(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024155062
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/633 20140101AFI20241024BHJP
B60H 1/22 20060101ALI20241024BHJP
B60K 1/04 20190101ALI20241024BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20241024BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20241024BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20241024BHJP
H01M 10/6569 20140101ALI20241024BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20241024BHJP
B60L 58/26 20190101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
H01M10/633
B60H1/22 651C
B60K1/04
H01M10/625
H01M10/613
H01M10/6556
H01M10/6569
B60L50/60
B60L58/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023069456
(22)【出願日】2023-04-20
(71)【出願人】
【識別番号】000152826
【氏名又は名称】株式会社日本クライメイトシステムズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】来村 智樹
(72)【発明者】
【氏名】深渡瀬 康平
(72)【発明者】
【氏名】重中 祐昭
(72)【発明者】
【氏名】松浦 孝爾
(72)【発明者】
【氏名】西田 孝則
【テーマコード（参考）】
3D235
3L211
5H031
5H125
【Ｆターム（参考）】
3D235AA01
3D235CC12
3D235CC14
3L211AA10
3L211AA11
3L211BA03
3L211EA32
3L211EA45
3L211EA50
3L211GA26
5H031AA09
5H031HH06
5H031KK08
5H125AA01
5H125AC12
5H125CD06
5H125CD08
5H125EE25
5H125EE64
5H125FF24
(57)【要約】
【課題】環境条件に左右されることなく、バッテリを適切に冷却できるようにする。
【解決手段】冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１０１から吐出された冷媒を外気と熱交換させて凝縮させる室外熱交換器１０２と、室外熱交換器１０２から流出した冷媒を膨張させる膨張弁１０３と、車室内に配設されるとともに膨張弁１０３により膨張した冷媒が導入され、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器１６と、膨張弁１０３により減圧された冷媒が導入され、バッテリＢＴを冷却するバッテリ冷却部１０４と、蒸発器１６の冷却要求量とバッテリ冷却部１０４の冷却要求量とに基づいて、圧縮機１０１の冷媒吐出量を決定する吐出量決定部と、吐出量決定部で決定された冷媒吐出量となるように圧縮機１０１を制御する制御部とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１０１から吐出された冷媒を外気と熱交換させて凝縮させる室外熱交換器１０２と、室外熱交換器１０２から流出した冷媒を膨張させる膨張弁１０３と、車室内に配設されるとともに膨張弁１０３により膨張した冷媒が導入され、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器１６と、膨張弁１０３により減圧された冷媒が導入され、バッテリＢＴを冷却するバッテリ冷却部１０４と、蒸発器１６の冷却要求量とバッテリ冷却部１０４の冷却要求量とに基づいて、圧縮機１０１の冷媒吐出量を決定する吐出量決定部と、吐出量決定部で決定された冷媒吐出量となるように圧縮機１０１を制御する制御部とを備えている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行用モータ及び当該走行用モータに電力を供給するバッテリを備えた自動車に搭載される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮し吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を外気と熱交換させて凝縮させる室外熱交換器と、
前記室外熱交換器から流出した冷媒を膨張させる膨張弁と、
車室内に配設されるとともに前記膨張弁により膨張した冷媒が導入され、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器と、
前記膨張弁により減圧された冷媒が導入され、前記バッテリを冷却するバッテリ冷却部と、
前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量を取得する冷却要求量取得部と、
前記冷却要求量取得部で取得された前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて、前記圧縮機の冷媒吐出量を決定する吐出量決定部と、
前記吐出量決定部で決定された冷媒吐出量となるように前記圧縮機を制御する制御部とを備える、冷凍サイクル装置。
冷媒を圧縮し吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を外気と熱交換させて凝縮させる室外熱交換器と、
前記室外熱交換器から流出した冷媒を膨張させる膨張弁と、
車室内に配設されるとともに前記膨張弁により膨張した冷媒が導入され、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器と、
前記膨張弁により減圧された冷媒が導入され、前記バッテリを冷却するバッテリ冷却部と、
前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量を取得する冷却要求量取得部と、
前記冷却要求量取得部で取得された前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて、前記圧縮機の冷媒吐出量を決定する吐出量決定部と、
前記吐出量決定部で決定された冷媒吐出量となるように前記圧縮機を制御する制御部とを備える、冷凍サイクル装置。
【請求項2】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記室外熱交換器から流出した冷媒流れを前記蒸発器と前記バッテリ冷却部とに分岐させる分岐部と、
前記分岐部から分岐する冷媒流路の一方あるいは両方を開閉する電磁弁とを備え、
前記制御部は、前記冷却要求量取得部で取得された前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて前記電磁弁を制御する、冷凍サイクル装置。
前記室外熱交換器から流出した冷媒流れを前記蒸発器と前記バッテリ冷却部とに分岐させる分岐部と、
前記分岐部から分岐する冷媒流路の一方あるいは両方を開閉する電磁弁とを備え、
前記制御部は、前記冷却要求量取得部で取得された前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて前記電磁弁を制御する、冷凍サイクル装置。
【請求項3】
請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記制御部は、前記蒸発器の冷却要求量が０よりも大きく、かつ、前記バッテリ冷却部の冷却要求量が０である場合には前記蒸発器にのみ冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御し、前記蒸発器の冷却要求量が０であり、かつ、前記バッテリ冷却部の冷却要求量が０よりも大きい場合には前記バッテリ冷却部にのみ冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御し、前記蒸発器の冷却要求量及び前記バッテリ冷却部の冷却要求量の両方が０よりも大きい場合には前記蒸発器及び前記バッテリ冷却部の両方に冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御する、冷凍サイクル装置。
前記制御部は、前記蒸発器の冷却要求量が０よりも大きく、かつ、前記バッテリ冷却部の冷却要求量が０である場合には前記蒸発器にのみ冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御し、前記蒸発器の冷却要求量が０であり、かつ、前記バッテリ冷却部の冷却要求量が０よりも大きい場合には前記バッテリ冷却部にのみ冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御し、前記蒸発器の冷却要求量及び前記バッテリ冷却部の冷却要求量の両方が０よりも大きい場合には前記蒸発器及び前記バッテリ冷却部の両方に冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御する、冷凍サイクル装置。
【請求項4】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器の温度を測定する蒸発器温度センサと、
環境条件から目標蒸発器温度を演算する目標蒸発器温度演算部とを備え、
前記冷却要求量取得部は、前記目標蒸発器温度演算部で演算された前記目標蒸発器温度と、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の温度との偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、前記蒸発器の冷却要求量を演算し、取得するように構成されている、冷凍サイクル装置。
前記蒸発器の温度を測定する蒸発器温度センサと、
環境条件から目標蒸発器温度を演算する目標蒸発器温度演算部とを備え、
前記冷却要求量取得部は、前記目標蒸発器温度演算部で演算された前記目標蒸発器温度と、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の温度との偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、前記蒸発器の冷却要求量を演算し、取得するように構成されている、冷凍サイクル装置。
【請求項5】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記バッテリの温度、前記バッテリ冷却部の温度及び前記バッテリ冷却部を流通する冷媒温度の少なくとも１つを測定するバッテリ関連温度センサと、
環境条件から目標バッテリ温度を演算する目標バッテリ温度演算部とを備え、
前記冷却要求量取得部は、前記目標バッテリ温度演算部で演算された前記目標バッテリ温度と、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度との偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、前記バッテリ冷却部の冷却要求量を演算し、取得するように構成されている、冷凍サイクル装置。
前記バッテリの温度、前記バッテリ冷却部の温度及び前記バッテリ冷却部を流通する冷媒温度の少なくとも１つを測定するバッテリ関連温度センサと、
環境条件から目標バッテリ温度を演算する目標バッテリ温度演算部とを備え、
前記冷却要求量取得部は、前記目標バッテリ温度演算部で演算された前記目標バッテリ温度と、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度との偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、前記バッテリ冷却部の冷却要求量を演算し、取得するように構成されている、冷凍サイクル装置。
【請求項6】
請求項５に記載の冷凍サイクル装置において、
前記バッテリ冷却部が有する複数の冷媒流路の冷媒温度をそれぞれ測定する複数のバッテリ冷却部冷媒温度センサにより前記バッテリ関連温度センサが構成され、
前記冷却要求量取得部は、複数の前記バッテリ冷却部冷媒温度センサで測定された複数の冷媒温度のうちのいずれか１つ、または複数の冷媒温度の平均値を用いて、前記バッテリ冷却部の冷却要求量を演算する、冷凍サイクル装置。
前記バッテリ冷却部が有する複数の冷媒流路の冷媒温度をそれぞれ測定する複数のバッテリ冷却部冷媒温度センサにより前記バッテリ関連温度センサが構成され、
前記冷却要求量取得部は、複数の前記バッテリ冷却部冷媒温度センサで測定された複数の冷媒温度のうちのいずれか１つ、または複数の冷媒温度の平均値を用いて、前記バッテリ冷却部の冷却要求量を演算する、冷凍サイクル装置。
【請求項7】
請求項１、５、６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記自動車の外部の空気温度を測定する外気温度センサを備え、
前記制御部は、前記外気温度センサで測定された前記空気温度と、バッテリの温度とに基づいて、前記バッテリ冷却部の冷却要求量の上限または下限を決定する、冷凍サイクル装置。
前記自動車の外部の空気温度を測定する外気温度センサを備え、
前記制御部は、前記外気温度センサで測定された前記空気温度と、バッテリの温度とに基づいて、前記バッテリ冷却部の冷却要求量の上限または下限を決定する、冷凍サイクル装置。
【請求項8】
請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器の表面温度を測定する蒸発器温度センサを備え、
前記蒸発器へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により開放されている状態で、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の表面温度が第１の所定温度より低い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記蒸発器へ流入する冷媒流路を閉じるとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を減少させ、一方、前記蒸発器へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により閉じられている状態で、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の表面温度が前記第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度よりも高い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記蒸発器へ流入する冷媒流路を開放するとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を増加させるように構成されている、冷凍サイクル装置。
前記蒸発器の表面温度を測定する蒸発器温度センサを備え、
前記蒸発器へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により開放されている状態で、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の表面温度が第１の所定温度より低い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記蒸発器へ流入する冷媒流路を閉じるとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を減少させ、一方、前記蒸発器へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により閉じられている状態で、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の表面温度が前記第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度よりも高い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記蒸発器へ流入する冷媒流路を開放するとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を増加させるように構成されている、冷凍サイクル装置。
【請求項9】
請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記バッテリの温度、前記バッテリ冷却部の温度及び前記バッテリ冷却部を流通する冷媒温度の少なくとも１つを測定するバッテリ関連温度センサを備え、
前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により開放されている状態で、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度が第３の所定温度より低い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路を閉じるとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記バッテリ冷却部の冷却要求量を減少させ、一方、前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により閉じられている状態で、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度が前記第３の所定温度よりも高く設定された第４の所定温度よりも高い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路を開放するとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を増加させるように構成されている、冷凍サイクル装置。
前記バッテリの温度、前記バッテリ冷却部の温度及び前記バッテリ冷却部を流通する冷媒温度の少なくとも１つを測定するバッテリ関連温度センサを備え、
前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により開放されている状態で、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度が第３の所定温度より低い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路を閉じるとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記バッテリ冷却部の冷却要求量を減少させ、一方、前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により閉じられている状態で、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度が前記第３の所定温度よりも高く設定された第４の所定温度よりも高い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路を開放するとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を増加させるように構成されている、冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１には、電気自動車に搭載される冷凍サイクル装置が開示されている。この冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、走行用モータに電力を供給するバッテリを冷却するための冷却器とを備えており、バッテリの目標冷却量と、室内蒸発器での目標冷却量とを個別に取得可能に構成されている。特許文献１の制御部は、バッテリの目標冷却量が室内蒸発器での目標冷却量よりも小さい場合、室内蒸発器での目標冷却量に関連する物理量に基づいて圧縮機の冷媒吐出量を制御し、一方、バッテリの目標冷却量が室内蒸発器での目標冷却量よりも大きい場合、バッテリの目標冷却量に関連する物理量に基づいて圧縮機の冷媒吐出量を制御するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－７１２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、例えばハイブリッド自動車では、車室内のみを冷却する車室内単独冷却モード、バッテリのみを冷却するバッテリ単独冷却モード、車室内の冷却とバッテリの冷却を同時に実行する協調制御モードの３種類のモードが考えられる。自動車の運転状況などに応じて、これら３種類のモードの中から適したモードに切り替えて車室内の冷却とバッテリの冷却を最適なタイミングで行う必要があるが、協調制御モードにおいては、車室内の乗員の快適性に関わる車室内冷却性能と、バッテリの寿命に係るバッテリ冷却性能が共に所定の要求を満足するように圧縮機を作動させなければならない。
【0005】
例えば、協調制御モード時に、車室内の冷却要求量のみによって圧縮機の目標冷媒吐出量を決定してしまうと、外気温度等の環境条件次第でバッテリの冷却不足が発生するおそれがあった。
【0006】
本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、環境条件に左右されることなく、バッテリを適切に冷却できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、走行用モータ及び当該走行用モータに電力を供給するバッテリを備えた自動車に搭載される冷凍サイクル装置を前提とすることができる。冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を外気と熱交換させて凝縮させる室外熱交換器と、前記室外熱交換器から流出した冷媒を膨張させる膨張弁と、車室内に配設されるとともに前記膨張弁により膨張した冷媒が導入され、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器と、前記膨張弁により減圧された冷媒が導入され、前記バッテリを冷却するバッテリ冷却部とを備えているので、蒸発器によって車室内の冷房が可能になるとともに、バッテリ冷却部によってバッテリの冷却も可能になる。車室内の冷房とバッテリの冷却は同時に行うこともできるし、一方のみ行うこともできる。
【0008】
さらに、冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量を取得する冷却要求量取得部と、前記冷却要求量取得部で取得された前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて、前記圧縮機の冷媒吐出量を決定する吐出量決定部と、前記吐出量決定部で決定された冷媒吐出量となるように前記圧縮機を制御する制御部とを備えている。冷却要求量取得部は、蒸発器の冷却要求量を取得する部分と、バッテリ冷却部の冷却要求量を取得する部分とで構成されていてもよい。
【0009】
この構成によれば、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒が室外熱交換器によって凝縮された後、膨張弁を介して膨張してから蒸発器に導入されると、蒸発器内で蒸発する。これにより、車室内へ送風される空気が蒸発器によって冷却される。一方、膨張弁を介して膨張したバッテリ冷却部に導入されると、走行用モータに電力を供給するためのバッテリが冷却されるので、バッテリの温度上昇を抑制できる。
【0010】
例えば、蒸発器の冷却要求量が高く、バッテリの冷却が不要な場合には、車室内単独冷却モードとなり、車室内単独冷却モードに適した冷媒吐出量となるように圧縮機が制御される。また、バッテリの冷却要求量が高く、車室内の冷却が不要な場合には、バッテリ単独冷却モードとなり、バッテリ単独冷却モードに適した冷媒吐出量となるように圧縮機が制御される。一方、車室内の冷却とバッテリの冷却を同時に実行する必要がある時には、協調制御モードとなる。このとき、蒸発器の冷却要求量とバッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて決定された冷媒吐出量となるように圧縮機が制御されるので、車室内の冷却要求量のみによって決定された冷媒吐出量とはならず、バッテリの冷却要求量も考慮された冷媒吐出量になるので、協調制御モード時に、環境条件に左右されることなく、バッテリを適切に冷却することが可能になる。
【0011】
冷凍サイクル装置は、前記室外熱交換器から流出した冷媒流れを前記蒸発器と前記バッテリ冷却部とに分岐させる分岐部と、前記分岐部から分岐する冷媒流路の一方あるいは両方を開閉する電磁弁とを備えていてもよい。この場合、前記制御部は、前記冷却要求量取得部で取得された前記蒸発器の冷却要求量と前記バッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて前記電磁弁を制御することができる。
【0012】
例えば、前記制御部は、前記蒸発器の冷却要求量が０よりも大きく、かつ、前記バッテリ冷却部の冷却要求量が０である場合には前記蒸発器にのみ冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御し、前記蒸発器の冷却要求量が０であり、かつ、前記バッテリ冷却部の冷却要求量が０よりも大きい場合には前記バッテリ冷却部にのみ冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御し、前記蒸発器の冷却要求量及び前記バッテリ冷却部の冷却要求量の両方が０よりも大きい場合には前記蒸発器及び前記バッテリ冷却部の両方に冷媒が導入されるように前記電磁弁を制御することで、車室内単独冷却モード、バッテリ単独冷却モード及び協調制御モードの各モードに適した冷媒吐出量となるように圧縮機を制御できる。
【0013】
冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の温度を測定する蒸発器温度センサと、環境条件から目標蒸発器温度を演算する目標蒸発器温度演算部とを備えていてもよい。この場合、前記冷却要求量取得部は、前記目標蒸発器温度演算部で演算された前記目標蒸発器温度と、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の温度との偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、前記蒸発器の冷却要求量を演算し、取得するように構成することができる。これにより、目標蒸発器温度と蒸発器の温度とが考慮された冷却要求量を取得できるので、車室内を適切に冷房できる。
【0014】
冷凍サイクル装置は、前記バッテリの温度、前記バッテリ冷却部の温度及び前記バッテリ冷却部を流通する冷媒温度の少なくとも１つを測定するバッテリ関連温度センサと、環境条件から目標バッテリ温度を演算する目標バッテリ温度演算部とを備えていてもよい。この場合、前記冷却要求量取得部は、前記目標バッテリ温度演算部で演算された前記目標バッテリ温度と、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度との偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、前記バッテリ冷却部の冷却要求量を演算し、取得するように構成することができる。これにより、目標バッテリ温度とバッテリ関連温度が考慮された冷却要求量を取得できるので、バッテリを適切に冷却できる。
【0015】
また、冷凍サイクル装置は、前記バッテリ冷却部が有する複数の冷媒流路の冷媒温度をそれぞれ測定する複数のバッテリ冷却部冷媒温度センサを備えていてもよい。バッテリ冷却部冷媒温度センサの数は、例えば２以上とすることができる。バッテリ冷却部冷媒温度センサは、冷媒流路ごとに配設されており、配設されている冷媒流路を流通する冷媒温度を測定可能に構成されている。この場合、前記冷却要求量取得部は、複数の前記バッテリ冷却部冷媒温度センサで測定された複数の冷媒温度のうちのいずれか１つ、または複数の冷媒温度の平均値を用いて、前記バッテリ冷却部の冷却要求量を演算することができる。
【0016】
冷凍サイクル装置は、前記自動車の外部の空気温度を測定する外気温度センサを備えていてもよい。外気温度センサは、自動車の車室外の空気温度、即ち外気温度を測定するためのセンサであってもよく、自動車の外部に配設されている。この外気温度センサを設ける場合、前記制御部は、前記外気温度センサで測定された前記空気温度と、バッテリの温度とに基づいて、前記バッテリ冷却部の冷却要求量の上限または下限を決定することができるので、バッテリ冷却部の冷却要求量の上限及び下限を適切な量にすることができる。
【0017】
冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の表面温度を測定する蒸発器温度センサを備えていてもよい。蒸発器温度センサは蒸発器の表面ないし空気通過方向下流において蒸発器の表面に近接した箇所に配設することができる。この蒸発器温度センサを配設する場合、前記蒸発器へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により開放されている状態で、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の表面温度が第１の所定温度より低い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記蒸発器へ流入する冷媒流路を閉じるとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を減少させることができる。
【0018】
一方、前記蒸発器へ流入する冷媒流路を前記電磁弁により閉じられている状態で、前記蒸発器温度センサで測定された前記蒸発器の表面温度が前記第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度よりも高い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記蒸発器へ流入する冷媒流路を開放するとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を増加させることができる。すなわち、蒸発器の表面温度を考慮した冷却要求量にすることができる。
【0019】
冷凍サイクル装置は、前記バッテリの温度、前記バッテリ冷却部の温度及び前記バッテリ冷却部を流通する冷媒温度の少なくとも１つを測定するバッテリ関連温度センサを備えていてもよい。バッテリ関連温度センサを複数設けて、バッテリの温度、バッテリ冷却部の温度及びバッテリ冷却部を流通する冷媒温度の全てを測定してもよいし、これらのうちの任意の１つまたは２つを測定してもよい。このバッテリ関連温度センサを設ける場合、前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により開放されている状態で、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度が第３の所定温度より低い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路を閉じるとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記バッテリ冷却部の冷却要求量を減少させることができる。
【0020】
一方、前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路が前記電磁弁により閉じられている状態で、前記バッテリ関連温度センサで測定された温度が前記第３の所定温度よりも高く設定された第４の所定温度よりも高い場合、前記制御部は、前記電磁弁を制御して前記バッテリ冷却部へ流入する冷媒流路を開放するとともに、前記冷却要求量取得部で取得する前記蒸発器の冷却要求量を増加させることができる。
【発明の効果】
【0021】
以上説明したように、蒸発器の冷却要求量とバッテリ冷却部の冷却要求量とに基づいて決定された冷媒吐出量となるように圧縮機が制御されるので、車室内の冷却とバッテリの冷却を同時に実行する協調制御モード時に環境条件に左右されることなく、バッテリを適切に冷却でき、その結果、充放電性能の極端な低下やバッテリ寿命の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【0024】
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置１００を備えた車両用空調装置１の概略構成図である。車両用空調装置１は、走行用モータＭ及び当該走行用モータＭに電力を供給するバッテリＢＴを備えた自動車に搭載される。車両用空調装置１が搭載される自動車は、走行用モータＭのみが駆動力の全てを発生する電気自動車であってもよいし、走行用モータＭと内燃機関（図示せず）とが駆動力を発生するハイブリッド自動車であってもよい。ハイブリッド自動車の場合、外部電源（商用電源等）からバッテリＢＴへの充電が可能なプラグインハイブリッド自動車であってもよい。バッテリＢＴは、特に限定されるものではないが、例えばリチウムイオン二次電池等である。このバッテリＢＴは、高温になると寿命が低下するおそれがあるとともに、充放電性能が低下するので、充電中及び放電中、所定の温度以下となるように冷却する必要がある。
【0025】
車両用空調装置１は、空調対象空間である自動車の車室内の空調を行うことができるのに加えて、冷却対象物であるバッテリＢＴの冷却も可能に構成されているので、例えば車両用冷却システム等と呼ぶこともできる。車両用空調装置１は、自動車の車室内の空調を行う必要が無く、かつ、バッテリＢＴの冷却が必要なときには、バッテリＢＴの冷却のみ行うが、自動車の車室内の空調を行う必要があり、かつ、バッテリＢＴの冷却が不要なときには、自動車の車室内の空調のみ行う。また、車両用空調装置１は、自動車の車室内の空調を行う必要があり、かつ、バッテリＢＴの冷却が必要なときには、自動車の車室内の空調と、バッテリＢＴの冷却の両方を行う。
【0026】
本実施形態の説明では、はじめに、自動車の車室内の空調を行う部分について説明する。車両用空調装置１は、自動車の車室内の空気（内気）と、自動車の車室外の空気（外気）との一方または両方を導入して温度調節した後、車室の各部に供給するように構成されている。車両の車室内には、図示しないが、運転席及び助手席からなる前席と、前席の後方に配設される後席とが設けられている。尚、この実施形態の説明では、自動車の前側を単に「前側」といい、自動車の後側を単に「後側」というものとする。
【0027】
車両用空調装置１は、空調ケーシング１０と制御装置（図２に示す）３０とを備えている。空調ケーシング１０は、例えば車室の前端部に配設されたインストルメントパネル（図示せず）の内部に収容されている。空調ケーシング１０は、空気流れ方向上流側から下流側に向かって順に、送風ケーシング１１と、温度調節部１２と、吹出方向切替部１３とを備えている。送風ケーシング１１には、外気導入口１１ａと内気導入口１１ｂとが形成されている。外気導入口１１ａは、例えば図示しないインテークダクトを介して車室外と連通しており、車室外の空気（外気）を導入するようになっている。内気導入口１１ｂは、インストルメントパネルの内部で開口しており、車室内の空気（内気）を導入して車室内に循環させるようになっている。外気導入口１１ａから導入する外気の量が外気導入量となる。内気導入口１１ｂから導入する内気の量が内気循環量となる。
【0028】
送風ケーシング１１の内部には、外気導入口１１ａ及び内気導入口１１ｂを開閉する内外気切替ダンパ１１ｃが配設されている。内外気切替ダンパ１１ｃは、例えば板状の部材で構成することができ、送風ケーシング１１の側壁に対して回動可能に支持されている。内外気切替ダンパ１１ｃは、内外気切替アクチュエータ（内外気切替ダンパ駆動手段）１１ｄによって任意の回動角度となるように駆動される。これによりインテークモードが切り替えられる。内外気切替アクチュエータ１１ｄは、制御装置３０によって制御される。
【0029】
例えば、図１に実線で示すように外気導入口１１ａを全閉にし、かつ、内気導入口１１ｂを全開にするまで内外気切替ダンパ１１ｃを回動させると、インテークモードが内気循環モードとなる。このときの内外気切替ダンパ１１ｃの開度は１００％とする。一方、図１に仮想線で示すように外気導入口１１ａを全開にし、かつ、内気導入口１１ｂを全閉にするまで内外気切替ダンパ１１ｃを回動させると、インテークモードが外気導入モードとなる。このときの内外気切替ダンパ１１ｃの開度は０％とする。そして、内外気切替ダンパ１１ｃの開度が１％～９９％の間にあるときには、外気導入口１１ａと内気導入口１１ｂの両方が開状態となり、内気と外気の両方が温度調節部１２に導入される。このインテークモードが内外気混入モードである。内外気混入モード時には、内外気切替ダンパ１１ｃの開度によって内気と外気の導入比率が変更され、これにより、外気導入量及び内気循環量が変化する。
【0030】
図１に示すように、送風ケーシング１１には、送風機１５が設けられている。送風機１５は、ファン１５ａと、ファン１５ａを駆動するブロアモータ１５ｂとを備えている。ファン１５ａが回転することによって内気及び外気の少なくとも一方が送風ケーシング１１に導入された後、送風ケーシング１１の下流側に設けられている温度調節部１２に送風される。ブロアモータ１５ｂは、印加される電圧を変更することで単位時間当たりの回転数を調整することができるように構成されている。このブロアモータ１５ｂの回転数によって送風量が変化するようになっている。ブロアモータ１５ｂは、制御装置３０によって制御される。
【0031】
温度調節部１２は、送風ケーシング１１から導入された空調用空気の温度調節を行うための部分である。温度調節部１２の内部には、冷却用熱交換器である蒸発器１６と、加熱用熱交換器１７と、エアミックスドア１８とが配設されている。すなわち、温度調節部１２の内部には、空気流れ方向上流側に冷風通路Ｒ１が形成され、この冷風通路Ｒ１に蒸発器１６が収容されている。また、冷風通路Ｒ１の下流側は温風通路Ｒ２とバイパス通路Ｒ３とに分岐しており、温風通路Ｒ２に加熱用熱交換器１７が収容されている。
【0032】
蒸発器１６は、詳細は後述するが、冷凍サイクル装置１００の蒸発器で構成されている。また、加熱用熱交換器１７は、例えば自動車の車室外に搭載されている走行用モータＭやエンジン（図示せず）を冷却するための冷却水が供給されるヒータコア等で構成することができるが、これに限られるものではなく、例えば電気式ヒータ等、空気を加熱することができるものではあればよい。また、電気式ヒータを補助熱源として付加することもできる。また、冷凍サイクル装置１００の凝縮器で加熱用熱交換器１７が構成されていてもよい。
【0033】
エアミックスドア１８は、蒸発器１６と加熱用熱交換器１７の間に配設されており、温風通路Ｒ２の上流端とバイパス通路Ｒ３の上流端とを開閉するものである。エアミックスドア１８は、例えば板状の部材で構成することができ、温度調節部１２の側壁に対して回動可能に支持されている。エアミックスドア１８は、エアミックスアクチュエータ１８ａによって任意の回動角度となるように駆動される。エアミックスアクチュエータ１８ａは、制御装置３０によって制御される。
【0034】
エアミックスドア１８が温風通路Ｒ２の上流端を全開にし、かつ、バイパス通路Ｒ３の上流端を全閉にすると、冷風通路Ｒ１で生成された冷風の全量が温風通路Ｒ２に流入して加熱されるので、吹出方向切替部１３には温風が流入する。一方、エアミックスドア１８が温風通路Ｒ２の上流端を全閉にし、かつ、バイパス通路Ｒ３の上流端を全開にすると、冷風通路Ｒ１で生成された冷風の全量がバイパス通路Ｒ３に流入するので、吹出方向切替部１３には冷風が流入する。エアミックスドア１８が温風通路Ｒ２の上流端及びバイパス通路Ｒ３の上流端を開く回動位置にあるときには、冷風及び温風が混合した状態で吹出方向切替部１３に流入することになる。エアミックスドア１８の回動位置によって吹出方向切替部１３に流入する冷風量と温風量とが変更されて所望温度の調和空気が生成される。尚、エアミックスドア１８は、上記した板状のドアに限られるものではなく、冷風量と温風量とを変更することができる構成であればその構成はどのような構成であってもよい。例えばロータリドアやフィルムドア、ルーバーダンパ等であってもよい。また、温度調節の構成は上記した構成でなくてもよく、冷風量と温風量とを変更することができる構成であればよい。
【0035】
吹出方向切替部１３は、温度調節部１２で温度調節された調和空気を車室の各部に供給するための部分である。吹出方向切替部１３には、デフロスタ吹出口２１と、ベント吹出口２２と、ヒート吹出口２３とが形成されている。デフロスタ吹出口２１は、インストルメントパネルに形成されたデフロスタノズル２４に接続されている。このデフロスタ吹出口２１は、フロントウインドガラス（窓ガラス）Ｇの車室内面に調和空気を供給するためのものである。デフロスタ吹出口２１の内部には、デフロスタ吹出口２１を開閉するためのデフロスタドア２１ａが設けられている。
【0036】
ベント吹出口２２は、インストルメントパネルに形成されたベントノズル２５に接続されている。ベントノズル２５は、前席の乗員の上半身に調和空気を供給するためのものであり、インストルメントパネルの車幅方向中央部と、左右両側にそれぞれ設けられている。ベント吹出口２２の内部には、ベント吹出口２２を開閉するためのベントドア２２ａが設けられている。
【0037】
ヒート吹出口２３は、乗員の足元近傍まで延びるヒートダクト２６に接続されている。ヒートダクト２６は、乗員の足元に調和空気を供給するためのものである。ヒート吹出口２３の内部には、ヒート吹出口２３を開閉するためのヒートドア２３ａが設けられている。
【0038】
デフロスタドア２１ａ、ベントドア２２ａ及びヒートドア２３ａは吹出方向切替アクチュエータ２７によって駆動されて開閉動作する。吹出方向切替アクチュエータ２７は、制御装置３０によって制御される。デフロスタドア２１ａ、ベントドア２２ａ及びヒートドア２３ａは、図示しないがリンクを介して連動するようになっており、例えば、デフロスタドア２１ａが開状態で、ベントドア２２ａ及びヒートドア２３ａが閉状態となるデフロスタモード、デフロスタドア２１ａ及びヒートドア２３ａが閉状態で、ベントドア２２ａが開状態となるベントモード、デフロスタドア２１ａ及びベントドア２２ａが閉状態で、ヒートドア２３ａが開状態となるヒートモード、デフロスタドア２１ａ及びベントドア２２ａが開状態で、ヒートドア２３ａが閉状態となるデフベントモード、デフロスタドア２１ａ及びヒートドア２３ａが開状態で、ベントドア２２ａが閉状態となるバイレベルモード等の複数の吹出モードの内、任意の吹出モードに切り替えられる。車室内の空調を行う部分の制御は全てが自動制御でなくてもよく、たとえば内外気の切替、吹出方向の切替は乗員が操作可能であってもよい。
【0039】
冷凍サイクル装置１００は、車両用空調装置１の一部を構成している。従って、冷凍サイクル装置１００は、走行用モータＭ及び当該走行用モータＭに電力を供給するバッテリＢＴを備えた自動車に搭載されるものである。尚、車室内の空調を行う部分の構造は、上述した例に限定されるものではなく、どのような構造であってよい。
【0040】
冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１０１と、室外熱交換器１０２と、膨張弁１０３と、上記蒸発器１６と、バッテリ冷却部１０４と、第１～第６冷媒配管１１１～１１６とを備えている。圧縮機１０１は、モータを有する電動式の圧縮機で構成されており、冷媒を吸入した後、圧縮し吐出するように構成されている。圧縮機１０１は、制御装置３０に接続されており、制御装置３０によって回転数が制御される。回転数を高めれば高めるほど冷媒吐出量（単位時間当たりの冷媒の吐出量）が増加し、回転数を低くすればするほど冷媒吐出量が減少する。尚、圧縮機１０１は、可変容量型の圧縮機であってもよく、この可変容量型の圧縮機も制御装置３０によって冷媒吐出量を増減できる。
【0041】
室外熱交換器１０２は、圧縮機１０１から吐出された冷媒を外気と熱交換させて凝縮させるための部材であり、車室外に配設されている。室外熱交換器１０２の外部を外気が通過可能になっている。室外熱交換器１０２の冷媒流入側は、第１冷媒配管１１１を介して圧縮機１０１の吐出口（図示せず）と接続されている。室外熱交換器１０２の冷媒流出側は、第２冷媒配管１１２を介して膨張弁１０３の冷媒流入側と接続されている。
【0042】
膨張弁１０３は、室外熱交換器１０２から流出した冷媒を膨張させるための部材である。この実施形態の冷凍サイクル装置１００は、室外熱交換器１０２から流出した冷媒流れを蒸発器１６とバッテリ冷却部１０４とに分岐させるための分岐部１０５を備えている。分岐部１０５は、ブロック状の接続部材で構成することができる。分岐部１０５には、第２冷媒配管１１２の下流側と、第３冷媒配管１１３の上流側と、第４冷媒配管１１４の上流側とが互いに連通可能に接続されている。
【0043】
また、冷凍サイクル装置１００は、分岐部１０５から分岐する冷媒流路の一方あるいは両方を開閉する電磁弁１０６も備えている。すなわち、電磁弁１０６は、第３冷媒配管１１３を開閉するとともに、第４冷媒配管１１４を開閉するように構成されている。電磁弁１０６が第３冷媒配管１１３を開いて第４冷媒配管１１４を閉じることで、膨張弁１０３で膨張した冷媒が第３冷媒配管１１３にのみ流入して第４冷媒配管１１４には流入しなくなる。一方、電磁弁１０６が第３冷媒配管１１３を閉じて第４冷媒配管１１４を開くことで、膨張弁１０３で膨張した冷媒が第３冷媒配管１１３には流入せず、第４冷媒配管１１４にのみ流入する。また、電磁弁１０６が第３冷媒配管１１３及び第４冷媒配管１１４の両方を開くことで、膨張弁１０３で膨張した冷媒が第３冷媒配管１１３及び第４冷媒配管１１４の両方に流入する。電磁弁１０６は、制御装置３０によって制御される。
【0044】
第３冷媒配管１１３の下流側は蒸発器１６の冷媒流入側に接続されている。よって、第３冷媒配管１１３を流通した冷媒は、蒸発器１６に流入する。蒸発器１６は、上述したように車室内に配設されるとともに膨張弁１０３により膨張した冷媒が導入可能に構成されており、ファン１５ａによって車室内へ送風される空気を冷却するための部材である。蒸発器１６は、図示しないが、例えば複数のチューブとフィンとを積層したチューブアンドフィンタイプの熱交換器で構成されている。
【0045】
第４冷媒配管１１４の下流側はバッテリ冷却部１０４の冷媒流入側に接続されている。よって、第４冷媒配管１１４を流通した冷媒は、バッテリ冷却部１０４に流入する。バッテリ冷却部１０４は、膨張弁１０３により減圧された冷媒が導入されるように構成されており、バッテリＢＴを冷却する部分である。バッテリ冷却部１０４の構造は特に限定されるものではないが、例えばバッテリＢＴの外面に沿って延びる複数のチューブ（図示せず）を備えており、各チューブを流通する冷媒がバッテリＢＴと熱交換することで、当該バッテリＢＴの冷却が可能になる。複数のチューブ内には、それぞれ冷媒が流通する冷媒流路が形成されており、各冷媒流路に、膨張弁１０３により減圧された冷媒が導入される。
【0046】
第５冷媒配管１１５は、バッテリ冷却部１０４の流出側と圧縮機１０１の吸入口（図示せず）とを接続する部材である。バッテリ冷却部１０４から流出した冷媒は第５冷媒配管１１５と経て圧縮機１０１に吸入される。
【0047】
第６冷媒配管１１６は、蒸発器１６の流出側と第５冷媒配管１１５とを接続する部材である。蒸発器１６から流出した冷媒は第６冷媒配管１１６と経て圧縮機１０１に吸入される。尚、第６冷媒配管１１６の下流側が圧縮機１０１の吸入口に直接接続されていてもよい。
【0048】
図２に示すように、冷凍サイクル装置１００は、バッテリ温度センサ１２１と、バッテリ冷却部温度センサ１２２と、バッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３と、外気温度センサ１２４と、蒸発器温度センサ１２５とを備えている。バッテリ温度センサ１２１、バッテリ冷却部温度センサ１２２及びバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３は、バッテリＢＴの温度またはバッテリＢＴの温度を推定するのに必要な温度情報を取得するためのバッテリ関連温度センサである。バッテリ温度センサ１２１、バッテリ冷却部温度センサ１２２及びバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３のうち、任意の１つのみまたは任意の２つのみ設けられていてもよい。
【0049】
バッテリ温度センサ１２１、バッテリ冷却部温度センサ１２２、バッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３、外気温度センサ１２４及び蒸発器温度センサ１２５は、制御装置３０に接続されており、所定の短いタイミング（例えば数百ミリ秒）で測定結果を制御装置３０へ出力する。
【0050】
バッテリ温度センサ１２１は、バッテリＢＴの温度を測定するためのセンサであり、バッテリＢＴを構成しているセル（図示せず）近傍またはセルを収容しているケース（図示せず）近傍に配設されている。バッテリ冷却部温度センサ１２２は、バッテリ冷却部１０４の温度を測定するためのセンサであり、バッテリ冷却部１０４の表面またはその近傍に配設されている。バッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３は、バッテリ冷却部を流通する冷媒温度を測定するためのセンサである。バッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３は、バッテリ冷却部１０４が有する冷媒流路の冷媒温度の測定が可能となるように、例えば冷媒流路等に配設される。バッテリ冷却部１０４が複数の冷媒流路を有している場合には、複数の冷媒流路の冷媒温度をそれぞれ測定する複数のバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３を設けることができる。この場合、複数のバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３によりバッテリ関連温度センサが構成されることになる。
【0051】
外気温度センサ１２４は、自動車の外部の空気温度を測定するためのセンサであり、車室外の所定位置に配設されている。外気温度センサ１２４は、制御装置３０に接続されており、所定の短いタイミング（例えば数百ミリ秒）で測定結果を制御装置３０へ出力する。
【0052】
蒸発器温度センサ１２５は、蒸発器１６の表面温度を測定するためのセンサである。蒸発器温度センサ１２５は蒸発器１６の表面ないし空気通過方向下流において蒸発器１６の表面に近接した箇所に配設することができる。
【0053】
制御装置３０は、例えばマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されており、予め記憶されているプログラムにしたがって動作する。制御装置３０が所定のプログラムにしたがって動作することで、目標蒸発器温度演算部３０ａ、目標バッテリ温度演算部３０ｂ、冷却要求量取得部３０ｃ、吐出量決定部３０ｄ及び制御部３０ｅが構成される。
【0054】
目標蒸発器温度演算部３０ａは、環境条件から目標蒸発器温度を演算する部分である。目標蒸発器温度は、蒸発器１６の表面の目標温度ということができる。例えば、図示しないが、車室内の空気温度を測定する内気温度センサ、日射量を測定する日射量センサ、温度設定スイッチ等を冷凍サイクル装置１００が備えている。オートエアコン制御が実行されている場合には、外気温度センサ１２４で測定された外気温度、内気温度センサで測定された内気温度、日射量センサで測定された日射量、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の表面温度、温度設定スイッチで設定された設定温度等に基づいて、車室内に供給する調和空気の目標吹出温度を決定するとともに、この目標吹出温度となるようにエアミックスドア１８の開度を演算し、エアミックスドア１８がこの開度となるようにエアミックスアクチュエータ１８ａを制御してエアミックスドア１８を回動させる。このとき、目標蒸発器温度演算部３０ａは、車室内に供給する調和空気の温度が目標吹出温度となるようにするための目標蒸発器温度を演算する。具体的に、目標蒸発器温度演算部３０ａは、目標吹出温度が低くなればなるほど、目標蒸発器温度が低くなるように当該目標蒸発器温度を演算し、例えば、設定温度が低い場合や、日射量が多くかつ外気温度が高い場合には目標蒸発器温度が低くなる。外気温度、内気温度、日射量、設定温度等は、環境条件である。
【0055】
目標バッテリ温度演算部３０ｂは、環境条件から目標バッテリ温度を演算する部分である。目標バッテリ温度は、例えば外気温度を用いたグラフまたはテーブルに基づいて目標バッテリ温度演算部３０ｂが演算する。例えば外気温度が高ければ高いほど目標バッテリ温度を低く演算する。具体例を図３に挙げており、この図３は、横軸が外気温度センサ１２４で測定された外気温度（℃）、縦軸が目標バッテリ温度（℃）のグラフを示している。目標バッテリ温度演算部３０ｂは、外気温度センサ１２４で測定された外気温度を取得した後、取得した外気温度に対応した横軸の温度を目標バッテリ温度とする。尚、このグラフは一例であり、グラフを生成するためのテーブルに基づいて目標バッテリ温度を演算することもできる。
【0056】
図２に示す冷却要求量取得部３０ｃは、蒸発器１６の冷却要求量と、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量とを取得する部分である。この例では、蒸発器１６の冷却要求量を取得する部分と、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量を取得する部分とが１つの冷却要求量取得部３０ｃで構成されている場合について説明するが、これに限らず、蒸発器１６の冷却要求量を取得する部分と、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量を取得する部分とが別であってもよい。
【0057】
冷却要求量取得部３０ｃは、目標蒸発器温度演算部３０ａで演算された目標蒸発器温度と、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の温度とを取得する。冷却要求量取得部３０ｃは、目標蒸発器温度演算部３０ａで演算された目標蒸発器温度と、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の温度とを取得した後、目標蒸発器温度演算部３０ａで演算された目標蒸発器温度と、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の温度との偏差を演算する。冷却要求量取得部３０ｃは、演算した偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、蒸発器１６の冷却要求量を演算し、取得するように構成されている。蒸発器１６の冷却要求量Ａは、式（１）に基づいて演算することが可能である。
【0058】
Ａ＝Ｋｐ×ΔＴｅ+Ｋｉ×∫（ΔＴｅ)ｄｔ+Ｋｄ×ｄΔＴｅ／ｄｔ …（１）
Ｔｅ：蒸発器の温度
Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ：係数
ΔＴｅ＝目標蒸発器温度－蒸発器の温度
Ｔｅ：蒸発器の温度
Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ：係数
ΔＴｅ＝目標蒸発器温度－蒸発器の温度
【0059】
尚、蒸発器１６の冷却要求量の演算手法は、上述した式（１）を用いる方法以外であってもよく、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御のいずれであってもよい。例えば外気温度が低く、車室内の冷房が不要な条件では、蒸発器１６の冷却要求量が０になることもある。
【0060】
冷却要求量取得部３０ｃは、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量を取得することができる。具体的には、冷却要求量取得部３０ｃは、目標バッテリ温度演算部３０ｂで演算された目標バッテリ温度と、バッテリ関連温度センサ（バッテリ温度センサ１２１、バッテリ冷却部温度センサ１２２及びバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３）で測定された温度（バッテリ温度）とを取得する。このとき、バッテリ温度センサ１２１、バッテリ冷却部温度センサ１２２及びバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３の任意の１つで測定された温度のみを取得してもよいし、任意の２つで測定された温度のみを取得してもよい。バッテリ温度センサ１２１、バッテリ冷却部温度センサ１２２及びバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３の測定結果は、ほぼ同じ温度になる場合がある。
【0061】
冷却要求量取得部３０ｃは、目標バッテリ温度演算部３０ｂで演算された目標バッテリ温度と、バッテリ関連温度センサで測定された温度とを取得した後、目標バッテリ温度と、バッテリ関連温度センサで測定された温度との偏差を演算する。冷却要求量取得部３０ｃは、演算した偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、またはＰＩＤ制御によって、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量を演算し、取得するように構成されている。バッテリ冷却部１０４の冷却要求量Ｂは、式（２）に基づいて演算することが可能である。
【0062】
Ｂ＝Ｋｐ’×ΔＴｂ+Ｋｉ’×∫（ΔＴｂ)ｄｔ+Ｋｄ’×ｄΔＴｂ／ｄｔ …（２）
Ｔｂ：バッテリ温度
Ｋｐ’、Ｋｉ’、Ｋｄ’：係数
ΔＴｂ＝目標バッテリ温度－バッテリ温度
Ｔｂ：バッテリ温度
Ｋｐ’、Ｋｉ’、Ｋｄ’：係数
ΔＴｂ＝目標バッテリ温度－バッテリ温度
【0063】
尚、バッテリＢＴの冷却要求量の演算手法は、上述した式（２）を用いる方法以外であってもよく、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御のいずれであってもよい。例えばバッテリＢＴの温度が低く、バッテリＢＴの冷却が不要な条件では、バッテリＢＴの冷却要求量が０になることもある。
【0064】
バッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３が複数配設されている場合には、バッテリ冷却部１０４が有する複数の冷媒流路の冷媒温度がそれぞれ測定されることになり、冷却要求量取得部３０ｃが複数の冷媒温度を取得する。この場合、冷却要求量取得部３０ｃは、複数のバッテリ冷却部冷媒温度センサ１２３で測定された複数の冷媒温度のうちのいずれか１つ、または複数の冷媒温度の平均値をバッテリ温度として用いて、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量を演算する。例えば、複数の冷媒温度のうち、最も高い温度をバッテリ温度として用いてもよいし、最も低い温度をバッテリ温度として用いてもよいし、中央値をバッテリ温度として用いてもよい。冷媒温度の平均値を算出する際には、中央値から大きく外れた値を無視して算出してもよい。
【0065】
吐出量決定部３０ｄは、冷却要求量取得部３０ｃで取得された蒸発器１６の冷却要求量と、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量とに基づいて、圧縮機１０１の冷媒吐出量を決定する部分である。
【0066】
制御部３０ｅは、吐出量決定部３０ｄで決定された冷媒吐出量となるように圧縮機１０１を制御する部分である。冷媒吐出量が多ければ多いほど、圧縮機１０１の回転数（単位時間当たりの回転数）を高め、反対に冷媒吐出量が少なければ少ないほど、圧縮機１０１の回転数を低くするように、制御部３０ｅが圧縮機１０１を制御する。
【0067】
また、制御部３０ｅは、冷却要求量取得部３０ｃで取得された蒸発器１６の冷却要求量と、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量とを取得する。制御部３０ｅは、蒸発器１６の冷却要求量と、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量とを取得した後、蒸発器１６の冷却要求量と、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量とに基づいて電磁弁１０６を制御する。
【0068】
電磁弁１０６の制御の具体例について説明する。制御部３０ｅは、蒸発器１６の冷却要求量が０よりも大きく、かつ、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量が０である場合には、蒸発器１６にのみ冷媒が導入されるように電磁弁１０６を制御する。つまり、第３冷媒配管１１３を開いて第４冷媒配管１１４を閉じるように制御部３０ｅが電磁弁１０６を制御する。これにより、車室内単独冷却モードとなる。
【0069】
制御部３０ｅは、蒸発器１６の冷却要求量が０であり、かつ、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量が０よりも大きい場合にはバッテリ冷却部１０４にのみ冷媒が導入されるように電磁弁１０６を制御する。つまり、第３冷媒配管１１３を閉じて第４冷媒配管１１４を開くように制御部３０ｅが電磁弁１０６を制御する。これにより、バッテリ単独冷却モードとなる。
【0070】
制御部３０ｅは、蒸発器１６の冷却要求量及びバッテリ冷却部１０４の冷却要求量の両方が０よりも大きい場合には、蒸発器１６及びバッテリ冷却部１０４の両方に冷媒が導入されるように電磁弁１０６を制御する。つまり、第３冷媒配管１１３及び第４冷媒配管１１４の両方を開くように制御部３０ｅが電磁弁１０６を制御する。これにより、車室内の冷却とバッテリＢＴの冷却とが同時に行われる協調制御モードとなる。
【0071】
制御部３０ｅは、外気温度センサ１２４で測定された外気温度と、バッテリ関連温度センサで測定されたバッテリＢＴの温度とを取得する。制御部３０ｅは、外気温度センサ１２４で測定された外気温度と、バッテリ関連温度センサで測定されたバッテリＢＴの温度とに基づいて、バッテリ冷却部１０４の冷却要求量の上限または下限を決定する。つまり、圧縮機１０１の冷媒吐出量、即ち回転数の上限と下限とを設定することができる。
【0072】
図４は、外気温度センサ１２４で測定された外気温度と、バッテリ関連温度センサで測定されたバッテリＢＴの温度に基づいて、圧縮機１０１の回転数の上限（最大回転数）を決定するためのテーブルである。この図に示すように、外気温度が低くなるほど圧縮機１０１の最大回転数が高くなり、バッテリＢＴの温度が高くなるほど圧縮機１０１の最大回転数が高くなる。
【0073】
図５は、外気温度センサ１２４で測定された外気温度と、バッテリ関連温度センサで測定されたバッテリＢＴの温度に基づいて、圧縮機１０１の回転数の下限（最小回転数）を決定するためのテーブルである。この図に示すように、外気温度とバッテリＢＴの温度とが低くなればなるほど圧縮機１０１の最小回転数が低くなる。バッテリ冷却部１０４の冷却要求量は、例えば外気温度が０℃でバッテリＢＴの温度が４０℃の時には０となる。
【0074】
蒸発器１６へ流入する冷媒流路が電磁弁１０６により開放されている状態で、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の表面温度が第１の所定温度より低い場合、制御部３０ｅは、電磁弁１０６を制御して蒸発器１６へ流入する冷媒流路を閉じる（第３冷媒配管１１３を閉じる）。このとき、冷却要求量取得部３０ｃは、取得する蒸発器１６の冷却要求量を減少させる。
【0075】
一方、蒸発器１６へ流入する冷媒流路が電磁弁１０６により閉じられている状態で、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の表面温度が第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度よりも高い場合、制御部３０ｅは、電磁弁１０６を制御して蒸発器１６へ流入する冷媒流路を開放する（第３冷媒配管１１３を開く）。このとき、冷却要求量取得部３０ｃは、取得する蒸発器１６の冷却要求量を増加させる。
【0076】
第１の所定温度は、蒸発器１６にフロストが発生している状態（フロスト状態）の温度である。第２の所定温度は、蒸発器１６のフロストが解消している状態（通常状態）の温度である。図６に示すように、制御部３０ｅは、蒸発器１６がフロスト状態であるときには、蒸発器１６に冷媒が流入しないように電磁弁１０６を制御し、かつ、圧縮機１０１の回転数を０にする。その後、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の表面温度が上昇して第２の所定温度よりも高くなると、蒸発器１６が通常状態に移行したと推定されるので、制御部３０ｅは、蒸発器１６に冷媒が流入するように電磁弁１０６を制御し、かつ、ＰＩＤ制御によって決定された回転数となるように圧縮機１０１を制御する。
【0077】
また、バッテリ冷却部１０４へ流入する冷媒流路が電磁弁１０６により開放されている状態で、バッテリ関連温度センサで測定された温度が第３の所定温度より低い場合、制御部３０ｅは、電磁弁１０６を制御してバッテリ冷却部１０４へ流入する冷媒流路を閉じる（第４冷媒配管１１４を閉じる）。このとき、冷却要求量取得部３０ｃは、取得するバッテリ冷却部１０４の冷却要求量を減少させる。
【0078】
一方、バッテリ冷却部１０４へ流入する冷媒流路が電磁弁１０６により閉じられている状態で、バッテリ関連温度センサで測定された温度が第３の所定温度よりも高く設定された第４の所定温度よりも高い場合、制御部３０ｅは、電磁弁１０６を制御してバッテリ冷却部１０４へ流入する冷媒流路を開放する（第４冷媒配管１１４を開く）。このとき、冷却要求量取得部３０ｃは、取得する蒸発器１６の冷却要求量を増加させる。
【0079】
第３の所定温度は、バッテリＢＴにフロストが発生している状態（フロスト状態）の温度である。第４の所定温度は、バッテリＢＴのフロストが解消している状態（通常状態）の温度である。図７に示すように、制御部３０ｅは、バッテリＢＴがフロスト状態であるときには、バッテリ冷却部１０４に冷媒が流入しないように電磁弁１０６を制御し、かつ、圧縮機１０１の回転数を０にする。その後、バッテリＢＴの温度が上昇して第４の所定温度よりも高くなると、バッテリＢＴが通常状態に移行したと推定されるので、制御部３０ｅは、バッテリ冷却部１０４に冷媒が流入するように電磁弁１０６を制御し、かつ、ＰＩＤ制御によって決定された回転数となるように圧縮機１０１を制御する。尚、圧縮機１０１の最小回転数を決定している場合、バッテリＢＴにフロストが発生している状態では、決定した最小回転数は無視して圧縮機１０１の回転数を０にする。
【0080】
図８は、冷凍サイクル装置１００の動作を説明する図である。ステップＳ１では、目標蒸発器温度演算部３０ａで演算された目標蒸発器温度と、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の表面温度に基づいて、冷却要求量取得部３０ｃが蒸発器１６の冷却要求量を演算する。ステップＳ２では、蒸発器温度センサ１２５で測定された蒸発器１６の表面温度に基づいて、図６に示すように制御部３０ｅが蒸発器１６のフロスト判定を行う。
【0081】
一方、ステップＳ３では、外気温度センサ１２４で測定された外気温度に基づいて、目標バッテリ温度演算部３０ｂが目標バッテリ温度を演算する。また、ステップＳ４では、バッテリ関連温度センサで測定された複数のバッテリＢＴの温度に基づいて、１つのバッテリＢＴの温度を演算する。
【0082】
ステップＳ５では、ステップＳ３で演算された目標バッテリ温度と、ステップＳ４で演算されたバッテリＢＴの温度とに基づいて、冷却要求量取得部３０ｃがバッテリＢＴの冷却要求量を演算する。ステップＳ６では、外気温度センサ１２４で測定された外気温度と、バッテリ関連温度センサで測定されたバッテリＢＴの温度と、図５に示すテーブルとに基づいて、圧縮機１０１の最大回転数と最小回転数を決定する。ステップＳ７では、バッテリ関連温度センサで測定されたバッテリＢＴに基づいて、図７に示すように制御部３０ｅがバッテリＢＴのフロスト判定を行う。
【0083】
ステップＳ８では、ステップＳ１で演算した蒸発器１６の冷却要求量と、ステップＳ５で演算したバッテリＢＴの冷却要求量とに基づいて、吐出量決定部３０ｄが圧縮機１０１の冷媒吐出量を決定する。協調制御モードの時には、蒸発器１６の冷却要求量とバッテリＢＴの冷却要求量とを合わせた冷却要求量となるように、吐出量決定部３０ｄが圧縮機１０１の冷媒吐出量を決定する。一方、車室内単独冷却モードの場合には、蒸発器１６の冷却要求量となるように、吐出量決定部３０ｄが圧縮機１０１の冷媒吐出量を決定し、またバッテリ単独冷却モードの場合には、バッテリＢＴの冷却要求量となるように、吐出量決定部３０ｄが圧縮機１０１の冷媒吐出量を決定する。そして、決定された吐出量が得られるように、圧縮機１０１の回転数も決定される。圧縮機１０１の回転数を決定する際には、ステップＳ６で決定された最大回転数と最小回転数の制約が反映される。ステップＳ９では、制御部３０ｅが、吐出量決定部３０ｄで決定された冷媒吐出量となるように圧縮機１０１を制御する。
【0084】
ステップＳ２で蒸発器１６がフロスト状態であると判定された場合、及びステップＳ７でバッテリＢＴがフロスト状態であると判定された場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、蒸発器１６のフロスト、バッテリＢＴのフロストが解消するように、電磁弁１０６を制御するための開閉信号を生成する。ステップＳ１１では、ステップＳ１０で生成された開閉信号を電磁弁１０６に送信し、電磁弁１０６を制御する。また、蒸発器１６のフロスト、バッテリＢＴのフロストが解消するように圧縮機１０１も制御する。
【0085】
（実施形態の作用効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮機１０１から吐出された高温高圧の冷媒が室外熱交換器１０２に流入すると、室外熱交換器１０２によって凝縮された後、膨張弁１０３を介して膨張してから蒸発器１６に導入される。蒸発器１６内では冷媒が蒸発し、これにより、車室内へ送風される空気が蒸発器１６によって冷却される。一方、膨張弁１０３を介して膨張したバッテリ冷却部１０４に導入されると、走行用モータＭに電力を供給するためのバッテリＢＴが冷却されるので、バッテリＢＴの温度上昇を抑制できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮機１０１から吐出された高温高圧の冷媒が室外熱交換器１０２に流入すると、室外熱交換器１０２によって凝縮された後、膨張弁１０３を介して膨張してから蒸発器１６に導入される。蒸発器１６内では冷媒が蒸発し、これにより、車室内へ送風される空気が蒸発器１６によって冷却される。一方、膨張弁１０３を介して膨張したバッテリ冷却部１０４に導入されると、走行用モータＭに電力を供給するためのバッテリＢＴが冷却されるので、バッテリＢＴの温度上昇を抑制できる。
【0086】
蒸発器１６の冷却要求量が高く、バッテリＢＴの冷却が不要な場合には、車室内単独冷却モードとなり、車室内単独冷却モードに適した冷媒吐出量となるように圧縮機１０１が制御される。また、バッテリＢＴの冷却要求量が高く、車室内の冷却が不要な場合には、バッテリ単独冷却モードとなり、バッテリ単独冷却モードに適した冷媒吐出量となるように圧縮機１０１が制御される。一方、車室内の冷却とバッテリＢＴの冷却を同時に実行する必要がある時には、協調制御モードとなる。このとき、蒸発器１６の冷却要求量とバッテリ冷却部１０４の冷却要求量とに基づいて決定された冷媒吐出量となるように圧縮機１０１が制御される。具体的には、蒸発器１６の冷却要求量とバッテリ冷却部１０４の冷却要求量とを合わせた冷却要求量となるように圧縮機１０１が制御される。これにより、車室内の冷却要求量のみによって決定された冷媒吐出量とはならず、バッテリＢＴの冷却要求量も考慮された冷媒吐出量になるので、協調制御モード時に、環境条件に左右されることなく、バッテリＢＴを適切に冷却することが可能になる。
【0087】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【0088】
以上説明したように、本開示に係る冷凍サイクル装置は、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるバッテリを冷却して温度調整する場合に利用できる。
【符号の説明】
【0089】
１ 冷凍サイクル装置
１６ 蒸発器
３０ａ 目標蒸発器温度演算部
３０ｂ 目標バッテリ温度演算部
３０ｃ 冷却要求量取得部
３０ｄ 吐出量決定部
３０ｅ 制御部
１０１ 圧縮機
１０２ 室外熱交換器
１０３ 膨張弁
１０４ バッテリ冷却部
１０５ 分岐部
１０６ 電磁弁
１２１ バッテリ温度センサ
１２２ バッテリ冷却部温度センサ
１２３ バッテリ冷却部冷媒温度センサ
１２４ 外気温度センサ
１２５ 蒸発器温度センサ
ＢＴ バッテリ
Ｍ モータ
１６ 蒸発器
３０ａ 目標蒸発器温度演算部
３０ｂ 目標バッテリ温度演算部
３０ｃ 冷却要求量取得部
３０ｄ 吐出量決定部
３０ｅ 制御部
１０１ 圧縮機
１０２ 室外熱交換器
１０３ 膨張弁
１０４ バッテリ冷却部
１０５ 分岐部
１０６ 電磁弁
１２１ バッテリ温度センサ
１２２ バッテリ冷却部温度センサ
１２３ バッテリ冷却部冷媒温度センサ
１２４ 外気温度センサ
１２５ 蒸発器温度センサ
ＢＴ バッテリ
Ｍ モータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
