(57)【要約】【課題】消費動力の増加を抑制しつつ空気冷却と電池冷却とを極力両立させる。【解決手段】放熱器１２で放熱された冷媒を減圧させる空気冷却用減圧部１３と、空気冷却用減圧部で減圧された冷媒を空気と熱交換させて蒸発させる第１蒸発器１４と、冷媒の流れにおいて空気冷却用減圧部と並列に配置され、放熱器で放熱された冷媒を減圧させる入口側減圧部１５と、入口側減圧部で減圧された冷媒を電池２から吸熱させて蒸発させる第２蒸発器１６と、第２蒸発器で蒸発した冷媒を減圧させる出口側減圧部１８と、入口側減圧部および出口側減圧部の開度を制御する制御部５０とを備え、制御部は、入口側減圧部の開度を、第２蒸発器の電池冷却能力を目標電池冷却能力にするための開度である電池冷却開度、および第１蒸発器の空気冷却能力を目標空気冷却能力にするための開度である空気冷却開度のうち小さい方の開度に制御する制限制御を行う。【選択図】図４
2020128857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器（１２、８０）と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒を減圧させる空気冷却用減圧部（１３）と、
前記空気冷却用減圧部で減圧された前記冷媒を空気と熱交換させて蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
前記冷媒の流れにおいて前記空気冷却用減圧部と並列に配置され、前記放熱器で放熱された前記冷媒を減圧させる入口側減圧部（１５）と、
前記入口側減圧部で減圧された前記冷媒を電池（２）から吸熱させて蒸発させる第２蒸発器（１６）と、
前記第２蒸発器で蒸発した前記冷媒を減圧させる出口側減圧部（１８）と、
前記入口側減圧部および前記出口側減圧部の開度を制御する制御部（５０）とを備え、
前記制御部は、前記入口側減圧部または前記出口側減圧部の開度を、前記第２蒸発器の電池冷却能力を目標電池冷却能力にするための開度である電池冷却開度、および前記第１蒸発器の空気冷却能力を目標空気冷却能力にするための開度である空気冷却開度のうち小さい方の開度に制御する制限制御を行う冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記制限制御では、前記入口側減圧部を前記空気冷却開度および前記電池冷却開度のうち小さい方の開度に制御し、前記出口側減圧部の開度を、前記第２蒸発器の出口側における前記冷媒の過熱度が目標過熱度に近づくように制御する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２蒸発器で電池を冷却することによって前記第１蒸発器での前記空気の冷却に影響がないと判定した場合、前記入口側減圧部または前記出口側減圧部の開度を、前記第２蒸発器の電池冷却能力を目標電池冷却能力にするための開度に制御し、前記第２蒸発器で電池を冷却することによって前記第１蒸発器での前記空気の冷却に影響があると判定した場合、前記制限制御を行う請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記制限制御では、
前記電池冷却開度を、前記第２蒸発器の温度（Ｔｉｎ）を目標第２蒸発器温度（ＴｉｎＯ）にするための開度とし、
前記空気冷却開度を、前記第１蒸発器の温度（ＴＥ）を目標第１蒸発器温度（ＴＥＯ）にするための開度とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記制限制御では、前記目標第２蒸発器温度（ＴｉｎＯ）を、前記電池の温度（ＴＢ）から所定温度差（ΔＴ）だけ低い温度に決定し、前記所定温度差を、前記電池の発熱量（Ｑ１）が大きいほど大きな値に決定する請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記制限制御では、前記電池の温度が高いほど、前記電池冷却開度の減少量を大きくする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記第２蒸発器は、前記電池と熱伝導可能に接触配置されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気と電池とを冷却する冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、空気冷却器と電池冷却器とに冷凍サイクルの冷媒が互いに並列に流れる冷凍サイクル装置が記載されている。
【０００３】
この従来技術では、凝縮器で凝縮された冷媒の流れが２方向に分岐される。分岐された一方の冷媒は、膨張機構で減圧された後に空気冷却器に流入して空気から吸熱して蒸発する。分岐された他方の冷媒は、膨張機構で減圧された後に電池冷却器に流入して電池から吸熱して蒸発する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６４３１７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、空気冷却器と電池冷却器とに冷凍サイクルの冷媒が互いに並列に流れるので、空気冷却と電池冷却とを両立させるのが難しい。例えば、空気冷却能力を確実に確保しようとすると電池冷却器側の冷媒流量が不足して電池冷却能力が不足することが起こりうる。
【０００６】
空調側の冷媒流量が不足する対策として電池側の冷媒流量を減らすと、電池冷却器でドライアウトが発生し電池温度ばらつきが生じる。ドライアウトとは、冷媒の蒸発が過剰になって気相冷媒のみが存在する領域が発生することを言う。
【０００７】
電池の温度ばらつき抑制と空気冷却能力確保の両立をする対策として圧縮機からの冷媒吐出流量を大きくすると、圧縮機の消費動力が大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、消費動力の増加を抑制しつつ空気冷却と電池冷却とを極力両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２、８０）と、
放熱器で放熱された冷媒を減圧させる空気冷却用減圧部（１３）と、
空気冷却用減圧部で減圧された冷媒を空気と熱交換させて蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
冷媒の流れにおいて空気冷却用減圧部と並列に配置され、放熱器で放熱された冷媒を減圧させる入口側減圧部（１５）と、
入口側減圧部で減圧された冷媒を電池（２）から吸熱させて蒸発させる第２蒸発器（１６）と、
第２蒸発器で蒸発した冷媒を減圧させる出口側減圧部（１８）と、
入口側減圧部および出口側減圧部の開度を制御する制御部（５０）とを備え、
制御部は、入口側減圧部または出口側減圧部の開度を、第２蒸発器の電池冷却能力を目標電池冷却能力にするための開度である電池冷却開度、および第１蒸発器の空気冷却能力を目標空気冷却能力にするための開度である空気冷却開度のうち小さい方の開度に制御する制限制御を行う。
【００１０】
これによると、入口側減圧部（１５）または出口側減圧部（１８）の開度を小さくすることにより、第２蒸発器（１６）に流入する冷媒の圧力が低下するので、第２蒸発器（１６）の温度を低下させることができる。
【００１１】
一方、入口側減圧部（１５）または出口側減圧部（１８）の開度を小さくすることにより、第２蒸発器（１６）に流入する冷媒の流量が減少するので、第１蒸発器（１４）に流入する冷媒の流量を増加させることができる。
【００１２】
入口側減圧部（１５）または出口側減圧部（１８）を電池冷却開度および空気冷却開度のうち小さい方の開度に制御するので、第２蒸発器（１６）の温度の上昇を抑制しつつ第１蒸発器（１４）に流入する冷媒の流量が不足することを抑制できる。
【００１３】
その結果、消費動力の増加を抑制しつつ空気冷却と電池冷却とを極力両立させることができる。
【００１４】
さらに、制御部が、制限制御において、入口側減圧部の開度を電池冷却開度および空気冷却開度のうち小さい方の開度に制御し、第２蒸発器から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように出口側減圧部の開度を制御することによって、第２蒸発器でドライアウトが発生することを抑制できる。その結果、消費動力の増加を抑制しつつ空気冷却と電池冷却、電池温度ばらつきの抑制とを極力両立させることができる。
【００１５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態における冷凍サイクル装置の電気制御部を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態における冷凍サイクル装置の制御装置が実行する第１の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態における冷凍サイクル装置の制御装置が実行する第２の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態における電池と第２蒸発器との間の熱移動を示す説明図である。
【図６】図４に示す第２の制御処理において許容温度差の算出に用いられる制御特性図である。
【図７】図４に示す第２の制御処理において電池冷却開度変化量の算出に用いられる制御特性図である。
【図８】図４に示す第２の制御処理において空気冷却開度変化量の算出に用いられる制御特性図である。
【図９】第２実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。
【図１０】第３実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。
【図１１】第４実施形態における冷凍サイクル装置の制御装置が実行する制御処理において許容温度差の算出に用いられる制御特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す車両用冷凍サイクル装置１０は、エンジン１（換言すれば内燃機関）、および走行用電動モータから走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用されている。
【００１９】
ハイブリッド車両は、いわゆるプラグインハイブリッド自動車として構成されている。したがって、ハイブリッド車両は、車両停車時に外部電源（例えば、商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池２に充電可能に構成されている。この電池としては、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。
【００２０】
ハイブリッド車両において、エンジン１から出力される駆動力は、車両走行用として用いられるだけではなく、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、ハイブリッド車両は、発電機にて発電された電力、および外部電源から供給された電力を、電池２に蓄えることができる、電池２に蓄えられた電力は、走行用電動モータだけではなく、ハイブリッド車両に搭載された各種車載機器に供給される。
【００２１】
ハイブリッド車両は、走行開始時のように電池２の蓄電残量が予め定めた走行用基準残量以上になっているときには、ＥＶ走行モードで走行する。ＥＶ走行モードは、電池２の電力による走行用電動モータの駆動によって車両を走行させる走行モードを意味する。
【００２２】
ハイブリッド車両は、車両走行中に電池２の蓄電残量が走行用基準残量よりも低くなっているときには、ＨＶ走行モードで走行する。ＨＶ走行モードは、主にエンジン１が出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には、走行用電動モータを作動させてエンジン１を補助する。
【００２３】
ハイブリッド車両は、このようにＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを切り替えることで、車両走行用の駆動力をエンジン１だけから得る通常の車両に対してエンジン１の燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。
【００２４】
ハイブリッド車両において、ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとの切り替えは、図２に示す車両制御装置７０によって制御される。エンジン１は、ハイブリッド車両における動力装置である。
【００２５】
車両用冷凍サイクル装置１０は、車両の車室内を冷房または除湿するため、車室内に吹き出される空気を冷却する。すなわち、車両用冷凍サイクル装置１０は、車両用空気冷却装置でもある。
【００２６】
電池２のような二次電池は、劣化を促進させることなく充放電容量を充分に活かすために、適正温度帯で使用されることが望ましい。このため、車両用冷凍サイクル装置１０は、電池２の温度を適正温度帯内に維持するように、電池２を冷却する機能を有している。すなわち、車両用冷凍サイクル装置１０は、車両用電池冷却装置でもある。
【００２７】
冷凍サイクル装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにより、車室内へ送風される空気および電池２を冷却する。
【００２８】
冷凍サイクル装置１０は、空気冷却および電池冷却を行うために、空気冷却単独運転、空気＋電池冷却運転、および電池冷却単独運転の冷媒回路を切り替え可能に構成されている。
【００２９】
空気冷却単独運転では、空気冷却を行い、電池冷却を行わない。空気＋電池冷却運転では、空気冷却および電池冷却の両方を行う。電池冷却単独運転では、空気冷却を行わず、電池冷却を行う。
【００３０】
図１では、空気冷却単独運転の冷媒回路における冷媒の流れを白抜き矢印で示している。空気＋電池冷却運転の冷媒回路における冷媒の流れを黒塗り矢印で示している。
【００３１】
冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）が採用されており、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
【００３２】
冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、放熱器１２、第１膨張弁１３、第１蒸発器１４、第２膨張弁１５、第２蒸発器１６および出口側膨張弁１８を有している。
【００３３】
圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機により構成されている。
【００３４】
圧縮機１１における冷媒吐出能力（すなわち回転数）は、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。圧縮機１１は、車両ボンネット内に配置されている。
【００３５】
圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の冷媒入口側が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と、図２に示す外気ファン１２ａにより送風された車室外空気（以下、外気と言う。）とを熱交換させることによって高圧冷媒を凝縮させる室外熱交換器である。放熱器１２は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。
【００３６】
外気ファン１２ａは、電動式の送風機によって構成されている。外気ファン１２ａの送風能力（すなわち回転数）は、制御装置５０から出力される制御電圧によって制御される。
【００３７】
放熱器１２の冷媒出口側には、第１三方継手１７の流入口側が接続されている。第１三方継手１７は、互いに連通する３つの流入出口を有している。例えば、第１三方継手１７は、複数の配管を接合して形成されている。第１三方継手１７は、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されていてもよい。
【００３８】
第１三方継手１７の一方の流出口には、第１膨張弁１３の入口側が接続されている。第１三方継手１７の他方の流出口には、第２膨張弁１５の入口側が接続されている。
【００３９】
第１膨張弁１３および第２膨張弁１５は、放熱器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる。第１膨張弁１３は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。第１膨張弁１３は、冷媒が流れる流路の開口面積を調整することによって冷媒の減圧量を調整する。第２膨張弁１５の基本的構成は、第１膨張弁１３と同様である。
【００４０】
第１膨張弁１３は、第１蒸発器１４に流入する高圧冷媒を減圧させる空気冷却用減圧部である。第２膨張弁１５は、第２蒸発器１６に流入する高圧冷媒を減圧させる電池冷却用減圧部である。第２膨張弁１５は、第２蒸発器１６の冷媒入口側に配置された入口側減圧部である。
【００４１】
第１膨張弁１３および第２膨張弁１５は、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
【００４２】
この全開機能および全閉機能によって、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５は、上述した各運転の冷媒回路を切り替えることができる。したがって、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５は、冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。第１膨張弁１３および第２膨張弁１５は、制御装置５０から出力される制御信号（例えば制御パルス）によって制御される。
【００４３】
第１膨張弁１３の出口側には、第１蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。第１蒸発器１４は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。
【００４４】
第１蒸発器１４は、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒と送風機３２から送風された空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって空気を冷却する空気冷却器である。
【００４５】
第１蒸発器１４の出口側には、第２三方継手１９の一方の流入口側が接続されている。第２三方継手１９の基本的構成は、第１三方継手１７と同様である。第２三方継手１９の流出口には、アキュムレータ２０の冷媒入口側が接続されている。アキュムレータ２０の冷媒出口側には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。
【００４６】
第２膨張弁１５の出口側には、第２蒸発器１６の冷媒入口側が接続されている。第２蒸発器１６は、電池２と熱伝導可能に接触配置されている。第２蒸発器１６は、その内部を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより電池２を冷却する電池冷却用熱交換器である。
【００４７】
第２蒸発器１６の出口側には出口側膨張弁１８が配置されている。出口側膨張弁１８は、第２蒸発器１６の冷媒出口側に配置された出口側減圧部である。
【００４８】
出口側膨張弁１８の基本的構成は、第１膨張弁１３と同様である。出口側膨張弁１８は、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能を有している。出口側膨張弁１８は、制御装置５０から出力される制御信号（例えば制御パルス）によって制御される。
【００４９】
出口側膨張弁１８の出口側には、第２三方継手１９の他方の流入口側が接続されている。第２三方継手１９は、出口側膨張弁１８から流出した冷媒の流れを、第１蒸発器１４から流出した冷媒の流れと合流させる。
【００５０】
アキュムレータ２０は、第１蒸発器１４および出口側膨張弁１８から流出した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。
【００５１】
室内空調ユニット３０は、車両の車室内へ空気を送風する。室内空調ユニット３０は、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された空気を車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（換言すれば、インストルメントパネル）の内側に配置されている。
【００５２】
室内空調ユニット３０は、その外殻を形成する空調ケース３１に、送風機３２、第１蒸発器１４、ヒータコア３３等を収容して構成されている。すなわち、室内空調ユニット３０において、第１蒸発器１４、ヒータコア３３等は、空調ケース３１の内部に形成された空気通路に配置されている。
【００５３】
空調ケース３１は、車室内に送風される空気の空気通路を形成している。空調ケース３１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）によって成形されている。
【００５４】
空調ケース３１における空気流れの最上流側には、内外気切替装置３４が配置されている。内外気切替装置３４は、空調ケース３１内へ内気（すなわち車室内空気）と外気（すなわち車室外空気）とを切替導入する。
【００５５】
内外気切替装置３４は、空調ケース３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させる。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。
【００５６】
内外気切替装置３４の空気流れ下流側には、送風機３２が配置されている。送風機３２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機によって構成されている。送風機３２は、内外気切替装置３４を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。そして、送風機３２の送風能力（すなわち回転数）は、制御装置５０から出力される制御電圧によって制御される。
【００５７】
送風機３２の空気流れ下流側には、第１蒸発器１４、ヒータコア３３が、空気流れ方向に、この順に配置されている。第１蒸発器１４は、ヒータコア３３よりも、空気流れ上流側に配置されている。
【００５８】
ヒータコア３３は、高温冷却水回路４０を循環する冷却水と第１蒸発器１４を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用熱交換器である。
【００５９】
空調ケース３１内の第１蒸発器１４の空気流れ下流側であって、かつヒータコア３３の空気流れ上流側には、エアミックスドア３５が配置されている。
【００６０】
エアミックスドア３５は、第１蒸発器１４通過後の空気のうち、ヒータコア３３を通過する空気と、ヒータコア３３をバイパスして流れる空気との風量割合を調整する風量割合調整部である。
【００６１】
エアミックスドア３５は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。
【００６２】
ヒータコア３３の空気流れ下流側には、混合空間が設けられている。混合空間は、ヒータコア３３を通過した温風と、ヒータコア３３をバイパスして流れた冷風とを混合させるための空間である。
【００６３】
空調ケース３１における空気流れの下流部には、混合空間にて混合された空気（すなわち空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口部が配置されている。
【００６４】
空調ケース３１の開口部としては、フェイス開口部、フット開口部およびデフロスタ開口部（いずれも図示せず）が設けられている。フェイス開口部は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口部である。フット開口部は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口部である。デフロスタ開口部は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すための開口部である。
【００６５】
フェイス開口部、フット開口部およびデフロスタ開口部は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。
【００６６】
エアミックスドア３５が、ヒータコア３３を通過させる空気とヒータコア３３をバイパスさせる空気との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される空調風の温度が調整されることになる。
【００６７】
フェイス開口部、フット開口部およびデフロスタ開口部の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアが配置されている。フェイスドアは、フェイス開口部の開口面積を調整する。フットドアは、フット開口部の開口面積を調整する。デフロスタドアは、デフロスタ開口部の開口面積を調整する。
【００６８】
フェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置である。これらのドアは、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータは、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。
【００６９】
吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。
【００７０】
フェイスモードは、フェイス吹出口を全開としてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開にすると共にデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。
【００７１】
乗員が、図２に示す操作パネル６５に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードにすることもできる。デフロスタモードは、デフロスタ吹出口を全開としてデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出す吹出口モードである。
【００７２】
高温冷却水回路４０は、エンジン１とヒータコア３３との間で熱媒体を循環させる熱媒体回路である。高温冷却水回路４０における熱媒体としては、冷却水が用いられている。この冷却水としては、例えば、水やエチレングリコール水溶液等を採用することができる。
【００７３】
高温冷却水回路４０には、高温冷却水ポンプ４１、エンジン１およびヒータコア３３が配置されている。高温冷却水回路４０では、冷却水流路によって、これらの構成機器が接続されている。高温冷却水回路４０は、冷却水が循環可能な閉回路を構成している。
【００７４】
高温冷却水ポンプ４１は、冷却水を吸い込んで圧送する水ポンプである。高温冷却水回路４０の冷却水がエンジン１を循環することによって、エンジン１が冷却され、高温冷却水回路４０の冷却水が加熱される。ヒータコア３３は、エンジン１で加熱された冷却水と、室内空調ユニット３０内の第１蒸発器１４を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する。
【００７５】
例えば電気自動車のようにエンジンを有さない車両においては、エンジン１の代わりに水加熱ヒータが高温冷却水回路４０に配置されていてもよい。水加熱ヒータは、例えば、ＰＴＣ素子やニクロム線等を有しており、電力が供給されることによって発熱して冷却水を加熱する。
【００７６】
次に、車両用冷凍サイクル装置１０の電気制御部について説明する。図２に示すように、車両用冷凍サイクル装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。
【００７７】
制御装置５０は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する。制御対象機器は、圧縮機１１、外気ファン１２ａ、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５、出口側膨張弁１８、送風機３２、高温冷却水ポンプ４１等を含んでいる。
【００７８】
制御装置５０の入力側には、車両用冷凍サイクル装置１０による運転制御に用いられる各種空調センサ群が接続されている。そして、制御装置５０には、これらの空調センサ群の検出信号が入力される。
【００７９】
図２に示すように、空調センサ群は、内気温センサ５１、外気温センサ５２、日射センサ５３、吐出冷媒温度センサ５４、放熱器出口圧力センサ５５、放熱器出口温度センサ５６、第１蒸発器温度センサ５７、第１蒸発器出口温度センサ５８、第２蒸発器入口温度センサ５９、第２蒸発器出口圧力センサ６０、第２蒸発器出口温度センサ６１等を含んでいる。
【００８０】
内気温センサ５１は、車室内温度Ｔｒ（以下、内気温と言う。）を検出する内気温検出部である。外気温センサ５２は、車室外温度Ｔａｍ（以下、外気温と言う。）を検出する外気温検出部である。日射センサ５３は、車室内へ照射される日射量Ａｓを検出する日射量検出部である。
【００８１】
吐出冷媒温度センサ５４は、圧縮機１１から吐出された冷媒の吐出温度を検出する吐出冷媒温度検出部である。放熱器出口圧力センサ５５は、放熱器１２から流出した冷媒の圧力を検出する放熱器出口圧力検出部である。放熱器出口温度センサ５６は、放熱器１２から流出した冷媒の温度Ｔ３を検出する放熱器出口温度検出部である。
【００８２】
第１蒸発器温度センサ５７は、第１蒸発器１４における冷媒蒸発温度ＴＥ（以下、第１蒸発器温度と言う。）を検出する第１蒸発器温度検出部である。例えば、第１蒸発器温度センサ５７は、第１蒸発器１４のフィン温度を検出する。
【００８３】
第１蒸発器出口温度センサ５８は、第１蒸発器１４から流出した冷媒の温度を検出する第１蒸発器出口温度検出部である。
【００８４】
第２蒸発器入口温度センサ５９は、第２蒸発器１６に流入する冷媒の温度Ｔｉｎ（以下、第２蒸発器温度と言う。）を検出する第２蒸発器入口温度検出部である。第２蒸発器出口圧力センサ６０は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の圧力を検出する第２蒸発器出口圧力検出部である。第２蒸発器出口温度センサ６１は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の温度Ｔｏｕｔを検出する第２蒸発器出口温度検出部である。
【００８５】
制御装置５０の入力側には、操作パネル６５が接続されている。操作パネル６５は、車室内前部の計器盤付近に配置されており、各種操作スイッチを有している。したがって、制御装置５０には、各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
【００８６】
操作パネル６５における各種操作スイッチは、温度設定スイッチ６５ａの他、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等を含んでいる。
【００８７】
温度設定スイッチ６５ａは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する際に操作される。オートスイッチは、車両用冷凍サイクル装置１０の自動制御運転を設定・解除する際に操作される。
【００８８】
エアコンスイッチは、車両用冷凍サイクル装置１０により車室内へ送風される空気を冷却することを要求する際に操作される。風量設定スイッチは、送風機３２の風量をマニュアル設定する際に操作される。吹出モード切替スイッチは、車両用冷凍サイクル装置１０における吹出モードをマニュアル設定する際に操作される。
【００８９】
制御装置５０の入力側には、車両制御装置７０が接続されている。車両制御装置７０は、ハイブリッド車両のＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとの切り替え制御を行う。制御装置５０には、ハイブリッド車両の走行モード（すなわち、ＨＶ走行モードまたはＥＶ走行モード）を示す走行モード信号が入力される。
【００９０】
車両制御装置７０は、電池温度センサ７１が検出した電池２の温度に基づいて電池２を冷却する必要があるか否かを判定し、その判定結果を制御装置５０に出力する。したがって、制御装置５０には、電池２を冷却する必要があるか否かを示す信号が入力される。
【００９１】
車両制御装置７０は、電池温度センサ７１が検出した電池２の温度も制御装置５０に出力する。したがって、制御装置５０には、電池温度センサ７１が検出した電池２の温度も入力される。
【００９２】
制御装置５０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものである。制御装置５０の各制御部は、それぞれの制御対象機器を制御する構成（具体的にはハードウェアおよびソフトウェア）は、それぞれの制御対象機器を制御する。
【００９３】
例えば、制御装置５０は、圧縮機制御部５０ａ、絞り制御部５０ｂ、三方弁制御部５０ｃを有している。圧縮機制御部５０ａは、制御装置５０のうち圧縮機１１を制御する。絞り制御部５０ｂは、制御装置５０のうち第１膨張弁１３、第２膨張弁１５および出口側膨張弁１８を制御する。
【００９４】
操作パネル６５のエアコンスイッチがオンされている場合、制御装置５０は、図３のフローチャートに示す制御処理を実行する。
【００９５】
ステップＳ１００では、車両制御装置７０からの電池冷却要求があるか否かを判定する。ステップＳ１００にて、車両制御装置７０からの電池冷却要求がないと判定した場合、空気冷却は必要であるが電池冷却は必要ないことから、ステップＳ１１０へ進み、冷凍サイクル装置１０を作動させて空気冷却単独運転を行う。
【００９６】
空気冷却単独運転で実行される制御プログラムでは、上述の制御用のセンサ群の検出信号および各種空調操作スイッチからの操作信号を読み込む。そして、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
数式Ｆ１において、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチ６５ａによって設定された車室内の目標温度（換言すれば車室内設定温度）、Ｔｒは内気温センサ５１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサ５２によって検出された外気温、Ａｓは日射センサ５３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。
【００９７】
空気冷却単独運転では、制御装置５０は、第１膨張弁１３については、減圧作用を発揮する絞り状態とし、第２膨張弁１５を全閉状態にする。
【００９８】
これにより、空気冷却単独運転の冷凍サイクル装置１０においては、図１の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１→放熱器１２→第１膨張弁１３→第１蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
【００９９】
このサイクル構成で、制御装置５０は、圧縮機１１の冷媒吐出能力（すなわち、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号）を決定する。具体的には、第１蒸発器温度ＴＥが目標第１蒸発器温度ＴＥＯとなるように、圧縮機１１を制御する。
【０１００】
目標第１蒸発器温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って、目標第１蒸発器温度ＴＥＯが低下するように決定される。さらに、目標第１蒸発器温度ＴＥＯは、第１蒸発器１４の着霜を抑制可能な範囲（具体的には、１℃以上）で決定される。
【０１０１】
車両用冷凍サイクル装置１０はアキュムレータを備えているので、制御装置５０は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように、第１膨張弁１３の絞り開度を調整する。目標過冷却度は、放熱器１２から流出した冷媒の圧力、および放熱器１２から流出した冷媒の温度に基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、サイクルの成績係数ＣＯＰが極大値に近づくように目標過冷却度が決定される。
【０１０２】
このようにして、空気冷却単独運転では、第１蒸発器１４にて冷媒が蒸発する際に空気から吸熱した熱を放熱器１２にて外気に放熱する。これにより、第１蒸発器１４にて空気を冷却することができる。
【０１０３】
一方、ステップＳ１００にて、車両制御装置７０からの電池冷却要求があると判定した場合、空気冷却および電池冷却の両方が必要であることから、ステップＳ１１０へ進み、冷凍サイクル装置１０を作動させて空気＋電池冷却運転を行うことを決定する。
【０１０４】
空気＋電池冷却運転で実行される制御プログラムでは、空気冷却単独運転と同様に、目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
【０１０５】
空気＋電池冷却運転では、制御装置５０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５について、減圧作用を発揮する絞り状態とし、出口側膨張弁１８についても、減圧作用を発揮する絞り状態とする。
【０１０６】
これにより、図１の黒塗り矢印に示すように、圧縮機１１→放熱器１２→第１膨張弁１３→第１蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成されるとともに、圧縮機１１→放熱器１２→第２膨張弁１５→第２蒸発器１６→出口側膨張弁１８→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
【０１０７】
このサイクル構成で、制御装置５０は、空気冷却単独運転と同様に圧縮機１１および第１膨張弁１３を制御する。すなわち、第１蒸発器温度ＴＥが目標第１蒸発器温度ＴＥＯとなるように圧縮機１１の冷媒吐出能力を調整するとともに、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように第１膨張弁１３の絞り開度を調整する。
【０１０８】
制御装置５０は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように出口側膨張弁１８の絞り開度を調整する。制御装置５０は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度を、第２蒸発器１６の出口冷媒の圧力および温度に基づいて算出する。制御装置５０は、第２蒸発器１６に流入する冷媒と、第２蒸発器１６から流出する冷媒との温度差とに基づいて、第２蒸発器１６の出口冷媒の過熱度を算出してもよい。
【０１０９】
制御装置５０は、目標過熱度を、第２蒸発器１６から流出した冷媒の圧力と、第２蒸発器１６から流出した冷媒の温度とに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定する。この制御マップでは、サイクルの成績係数ＣＯＰが極大値に近づくように目標過熱度が決定される。
【０１１０】
さらに、空気＋電池冷却運転では、制御装置５０は、図４のフローチャートに示す制御プログラムを実行して第２膨張弁１５を制御する。
【０１１１】
ステップＳ３００では、第２膨張弁１５の初期開度制御を行う。具体的には、第２膨張弁１５の初期開度制御では、第２膨張弁１５を所定の初期開度にする。所定の初期開度は、空気冷却への影響が極力小さくなるような第２膨張弁１５の開度である。換言すれば、所定の初期開度は、空気冷却への影響が大きくなるときの第２膨張弁１５の開度よりも小さい開度である。
【０１１２】
これにより、第２膨張弁１５を開けて第２蒸発器１６に冷媒が流れるようになった時に、第１蒸発器１４に流れる冷媒が大幅に減少することを抑制できるので、第１蒸発器１４での熱交換量が減少して第１蒸発器１４で冷却された空気の温度が大きく変動することを抑制できる。
【０１１３】
第２膨張弁１５の初期開度制御では、第２膨張弁１５の絞り開度を所定の開弁速度にて徐々に大きくするようにしてもよい。開弁速度とは、単位時間当たりの絞り開度の増加量である。所定の開弁速度は、空気冷却への影響が極力小さくなる第２膨張弁１５の開弁速度である。換言すれば、所定の開弁速度は、空気冷却への影響が大きくなる第２膨張弁１５の開弁速度よりも小さい開弁速度である。
【０１１４】
これにより、第２膨張弁１５を開けて第２蒸発器１６に冷媒が流れるようになった時に第１蒸発器１４に流れる冷媒が大きく減少することを抑制できるので、第１蒸発器１４での熱交換量が減少して第１蒸発器１４で冷却された空気の温度が大きく変動することを抑制できる。
【０１１５】
続くステップＳ３１０では、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯを次の数式Ｆ２を用いて算出する。
ＴｉｎＯ＝ＴＢ−｛Ｑ１−ＣＢ・（ＴＢＯ−ＴＢ）／ｔ｝／ＫＦ…（Ｆ２）
数式Ｆ２において、Ｑ１は電池２の発熱量、ＴＢＯは電池２の冷却目標温度、ＴＢは電池温度センサ７１によって検出された電池２の温度、ＣＢは電池２の熱容量、ＫＦは電池２と第２蒸発器１６の冷媒との間の熱コンダクタンス、ｔは電池２の温度を冷却目標温度ＴＢＯに到達させるまでにかける時間（以下、冷却時間と言う。）である。
【０１１６】
冷却時間ｔは、予め制御装置５０に記憶された固定値であってもよいし、制御装置５０が車両走行状況等に応じて算出するものであってもよい。
【０１１７】
電池２の発熱量Ｑ１は、車両制御装置７０からの車両走行情報に基づいて算出される。電池２の発熱量Ｑ１は、電池２の温度変化から推定されてもよい。電池２の発熱量Ｑ１は、時間平均値であるのが好ましい。電池２の発熱量Ｑ１の瞬間値は変動が大きいからである。
【０１１８】
電池２の冷却目標温度ＴＢＯは、予め制御装置５０に記憶されている。電池２の冷却目標温度ＴＢＯは、車両の走行状況等に応じて決定されてもよい。
【０１１９】
電池２の熱容量ＣＢ、および電池２と第２蒸発器１６の冷媒との間の熱コンダクタンスＫＦは、予め制御装置５０に記憶されている。
【０１２０】
数式Ｆ２は、以下のようにして導出される。電池２を現在の温度ＴＢから冷却目標温度ＴＢＯまで冷却する際の温度変化量ΔＴＢは、以下の数式Ｆ３で表される。
ΔＴＢ＝ＴＢＯ−ＴＢ＝（Ｑ１−Ｑ２）・ｔ／ＣＢ…（Ｆ３）
数式Ｆ３および図５におけるＱ２は、第２蒸発器１６の冷媒による電池２の冷却量である。換言すれば、数式Ｆ３および図５におけるＱ２は、電池２から第２蒸発器１６の冷媒への熱移動量である。
【０１２１】
第２蒸発器１６の冷媒の温度が目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯであると仮定した場合、第２蒸発器１６の冷媒による電池２の冷却量Ｑ２は、以下の数式Ｆ４で表される。
Ｑ２＝ＫＦ・（ＴＢ−ＴｉｎＯ）…（Ｆ４）
したがって、数式Ｆ４を数式Ｆ３に代入して目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯについて解くことにより、数式Ｆ２が導出される。
【０１２２】
数式Ｆ２より、現在の電池２の温度ＴＢから目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯを減じた温度差ΔＴは以下の数式Ｆ５で表される。
ΔＴ＝ＴＢ−ＴｉｎＯ＝｛Ｑ１−ＣＢ・（ＴＢＯ−ＴＢ）／ｔ｝／ＫＦ…（Ｆ５）
すなわち、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯは、現在の電池２の温度ＴＢから所定温度差ΔＴだけ低い温度に決定される。
【０１２３】
数式Ｆ５から明らかなように、所定温度差ΔＴは、電池２の発熱量Ｑ１が多いほど大きい値に決定され、現在の電池２の温度ＴＢが高いほど大きい値に決定される。
【０１２４】
続くステップＳ３２０では、電池冷却による空気冷却への影響があるか否かを判定する。具体的には、圧縮機１１の回転数が所定回転数を超えており、かつ第１蒸発器温度ＴＥから目標第１蒸発器温度ＴＥＯを減じた差ＴＥ−ＴＥＯが許容温度差ΔＴＥを超えているか否かを判定する。
【０１２５】
図６に示すように、許容温度差ΔＴＥは、電池冷却要求のレベル（換言すれば、電池２の温度）に基づいて算出される。
【０１２６】
電池２の温度が高いほど、電池冷却要求のレベルは高くされる。電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥが大きな値に決定される。電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥは階段状に大きな値になる。電池２の温度が非常に高くなって電池冷却要求のレベルが非常に高くなった緊急時には、電池単独運転に移行する。
【０１２７】
図６中、電池温度ＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３、ＴＢ４は、ＴＢ１＜ＴＢ２＜ＴＢ３＜ＴＢ４の関係になっている。電池温度ＴＢ１は、電池２の調整温度範囲（例えば１０〜４０℃）の最大温度に近い温度である。例えば、電池２の調整温度範囲が１０〜４０℃である場合、電池温度ＴＢ１は、約４０℃である。電池温度ＴＢ４は、電池２の上限温度（例えば５０℃）に近い温度である。
【０１２８】
電池２の温度が上限温度ＴＢ４まで上昇した場合、電池冷却単独運転を行うのが好ましい。
【０１２９】
図６中、許容温度差ΔＴＥ１、ΔＴＥ２、ΔＴＥ３は、ΔＴＥ１＜ΔＴＥ２＜ΔＴＥ３の関係になっている。許容温度差ΔＴＥ１は、例えば３℃である。許容温度差ΔＴＥ３は、例えば１２℃である。
【０１３０】
ステップＳ３２０にて、空気冷却への影響がないと判定した場合、ステップＳ３３０へ進み、２温度制御を行う。具体的には、主に第１蒸発器温度ＴＥと第２蒸発器温度Ｔｉｎという２つの温度に基づいて、冷凍サイクル装置１０を制御する。
【０１３１】
制御装置５０は、第１蒸発器温度ＴＥが目標第１蒸発器温度ＴＥＯとなるように、圧縮機１１を制御する。制御装置５０は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように第１膨張弁１３の絞り開度を調整する。
【０１３２】
第２蒸発器温度Ｔｉｎが、ステップＳ３１０で算出した目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯとなるように、第２膨張弁１５の絞り開度を調整する。具体的には、図７の制御マップに示すように、第２膨張弁１５の開度変化量を、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯから現在の第２蒸発器温度Ｔｉｎを減じた温度差ＴｉｎＯ−Ｔｉｎに比例するように決定する。目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯから現在の第２蒸発器温度Ｔｉｎを減じた温度差ＴｉｎＯ−Ｔｉｎが０である場合、第２膨張弁１５の開度変化量を０にする。
【０１３３】
数式Ｆ２からわかるように、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯは、電池２の発熱量Ｑ１が多いほど低い温度に決定され、現在の電池２の温度ＴＢが高いほど低い温度に決定される。そのため、電池２の発熱量Ｑ１が多いほど第２膨張弁１５の絞り開度は小さくされ、現在の電池２の温度ＴＢが高いほど第２膨張弁１５の絞り開度は小さくされる。
【０１３４】
したがって、２温度制御によると、電池２の発熱量Ｑ１が多いときや現在の電池２の温度ＴＢが高いときに第２蒸発器温度Ｔｉｎを低くして電池２を冷却目標温度ＴＢＯに近づけるように冷却できる。
【０１３５】
第２蒸発器温度Ｔｉｎを低く制御することにより第２蒸発器温度Ｔｉｎと電池２の温度ＴＢとの温度差が大きくなるため第２蒸発器１６内で蒸発した冷媒の過熱度が大きくなる。出口側膨張弁１８は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように絞り開度が調整される。
【０１３６】
一方、ステップＳ３２０にて、電池冷却による空気冷却への影響があると判定した場合、ステップＳ３４０へ進み、能力制限制御を行う。能力制限制御では、少なくとも第１蒸発器温度ＴＥに基づいて、冷凍サイクル装置１０を制御する。
【０１３７】
制御装置５０は、第１蒸発器温度ＴＥが目標第１蒸発器温度ＴＥＯとなるように、圧縮機１１を制御する。第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように、第１膨張弁１３の絞り開度を調整する。
【０１３８】
第２膨張弁１５の絞り開度を、電池冷却開度および空気冷却開度のうち小さい方の開度変化量に決定する。具体的には、第２膨張弁１５の絞り開度の変化量を、電池冷却開度変化量および空気冷却開度変化量のうち小さい方の開度変化量に決定する。
【０１３９】
電池冷却開度変化量は、第２蒸発器１６の電池冷却能力を目標電池冷却能力にするための第２膨張弁１５の開度変化量である。具体的には、図７の制御マップに示すように、電池冷却開度変化量を、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯから現在の第２蒸発器温度Ｔｉｎを減じた温度差ＴｉｎＯ−Ｔｉｎに比例するように決定する。目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯから現在の第２蒸発器温度Ｔｉｎを減じた温度差ＴｉｎＯ−Ｔｉｎが０である場合、第２膨張弁１５の開度変化量を０にする。
【０１４０】
数式Ｆ２からわかるように、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯは、電池２の発熱量Ｑ１が多いほど低い温度に決定され、現在の電池２の温度ＴＢが高いほど低い温度に決定される。そのため、電池２の発熱量Ｑ１が多いほど第２膨張弁１５の絞り開度は小さくされ、現在の電池２の温度ＴＢが高いほど第２膨張弁１５の絞り開度は小さくされる。
【０１４１】
したがって、電池冷却開度変化量によると、電池２の発熱量Ｑ１が多いときや現在の電池２の温度ＴＢが高いときに第２蒸発器温度Ｔｉｎを低くして電池２を冷却目標温度ＴＢＯに近づけるように冷却できる。
【０１４２】
空気冷却開度変化量は、第１蒸発器１４の空気冷却能力を目標空気冷却能力にするための第２膨張弁１５の開度変化量である。具体的には、図８の制御マップに示すように、第２膨張弁１５の開度変化量を、目標第１蒸発器温度ＴＥＯから現在の第１蒸発器温度ＴＥを減じた温度差ＴＥＯ−ＴＥに比例するように決定する。目標第１蒸発器温度ＴＥＯから現在の第１蒸発器温度ＴＥを減じた温度差ＴＥＯ−ＴＥの値が、ステップＳ３４０で算出した許容温度差ΔＴＥと同じである場合、第２膨張弁１５の開度変化量を０にする。
【０１４３】
空気冷却開度変化量によると、第１蒸発器温度ＴＥを下げる必要があるときほど、第２膨張弁１５の絞り開度を小さくして第２蒸発器１６に流入する冷媒の流量を少なくすることができるので、第１蒸発器１４に流入する冷媒の流量を多くして第１蒸発器温度ＴＥを下げることができる。
【０１４４】
能力制限制御では、電池冷却開度変化量および空気冷却開度変化量のうち小さい方の開度変化量を選択して第２膨張弁１５の絞り開度を調整するので、第１蒸発器温度ＴＥが目標第１蒸発器温度ＴＥＯを上回ってしまうことを抑制できる。
【０１４５】
すなわち、能力制限制御において空気冷却開度変化量が選択された場合、第１蒸発器１４の冷却能力を優先して第２膨張弁１５の絞り開度を小さくすることによって、第２蒸発器１６に流入する冷媒の流量を少なくして、第２蒸発器１６における電池２の冷却能力を制限する。すなわち、能力制限制御は、電池２の冷却能力を制限する制限制御である。
【０１４６】
ステップＳ３４０の能力制限制御中においても、出口側膨張弁１８は、第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように絞り開度が調整される。
【０１４７】
本実施形態では、制御装置５０は、第２蒸発器１６での電池２の冷却よりも第１蒸発器１４での空気の冷却を優先する必要がある場合、能力制限制御を行う。能力制限制御では、第２膨張弁１５を、電池冷却開度および空気冷却開度のうち小さい方の開度に制御する。
【０１４８】
電池冷却開度は、第２蒸発器１６の電池冷却能力を目標電池冷却能力にするための開度である。空気冷却開度は、第１蒸発器１４の空気冷却能力を目標空気冷却能力にするための開度である。
【０１４９】
これによると、第２膨張弁１５の開度を小さくすることにより、第２蒸発器１６に流入する冷媒の圧力が低下するので、第２蒸発器１６の温度を低下させることができる。
【０１５０】
一方、第２膨張弁１５の開度を小さくすることにより、第２蒸発器１６に流入する冷媒の流量が減少するので、第１蒸発器１４に流入する冷媒の流量を増加させることができる。
【０１５１】
第２膨張弁１５または出口側膨張弁１８を電池冷却開度および空気冷却開度のうち小さい方の開度に制御するので、第２蒸発器１６の温度の上昇を抑制しつつ第１蒸発器１４に流入する冷媒の流量が不足することを抑制できる。その結果、消費動力の増加を抑制しつつ空気冷却と電池冷却とを両立させることができる。
【０１５２】
本実施形態では、制御装置５０は、出口側膨張弁１８の開度を、第２蒸発器１６の出口側における冷媒の過熱度が目標過熱度に近づくように制御する。これにより、第２蒸発器でドライアウトが発生することを抑制できる。その結果、消費動力の増加を抑制しつつ空気冷却と電池冷却、電池温度ばらつきの抑制とを極力両立させることができる。
【０１５３】
本実施形態では、制御装置５０は、第２蒸発器１６で電池２を冷却することによって第１蒸発器１４での空気の冷却に影響がないと判定した場合、第２膨張弁１５の開度を、第２蒸発器１６の電池冷却能力を目標電池冷却能力にするための開度に制御し、第２蒸発器１６で電池２を冷却することによって第１蒸発器１４での空気の冷却に影響があると判定した場合、能力制限制御を行う。
【０１５４】
本実施形態では、制御装置５０は、能力制限制御では、電池冷却開度を、第２蒸発器１６の温度を目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯにするための開度とし、空気冷却開度を、第１蒸発器１４の温度を目標第１蒸発器温度ＴＥＯにするための開度とする。これにより、能力制限制御において、電池冷却開度および空気冷却開度を適切に決定できる。
【０１５５】
本実施形態では、制御装置５０は、能力制限制御では、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯを、電池２の温度ＴＢから所定温度差ΔＴだけ低い温度に決定し、所定温度差ΔＴを、電池２の発熱量Ｑ１が大きいほど大きな値に決定する。これにより、目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯを適切に決定できる。
【０１５６】
本実施形態では、数式Ｆ２および図７からわかるように、制御装置５０は、能力制限制御では、電池２の温度が高いほど、電池冷却開度の減少量を大きくする。これにより、電池２の温度が高いほど第２蒸発器１６に流入する冷媒の圧力と温度を低くして電池２の温度を低下させることができる。
【０１５７】
本実施形態では、第２蒸発器１６は、電池２と熱伝導可能に接触配置されている。これによると、上述した本実施形態の作用効果によって、電池２を良好に冷却して電池２の劣化を抑制できる。
【０１５８】
すなわち、第２蒸発器１６が電池２と熱伝導可能に接触配置されている構成では、第２蒸発器１６での冷媒の蒸発が過剰になると第２蒸発器１６の内部に気相冷媒のみが存在する領域（以下、ドライアウト領域という。）が発生する。ドライアウト領域では冷媒が顕熱分しか吸熱できず、蒸発潜熱分の吸熱ができなくなる。そのため、電池２の部位によって冷却に偏りが生じるので、電池２の部位によって温度にバラツキができて電池２の劣化が進行しやすくなってしまう。
【０１５９】
この点、本実施形態では、上述の作用効果によって、第２蒸発器１６にて冷媒を適切に蒸発させることができる。そのため、電池２を良好に冷却して電池２の劣化を抑制できる。
【０１６０】
（第２実施形態）
上記実施形態では、第２蒸発器１６が電池２と熱伝導可能に接触配置されていて、第２蒸発器１６の内部を流通する冷媒が他の熱媒体を介することなく電池２から吸熱することにより電池２を冷却する。
【０１６１】
本実施形態では、図９に示すように、第２蒸発器１６の内部を流通する冷媒が、低温冷却水回路２２の熱媒体を介して電池２から吸熱することにより電池２を冷却する。
【０１６２】
第２膨張弁１５の出口側には、第２蒸発器１６の冷媒入口側が接続されている。第２蒸発器１６は、第２膨張弁１５を流出した低圧冷媒に低温冷却水回路２２の冷却水から吸熱させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。第２蒸発器１６の冷媒出口側には、第２三方継手１９の他方の流入口側が接続されている。
【０１６３】
低温冷却水回路２２は、冷凍サイクル装置１０の第２蒸発器１６や電池用熱交換器２３とラジエータ２４との間で、熱媒体を循環させる熱媒体回路である。低温冷却水回路２２における熱媒体としては、冷却水が用いられている。この冷却水としては、例えば、水やエチレングリコール水溶液等を採用することができる。
【０１６４】
低温冷却水回路２２には、低温冷却水ポンプ２５、第２蒸発器１６、電池用熱交換器２３およびラジエータ２４が配置されている。低温冷却水回路２２では、冷却水流路によって、これらの構成機器が接続されている。低温冷却水回路２２は、冷却水が循環可能な閉回路を構成している。
【０１６５】
低温冷却水ポンプ２５は、冷却水を吸い込んで圧送する水ポンプである。電池用熱交換器２３は、低温冷却水回路２２の冷却水に電池２から吸熱させることによって電池２を冷却する熱交換器である。ラジエータ２４は、低温冷却水回路２２の冷却水と外気とを熱交換させることによって低温冷却水回路２２の冷却水から放熱させる熱交換器である。ラジエータ２４は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。ラジエータ２４には、外気ファン１２ａにより外気が送風される。
【０１６６】
低温冷却水回路２２は、バイパス流路２６と三方弁２７とを有している。バイパス流路２６は、冷却水がラジエータ２４に対して並列に流れる冷却水流路である。三方弁２７は、冷却水がラジエータ２４を流れてバイパス流路２６を流れない状態と、冷却水がラジエータ２４を流れずにバイパス流路２６を流れる状態とを切り替える電磁弁である。三方弁２７の作動は、制御装置５０によって制御される。
【０１６７】
制御装置５０の入力側には、冷却水温度センサ６２が接続されている。冷却水温度センサ６２は、電池用熱交換器２３に流入する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部である。
【０１６８】
制御装置５０は、空気＋電池冷却運転時に低温冷却水ポンプ２５を作動させる。これにより、第２蒸発器１６の内部を流通する冷媒が、低温冷却水回路２２の熱媒体から吸熱して熱媒体を冷却し、第２蒸発器１６で冷却された熱媒体が電池用熱交換器２３にて電池２から吸熱することにより電池２が冷却される。
【０１６９】
したがって、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１７０】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、冷凍サイクル装置１０は、車室内へ送風される空気の冷却と電池２の冷却とを行うが、本実施形態では、図１０に示すように、冷凍サイクル装置１０は、車室内へ送風される空気の冷却および加熱と、電池２の冷却とを行うことができる。
【０１７１】
具体的には、上記第１実施形態では、高温冷却水回路４０の冷却水をエンジン１の廃熱で加熱するが、本実施形態では、高温冷却水回路４０の冷却水を空気加熱器８０で加熱する。
【０１７２】
空気加熱器８０は、冷凍サイクル装置１０の冷媒流れにおいて、圧縮機１１と放熱器１２との間に配置されており、圧縮機１１から吐出された冷媒と、高温冷却水回路４０の冷却水とを熱交換させる。
【０１７３】
空気加熱器８０と放熱器１２との間には、暖房用膨張弁８１が配置されている。暖房用膨張弁８１は、暖房運転時に、放熱器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる暖房用減圧部である。暖房用膨張弁８１は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。暖房用膨張弁８１は、冷媒が流れる流路の開口面積を調整することによって冷媒の減圧量を調整する。
【０１７４】
空気加熱器８０の出口側かつ暖房用膨張弁８１の入口側には、バイパス流路８２の一端が、第３三方継手８３を介して接続されている。バイパス流路８２の他端は、放熱器１２の出口側かつ第１三方継手１７の流入口側に、第４三方継手８４を介して接続されている。
【０１７５】
バイパス流路８２は、空気加熱器８０から流出した冷媒を、暖房用膨張弁８１および放熱器１２を迂回させて第１三方継手１７の流入口側に導く冷媒流路である。
【０１７６】
バイパス流路８２にはバイパス開閉弁８５が配置されている。バイパス開閉弁８５は、バイパス流路８２を開閉する電磁弁であり、制御装置５０から出力される制御信号により開閉制御される。
【０１７７】
第２三方継手１９の流出口側には蒸発圧力調整弁８６が配置されている。蒸発圧力調整弁８６は、第１蒸発器１４および第２蒸発器１６の着霜を抑制するために、第１蒸発器１４の出口側かつ第２蒸発器１６の出口側における冷媒の圧力を、予め定めた基準圧力以上に維持する圧力調整部である。
【０１７８】
蒸発圧力調整弁８６は、第１蒸発器１４出口側冷媒の圧力の上昇に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構で構成されている。これにより、蒸発圧力調整弁は、第１蒸発器１４における冷媒蒸発温度を、第１蒸発器１４の着霜を抑制可能な基準温度以上に極力維持することができる。アキュムレータ２０は、蒸発圧力調整弁８６の出口側かつ圧縮機１１の吸入口側に配置されている。
【０１７９】
放熱器１２の出口側かつ第４三方継手８４の流入口側には、逆止弁８８が配置されている。逆止弁８８は、放熱器１２の出口側から第４三方継手８４の入口側への冷媒の流れを許容し、第４三方継手８４の入口側から放熱器１２の出口側への冷媒の流れを禁止する。バイパス流路８２から第４三方継手８４に合流した冷媒が放熱器１２側へ逆流することを逆止弁８８によって防止できる。
【０１８０】
放熱器１２の出口側かつ逆止弁８８の入口側には、暖房用流路８９の一端が、第５三方継手９０を介して接続されている。暖房用流路８９の他端は、蒸発圧力調整弁８６の出口側かつアキュムレータ２０の入口側に、第６三方継手９１を介して接続されている。
【０１８１】
暖房用流路８９は、放熱器１２から流出した冷媒を、第１膨張弁１３および第１蒸発器１４を迂回させてアキュムレータ２０の入口側に導く冷媒流路である。
【０１８２】
暖房用流路８９には暖房用開閉弁９２が配置されている。暖房用開閉弁９２は、暖房用流路８９を開閉する電磁弁であり、制御装置５０から出力される制御信号により開閉制御される。
【０１８３】
暖房用膨張弁８１を全開にし、バイパス開閉弁８５および暖房用開閉弁９２を閉じることによって、バイパス流路８２および暖房用流路８９に冷媒が流れなくなるので、上記実施形態と同様に空気冷却運転および電池冷却運転を行うことができる。
【０１８４】
暖房用膨張弁８１を所定の絞り開度にし、バイパス開閉弁８５および暖房用開閉弁９２を閉じ、第１膨張弁１３を所定の絞り開度で開けることによって、圧縮機１１→空気加熱器８０→暖房用膨張弁８１→放熱器１２→第１膨張弁１３→第１蒸発器１４→蒸発圧力調整弁８６→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路が形成される。
【０１８５】
これにより、放熱器１２および第１蒸発器１４で冷媒が吸熱し、空気加熱器８０で冷媒が放熱するので、車室内へ送風される空気を第１蒸発器１４で冷却除湿した後にヒータコア３３で加熱する第１除湿暖房運転を行うことができる。
【０１８６】
第１除湿暖房運転において、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることにより、電池２の冷却も行うことができる。
【０１８７】
暖房用膨張弁８１を所定の絞り開度にし、バイパス開閉弁８５を開け、暖房用開閉弁９２を閉じ、第１膨張弁１３を所定の絞り開度で開けることによって、圧縮機１１→空気加熱器８０→暖房用膨張弁８１→放熱器１２→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路と、圧縮機１１→空気加熱器８０→第１膨張弁１３→第１蒸発器１４→蒸発圧力調整弁８６→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路とが形成される。
【０１８８】
これにより、放熱器１２および第１蒸発器１４で吸熱し、空気加熱器８０で放熱するので、車室内へ送風される空気を第１蒸発器１４で冷却除湿した後にヒータコア３３で加熱する第２除湿暖房運転を行うことができる。
【０１８９】
第２除湿暖房運転では、第１除湿暖房運転と比較して、放熱器１２に流入する冷媒の温度を低くできるので外気からの吸熱量を増加させて暖房能力を高めることができる。
【０１９０】
第２除湿暖房運転において、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることにより、電池２の冷却も行うことができる。
【０１９１】
暖房用膨張弁８１を所定の絞り開度にし、バイパス開閉弁８５を閉じ、暖房用開閉弁９２を開け、第１膨張弁１３を閉じることによって、圧縮機１１→空気加熱器８０→暖房用膨張弁８１→放熱器１２→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路が形成される。
【０１９２】
これにより、放熱器１２で吸熱し、空気加熱器８０で放熱するので、車室内へ送風される空気を第１蒸発器１４で冷却除湿することなくヒータコア３３で加熱する暖房運転を行うことができる。
【０１９３】
暖房運転において、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることにより、電池２の冷却も行うことができる。
【０１９４】
暖房用膨張弁８１を全開にし、バイパス開閉弁８５、暖房用開閉弁９２および第１膨張弁１３を閉じ、第２膨張弁１５を所定の絞り開度で開けることによって、圧縮機１１→空気加熱器８０→暖房用膨張弁８１→放熱器１２→第２膨張弁１５→第２蒸発器１６→出口側膨張弁１８→蒸発圧力調整弁８６→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が流れる冷媒回路が形成される。
【０１９５】
これにより、第２蒸発器１６で吸熱し、放熱器１２で放熱するので、電池２の冷却を行うことができる。
【０１９６】
本実施形態によると、電気自動車のようにエンジンを持たない車両においても、車室内の冷暖房と電池２の冷却とを行うことができる。
【０１９７】
空気加熱器８０は、圧縮機１１から吐出された冷媒と高温冷却水回路４０の冷却水とを熱交換させるが、これに限定されるものではない。空気加熱器８０は、ヒータコア３３の代わりに空調ケース３１内に収容されていて、圧縮機１１から吐出された冷媒と第１蒸発器１４を通過した空気とを熱交換させて、第１蒸発器１４を通過した空気を加熱するようになっていてもよい。
【０１９８】
（第４実施形態）
上記実施形態では、電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥは階段状に大きな値になるが、本実施形態では、図１１に示すように、電池冷却要求のレベルが高いほど、許容温度差ΔＴＥは連続的（図１１の例では線形的）に大きな値になる。
【０１９９】
本実施形態によると、許容温度差ΔＴＥを電池２の温度に応じてきめ細かく変化させることができるので、過熱度制御と能力制限制御とを一層適切に切り替えることができる。
【０２００】
（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
【０２０１】
（１）上述の実施形態では、冷媒としてＲ１２３４ｙｆを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ等を採用してもよい。これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。
【０２０２】
冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。
【０２０３】
（２）上記実施形態では、車両用冷凍サイクル装置１０はアキュムレータ２０を備えているが、車両用冷凍サイクル装置１０は、アキュムレータ２０の代わりにレシーバを備えていてもよい。レシーバは、放熱器１２で放熱して凝縮した冷媒のうち余剰冷媒を蓄える冷媒貯留部である。
【０２０４】
車両用冷凍サイクル装置１０がレシーバを備えている場合、制御装置５０は、第１蒸発器１４から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、第１膨張弁１３の絞り開度を調整する。目標過熱度は、第１蒸発器１４から流出した冷媒の圧力、および第１蒸発器１４から流出した冷媒の温度に基づいて、予め制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、サイクルの成績係数ＣＯＰが極大値に近づくように目標過熱度が決定される。
【０２０５】
車両用冷凍サイクル装置１０がレシーバを備えている場合、第１膨張弁１３は温度式膨張弁であってもよい。
【０２０６】
（３）上記実施形態の能力制限制御では、第１蒸発器温度ＴＥと第２蒸発器温度Ｔｉｎとに基づいて第２膨張弁１５の絞り開度を調整し、第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように出口側膨張弁１８の絞り開度を調整するが、これに限定されるものではない。
【０２０７】
第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように第２膨張弁１５の絞り開度を調整し、第１蒸発器温度ＴＥと第２蒸発器温度Ｔｉｎとに基づいて出口側膨張弁１８の絞り開度を調整してもよい。
【０２０８】
（４）上記実施形態の２温度制御では、第２蒸発器温度Ｔｉｎが目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯとなるように第２膨張弁１５の絞り開度を調整し、第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように出口側膨張弁１８の絞り開度を調整するが、第２蒸発器１６から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度となるように第２膨張弁１５の絞り開度を調整し、第２蒸発器温度Ｔｉｎが目標第２蒸発器温度ＴｉｎＯとなるように出口側膨張弁１８の絞り開度を調整してもよい。
【０２０９】
（５）上記実施形態の能力制限制御では、第１蒸発器温度ＴＥと第２蒸発器温度Ｔｉｎとに基づいて第２膨張弁１５の絞り開度を調整するが、これに限定されるものではない。例えば、第１蒸発器１４における冷媒流量と第２蒸発器１６における冷媒流量とに基づいて第２膨張弁１５の絞り開度を決定してもよい。
【符号の説明】
【０２１０】
２    電池
１１  圧縮機
１２  放熱器
１３  第１膨張弁（空気冷却用減圧部）
１４  第１蒸発器
１５  第２膨張弁（入口側減圧部）
１６  第２蒸発器
１８  出口側膨張弁（出口側減圧部）
５０  制御装置（制御部）
【図１】
2020128857.tif 000003
【図２】
2020128857.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020128857.tif 000006
【図５】
2020128857.tif 000007
【図６】
2020128857.tif 000008
【図７】
2020128857.tif 000009
【図８】
2020128857.tif 000010
【図９】
2020128857.tif 000011
【図１０】
2020128857.tif 000012
【図１１】
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