in an outdoor heat exchanger. A device for air-conditioning a vehicle interior by cooling by evaporating (absorbing heat) in a vessel has been developed (see, for example, Patent Document 1).
一方、例えばバッテリは充放電による自己発熱等で高温となった環境下で使用されると性能が低下すると共に、劣化が進行し、やがては作動不良を起こして破損する危険性がある。そこで、バッテリを冷却するための熱交換器(蒸発器)を設け、冷媒回路を循環する冷媒をこの熱交換器に循環させることでバッテリを冷却することができるようにしたものも開発されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
On the other hand, for example, when a battery is used in a high-temperature environment due to self-heating due to charging and discharging, its performance deteriorates and deterioration progresses, and eventually there is a risk of malfunction and damage. Therefore, a battery has been developed in which a heat exchanger (evaporator) is provided to cool the battery, and the refrigerant that circulates in the refrigerant circuit is circulated through this heat exchanger to cool the battery. (For example, see
上記のように、複数の蒸発器を有する車両用空気調和装置では、例えば、吸熱器(蒸発器)で冷媒を蒸発させて車室内を空調している運転状態から被温調対象の冷却が必要となって被温調対象用熱交換器(蒸発器)にも冷媒を流す運転状態に移行した場合、それらを含む熱交換の経路が増えるため、圧縮機の能力(目標回転数)が不足する状態となり、車室内に吹き出される空気の温度が高くなってしまうと共に、被温調対象の冷却も遅延するようになる。 As described above, in a vehicle air conditioner having a plurality of evaporators, for example, it is necessary to cool the object to be temperature controlled from the operating state in which the vehicle interior is air-conditioned by evaporating the refrigerant with the heat absorber (evaporator). If the operating state shifts to a state in which the refrigerant is also passed through the heat exchanger (evaporator) for the temperature control target, the compressor capacity (target rotation speed) will be insufficient due to the increase in heat exchange paths including them. As a result, the temperature of the air blown into the passenger compartment increases, and the cooling of the object to be temperature-controlled is delayed.
また、被温調対象用熱交換器(蒸発器)に冷媒を流す運転状態から車室内の冷房を必要となって吸熱器(蒸発器)にも冷媒を流す運転状態に移行した場合も、圧縮機の能力(目標回転数)が不足する状態となるため、車室内の空調が遅延すると共に、被温調対象の冷却能力も低下し、何れの場合にも使用者に不快感を与え、被温調対象の冷却にも支障を来す問題があった。 Also, when the operating state in which the refrigerant flows through the heat exchanger (evaporator) for the object to be temperature controlled changes to the operating state in which the refrigerant also flows into the heat absorber (evaporator) due to the need to cool the passenger compartment, the compression Since the capacity of the machine (target rotation speed) is insufficient, the air conditioning in the passenger compartment is delayed and the cooling capacity of the object to be temperature controlled is also reduced. There was also a problem that cooling of the object to be temperature controlled was also hindered.
ここで、圧縮機の目標回転数は前述した特許文献1にも記載されているように、例えば車室内を冷房する場合には吸熱器の目標温度に基づくフィードフォワード演算によって算出されるフィードフォワード操作量と、目標温度と実際の吸熱器の温度に基づくフィードバック演算によって算出されるフィードバック操作量で決定される。従って、移行後、或る程度時間が経過すれば、フィードバック操作量により目標とする温度を満足することは可能だが、即応性は低いものとなる。 Here, the target rotation speed of the compressor is calculated by a feedforward operation based on the target temperature of the heat absorber when cooling the vehicle interior, for example, as described in the above-mentioned Patent Document 1. and a feedback manipulated variable calculated by feedback calculation based on the target temperature and the actual temperature of the heat absorber. Therefore, if a certain amount of time has passed after the transition, it is possible to satisfy the target temperature by the feedback manipulated variable, but the responsiveness is low.
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、冷媒を蒸発させる蒸発器の数が増える運転状態に移行した際の圧縮機の能力(目標回転数)不足を回避して、即応性を向上させた車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such conventional technical problems, and solves the shortage of compressor capacity (target rotation speed) when the operating state shifts to an operation state in which the number of evaporators that evaporate the refrigerant increases. An object of the present invention is to provide a vehicular air conditioner with improved responsiveness.
本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を蒸発させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器と、吸熱器への冷媒の流通を制御する吸熱器用弁装置と、被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御する被温調対象用弁装置と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調するものであって、制御装置は少なくとも、被温調対象用弁装置を開き、被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させ、この被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、吸熱器用弁装置を閉じる被温調対象冷却(単独)モードと、被温調対象用弁装置を開き、被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させ、この被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、吸熱器の温度に基づいて吸熱器用弁装置を開閉制御することにより、吸熱器で冷媒を蒸発させる被温調対象冷却(優先)+空調モードを有し、被温調対象冷却(単独)モード及び被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいて、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算により圧縮機の目標回転数を算出すると共に、被温調対象冷却(優先)+空調モードのなかで、被温調対象冷却(単独)モードよりも、フィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正することを特徴とする。 A vehicle air conditioner of the present invention comprises a compressor for compressing a refrigerant, a heat absorber for evaporating the refrigerant and cooling the air supplied to the vehicle interior, and a heated air conditioner mounted on the vehicle for evaporating the refrigerant. A temperature control target heat exchanger for cooling the temperature control target, a heat absorber valve device for controlling the flow of refrigerant to the heat absorber, and a temperature control target heat exchanger for controlling the flow of refrigerant to the heat absorber. A vehicle interior is air-conditioned by at least a temperature control target valve device and a control device, wherein the control device at least opens the temperature control target valve device and causes the temperature control target heat exchanger to supply refrigerant. a temperature-controlled target cooling (single) mode in which the temperature of the temperature-controlled target heat exchanger or the temperature of the target cooled by it is controlled to control the rotation speed of the compressor and close the heat absorber valve device; The temperature control target valve device is opened, the refrigerant is evaporated in the temperature control target heat exchanger, and the rotation speed of the compressor is determined based on the temperature of the temperature control target heat exchanger or the temperature of the target cooled by it. By controlling the opening and closing of the heat absorber valve device based on the temperature of the heat absorber, it has a temperature control target cooling (priority) + air conditioning mode that evaporates the refrigerant in the heat absorber, and has a temperature control target cooling ( Single) mode and temperature controlled object cooling (priority) + air conditioning mode, the target rotation speed of the compressor is calculated by feedforward calculation based on the target temperature of the temperature controlled object heat exchanger or the object cooled by it. At the same time, in the temperature control target cooling (priority) + air conditioning mode, the feedforward operation amount calculated by the feedforward calculation is corrected in the direction of increasing it more than in the temperature control target cooling (single) mode. and
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、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度と目標温度に基づくフィードバック演算により圧縮機の目標回転数のフィードバック操作量を算出すると共に、フィードフォワード操作量とフィードバック操作量を加算した値に基づいて圧縮機の目標回転数を決定することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
請求項3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、被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいて、吸熱器用弁装置を開いたとき、被温調対象冷却(単独)モードよりも、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
請求項4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、被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいては、吸熱器により冷却される対象の温度と吸熱器の目標温度に基づいてフィードフォワード操作量を補正する補正値を算出することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
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、吸熱器用弁装置を開き、吸熱器で冷媒を蒸発させ、吸熱器の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、被温調対象用弁装置を閉じる空調(単独)モードと、吸熱器用弁装置を開き、吸熱器で冷媒を蒸発させ、吸熱器の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて被温調対象用弁装置を開閉制御することにより、被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させる空調(優先)+被温調対象冷却モードを有し、この空調(優先)+被温調対象冷却モードのなかで、空調(単独)モードよりも、吸熱器の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
請求項6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、空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象用弁装置を開いたとき、空調(単独)モードよりも、吸熱器の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
請求項7の発明の車両用空気調和装置は、請求項5又は請求項6の発明において制御装置は、空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいては、被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度とその目標温度に基づいてフィードフォワード操作量を補正する補正値を算出することを特徴とする。
In the vehicle air conditioner of the invention of
本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を蒸発させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器と、吸熱器への冷媒の流通を制御する吸熱器用弁装置と、被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御する被温調対象用弁装置と、制御装置を少なくとも備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、制御装置が少なくとも、被温調対象用弁装置を開き、被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させ、この被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、吸熱器用弁装置を閉じる被温調対象冷却(単独)モードと、被温調対象用弁装置を開き、被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させ、この被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、吸熱器の温度に基づいて吸熱器用弁装置を開閉制御することにより、吸熱器で冷媒を蒸発させる被温調対象冷却(優先)+空調モードを有し、被温調対象冷却(単独)モード及び被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいて、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算により圧縮機の目標回転数を算出すると共に、被温調対象冷却(優先)+空調モードのなかで、被温調対象冷却(単独)モードよりも、フィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正するようにしたので、被温調対象冷却(単独)モードから被温調対象冷却(優先)+空調モードに切り換わったときの圧縮機の能力(目標回転数)不足を迅速に解消し、即応性を向上させて、信頼性と商品性の改善を図ることができるようになる。 According to the present invention, a compressor for compressing a refrigerant, a heat absorber for evaporating the refrigerant to cool the air supplied to the vehicle interior, and a heat absorber for evaporating the refrigerant to cool an object to be temperature controlled mounted on the vehicle. a heat exchanger for a temperature control target for controlling the flow of refrigerant to the heat absorber; a heat absorber valve device for controlling the flow of refrigerant to the heat absorber; A vehicle air conditioning apparatus that includes at least a valve device and a control device and air-conditions a vehicle interior , wherein the control device opens at least the valve device for the temperature control object and causes the heat exchanger for the temperature control object to evaporate the refrigerant. , a temperature controlled object cooling (single) mode in which the number of revolutions of the compressor is controlled based on the temperature of the temperature controlled object heat exchanger or the temperature of the object cooled by it, and the heat absorber valve device is closed; The control target valve device is opened, the refrigerant is evaporated in the temperature control target heat exchanger, and the rotation speed of the compressor is controlled based on the temperature of the temperature control target heat exchanger or the temperature of the target cooled by it. Then, by controlling the opening and closing of the heat absorber valve device based on the temperature of the heat absorber, there is a temperature control target cooling (priority) + air conditioning mode that evaporates the refrigerant in the heat absorber, and a temperature control target cooling (single) In the mode and temperature control object cooling (priority) + air conditioning mode, the target rotation speed of the compressor is calculated by feedforward calculation based on the target temperature of the temperature control object heat exchanger or the object cooled by it, In the temperature control object cooling (priority) + air conditioning mode, the feedforward operation amount calculated by the feedforward calculation is corrected in the direction of increasing it more than in the temperature control object cooling (single) mode. Quickly solves the lack of compressor performance (target rotation speed) when switching from temperature- controlled target cooling (single) mode to temperature-controlled target cooling (priority) + air conditioning mode , and improves responsiveness. Reliability and marketability can be improved.
また、被温調対象冷却(単独)モードでは被温調対象のみの冷却を行い、被温調対象冷却(優先)+空調モードでは被温調対象を優先的に冷却しながら車室内の空調も行うことができるようになると共に、被温調対象冷却(単独)モードと被温調対象冷却(優先)+空調モードの切り換えも円滑に実行することができるようになる。In addition, in the temperature control target cooling (single) mode, only the temperature control target is cooled, and in the temperature control target cooling (priority) + air conditioning mode, the temperature control target is preferentially cooled while the air conditioning in the vehicle is also performed. In addition, it becomes possible to smoothly switch between the temperature controlled object cooling (single) mode and the temperature controlled object cooling (priority)+air conditioning mode.
そして、被温調対象用熱交換器で冷媒が蒸発する被温調対象冷却(単独)モードから、被温調対象用熱交換器と吸熱器の双方で冷媒が蒸発する被温調対象冷却(優先)+空調モードに切り換えた場合の圧縮機の能力(目標回転数)不足を、迅速且つ円滑に解消することができるようになる。Then, from the temperature controlled target cooling (single) mode in which the refrigerant evaporates in the temperature controlled target heat exchanger, the temperature controlled target cooling (in which the refrigerant evaporates in both the temperature controlled target heat exchanger and the heat absorber) priority) + air conditioning mode, it is possible to quickly and smoothly solve the shortage of compressor capacity (target rotation speed).
特に、この被温調対象冷却(優先)+空調モードのなかで、被温調対象冷却(単独)モードよりも、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正するようにしたので、吸熱器用弁装置を開いたときの被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づく圧縮機の回転数制御の追従性を維持し、且つ、車室内空調の即応性も確保することができるようになる。また、吸熱器用弁装置を閉じたときにも、圧縮機の回転数制御の追従性を維持して被温調対象が過剰に冷却される不都合(所謂オーバーシュート)も回避することができるようになる。In particular, in this temperature-controlled target cooling (priority) + air conditioning mode, rather than the temperature-controlled target cooling (single) mode, Since the feedforward manipulated variable calculated by the feedforward calculation is corrected in the direction of increasing It is possible to maintain followability of the rotation speed control of the compressor based on this, and to ensure quick response of the vehicle interior air conditioning. Further, even when the heat absorber valve device is closed, the followability of the compressor speed control is maintained to avoid the inconvenience of excessive cooling of the object to be temperature controlled (so-called overshoot). Become.
この場合、請求項2の発明の如く制御装置が、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度と目標温度に基づくフィードバック演算により圧縮機の目標回転数のフィードバック操作量を算出すると共に、フィードフォワード操作量とフィードバック操作量を加算した値に基づいて圧縮機の目標回転数を決定するようにすれば、被温調対象冷却(優先)+空調モードに切り換わった後、時間が経過するに応じて圧縮機の目標回転数は被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度を目標温度に収束させる方向に支障無く変化することになる。 In this case, as in the second aspect of the invention, the control device determines the feedback operation amount of the target rotation speed of the compressor by feedback calculation based on the temperature of the heat exchanger for the temperature control object or the object to be cooled by it and the target temperature. In addition, if the target rotation speed of the compressor is determined based on the value obtained by adding the feedforward manipulated variable and the feedback manipulated variable, after switching to the temperature control target cooling (priority) + air conditioning mode , As time elapses, the target rotational speed of the compressor changes without hindrance in the direction of converging the temperature of the temperature-controlled heat exchanger or the object cooled by it to the target temperature.
また、請求項3の発明の如く制御装置が、被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいて、吸熱器用弁装置を開いたとき、被温調対象冷却(単独)モードよりも、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正するようにすれば、吸熱器用弁装置の開閉に応じて細かくフィードフォワード操作量を補正することができるようになる。
Further, as in the invention of
また、請求項4の発明の如く制御装置が、被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいては、吸熱器により冷却される対象の温度と吸熱器の目標温度に基づいてフィードフォワード操作量を補正する補正値を算出するようにすれば、吸熱器の負荷に応じてフィードフォワード操作量を精度良く補正することができるようになる。
Further, as in the invention of
また、請求項5の発明の如く制御装置が、吸熱器用弁装置を開き、吸熱器で冷媒を蒸発させ、吸熱器の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、被温調対象用弁装置を閉じる空調(単独)モードと、吸熱器用弁装置を開き、吸熱器で冷媒を蒸発させ、吸熱器の温度に基づいて圧縮機の回転数を制御し、被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて被温調対象用弁装置を開閉制御する空調(優先)+被温調対象冷却モードを有するようにすれば、空調(単独)モードでは車室内の空調のみを行い、空調(優先)+被温調対象冷却モードでは車室内の空調を優先的に行いながら被温調対象の冷却も行うことができるようになる。
Further, as in the invention of
そして、この空調(優先)+被温調対象冷却モードのなかで、空調(単独)モードよりも、吸熱器の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正するようにすれば、被温調対象用弁装置を開いたときの吸熱器の温度に基づく圧縮機の回転数制御の追従性を維持し、且つ、被温調対象の冷却の即応性も確保することができるようになる。また、被温調対象用弁装置を閉じたときにも、圧縮機の回転数制御の追従性を維持して車室内が過剰に冷房される不都合(所謂オーバーシュート)も回避することができるようになる。 Then, in this air conditioning (priority) + temperature controlled cooling mode, the feedforward operation amount calculated by feedforward calculation based on the target temperature of the heat absorber is corrected in the direction of increasing it more than in the air conditioning (single) mode. By doing so, it is possible to maintain followability of the rotation speed control of the compressor based on the temperature of the heat absorber when the valve device for the temperature control target is opened, and to ensure the quick response of cooling the temperature control target. be able to In addition, even when the temperature controlled valve device is closed, it is possible to maintain followability of the compressor rotation speed control and avoid the inconvenience of excessive cooling of the passenger compartment (so-called overshoot). become.
この場合、請求項6の発明の如く制御装置が、空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいて、被温調対象用弁装置を開いたとき、空調(単独)モードよりも、吸熱器の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正するようにすれば、被温調対象用弁装置の開閉に応じて細かくフィードフォワード操作量を補正することができるようになる。
In this case, as in the invention of
また、請求項7の発明の如く制御装置が、空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいては、被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度とその目標温度に基づいてフィードフォワード操作量を補正する補正値を算出するようにすれば、被温調対象用熱交換器の負荷に応じてフィードフォワード操作量を精度良く補正することができるようになる。 In addition, in the air conditioning (priority) + temperature controlled target cooling mode, the control device, as in the seventh aspect of the invention , feeds based on the temperature of the target to be cooled by the temperature controlled target heat exchanger and its target temperature. By calculating the correction value for correcting the forward manipulated variable, it becomes possible to accurately correct the feedforward manipulated variable in accordance with the load of the heat exchanger to be temperature-controlled.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、車両に搭載されているバッテリ55に充電された電力を走行用モータ(電動モータ。図示せず)に供給することで駆動し、走行するものであり、本発明の車両用空気調和装置1の後述する圧縮機2も、バッテリ55から供給される電力で駆動されるものとする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of a vehicle air conditioner 1 according to one embodiment of the present invention. A vehicle of an embodiment to which the present invention is applied is an electric vehicle (EV) in which an engine (internal combustion engine) is not mounted, and electric power charged in a
即ち、実施例の車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Rを用いたヒートポンプ運転により暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、除霜モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、バッテリ冷却(優先)+空調モード、及び、バッテリ冷却(単独)モードの各運転モードを切り換えて実行することで車室内の空調やバッテリ55の温調を行うものである。
That is, the vehicle air conditioning apparatus 1 of the embodiment provides a heating mode, a dehumidifying heating mode, a dehumidifying cooling mode, a cooling mode, and a defrosting mode by the heat pump operation using the refrigerant circuit R in an electric vehicle in which heating cannot be performed by engine waste heat. , air conditioning (priority) + battery cooling mode, battery cooling (priority) + air conditioning mode, and battery cooling (single) mode are switched and executed to control the air conditioning in the passenger compartment and the temperature of the
このうち、冷房モードが本発明における空調(単独)モードの実施例、バッテリ冷却(単独)モードが本発明における被温調対象冷却(単独)モードの実施例である。また、空調(優先)+バッテリ冷却モードが本発明における空調(優先)+被温調対象冷却モードの実施例、バッテリ冷却(優先)+空調モードが本発明における被温調対象冷却(優先)+空調モードの実施例となる。 Of these modes, the cooling mode is an embodiment of the air conditioning (single) mode of the present invention, and the battery cooling (single) mode is an embodiment of the temperature controlled target cooling (single) mode of the present invention. In addition, the air conditioning (priority) + battery cooling mode is the air conditioning (priority) + temperature controlled cooling mode in the present invention, and the battery cooling (priority) + air conditioning mode is the temperature controlled target cooling (priority) + in the present invention. This is an example of the air conditioning mode.
尚、車両としては電気自動車に限らず、エンジンと走行用モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効である。また、実施例の車両用空気調和装置1を適用する車両は外部の充電器(急速充電器や普通充電器)からバッテリ55に充電可能とされているものである。更に、前述したバッテリ55や走行用モータ、それを制御するインバータ等が本発明における車両に搭載された被温調対象となるが、以下の実施例ではバッテリ55を例に採り上げて説明する。
The vehicle is not limited to an electric vehicle, and the present invention is also effective for a so-called hybrid vehicle that shares an engine and a driving motor. In addition, the vehicle to which the vehicle air conditioner 1 of the embodiment is applied can charge the
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内の空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒がマフラー5と冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱(冷媒の熱を放出)させる放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁(電子膨張弁)から成る室外膨張弁6と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱(冷媒に熱を吸収)させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる機械式膨張弁から成る室内膨張弁8と、空気流通路3内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱(蒸発)させる蒸発器としての吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、冷媒回路Rが構成されている。
A vehicle air conditioner 1 of the embodiment performs air conditioning (heating, cooling, dehumidification, and ventilation) in a vehicle interior of an electric vehicle, and includes an
そして、室外膨張弁6は放熱器4から出て室外熱交換器7に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、全閉も可能とされている。また、実施例では機械式膨張弁が使用された室内膨張弁8は、吸熱器9に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、吸熱器9における冷媒の過熱度を調整する。
The
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。
The
また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7の冷媒出口側の冷媒配管13Aは、吸熱器9に冷媒を流す際に開放される開閉弁としての電磁弁17(冷房用)を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは逆止弁18、室内膨張弁8、及び、吸熱器用弁装置としての電磁弁35(キャビン用)を順次介して吸熱器9の冷媒入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。また、逆止弁18は室内膨張弁8の方向が順方向とされている。更に、実施例では室内膨張弁8と電磁弁35は電磁弁付き膨張弁にて構成している。
In addition, the
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される開閉弁としての電磁弁21(暖房用)を介して吸熱器9の冷媒出口側の冷媒配管13Cに連通接続されている。そして、この冷媒配管13Cがアキュムレータ12の入口側に接続され、アキュムレータ12の出口側は圧縮機2の冷媒吸込側の冷媒配管13Kに接続されている。
In addition, the
更に、放熱器4の冷媒出口側の冷媒配管13Eにはストレーナ19が接続されており、更に、この冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前(冷媒上流側)で冷媒配管13Jと冷媒配管13Fに分岐し、分岐した一方の冷媒配管13Jが室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管13Fは除湿時に開放される開閉弁としての電磁弁22(除湿用)を介し、逆止弁18の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bに連通接続されている。
Furthermore, a
これにより、冷媒配管13Fは室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁6、室外熱交換器7及び逆止弁18をバイパスするバイパス回路となる。また、室外膨張弁6にはバイパス用の開閉弁としての電磁弁20が並列に接続されている。
As a result, the
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。
Further, the
尚、実施例の吸込切換ダンパ26は、吸込口25の外気吸込口と内気吸込口を任意の比率で開閉することにより、空気流通路3の吸熱器9に流入する外気と内気の比率を0~100%の間で調整することができるように構成されている。本出願では吸込切換ダンパ26により調整される外気と内気の比率を内外気比率RECrateと称し、この内外気比率RECrate=1のときに内気が100%、外気が0%の内気循環モードとなり、内外気比率RECrate=0のときに外気が100%、内気が0%の外気導入モードとなる。そして、0<内外気比率RECrate<1のときに0%<内気<100%、且つ、100%>外気>0%の内外気中間位置となる。即ち、本出願において内外気比率RECrateは空気流通路3の吸熱器9に流入する空気のうちの内気の割合を意味する。
In addition, the
また、放熱器4の風下側(空気下流側)における空気流通路3内には、実施例ではPTCヒータ(電気ヒータ)から成る補助加熱装置としての補助ヒータ23が設けられ、放熱器4を経て車室内に供給される空気を加熱することが可能とされている。更に、放熱器4の空気上流側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を放熱器4及び補助ヒータ23に通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。
Further, in the
更にまた、放熱器4の空気下流側における空気流通路3には、FOOT(フット)、VENT(ベント)、DEF(デフ)の各吹出口(図1では代表して吹出口29で示す)が形成されており、この吹出口29には上記各吹出口からの空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ31が設けられている。
Furthermore, the
更に、車両用空気調和装置1は、バッテリ55(被温調対象)に熱媒体を循環させて当該バッテリ55の温度を調整するための機器温度調整装置61を備えている。実施例の機器温度調整装置61は、バッテリ55に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ62と、蒸発器である被温調対象用熱交換器としての冷媒-熱媒体熱交換器64と、加熱装置としての熱媒体加熱ヒータ63を備え、それらとバッテリ55が熱媒体配管66にて環状に接続されている。
Further, the vehicle air conditioner 1 includes a device
実施例の場合、循環ポンプ62の吐出側に冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの入口が接続され、この熱媒体流路64Aの出口は熱媒体加熱ヒータ63の入口に接続されている。この熱媒体加熱ヒータ63の出口がバッテリ55の入口に接続され、バッテリ55の出口が循環ポンプ62の吸込側に接続されている。
In the embodiment, the inlet of the heat
この機器温度調整装置61で使用される熱媒体としては、例えば水、HFO-1234yfのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、熱媒体加熱ヒータ63はPTCヒータ等の電気ヒータから構成されている。更に、バッテリ55の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ55と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。
As the heat medium used in the device
そして、循環ポンプ62が運転されると、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに流入する。この冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63に至り、当該熱媒体加熱ヒータ63が発熱されている場合にはそこで加熱された後、バッテリ55に至り、熱媒体はそこでバッテリ55と熱交換する。そして、このバッテリ55と熱交換した熱媒体が循環ポンプ62に吸い込まれることで熱媒体配管66内を循環される。
When the
一方、冷媒回路Rの冷媒配管13Fと冷媒配管13Bとの接続部の冷媒下流側であって、室内膨張弁8の冷媒上流側に位置する冷媒配管13Bには、分岐回路としての分岐配管67の一端が接続されている。この分岐配管67には実施例では機械式の膨張弁から構成された補助膨張弁68と、被温調対象用弁装置としての電磁弁(チラー用)69が順次設けられている。補助膨張弁68は冷媒-熱媒体熱交換器64の後述する冷媒流路64Bに流入する冷媒を減圧膨張させると共に、冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bにおける冷媒の過熱度を調整する。尚、実施例では補助膨張弁68と電磁弁69も電磁弁付き膨張弁にて構成している。
On the other hand, a
そして、分岐配管67の他端は冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに接続されており、この冷媒流路64Bの出口には冷媒配管71の一端が接続され、冷媒配管71の他端は冷媒配管13Dとの合流点より冷媒上流側(アキュムレータ12の冷媒上流側)の冷媒配管13Cに接続されている。そして、これら補助膨張弁68や電磁弁69、冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64B等も冷媒回路Rの一部を構成すると同時に、機器温度調整装置61の一部をも構成することになる。
The other end of the
電磁弁69が開いている場合、室外熱交換器7から出た冷媒(一部又は全ての冷媒)は分岐配管67に流入し、補助膨張弁68で減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路64Bを流れる過程で熱媒体流路64Aを流れる熱媒体から吸熱した後、冷媒配管71、冷媒配管13C、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれることになる。
When the
次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ45及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23、循環ポンプ62と熱媒体加熱ヒータ63も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ63が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
Next, FIG. 2 shows a block diagram of the
更に、車両通信バス65には走行を含む車両全般の制御を司る車両コントローラ72(ECU)と、バッテリ55の充放電の制御を司るバッテリコントローラ(BMS:Battery Management system)73と、GPSナビゲーション装置74が接続されている。車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74もプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成されており、制御装置11を構成する空調コントローラ45とヒートポンプコントローラ32は、車両通信バス65を介してこれら車両コントローラ72やバッテリコントローラ73、GPSナビゲーション装置74と情報(データ)の送受信を行う構成とされている。
Further, the
空調コントローラ45は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ45の入力には、車両の外気温度Tamを検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれて吸熱器9に流入する空気の温度を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気温度(内気温度Tin)を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速VSP)を検出するための車速センサ52の各出力と、車室内の設定温度や運転モードの切り換え等の車室内の空調設定操作や情報の表示を行うための空調操作部53が接続されている。尚、図中53Aはこの空調操作部53に設けられた表示出力装置としてのディスプレイである。
The air-
また、空調コントローラ45の出力には、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、吹出口切換ダンパ31が接続され、それらは空調コントローラ45により制御される。
The output of the
ヒートポンプコントローラ32は、主に冷媒回路Rの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、放熱器4の冷媒入口温度Tcxin(圧縮機2の吐出冷媒温度でもある)を検出する放熱器入口温度センサ43と、放熱器4の冷媒出口温度Tciを検出する放熱器出口温度センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ46と、放熱器4の冷媒出口側の冷媒圧力(放熱器4の圧力:放熱器圧力Pci)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の温度(吸熱器9の冷媒温度:吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器7の冷媒蒸発温度:室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ49と、補助ヒータ23の温度を検出する補助ヒータ温度センサ50A(運転席側)及び50B(助手席側)の各出力が接続されている。
The
また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、電磁弁22(除湿用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁20(バイパス用)、電磁弁35(キャビン用)及び電磁弁69(チラー用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2、補助ヒータ23、循環ポンプ62及び熱媒体加熱ヒータ63はそれぞれコントローラを内蔵しており、実施例では圧縮機2や補助ヒータ23、循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
The output of the
尚、機器温度調整装置61を構成する循環ポンプ62や熱媒体加熱ヒータ63はバッテリコントローラ73により制御されるようにしてもよい。また、このバッテリコントローラ73には機器温度調整装置61の冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの入口側の熱媒体の温度(熱媒体温度Tw)を検出する熱媒体温度センサ76と、バッテリ55の温度(バッテリ55自体の温度:バッテリ温度Tcell)を検出するバッテリ温度センサ77の出力が接続されている。そして、実施例ではバッテリ55の残量(蓄電量)やバッテリ55の充電に関する情報(充電中であることの情報や充電完了時間、残充電時間等)、熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcell、バッテリ55の発熱量(通電量等からバッテリコントローラ73が算出)等はバッテリコントローラ73から車両通信バス65を介して空調コントローラ45や車両コントローラ72に送信される。バッテリ55の充電時における充電完了時間や残充電時間に関する情報は、急速充電器等の外部の充電器から供給される情報である。また、車両コントローラ72からは走行用モータの出力Mpowerがヒートポンプコントローラ32や空調コントローラ45に送信される。
Note that the
ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、外気湿度センサ34、HVAC吸込温度センサ36、内気温度センサ37、内気湿度センサ38、室内CO2濃度センサ39、吹出温度センサ41、日射センサ51、車速センサ52、空気流通路3に流入して当該空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(空調コントローラ45が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ45が算出)、室内送風機27の電圧(BLV)、前述したバッテリコントローラ73からの情報、GPSナビゲーション装置74からの情報、空調操作部53の出力は空調コントローラ45から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
The
また、ヒートポンプコントローラ32からも冷媒回路Rの制御に関するデータ(情報)が車両通信バス65を介して空調コントローラ45に送信される。尚、前述したエアミックスダンパ28による風量割合SWは、0≦SW≦1の範囲で空調コントローラ45が算出する。そして、SW=1のときはエアミックスダンパ28により、吸熱器9を経た空気の全てが放熱器4及び補助ヒータ23に通風されることになる。
Data (information) regarding control of the refrigerant circuit R is also transmitted from the
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ45、ヒートポンプコントローラ32)は、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、及び、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転と、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転と、除霜モードを切り換えて実行する。これらが図3に示されている。
Next, the operation of the vehicle air conditioner 1 of the embodiment having the above configuration will be described. In this embodiment, the control device 11 (the
このうち、暖房モードと、除湿暖房モードと、除湿冷房モードと、冷房モードと、空調(優先)+バッテリ冷却モードの各空調運転は、実施例ではバッテリ55を充電しておらず、車両のイグニッション(IGN)がONされ、空調操作部53の空調スイッチがONされている場合に実行されるものである。但し、リモート運転時(プレ空調等)にはイグニッションがOFFの場合にも実行される。また、バッテリ55を充電中でもバッテリ冷却要求が無く、空調スイッチがONされているときは実行される。一方、バッテリ冷却(優先)+空調モードと、バッテリ冷却(単独)モードの各バッテリ冷却運転は、例えば急速充電器(外部電源)のプラグを接続し、バッテリ55に充電しているときに実行されるものである。但し、バッテリ冷却(単独)モードは、バッテリ55の充電中以外にも、空調スイッチがOFFで、バッテリ冷却要求があった場合(高外気温で走行時等)には実行される。
Of these, the heating mode, the dehumidifying heating mode, the dehumidifying cooling mode, the cooling mode, and the air conditioning (priority) + battery cooling mode each air conditioning operation does not charge the
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32は、イグニッションがONされているときや、イグニッションがOFFされていてもバッテリ55が充電中であるときは、機器温度調整装置61の循環ポンプ62を運転し、図4~図10に破線で示す如く熱媒体配管66内に熱媒体を循環させるものとする。更に、図3には示していないが、実施例のヒートポンプコントローラ32は、機器温度調整装置61の熱媒体加熱ヒータ63を発熱させることでバッテリ55を加熱するバッテリ加熱モードも実行する。
Further, in the embodiment, the
(1)暖房モード
先ず、図4を参照しながら暖房モードについて説明する。尚、各機器の制御はヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ45の協働により実行されるものであるが、以下の説明ではヒートポンプコントローラ32を制御主体とし、簡略化して説明する。図4には暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調コントローラ45の空調操作部53へのマニュアルの空調設定操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21を開き、電磁弁17、電磁弁20、電磁弁22、電磁弁35、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
(1) Heating Mode First, the heating mode will be described with reference to FIG. The control of each device is executed by the cooperation of the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cに至り、更にこの冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、冷媒配管13Kからガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4にて加熱された空気は吹出口29から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
After leaving the
ヒートポンプコントローラ32は、車室内に吹き出される空気の目標温度(車室内に吹き出される空気の温度の目標値)である後述する目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器4の目標温度)から目標放熱器圧力PCOを算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度Tci及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pciに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度を制御する。
The
また、ヒートポンプコントローラ32は、必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く暖房する。
Moreover, when the heating capacity (heating capacity) of the
(2)除湿暖房モード
次に、図5を参照しながら除湿暖房モードについて説明する。図5は除湿暖房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21、電磁弁22、電磁弁35を開き、電磁弁17、電磁弁20、電磁弁69は閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
(2) Dehumidifying Heating Mode Next, the dehumidifying heating mode will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the dehumidifying and heating mode. In the dehumidifying heating mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4内で液化した冷媒は放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て一部は冷媒配管13Jに入り、室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気中から熱を汲み上げる(吸熱)。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び冷媒配管13D、電磁弁21を経て冷媒配管13Cに至り、この冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
After the refrigerant liquefied in the
一方、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の残りは分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bに至る。次に、冷媒は室内膨張弁8に至り、この室内膨張弁8にて減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときに吸熱器9で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
On the other hand, the remainder of the condensed refrigerant flowing through the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cに出て冷媒配管13Dからの冷媒(室外熱交換器7からの冷媒)と合流した後、アキュムレータ12を経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the
ヒートポンプコントローラ32は、実施例では目標ヒータ温度TCOから算出される目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数を制御するか、又は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数を制御する。このとき、ヒートポンプコントローラ32は放熱器圧力Pciによるか吸熱器温度Teによるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方(後述するTGNChとTGNCcのうちの低い方)を選択して圧縮機2を制御する。また、吸熱器温度Teに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。
In the embodiment, the
また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿暖房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く除湿暖房する。
Also in this dehumidification heating mode, if the heating capacity (heating capacity) of the
(3)除湿冷房モード
次に、図6を参照しながら除湿冷房モードについて説明する。図6は除湿冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、及び、電磁弁35を開き、電磁弁20、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。
(3) Dehumidifying Cooling Mode Next, the dehumidifying cooling mode will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the dehumidifying cooling mode. In the dehumidifying cooling mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒と熱交換して加熱される。一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至り、暖房モードや除湿暖房モードよりも開き気味(大きい弁開度の領域)で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着し、空気は冷却され、且つ、除湿される。
The refrigerant exiting the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこを経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4や補助ヒータ23(発熱している場合)を通過する過程で再加熱(除湿暖房時よりも加熱能力は低い)されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)と吸熱器9の目標温度(吸熱器温度Teの目標値)である目標吸熱器温度TEOに基づき、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOにするように圧縮機2の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pci(冷媒回路Rの高圧圧力)と目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力Pciの目標値)に基づき、放熱器圧力Pciを目標放熱器圧力PCOにするように室外膨張弁6の弁開度を制御することで放熱器4による必要なリヒート量(再加熱量)を得る。
The
また、ヒートポンプコントローラ32は、この除湿冷房モードにおいても必要とされる暖房能力に対して放熱器4による暖房能力(再加熱能力)が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完する。これにより、車室内の温度を下げ過ぎること無く、除湿冷房する。
Also in this dehumidification cooling mode, if the heating capacity (reheating capacity) of the
(4)冷房モード(空調(単独)モード)
次に、図7を参照しながら冷房モードについて説明する。図7は冷房モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、及び、電磁弁35を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁69を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。尚、補助ヒータ23には通電されない。
(4) Cooling mode (air conditioning (single) mode)
Next, the cooling mode will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the cooling mode. In the cooling mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)のみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入り、逆止弁18を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
The refrigerant exiting the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13Kを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づいて圧縮機2の回転数を制御する。
The refrigerant evaporated in the
(5)空調(優先)+バッテリ冷却モード(空調(優先)+被温調対象冷却モード)
次に、図8を参照しながら空調(優先)+バッテリ冷却モードについて説明する。図8は空調(優先)+バッテリ冷却モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、電磁弁35、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、及び、電磁弁22を閉じる。
(5) Air conditioning (priority) + battery cooling mode (air conditioning (priority) + temperature controlled cooling mode)
Next, the air conditioning (priority) + battery cooling mode will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows how the refrigerant flows (solid line arrows) in the refrigerant circuit R in the air conditioning (priority) + battery cooling mode. In the air conditioning (priority) + battery cooling mode, the
そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23に通風される割合を調整する状態とする。尚、この運転モードでは補助ヒータ23には通電されない。また、熱媒体加熱ヒータ63にも通電されない。
Then, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので(冷房時のリヒート(再加熱)のみのため)、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後に分流され、一方はそのまま冷媒配管13Bを流れて室内膨張弁8に至る。この室内膨張弁8に流入した冷媒はそこで減圧された後、電磁弁35を経て吸熱器9に流入し、蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出されて吸熱器9と熱交換する空気は冷却される。
The refrigerant exiting the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に至り、そこから冷媒配管13Kを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the
他方、逆止弁18を経た冷媒の残りは分流され、分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入し、そこで蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に実線矢印で示す)。
On the other hand, the rest of the refrigerant that has passed through the
一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66内を冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒と熱交換し、吸熱されて熱媒体は冷却される。この冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図8に破線矢印で示す)。
On the other hand, since the
この空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁35を開いた状態を維持し、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)に基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例では熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体の温度(熱媒体温度Tw:バッテリコントローラ73から送信される)に基づき、電磁弁69を以下の如く開閉制御する。尚、熱媒体温度Twは、実施例における被温調対象であるバッテリ55の温度を示す指標として採用している(以下、同じ)。
In this air conditioning (priority)+battery cooling mode, the
即ち、ヒートポンプコントローラ32は、熱媒体温度Twの目標値としての所定の目標熱媒体温度TWOの上下に所定の温度差を有して上限値TULと下限値TLLを設定する。そして、電磁弁69を閉じている状態からバッテリ55の発熱等により熱媒体温度Twが高くなり、上限値TULまで上昇した場合(上限値TULを上回った場合、又は、上限値TUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を開放する。これにより、冷媒は冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入して蒸発し、熱媒体流路64Aを流れる熱媒体を冷却するので、この冷却された熱媒体によりバッテリ55は冷却される。
That is, the
その後、熱媒体温度Twが下限値TLLまで低下した場合(下限値TLLを下回った場合、又は、下限値TLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁69を閉じる。以後、このような電磁弁69の開閉を繰り返して、車室内の冷房を優先しながら、熱媒体温度Twを目標熱媒体温度TWOに制御し、バッテリ55の冷却を行う。
After that, when the heat medium temperature Tw drops to the lower limit TLL (below the lower limit TLL, or below the lower limit TLL; hereinafter the same), the
(6)空調運転の切り換え
ヒートポンプコントローラ32は下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する車室内空気の温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
(6) Switching of Air-Conditioning Operation The
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset, SUN, Tam))
... (I)
Here, Tset is the set temperature in the vehicle interior set by the air
そして、ヒートポンプコントローラ32は起動時には外気温度センサ33が検出する外気温度Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Tamや目標吹出温度TAO、熱媒体温度Twやバッテリ温度Tcell等の運転条件や環境条件、設定条件の変化、バッテリコントローラ73からのバッテリ冷却要求(モード移行要求)に応じ、前記各空調運転を選択して切り換えていく。
Then, the
(7)バッテリ冷却(優先)+空調モード(被温調対象冷却(優先)+空調モード)
次に、バッテリ55の充電中の動作について説明する。例えば急速充電器(外部電源)の充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているときに(これらの情報はバッテリコントローラ73から送信される)、車両のイグニッション(IGN)のON/OFFに拘わらず、バッテリ冷却要求があり、空調操作部53の空調スイッチがONされた場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(優先)+空調モードを実行する。このバッテリ冷却(優先)+空調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方は、図8に示した空調(優先)+バッテリ冷却モードの場合と同様である。
(7) Battery cooling (priority) + air conditioning mode (cooling of temperature controlled object (priority) + air conditioning mode)
Next, the operation during charging of the
但し、このバッテリ冷却(優先)+空調モードの場合、実施例ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁69を開いた状態に維持し、熱媒体温度センサ76(バッテリコントローラ73から送信される)が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御する。また、実施例では吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)に基づき、電磁弁35を以下の如く開閉制御する。
However, in the case of this battery cooling (priority) + air conditioning mode, in the embodiment, the
即ち、ヒートポンプコントローラ32は、吸熱器温度Teの目標値としての所定の目標吸熱器温度TEOの上下に所定の温度差を有して上限値TeULと下限値TeLLを設定する。そして、電磁弁35を閉じている状態から吸熱器温度Teが高くなり、上限値TeULまで上昇した場合(上限値TeULを上回った場合、又は、上限値TeUL以上となった場合。以下、同じ)、電磁弁35を開放する。これにより、冷媒は吸熱器9に流入して蒸発し、空気流通路3を流通する空気を冷却する。
That is, the
その後、吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合(下限値TeLLを下回った場合、又は、TeLL以下となった場合。以下、同じ)、電磁弁35を閉じる。以後、このような電磁弁35の開閉を繰り返して、バッテリ55の冷却を優先しながら、吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOに制御し、車室内の冷房を行う。
After that, when the heat absorber temperature Te drops to the lower limit TeLL (below the lower limit TeLL or below TeLL; hereinafter the same), the
(8)バッテリ冷却(単独)モード(被温調対象冷却(単独)モード)
次に、イグニッションのON/OFFに拘わらず、空調操作部53の空調スイッチがOFFされた状態で、急速充電器の充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されているとき、バッテリ冷却要求があった場合、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ冷却(単独)モードを実行する。但し、バッテリ55の充電中以外にも、空調スイッチがOFFで、バッテリ冷却要求があった場合(高外気温で走行時等)には実行される。図9はこのバッテリ冷却(単独)モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。バッテリ冷却(単独)モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17、電磁弁20、及び、電磁弁69を開き、電磁弁21、電磁弁22、及び、電磁弁35を閉じる。
(8) Battery cooling (single) mode (Temperature controlled object cooling (single) mode)
Next, regardless of ON/OFF of the ignition, when the charging plug of the quick charger is connected with the air conditioning switch of the air
そして、圧縮機2、及び、室外送風機15を運転する。尚、室内送風機27は運転されず、補助ヒータ23にも通電されない。また、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63も通電されない。
Then, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て冷媒配管13Jに至る。このとき、電磁弁20は開放されているので冷媒は電磁弁20を通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで室外送風機15により通風される外気によって空冷され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13A、電磁弁17、レシーバドライヤ部14、過冷却部16を経て冷媒配管13Bに入る。この冷媒配管13Bに流入した冷媒は、逆止弁18を経た後、全てが分岐配管67に流入して補助膨張弁68に至る。ここで冷媒は減圧された後、電磁弁69を経て冷媒-熱媒体熱交換器64の冷媒流路64Bに流入し、そこで蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路64Bで蒸発した冷媒は、冷媒配管71、冷媒配管13C及びアキュムレータ12を順次経て冷媒配管13Kから圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に実線矢印で示す)。
The refrigerant exiting the
一方、循環ポンプ62が運転されているので、この循環ポンプ62から吐出された熱媒体が熱媒体配管66内を冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこで冷媒流路64B内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却されるようになる。この冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aを出た熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ63に至る。但し、この運転モードでは熱媒体加熱ヒータ63は発熱されないので、熱媒体はそのまま通過してバッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は冷却されると共に、バッテリ55を冷却した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す(図9に破線矢印で示す)。
On the other hand, since the
このバッテリ冷却(単独)モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて後述する如く圧縮機2の回転数を制御することにより、バッテリ55を冷却する。
Also in this battery cooling (single) mode, the
(9)除霜モード
次に、図10を参照しながら室外熱交換器7の除霜モードについて説明する。図10は除霜モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ方(実線矢印)を示している。前述した如く暖房モードでは、室外熱交換器7では冷媒が蒸発し、外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって付着する。
(9) Defrosting Mode Next, the defrosting mode of the
そこで、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXO(室外熱交換器7における冷媒蒸発温度)と、室外熱交換器7の無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseとの差ΔTXO(=TXObase-TXO)を算出しており、室外熱交換器温度TXOが無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseより低下して、その差ΔTXOが所定値以上に拡大した状態が所定時間継続した場合、室外熱交換器7に着霜しているものと判定して所定の着霜フラグをセットする。
Therefore, the
そして、この着霜フラグがセットされており、空調操作部53の空調スイッチがOFFされた状態で、急速充電器に充電用のプラグが接続され、バッテリ55が充電されるとき、ヒートポンプコントローラ32は以下の如く室外熱交換器7の除霜モードを実行する。
When the frost formation flag is set and the air conditioning switch of the air
ヒートポンプコントローラ32はこの除霜モードでは、冷媒回路Rを前述した暖房モードの状態とした上で、室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、当該圧縮機2から吐出された高温の冷媒を放熱器4、室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入させ、当該室外熱交換器7の着霜を融解させる(図10)。そして、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ49が検出する室外熱交換器温度TXOが所定の除霜終了温度(例えば、+3℃等)より高くなった場合、室外熱交換器7の除霜が完了したものとして除霜モードを終了する。
In this defrosting mode, the
(10)バッテリ加熱モード
また、空調運転を実行しているとき、或いは、バッテリ55を充電しているとき、ヒートポンプコントローラ32はバッテリ加熱モードを実行する。このバッテリ加熱モードでは、ヒートポンプコントローラ32は循環ポンプ62を運転し、熱媒体加熱ヒータ63に通電する。尚、電磁弁69は閉じる。
(10) Battery Heating Mode Further, when the air conditioning operation is being performed or the
これにより、循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管66内を冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aに至り、そこを通過して熱媒体加熱ヒータ63に至る。このとき熱媒体加熱ヒータ63は発熱されているので、熱媒体は熱媒体加熱ヒータ63により加熱されて温度上昇した後、バッテリ55に至り、当該バッテリ55と熱交換する。これにより、バッテリ55は加熱されると共に、バッテリ55を加熱した後の熱媒体は、循環ポンプ62に吸い込まれる循環を繰り返す。
As a result, the heat medium discharged from the
このバッテリ加熱モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は熱媒体温度センサ76が検出する熱媒体温度Twに基づいて熱媒体加熱ヒータ63の通電を制御することにより、熱媒体温度Twを所定の目標熱媒体温度TWOに調整し、バッテリ55を加熱する。
In this battery heating mode, the
(11)ヒートポンプコントローラ32による圧縮機2の制御
また、ヒートポンプコントローラ32は、暖房モードでは放熱器圧力Pciに基づき、図11の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出し、除湿冷房モード、冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モードでは、吸熱器温度Teに基づき、図12の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出する。尚、除湿暖房モードでは圧縮機目標回転数TGNChと圧縮機目標回転数TGNCcのうちの低い方向を選択する。また、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードでは、熱媒体温度Twに基づき、図13の制御ブロック図により圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcbを算出する。
(11) Control of the
(11-1)放熱器圧力Pciに基づく圧縮機目標回転数TGNChの算出
先ず、図11を用いて放熱器圧力Pciに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図11は放熱器圧力Pciに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部78は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO-Te)/(Thp-Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、ヒータ温度Thpの目標値である前述した目標ヒータ温度TCOと、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを算出する。
(11-1) Calculation of Compressor Target Rotation Speed TGNCh Based on Radiator Pressure Pci First, control of the
尚、ヒータ温度Thpは放熱器4の風下側の空気温度(推定値)であり、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力Pciと放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒出口温度Tciから算出(推定)する。また、過冷却度SCは放熱器入口温度センサ43と放熱器出口温度センサ44が検出する放熱器4の冷媒入口温度Tcxinと冷媒出口温度Tciから算出される。
The heater temperature Thp is the air temperature (estimated value) on the leeward side of the
前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部79が算出する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部81はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器圧力Pciに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを算出する。そして、F/F操作量演算部78が算出したF/F操作量TGNChffとF/B操作量演算部81が算出したF/B操作量TGNChfbは加算器82で加算され、TGNCh00としてリミット設定部83に入力される。
The target radiator pressure PCO is calculated by the
リミット設定部83では制御上の下限回転数ECNpdLimLoと上限回転数ECNpdLimHiのリミットが付けられてTGNCh0とされた後、圧縮機OFF制御部84を経て圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この放熱器圧力Pciに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNChにより圧縮機2の運転を制御する。
In the
尚、圧縮機OFF制御部84は、圧縮機目標回転数TGNChが上述した下限回転数ECNpdLimLoとなり、放熱器圧力Pciが目標放熱器圧力PCOの上下に設定された所定の上限値PULと下限値PLLのうちの上限値PULまで上昇した状態(上限値PULを上回った状態、又は、上限値PUL以上となった状態。以下、同じ)が所定時間th1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON-OFF制御するON-OFFモードに入る。
In the compressor
この圧縮機2のON-OFFモードでは、放熱器圧力Pciが下限値PLLまで低下した場合(下限値PLLを下回った場合、又は、下限値PLL以下となった場合。以下、同じ)、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNChを下限回転数ECNpdLimLoとして運転し、その状態で放熱器圧力Pciが上限値PULまで上昇した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数ECNpdLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、放熱器圧力Pciが下限値PULまで低下し、圧縮機2を起動した後、放熱器圧力Pciが下限値PULより高くならない状態が所定時間th2継続した場合、圧縮機2のON-OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
In the ON-OFF mode of the
(11-2)吸熱器温度Teに基づく圧縮機目標回転数TGNCcの算出
次に、図12を用いて吸熱器温度Teに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図12は吸熱器温度Teに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部86は外気温度Tamと、空気流通路3内を流通する空気の風量Ga(室内送風機27のブロワ電圧BLVでもよい)と、吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量(フィードフォワード操作量)TGNCcff0を算出する。
(11-2) Calculation of Compressor Target Rotational Speed TGNCc Based on Heat Absorber Temperature Te Next, control of the
このF/F操作量演算部86が算出したF/F操作量TGNCcff0には、加算器101で所定の補正値TGNCchosが加算された後、F/F操作量TGNCcffとして決定される。尚、補正値TGNCchosについては後に詳述する。
A predetermined correction value TGNCchos is added by the
また、F/B操作量演算部87は目標吸熱器温度TEOと吸熱器温度Teに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量(フィードバック操作量)TGNCcfbを算出する。そして、加算器101から出力されるF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部87が算出したF/B操作量TGNCcfbは加算器88で加算され、TGNCc00としてリミット設定部89に入力される。
Further, the F/B manipulated
リミット設定部89では制御上の下限回転数TGNCcLimLoと上限回転数TGNCcLimHiのリミットが付けられてTGNCc0とされた後、圧縮機OFF制御部91を経て圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この吸熱器温度Teに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCcにより圧縮機2の運転を制御する。
In the
尚、圧縮機OFF制御部91は、圧縮機目標回転数TGNCcが上述した下限回転数TGNCcLimLoとなり、吸熱器温度Teが目標吸熱器温度TEOの上下に設定された上限値TeULと下限値TeLLのうちの下限値TeLLまで低下した状態が所定時間tc1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2をON-OFF制御するON-OFFモードに入る。
Note that the compressor
この場合の圧縮機2のON-OFFモードでは、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇した場合、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNCcを下限回転数TGNCcLimLoとして運転し、その状態で吸熱器温度Teが下限値TeLLまで低下した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数TGNCcLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、吸熱器温度Teが上限値TeULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、吸熱器温度Teが上限値TeULより低くならない状態が所定時間tc2継続した場合、この場合の圧縮機2のON-OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
In the ON-OFF mode of the
(11-3)熱媒体温度Twに基づく圧縮機目標回転数TGNCcbの算出
次に、図13を用いて熱媒体温度Twに基づく圧縮機2の制御について詳述する。図13は熱媒体温度Twに基づいて圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcbを算出するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部92は外気温度Tamと、室外送風機15の出力(%)と、バッテリ温度Tcellと、機器温度調整装置61内の熱媒体の流量Gw(循環ポンプ62の出力から算出される)と、熱媒体温度Twの目標値である目標熱媒体温度TWOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F(フィードフォワード操作量)操作量TGNCcbff0を算出する。
(11-3) Calculation of Compressor Target Rotation Speed TGNCcb Based on Heat Medium Temperature Tw Next, control of the
このF/F操作量演算部92が算出したF/F操作量TGNCcbff0には、加算器106で所定の補正値TGNCcbhosが加算された後、F/F操作量TGNCcbffとして決定される。尚、補正値TGNCcbhosについては後に詳述する。
A predetermined correction value TGNCcbhos is added by the
また、F/B操作量演算部93は目標熱媒体温度TWOと熱媒体温度Twに基づくPID演算若しくはPI演算により圧縮機目標回転数のF/B操作量(フィードバック操作量)TGNCcbfbを算出する。そして、加算器106から出力されるF/F操作量TGNCcbffとF/B操作量演算部93が算出したF/B操作量TGNCcbfbは加算器94で加算され、TGNCcb00としてリミット設定部96に入力される。
Further, the F/B operation
リミット設定部96では制御上の下限回転数TGNCcbLimLoと上限回転数TGNCcbLimHiのリミットが付けられてTGNCcb0とされた後、圧縮機OFF制御部97を経て圧縮機目標回転数TGNCcbとして決定される。通常モードではヒートポンプコントローラ32は、この熱媒体温度Twに基づいて算出された圧縮機目標回転数TGNCcbにより圧縮機2の運転を制御する。
In the
尚、圧縮機OFF制御部97は、圧縮機目標回転数TGNCcbが上述した下限回転数TGNCcbLimLoとなり、熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOの上下に設定された上限値TULと下限値TLLのうちの下限値TLLまで低下した状態が所定時間tcb1継続した場合、圧縮機2を停止させて圧縮機2のON-OFF制御するON-OFFモードに入る。
Note that the compressor
この場合の圧縮機2のON-OFFモードでは、熱媒体温度Twが上限値TULまで上昇した場合、圧縮機2を起動して圧縮機目標回転数TGNCcbを下限回転数TGNCcbLimLoとして運転し、その状態で熱媒体温度Twが下限値TLLまで低下した場合は圧縮機2を再度停止させる。即ち、下限回転数TGNCcbLimLoでの圧縮機2の運転(ON)と、停止(OFF)を繰り返す。そして、熱媒体温度Twが上限値TULまで上昇し、圧縮機2を起動した後、熱媒体温度Twが上限値TULより低くならない状態が所定時間tcb2継続した場合、この場合の圧縮機2のON-OFFモードを終了し、通常モードに復帰するものである。
In the ON-OFF mode of the
(12)ヒートポンプコントローラ32によるF/F(フィードフォワード)操作量の補正制御
次に、図12~図15を参照しながらヒートポンプコントローラ32が実行する冷房モード(空調(単独)モード)と空調(優先)+バッテリ冷却モード(空調(優先)+被温調対象冷却モード)におけるF/F操作量の補正制御、及び、バッテリ冷却(単独)モード(被温調対象冷却(単独)モード)とバッテリ冷却(優先)+空調モード(被温調対象冷却(優先)+空調モード)におけるF/F操作量の補正制御の一例について説明する。
(12) Correction control of F/F (feedforward) manipulated variable by
尚、この実施例では冷房モード(空調(単独)モード)とバッテリ冷却(単独)モード(被温調対象冷却(単独)モード)を本発明における第1の運転状態とし、空調(優先)+バッテリ冷却モード(空調(優先)+被温調対象冷却モード)とバッテリ冷却(優先)+空調モード(被温調対象冷却(優先)+空調モード)を本発明における第2の運転状態とする。 In this embodiment, the cooling mode (air conditioning (single) mode) and the battery cooling (single) mode (temperature controlled target cooling (single) mode) are defined as the first operating states of the present invention, and air conditioning (priority) + battery The cooling mode (air conditioning (priority) + temperature controlled target cooling mode) and battery cooling (priority) + air conditioning mode (temperature controlled target cooling (priority) + air conditioning mode) are defined as second operating states in the present invention.
前述したバッテリ冷却(単独)モードからバッテリ冷却(優先)+空調モードに移行した場合は、それらを含む熱交換の経路が増えるため、圧縮機2の能力(目標回転数)が不足する状態となり、バッテリ55の冷却が遅延し、車室内に吹き出される空気の温度が高くなってしまう。また、冷房モードから空調(優先)+バッテリ冷却モードに移行した場合も同様に車室内に吹き出される空気の温度が高くなってしまい、使用者に不快感を与えると共に、バッテリ55の冷却も遅延するようになる。
When shifting from the battery cooling (single) mode to the battery cooling (priority) + air conditioning mode, the number of heat exchange paths including these increases, so the capacity (target rotation speed) of the
そこで、ヒートポンプコントローラ32はこの実施例ではバッテリ冷却(優先)+空調モードではバッテリ冷却(単独)モードの場合よりもF/F操作量TGNCcbffを大きくする方向で補正し、空調(優先)+バッテリ冷却モードでは冷房モードの場合よりもF/F操作量TGNCcffを大きくする方向で補正する。次に、具体的な手順について説明する。
Therefore, in this embodiment, the
(12-1)ヒートポンプコントローラ32によるF/F操作量TGNCcbffの補正制御(その1)
次に、図13と図14を参照しながらバッテリ冷却(単独)モードとバッテリ冷却(優先)+空調モードでのF/F操作量TGNCcbffの補正制御について説明する。図13中のヒートポンプコントローラ32の協調用補正値演算部107は、下記式(II)を用いてF/F操作量TGNCcbffの協調用補正値TGNCcbhos1を算出する。
TGNCcbffhos1=K1×(Tein-TEO)×Ga×Cpa×γa×SW×1.16
・・(II)
ここで、Teinは吸熱器9に流入する空気の温度、TEOは目標吸熱器温度、Gaは空気流通路3内を流通する空気の風量であり、何れも協調用補正値演算部107に入力される。K1は係数、Cpaは空気の定常比熱、γaは空気の比重、SWはエアミックスダンパ28による風量割合である。
(12-1) Correction control of F/F operation amount TGNCcbff by heat pump controller 32 (Part 1)
Next, correction control of the F/F operation amount TGNCcbff in the battery cooling (single) mode and the battery cooling (priority)+air conditioning mode will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. The correction
TGNCcbffhos1=K1×(Tein−TEO)×Ga×Cpa×γa×SW×1.16
. . . (II)
Here, Tein is the temperature of the air flowing into the
ここで、実施例の場合、空気流通路3に流通される空気の外気と内気の比率(内外気比率RECrate)が変化すると、吸熱器9に流入する空気の温度(吸熱器9に流入する空気の温度Tein)が変化する。そこで、ヒートポンプコントローラ32は、内外気比率RECrateに基づき、下記式(III)、(IV)を用いて、吸熱器9に流入する空気の温度Teinを算出し、推定する。
Tein=(INTL2×Tein0+Tau2×Teinz)/(Tau2+INTL2)
・・(III)
Tein0=Tam×(1-RECrate×E1)+Tin×RECrate×E1+H1
・・(IV)
ここで、INTL2は演算周期(定数)、Tau2は一次遅れの時定数、Tein0は一次遅れ演算前の定常状態における吸熱器9に流入する空気の温度Teinの定常値、Teinzは吸熱器9に流入する空気の温度Teinの前回値である。また、Tamは外気温度、Tinは内気温度、E1は吸込切換ダンパ26の構造的バラツキや停止位置のバラツキに伴う調整誤差(補正項)、H1は室内送風機27からの受熱量(運転して発熱する室内送風機27により空気が加熱される量:オフセット)である。
Here, in the case of the embodiment, when the ratio of outside air to inside air (inside/outside air ratio RECrate) of the air flowing through the
Tein=(INTL2*Tein0+Tau2*Teinz)/(Tau2+INTL2)
... (III)
Tein0=Tam×(1−RECrate×E1)+Tin×RECrate×E1+H1
... (IV)
Here, INTL2 is the calculation cycle (constant), Tau2 is the first-order lag time constant, Tein0 is the steady state value of the temperature Tein of the air flowing into the
即ち、協調用補正値演算部107は吸熱器9に流入する空気の温度Teinと吸熱器9の目標温度である目標吸熱器温度TEOとの差(Tein-TEO)に基づいて協調用補正値TGNCcbhos1を算出する。そして、吸熱器9に流入する空気の温度Teinは吸熱器9により冷却される対象の温度であり、目標吸熱器温度TEOは吸熱器9の温度の目標温度であるので、協調用補正値TGNCcbhos1は吸熱器9に流入する空気の温度Teinが目標吸熱器温度TEOより高い程、大きくなる。
That is, the correction
この協調用補正値演算部107で算出された協調用補正値TGNCcbhos1は切換器109に入力される。この切換器109には補正無しの値(=0)も入力されており、切換器109は運転状態判定部108により切り換えられ、協調用補正値TGNCcbhos1か補正無し(0)の何れかを補正値TGNCcbhosとして出力する。この実施例の運転状態判定部108には車両用空気調和装置1がバッテリ冷却(単独)モード(第1の運転状態)であるか、バッテリ冷却(優先)+空調モード(第2の運転状態)であるかが入力されており、バッテリ冷却(単独)モードである場合、運転状態判定部108は切換器109を補正無し(0)側に切り換える。従って、バッテリ冷却(単独)モードのときには、切換器109から補正無し(0)の補正値TGNCcbhosが出力され、加算器106に入力されるので、F/F操作量演算部92で算出されたF/F操作量TGNCcbff0は補正されずにそのままF/F操作量TGNCcbffとして加算器94に入力されることになる。
Correction value for cooperation TGNCcbhos1 calculated by correction value for
他方、バッテリ冷却(優先)+空調モードである場合、運転状態判定部108は切換器109を協調用補正値TGNCcbhos1側に切り換える。従って、バッテリ冷却(優先)+空調モードのときには、切換器109から協調用補正値TGNCcbhos1が補正値TGNCcbhosとして出力され、加算器106に入力されるので、F/F操作量演算部92で算出されたF/F操作量TGNCcbff0に協調用補正値TGNCcbhos1が加算された値がF/F操作量TGNCcbffとして加算器94に入力されることになる。
On the other hand, in the case of the battery cooling (priority)+air conditioning mode, the operating
この様子が図14に示されている。図14の最上段は運転モード(運転状態)を示しており、上から二段目は電磁弁69の状態を示し、上から三段目は電磁弁35の状態を示している。また、下から二段目は加算器106から出力されるF/F操作量TGNCcbffの値を示しており、最下段は圧縮機目標回転数TGNCcbの変化を示している。図中X1が協調用補正値TGNCcbhos1によるオフセット分であり、X2は運転モードが切り換わった後に、F/B操作量演算部93により算出されるF/B操作量TGNCcbfbによる変化を示している。
This situation is shown in FIG. The top row in FIG. 14 shows the operation mode (operation state), the second row from the top shows the state of the
このように、この実施例ではバッテリ冷却(優先)+空調モード(第2の運転状態)においては、バッテリ冷却(単独)モード(第1の運転状態)よりも、F/F操作量演算部92により算出されるF/F操作量TGNCcbffを大きくする方向で補正するようにしたので、バッテリ冷却(単独)モードからバッテリ冷却(優先)+空調モードに切り換わったときの圧縮機2の能力(圧縮機目標回転数TGNCcb)不足を迅速に解消し、即応性を向上させて、信頼性と商品性の改善を図ることができるようになる。
Thus, in this embodiment, in the battery cooling (priority) + air conditioning mode (second operating state), the F/F operation
また、ヒートポンプコントローラ32はF/F操作量TGNCcbffとF/B操作量演算部93が算出したF/B操作量TGNCcbfbを加算した値に基づいて目標圧縮機回転数TGNCcbを決定するので、バッテリ冷却(優先)+空調モードに切り換わった後、時間が経過するに応じて目標圧縮機回転数TGNCcbは熱媒体温度Twを目標熱媒体温度TWOに収束させる方向に支障無く変化することになる。
Further, the
また、電磁弁35を開いたときの熱媒体温度Twに基づく圧縮機2の回転数制御の追従性を維持し、且つ、車室内空調の即応性も確保することができるようになる。更に、電磁弁35を閉じたときにも、圧縮機2の回転数制御の追従性を維持してバッテリ55が過剰に冷却される不都合(所謂オーバーシュート)も回避することができるようになる。
In addition, it is possible to maintain followability of the rotational speed control of the
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32が、バッテリ冷却(優先)+空調モードにおいては、吸熱器9により冷却される対象の温度である吸熱器9に流入する空気の温度Teinと目標吸熱器温度TEOに基づいてF/F操作量TGNCcbffを補正する協調用補正値TGNCcbhos1を算出するようにしているので、吸熱器9の負荷に応じてF/F操作量TGNCcbffを精度良く補正することができるようになる。
In the embodiment, in the battery cooling (priority)+air conditioning mode, the
(12-2)ヒートポンプコントローラ32によるF/F操作量TGNCcbffの補正制御(その2)
尚、上記実施例ではバッテリ冷却(単独)モードを本発明における第1の運転状態、バッテリ冷却(優先)+空調モードを本発明における第2の運転状態としてF/F操作量TGNCcbffの補正を行ったが、それに限らず、バッテリ冷却(優先)+空調モードにおいて電磁弁35が閉じている状態を本発明における第1の運転状態とし、電磁弁35が開いている状態を本発明における第2の運転状態としてF/F操作量TGNCcbffを補正するようにしてもよい。
(12-2) Correction control of F/F operation amount TGNCcbff by heat pump controller 32 (part 2)
In the above embodiment, the F/F operation amount TGNCcbff is corrected with the battery cooling (single) mode as the first operating state in the present invention, and the battery cooling (priority) + air conditioning mode as the second operating state in the present invention. However, not limited to this, the state in which the
その場合は、運転状態判定部108に車両用空気調和装置1がバッテリ冷却(優先)+空調モードであって、電磁弁35が閉じている(第1の運転状態)か、電磁弁35が開いている(第2の運転状態)かが入力されることになる。そして、バッテリ冷却(優先)+空調モードにおいて電磁弁35が閉じている場合、運転状態判定部108は切換器109を補正無し(0)側に切り換える。従って、バッテリ冷却(優先)+空調モードにおいて、電磁弁35が閉じているときには、切換器109から補正無し(0)の補正値TGNCcbhosが出力され、加算器106に入力されるので、F/F操作量演算部92で算出されたF/F操作量TGNCcbff0は補正されずにそのままF/F操作量TGNCcbffとして加算器94に入力されることになる。尚、運転状態判定部108はバッテリ冷却(単独)モードや他の空調運転もバッテリ冷却(優先)+空調モードであって電磁弁35が閉じている状態と同様に扱う。
In that case, the operating
他方、バッテリ冷却(優先)+空調モードであって、電磁弁35が開いた場合、運転状態判定部108は切換器109を協調用補正値TGNCcbhos1側に切り換える。従って、バッテリ冷却(優先)+空調モードにおいて電磁弁35が開いているときには、切換器109から協調用補正値TGNCcbhos1が補正値TGNCcbhosとして出力され、加算器106に入力されるので、F/F操作量演算部92で算出されたF/F操作量TGNCcbff0に協調用補正値TGNCcbhos1が加算された値がF/F操作量TGNCcbffとして加算器94に入力されることになる。
On the other hand, when the
このように、ヒートポンプコントローラ32が、バッテリ冷却(優先)+空調モードにおいて、電磁弁35を開いたとき、バッテリ冷却(単独)モードよりも、F/F操作量演算部92により算出されるF/F操作量TGNCcbffを大きくする方向で補正するようにすれば、電磁弁35の開閉に応じて細かくF/F操作量TGNCcbffを補正することができるようになる。
In this way, when the
(12-3)ヒートポンプコントローラ32によるF/F操作量TGNCcffの補正制御(その1)
先ず、図12と図15を参照しながら冷房モードと空調(優先)+バッテリ冷却モードでのF/F操作量TGNCcffの補正制御の一例について説明する。図12中のヒートポンプコントローラ32の協調用補正値演算部102は、下記式(V)を用いてF/F操作量TGNCcffの協調用補正値TGNCchos1を算出する。
TGNCcffhos1=K2×(Tw-TWO)×Gw×Cpw×γw×4.186×103×16.7
・・(V)
ここで、Twは熱媒体温度、TWOは目標熱媒体温度、Gwは機器温度調整装置61内の熱媒体の流量であり、何れも協調用補正値演算部102に入力される。K2は係数、Cpwは熱媒体の定常比熱、γwは熱媒体の比重である。即ち、協調用補正値演算部102は冷媒-熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64Aの入口側の熱媒体の温度である熱媒体温度Twとその目標温度である目標熱媒体温度TWOとの差(Tw-TWO)に基づいて協調用補正値TGNCchos1を算出する。そして、熱媒体温度Twは冷媒-熱媒体熱交換器64により冷却される対象の温度であり、目標熱媒体温度TWOはその目標温度であるので、協調用補正値TGNCchos1は熱媒体温度Twが目標熱媒体温度TWOより高い程、大きくなる。
(12-3) Correction control of F/F operation amount TGNCcff by heat pump controller 32 (part 1)
First, an example of correction control of the F/F manipulated variable TGNCcff in the cooling mode and the air conditioning (priority)+battery cooling mode will be described with reference to FIGS. 12 and 15. FIG. The correction
TGNCcffhos1=K2×(Tw−TWO)×Gw×Cpw×γw×4.186×10 3 ×16.7
..(V)
Here, Tw is the heat medium temperature, TWO is the target heat medium temperature, and Gw is the flow rate of the heat medium in the device
この協調用補正値演算部102で算出された協調用補正値TGNCchos1は切換器104に入力される。この切換器104には補正無しの値(=0)も入力されており、切換器104は運転状態判定部103により切り換えられ、協調用補正値TGNCchos1か補正無し(0)の何れかを補正値TGNCchosとして出力する。この実施例の運転状態判定部103には車両用空気調和装置1が冷房モード(第1の運転状態)であるか、空調(優先)+バッテリ冷却モード(第2の運転状態)であるかが入力されており、冷房モードである場合、運転状態判定部103は切換器104を補正無し(0)側に切り換える。従って、冷房モードのときには、切換器104から補正無し(0)の補正値TGNCchosが出力され、加算器101に入力されるので、F/F操作量演算部86で算出されたF/F操作量TGNCcff0は補正されずにそのままF/F操作量TGNCcffとして加算器88に入力されることになる。
The correction value for cooperation TGNCchos1 calculated by the correction value for
他方、空調(優先)+バッテリ冷却モードである場合、運転状態判定部103は切換器104を協調用補正値TGNCchos1側に切り換える。従って、空調(優先)+バッテリ冷却モードのときには、切換器104から協調用補正値TGNCchos1が補正値TGNCchosとして出力され、加算器101に入力されるので、F/F操作量演算部86で算出されたF/F操作量TGNCcff0に協調用補正値TGNCchos1が加算された値がF/F操作量TGNCcffとして加算器88に入力されることになる。
On the other hand, in the air conditioning (priority)+battery cooling mode, the operating
この様子が図15に示されている。図15の最上段は運転モード(運転状態)を示しており、上から二段目は電磁弁35の状態を示し、上から三段目は電磁弁69の状態を示している。また、下から二段目は加算器101から出力されるF/F操作量TGNCcffの値を示しており、最下段は圧縮機目標回転数TGNCcの変化を示している。図中X3が協調用補正値TGNCchos1によるオフセット分であり、X4は運転モードが切り換わった後に、F/B操作量演算部87により算出されるF/B操作量TGNCcfbによる変化を示している。
This situation is shown in FIG. 15 shows the operation mode (operating state), the second row from the top shows the state of the
このように、この実施例では空調(優先)+バッテリ冷却モード(第2の運転状態)においては、冷房モード(第1の運転状態)よりも、F/F操作量演算部86により算出されるF/F操作量TGNCcffを大きくする方向で補正するようにしたので、冷房モードから空調(優先)+バッテリ冷却モードに切り換わったときの圧縮機2の能力(圧縮機目標回転数TGNCc)不足を迅速に解消し、即応性を向上させて、信頼性と商品性の改善を図ることができるようになる。
Thus, in this embodiment, in the air conditioning (priority)+battery cooling mode (second operating state), the F/F operation
また、ヒートポンプコントローラ32はF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部87が算出したF/B操作量TGNCcfbを加算した値に基づいて目標圧縮機回転数TGNCcを決定するので、空調(優先)+バッテリ冷却モードに切り換わった後、時間が経過するに応じて目標圧縮機回転数TGNCcは吸熱器温度Teを目標吸熱器温度TEOに収束させる方向に支障無く変化することになる。
Further, the
また、電磁弁69を開いたときの吸熱器温度Teに基づく圧縮機2の回転数制御の追従性を維持し、且つ、バッテリ55の冷却の即応性も確保することができるようになる。更に、電磁弁69を閉じたときにも、圧縮機2の回転数制御の追従性を維持して車室内が過剰に冷房される不都合(所謂オーバーシュート)も回避することができるようになる。
In addition, it is possible to maintain followability of the rotation speed control of the
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32が、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいては、冷媒-熱媒体熱交換器64により冷却される対象の温度である熱媒体温度Twと目標熱媒体温度TWOに基づいてF/F操作量TGNCcffを補正する協調用補正値TGNCchos1を算出するようにしているので、冷媒-熱媒体熱交換器64の負荷に応じてF/F操作量TGNCcffを精度良く補正することができるようになる。
Further, in the embodiment, the
(12-4)ヒートポンプコントローラ32によるF/F操作量TGNCcffの補正制御(その2)
尚、上記実施例では冷房モードを本発明における第1の運転状態、空調(優先)+バッテリ冷却モードを本発明における第2の運転状態としてF/F操作量TGNCcffの補正を行ったが、それに限らず、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて電磁弁69が閉じている状態を本発明における第1の運転状態とし、電磁弁69が開いている状態を本発明における第2の運転状態としてF/F操作量TGNCcffを補正するようにしてもよい。
(12-4) Correction control of F/F operation amount TGNCcff by heat pump controller 32 (part 2)
In the above embodiment, the F/F operation amount TGNCcff is corrected with the cooling mode as the first operating state in the present invention and the air conditioning (priority)+battery cooling mode as the second operating state in the present invention. However, the state in which the
その場合は、運転状態判定部103に車両用空気調和装置1が空調(優先)+バッテリ冷却モードであって、電磁弁69が閉じている(第1の運転状態)か、電磁弁69が開いている(第2の運転状態)かが入力されることになる。そして、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて電磁弁69が閉じている場合、運転状態判定部103は切換器104を補正無し(0)側に切り換える。従って、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて、電磁弁69が閉じているときには、切換器104から補正無し(0)の補正値TGNCchosが出力され、加算器101に入力されるので、F/F操作量演算部86で算出されたF/F操作量TGNCcff0は補正されずにそのままF/F操作量TGNCcffとして加算器88に入力されることになる。尚、運転状態判定部103は冷房モード他の空調運転も空調(優先)+バッテリ冷却モードであって電磁弁69が閉じている状態と同様に扱う。
In that case, the operating
他方、空調(優先)+バッテリ冷却モードであって、電磁弁69が開いた場合、運転状態判定部103は切換器104を協調用補正値TGNCchos1側に切り換える。従って、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて電磁弁69が開いているときには、切換器104から協調用補正値TGNCchos1が補正値TGNCchosとして出力され、加算器101に入力されるので、F/F操作量演算部86で算出されたF/F操作量TGNCcff0に協調用補正値TGNCchos1が加算された値がF/F操作量TGNCcffとして加算器88に入力されることになる。
On the other hand, when the
このように、ヒートポンプコントローラ32が、空調(優先)+バッテリ冷却モードにおいて、電磁弁69を開いたとき、冷房モードよりも、F/F操作量演算部86により算出されるF/F操作量TGNCcffを大きくする方向で補正するようにすれば、電磁弁69の開閉に応じて細かくF/F操作量TGNCcffを補正することができるようになる。
Thus, when the
尚、前述した実施例では熱媒体温度Twを冷媒-熱媒体熱交換器64により冷却される対象の温度として採用したが、バッテリ温度Tcellを採用してもよい。また、実施例では熱媒体を循環させてバッテリ55の温調を行うようにしたが、それに限らず、冷媒とバッテリ55(被温調対象)を直接熱交換させるようにしてもよい。その場合には、バッテリ冷却(単独)モードやバッテリ冷却(優先)+空調モードにおいて、冷媒-熱媒体熱交換器64の温度で圧縮機2の回転数を制御するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the heat medium temperature Tw is used as the temperature of the object to be cooled by the refrigerant-heat
また、実施例では車室内の冷房とバッテリ55の冷却を同時に行う空調(優先)+バッテリ冷却モードとバッテリ冷却(優先)+空調モードで車室内を冷房しながらバッテリ55を冷却することができる車両用空気調和装置1で説明したが、バッテリ55の冷却は冷房中に限らず、他の空調運転、例えば前述した除湿暖房モードとバッテリ55の冷却を同時に行うようにしてもよい。その場合には除湿暖房モードも本発明における空調(単独)モードとなり、電磁弁69を開き、冷媒配管13Fを経て吸熱器9に向かう冷媒の一部を分岐配管67に流入させ、冷媒-熱媒体熱交換器64に流すことになる。
In addition, in the embodiment, the air conditioning (priority) + battery cooling mode and battery cooling (priority) + air conditioning mode for simultaneously cooling the vehicle interior and the
更に、実施例では電磁弁35を吸熱器用弁装置、電磁弁69を被温調対象用弁装置としたが、室内膨張弁8や補助膨張弁68を全閉可能な電動弁にて構成した場合には、各電磁弁35や69は不要となり、室内膨張弁8が本発明における吸熱器用弁装置となり、補助膨張弁68が被温調対象用弁装置となる。
Further, in the embodiment, the
更にまた、実施例では吸熱器9と冷媒-熱媒体熱交換器64を本発明における蒸発器としたが、請求項1及び請求項2の発明はそれに限らず、例えば車室内に供給される空気を冷却するメインの蒸発器(実施例の吸熱器9)の他に、もう一つの蒸発器(リアシート用蒸発器等、車室内の他の箇所の冷房、若しくは、車室外の車両の他の箇所を冷却するための蒸発器)を備えた車両用空気調和装置にも有効である。
Furthermore, in the embodiment, the
その場合、メインの蒸発器と、もう一つの蒸発器(リアシート用蒸発器等)のうちの何れかで冷媒を蒸発させる運転状態が本発明における第1の運転状態となり、双方の蒸発器で冷媒を蒸発させる運転状態が第2の運転状態となる。 In that case, the operating state in which the refrigerant is evaporated in one of the main evaporator and the other evaporator (rear seat evaporator, etc.) is the first operating state in the present invention, and the refrigerant is evaporated in both evaporators. is the second operating state.
また、請求項1及び請求項2の発明は、実施例の吸熱器9と冷媒-熱媒体熱交換器64に加えて、もう一つの蒸発器(リアシート用蒸発器等)を設けた車両用空気調和装置にも有効である。その場合には、実施例と上記の組み合わせの他に、例えば、吸熱器9と、もう一つの蒸発器(リアシート用蒸発器等)で冷媒を蒸発させる運転状態が本発明における第1の運転状態となり、吸熱器9と、もう一つの蒸発器(リアシート用蒸発器等)と、冷媒-熱媒体熱交換器64で冷媒を蒸発させる運転状態が本発明における第2の運転状態となる。
Further, the inventions of
更に、実施例で説明した冷媒回路Rの構成や数値はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。更にまた、実施例では暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード等の各運転モードを有する車両用空気調和装置1で本発明を説明したが、それに限らず、例えば冷房モード、空調(優先)+バッテリ冷却モード、バッテリ冷却(優先)+空調モード、バッテリ冷却(単独)モードを実行可能とされた車両用空気調和装置にも本発明は有効である。 Furthermore, the configuration and numerical values of the refrigerant circuit R described in the embodiment are not limited to that, and needless to say, can be changed without departing from the gist of the present invention. Furthermore, in the embodiments, the present invention has been described with the vehicle air conditioner 1 having each operation mode such as heating mode, dehumidifying heating mode, dehumidifying cooling mode, cooling mode, air conditioning (priority) + battery cooling mode, etc. However, the present invention is also effective for vehicle air conditioners capable of executing cooling mode, air conditioning (priority) + battery cooling mode, battery cooling (priority) + air conditioning mode, and battery cooling (single) mode, for example. .
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
3 空気流通路
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(蒸発器)
11 制御装置
32 ヒートポンプコントローラ(制御装置の一部を構成)
35 電磁弁(吸熱器用弁装置)
45 空調コントローラ(制御装置の一部を構成)
55 バッテリ(被温調対象)
61 機器温度調整装置
64 冷媒-熱媒体熱交換器(蒸発器、被温調対象用熱交換器)
68 補助膨張弁
69 電磁弁(被温調対象用弁装置)
72 車両コントローラ
73 バッテリコントローラ
77 バッテリ温度センサ
76 熱媒体温度センサ
R 冷媒回路
1
11
35 Solenoid valve (valve device for heat absorber)
45 air conditioning controller (constitutes part of the control device)
55 Battery (target for temperature control)
61 Equipment
68
72
Claims (7)
冷媒を蒸発させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
冷媒を蒸発させて車両に搭載された被温調対象を冷却するための被温調対象用熱交換器と、
前記吸熱器への冷媒の流通を制御する吸熱器用弁装置と、
前記被温調対象用熱交換器への冷媒の流通を制御する被温調対象用弁装置と、
制御装置を少なくとも備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は少なくとも、
前記被温調対象用弁装置を開き、前記被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させ、該被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御し、前記吸熱器用弁装置を閉じる被温調対象冷却(単独)モードと、
前記被温調対象用弁装置を開き、前記被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させ、該被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御し、前記吸熱器の温度に基づいて前記吸熱器用弁装置を開閉制御することにより、前記吸熱器で冷媒を蒸発させる被温調対象冷却(優先)+空調モードを有し、
前記被温調対象冷却(単独)モード及び前記被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいて、前記被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算により前記圧縮機の目標回転数を算出すると共に、
前記被温調対象冷却(優先)+空調モードのなかで、前記被温調対象冷却(単独)モードよりも、前記フィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正することを特徴とする車両用空気調和装置。 a compressor that compresses a refrigerant;
a heat absorber for evaporating the refrigerant and cooling the air supplied to the vehicle interior;
a temperature control object heat exchanger for evaporating a refrigerant to cool a temperature control object mounted on a vehicle;
a heat absorber valve device for controlling the flow of refrigerant to the heat absorber;
a temperature control target valve device for controlling the flow of refrigerant to the temperature control target heat exchanger;
In a vehicle air conditioner that includes at least a control device and air-conditions a vehicle interior,
The control device at least
The temperature control target valve device is opened, the refrigerant is evaporated in the temperature control target heat exchanger, and the compressor is operated based on the temperature of the temperature control target heat exchanger or the temperature of the target cooled by it. A temperature-controlled target cooling (single) mode in which the number of rotations is controlled and the heat sink valve device is closed;
The temperature control target valve device is opened, the refrigerant is evaporated in the temperature control target heat exchanger, and the compressor is operated based on the temperature of the temperature control target heat exchanger or the temperature of the target cooled by it. and controls the opening and closing of the heat absorber valve device based on the temperature of the heat absorber to evaporate the refrigerant in the heat absorber.
In the temperature-controlled object cooling (single) mode and the temperature-controlled object cooling (priority) + air conditioning mode, by feedforward calculation based on the target temperature of the temperature-controlled object heat exchanger or the object cooled by it While calculating the target rotation speed of the compressor,
In the temperature controlled target cooling (priority) + air conditioning mode, the feedforward manipulated variable calculated by the feedforward calculation is corrected in a direction to be larger than in the temperature controlled target cooling (single) mode. A vehicle air conditioner characterized by:
前記フィードフォワード操作量と前記フィードバック操作量を加算した値に基づいて前記圧縮機の目標回転数を決定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。 The control device calculates a feedback operation amount of the target rotation speed of the compressor by feedback calculation based on the temperature of the heat exchanger for the temperature control object or the object cooled by it and the target temperature, and
2. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the target rotational speed of the compressor is determined based on the sum of the feedforward manipulated variable and the feedback manipulated variable.
前記被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいて、前記吸熱器用弁装置を開いたとき、前記被温調対象冷却(単独)モードよりも、前記被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用空気調和装置。In the temperature-controlled object cooling (priority) + air-conditioning mode, when the heat absorber valve device is opened, the temperature-controlled object heat exchanger or its cooling is more effective than the temperature-controlled object cooling (single) mode. 3. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the feedforward manipulated variable calculated by the feedforward calculation based on the target temperature of the object to be adjusted is corrected in the direction of increasing it.
前記被温調対象冷却(優先)+空調モードにおいては、前記吸熱器により冷却される対象の温度と前記吸熱器の目標温度に基づいて前記フィードフォワード操作量を補正する補正値を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。In the temperature controlled object cooling (priority) + air conditioning mode, a correction value for correcting the feedforward manipulated variable is calculated based on the temperature of the object to be cooled by the heat absorber and the target temperature of the heat absorber. 4. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 3.
前記吸熱器用弁装置を開き、前記吸熱器で冷媒を蒸発させ、該吸熱器の温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御し、前記被温調対象用弁装置を閉じる空調(単独)モードと、An air conditioning (single) mode in which the heat absorber valve device is opened, the refrigerant is evaporated in the heat absorber, the rotation speed of the compressor is controlled based on the temperature of the heat absorber, and the temperature controlled valve device is closed. and,
前記吸熱器用弁装置を開き、前記吸熱器で冷媒を蒸発させ、該吸熱器の温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御し、前記被温調対象用熱交換器又はそれにより冷却される対象の温度に基づいて前記被温調対象用弁装置を開閉制御することにより、前記被温調対象用熱交換器で冷媒を蒸発させる空調(優先)+被温調対象冷却モードを有し、Open the heat absorber valve device, evaporate the refrigerant in the heat absorber, control the rotation speed of the compressor based on the temperature of the heat absorber, and cool the heat exchanger for temperature control target or the heat exchanger cooled by it. having an air conditioning (priority) + temperature controlled target cooling mode for evaporating refrigerant in the temperature controlled target heat exchanger by opening and closing the temperature controlled target valve device based on the temperature of the target;
前記空調(単独)モード及び前記空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいて、前記吸熱器の目標温度に基づくフィードフォワード演算により前記圧縮機の目標回転数を算出すると共に、In the air conditioning (single) mode and the air conditioning (priority) + temperature controlled cooling mode, a target rotation speed of the compressor is calculated by feedforward calculation based on the target temperature of the heat sink, and
前記空調(優先)+被温調対象冷却モードのなかで、前記空調(単独)モードよりも、前記フィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正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。In the air conditioning (priority) + temperature controlled cooling mode, the feedforward operation amount calculated by the feedforward calculation is corrected to be larger than in the air conditioning (single) mode. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 4.
前記空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいて、前記被温調対象用弁装置を開いたとき、前記空調(単独)モードよりも、前記吸熱器の目標温度に基づくフィードフォワード演算により算出されるフィードフォワード操作量を大きくする方向で補正することを特徴とする請求項5に記載の車両用空気調和装置。In the air conditioning (priority) + temperature controlled target cooling mode, when the temperature controlled target valve device is opened, it is calculated by feedforward calculation based on the target temperature of the heat sink rather than in the air conditioning (single) mode. 6. The vehicle air conditioner according to claim 5, wherein the correction is performed in the direction of increasing the feedforward manipulated variable.
前記空調(優先)+被温調対象冷却モードにおいては、前記被温調対象用熱交換器により冷却される対象の温度とその目標温度に基づいて前記フィードフォワード操作量を補正する補正値を算出することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の車両用空気調和装置。In the air conditioning (priority) + temperature controlled target cooling mode, a correction value for correcting the feedforward manipulated variable is calculated based on the temperature of the target cooled by the temperature controlled target heat exchanger and its target temperature. The vehicle air conditioner according to claim 5 or 6, characterized in that:
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