車両用エアコンシステムの制御装置
【課題】電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立させることができるようにした、車両用エアコンシステムの制御装置を提供する。
【解決手段】車室内用エアコンユニット３０と、車載の走行用電池を冷却する電池冷却ユニット２０と、車室内用エアコンユニット３０及び電池冷却ユニット２０に冷媒を供給する冷媒循環回路４０とを備えた、車両用エアコンシステム１の制御装置であって、冷媒循環回路４０に設けられ、車室内用エアコンユニット３０への冷媒供給を遮断可能な電磁弁３４と、電池の温度を検出する温度検出手段１２と、車室内用エアコンユニット３３及び電池冷却ユニット２３が共に作動しているときに、温度検出手段１２により検出された電池温度が、常用温度域よりも一定以上高い温度として規定された上限温度以上に上昇したら、電磁弁３４を閉鎖する制御手段５０と、を備えている。
【解決手段】車室内用エアコンユニット３０と、車載の走行用電池を冷却する電池冷却ユニット２０と、車室内用エアコンユニット３０及び電池冷却ユニット２０に冷媒を供給する冷媒循環回路４０とを備えた、車両用エアコンシステム１の制御装置であって、冷媒循環回路４０に設けられ、車室内用エアコンユニット３０への冷媒供給を遮断可能な電磁弁３４と、電池の温度を検出する温度検出手段１２と、車室内用エアコンユニット３３及び電池冷却ユニット２３が共に作動しているときに、温度検出手段１２により検出された電池温度が、常用温度域よりも一定以上高い温度として規定された上限温度以上に上昇したら、電磁弁３４を閉鎖する制御手段５０と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された走行用電池を車室内用エアコンの冷媒を用いて冷却するシステムの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車（ＨＥＶ）やモータを駆動源とする電気自動車（ＥＶ）は、モータにより回生充電できる二次電池（以下、単に電池ともいう）を搭載し、モータ走行時には、電池を放電することでモータに電力を供給する。この電池には、高出力の走行用モータを駆動するため、高電圧で大容量なものが適用される。
この電池の充放電は、化学反応により行なわれ、この化学反応が発熱を伴う。車両の走行中は充放電が繰り返され、発熱量も大きいため冷却する必要がある。一般的な電池の特性として、電池の温度が過剰に高い状態で充放電を行なうと電池の劣化が進み、また、電池の温度が過剰に低い状態で充放電を行なっても電池の劣化が進む。通常、電池の温度が過剰に高くなったり過剰に低くなったりすると、充放電量を規制したり充放電を禁止したりして、電池の保護を図らなければならず、車両の走行に支障をきたす。このため、車両に搭載された電池に関する温度管理が必要となる。
【０００３】
上述のように充放電時の発熱を考えると、電池の温度管理において、電池の温度が過剰に高くならないように管理することが重要となる。
そこで、このような車載の電池を冷却する技術が開発されているが、電池を冷却するための装置のコストを抑えて、車両価格の高騰を抑えることが必要であり、種々の技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、車室内用のエアコンから送風される冷気を電池等の蓄電機構に導入して冷却する技術が開示されている。また、電池の温度と外気温と車室内エアコンの設定温度とが、それぞれ所定の温度以上である場合には、電池を冷却するブロアの回転数を上昇させて、車室内エアコンの冷却風を電池に導入して冷却することも開示されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、走行用電池を冷却する電池冷却ユニットと車室内を空調する車室内用エアコンユニットとを並列に配置して共通の冷媒を用いるようにした装置が開示されている。
特許文献１の技術では、電池を冷却する冷却風は、車室内温度に依存しており、車室内エアコン制御と電池の冷却制御とを独立して制御することができないが、特許文献２の技術では、室内エアコンと電池の冷却とに冷媒を共用しているが、それぞれの冷却風は個別に制御できるので、車室内用エアコン制御と電池の冷却制御とを独立して制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２００７−１７１０９８号公報
【特許文献２】特許２００３−２７９１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電池冷却ユニットと車室内用エアコンユニットとで冷媒を共用する構成では、例えば、外気温が高温の場合などに、電池冷却ユニットの冷媒供給要求と車室内用エアコンユニットの冷媒供給要求とが共に大きくなると、両ユニットの要求に対応できなくなることが考えられる。
もちろん、冷媒循環回路の圧縮機，コンデンサ，冷却ファン等を十分な容量のものにすれば、常に両ユニットの要求に対応できるが、冷媒循環回路系統にかかる装置コストや装置重量の増加を招くほか、車両の場合、設置スペースが限られるため冷媒循環回路の設計自由度が下がり、重量増による燃費悪化も招いてしまう。したがって、限られた冷媒供給能力であっても、電池冷却ユニットと車室内用エアコンユニットとに効果的に冷媒を共用する制御が要求される。
【０００８】
この場合、特に、電池の温度が適正に管理されないと、電池の充放電量を規制したり充放電を禁止したりして電池の保護を図らなければならず、車両の走行に支障をきたし、車両の走行ができなくなるおそれがあるので、電池冷却ユニットについては、電池の温度を常に充放電に支障のない状態に管理することが重要である。逆に、電池が適切に温度管理される限りは、車両の乗員の車室内用エアコンユニットへの作動要求に対して、可能な限り対応できるようにしたい。
【０００９】
本発明は、上述の課題を鑑み創案されたもので、電池冷却ユニットと車室内用エアコンユニットとで冷媒を共用しながら、限られた冷媒供給能力であっても電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立させることができるようにした、車両用エアコンシステムの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の車両用エアコンシステムの制御装置は、車室内用エアコンユニットと、車載の走行用電池を冷却する電池冷却ユニットと、前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットに冷媒を供給する冷媒循環回路とを備えた、車両用エアコンシステムを制御する制御装置であって、前記冷媒循環回路に設けられ、前記車室内用エアコンユニットへの冷媒供給を遮断可能な電磁弁と、前記電池の温度を検出する温度検出手段と、前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットが共に作動しているときに、前記温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域よりも一定以上高い温度として規定された上限温度以上に上昇したら、前記電磁弁を閉鎖する制御手段と、を備えていることを特徴している。
【００１１】
また、前記電池冷却ユニットは、電池冷却用エバポレータと、電池冷却用ブロアとを備えると共に、前記車室内用エアコンユニットに、急速冷房要求をする急冷要求手段が備えられ、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域にある場合には、前記急冷要求手段が前記急速冷房要求を行なっていれば、前記電池冷却用ブロアの作動を制限することが好ましい。
【００１２】
また、前記車室内用エアコンユニットは、エアコン用エバポレータと、エアコン用ブロアとを備えると共に、前記車室内用エアコンユニットによる冷気の取入れを内気モードと外気モードとに切り換える内外気モード切替手段を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域よりも高く前記上限温度未満にある場合には、前記内外気モード切替手段を前記内気モードに設定すると共に、前記エアコン用ブロアの作動を制限することが好ましい。
【００１３】
また、前記冷媒循環回路に設けられ、前記電池冷却ユニットへの冷媒供給を遮断可能な第２電磁弁をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車両用エアコンシステムの制御装置によれば、冷媒をすべて電池冷却ユニットに供給することができ、最大限電池を冷却することができ、電池の温度管理を適切に行なって電池の充放電を何ら規制せずに行なうことができる。
つまり、電池は、その温度が過剰に高くなると充放電を規制しなくては劣化が進んでしまうので、充放電を規制せずに使用できるように温度を管理したい。通常は、充放電を規制しなくてはならない温度よりも十分に低い温度域を常用温度域として設定し、この温度域であれば、車室内用エアコンユニットを規制することは不要であるが、規制開始温度に接近したら、電池の冷却を優先する必要が生じる。
【００１５】
そこで、電池温度について上限温度を設定し、電池温度が上限温度以上に上昇したら、電磁弁を閉鎖し、冷媒をすべて電池冷却ユニットに供給して、最大限電池を冷却することができるようにして、電池温度を規制開始温度に上昇しないようにすれば、充放電を規制する必要は生じない。これにより、電池の電力を用いた車両の走行や、電池への充電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００１６】
また、温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域にある場合には、急冷要求手段が急速冷房要求を行なっていれば、電池冷却用ブロアの作動を制限することにより、車室内を優先して冷却することができる。この車室内を優先して冷却している場合でも、電池温度は常用温度域にあるため、支障なく電池を充放電できる。
また、温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域よりも高く上限温度未満にある場合には、内外気モード切替手段を内気モードに設定すると共に、エアコン用ブロアの作動を制限することにより、車室内の冷却を可能としながら、電池を優先して冷却することができる。
【００１７】
また、温度検出手段により検出された電池温度が常用温度域内にある場合には、急冷要求手段が急速冷房要求を行なっていれば、第２電磁弁を閉鎖し、冷媒をすべて車室内用エアコンユニットに供給して、最大限車室内を冷却することがきる。このとき、電池温度は常用温度域内にあるので、電池を冷却する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムを示す冷媒循環回路図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御における電池冷却制御を示すサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は車両用エアコンシステムを示す冷媒循環回路図、図２は、車両用エアコンシステムの制御装置を示すブロック図、図３は車両用エアコンシステムの制御における電池冷却制御を示すサブルーチンを説明するフローチャートである。図４は車両用エアコンシステムの制御装置の動作を説明するフローチャートである。
［構成］
本実施形態にかかる車両用エアコンシステムは、モータを駆動源とする電気自動車（ＥＶ）或いはエンジン（内燃機関）とモータ（電動機）とを駆動源とするハイブリッド車（ＨＥＶ）に適用される。特に、電池冷却ユニットは、走行用のモータに電力を供給する二次電池（以下、単に電池ともいう）を冷却するために装備される。
【００２０】
以下、本車両用エアコンシステムの構成、その制御装置の構成、その作用・効果について順に説明する。
（車両用エアコンシステムの構成）
まず、本実施形態にかかる車両用エアコン（エアーコンディショナ）システムの構成を説明する。
【００２１】
図１に示すように、本車両用エアコンシステム１は、電池ケース１０内に配設された電池冷却ユニット２０と、車両の車室内を空調する車室内用エアコンユニット３０と、これらのユニット２０，３０に冷媒を供給する冷媒循環回路４０とを備えている。
冷媒循環回路４０は、冷媒を流通する配管４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備えている。
配管４０ａは、各ユニット２０，３０に共用され、この配管４０ａには、圧縮機４１と、冷却ファン４３を付設されたコンデンサ４２とが介装されている。圧縮機４１により冷媒を液化し、コンデンサ４２により冷媒の液化を促進すると共に冷却して、電池冷却ユニット２０および車室内用エアコンユニット３０に供給するようになっている。
【００２２】
配管４０ｂ，４０ｃは互いに並列に配置され、いずれも配管４０ａに接続される。配管４０ｂには、電池冷却ユニット２０が介装され、配管４０ｃには、車室内用エアコンユニット３０が介装されている。
電池ケース１０内には、力行時に走行用モータに給電して制動時に回生充電可能な高電圧二次電池（電池）１１が密封収納されている。なお、本実施形態では、電池１１は、低電圧の電池セル１１ａ〜１１ｎが複数直列に接続されて高電圧電池として構成されている。なお、本実施形態では、電池１１は、低電圧の電池セル１１ａ〜１１ｎが複数直列に接続されて高電圧電池として構成されている。
【００２３】
電池冷却ユニット２０は、この電池１１が密封収納された空間内に冷気を送り電池１１を冷却する。この電池冷却ユニット２０は、内部の冷媒の気化に伴う吸熱により雰囲気を冷却する電池冷却用エバポレータ２１と、電池冷却用エバポレータ２１に送風して冷却空気を電池１１が密封収納された空間内に供給する電池冷却用ブロア２３とを備えている。配管４０ｂの電池冷却用エバポレータ２１への冷媒流入部には減圧装置２２が介装され、減圧された冷媒がエバポレータ２１に導入されるようになっている。
【００２４】
車室内用エアコンユニット３０は、内部の冷媒の気化の伴う吸熱により雰囲気を冷却する車室内用エバポレータ３１と、車室内用エバポレータ３１に送風して冷却空気を車室内に供給する車室内用ブロア３３とを備えている。配管４０ｃの車室内用エバポレータ３１への冷媒流入部には、減圧装置３２が介装され、減圧された冷媒がエバポレータ３１に導入されるようになっている。
【００２５】
なお、電池ケース１０内には、電池温度センサ（温度検出手段）１２が配備されている。また、配管４０ｃの車室内用エバポレータ３１への冷媒流入部で減圧装置３２の上流には、電磁式の開閉弁である電磁弁３４が介装されている。
この車両には、車室内用エアコンユニット３０に急速冷房を要求するためのマックススイッチ（急冷要求手段）６０が装備される。このマックススイッチ６０は、車両乗員が車室内の急速冷房要求しうる車室内のコントロールパネル等に設けられた独立したスイッチである。なお、急冷要求手段としては、マックススイッチ６０に限定されない。車室内温度や車両乗員により操作される車室内エアコンの設定温度，設定風量に基づいて所定の条件を満たした場合、急冷要求がされたものとして、前記の所定の条件を入力する手段（例えば車室内エアコンの設定ボタン，車室内温度を検出する温度センサと前記設定ボタンとの組み合わせ）を急冷要求手段としてもよい。この場合、前記の所定の条件が成立しているか否かが、後述するマックススイッチ６０のオンオフ状態に対応する。
【００２６】
さらに、車室内用エアコンユニット３０の車室内用ブロア３３の上流の導入ダクト７１には、内気（車室内の循環空気）導入する内気モードと外気（車室外の空気）導入する外気モードとで切り替えるモードダンパ（内外気モード切替手段）７０が装備されている。
これらの電池温度センサ１２，電磁弁３４，マックススイッチ６０及びモードダンパ７０は、本制御装置に関連する構成要素であるが、これらの詳細については、以下の制御装置の構成の説明で詳述する。
（制御装置の構成）
実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置は、図２に示すように、電池温度センサ１２と、マックススイッチ６０と、電池温度センサ１２，マックススイッチ６０からの情報に基づいて、電磁弁３４，モードダンパ７０，電池冷却用ブロア２３，車室内用ブロア３３を制御する制御用コンピュータ（制御手段）５０と、から構成されている。
【００２７】
制御用コンピュータ５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力回路等からなるコンピュータであって、適宜の機器類が付設又は接続されている。
制御用コンピュータ５０には、電池温度センサ１２で検出された電池温度Ｔｂｒの検出信号が入力される。
電池温度センサ１２により検出する電池温度Ｔｂｒとしては、各電池の内部温度を直接把握したいが、この検出は困難なため、各電池の内部温度に近い温度を検出するものとする。例えば、複数の電池セル１１ａ〜１１ｎのそれぞれについての表面温度であれば計測可能であり、この電池セルの表面温度を、電池温度Ｔｂｒとして扱うことができる。この場合、各電池セル１１ａ〜１１ｎのそれぞれの表面温度を電池温度Ｔｂｒとして検出し、何れの検出情報も制御用コンピュータ５０に入力するように構成する。
【００２８】
制御用コンピュータ５０では、各電池セル１１ａ〜１１ｎの電池温度Ｔｂｒに基づいて、制御パラメータとしての代表電池温度Ｔｂを設定する。この代表電池温度Ｔｂの設定手法は、下記のようにいくつか考えられる。
（１）各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものを代表電池温度Ｔｂとする。
（２）各電池温度Ｔｂｒの平均を代表電池温度Ｔｂとする。
（３）各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものから上位所定数を平均したものを代表電池温度Ｔｂとする。
【００２９】
（１）の設定手法は、電池セル１１ｘの配設位置による電池冷却用ブロア２３の冷却風による冷却効果のばらつきや、電池セル１１ｘの個体差による各電池温度Ｔｂｒにばらつきがある場合であっても、「各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものを代表電池温度Ｔｂとする」ため、何れの電池セル１１ｘの充放電を規制せずに電池の劣化が進むのを防ぐことができる。
【００３０】
（２）の設定手法は、電池温度Ｔｂｒにばらつきが少ない場合に、「各電池温度Ｔｂｒの平均を代表電池温度Ｔｂとする」ため、一部の電池温度センサ１２の故障により検知温度が過剰に高く検出された場合でも、電池冷却の過度な優先を抑制することができる。車室内用エアコンユニットに対する出力要求とを両立させることができる。
（３）の設定手法は、電池温度Ｔｂｒに多少のばらつきがある場合であっても、「各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものから上位所定数を平均したものを代表電池温度Ｔｂとする」ため、各電池セル１１ａ〜１１ｎの安全性の確保と、車室内用エアコンユニットに対する出力要求とを両立させることができる。
【００３１】
この代表電池温度Ｔｂの設定方法は、例えば、冷却風の届きにくい場所に配置される等で複数の電池セル１１ａ〜１１ｎのうち最も冷却効果の低い特定の電池セル１１ｘの表面温度Ｔｂｒを代表電池温度Ｔｂとしてもよい。このように特定の電池セル１１ｘの表面温度Ｔｂｒを代表電池温度Ｔｂとすると、電池温度センサ１２を一つ配設すればよいので、製造コストを抑え、簡素な構成とすることができる。
【００３２】
また、電池温度Ｔｂｒとしては、電池セル１１ａ〜１１ｎの表面温度に換えて、（１）電池１１ｘの収容される空間の温度を適用してもよく、（２）電池ケース１０内に予め設定された電池１１の周辺温度として、電池ケースの端等の冷却風の届きにくい場所の温度をケース内温度Ｔｂｒとしてもよい。ケース内温度Ｔｂｒおよび周辺温度Ｔｂｒは、実際の電池温度Ｔｂｒと相関し対応するため、置換することができる。
【００３３】
また、制御用コンピュータ５０には、マックススイッチ６０のオンオフ状態を示す操作信号が入力される。
制御用コンピュータ５０のメモリ或いは制御用コンピュータ５０に付設された外部メモリには、電池１１の充放電が規制される規制開始温度Ｔｂ１と、充放電が規制される規制開始温度Ｔｂ１より十分に低い温度域の常用温度域（常用温度域上限温度Ｔｂ３と常用温度域下限温度Ｔｂ４とで規定される温度帯）と、規制開始温度Ｔｂ１と常用温度域上限温度Ｔｂ３との間の温度であって、電池１１の冷却を優先する上限温度Ｔｂ２とが予め設定され記憶されている。すなわち、これらの温度Ｔｂ１〜Ｔｂ４の高低関係は、Ｔｂ１（規制開始温度）＞Ｔｂ２（上限温度）＞Ｔｂ３（常用温度域上限温度）＞Ｔｂ４（常用温度域下限温度）となっている。
【００３４】
制御用コンピュータ５０は、電磁弁３４については開閉制御し、モードダンパ７０については外気導入モードと内気導入モードとの切替え制御をし、電池冷却用ブロア２３及び車室内用ブロア３３についてはそれぞれブロアの回転数を制御する。
電磁弁３４は、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上である場合には、エアコン用エバポレータ３１への冷媒を遮断するべく開閉弁である電磁弁３４を閉じる。また、車室内用エアコン制御要求がされていない場合に電磁弁３４を閉じる。
【００３５】
モードダンパ７０は、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上であって上限温度Ｔｂ２未満の場合には、外気導入ダクト７１ｂを封止して車室内の空気が循環するように内気導入ダクト７１ａの空気を流通させる。
電池冷却用ブロア２３は、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３未満であってマックススイッチ６０がオン状態の場合には、冷却風の吐出量を抑制するために運転を抑制される。吐出量の抑制は、ブロアの回転数を低下させて制御される。この回転数の低下は、例えば、ブロア全開運転時の回転数の半分に設定する。
【００３６】
なお、電池の冷却は、電池温度Ｔｂが予め設定されたブロア運転開始温度Ｔｂ５以上になったら実施（オン）し、予め設定されたブロア運転停止温度Ｔｂ６未満になったら終了（オフ）するようになっている。この電池冷却のオンオフ制御は電池冷却用ブロア２３のオンオフ制御によって行なう。ブロア運転開始温度Ｔｂ５及びブロア運転停止温度Ｔｂ６は、常用温度域（常用温度域下限温度Ｔｂ４と常用温度域上限温度Ｔｂ３とので規定される温度帯）内の値として予め設定される。ブロア運転停止温度Ｔｂ６はブロア運転開始温度Ｔｂ５よりも低く設定されており、このように制御閾値にヒステリシスを設けることにより制御を安定させている。したがって、これらの温度Ｔｂ３〜Ｔｂ６の高低関係は、Ｔｂ３（常用温度域上限温度）＞Ｔｂ５（ブロア運転開始温度）＞Ｔｂ６（ブロア運転停止温度）＞Ｔｂ４（常用温度域下限温度）となっている。
【００３７】
車室内用ブロア３３の作動については、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上かつ上限温度Ｔｂ２未満であって内気モードの場合には、ブロア回転数を低下する。例えば、車室内エアコン制御の操作スイッチ（設定風量）の操作量に対応するブロア回転数を半減させるか、または、ブロア全開運転時の回転数の半分に制限する。
［作用及び効果］
まず、本実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置の動作（作用）について説明する。
【００３８】
電池冷却制御は、図３のフローチャートに示すようにステップＳ１〜Ｓ７により行なわれる。図示しない車両エンジンのイグニッションスイッチを入れるとスタートする。また、イグニッションスイッチが切られるまで所定の制御周期で周期的に以下のステップＳ１〜Ｓ７を実施する。電池冷却を行なっている場合にフラグＦｂｃ＝１とし、電池冷却を行なっていない場合にフラグＦｂｃ＝０とする。まず、Ｆｂｃ＝１であるかを判定する（ステップＳ１）。フラグＦｂｃ＝１でない場合には、電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５以上であるかを判定する（ステップＳ２）、電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５以上の場合には、フラグＦｂｃ＝１にする（ステップＳ３）。そして、電池冷却用ブロア２３の運転を開始し電池冷却オンとする（ステップＳ４）。電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５未満の場合にはリターンする。フラグＦｂｃ＝１である場合には、電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６未満であるかを判定する（ステップＳ５）、電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６未満の場合には、フラグＦｂｃ＝０にする（ステップＳ６）。そして、電池冷却用ブロア２３の運転を開始し電池冷却オフとする（ステップＳ７）。電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６以上の場合にはリターンする。
【００３９】
次に、車両用エアコンシステムの制御は図４のフローチャートに示すように、図示しない車両エンジンのイグニッションスイッチを入れると車両用エアコンシステムの制御がスタートする。また、イグニッションスイッチが切られるまで周期的に以下のステップＳ１０〜Ｓ４１０を実施する。まず、上述の電池冷却オン（作動中）か否かを判定する（ステップＳ１０）。車室内エアコンがオン（作動中）か否かを判定する（ステップＳ２０）。これらのステップＳ１０およびステップＳ２０の工程は、同時であっても前後逆であってもよい。次に、車室内エアコンがオン（作動中）の場合には、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上であるかを判定する（ステップＳ３０）。電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上の場合には、電磁弁３４を遮断して、車室内用エアコンユニット３０への冷媒供給を停止し（ステップＳ４０）、電池冷却用ブロア２３を全開運転させる（ステップＳ５０）。なお、電磁弁３４は制御を受けない場合には冷媒を流通させる常開式の開閉弁とする。
【００４０】
電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２未満の場合には、電磁弁３４を開いて、車室内用エアコンユニットに冷媒を流通させ（ステップＳ１００）、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上であるかを判定する（ステップＳ１１０）。電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上の場合には、内気モードであるかを判定する（ステップＳ１２０）。内気モードでないと判定された場合には、モードダンパ７０を作動させ、内気モードに切り替える（ステップＳ１３０）。そして、車室内用ブロア３３の回転を低下させる（ステップＳ１４０）。
【００４１】
電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３未満の場合には、マックススイッチ６０がオン状態であるかを判定する（ステップＳ２００）。マックススイッチ６０がオン状態の場合には、電池冷却用ブロア２３の運転を抑制する（ステップＳ２１０）。マックススイッチ６０がオフ状態の場合には、電池冷却用ブロア２３を全開運転させる（ステップＳ３１０）。
【００４２】
電池冷却がオフ（非作動）の場合には、電磁弁３４を開いて冷媒を車室内用エアコンユニットに冷媒を流通させ（ステップＳ４００）、室内エアコン制御の操作スイッチ（設定温度、設定風量等）の操作量に応じて車室内用ブロア２３を通常運転する（ステップＳ４１０）。
また、車室内エアコンがオフ（非作動）の場合には、電磁弁３４を遮断して車室内用ユニット３０への冷媒の供給を停止し（ステップＳ３００）電池冷却用ブロア２３を全開運転させる（ステップＳ３１０）。
【００４３】
なお、図４に示す例では、各温度閾値を制御開始と終了とで同一にして説明したが、制御の安定性を考慮すると図３に示す例と同様に、電池温度Ｔｂの上昇を判定する閾値に対して、電池温度Ｔｂの下降を判定する閾値を微小量だけ低下させることも好ましい。
したがって、本実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置によれば、以下のような効果を奏する。
【００４４】
本車両用エアコンシステムの制御装置によれば、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上の場合または車室内エアコン制御要求がされていない場合には、制御用コンピュータ５０により電磁弁３４を遮断して冷媒をすべて電池冷却ユニットに供給することができ、最大限電池を冷却することができ、電池１１の温度管理を適切に行なって電池１１の充放電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００４５】
つまり、電池１１は、電池温度Ｔｂが過剰に高くなると充放電を規制しなくては劣化が進んでしまうので、充放電を規制せずに使用できるように温度を管理したい。通常は、充放電を規制しなくてはならない温度よりも十分に低い温度域を常用温度域として設定し、この温度域であれば、車室内用エアコンユニットを規制することは不要であるが、規制開始温度Ｔｂ１に接近したら、電池１１の冷却を優先する必要が生じる。
【００４６】
本装置では、電池温度Ｔｂについて上限温度Ｔｂ２を設定し、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上に上昇したら、電磁弁３４を閉鎖し、冷媒をすべて電池冷却ユニット２３に供給して、最大限電池を冷却することができるようにして、電池温度Ｔｂを規制開始温度Ｔｂ１に上昇しないようにすれば、充放電を規制する必要は生じない。これにより、電池１１の電力を用いた車両の走行や、電池１１への充電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００４７】
また、電池温度センサ１２により検出された電池温度Ｔｂｒに基づいて設定される電池温度Ｔｂが、常用温度域にある場合には、マックススイッチ６０がオン状態であれば、電池冷却用ブロア２３の作動を制限する。このため、電池冷却用エバポレータ３１における冷媒の気化に伴う吸熱を抑制することで、相対的に車室内エアコンユニット３０の冷媒の吸熱効率を向上することで、車室内を優先して冷却することができる。この車室内を優先して冷却している場合、電池温度Ｔｂは常用温度域にあるため、充放電を何ら規制することなく、支障なく電池１１を充放電できる。電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５よりも高い場合には、作動が制限された電池冷却用ブロア２３により電池１１を冷却する。電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６よりも低い場合には、電池冷却ブロア２３による電池１１の冷却は行なわず、より相対的に車室内エアコンユニット３０の冷媒の吸熱効率を向上して、車室内を優先して冷却することができる。限られた冷媒供給能力であっても、各ユニット２０，３０それぞれの冷媒の吸熱効率を制御することができ、電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立できる。
【００４８】
また、電池温度センサ１２により検出された電池温度Ｔｂｒに基づいて設定される電池温度Ｔｂが、常用温度域よりも高く上記上限温度Ｔｂ２未満にある場合には、モードダンパ７０により内気モードに設定すると共に、車室内用ブロア３３の作動を制限することにより、車室内の冷却を可能としながら、電池１１を優先して冷却することができる。限られた冷媒供給能力であっても、各ユニット２０，３０それぞれの冷媒の吸熱効率を制御することができ、電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立できる。
【００４９】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５０】
車両用エアコンシステムの制御は、制御用コンピュータ５０による一括制御ではなく、電池冷却用ユニット２０および車室内用エアコンユニット３０にそれぞれユニット制御するユニット制御用マイコン（マイクロコンピュータ）を備え、これらのユニット制御用マイコンを制御用コンピュータ５０が統合制御してもよい。
例えば、電磁弁３４は、開閉式の電磁弁に換えて、電磁比例流量制御弁等の開度調整可能な電磁弁３４としてもよい。また、制御用コンピュータ５０は、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ２から上限温度Ｔｂ３に近づくに従って電磁弁３４の開度を徐々に絞る制御をするようにしてもよい。これらの構成によると、電池１１の冷却優先を徐々に行なうため、車室内用エアコンユニットの冷却効果が急激に変化することを防ぐことができる。また、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上であれば、電磁弁３４は遮断状態とされるため、冷媒をすべて電池冷却ユニット２３に供給して、最大限電池を冷却することができるようにして、電池温度Ｔｂを規制開始温度Ｔｂ１に上昇しないようにすれば、充放電を規制する必要は生じない。これにより、電池１１の電力を用いた車両の走行や、電池１１への充電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００５１】
電池冷却ブロア２３の運転の抑制によるブロアの回転数低下制御は、ブロア全開運転時の回転数の全域に亘ってされてもよい。また、車室内用ブロア３３の回転数の低下される制御は、ブロア全開運転時の回転数の全域に亘ってされてもよい。これらの制御によれば、より限られた冷媒供給能力であっても、各ユニット２０，３０それぞれの冷媒の吸熱効率を制御することができ、電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立できる。
【００５２】
さらに、図１に二点鎖線で示すように、電磁弁（第２電磁弁）２４を配管４０ｂに介装してもよい。電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３未満の場合であって、マックススイッチ６０がオン状態の場合には、電池冷却用ブロア２３の運転の抑制に替えて、電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６より小さくなった場合に、電池冷却用エバポレータ３１への冷媒を遮断するべく電磁弁２４を閉じてもよい。この構成によると、車室内冷却をより効率的に優先することができる。なお、この電磁弁２４は、開度調整可能な電磁弁２４として電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６に近づくに従って電磁弁２４を絞ることとしてもよい。この構成によると、車室内冷却を徐々に効率的に優先することができ、車室内用エアコンユニットの冷却効果が急激に変化することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両（ＨＥＶ）やモータを駆動源とする電気自動車両（ＥＶ）に適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 車両用エアコンシステム
１０ 電池ケース
１１ 電池
１２ 電池温度センサ
２０ 電池冷却ユニット
２１ 電池冷却用エバポレータ
２３ 電池冷却用ブロア
２４ 電磁弁（第２電磁弁）
３０ 車室内用エアコンユニット
３１ 車室内用エバポレータ
３３ 車室内用ブロア
３４ 電磁弁
４０ 冷媒循環回路
４１ 圧縮機
４２ コンデンサ
５０ 制御用コンピュータ（制御手段）
６０ マックススイッチ（急冷要求手段）
７０ モードダンパ（内外気モード切替手段）
７１ 導入ダクト
７１ａ 内気導入ダクト
７１ｂ 外気導入ダクト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された走行用電池を車室内用エアコンの冷媒を用いて冷却するシステムの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車（ＨＥＶ）やモータを駆動源とする電気自動車（ＥＶ）は、モータにより回生充電できる二次電池（以下、単に電池ともいう）を搭載し、モータ走行時には、電池を放電することでモータに電力を供給する。この電池には、高出力の走行用モータを駆動するため、高電圧で大容量なものが適用される。
この電池の充放電は、化学反応により行なわれ、この化学反応が発熱を伴う。車両の走行中は充放電が繰り返され、発熱量も大きいため冷却する必要がある。一般的な電池の特性として、電池の温度が過剰に高い状態で充放電を行なうと電池の劣化が進み、また、電池の温度が過剰に低い状態で充放電を行なっても電池の劣化が進む。通常、電池の温度が過剰に高くなったり過剰に低くなったりすると、充放電量を規制したり充放電を禁止したりして、電池の保護を図らなければならず、車両の走行に支障をきたす。このため、車両に搭載された電池に関する温度管理が必要となる。
【０００３】
上述のように充放電時の発熱を考えると、電池の温度管理において、電池の温度が過剰に高くならないように管理することが重要となる。
そこで、このような車載の電池を冷却する技術が開発されているが、電池を冷却するための装置のコストを抑えて、車両価格の高騰を抑えることが必要であり、種々の技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、車室内用のエアコンから送風される冷気を電池等の蓄電機構に導入して冷却する技術が開示されている。また、電池の温度と外気温と車室内エアコンの設定温度とが、それぞれ所定の温度以上である場合には、電池を冷却するブロアの回転数を上昇させて、車室内エアコンの冷却風を電池に導入して冷却することも開示されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、走行用電池を冷却する電池冷却ユニットと車室内を空調する車室内用エアコンユニットとを並列に配置して共通の冷媒を用いるようにした装置が開示されている。
特許文献１の技術では、電池を冷却する冷却風は、車室内温度に依存しており、車室内エアコン制御と電池の冷却制御とを独立して制御することができないが、特許文献２の技術では、室内エアコンと電池の冷却とに冷媒を共用しているが、それぞれの冷却風は個別に制御できるので、車室内用エアコン制御と電池の冷却制御とを独立して制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２００７−１７１０９８号公報
【特許文献２】特許２００３−２７９１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電池冷却ユニットと車室内用エアコンユニットとで冷媒を共用する構成では、例えば、外気温が高温の場合などに、電池冷却ユニットの冷媒供給要求と車室内用エアコンユニットの冷媒供給要求とが共に大きくなると、両ユニットの要求に対応できなくなることが考えられる。
もちろん、冷媒循環回路の圧縮機，コンデンサ，冷却ファン等を十分な容量のものにすれば、常に両ユニットの要求に対応できるが、冷媒循環回路系統にかかる装置コストや装置重量の増加を招くほか、車両の場合、設置スペースが限られるため冷媒循環回路の設計自由度が下がり、重量増による燃費悪化も招いてしまう。したがって、限られた冷媒供給能力であっても、電池冷却ユニットと車室内用エアコンユニットとに効果的に冷媒を共用する制御が要求される。
【０００８】
この場合、特に、電池の温度が適正に管理されないと、電池の充放電量を規制したり充放電を禁止したりして電池の保護を図らなければならず、車両の走行に支障をきたし、車両の走行ができなくなるおそれがあるので、電池冷却ユニットについては、電池の温度を常に充放電に支障のない状態に管理することが重要である。逆に、電池が適切に温度管理される限りは、車両の乗員の車室内用エアコンユニットへの作動要求に対して、可能な限り対応できるようにしたい。
【０００９】
本発明は、上述の課題を鑑み創案されたもので、電池冷却ユニットと車室内用エアコンユニットとで冷媒を共用しながら、限られた冷媒供給能力であっても電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立させることができるようにした、車両用エアコンシステムの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の車両用エアコンシステムの制御装置は、車室内用エアコンユニットと、車載の走行用電池を冷却する電池冷却ユニットと、前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットに冷媒を供給する冷媒循環回路とを備えた、車両用エアコンシステムを制御する制御装置であって、前記冷媒循環回路に設けられ、前記車室内用エアコンユニットへの冷媒供給を遮断可能な電磁弁と、前記電池の温度を検出する温度検出手段と、前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットが共に作動しているときに、前記温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域よりも一定以上高い温度として規定された上限温度以上に上昇したら、前記電磁弁を閉鎖する制御手段と、を備えていることを特徴している。
【００１１】
また、前記電池冷却ユニットは、電池冷却用エバポレータと、電池冷却用ブロアとを備えると共に、前記車室内用エアコンユニットに、急速冷房要求をする急冷要求手段が備えられ、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域にある場合には、前記急冷要求手段が前記急速冷房要求を行なっていれば、前記電池冷却用ブロアの作動を制限することが好ましい。
【００１２】
また、前記車室内用エアコンユニットは、エアコン用エバポレータと、エアコン用ブロアとを備えると共に、前記車室内用エアコンユニットによる冷気の取入れを内気モードと外気モードとに切り換える内外気モード切替手段を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域よりも高く前記上限温度未満にある場合には、前記内外気モード切替手段を前記内気モードに設定すると共に、前記エアコン用ブロアの作動を制限することが好ましい。
【００１３】
また、前記冷媒循環回路に設けられ、前記電池冷却ユニットへの冷媒供給を遮断可能な第２電磁弁をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車両用エアコンシステムの制御装置によれば、冷媒をすべて電池冷却ユニットに供給することができ、最大限電池を冷却することができ、電池の温度管理を適切に行なって電池の充放電を何ら規制せずに行なうことができる。
つまり、電池は、その温度が過剰に高くなると充放電を規制しなくては劣化が進んでしまうので、充放電を規制せずに使用できるように温度を管理したい。通常は、充放電を規制しなくてはならない温度よりも十分に低い温度域を常用温度域として設定し、この温度域であれば、車室内用エアコンユニットを規制することは不要であるが、規制開始温度に接近したら、電池の冷却を優先する必要が生じる。
【００１５】
そこで、電池温度について上限温度を設定し、電池温度が上限温度以上に上昇したら、電磁弁を閉鎖し、冷媒をすべて電池冷却ユニットに供給して、最大限電池を冷却することができるようにして、電池温度を規制開始温度に上昇しないようにすれば、充放電を規制する必要は生じない。これにより、電池の電力を用いた車両の走行や、電池への充電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００１６】
また、温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域にある場合には、急冷要求手段が急速冷房要求を行なっていれば、電池冷却用ブロアの作動を制限することにより、車室内を優先して冷却することができる。この車室内を優先して冷却している場合でも、電池温度は常用温度域にあるため、支障なく電池を充放電できる。
また、温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域よりも高く上限温度未満にある場合には、内外気モード切替手段を内気モードに設定すると共に、エアコン用ブロアの作動を制限することにより、車室内の冷却を可能としながら、電池を優先して冷却することができる。
【００１７】
また、温度検出手段により検出された電池温度が常用温度域内にある場合には、急冷要求手段が急速冷房要求を行なっていれば、第２電磁弁を閉鎖し、冷媒をすべて車室内用エアコンユニットに供給して、最大限車室内を冷却することがきる。このとき、電池温度は常用温度域内にあるので、電池を冷却する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムを示す冷媒循環回路図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御における電池冷却制御を示すサブルーチンを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は車両用エアコンシステムを示す冷媒循環回路図、図２は、車両用エアコンシステムの制御装置を示すブロック図、図３は車両用エアコンシステムの制御における電池冷却制御を示すサブルーチンを説明するフローチャートである。図４は車両用エアコンシステムの制御装置の動作を説明するフローチャートである。
［構成］
本実施形態にかかる車両用エアコンシステムは、モータを駆動源とする電気自動車（ＥＶ）或いはエンジン（内燃機関）とモータ（電動機）とを駆動源とするハイブリッド車（ＨＥＶ）に適用される。特に、電池冷却ユニットは、走行用のモータに電力を供給する二次電池（以下、単に電池ともいう）を冷却するために装備される。
【００２０】
以下、本車両用エアコンシステムの構成、その制御装置の構成、その作用・効果について順に説明する。
（車両用エアコンシステムの構成）
まず、本実施形態にかかる車両用エアコン（エアーコンディショナ）システムの構成を説明する。
【００２１】
図１に示すように、本車両用エアコンシステム１は、電池ケース１０内に配設された電池冷却ユニット２０と、車両の車室内を空調する車室内用エアコンユニット３０と、これらのユニット２０，３０に冷媒を供給する冷媒循環回路４０とを備えている。
冷媒循環回路４０は、冷媒を流通する配管４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備えている。
配管４０ａは、各ユニット２０，３０に共用され、この配管４０ａには、圧縮機４１と、冷却ファン４３を付設されたコンデンサ４２とが介装されている。圧縮機４１により冷媒を液化し、コンデンサ４２により冷媒の液化を促進すると共に冷却して、電池冷却ユニット２０および車室内用エアコンユニット３０に供給するようになっている。
【００２２】
配管４０ｂ，４０ｃは互いに並列に配置され、いずれも配管４０ａに接続される。配管４０ｂには、電池冷却ユニット２０が介装され、配管４０ｃには、車室内用エアコンユニット３０が介装されている。
電池ケース１０内には、力行時に走行用モータに給電して制動時に回生充電可能な高電圧二次電池（電池）１１が密封収納されている。なお、本実施形態では、電池１１は、低電圧の電池セル１１ａ〜１１ｎが複数直列に接続されて高電圧電池として構成されている。なお、本実施形態では、電池１１は、低電圧の電池セル１１ａ〜１１ｎが複数直列に接続されて高電圧電池として構成されている。
【００２３】
電池冷却ユニット２０は、この電池１１が密封収納された空間内に冷気を送り電池１１を冷却する。この電池冷却ユニット２０は、内部の冷媒の気化に伴う吸熱により雰囲気を冷却する電池冷却用エバポレータ２１と、電池冷却用エバポレータ２１に送風して冷却空気を電池１１が密封収納された空間内に供給する電池冷却用ブロア２３とを備えている。配管４０ｂの電池冷却用エバポレータ２１への冷媒流入部には減圧装置２２が介装され、減圧された冷媒がエバポレータ２１に導入されるようになっている。
【００２４】
車室内用エアコンユニット３０は、内部の冷媒の気化の伴う吸熱により雰囲気を冷却する車室内用エバポレータ３１と、車室内用エバポレータ３１に送風して冷却空気を車室内に供給する車室内用ブロア３３とを備えている。配管４０ｃの車室内用エバポレータ３１への冷媒流入部には、減圧装置３２が介装され、減圧された冷媒がエバポレータ３１に導入されるようになっている。
【００２５】
なお、電池ケース１０内には、電池温度センサ（温度検出手段）１２が配備されている。また、配管４０ｃの車室内用エバポレータ３１への冷媒流入部で減圧装置３２の上流には、電磁式の開閉弁である電磁弁３４が介装されている。
この車両には、車室内用エアコンユニット３０に急速冷房を要求するためのマックススイッチ（急冷要求手段）６０が装備される。このマックススイッチ６０は、車両乗員が車室内の急速冷房要求しうる車室内のコントロールパネル等に設けられた独立したスイッチである。なお、急冷要求手段としては、マックススイッチ６０に限定されない。車室内温度や車両乗員により操作される車室内エアコンの設定温度，設定風量に基づいて所定の条件を満たした場合、急冷要求がされたものとして、前記の所定の条件を入力する手段（例えば車室内エアコンの設定ボタン，車室内温度を検出する温度センサと前記設定ボタンとの組み合わせ）を急冷要求手段としてもよい。この場合、前記の所定の条件が成立しているか否かが、後述するマックススイッチ６０のオンオフ状態に対応する。
【００２６】
さらに、車室内用エアコンユニット３０の車室内用ブロア３３の上流の導入ダクト７１には、内気（車室内の循環空気）導入する内気モードと外気（車室外の空気）導入する外気モードとで切り替えるモードダンパ（内外気モード切替手段）７０が装備されている。
これらの電池温度センサ１２，電磁弁３４，マックススイッチ６０及びモードダンパ７０は、本制御装置に関連する構成要素であるが、これらの詳細については、以下の制御装置の構成の説明で詳述する。
（制御装置の構成）
実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置は、図２に示すように、電池温度センサ１２と、マックススイッチ６０と、電池温度センサ１２，マックススイッチ６０からの情報に基づいて、電磁弁３４，モードダンパ７０，電池冷却用ブロア２３，車室内用ブロア３３を制御する制御用コンピュータ（制御手段）５０と、から構成されている。
【００２７】
制御用コンピュータ５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力回路等からなるコンピュータであって、適宜の機器類が付設又は接続されている。
制御用コンピュータ５０には、電池温度センサ１２で検出された電池温度Ｔｂｒの検出信号が入力される。
電池温度センサ１２により検出する電池温度Ｔｂｒとしては、各電池の内部温度を直接把握したいが、この検出は困難なため、各電池の内部温度に近い温度を検出するものとする。例えば、複数の電池セル１１ａ〜１１ｎのそれぞれについての表面温度であれば計測可能であり、この電池セルの表面温度を、電池温度Ｔｂｒとして扱うことができる。この場合、各電池セル１１ａ〜１１ｎのそれぞれの表面温度を電池温度Ｔｂｒとして検出し、何れの検出情報も制御用コンピュータ５０に入力するように構成する。
【００２８】
制御用コンピュータ５０では、各電池セル１１ａ〜１１ｎの電池温度Ｔｂｒに基づいて、制御パラメータとしての代表電池温度Ｔｂを設定する。この代表電池温度Ｔｂの設定手法は、下記のようにいくつか考えられる。
（１）各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものを代表電池温度Ｔｂとする。
（２）各電池温度Ｔｂｒの平均を代表電池温度Ｔｂとする。
（３）各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものから上位所定数を平均したものを代表電池温度Ｔｂとする。
【００２９】
（１）の設定手法は、電池セル１１ｘの配設位置による電池冷却用ブロア２３の冷却風による冷却効果のばらつきや、電池セル１１ｘの個体差による各電池温度Ｔｂｒにばらつきがある場合であっても、「各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものを代表電池温度Ｔｂとする」ため、何れの電池セル１１ｘの充放電を規制せずに電池の劣化が進むのを防ぐことができる。
【００３０】
（２）の設定手法は、電池温度Ｔｂｒにばらつきが少ない場合に、「各電池温度Ｔｂｒの平均を代表電池温度Ｔｂとする」ため、一部の電池温度センサ１２の故障により検知温度が過剰に高く検出された場合でも、電池冷却の過度な優先を抑制することができる。車室内用エアコンユニットに対する出力要求とを両立させることができる。
（３）の設定手法は、電池温度Ｔｂｒに多少のばらつきがある場合であっても、「各電池温度Ｔｂｒの最高温度のものから上位所定数を平均したものを代表電池温度Ｔｂとする」ため、各電池セル１１ａ〜１１ｎの安全性の確保と、車室内用エアコンユニットに対する出力要求とを両立させることができる。
【００３１】
この代表電池温度Ｔｂの設定方法は、例えば、冷却風の届きにくい場所に配置される等で複数の電池セル１１ａ〜１１ｎのうち最も冷却効果の低い特定の電池セル１１ｘの表面温度Ｔｂｒを代表電池温度Ｔｂとしてもよい。このように特定の電池セル１１ｘの表面温度Ｔｂｒを代表電池温度Ｔｂとすると、電池温度センサ１２を一つ配設すればよいので、製造コストを抑え、簡素な構成とすることができる。
【００３２】
また、電池温度Ｔｂｒとしては、電池セル１１ａ〜１１ｎの表面温度に換えて、（１）電池１１ｘの収容される空間の温度を適用してもよく、（２）電池ケース１０内に予め設定された電池１１の周辺温度として、電池ケースの端等の冷却風の届きにくい場所の温度をケース内温度Ｔｂｒとしてもよい。ケース内温度Ｔｂｒおよび周辺温度Ｔｂｒは、実際の電池温度Ｔｂｒと相関し対応するため、置換することができる。
【００３３】
また、制御用コンピュータ５０には、マックススイッチ６０のオンオフ状態を示す操作信号が入力される。
制御用コンピュータ５０のメモリ或いは制御用コンピュータ５０に付設された外部メモリには、電池１１の充放電が規制される規制開始温度Ｔｂ１と、充放電が規制される規制開始温度Ｔｂ１より十分に低い温度域の常用温度域（常用温度域上限温度Ｔｂ３と常用温度域下限温度Ｔｂ４とで規定される温度帯）と、規制開始温度Ｔｂ１と常用温度域上限温度Ｔｂ３との間の温度であって、電池１１の冷却を優先する上限温度Ｔｂ２とが予め設定され記憶されている。すなわち、これらの温度Ｔｂ１〜Ｔｂ４の高低関係は、Ｔｂ１（規制開始温度）＞Ｔｂ２（上限温度）＞Ｔｂ３（常用温度域上限温度）＞Ｔｂ４（常用温度域下限温度）となっている。
【００３４】
制御用コンピュータ５０は、電磁弁３４については開閉制御し、モードダンパ７０については外気導入モードと内気導入モードとの切替え制御をし、電池冷却用ブロア２３及び車室内用ブロア３３についてはそれぞれブロアの回転数を制御する。
電磁弁３４は、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上である場合には、エアコン用エバポレータ３１への冷媒を遮断するべく開閉弁である電磁弁３４を閉じる。また、車室内用エアコン制御要求がされていない場合に電磁弁３４を閉じる。
【００３５】
モードダンパ７０は、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上であって上限温度Ｔｂ２未満の場合には、外気導入ダクト７１ｂを封止して車室内の空気が循環するように内気導入ダクト７１ａの空気を流通させる。
電池冷却用ブロア２３は、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３未満であってマックススイッチ６０がオン状態の場合には、冷却風の吐出量を抑制するために運転を抑制される。吐出量の抑制は、ブロアの回転数を低下させて制御される。この回転数の低下は、例えば、ブロア全開運転時の回転数の半分に設定する。
【００３６】
なお、電池の冷却は、電池温度Ｔｂが予め設定されたブロア運転開始温度Ｔｂ５以上になったら実施（オン）し、予め設定されたブロア運転停止温度Ｔｂ６未満になったら終了（オフ）するようになっている。この電池冷却のオンオフ制御は電池冷却用ブロア２３のオンオフ制御によって行なう。ブロア運転開始温度Ｔｂ５及びブロア運転停止温度Ｔｂ６は、常用温度域（常用温度域下限温度Ｔｂ４と常用温度域上限温度Ｔｂ３とので規定される温度帯）内の値として予め設定される。ブロア運転停止温度Ｔｂ６はブロア運転開始温度Ｔｂ５よりも低く設定されており、このように制御閾値にヒステリシスを設けることにより制御を安定させている。したがって、これらの温度Ｔｂ３〜Ｔｂ６の高低関係は、Ｔｂ３（常用温度域上限温度）＞Ｔｂ５（ブロア運転開始温度）＞Ｔｂ６（ブロア運転停止温度）＞Ｔｂ４（常用温度域下限温度）となっている。
【００３７】
車室内用ブロア３３の作動については、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上かつ上限温度Ｔｂ２未満であって内気モードの場合には、ブロア回転数を低下する。例えば、車室内エアコン制御の操作スイッチ（設定風量）の操作量に対応するブロア回転数を半減させるか、または、ブロア全開運転時の回転数の半分に制限する。
［作用及び効果］
まず、本実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置の動作（作用）について説明する。
【００３８】
電池冷却制御は、図３のフローチャートに示すようにステップＳ１〜Ｓ７により行なわれる。図示しない車両エンジンのイグニッションスイッチを入れるとスタートする。また、イグニッションスイッチが切られるまで所定の制御周期で周期的に以下のステップＳ１〜Ｓ７を実施する。電池冷却を行なっている場合にフラグＦｂｃ＝１とし、電池冷却を行なっていない場合にフラグＦｂｃ＝０とする。まず、Ｆｂｃ＝１であるかを判定する（ステップＳ１）。フラグＦｂｃ＝１でない場合には、電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５以上であるかを判定する（ステップＳ２）、電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５以上の場合には、フラグＦｂｃ＝１にする（ステップＳ３）。そして、電池冷却用ブロア２３の運転を開始し電池冷却オンとする（ステップＳ４）。電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５未満の場合にはリターンする。フラグＦｂｃ＝１である場合には、電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６未満であるかを判定する（ステップＳ５）、電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６未満の場合には、フラグＦｂｃ＝０にする（ステップＳ６）。そして、電池冷却用ブロア２３の運転を開始し電池冷却オフとする（ステップＳ７）。電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６以上の場合にはリターンする。
【００３９】
次に、車両用エアコンシステムの制御は図４のフローチャートに示すように、図示しない車両エンジンのイグニッションスイッチを入れると車両用エアコンシステムの制御がスタートする。また、イグニッションスイッチが切られるまで周期的に以下のステップＳ１０〜Ｓ４１０を実施する。まず、上述の電池冷却オン（作動中）か否かを判定する（ステップＳ１０）。車室内エアコンがオン（作動中）か否かを判定する（ステップＳ２０）。これらのステップＳ１０およびステップＳ２０の工程は、同時であっても前後逆であってもよい。次に、車室内エアコンがオン（作動中）の場合には、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上であるかを判定する（ステップＳ３０）。電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上の場合には、電磁弁３４を遮断して、車室内用エアコンユニット３０への冷媒供給を停止し（ステップＳ４０）、電池冷却用ブロア２３を全開運転させる（ステップＳ５０）。なお、電磁弁３４は制御を受けない場合には冷媒を流通させる常開式の開閉弁とする。
【００４０】
電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２未満の場合には、電磁弁３４を開いて、車室内用エアコンユニットに冷媒を流通させ（ステップＳ１００）、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上であるかを判定する（ステップＳ１１０）。電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３以上の場合には、内気モードであるかを判定する（ステップＳ１２０）。内気モードでないと判定された場合には、モードダンパ７０を作動させ、内気モードに切り替える（ステップＳ１３０）。そして、車室内用ブロア３３の回転を低下させる（ステップＳ１４０）。
【００４１】
電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３未満の場合には、マックススイッチ６０がオン状態であるかを判定する（ステップＳ２００）。マックススイッチ６０がオン状態の場合には、電池冷却用ブロア２３の運転を抑制する（ステップＳ２１０）。マックススイッチ６０がオフ状態の場合には、電池冷却用ブロア２３を全開運転させる（ステップＳ３１０）。
【００４２】
電池冷却がオフ（非作動）の場合には、電磁弁３４を開いて冷媒を車室内用エアコンユニットに冷媒を流通させ（ステップＳ４００）、室内エアコン制御の操作スイッチ（設定温度、設定風量等）の操作量に応じて車室内用ブロア２３を通常運転する（ステップＳ４１０）。
また、車室内エアコンがオフ（非作動）の場合には、電磁弁３４を遮断して車室内用ユニット３０への冷媒の供給を停止し（ステップＳ３００）電池冷却用ブロア２３を全開運転させる（ステップＳ３１０）。
【００４３】
なお、図４に示す例では、各温度閾値を制御開始と終了とで同一にして説明したが、制御の安定性を考慮すると図３に示す例と同様に、電池温度Ｔｂの上昇を判定する閾値に対して、電池温度Ｔｂの下降を判定する閾値を微小量だけ低下させることも好ましい。
したがって、本実施形態にかかる車両用エアコンシステムの制御装置によれば、以下のような効果を奏する。
【００４４】
本車両用エアコンシステムの制御装置によれば、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上の場合または車室内エアコン制御要求がされていない場合には、制御用コンピュータ５０により電磁弁３４を遮断して冷媒をすべて電池冷却ユニットに供給することができ、最大限電池を冷却することができ、電池１１の温度管理を適切に行なって電池１１の充放電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００４５】
つまり、電池１１は、電池温度Ｔｂが過剰に高くなると充放電を規制しなくては劣化が進んでしまうので、充放電を規制せずに使用できるように温度を管理したい。通常は、充放電を規制しなくてはならない温度よりも十分に低い温度域を常用温度域として設定し、この温度域であれば、車室内用エアコンユニットを規制することは不要であるが、規制開始温度Ｔｂ１に接近したら、電池１１の冷却を優先する必要が生じる。
【００４６】
本装置では、電池温度Ｔｂについて上限温度Ｔｂ２を設定し、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上に上昇したら、電磁弁３４を閉鎖し、冷媒をすべて電池冷却ユニット２３に供給して、最大限電池を冷却することができるようにして、電池温度Ｔｂを規制開始温度Ｔｂ１に上昇しないようにすれば、充放電を規制する必要は生じない。これにより、電池１１の電力を用いた車両の走行や、電池１１への充電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００４７】
また、電池温度センサ１２により検出された電池温度Ｔｂｒに基づいて設定される電池温度Ｔｂが、常用温度域にある場合には、マックススイッチ６０がオン状態であれば、電池冷却用ブロア２３の作動を制限する。このため、電池冷却用エバポレータ３１における冷媒の気化に伴う吸熱を抑制することで、相対的に車室内エアコンユニット３０の冷媒の吸熱効率を向上することで、車室内を優先して冷却することができる。この車室内を優先して冷却している場合、電池温度Ｔｂは常用温度域にあるため、充放電を何ら規制することなく、支障なく電池１１を充放電できる。電池温度Ｔｂがブロア運転開始温度Ｔｂ５よりも高い場合には、作動が制限された電池冷却用ブロア２３により電池１１を冷却する。電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６よりも低い場合には、電池冷却ブロア２３による電池１１の冷却は行なわず、より相対的に車室内エアコンユニット３０の冷媒の吸熱効率を向上して、車室内を優先して冷却することができる。限られた冷媒供給能力であっても、各ユニット２０，３０それぞれの冷媒の吸熱効率を制御することができ、電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立できる。
【００４８】
また、電池温度センサ１２により検出された電池温度Ｔｂｒに基づいて設定される電池温度Ｔｂが、常用温度域よりも高く上記上限温度Ｔｂ２未満にある場合には、モードダンパ７０により内気モードに設定すると共に、車室内用ブロア３３の作動を制限することにより、車室内の冷却を可能としながら、電池１１を優先して冷却することができる。限られた冷媒供給能力であっても、各ユニット２０，３０それぞれの冷媒の吸熱効率を制御することができ、電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立できる。
【００４９】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５０】
車両用エアコンシステムの制御は、制御用コンピュータ５０による一括制御ではなく、電池冷却用ユニット２０および車室内用エアコンユニット３０にそれぞれユニット制御するユニット制御用マイコン（マイクロコンピュータ）を備え、これらのユニット制御用マイコンを制御用コンピュータ５０が統合制御してもよい。
例えば、電磁弁３４は、開閉式の電磁弁に換えて、電磁比例流量制御弁等の開度調整可能な電磁弁３４としてもよい。また、制御用コンピュータ５０は、電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ２から上限温度Ｔｂ３に近づくに従って電磁弁３４の開度を徐々に絞る制御をするようにしてもよい。これらの構成によると、電池１１の冷却優先を徐々に行なうため、車室内用エアコンユニットの冷却効果が急激に変化することを防ぐことができる。また、電池温度Ｔｂが上限温度Ｔｂ２以上であれば、電磁弁３４は遮断状態とされるため、冷媒をすべて電池冷却ユニット２３に供給して、最大限電池を冷却することができるようにして、電池温度Ｔｂを規制開始温度Ｔｂ１に上昇しないようにすれば、充放電を規制する必要は生じない。これにより、電池１１の電力を用いた車両の走行や、電池１１への充電を何ら規制せずに行なうことができる。
【００５１】
電池冷却ブロア２３の運転の抑制によるブロアの回転数低下制御は、ブロア全開運転時の回転数の全域に亘ってされてもよい。また、車室内用ブロア３３の回転数の低下される制御は、ブロア全開運転時の回転数の全域に亘ってされてもよい。これらの制御によれば、より限られた冷媒供給能力であっても、各ユニット２０，３０それぞれの冷媒の吸熱効率を制御することができ、電池を充放電に支障のない状態にする温度管理と車室内用エアコンに対する出力要求への対応とを両立できる。
【００５２】
さらに、図１に二点鎖線で示すように、電磁弁（第２電磁弁）２４を配管４０ｂに介装してもよい。電池温度Ｔｂが常用温度域上限温度Ｔｂ３未満の場合であって、マックススイッチ６０がオン状態の場合には、電池冷却用ブロア２３の運転の抑制に替えて、電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６より小さくなった場合に、電池冷却用エバポレータ３１への冷媒を遮断するべく電磁弁２４を閉じてもよい。この構成によると、車室内冷却をより効率的に優先することができる。なお、この電磁弁２４は、開度調整可能な電磁弁２４として電池温度Ｔｂがブロア運転停止温度Ｔｂ６に近づくに従って電磁弁２４を絞ることとしてもよい。この構成によると、車室内冷却を徐々に効率的に優先することができ、車室内用エアコンユニットの冷却効果が急激に変化することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両（ＨＥＶ）やモータを駆動源とする電気自動車両（ＥＶ）に適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 車両用エアコンシステム
１０ 電池ケース
１１ 電池
１２ 電池温度センサ
２０ 電池冷却ユニット
２１ 電池冷却用エバポレータ
２３ 電池冷却用ブロア
２４ 電磁弁（第２電磁弁）
３０ 車室内用エアコンユニット
３１ 車室内用エバポレータ
３３ 車室内用ブロア
３４ 電磁弁
４０ 冷媒循環回路
４１ 圧縮機
４２ コンデンサ
５０ 制御用コンピュータ（制御手段）
６０ マックススイッチ（急冷要求手段）
７０ モードダンパ（内外気モード切替手段）
７１ 導入ダクト
７１ａ 内気導入ダクト
７１ｂ 外気導入ダクト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内用エアコンユニットと、車載の走行用電池を冷却する電池冷却ユニットと、前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットに冷媒を供給する冷媒循環回路とを備えた、車両用エアコンシステムの制御装置であって、
前記冷媒循環回路に設けられ、前記車室内用エアコンユニットへの冷媒供給を遮断可能な電磁弁と、
前記電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットが共に作動しているときに、前記温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域よりも一定以上高い温度として規定された上限温度以上に上昇したら、前記電磁弁を閉鎖して前記車室内用エアコンユニットへの冷媒供給を遮断する制御手段と、を備えている
ことを特徴とする、車両用エアコンシステムの制御装置。
【請求項２】
前記電池冷却ユニットは、電池冷却用エバポレータと、電池冷却用ブロアとを備えると共に、
前記車室内用エアコンユニットに、急速冷房要求をする急冷要求手段が備えられ、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域にある場合には、前記急冷要求手段が前記急速冷房要求を行なっていれば、前記電池冷却用ブロアの作動を制限する
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用エアコンシステムの制御装置。
【請求項３】
前記車室内用エアコンユニットは、エアコン用エバポレータと、エアコン用ブロアとを備えると共に、
前記車室内用エアコンユニットによる冷気の取入れを内気モードと外気モードとに切り替える内外気モード切替手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域よりも高く前記上限温度未満にある場合には、前記内外気モード切替手段を前記内気モードに設定すると共に、前記エアコン用ブロアの作動を制限する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両用エアコンシステムの制御装置。
【請求項４】
前記冷媒循環回路に設けられ、前記電池冷却ユニットへの冷媒供給を遮断可能な第２電磁弁をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜３記載の車両用エアコンシステムの制御装置。
【請求項１】
車室内用エアコンユニットと、車載の走行用電池を冷却する電池冷却ユニットと、前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットに冷媒を供給する冷媒循環回路とを備えた、車両用エアコンシステムの制御装置であって、
前記冷媒循環回路に設けられ、前記車室内用エアコンユニットへの冷媒供給を遮断可能な電磁弁と、
前記電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記車室内用エアコンユニット及び前記電池冷却ユニットが共に作動しているときに、前記温度検出手段により検出された電池温度が、常用温度域よりも一定以上高い温度として規定された上限温度以上に上昇したら、前記電磁弁を閉鎖して前記車室内用エアコンユニットへの冷媒供給を遮断する制御手段と、を備えている
ことを特徴とする、車両用エアコンシステムの制御装置。
【請求項２】
前記電池冷却ユニットは、電池冷却用エバポレータと、電池冷却用ブロアとを備えると共に、
前記車室内用エアコンユニットに、急速冷房要求をする急冷要求手段が備えられ、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域にある場合には、前記急冷要求手段が前記急速冷房要求を行なっていれば、前記電池冷却用ブロアの作動を制限する
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用エアコンシステムの制御装置。
【請求項３】
前記車室内用エアコンユニットは、エアコン用エバポレータと、エアコン用ブロアとを備えると共に、
前記車室内用エアコンユニットによる冷気の取入れを内気モードと外気モードとに切り替える内外気モード切替手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された電池温度が、前記常用温度域よりも高く前記上限温度未満にある場合には、前記内外気モード切替手段を前記内気モードに設定すると共に、前記エアコン用ブロアの作動を制限する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両用エアコンシステムの制御装置。
【請求項４】
前記冷媒循環回路に設けられ、前記電池冷却ユニットへの冷媒供給を遮断可能な第２電磁弁をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜３記載の車両用エアコンシステムの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−３０６６３（Ｐ２０１２−３０６６３Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１０８７（Ｐ２０１０−１７１０８７）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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