DE112017005310T5

DE112017005310T5 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE112017005310T5
Application number: DE112017005310.2T
Authority: DE
Inventors: Takafumi Aoki; Ryo Miyakoshi; Kouhei Yamashita
Original assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-08-01
Also published as: JP2018065486A; JP6723137B2; US11247533B2; US20200180401A1; CN109715422B; CN109715422A; WO2018074112A1

Abstract

Eine Heiztemperatur wird bedarfsgerecht abgeschätzt entsprechend eines Betriebsmodus, um eine komfortable Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums zu erreichen. Eine Fahrzeugklimaanlage 1 weist einen Kompressor 2, einen Luftstromkanal 3, einen Radiator 4 zum Heizen der Luft, welche den Fahrzeuginnenraum versorgt, einen Wärmeabsorber 9 zur Kühlung der Luft, welche den Fahrzeuginnenraum versorgt, und einen Wärmepumpencontroller auf. Der Wärmepumpencontroller berechnet eine Heiztemperatur TH, welche eine Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators ist, und verwendet die Heiztemperatur bei der Steuerung, und berechnet die Heiztemperatur TH unter Verwendung einer Näherungsformel, welche in Abhängigkeit des Betriebsmodus variiert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage eines Wärmepumpensystems, welche Luft eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs aufbereitet.
Stand der Technik
Durch das aktuell werden von Umweltproblemen in den letzten Jahren haben sich Hybride Fahrzeuge und Elektrofahrzeuge verbreitet. Daraufhin wurden, als eine Klimaanlage, welche für ein solches Fahrzeug anwendbar ist, eine Klimaanlage entwickelt, mit einem elektrischen Kompressor zum Komprimieren und Auslassen eines Kühlmittels, einem Radiator (Kondensator), welcher innerhalb eines Luftstromkanal bereitgestellt wird, um das Kühlmittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen Wärmeabsorber (Verdampfer), welcher innerhalb des Luftstromkanal bereitgestellt wird, um das Kühlmittel Wärme absorbieren zu lassen und einen äußeren Wärmetauscher, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums zur Verfügung gestellt wird, um das Kühlmittel Wärme abstrahlen oder Wärme absorbieren zu lassen, und welcher jeweilige Betriebsmodi umschaltet und ausführt, wie einen Heizmodus, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, Wärme in dem Radiator abstrahlen zu lassen und das Kühlmittel von welchem Wärme in dem Radiator abgestrahlt wurde in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, einen Entfeuchtungs- und Heizmodus, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen und das Kühlmittel von welchem die Wärme abgestrahlt wurde in dem Wärmeabsorber und dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, ein Entfeuchtungs- und Kühlmodus, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wurde, in dem Radiator und dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlen zu lassen und das Wärme abgestrahlte Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, ein Kühlmodus, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlen zu lassen und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, etc.
Dann ist in dem Luftstromkanal ein Luftmischdämpfer bereitgestellt, und der Anteil der Luft, welche durch den Radiator geleitet wird, wird durch den Luftmischdämpfer eingestellt von null in den gesamten Bereich, wobei ein Zielwert der Auslasstemperatur in den Fahrzeuginnenraum erreicht wurde (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
In diesem Fall ist das Innere des Luftstromkanal auf der Leeseite des Wärmeabsorbers aufgeteilt in einen Heizungswärmeaustauschkanal und einen Bypasskanal, und der Radiator ist in dem Heizungswärmeaustauschkanal angemeaustauschkanal geleitet wird, eingestellt durch den Luftmischdämpfer, aber ein Parameter der als Luftvolumenverhältnis SW bezeichnet wird, mit dem die Luft durch den Heizungswärmeaustauschkanal (Radiator) geleitet wird, welcher erhalten wird aus einer Berechnungsformel für SW = (TAO - Te) /(TH -Te), wird zur Steuerung des Luftmischdämpfers in diesem Fall verwendet.
In diesem Fall ist TAO ein Zielwert der Auslasstemperatur, TH ist eine Temperatur (eine Heiztemperatur TH, welche nachfolgend beschrieben wird) der Luft auf der Leeseite des Radiators, Te ist eine Temperatur des Wärmeabsorbers, und das Luftvolumenverhältnis SW wird berechnet innerhalb 0 ≤ SW ≤ 1. Es werden bei „0“ ein vollständig geschlossener Luftmischzustand, in welchem die Luft nicht durch den Heizungswärmeaustauschkanal (Radiator) geleitet wird und bei „1“ ein vollständig geöffneter Luftmischzustand, in welchem sämtliche Luft in dem Luftstromkanal durch den Heizungswärmeaustauschkanal (Radiator) geleitet wird, angezeigt. Des Weiteren wurde die obige Heiztemperatur TH außerdem für den Wechsel jedes Betriebsmodus verwendet.
Literaturliste
Patentdokumente :
Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2012-250708
Beschreibung der Erfindung
Aufgaben die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Hierbei wurde die Heiztemperatur TH, welche eine Temperatur der Luft auf einer stromabwärts Seite des oben beschriebenen Radiators ist, bis jetzt abgeschätzt durch eine vorbestimmte Näherung Formel ohne einen Temperatursensor zu verwenden. Jedoch ergibt sich darin ein Problem, da in ähnlichen Anwendungen eine feste Näherungsformel gesetzt wird, und eine Heiztemperatur TH auch in jedem Betriebsmodus mittels dieser Näherungsformel berechnet wurde, dass ein Unterschied zwischen dem abgeschätzten Heiztemperatur und einer tatsächlichen Temperatur der Luft auf der stromabwärts Seite des Radiators groß wird, wodurch nachteilige Effekte auf die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, verursacht werden.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Eine Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Kompressor zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt, einen Radiator durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird, einen Wärmeabsorber durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird, und eine Kontrolleinheit, wobei die Kontrolleinheit eine Vielzahl von Betriebsmodi umschaltet und ausführt, um die die Luft des Fahrzeuginnenraums aufzubereiten. Die Fahrzeugklimaanlage wird dadurch charakterisiert, dass die Kontrolleinheit eine Heiztemperatur TH berechnet, welche eine Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators ist und verwendet die Heiztemperatur TH bei der Steuerung und berechnet die Heiztemperatur TH unter Verwendung einer Näherungsformel, welche abhängig vom eingestellten Betriebsmodus variiert.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 2, ist charakterisiert dadurch, dass in der obigen Erfindung die Kontrolleinheit die Heiztemperatur TH zur Berechnung eines Luftvolumenverhältnisses SW, mit welchem die Luft durch den Radiator geleitet wird, und/oder zum Umschalten der Betriebsmodi verwendet.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch charakterisiert, dass in den jeweiligen obigen Erfindungen, die Kontrolleinheit zur Berechnung der Heiztemperatur eine Berechnung erster Ordnung einer Verzögerung einer Zeitkonstanten Tau unterschiedlich durchführt, abhängig vom eingestellten Betriebsmodus.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch charakterisiert das in der obigen Erfindung, die Kontrolleinheit die Zeitkonstante Tau der Verzögerung erster Ordnung wechselt, entsprechend einem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft, welche in den Luftstromkanal fließt.
Die Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 5 ist dadurch charakterisiert das in der Erfindung nach Anspruch 3 oder 4 die Kontrolleinheit die Heiztemperatur TH auf der Basis eines stationären Werts TH0, welche ein Wert der Heiztemperatur TH in einem stationären Zustand ist, und die Zeitkonstante Tau der Verzögerung erster Ordnung berechnet.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 6 ist dadurch charakterisiert das in der obigen Erfindung die Fahrzeug Klimaanlage, aufweist einen äußeren Wärmetauscher, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist, und dadurch, dass die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Kühlungsmodus hat bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, von dem Radiator zu dem äußeren Wärmetauscher fließt, das Kühlmittel in dem Radiator und dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel dekomprimiert wird, und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, und wobei in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis einer Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, welche aus einem Kühlmitteldruck des Radiators erhalten wird.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 7 ist dadurch charakterisiert, dass in der Erfindung nach Anspruch 5 oder 6 die Fahrzeug Klimaanlage aufweist einen äußeren Wärmetauscher, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt ist, und dadurch, dass die Kontrolleinheit einen Kühlungsmodus hat bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, von dem Radiator in den äußeren Wärmetauscher fließt, das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel dekomprimiert wird, und das Kühlmittel dann in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, und wobei in dem Kühlmodus die Kontrolleinheit einen stationären Wert THO bestimmt auf der Basis eines Durchschnittswerts der Kühlmitteltemperatur an einem Einlass und an einem Auslass des Radiators.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 8 ist dadurch charakterisiert das in den Erfindungen der Ansprüche 5 bis 7, die Fahrzeug Klimaanlage aufweist eine Bypasseinheit die das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, direkt in den äußeren Wärmetauscher lässt ohne zu dem Radiator zu fließen, und dadurch, dass die Kontrolleinheit einen Maximalkühlmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen durch die Bypasseinheit und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu komprimieren, und das Kühlmittel dann Wärme absorbieren zu lassen in dem Wärmeabsorber, und wobei in dem Maximalkühlmodus die Kontrolleinheit einen stationären Wert THO bestimmt auf der Basis des Durchschnittswerts der Kühlmitteltemperatur des Einlasses und des Auslasses des Radiators.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 9 ist dadurch charakterisiert, dass in den Erfindungen der Ansprüche 5 bis 8, die Kontrolleinheit einen Heizmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den Radiator fließen zu lassen und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, und das Kühlmittel dann in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, wobei in dem Heizmodus die Kontrolleinheit die Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels korrigiert, welche von dem Kühlmitteldruck des Radiators erhalten wird, durch einen vorbestimmten Korrekturwert zur Bestimmung des stationären Werts TH0, und wobei die Kontrolleinheit den Korrekturwert bestimmt aus einem Unterkühlungsgrad SC des Kühlmittels in dem Radiator und dem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft, welche in den Luftstromkanal fließt, oder dem vollmetrischen Luftvolumen Ga und einem Luftvolumenverhältnis SW mit dem die Luft durch den Radiator geleitet wird.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 10 ist dadurch charakterisiert, dass in den Erfindungen der Ansprüche 5 bis 9 die Fahrzeug Klimaanlage aufweist eine Bypasseinheit, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, direkt in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen ohne in den Radiator zu fließen; und ein Hilfsheizgerät, um die Luft, welche von dem Luftstromkanal in den Fahrzeuginnenraum geliefert wird, zu heizen, und dadurch, dass die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen durch die Bypasseinheit und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, das Kühlmittel dann in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, und das Hilfsheizgerät Wärme generieren zu lassen, und wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis einer Temperatur Tptc des Hilfsheizgeräts.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 11 ist dadurch charakterisiert, dass in den Erfindungen der Ansprüche 5 bis 9, die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, und das Kühlmittel nur in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, oder in dem Wärmeabsorber und dem äußeren Wärmetauscher, und wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis einer Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, erhalten aus dem Kühlmitteldruck des Radiators.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 12 ist dadurch charakterisiert, dass in den Erfindungen der Ansprüche 5 bis 11, die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis der Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, erhalten aus dem Kühlmitteldruck des Radiators oder dem Durchschnittswert der Kühlmitteltemperatur des Einlasses und des Auslasses des Radiators während eines Betriebsstopps.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung, in einer Fahrzeugklimaanlage aufweisend einen Kompressor zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt, einen Radiator durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird, einen Wärmeabsorber durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird, und eine Kontrolleinheit, wobei die Kontrolleinheit eine Vielzahl von Betriebsmodi umschaltet und ausführt, um die die Luft des Fahrzeuginnenraums aufzubereiten. Die Fahrzeugklimaanlage wird dadurch charakterisiert, dass die Kontrolleinheit eine Heiztemperatur TH berechnet, welche eine Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators ist und verwendet die Heiztemperatur TH bei der Steuerung und berechnet die Heiztemperatur TH unter Verwendung einer Näherungsformel, welche abhängig vom eingestellten Betriebsmodus variiert. Es ist daher möglich, die Heiztemperatur TH entsprechend des Betriebsmodus angemessen abzuschätzen ohne einen speziellen Temperatursensor zu verwenden und die Heiztemperatur bei der Steuerung zu verwenden.
Daher minimiert die Kontrolleinheit, zum Beispiel wie in der Erfindung von Anspruch 2, wenn die Kontrolleinheit die Heiztemperatur TH zur Berechnung eines Luftvolumenverhältnisses SW, mit welchem die Luft durch den Radiator geleitet wird, und/oder zum Umschalten der Betriebsmodi verwendet, einen Unterschied zwischen der Heiztemperatur und einer tatsächlichen Temperatur der Luft auf der Leeseite des Radiators, und steuert die Temperatur der Luft welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird ausreichend, wodurch es möglich gemacht wird eine komfortable Fahrzeug Innenraumklimatisierung zu erreichen. Hierbei, auch wenn der Betriebsmodus umgeschaltet wird, verändert sich die tatsächliche Temperatur der Luft auf der Leeseite des Radiators nicht sofort. Daher, wie in der Erfindung von Anspruch 3, wenn die Kontrolleinheit zur Berechnung der Heiztemperatur eine Berechnung erster Ordnung einer Verzögerung einer Zeitkonstanten Tau unterschiedlich durchführt, abhängig vom eingestellten Betriebsmodus, kann die Heiztemperatur TH abgeschätzt werden, sodass diese mit der tatsächlichen Temperaturveränderung der Luft auf der Leeseite des Radiators übereinstimmt.
Außerdem unterscheidet sich die tatsächliche Temperaturveränderung der Luft auf der Leeseite des Radiators auch abhängig von der Menge der Luft, welche durch den Luftstromkanal fließt. Daher, wie in der Erfindung nach Anspruch 4, wenn die Kontrolleinheit die Zeitkonstante Tau der Verzögerung erster Ordnung entsprechend einem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft wechselt, welche in den Luftstromkanal fließt, ist es möglich eine Ansprechgeschwindigkeit in Anbetracht des volumetrischen Luftvolumens in dem Luftstromkanal zu ändern und eine angemessene Heiztemperatur TH abzuschätzen.
Des Weiteren, wie in der Erfindung nach Anspruch 5 in diesem Fall, wenn die Kontrolleinheit die Heiztemperatur TH auf der Basis eines stationären Werts TH0, welche ein Wert der Heiztemperatur TH in einem stationären Zustand ist, und die Zeitkonstante Tau der Verzögerung erster Ordnung berechnet, ist es möglich eine Heiztemperatur TH abzuschätzen bei der eine tatsächliche Temperaturveränderung von dem stationären Wert THO angenommen werden kann.
Beispielsweise wie in der Erfindung nach Anspruch 6, wenn weiterhin ein äußerer Wärmetauscher, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist, beinhaltet ist und die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Kühlungsmodus hat bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, von dem Radiator zu dem äußeren Wärmetauscher fließt, das Kühlmittel in dem Radiator und dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel dekomprimiert wird, und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, einer Heiztemperatur TH angemessen abgeschätzt werden kann aus einer Durchschnittstemperatur des Radiators unter Anbetracht eines Unterkühlungsgrads des Kühlmittels in dem Radiator durch Bestimmung des stationären Wert THO in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus auf der Basis einer Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, welche aus einem Kühlmitteldruck des Radiators erhalten wird.
Zusätzlich, wie in der Erfindung nach Anspruch 7, wenn außerdem ein äußeren Wärmetauscher enthalten ist, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt ist, und die Kontrolleinheit einen Kühlungsmodus hat bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, von dem Radiator in den äußeren Wärmetauscher fließt, das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel dekomprimiert wird, und das Kühlmittel dann in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, wird in dem Kühlmodus der stationäre Wert THO bestimmt auf der Basis eines Durchschnittswerts der Kühlmitteltemperatur an einem Einlass und an einem Auslass des Radiators. Folglich, da in dem Kühlungsmodus der Unterkühlungsgrad nicht auf das Kühlmittel in dem Radiator angewandt wird, kann eine Heiztemperatur TH angemessen abgeschätzt werden nur durch die Bestimmung einer Durchschnittstemperatur des Radiators aus dem Durchschnittswert der Kühlmitteltemperatur des Einlasses und des Auslasses.
Des weiteren, wie in der der Erfindung nach Anspruch 8, wenn weiterhin einer eine Bypasseinheit vorgesehen ist, die das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, direkt in den äußeren Wärmetauscher lässt ohne zu dem Radiator zu fließen, und die Kontrolleinheit einen Maximalkühlmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen durch die Bypasseinheit und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu komprimieren, und das Kühlmittel dann Wärme absorbieren zu lassen in dem Wärmeabsorber, kann eine Heiztemperatur TH auch in dem Maximalkühlmodus in ähnlicher Weise angemessen abgeschätzt werden, durch die Bestimmung des stationären Werts THO auf der Basis des Durchschnittswerts der Kühlmitteltemperatur des Einlasses und des Auslasses des Radiators.
Zusätzlich die in der Erfindung nach Anspruch 9, wenn die Kontrolleinheit einen Heizmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den Radiator fließen zu lassen und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, und das Kühlmittel dann in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, kann eine Heiztemperatur TH auch in dem Heizmodus abgeschätzt werden aus einer Durchschnittstemperatur des Radiators unter Berücksichtigung eines Unterkühlungsgrads des Kühlmittels in dem Radiator durch Bestimmung des stationären Zustandswerts THO auf der Basis der Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, welche aus dem Kühlmitteldruck des Radiators erhalten wird. In diesem Fall, da die Sättigungstemperatur THsatu auch variiert in Abhängigkeit des Unterkühlungsgrads SC des Kühlmittels in dem Radiator, dem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft, welche in den Luftstromkanal fließt, und dem Luftvolumenverhältnis SW mit dem die Luft durch den Radiator geleitet wird, insbesondere in dem Heizmodus, kann die Heiztemperatur TH noch zutreffender abgeschätzt werden, durch Bestimmung eines Korrekturwert aus diesen, um die Sättigungstemperatur THsatu zu korrigieren.
Des Weiteren, wie in der Erfindung nach Anspruch 10, wenn weiter vorgesehen sind eine Bypasseinheit, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, direkt in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen ohne in den Radiator zu fließen und ein Hilfsheizgerät, um die Luft, welche von dem Luftstromkanal in den Fahrzeuginnenraum geliefert wird, zu heizen, und die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen durch die Bypasseinheit und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, das Kühlmittel dann in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, und das Hilfsheizgerät Wärme generieren zu lassen, kann eine Heiztemperatur, welche eine Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators ist, zutreffend abgeschätzt werden durch Bestimmung des stationären Werts THO auf der Basis einer Temperatur Tptc des Hilfsheizgeräts in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus.
Darüber hinaus, wie in der Erfindung nach Anspruch 11 wenn die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, und das Kühlmittel nur in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, oder in dem Wärmeabsorber und dem äußeren Wärmetauscher, kann in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus eine Heiztemperatur TH zutreffend abgeschätzt werden aus einer Durchschnittstemperatur des Radiators unter Berücksichtigung eines Unterkühlungsgrads des Kühlmittels in dem Radiator durch Bestimmung des stationären Werts THO auf der Basis einer Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, erhalten aus dem Kühlmitteldruck des Radiators.
Dann bestimmt die Kontrolleinheit der Erfindung nach Anspruch 12 den stationären Wert THO auf der Basis der Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, erhalten aus dem Kühlmitteldruck des Radiators oder dem Durchschnittswert der Kühlmitteltemperatur des Einlasses und des Auslasses des Radiators während eines Betriebsstopps, wodurch es möglich gemacht wird, unter Verwendung einer Heiztemperatur TH die Steuerung reibungslos wieder aufzunehmen, wenn der Betrieb das nächste Mal gestartet wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage für Fahrzeuge einer Ausführungsform bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt (Ausführungsform 1);
2 ist ein Blockdiagramm einer Kontrolleinheit der Fahrzeugklimaanlage der 1;
3 ist ein typisches Diagramm eines Luftstromkanals der Fahrzeugklimaanlage nach 1;
4 ist ein Kontrollblockdiagramm betreffend die Steuerung des Kompressors in einem Heizmodus eines Wärmepumpen Controllers der 2
5 ist ein Kontrollblockdiagramm betreffend die Steuerung des Kompressors in einem Entfeuchtungs- und Heizmodus des Wärmepumpen Controllers der 2;
6 ist ein Kontrollblockdiagramm betreffend die Steuerung des Hilfsheizers (Hilfsheizgerät) in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus des Wärmepumpen Controllers der 2;
7 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Steuerung des Wechsels einer Zeitkonstante Tau durch den Wärmepumpen Controller der 2;
8 ist ein Diagramm, welches eine Wechseltabelle der Zeitkonstanten Tau entsprechend eines volumetrischen Luftvolumens Ga darstellt;
9 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Auslasstemperatur und einer Sättigungstemperatur des Radiators darstellt;
10 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage für Fahrzeuge einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (Ausführungsform 2).

Verfahren zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung gegeben für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen.
[Ausführungsform 1]
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeug Klimaanlage 1 einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet ist, ist ein elektrisches Fahrzeug (EV) in welchem ein Motor (ein Verbrennungsmotor) nicht angebracht ist, und welches mit einem elektrischen Motor für den Antrieb läuft, welcher durch die in einer Batterie gespeicherte Energie angetrieben wird (beide in der Zeichnung nicht gezeigt), und die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls angetrieben durch die Energie der Batterie.
Daher, in einem elektrischen Fahrzeug welches nicht fähig ist das Heizen durch die Abwärme des Motors durchzuführen, führt die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform einen Heizmodus durch einen Wärmepumpenbetrieb durch, in welchem ein Kühlmittelkreislauf verwendet wird. Des Weiteren führt die Fahrzeugklimaanlage 1 selektiv jeweilige Betriebsmodi eines Entfeuchtungs- und Heizmodus, eines Entfeuchtungs- und Kühlmodus, eines Kühlmodus, eines MAX Kühlmodus (maximaler Kühlmodus), und eines Hilfsheizer Einzelmodus aus.
Im Übrigen ist das Fahrzeug nicht auf ein elektrisches Fahrzeug beschränkt und die vorliegende Erfindung ist ebenfalls effizient für sogenannte Hybrid Fahrzeuge in welchen der Motor zusammen mit dem elektrischen Motor für den Antrieb verwendet wird. Des Weiteren ist es unnötig anzuführen, dass die vorliegende Erfindung auch anwendbar ist auf ein übliches Auto, welches mit einem Motor läuft.
Die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform führt eine Luftklimatisierung (Heizung, Kühlung, Entfeuchtung, und Ventilation) eines Fahrzeuginnenraums des elektrischen Fahrzeugs durch. Ein Kompressor 2 elektrischer Ausführung, um ein Kühlmittel zu komprimieren, ein Radiator 4 als einen Heizer, welcher in einem Luftstromkanal 3 einer HVAC Einheit 10 vorgesehen ist, in welcher die Fahrzeuginnenraum Luft ventiliert und zirkuliert wird, um darin das Hochtemperaturhochdruckkühlmittel, welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird, fließen zu lassen, mittels einer Kühlmittelleitung 13 G und das Kühlmittel darin Wärme abstrahlen zu lassen, um die Luft, welche den Fahrzeuginnenraum versorgt, zu heizen, ein äußeres Expansionsventil 6 (eine Druckreduktionseinheit) bestehend aus einem elektrischen Ventil, welches das Kühlmittel während des heizens dekomprimiert und expandiert, einen äußeren Wärmetauscher 7, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt ist und welcher einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft durchführt, um als ein Radiator während des Kühlens zu fungieren und als ein Verdampfer während des Heizens zu fungieren, ein inneres Expansionsventil 8 (eine Druckreduktionseinheit) bestehend aus einem elektrischen Ventil, um das Kühlmittel zu dekomprimieren und zu expandieren, ein Wärmeabsorber 9, welcher in dem Luftstromkanal 3 vorgesehen ist, um das Kühlmittel während des Kühlens und Entfeuchtens Wärme absorbieren zu lassen, um die Luft, welche von dem Innenraum und Außenraum des Fahrzeugs eingesaugt und den Fahrzeuginnenraum versorgt, zu kühlen, einen Akkumulator 12, und andere sind nacheinander verbunden durch eine Kühlmittelleitung 13, wodurch ein Kühlmittelkreislauf R gebildet wird.
Dann wird der Kühlmittelkreislauf R mit einer vorbestimmten Menge des Kühlmittels und Öl zur Schmierung befüllt. Im Übrigen ist in dem äußeren Wärmetauscher 7 ein äußeres Gebläse 15 vorgesehen. Das äußere Gebläse 15 leitet die Außenluft zwangsweise durch den äußeren Wärmetauscher 7 um dadurch den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kühlmittel durchzuführen, wobei die Außenluft auch durch den äußeren Wärmetauscher 7 geleitet wird während das Fahrzeug steht (d.h. seine Geschwindigkeit ist 0 km/h).
Des Weiteren hat der äußere Wärmetauscher 7 eine Empfängertrocknereinheit 14 und eine Unterkühlungseinheit 16 nacheinander auf einer Kühlmittel stromabwärts Seite. Eine Kühlmittelleitung 13A, welche aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausragt, ist mit der Empfängertrocknereinheit 14 über ein Spulenventil 17 verbunden, welches während des Kühlens geöffnet wird. Eine Kühlmittelleitung 13B an einer Auslassseite der Unterkühlungseinheit 16 ist mit einer Einlassseite des Wärmeabsorbers 9 über ein inneres Expansionsventil 8 verbunden. Im Übrigen ist die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 strukturell als ein Teil des äußeren Wärmetauschers 7 aufgebaut.
Zusätzlich ist zwischen der Unterkühlungseinheit 16 und dem inneren Expansionsventil 8 eine Kühlmittelleitung 13B vorgesehen in einer Wärmeaustauschanordnung mit der Kühlmittelleitung 13 C auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 und beide Leitungen bilden einen inneren Wärmetauscher 19. Folglich wird das Kühlmittel, welches durch die Kühlmittelleitung 13B in das innere Expansionsventil 8 fließt, gekühlt (unterkühlt) durch das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches aus dem Wärmeabsorber 9 herausfließt.
Zusätzlich verzweigt sich die Kühlmittelleitung 13A, welche aus dem äußeren Wärmetauscher herausragt, in eine Kühlmittelleitung 13D, und diese abzweigende Kühlmittelleitung 13D kommuniziert und ist verbunden mit der Kühlmittelleitung 13C auf einer stromabwärts Seite des internen Wärmetauschers 19 über ein Spulenventil 21, welches während des Heizens geöffnet wird. Die Kühlmittelleitung 13 C ist mit dem Akkumulator 12 verbunden und der Akkumulator 12 ist mit einer Kühlmittelansaugseite des Kompressors 2 verbunden. Des Weiteren ist eine Kühlmittelleitung 13B auf einer Auslassseite des Radiators an eine Einlassseite des äußeren Wärmetauschers 7 über das äußere Expansionsventil 6 verbunden.
Des Weiteren ist ein Spulenventil 30 (welches eine Strömungskanalwechseleinheit bildet), welches während der Entfeuchtung und Heizung und MAX Kühlung die nachfolgend beschrieben werden, geschlossen wird, zwischengeschaltet in der Kühlmittelleitung 13G zwischen einer Auslassseite des Kompressors 2 und einer Einlassseite des Radiators 4. In diesem Fall verzweigt sich die Kühlmittelleitung 13G zu einer Bypassleitung 35 an einer stromaufwärts Seite des Spulenventils 30. Diese Bypassleitung 35 kommuniziert und ist verbunden mit der Kühlmittelleitung 13E auf einer stromabwärts Seite des äußeren Expansionsventils 6 über ein Spulenventil 40 (welche ebenfalls eine Strömungskanalwechseleinheit bildet), welches während der Entfeuchtung und Heizung und der MAX Kühlung geöffnet wird. Eine Bypasseinheit 42 besteht aus dieser Bypassleitung 35, Spulenventil 30 und Spulenventil 40.
Die Bypasseinheit 45 besteht aus solch einer Bypassleitung 35, einem Spulenventil 30 und einem Spulenventil 40, um es dadurch zu ermöglichen einen reibungslosen Wechsel durchzuführen zwischen dem Entfeuchtungs- und Heizmodus und dem MAX Kühlmodus, um zu erlauben, dass das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor 2 ausgelassen wird, direkt in den äußeren Wärmetauscher 7 fließt, und dem Heizmodus, dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus und dem Kühlmodus, um dem Kühlmittel, welches aus dem Kompressor 2 ausgelassen wird, zu erlauben in den Radiator 4 zu fließen, wie nachfolgend beschrieben wird.
Zusätzlich sind in dem Luftstromkanal 3 an einer stromaufwärts Seite der Luft des Wärmeabsorbers 9, jeweilige Ansauganschlüsse wie etwa ein Außenluft Ansauganschluss und ein Innenluft Ansauganschluss ausgebildet (beispielhaft dargestellt durch einen Ansauganschluss 25 in 1). In dem Ansauganschluss 25 ist ein Ansaugwechseldämpfer 26 bereitgestellt, um die Luft, welche in den Luftstromkanal 3 eingeleitet wird auf Innenluft, welche Luft des Fahrzeuginnenraums ist (ein Innenraum Umluftmodus), und Außenluft, welche Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (ein Außenluft Einleitungsmodus), zu wechseln. Des weiteren, auf einer stromabwärts Seite der Luft des Ansaugwechseldämpfers 26 ist ein Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator) 27 vorgesehen, um die eingeleitete Innenluft oder Außenluft in den Luftstromkanal 3 zu leiten.
Des weiteren, in 1, bezeichnet 23 einen Hilfsheizer als ein Hilfsheizgerät (ein weiterer Heizer) welche in der Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform vorgesehen ist. Der Hilfsheizer 23 der Ausführungsform ist aufgebaut aus einem PTC Heizer welcher ein elektrischer Heizer ist, und in dem Luftstromkanal 3 auf einer Luvseite (stromaufwärts Seite der Luft) des Radiators 4 zur Strömung der Luft in dem Luftstromkanal 3 vorgesehen. Dann, wenn der Hilfsheizer 23 mit Energie versorgt wird um Wärme zu generieren, wird die Luft in dem Luftstromkanal 3, welche über den Wärmeabsorber 9 in den Radiator 4 fließt, geheizt. Daher wird der Hilfsheizer 23 ein sogenannter Heizerkern um das heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen oder zu ergänzen. In dieser Ausführungsform werden der vorstehend beschriebene Radiator 4 und der Hilfsheizer 23 Heizer.
Hier ist der Luftstromkanal 3 auf einer Leeseite (einer Luft stromabwärts Seite) mehr als der Wärmeabsorber 9 des HVAC Einheit 10 unterteilt durch eine Trennungswand 10A um einen Heizungswärmeaustauschkanal 3A und eine Bypassleitung 13B auszubilden, um diesen zu umgehen. Der vorstehend beschriebene Radiator 4 und der Hilfsheizer 23 sind in dem Heizungswärmeaustauschkanal 3A angeordnet.
Zusätzlich ist in dem Luftstromkanal 3 auf einer Leeseite des Hilfsheizers 23 ein Luftmischdämpfer 28 vorgesehen, um ein Verhältnis mit dem die Luft (die Innenluft oder Außenluft) in dem Luftstromkanal 3, welche in den Luftstromkanal 3 fließt und durch den Wärmeabsorber 9 geleitet wird, durch den Heizungswärmeaustauschkanal 3A, in dem der Hilfsheizer 23 und der Radiator 4 angeordnet sind, geleitet wird.
Des Weiteren ist die HVAC Einheit 10 auf einer Leeseite des Radiators 4 mit jeweiligen Auslässen ausgebildet für einen FOOT (Füße) Auslass 29A (Erster Auslass), ein VENT (Lüftung) Auslass 29B (ein zweiter Auslass mit Bezug auf den FOOT Auslass 29A und ein erster Auslass mit Bezug auf einen DEF Auslass 29C), der DEF (def) Auslass 29C (ein zweiter Auslass). Der FOOT Auslass 29A ist ein Auslass zum ausblasen der Luft in den Fußbereich des Fahrzeuginnenraums und ist an der niedrigsten Position angeordnet. Weiter ist der VENT Auslass 29B ein Auslass zum ausblasen der Luft in die Nähe der Brust oder des Gesichts eines Fahrers in den Fahrzeuginnenraum, und ist oberhalb des FOOT Auslasses 29A positioniert. Dann ist der DEF Auslass 29C ein Auslass zum ausblasen der Luft an eine innere Oberfläche der Frontscheibe des Fahrzeugs, und ist an der höchsten Position oberhalb der anderen Auslässe 29A und 29B positioniert.
Dann sind der FOOT Auslass 29A, der VENT Auslass 29B und der DEF Auslass 29C jeweils mit einem FOOT Auslassdämpfer 31A, einem VENT Auslassdämpfer 31B, und einem DEF Auslassdämpfer 31C zum Steuern der Ausblasmenge der Luft ausgestattet.
Als nächstes zeigt 2 ein Blockdiagramm einer Kontrolleinheit 11 der Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform. Die Kontrolleinheit 11 ist aufgebaut aus einem Klimaanlagen Controller 20 und einem Wärmepumpencontroller 32 beide aufgebaut aus einem Mikrocomputer als Beispiel eines Computers mit einem Prozessor. Diese sind verbunden an einen Fahrzeugkommunikationsbus 65, welcher ein CAN bildet (Controller Area Network) oder einen LIN (local Interconnect Network). Des Weiteren sind der Kompressor 2 und der Hilfsheizer 23 auch mit dem Fahrzeugkommunikationsbus 65 verbunden. Dieser Klimaanlagen Controller 20, Wärmepumpencontroller 32, Kompressor 2 und Hilfsheizer 23 sind ausgebildet zum Durchführen von Übertragung und Empfang von Daten durch den Fahrzeugkommunikationsbus 65.
Der Klimaanlagen Controller 20 ist ein Controller höherer Ordnung der die Steuerung der Fahrzeuginnenraumluft Klimatisierung des Fahrzeugs durchführt. Ein Eingang des Klimaanlagen Controllers 20 ist mit jeweiligen Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33 verbunden, welcher einer Außenlufttemperatur (Tam) des Fahrzeugs detektiert, ein Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, welcher eine Außenluftfeuchtigkeit detektiert, ein HVAC Ansaug Temperatur Sensor 36, welcher eine Temperatur (eine Ansaug Temperatur Tas) der Luft, welche von dem Ansauganschluss 25 in den Luftstromkanal 3 gesaugt wird und in den Wärmeabsorber 9 fließt, detektiert, ein Innenraumluft Temperatursensor 37, welcher eine Temperatur (eine Innenraumlufttemperatur Tin) der Luft (der Innenraumluft) des Fahrzeuginnenraums detektiert, ein Innenraum Luft Feuchtigkeitssensor 38, welcher eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums detektiert, ein Innenraum Luft CO2 Konzentrationssensor 39, welcher einer Kohlenstoffdioxid Konzentration des Fahrzeuginnenraums detektiert, ein Auslasstemperatursensor 41, welche eine Temperatur der Luft die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen werden soll detektiert, ein Auslassdrucksensor 42, welcher einen Kühlmittel Auslassdruck Pd (einen Auslassdruck Pd) des Kompressors 2 detektiert, ein Sonneneinstrahlungssensor 51 eines beispielsweise Fotosensorsystem,s um eine Sonneneinstrahlungsmenge in das Fahrzeug zu detektieren, und ein Geschwindigkeitssensor 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit (eine Geschwindigkeit) des Fahrzeugs zu detektieren, und eine Klimaanlagen (aircon) Bedieneinheit 53 zum Einstellen des Wechsels der vorbestimmten Temperatur oder des Betriebsmodus.
Des Weiteren ist ein Ausgang des Klimaanlagen Controllers 20 mit dem äußeren Gebläse 15, dem inneren Gebläse (Gebläseventilator) 27, dem Ansaugwechseldämpfer 26, dem Luftmischdämpfer 28 und den jeweiligen Aulassdämpfern 31A bis 31C verbunden und sie werden durch den Klimaanlagen Controller 20 gesteuert.
Der Wärmepumpen Controller 32 ist ein Controller, welcher im Wesentlichen die Steuerung des Kühlmittelkreislaufs R durchführt. Ein Eingang des Wärmepumpen Controllers 32 ist verbunden mit den jeweiligen Ausgängen eines Auslasstemperatursensors 43, welcher eine Temperatur des Kühlmittels detektiert, welches aus dem Kompressor 2 ausgelassen wird, eines Ansaugdrucksensors 44, welcher einen Druck des Kühlmittels detektiert, welches in den Kompressor 2 gesaugt wird, eines Ansaugtemperatursensors 55, welcher eine Temperatur Ts des Kühlmittels detektiert, welches in den Kompressor 2 gesaugt werden soll, eines Radiatorauslasstemperatursensors 46, welcher eine Kühlmitteltemperatur (eine Radiatorauslasstemperatur TCI) eines Auslasses des Radiators 4 detektiert, eines Radiatoreinlasstemperatursensors 46A, welcher eine Kühlmitteltemperatur (eine Radiatoreinlasstemperatur TClin) eines Einlasses des Radiators 4 detektiert, eines Radiatordrucksensors 47, welcher einen Kühlmitteldruck (einen Radiatordruck PCI) des Radiators 4 detektiert, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, welcher eine Kühlmitteltemperatur (eine Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 detektiert, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, welcher einen Kühlmitteldruck des Wärmeabsorbers 9 detektiert, eines Hilfsheizertemperatursensors 50, welcher eine Temperatur (eine Hilfsheizertemperatur Tptc) des Hilfsheizers 23 detektiert, eines äußeren Wärmetauschertemperatursensors 54, welcher eine Kühlmitteltemperatur (eine äußere Wärmetauschertemperatur TXO) des äußeren Wärmetauschers 7 detektiert, und eines äußeren Wärmetauscherdrucksensors 56, welcher einen Kühlmitteldruck (einen äußeren Wärmetauscherdruck PXO) des äußeren Wärmetauschers 7 detektiert.
Des Weiteren ist ein Ausgang des Wärmepumpen Controllers 32 mit den jeweiligen Spulenventilen des äußeren Expansionsventils 6, des inneren Expansionsventils 8, des Spulenventils 30 (für die Wiedererwärmung), das Spulenventil 17 (für das Kühlen), das Spulenventil 21 (für das Heizen), und das Spulenventil 40 (für den Bypass), verbunden und diese werden von dem Wärmepumpencontroller 32 gesteuert. Im Übrigen haben der Kompressor 2 und der Hilfsheizer 23 eingebettete Controller und die Controller des Kompressors 2 und des Hilfsheizers 23 führen Übertragungen und den Empfang von Daten zu und von dem Wärmepumpencontroller 32, über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 durch und werden durch den Wärmepumpencontroller 32 gesteuert.
Der Wärmepumpencontroller 32 und der Klimaanlagencontroller 20 führen gegenseitig Übertragungen und den Empfang von Daten über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 durch und steuern jeweilige Geräte auf der Basis der Ausgänge der jeweiligen Sensoren und des Einstellungseingangs durch das Klimaanlagenbedienteil 53. Jedoch werden im Falle dieser Ausführungsform die Ausgänge des äußeren Lufttemperaturen 33, des Auslassdrucksensor 42, des Geschwindigkeitssensor 52, und des Klimaanlagen bedient als 53 von dem Klimaanlagen Controller 20 zu dem Wärmepumpencontroller 32 übertragen durch den Fahrzeugkommunikationsbus 65 und werden angepasst um zur Steuerung durch den Wärmepumpencontroller 32 zur Verfügung gestellt zu werden.
Mit dem obigen Aufbau wird nun der Betrieb des Klimaanlagengeräts 1 der Ausführungsform beschrieben. In dieser Ausführungsform führt die Steuereinheit 11 (der Klimaanlagencontroller 20 und der Wärmepumpencontroller 32) die jeweiligen Betriebsmodi aus und wechselt zwischen diesen, ausgewählt aus dem Heizmodus, dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus, dem Kühlmodus, dem MAX Kühlmodus (maximaler Kühlmodus), und dem Hilfsheizer Einzelmodus. Zuerst wird eine Beschreibung gegeben für einen Überblick über den Fluss und die Steuerung des Kühlmittels in jedem Betriebsmodus.
Heizmodus
wenn der Heizmodus durch den Wärmepumpencontroller 32 (ein automatischer Modus) oder eine manuelle Bedienung am Klimaanlagen Bedieneinheit 53 (ein manueller Modus) ausgewählt wird, öffnet der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 21 (für das Heizen) und schließt das Spulenventil 17 (für das Kühlen). Der Wärmepumpencontroller 32 öffnet außerdem das Spulenventil 30 (für die Wiedererwärmung) und schließt das Spulenventil 40 (für den Bypass). Dann betreibt der Wärmepumpencontroller 32 den Kompressor 2. Der Klimaanlagencontroller 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischdämpfer 28 hat im Wesentlichen einen Zustand bei dem sämtliche Luft in dem Luftstromkanal 3, welche aus dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird und dann über den Wärmeabsorber 9 fließt, durch den Hilfsheizer 23 und den Radiator 4 in dem Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet wird, kann jedoch ein Luftvolumen regulieren. Folglich fließt ein Hochtemperaturhochdruck gasförmiges Kühlmittel, welches aus dem Kompressor 2 ausgelassen wird, von der Kühlmittelleitung 13G in den Radiator 4 über das Spulenventil 30. Die Luft in dem Luftstromkanal 3 fließt durch den Radiator 4, und dadurch wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 erwärmt durch das Hochtemperaturkühlmittel in dem Radiator 4 (durch den Hilfsheizer 23 und den Radiator 4 wenn der Hilfsheizer 23 betrieben wird). Andererseits wird dem Kühlmittel in dem Radiator 4 die Wärme entzogen durch die Luft und wird so weit gekühlt, dass es kondensiert und verflüssigt.
Das verflüssigte Kühlmittel in dem Radiator 4 fließt aus dem Radiator 4 heraus und fließt durch die Kühlmittelleitung 13E um das äußere Expansionsventil 6 zu erreichen. Das Kühlmittel, welches in das äußere Expansionsventil 6 fließt, wird darin dekomprimiert und fließt dann in den äußeren Wärmetauscher 7. Das Kühlmittel, welches in den äußeren Wärmetauscher 7 fließt verdampft und die Wärme wird durch die Außenluft, welche durch die Fahrt oder das äußere Gebläse 15 vorbeigeleitet wird, gepumpt. Mit anderen Worten fungiert der Kühlmittelkreislauf R als Wärmepumpe. Dann fließt das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, durch die Kühlmittelleitung 13A, das Spulenventil 21, und die Kühlmittelleitung 13D, und fließt von der Kühlmittelleitung 13 C in den Akkumulator 12, um darin eine Gas-Flüssigseparation durchzuführen, und danach wird das gasförmige Kühlmittel in den Kompressor 2 gesaugt, wodurch dieser Kreislauf wiederholt wird. Die durch den Radiator 4 erwärmte Luft (durch den Hilfsheizer 23 und den Radiator 4 wenn der Hilfsheizer 23 betrieben wird) wird aus den jeweiligen Auslässe 29A bis 29C ausgeblasen und damit wird die Heizung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt.
Der Wärmepumpencontroller 32 berechnet einen Zielwert für den Radiatordruck PCO (einen Zielwert des Radiatordrucks PCI) aus einem Zielwerts der Heizertemperatur TCO (ein Zielwert der Radiator Auslasstemperatur TCI), welche aus einem Zielwert der Auslasstemperatur TAO durch den Klimaanlagencontroller 20 berechnet wurde, und steuert die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts des Radiatordrucks PCO und des Kühlmitteldrucks (der Radiatordruck PCI d.h. ein Hochdruck des Kühlmittelkreislauf R) des Radiators 4, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, um das Heizen durch den Radiator 4 zu steuern. Des Weiteren steuert der Wärmepumpencontroller 32 eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis der Kühlmitteltemperatur (der Radiator Auslasstemperatur TCI) des Auslasses des Radiators 4, welche durch den Radiator Auslasstemperatursensor 46 detektiert wird und den Radiatordruck PCI, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, und steuert einen Unterkühlungsgrad SC des Kühlmittels in dem Auslass des Radiators 4.
Weiter, wenn die Heizfähigkeiten des Radiators 4 knapper werden als eine benötigte Heizfähigkeit zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums in dem Heizmodus, steuert der Wärmepumpencontroller 32 die Energieversorgung des Hilfsheizers 23, um diesen Mangel durch eine Wärmeerzeugung durch den Hilfsheizer 23 zu ergänzen. Daher wird eine komfortable Heizung des Fahrzeuginnenraums erreicht und außerdem wird ein Einfrieren des äußeren Wärmetauschers 7 unterdrückt. Da der Hilfsheizer 23 auf einer Luft Stromaufwärtsseite des Radiators 4 angeordnet ist, fließt zu diesem Zeitpunkt die Luft, welche durch den Luftstromkanal 3 fließt, vor dem Radiator 4 durch den Hilfsheizer 23.
Entfeuchtungs- und Heizmodus
Als nächstes, in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, öffnet der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 17 und schließt das Spulenventil 21. Weiter schließt der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 30 und öffnet das Spulenventil 40, und schließt die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 vollständig. Danach betreibt der Wärmepumpencontroller 32 den Kompressor 2. Der Klimaanlagencontroller 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischdämpfer 28 hat im Wesentlichen einen Zustand bei dem sämtliche Luft in dem Luftstromkanal 3, welche aus dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird und dann über den Wärmeabsorber 9 fließt, durch den Hilfsheizer 23 und den Radiator 4 in den Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet wird, führt jedoch auch eine Luftvolumen Anpassung durch.
Folglich fließt das Hochtemperaturhochdruck gasförmige Kühlmittel, welches von dem Kompressor 2 in die Kühlmittelleitung 13G ausgelassen wird, in die Bypassleitung 35 ohne zu dem Radiator 4 zu fließen und erreicht die Kühlmittelleitung 13E auf der stromabwärts Seite des äußeren Expansionsventils 6 durch das Spulenventil 40. Da das äußere Expansionsventil 6 vollständig geschlossen ist fließt zu diesem Zeitpunkt das Kühlmittel in den äußeren Wärmetauscher 7. Das Kühlmittel, welches in den äußeren Wärmetauscher 7 fließt, wird darin durch die Fahrt oder die Außenluft, welche durch das äußere Gebläse 15 eingeleitet wird, gekühlt um zu kondensieren. Das Kühlmittel welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, fließt von der Kühlmittelleitung 13 A durch das Spulenventil 17 um nacheinander in die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 zu fließen. Dort wird das Kühlmittel unterkühlt.
Das Kühlmittel, welches aus der Unterkühlungseinheit 16 des äußeren Wärmetauschers 7 herausfließt, dringt in die Kühlmittelleitung 13B ein und erreicht das innere Expansionsventil 8 durch den inneren Wärmetauscher 19. Nachdem das Kühlmittel in dem inneren Expansionsventil 8 dekomprimiert wurde, fließt das Kühlmittel in den Wärmeabsorber 9 um zu verdampfen. Die Luft welche von dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird, wird durch den Wärmeabsorber Betrieb zu diesem Zeitpunkt gekühlt, und das Wasser in der Luft koaguliert um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, dadurch wird die Luft in dem Luftstromkanal gekühlt und entfeuchtet. Das Kühlmittel, welches in dem Wärmeabsorber 9 verdampft, fließt durch den inneren Wärmetauscher 19 um den Akkumulator 12 über die Kühlmittelleitung 13C zu erreichen und wird durch diese in den Kompressor 2 eingesaugt, wodurch die Zirkulation wiederholt wird.
Da die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 vollständig geschlossen ist, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich den Nachteil zu unterdrücken oder zu vermeiden dass das Kühlmittel welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird rückwärts von dem äußeren Expansionsventil 6 in den Radiator 4 fließt. Daher wird eine Minderung der Kühlmittelzirkulationsmenge unterdrückt oder beseitigt und zu erreichen dass eine Klimaanlagenkapazität sichergestellt ist.
Weiter, in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, versorgt der Wärmepumpencontroller 32 den Hilfsheizer 23 mit Energie, um Wärme zu erzeugen. Folglich wird die Luft, welche in dem Wärmeabsorber 9 gekühlt und entfeuchtet wird, weiter geheizt in dem Prozess des Durchlaufens des Hilfsheizers 23, und die Temperatur steigt, sodass die Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird.
Der Wärmepumpencontroller 32 steuert die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis einer Temperatur (der Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, welche durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 detektiert wird und eines Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO, welcher ein Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur Te ist, und durch den Klimaanlagencontroller 20 berechnet wird, und steuert die Energieversorgung (Heizung durch Wärmegeneration) des Hilfsheizers 23 auf der Basis der Hilfsheizer Temperatur Tptc, welche durch den Hilfsheizer Temperatursensor 50 detektiert wird und des oben beschriebenen Zielwerts der Heizertemperatur TCO (welche in diesem Fall ein Zielwert der Hilfsheizer Temperatur Tptc wird) wodurch in angemessener Weise die Minderung der Temperatur der Luft, welche von den jeweiligen Auslässen 29A bis 29C in den Fahrzeuginnenraum ausgelassen wird, verhinert wird, in dem durch den Hilfsheizer 23 geheizt wird, während in angemessener Weise die Kühlung und Entfeuchtung der Luft durch den Wärmeabsorber 9 durchgeführt wird. Folglich ist es möglich die Temperatur der Luft welche den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird auf einer passender Heiztemperatur zu steuern während die Luft entfeuchtet wird, und eine komfortable und effiziente Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginnenraums zu erreichen.
Im Übrigen, da der Hilfsheizer 23 auf einer Luft stromaufwärts Seite des Radiators 4 angeordnet ist, fließt die Luft, welche in dem Hilfsheizer 23 geheizt wird, durch den Radiator 4, jedoch wird in diesem Entfeuchtungs- und Heizmodus das Kühlmittel nicht dazu veranlasst in den Radiator 4 zu fließen. Daher wird außer dem der Nachteil beseitigt, dass der Radiator 4 Wärme der Luft absorbiert die vom Hilfsheizer 23 erwärmt wurde. D.h., die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, wird davor bewahrt durch den Radiator 4 vermindert zu werden, und ein COP wird ebenfalls verbessert.
Entfeuchtungs- und Kühlmodus
Als nächstes, in dem Entfeuchtungs und Kühlmodus, öffnet der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 17 und schließt das Spulenventil 21 weiter öffnet der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 30 und schließt das Spulenventil 40 dann betreibt der Wärmepumpencontroller 32 den Kompressor 2 der Klimaanlagencontroller 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und der Luftmischdämpfer 28 hat im wesentlichen ein Zustand bei dem sämtliche Luft in dem Luftstromkanal 3, welche aus dem Inneren Gebläse 7 20 ausgeblasen wird und dann über den Wärmeabsorber 9 fließt, durch den Hilfsheizer 23 und den Radiator 4 in den Heizung Wärmeaustausch Kanal 3A zu leiten, führt jedoch außerdem eine Anpassung des Luftvolumens durch.
Daher fließt das Hochtemperaturhochdruck gasförmige Kühlmittel, welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird, von der Kühlmittelleitung 13G in den Radiator 4 über das Spulenventil 30. Da die Luft in dem Luftstromkanal 3 durch den Radiator 4 fließt, wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 durch das Hochtemperaturkühlmittel in dem Radiator 4 geheizt, wobei dem Kühlmittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entzogen wird, und gekühlt wird um zu kondensieren und zu verflüssigen.
Das Kühlmittel, welches aus dem Radiator 4 herausfließt, fließt durch die Kühlmittelleitung 13E um das äußere Expansionsventil 6 zu erreichen und fließt durch das äußere Expansionsventil 6, welches derart gesteuert wird, dass es leicht öffnet, um in den äußeren Wärmetauscher 7 zu fließen. Das Kühlmittel welches in den äußeren Wärmetauscher 7 fließt wird darin gekühlt durch die Fahrt oder die Außenluft, welche durch das Außengebläse 15 hindurch geleitet wird, um zu kondensieren. Das Kühlmittel, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, fließt von der Kühlmittelleitung 13E durch das Spulenventil 17, um nacheinander in die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 zu fließen. Dort wird das Kühlmittel unterkühlt.
Das Kühlmittel welches aus der Unterkühlungseinheit 16 des äußeren Wärmetauschers 7 herausfließt, dringt in die Kühlmittelleitung 13 B ein und fließt durch den inneren Wärmetauscher 19 um das innere Expansionsventil 8 zu erreichen. Das Kühlmittel wird in dem inneren Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt dann in den Wärmeabsorber 9 um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft welche von dem Inneren Gebläse 7 20 ausgeblasen wird koaguliert um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften durch die Wärmeabsorption Betrieb zu diesem Zeitpunkt, und daher wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das Kühlmittel welches in dem Wärmeabsorber 9 verdampft ist fließt durch den internen Wärmetauscher 19 um den Akkumulator 12 durch die Kühlmittelleitung 13 C zu erreichen, und fließt dort durch um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch sie Zirkulation wiederholt wird. Da der Wärmepumpencontroller 32 keine Energieversorgung des Hilfsheizers 23 in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus durchführt, wird die Luft, welche von dem Wärmeabsorber 9 gekühlt und entfeuchtet wurde, in dem Prozess des Vorbeilaufens an dem Radiator 4 wieder erwärmt (Abstrahlungsfähigkeit ist geringer als während des Heizens). Daher wird eine Entfeuchtung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt.
Der Wärmepumpencontroller 32 steuert die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur (der Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, welche durch den Wärmeabsorber Temperatursensor 48 detektiert wird, und des Zielwerts der Wärmeabsorbertemperatur TEO (welche von dem Klimaanlagencontroller 20 übermittelt wird), welche deren Zielwert darstellt. Der Wärmepumpencontroller 32 berechnet außerdem einen Zielwert des Radiatordrucks PCO aus dem oben beschriebenen Zielwert der Heizertemperatur TCO, und steuert die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis des Zielwerts des Radiatordrucks PCO und des Kühlmitteldrucks (des Kühlmitteldrucks PCI d.h. ein Hochdruck des Kühlmittelkreislauf R) des Radiators 4, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird um das Heizen durch den Radiator 4 zu kontrollieren.
Kühlmodus
Als nächstes, in dem Kühlmodus, öffnet der Wärmepumpencontroller 32 die Ventilstellung des äußeren Expansionsventil 6 vollständig in dem obigen Zustand des Entfeuchtungs- und Kühlmodus. Dann betreibt der Wärmepumpencontroller 32 den Kompressor 2 und führt keine Energieversorgung des Hilfsheizers 23 durch. Der Klimaanlagencontroller 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand bei dem das Verhältnis eingestellt wird, mit dem die Luft in dem Luftstromkanal 3, die aus dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird und durch den Wärmeabsorber 9 geleitet wird, durch den Hilfsheizer 23 und den Radiator 4 in den Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet wird. Folglich fließt das Hochtemperaturhochdruck gasförmige Kühlmittel, welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird, von der Kühlmittelleitung 13G in den Radiator 4 durch das Spulenventil 30, und das Kühlmittel, welches aus dem Radiator 4 herausfließt, fließt durch die Kühlmittelleitung 13E, um das äußere Expansionsventil 6 zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt ist das äußere Expansionsventil 6 vollständig geöffnet, und daher wird das Kühlmittel dort durchgeleitet und fließt in den äußeren Wärmetauscher 7 wie es ist, worin das Kühlmittel luftgekühlt wird durch die Fahrt oder die Außenluft die durch aes äußere Gebläse 15 geleitet wird, um zu kondensieren und zu verflüssigen. Das Kühlmittel, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, fließt von der Kühlmittelleitung 13A durch das Spulenventil 17, um nacheinander in die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 zu fließen. Dort wird das Kühlmittel unterkühlt.
Das Kühlmittel welches aus der Unterkühlungseinheit 16 des äußeren Wärmetauschers 7 herausfließt betritt die Kühlmittelleitung 13 B und erreicht das innere Expansionsventil 8 durch den inneren Wärmetauscher 19. Das Kühlmittel ist in dem inneren Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt dann in den Wärmeabsorber 9 um zu verdampfen. Die Luft welche von dem Inneren Gebläse 7 20 ausgeblasen wird, wird durch den Wärmeabsorber Betrieb zu diesem Zeitpunkt gekühlt. Weiter koaguliert das Wasser in der Luft um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften.
Das Kühlmittel, welches in dem Wärmeabsorber 9 verdampft ist, fließt durch den inneren Wärmetauscher 19, um den Akkumulator 12 durch die Kühlmittelleitung 13C zu erreichen, und fließt dort durch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch die Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird aus den jeweiligen Auslässen 29A bis 29C in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen (ein Teil davon wird durch den Radiator 4 geleitet, um einen Wärmeaustausch durchzuführen), wodurch die Kühlung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird. Weiter, in diesem Kühlungsmodus, steuert der Wärmepumpencontroller 32 die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur (der Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, welche durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 detektiert wird, und der oben beschriebenen Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO ist dessen Zielwert.
MAX Kühlmodus (maximaler Kühlmodus)
Als nächstes, in dem MAX Kühlmodus als ein maximaler Kühlmodus, öffnet der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 17 und schließt das Spulenventil 21. Weiter schließt der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 30 und öffnet das Spulenventil 40, und schließt eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 vollständig. Dann betreibt der Wärmepumpencontroller 32 den Kompressor 2 und führt keine Energieversorgung des Hilfsheizers 23 durch. Der Klimaanlagencontroller 20 betreibt jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand in welchem die Luft in dem Luftstromkanal 3 nicht durch den Hilfsheizer 23 und den Radiator 4 in den Heizung Wärmeaustausch Kanal 3 A geleitet wird. Jedoch ergeben sich auch wenn die Luft ein wenig durch fließt keinerlei Probleme.
Daher fließt das Hochtemperaturhochdruck gasförmige Kühlmittel, welches aus dem Kompressor 2 zu der Kühlmittelleitung 13G ausgelassen wird, in die Bypassleitung 35 ohne durch den Radiator 4 zu fließen, und erreicht die Kühlmittelleitung 13B auf einer stromabwärts Seite des äußeren Expansionsventils 6 durch das Spulenventil 40. Da das äußere Expansionsventil 6 vollständig geschlossen ist, fließt zu diesem Zeitpunkt das Kühlmittel in den äußeren Wärmetauscher 7. Das Kühlmittel, welches in den äußeren Wärmetauscher 7 fließt, wird darin luftgekühlt durch die Fahrt oder die Außenluft, welche durch das äußere Gebläse 15 durchgeleitet wird, um zu kondensieren. Das Kühlmittel, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, fließt von der Kühlmittelleitung 13A durch das Spulenventil 17, um nacheinander in die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 zu fließen. Darin wird das Kühlmittel unterkühlt. Das Kühlmittel, welches aus der Unterkühlungseinheit 16 des äußeren Wärmetauschers 7 herausfließt, betritt die Kühlmittelleitung 13B und erreicht das innere Expansionsventil 8 durch den inneren Wärmetauscher 19. Das Kühlmittel wird in dem inneren Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt dann in den Wärmeabsorber 9 um zu verdampfen. Die Luft, welche aus dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird, wird durch den Wärmeabsorber Betrieb zu diesem Zeitpunkt gekühlt. Weiter, da das Wasser in der Luft koaguliert um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 entfeuchtet. Eine Zirkulation wird wiederholt in der das Kühlmittel, welches in dem Wärmeabsorber 9 verdampft ist, durch den inneren Wärmetauscher 19 fließt um den Akkumulator 12 über die Kühlmittelleitung 13C zu erreichen, und fließt dort durch um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden. Da das äußere Expansionsventil 6 vollständig geschlossen ist, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich, in ähnlicher Weise den Nachteil zu unterdrücken oder zu verhindern, dass das Kühlmittel, welches von dem Kompressor 2 ausgelassen, wird rückwärts von dem äußeren Expansionsventil 6 zu dem Radiator 4 fließt. Somit wird eine Verminderung der Kühlmittelzirkulationsmenge unterdrückt oder beseitigt um eine Klimaanlagenkapazität sicherzustellen.
Da in dem oben beschriebenen Kühlmodus das Hochtemperaturkühlmittel in den Radiator 4 fließt, tritt hier eine direkte Wärmeleitung von dem Radiator 4 an die HVAC Einheit 10 in nicht geringem Umfang auf. Da jedoch in dem MAX Kühlmodus das Kühlmittel nicht in den Radiator 4 fließt, wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 von dem Wärmeabsorber 9 nicht geheizt durch die Wärme, welche von dem Radiator 4 an die HVAC Einheit 10 übertragen wurde. Dadurch wird eine starke Kühlung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt, und in einer solchen Umgebung bei der die Außenlufttemperatur TA besonders hoch ist, wird der Fahrzeuginnenraum schnell gekühlt um es zu ermöglichen eine komfortable Fahrzeuginnenraum Klimatisierung zu erreichen. Weiter, auch in dem immer X Kühlmodus, steuert der Wärmepumpencontroller 32 die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur (der Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, welche durch den Wärmeabsorber Temperatursensor 48 detektiert wird, und der oben beschriebenen Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO ist dessen Zielwert.
Hilfsheizer Einzelmodus
Im Übrigen hat die Kontrolleinheit 11 dieser Ausführungsform einen Hilfsheizer Einzelmodus, für die Fälle wie wenn es in dem äußeren Wärmetauscher 7 und anderen zu übermäßiger Fortbildung kommt, bei dem der Kompressor 2 und das äußere Gebläse 15 in dem Kühlmittelkreislauf R gestoppt wird, und der Hilfsheizer 23 mit Energie versorgt wird um den Fahrzeuginnenraum nur durch den Hilfsheizer 23 zu heizen. Auch in diesem Fall steuert der Wärmepumpencontroller 32 die Energieversorgung (Wärmeerzeugung) des Hilfsheizers 23 auf der Basis der Hilfsheizertemperatur Tptc, welche durch den Hilfsheizer Temperatursensor 50 detektiert wird, und des oben beschriebenen Zielwerts der Hilfsheizertemperatur TCO.
Weiter betreibt der Klimaanlagencontroller 20 das innere Gebläse 27 und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand bei dem die Luft in dem Luftstromkanal 3, welche aus dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird, durch den Hilfsheizer 23 in den Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet wird, um ein Luftvolumen einzustellen. Die Luft, welche durch den Hilfsheizer 23 geheizt wird, wird von den jeweiligen Auslässen 29A bis 29C in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen, und dadurch wird das Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt.
Wechsel des Betriebsmodus
Der Klimaanlagencontroller 20 berechnet den vorstehend beschriebenen Zielwert der Auslasstemperatur TAO aus der folgenden Gleichung (I). Der Zielwert der Auslasstemperatur TAO ist ein Zielwert der Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird. $TAO = (Tset - Tin) \times K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam))$
wobei Tset eine vorbestimmte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, welche an dem Klimaanlagenbedienteil 53 eingestellt wird, Tin ist eine innere Temperatur, welche durch den Innenraumluft Temperatursensor 37 detektiert wird, K ist ein Koeffizient, und Tbal ist ein Balancewert, welcher aus dem vorbestimmten Wert Tset berechnet wird, die Sonnenstrahlungsmenge SUN, die durch den Sonnenstrahlungssensor 51 detektiert wird, und die Außenlufttemperatur Tam welche durch den Außenlufttemperatursensor 33 detektiert wird.
Weiter gilt im Allgemeinen, dass je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, desto höher wird der Zielwert der Auslasstemperatur TAO und der Zielwert der Auslasstemperatur TAO wird verringert mit steigender Außenlufttemperatur Tam.
Der Wärmepumpencontroller 32 wählt einen Betriebsmodus aus den obigen jeweiligen Betriebsmodi aus auf der Basis der Außenlufttemperatur Tam (welche durch den Außenlufttemperatursensor 33 detektiert wird) und dem Zielwert der Auslasstemperatur TAO, welcher von dem Klimaanlagencontroller 20 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 beim Startup übermittelt wird, und übermittelt den jeweiligen Betriebsmodus an den Klimaanlagen Controller 20 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65. Weiter, wechselt nach dem Startup der Wärmepumpencontroller 32 den jeweiligen Betriebsmodus auf der Basis von Parametern wie der Außenlufttemperatur Tam, er Feuchtigkeit des Fahrzeuginnenraums, des Zielwerts der Auslasstemperatur TAO, einer Heizungstemperatur TH (einer Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4, welche ein Schätzwert ist) welche nachstehend beschrieben wird, der Zielwert der Heizer Temperatur TCO, die Wärmeabsorber Temperatur Te, der Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO, dem Vorhandensein oder nicht vorhanden sein einer Entfeuchtungsanfrage für den Fahrzeuginnenraum, etc. wodurch angemessen gewechselt wird zwischen dem Heizungsmodus, dem Entfeuchtungs- und Heizungsmodus, dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus, dem Kühlmodus, dem MAX Kühlmodus, und dem Hilfsheizer Einzelmodus unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen oder der Entfeuchtungsanfrage, um die Temperatur die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird zu steuern auf den Zielwert der Auslasstemperatur TAO, wodurch eine komfortable und effiziente Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums erreicht wird.
Steuerung des Kompressors 2 im Heizmodus durch den Wärmepumpencontroller 32
Als nächstes soll eine detaillierte Beschreibung gegeben werden für die Steuerung des Kompressors 2 in dem vorstehend beschriebenen Heizmodus unter Verwendung von 4. 4 ist ein Kontrollblockdiagramm des Wärmepumpen Controllers 32, welcher einen Zielwert der Anzahl der Umdrehungen bestimmt (einen Zielwert der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors) TGNCh des Kompressors 2 für den Heizmodus. Eine F/F (Feedforward) Kontrollmengenberechnungseinheit 58 des Wärmepumpencontrollers 32 berechnet eine F/F Kontrollmenge TGNChff des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors auf der Basis der Außenlufttemperatur Tam, welche durch den Außenlufttemperatursensor 33 bestimmbar ist, eine Gebläsespannung BLV des Inneren Gebläses 27, einem Luftvolumenverhältnis SW des Luftmischdämpfers 28, welche bestimmbar ist aus SW = (TAO - Te) / (TH - Te), ein Zielwert für den Unterkühlungsgrad TGSC das ist ein Zielwert des Unterkühlungsgrads SC in dem Auslass des Radiators 4, der oben beschriebene Zielwert der Heizertemperatur (übermittelt von dem Klimaanlagencontroller 20) das ist ein Zielwert der Temperatur des Radiators 4, und der Zielwert des Radiatordrucks PCO d.h. der Zielwert des Drucks des Radiators 4.
Der obige TH, welche zur Berechnung des Luftvolumenverhältnis SW verwendet wird, ist hier eine Temperatur (nachfolgend Heiztemperatur genannt) der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4. Der Wärmepumpencontroller 32 schätzt die TH aus einer Verzögerungs Berechnungsformel erster Ordnung (II) ab, welche unten dargestellt ist: $TH = (INTL \times TH0 + Tau \times THz) / (Tau + INTL)$
wobei INTL eine Berechnungsperiode (konstant) ist, Tau eine Zeitkonstante der Verzögerung erster Ordnung ist, THO ein stationärer Wert der Heiztemperatur TH in einem stationären Zustand vor einer Verzögerungs Berechnung erster Ordnung ist, und THz ist ein vorheriger Wert der Heiztemperatur TH. Die Abschätzung der Heiztemperatur TH auf diese Weise macht es unnötig einen speziellen Temperatursensor vorzusehen.
Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 die obige Zeitkonstante Tau und den stationären Wert THO entsprechend den vorstehend beschriebenen Betriebsmodi, um dadurch die oben beschriebene Näherungsformel (II) unterschiedlich zu machen in Abhängigkeit des Betriebsmodus zur Abschätzung der Heiztemperatur TH. Dies wird jedoch nachfolgend detaillierter beschrieben.
Die Heiztemperatur TH wird dann an den Klimaanlagen Controller 20 durch den Fahrzeugkommunikationsbus 65 übermittelt.
Der Zielwert des Radiatordrucks PCO wird durch die Zielwertberechnungseinheit 59 berechnet auf der Basis des obigen Zielwerts des Unterkühlungsgrads TGSC und des Zielwerts der Heizertemperatur TCO. Weiter berechnet eine F/B (Feedback) Kontrollmengenberechnungseinheit 60 eine F/B Kontrollmenge TGNChfb eines Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors auf der Basis des Zielwerts des Radiatordrucks PCO und des Radiatordrucks PCI welche der Kühlmitteldruck des Radiators 4 ist. Dann werden die F/F Kontrollmenge TGNCnff, welche durch die F/F Kontrollmengenberechnungseinheit 58 berechnet wurde, und TGNChfb, welche durch die F/B Kontrollmengenberechnungseinheit 60 berechnet wurde, in einem Addierer 61 aufaddiert, und das Ergebnis wird addiert mit Grenzen eines oberen Grenzwerts der Steuerung und eines unteren Grenzwerts der Steuerung in einer Grenzwerteinstellungseinheit 62, gefolgt von der Bestimmung als Zielwert der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCh. In dem Heizmodus steuert der Wärmepumpencontroller 32 die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCh.
Steuerung des Kompressors 2 und des Hilfsheizers 23 in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus durch den Wärmepumpencontroller 32
Andererseits ist 5 ein Kontrollblockdiagramm des Wärmepumpen Controllers 32, welcher einen Zielwert der Anzahl der Umdrehungen (ein Zielwert der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors) TGNCc des Kompressors 2 für den Entfeuchtungs- und Heizmodus bestimmt. Die F/F Kontrollmengenberechungseinheit 63 des Wärmepumpen Controllers 32 berechnet eine F/F Kontrollmenge TGNCcff des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors auf der Basis einer Außenlufttemperatur Tam, dem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft, welche in dem Luftstromkanal 3 strömt, einem Zielwert des Radiatordrucks PCO welche ein Zielwert des Drucks (des Radiatordrucks PCI) des Radiators 4 ist, und des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO, welcher ein Zielwert der Temperatur (der Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 ist.
Weiter berechnet die F/B Kontrollmengenberechnungseinheit 64 eine F/B Kontrollmenge TGNCcfb des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors auf der Basis des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO (übermittelt von dem Klimaanlagencontroller 20) und der Wärmeabsorber Temperatur Te. Dann werden die F/F Kontrollmenge TGNCcff, welche durch die F/F Kontrollmengenberechnungseinheit 63 berechnet wurde und die F/B Kontrollmenge TGNCcfb, welche durch die F/B Kontrollmengenberechnungseinheit 64 berechnet wurde, in einem Addierer 66 aufaddiert, und dessen Ergebnis wird mit Grenzwerten einer oberen Grenze der Steuerung und einer unteren Grenze der Steuerung in einer Grenzwerteinstelleinheit 67 addiert und dann als der Zielwert der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCc bestimmt. In dem Entfeuchtungs- und Heizmodus steuert der Wärmepumpencontroller 32 die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCc.
Weiter ist 6 ein Kontrollblockdiagramm des Wärmepumpencontrollers 32, welcher die benötigten Fähigkeiten des Hilfsheizers TGQPTC des Hilfsheizers 23 in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus bestimmt. Der Zielwert der Heizertemperatur TCO und der Hilfsheizer Temperatur Tptc werden in einen Subtrahierer 73 des Wärmepumpencontrollers 32 eingegeben, um eine Abweichung (TCO - Tptc) zwischen dem Zielwert der Heizertemperatur TCO und der Hilfsheizertemperatur Tptc zu berechnen. Die Abweichung (TCO - Tptc) wird in die F/B Steuereinheit 74 eingegeben. Die F/B Steuereinheit 74 beseitigt die Abweichung (TCO - Tptc) und berechnet eine benötigte Fähigkeit des Hilfsheizers F/B Kontrollmenge, sodass die Hilfsheizer Temperatur Tptc gleich dem Zielwert der Heizertemperatur TCO wird.
Die benötigte Fähigkeit des Hilfsheizers F/B Kontrollmenge, welche in der F/B Steuereinheit 74 berechnet wurde, wird mit einer oberen Grenze der Steuerung und einer unteren Grenze der Steuerung in der Grenzwerteinstelleinheit 76 addiert und dann als die benötigte Fähigkeit des Hilfsheizers TGQPTC bestimmt. In dem Entfeuchtungs- und Heizmodus steuert der Controller 32 die Energieversorgung des Hilfsheizers 23 auf der Basis der benötigten Fähigkeit des Hilfsheizers TGQPTC um dadurch die Wärmeerzeugung (Heizen) des Hilfsheizers 23 zu steuern, sodass die Hilfsheizertemperatur Tptc gleich dem Zielwert der Heizertemperatur TCO wird.
Daher steuert in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus der Wärmepumpencontroller 32 den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und des Zielwerts der Wärmeabsorbertemperatur TEO, und steuert die Wärmeerzeugung durch den Hilfsheizer 23 auf der Basis des Zielwerts der Heizertemperatur TCO, wodurch in angemessener Weise das Kühlen und Entfeuchten durch den Wärmeabsorber 9 und das Heizen durch den Hilfsheizer 23 in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus gesteuert wird.
Folglich kann die Temperatur der Luft auf eine genauere Heiztemperatur gesteuert werden, weil die Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, besser entfeuchtet wird, und eine komfortablere und effizientere Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginnenraums kann erreicht werden.
Steuerung des Luftmischdämpfers 28
Als nächstes wird eine Beschreibung gegeben für die Steuerung des Luftmischdämpfers 28 durch den Klimaanlagencontroller 20 während Bezug genommen wird auf 3. In 3 ist Ga ein volumetrisches Luftvolumen der Luft, welche in den oben beschriebenen Luftstromkanal 3 fließt, Te ist eine Wärmeabsorber Temperatur, und TH ist die oben beschriebene Heiztemperatur (die Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4).
Auf der Basis des Luftvolumenverhältnisses SW, welches durch die Gleichung (die folgende Gleichung (III)) berechnet wurde und wie oben beschrieben durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 in den Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet wurde, steuert der Klimaanlagencontroller 20 den Luftmischdämpfer 28, sodass die Luft auf ein Luftvolumen im entsprechenden Verhältnis gebracht wird, und steuert dadurch eine Menge der Luft, welche durch den Radiator 4 geleitet wird (und den Hilfsheizer 23). $SW = (TAO - Te) / (TH - Te)$
D.h., das Luftvolumenverhältnis SW mit dem die Luft durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 in den Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet wird wechselt in einem Bereich von 0 kleiner gleich SW kleiner gleich 1. „0“ zeigt einen vollständig geschlossenen Zustand der Luftmischung an, in welchem sämtliche Luft in dem Luftstromkanal 3 durch die Bypassleitung 3B geleitet wird ohne durch den Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet zu werden, und „1“ zeigt einen vollständig geöffneten Zustand der Luftmischung an, in welchem sämtliche Luft in dem Luftstromkanal 3 durch den Heizungs Wärmeaustauschkanal 3A geleitet wird. D.h. das Luftvolumen zu dem Radiator 4 wird Ga × SW.
Abschätzung der Heiztemperatur TH im Betriebsmodus
Wie oben beschrieben, wird die Heiztemperatur TH, d.h. die Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4, durch die vorstehend beschriebene Näherungsformel (II) berechnet. Dann wird die Heiztemperatur TH für die Berechnung des Luftvolumenverhältnisses SW verwendet, mit dem die Luft durch den Radiator 4 geleitet wird, und für den Wechsel jedes Betriebsmodus in dem Klimaanlagencontroller 20, jedoch berechnet, wie oben beschrieben, der Wärmepumpencontroller 32 die Heiztemperatur TH unter Verwendung einer Näherungsformel, welche in Abhängigkeit des Betriebsmodus variiert.
In diesem Fall wechselt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante Tau und den stationären Wert THO in der Formel (II) in Abhängigkeit vom Betriebsmodus, um die Näherungsformel 2 zu erzeugen die in Abhängigkeit des Betriebsmodus variiert, und berechnet die Heiztemperatur TH durch solch eine Näherungsformel die in Abhängigkeit des Betriebsmodus variiert. Dies wird unten mit Bezug auf die Figuren der 7 bis 9 beschrieben.
Berechnung der Heiztemperatur TH in dem Hilfsheizer Einzelmodus oder beim Anhalten des Kompressors 2 und des Hilfsheizers 23
Wenn der aktuelle Betriebsmodus der oben beschriebene Hilfsheizer Einzelmodus ist (während eines PTC Einzelbetriebs in 7 und 8), oder wenn der Kompressor 2 (HP in 7 und 8) und der Hilfsheizer 23 (PTC in 7 und 8) angehalten werden, geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S1 zu Schritt S9 der 7, um die oben beschriebene Zeitkonstante Tau auf eine Zeitkonstante Tau0 zu setzen. Bei der bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den oben beschriebenen stationären Wert THO als die oben beschriebene Hilfsheizer Temperatur Tptc. Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 in diesem Fall nicht die Zeitkonstante Tau0, auch wenn das oben beschriebenen volumetrische Luftvolumen Ga wechselt, und in dieser Ausführungsform setzt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante auf „10“ (höchste Ansprechgeschwindigkeit) wie in der Zeitkonstanten Tabelle der 8 gezeigt ist.
Da eine Veränderung der Temperatur der Luft auf der Leeseite des Radiators 4 schnell wird in dem Hilfsheizer Einzelmodus oder in einem Zustand in welchem der Kompressor 2 und der Hilfsheizer 23 anhalten, kann die Heiztemperatur TH an einen tatsächlichen Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 angepasst werden, in dem die Zeitkonstante Tau in der Näherungsformel TH = (INTL × THO + Tau × THz) / (Tau + INTL) auf Tau0 eingestellt wird, welches ein Wert ist, mit der höchsten Ansprechgeschwindigkeit, wie oben beschrieben. Weiter, da die Temperatur auf einer Leeseite des Radiators 4 in dem Hilfsheizer Einzelmodus oder in einem Zustand in welchem der Kompressor 2 der Hilfsheizer 3 20 anhalten, gleich der Hilfsheizer Temperatur T PTC wird, kann die Heiztemperatur TH entsprechend abgeschätzt werden in dem der stationäre Wert THO auf die Hilfsheizertemperatur Tptc gesetzt wird.
Berechnung der Heiztemperatur TH beim Beginn eines Übergangs von dem Entfeuchtungs- und Heizmodus in den Heizmodus oder während des Startup des Kompressors 2
Als nächstes, wenn der Übergang von dem Entfeuchtungs- und Heizmodus in den Heizmodus beginnt, oder wenn der Kompressor 2 sich in einem Startup befindet, geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S2 zu Schritt S10 der 7, um zu bestimmen, dass die vorstehend beschriebene Zeitkonstante Tau eine Zeitkonstante Tau2 wird. Weiter bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO auf die Hilfsheizer Temperatur Tptc. Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 in diesem Fall nicht die Zeitkonstante Tau2, auch wenn das vorstehend beschriebene volumetrische Luftvolumen Ga wechselt, und in dieser Ausführungsform bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante als „20“ (die drittschnellste Ansprechgeschwindigkeit) wie in der Zeitkonstanten Tabelle der 8 dargestellt ist.
Die Veränderung der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 wird relativ langsam wenn der Übergang von dem Entfeuchtungs- und Heizmodus in den Heizmodus beginnt, oder in einem Zustand in welchem der Kompressor 2 startet. Daher wird die Zeitkonstante Tau in der Näherungsformel von TH = (INTL × THO + Tau × THz) / (Tau + INTL) auf Tau2 gesetzt, bei welcher die Ansprechgeschwindigkeit der drittschnellste Wert ist, um dadurch zu ermöglichen die Heiztemperatur TH an den tatsächlichen Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 anzupassen. Weiter, wenn der Übergang von dem Entfeuchtungs- und Heizmodus in den Heizmodus beginnt, oder in einem Zustand in welchem der Kompressor 2 sich im Starten befindet, wird die Temperatur auf der Leeseite des Radiators 4 zu der Hilfsheizertemperatur Tptc, und somit wird der stationäre Wert THO auf die Hilfsheizer Temperatur Tptc gesetzt, wodurch die Heiztemperatur TH entsprechend abgeschätzt werden kann.
Berechnung der Heiztemperatur TH in dem Heizmodus
Als nächstes, wenn der Betriebsmodus der Heizmodus ist, geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S3 zu Schritt S11 der 7, um die oben beschriebene Zeitkonstante Tau auf eine Zeitkonstante Tau1 zu bestimmen. Weiter, wenn der Kompressor 2 sich in einer Schutzsteuerung befindet, bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO als die Hilfsheizer Temperatur Tptc, und andererseits, bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den stationären Wert THO auf der Basis einer Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, welche aus dem Radiatordruck PCI bestimmbar ist (der Kühlmitteldruck des Radiators 4). Im Übrigen ist die Schutzsteuerung des Kompressors 2 eine Steuerung bei der der Maximalwert NCmax der Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 begrenzt wird auf solch eine Weise, dass die Ansaugtemperatur des Kühlmittels TS des Kompressors 2 nicht übermäßig abfällt.
Die Sättigungstemperatur THsatu wird bestimmt aus einer Tabelle die in 9 gezeigt ist. In der Zeichnung ist die horizontale Achse der Radiatordruck PCI und die Vertikalachse ist die Sättigungstemperatur THsatu. Die Sättigungstemperatur THsatu ist eine Durchschnittstemperatur des Radiators 4 unter Berücksichtigung des Unterkühlungsgrads SC des Kühlmittels in dem Radiator 4. Weiter korrigiert der Wärmepumpencontroller 32 die Sättigungstemperatur THsatu durch einen vorbestimmten Korrekturwert. Der Korrekturwert wird aus dem Unterkühlungsgrads des Kühlmittels in dem Radiator 4 und dem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft, welche in den Luftstromkanal 3 fließt, bestimmt, oder wird bestimmt, aus dem volumetrischen Luftvolumen Ga und dem Luftvolumenverhältnis SW mit welchem die Luft durch den Radiator 4 geleitet wird.
Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 in diesem Fall nicht die Zeitkonstante Tau 1 auch wenn das oben beschriebene volumetrischen Luftvolumen Ga wechselt, und in dieser Ausführungsform bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante auf „15“ (die zweitschnellste Ansprechgeschwindigkeit) wie in der Zeitkonstanten Tabelle der 8 dargestellt ist. In dem Heizmodus wird der Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 relativ rasch, und daher wird, wie oben beschrieben, die Zeitkonstante Tau in der Näherungsformel von TH = (INTL × THO + Tau × THz) / (Tau + INTL) auf Tau1 gesetzt bei der die Ansprechgeschwindigkeit der zweitschnellste Wert ist, wodurch es ermöglicht wird, dass die Heiztemperatur TH mit dem tatsächlichen Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 übereinstimmt.
Weiter, in dem Heizmodus, insbesondere, wechselt auch die Sättigungstemperatur THsatu in Abhängigkeit des Unterkühlungsgrads SC des Kühlmittels in dem Radiator 4, des volumetrischen Luftvolumens Ga der Luft, welche in den Luftstromkanal fließt, und des Luftvolumenverhältnisses SW, mit dem die Luft durch den Radiator 4 geleitet wird, und daher wird ein Korrekturwert aus diesen bestimmt, um die Sättigungstemperatur THsatu zu korrigieren, wodurch die Heiztemperatur genauer abgeschätzt werden kann.
Berechnung der Heiztemperatur TH in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus
Als nächstes, wenn der Betriebsmodus der Entfeuchtungs- und Heizmodus ist, geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S4 zu Schritt S12 der 7, um die vorstehend beschriebene Zeitkonstante Tau auf die Zeitkonstante Tau2 zu bestimmen. Weiter bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO als die Hilfsheizer Temperatur Tptc. Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 auch in diesem Fall nicht die Zeitkonstante Tau2 ohne Rücksicht auf den Wechsel des volumetrischen Luftvolumens Ga, und in dieser Ausführungsform bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante auf „20“ (die drittschnellste Ansprechgeschwindigkeit) wie in der Zeitkonstanten Tabelle der 8 dargestellt ist.
Da der Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus relativ langsam wird, wird, wie oben beschrieben, die Zeitkonstante Tau in der Näherungsformel TH = (INTL × THO + Tau × THz) / (Tau + INTL) auf Tau2 gesetzt, bei der die Ansprechgeschwindigkeit der drittschnellsten Wert ist, wodurch es ermöglicht wird, dass die Heiztemperatur TH mit dem tatsächlichen Wert der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 übereinstimmt. Weiter, da die Temperatur auf einer Leeseite des Radiators 4 die Hilfsheizer Temperatur Tptc in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus wird, wird der stationäre Wert THO auf die Hilfsheizer Temperatur Tptc gesetzt, wodurch es ermöglicht wird die Heiztemperatur TH entsprechend abzuschätzen.
Berechnung der Heiztemperatur TH in dem MAX Kühlmodus
Als nächstes, wenn der Betriebsmodus der MAX Kühlmodus ist, geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S5 zu Schritt S13 der 7, um die vorstehend beschriebene Zeitkonstante Tau auf eine Zeitkonstante Tau3 zu setzen. Weiter bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO auf einen Durchschnittswert der Kühlmitteleinlasstemperatur TClin und der Kühlmittelauslasstemperatur TCI des Radiators 4 + einen vorbestimmten Offsetwert. Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 in diesem Fall die Zeitkonstante Tau 3 gemäß dem volumetrischen Luftvolumen GA. In dieser Ausführungsform, wie in der Zeitkonstanten Tabelle der 8 dargestellt ist, bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante als „10“ (die schnellste Ansprechgeschwindigkeit) wenn Ga 500 ist, bestimmt die Zeitkonstante als „20“ (die drittschnellste Ansprechgeschwindigkeit) wenn Ga 400 ist, bestimmt die Zeitkonstante als „30“ (die zweitschnellste Ansprechgeschwindigkeit) wenn Ga 300 ist, und bestimmt die Zeitkonstante als „40“ (die langsamste Ansprechgeschwindigkeit) wenn Ga 200 oder weniger ist. D.h., je größer das volumetrischen Luftvolumen Ga ist, desto schneller wird die Ansprechgeschwindigkeit eingestellt, und je kleiner das volumetrischen Luftvolumen Ga ist, desto langsamer wird die Ansprechgeschwindigkeit eingestellt.
Da der Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 variiert, in Abhängigkeit der Strömungsrate der Luft in dem Luftstromkanal 3 in dem MAX Kühlmodus, wird, wie oben beschrieben, die Zeitkonstante Tau in der Näherungsformel TH = (INTL × THO + Tau × THz) / (Tau + INTL) gewechselt in Abhängigkeit des volumetrischen Luftvolumen Ga, wodurch es ermöglicht wird, dass die Heiztemperatur TH mit dem tatsächlichen Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 übereinstimmt. Weiter wird in dem MAX Kühlmodus der Unterkühlungsgrad nicht auf das Kühlmittel in dem Radiator 4 angewendet, und daher wird die Durchschnittstemperatur des Radiators 4 aus dem Durchschnittswert der Kühlmitteleinlasstemperatur TClin und der Kühlmittelauslass Temperatur TCI des Radiators 4 bestimmt und wird einfach bestimmt als der stationäre Wert TH0, wodurch es ermöglicht wird die Heiztemperatur TH entsprechend abzuschätzen.
Berechnung der Heiztemperatur in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus
Als nächstes, wenn der Betriebsmodus in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus ist, geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S6 zu Schritt S14 der 7, um die vorstehend beschriebene Zeitkonstante Tau auf eine Zeitkonstante Tau3 zu bestimmen. Weiter bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO als eine Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, welche aus dem Radiatordruck PCI erhalten wird (der Kühlmitteldruck des Radiators 4) + einen vorbestimmten Offsetwert. Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 auch in diesem Fall die Zeitkonstante Tau3 in Abhängigkeit des volumetrischen Luftvolumen Ga wie in der 8 gezeigt ist.
Da auch in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, wie oben beschrieben, der Wechsel der Temperatur der Luft auf der Leeseite des Radiators 4 in Abhängigkeit der Strömungsrate der Luft in dem Luftstromkanal 3 variiert, wird die Zeitkonstante Tau in der Näherungsformel TH = (INTL × THO + Tau × THz) / (Tau + INTL) verändert in Abhängigkeit des volumetrischen Luftvolumens Ga, wodurch es ermöglicht wird, dass die Heiztemperatur TH mit dem tatsächlichen Wechsel in der Temperatur der Luft auf der Leeseite des Radiators 4 übereinstimmt.
Weiter wird, auch in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus, der stationäre Wert THO auf der Basis der Sättigungstemperatur THsatu bestimmt, welche die Durchschnittstemperatur des Radiators ist unter Berücksichtigung des Unterkühlungsgrads SC des Kühlmittels in dem Radiator, wodurch die Heiztemperatur TH entsprechend abgeschätzt werden kann.
Berechnung der Heiztemperatur TH in dem Kühlmodus
Als nächstes, wenn der Betriebsmodus der Kühlmodus ist, geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S7 zu Schritt S15 der 7, um die vorstehend beschriebene Zeitkonstante Tau als eine Zeitkonstante Tau3 zu bestimmen. Weiter bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO als den Durchschnittswert der Kühlmittel Einlasstemperatur TClin und der Kühlmittelauslass Temperatur TCI des Radiators 4 + einen vorbestimmten Offsetwert. Im Übrigen wechselt auch in diesem Fall der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante Tau3 in Abhängigkeit des volumetrischen Luftvolumens Ga wie in der 8 gezeigt ist.
Da, wie oben beschrieben, die Veränderung der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 auch im Falle des Kühlmodus in Abhängigkeit der Strömungsrate der Luft in dem Luftstromkanal 3 variiert, wird die Zeitkonstante Tau in der Näherungsformel TH = (INTL × THO + Tau × THz) / (Tau + INTL) gewechselt in Abhängigkeit des volumetrischen Luftvolumens Ga, wodurch es ermöglicht wird, dass die Heiztemperatur TH mit dem tatsächlichen Wechsel der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 übereinstimmt.
Weiter wird auch in dem Kühlmodus der Unterkühlungsgrad nicht auf das Kühlmittel in dem Radiator 4 angewendet, und daher wird die Durchschnittstemperatur des Radiators 4 bestimmt aus dem Durchschnittswert der Kühlmitteleinlasstemperatur TClin und der Kühlmittelauslass Temperatur TCI des Radiators 4 und wird daher einfach bestimmt als der stationäre Wert TH0, wodurch es ermöglicht wird die Heiztemperatur TH entsprechend abzuschätzen.
Berechnung der Heiztemperatur TH während eines Betriebsstopps
Als nächstes, wenn die Fahrzeugklimaanlage 1 den Betrieb anhält (Systemstopp), geht der Wärmepumpencontroller 32 weiter von Schritt S7 zu Schritt S8 der 7, um die vorstehend beschriebene Zeitkonstante Tau als die Zeitkonstante Tau0 zu bestimmen. Weiter bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO als die Sättigungstemperatur THsatu, welche aus dem Radiatordruck PCI erhalten wird (der Kühlmitteldruck des Radiators 4) + einen vorbestimmten Offsetwert, oder bestimmt den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO als den Mittelwert der Kühlmitteleinlasstemperatur TCI in und der Kühlmittelauslass Temperatur TCI des Radiators 4 + einen vorbestimmten Offsetwert. Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller auch in diesem Fall nicht die Zeitkonstante Tau0 auch wenn das oben beschriebene volumetrische Luftvolumen Ga wechselt, und in dieser Ausführungsform bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante als „10“ (die schnellste Ansprechgeschwindigkeit) wie in der Zeitkonstanten Tabelle der 8 dargestellt ist.
Daher wird die Ansprechgeschwindigkeit während eines Betriebsstopps schnell eingestellt, unter der Annahme, dass die Zeitkonstante Tau gleich Tau0 ist und der stationäre Wert THO wird bestimmt auf der Basis der Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels erhalten aus dem Radiatordruck PCI, oder der Durchschnittswert der Kühlmitteleinlasstemperatur TCI in unter Kühlmittelauslasstemperatur TCI des Radiators 4, wodurch es ermöglicht wird reibungslos die Steuerung zu übernehmen unter Verwendung der Heiztemperatur TH wenn der Betrieb das nächste Mal gestartet wird.
[Ausführungsform 2]
Als nächstes zeigt 10 eine schematische Darstellung einer Fahrzeug Klimaanlage ein einer anderen Ausführungsform auf welches die vorliegende Erfindung angewandt ist. Im Übrigen haben in dieser Zeichnung die Komponenten welche mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 1 bezeichnet sind dies. oder eine ähnliche Funktion. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform ist ein Auslass der Unterkühlungseinheit 16 mit einem Rückschlagventil 18 verbunden. Ein Auslass des Rückschlagventils 18 ist mit einer Kühlmittelleitung 13 B verbunden. Im Übrigen hat das Rückschlagventil 18 eine Kühlmittelleitung 13 B (ein inneres Expansionsventil 8) Seite, welche als einer Vorwärtsrichtung dient.
Weiter zweigt eine Kühlmittelleitung 13E an einer Auslassseite eines Radiators 4 zu einem äußeren Expansionsventil 6 ab, und diese abzweigende Kühlmittelleitung (im nachfolgenden als zweite Bypassleitung bezeichnet) 13F kommuniziert und verbindet eine Kühlmittelleitung 13B auf einer stromabwärts Seite des Rückschlagventils 18 über ein Spulenventil 22 (für die Entfeuchtung). Dann ist das Spulenventil 22 ebenfalls verbunden mit einem Ausgang des Wärmepumpen Controllers 32. Weiter ist die Bypasseinheit 45, welche aus der Bypassleitung 35, dem Spulenventil 30 und dem Spulenventil 40 gebildet ist in 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nicht vorgesehen. Da anderes ähnlich wie in der 1 ist, wird deren Beschreibung hier weggelassen.
Mit dem obigen Aufbau wird der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 dieser Ausführungsform beschrieben. In dieser Ausführungsform wechselt der Wärmepumpencontroller 32 die jeweiligen Betriebsmodi und führt diese aus, wobei diese umfassen einen Heizmodus, einen Entfeuchtungs- und Heizmodus, einen internen Umluftmodus, einen Entfeuchtungs- und Kühlmodus, eines Kühlmodus, und einen Hilfsheizer Einzelmodus (ein MAX Kühlmodus existiert in dieser Ausführungsform nicht). Im Übrigen, da der Betrieb und der Fluss des Kühlmittels, wenn der Heizmodus, der Entfeuchtungs- und Kühlmodus und der Kühlmodus ausgewählt sind, und der Hilfsheizer Einzelmodus ähnlich zu denen in der oben beschriebenen Ausführungsform sind (Ausführungsform 1), wird ihre Beschreibung weggelassen. Jedoch wird in der vorliegenden Ausführungsform (Ausführungsform 2) angenommen dass das Spulenventil 22 in dem Heizmodus, dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus und dem Kühlmodus geschlossen ist.
Entfeuchtungs- und Heizmodus der Fahrzeugklimaanlage 1 in Fig. 10
Andererseits, wenn der Entfeuchtungs- und Heizmodus ausgewählt ist, öffnet der Wärmepumpencontroller 32 ein Spulenventil 21 (für die Heizung) und schließt das Spulenventil 17 (für die Kühlung) in dieser Ausführungsform (Ausführungsform 2). Außerdem öffnet der Wärmepumpencontroller 32 das Spulenventil 22 (für die Entfeuchtung). Dann betreibt der Wärmepumpencontroller 32 einen Kompressor 2. Ein Klimaanlagencontroller 20 betreibt jeweiligen Gebläse 15 und 27 und ein Luftmischdämpfer 28 hat im Wesentlichen einen Zustand bei dem sämtliche Luft in einem Luftstromkanal 3, welche aus einem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird und über einen Wärmeabsorber 9 fließt, durch einen Hilfsheizer 23 und einen Radiator 4 in einen Heizung Wärmeaustausch Kanal 3A geleitet wird, aber auch eine Luftvolumeneinstellung vornimmt.
Folglich fließt ein Hochtemperaturhochdruck gasförmiges Kühlmittel welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird von einer Kühlmittelleitung 13G in den Radiator 4. Da die Luft in dem Luftstromkanal 3, welche in den Heizung Wärmeaustausch Kanal 3 A fließt, durch den Radiator 4 geleitet wird, wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 durch das Hochtemperaturkühlmittel erwärmt in dem Radiator 4, wobei dem Kühlmittel in dem Radiator 4 die Wärme entzogen wird durch die Luft und wird gekühlt um zu kondensieren und zu verflüssigen.
Das verflüssigte Kühlmittel in dem Radiator 4 fließt aus dem Radiator 4 heraus und erreicht dann das äußere Expansionsventil 6 durch die Kühlmittelleitung 13E. Das Kühlmittel, welches in das äußere Expansionsventil 6 fließt, wird darin dekomprimiert, und fließt dann in den äußeren Wärmetauscher 7. Das Kühlmittel, welches in den äußeren Wärmetauscher 7 fließt, verdampft, und die Wärme wird durch die Außenluft durch die Fahrt oder das äußere Gebläse 15 gepumpt. Mit anderen Worten fungiert der Kühlmittelkreislauf R als Wärmepumpe. Dann wird die Zirkulation wiederholt, in welcher das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, über eine Kühlmittelleitung 13A, das Spulenventil 21, und die Kühlmittelleitung 13D von einer Kühlmittelleitung 13C in einen Akkumulator 12 fließt, wo es einer Gas-Flüssig Separation unterzogen wird, und das gasförmige Kühlmittel dann in den Kompressor 2 gesaugt wird.
Weitere wird ein Teil des kondensierten Kühlmittels, welche zu der Kühlmittelleitung 13E durch den Radiator 4 fließt, verteilt, und fließt durch das Spulenventil 22, um von der zweiten Bypassleitung 13F und der Kühlmittelleitung 13B das innere Expansionsventil 8 durch den inneren Wärmetauscher 19 zu erreichen. Das Kühlmittel wird dekomprimiert durch das innere Expansionsventil 8 und fließt dann in den Wärmeabsorber 9 um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, welche aus dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird, koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften durch einen Wärmeabsorptionsbetrieb zu diesem Zeitpunkt, und daher wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Eine Zirkulation wird wiederholt, bei der das Kühlmittel, welches in dem Wärmeabsorber 9 verdampft, mit dem Kühlmittel von der Kühlmittelleitung 13D zusammen geführt wird an der Kühlmittelleitung 13C durch den internen Wärmetauscher 19, und wird dann in den Kompressor 2 gesaugt durch den Akkumulator 12. Die Luft, welche in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtet wurde, wird wieder erwärmt in dem Prozess des Vorbeiströmens an dem Radiator 4, und daher wird die Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt.
Der Klimaanlagencontroller 20 überträgt einen Zielwert der Heizertemperatur TCO (ein Zielwert der Radiator Auslasstemperatur TCI), berechnet aus einem Zielwert der Auslasstemperatur TAO, an den Wärmepumpencontroller 32. Der Wärmepumpencontroller 32 berechnet einen Zielwert des Radiatordrucks PCO (ein Zielwert des Radiatordrucks PCI) aus dem Zielwert der Heizertemperatur TCO, und steuert die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts des Radiatordrucks PCO und des Kühlmitteldrucks (ein Radiatordruck PCI, welcher ein Hochdruck des Kühlmittelkreislaufs R ist) des Radiators 4, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, um die Heizung durch den Radiator 4 zu steuern. Weiter steuert der Wärmepumpencontroller 32 eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis einer Temperatur Te des Wärmeabsorbers 9, welche durch einen Wärmeabsorber Temperatursensor 48 detektiert wird, und eines Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO, welcher von dem Klimaanlagencontroller 20 übermittelt wurde.
Interner Umluftmodus der Fahrzeugklimaanlage 1 der Fig. 10
Weiter, in dem internen Umluft Modus, schließt der Wärmepumpencontroller 32 das äußere Expansionsventil 6 vollständig ,ausgehend von einem Zustand des obigen Entfeuchtungs- und Heizmodus (vollständig geöffnete Position), und schließt das Spulenventil 21. Durch den Verschluss des äußeren Expansionsventils 6 und des Spulenventils 21 werden eine Strömung des Kühlmittels in den äußeren Wärmetauscher 7 und das Ausströmen des Kühlmittels aus dem äußeren Wärmetauscher 7 verhindert, und daher fließt das kondensierte Kühlmittel, welches in die Kühlmittelleitung 13B durch den Radiator 4 fließt, sämtlich in die zweite Bypassleitung 13F durch das Spulenventil 22. Dann erreicht das Kühlmittel, welches durch die zweite Bypassleitung 13E fließt, von der Kühlmittelleitung 13B das innere Expansionsventil 8 durch den inneren Wärmetauscher 19. Das Kühlmittel wird durch das innere Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt dann in den Wärmeabsorber 9 um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, welche aus dem Inneren Gebläse 27 ausgeblasen wird, koaguliert, um in dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu diesem Zeitpunkt, und daher wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Eine Zirkulation wird wiederholt, in welcher das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel in die Kühlmittelleitung 13C durch den internen Wärmetauscher 19 fließt und wird in den Kompressor 2 durch den Akkumulator 12 gesaugt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird wieder beheizt in dem Prozess des Vorbeiströmens durch den Radiator 4, und dadurch wird die Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt. Da jedoch in dem internen Umluft Modus das Kühlmittel zirkuliert wird zwischen dem Radiator 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), welcher auf einer Innenseite in dem Luftstromkanal 3 liegt, wird ein Pumpen der Wärme von der Außenluft nicht durchgeführt, und es zeigt sich eine Heizfähigkeit entsprechend dem Leistungsverbrauch des Kompressors 2. Da die gesamte Menge des Kühlmittels durch den Wärmeabsorber 9 fließt, welcher einen Entfeuchtungbetrieb aufweist, ist eine Entfeuchtungsfähigkeit hoch verglichen mit dem oben beschriebenen Entfeuchtungs- und Heizmodus, aber die Heizfähigkeiten werden gering.
Der Klimaanlagencontroller 20 übermittelt den Zielwert der Heizertemperatur TCO (der Zielwert der Radiator Auslasstemperatur TCI) berechnet aus einem Zielwert der Auslasstemperatur TAO, an den Wärmepumpencontroller 32. Der Wärmepumpencontroller 32 berechnet einen Zielwert des Radiatordrucks PCO (einen Zielwert des Radiatordrucks PCI) aus dem übermittelten Zielwert der Heizertemperatur TCO und steuert die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts des Radiatordrucks PCO und des Kühlmitteldrucks (des Radiatordrucks PCI, welches ein Hochdruck des Kühlmittelkreislaufs R ist) des Radiators 4, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, um die Heizung durch den Radiator 4 zu steuern.
Abschätzen der Heiztemperatur TH durch den Betriebsmodus in der Ausführungsform der Fig. 10
Dann wird auch in der vorliegenden Ausführungsform eine Heiztemperatur TH, das heißt eine Temperatur der Luft auf der Leeseite des Radiators 4, berechnet durch die vorstehend beschriebene Näherungsformel (II). Dann wird die Heiztemperatur TH verwendet für die Berechnung des Luftvolumenverhältnisses SW mit dem die Luft durch den Radiator 4 geleitet wird, und für den Wechsel des jeweiligen Betriebsmodus in dem Klimaanlagencontroller 20, jedoch wird in ähnlicher Weise in der vorliegenden Ausführungsform der Wärmepumpencontroller 32 die Heiztemperatur TH berechnen unter Verwendung einer Näherungsformel, welche in Abhängigkeit des Betriebsmodus variiert.
Im Übrigen wird in dem Hilfsheizer Einzelmodus oder wenn der Kompressor 2 und der Hilfsheizer 23 gestoppt werden, die Heiztemperatur TH auf eine Weise berechnet, die ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen (11 - 1) Fall ist. Also auch bereits beim Start des Übergangs von dem Entfeuchtungs- und Heizmodus zu dem Heizmodus oder während des Startups des Kompressors 2, wird die Heiztemperatur TH berechnet wie bei dem vorstehend beschriebenen (11 - 2) Fall. Weiter, auch in dem Heizmodus, wird die Heiztemperatur TH berechnet wie in dem vorstehend beschriebenen (11 - 3) Fall. Zusätzlich, auch in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus, wird die Heiztemperatur TH so wie in dem vorstehend beschriebenen (11 - 6) Fall berechnet. Darüber hinaus, auch in dem Kühlmodus, wird die Heiztemperatur TH wie in dem vorstehend beschriebenen (11 - 7) Fall berechnet.
Berechnung der Heiztemperatur in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, dem internen Umluft Modus und während eines Betriebsstopps
In dem Entfeuchtungs- und Heizmodus und dem internen Umluft Modus in der vorliegenden Ausführungsform und wenn die Fahrzeugklimaanlage 1 den Betrieb einstellt (Systemstopp), bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 die vorstehend beschriebene Zeitkonstante Tau als die Zeitkonstante Tau0. Weiter bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 den vorstehend beschriebenen stationären Wert THO als die Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, welche aus dem Radiatordruck PCI erhalten wird (den Kühlmitteldruck des Radiators 4) + einen vorbestimmten Offsetwert. Im Übrigen wechselt der Wärmepumpencontroller 32 auch in diesem Fall nicht die Zeitkonstante Tau0, auch wenn das oben beschriebene volumetrische Luftvolumen Ga wechselt, und in dieser Ausführungsform bestimmt der Wärmepumpencontroller 32 die Zeitkonstante als „10“ (die schnellste Ansprechgeschwindigkeit) wie sie in der Zeitkonstanten Tabelle der 8 dargestellt ist.
Daher wird in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus und dem internen Umluft Modus, und während des Betriebsstopps in der vorliegenden Ausführungsform die Ansprechgeschwindigkeit schnell gemacht unter der Annahme, dass die Zeitkonstante Tau gleich Tau0 ist, wodurch es ermöglicht wird, dass die Heiztemperatur TH mit einem tatsächlichen Wechsel in der Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators 4 übereinstimmt. Außerdem, auch im Entfeuchtungs- und Heizmodus und dem internen Umluft Modus in diesem Fall, wird der stationäre Wert THO bestimmt auf der Basis der Sättigungstemperatur THsatu, welche eine Durchschnittstemperatur des Radiators 4 ist unter Berücksichtigung des Unterkühlungsgrads SC des Kühlmittels in dem Radiator 4, wodurch es ermöglicht wird die Heiztemperatur TH entsprechend abzuschätzen. Weiter wird die gleiche Weise auch während eines Betriebsstopps angewandt, und die Steuerung kann daher unter Verwendung der Heiztemperatur TH reibungslos aufgenommen werden wenn der Betrieb als nächstes gestartet wird.
Im Übrigen sind die numerischen Werte und Ähnliches, welche in den einzelnen Ausführungsformen gezeigt sind, nicht auf diese beschränkt und sollten jeweils auf angemessene Werte gesetzt werden in Abhängigkeit des Geräts auf welches sie angewendet werden. Weiter ist das Hilfsheizgerät nicht auf einen Hilfsheizer 23 wie in den Ausführungsform gezeigt ist beschränkt, sondern kann auch einen Heizmedium Zirkulationskreislauf eines zirkulierenden Heizmediums, welches durch einen Heizer geheizt wird, um die Luft in dem Luftstromkanal 3 zu heizen, einen Heizerkern eines zirkulierenden Radiatorwassers, welches durch einen Motor geheizt wird, etc. verwenden.
Bezugszeichenliste

1: Klimaanlage für Fahrzeuge
2: Kompressor
3: Luftstromkanal
4: Radiator
6: äußeres Expansionsventil
7: äußerer Wärmetauscher
8: inneres Expansionsventil
9: Wärmeabsorber
10: HVAC Einheit
11: Kontrolleinheit
20: Klimaanlagen Controller
23: Hilfsheizer (Hilfsheizgerät)
27: inneres Gebläse (Gebläse Ventilator)
28: Luftmischdämpfer
32: Wärmepumpencontroller
65: Fahrzeugkommunikationsbus
R: Kühlmittelkreislauf.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012250708 [0006]

Claims

Eine Fahrzeugklimaanlage aufweisend: Einen Kompressor (2) zum Komprimieren eines Kühlmittels; einen Luftstromkanal (3) durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt; einen Radiator (4) durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird; einen Wärmeabsorber (9) durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird; und eine Kontrolleinheit (32), wobei die Kontrolleinheit (32) eine Vielzahl von Betriebsmodi umschaltet und ausführt, um die die Luft des Fahrzeuginnenraums aufzubereiten, wobei die Kontrolleinheit einer Heiztemperatur TH berechnet, welche eine Temperatur der Luft auf einer Leeseite des Radiators ist und verwendet die Heiztemperatur TH bei der Steuerung und berechnet die Heiztemperatur TH unter Verwendung einer Näherungsformel, welche abhängig vom eingestellten Betriebsmodus variiert.
Die Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, wobei die Kontrolleinheit die Heiztemperatur TH zur Berechnung eines Luftvolumenverhältnisses SW, mit welchem die Luft durch den Radiator geleitet wird, und/oder zum Umschalten der Betriebsmodi verwendet.
Die Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontrolleinheit zur Berechnung der Heiztemperatur eine Berechnung erster Ordnung einer Verzögerung einer Zeitkonstanten Tau unterschiedlich durchführt, abhängig vom eingestellten Betriebsmodus.
Die Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 3, wobei die Kontrolleinheit die Zeitkonstante Tau der Verzögerung erster Ordnung wechselt, entsprechend einem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft, welche in den Luftstromkanal fließt.
Die Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kontrolleinheit die Heiztemperatur TH auf der Basis eines stationären Werts TH0, welche ein Wert der Heiztemperatur TH in einem stationären Zustand ist, und die Zeitkonstante Tau der Verzögerung erster Ordnung berechnet.
Die Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 5, aufweisend: einen äußeren Wärmetauscher, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist, wobei die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Kühlungsmodus aufweist bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, von dem Radiator zu dem äußeren Wärmetauscher fließt, das Kühlmittel in dem Radiator und dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel dekomprimiert wird, und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, und wobei in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis einer Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, welche aus einem Kühlmitteldruck des Radiators erhalten wird.
Die Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 5 oder 6 aufweisend: einen äußeren Wärmetauscher, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt ist, wobei die Kontrolleinheit einen Kühlungsmodus hat bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, von dem Radiator in den äußeren Wärmetauscher fließt, das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel dekomprimiert wird, und das Kühlmittel dann in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, und wobei in dem Kühlmodus die Kontrolleinheit einen stationären Wert THO bestimmt auf der Basis eines Durchschnittswerts der Kühlmitteltemperatur an einem Einlass und an einem Auslass des Radiators.
Die Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, aufweisend: eine Bypasseinheit die das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, direkt in den äußeren Wärmetauscher lässt ohne zu dem Radiator zu fließen, wobei die Kontrolleinheit einen Maximalkühlmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen durch die Bypasseinheit und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu komprimieren, und das Kühlmittel dann Wärme absorbieren zu lassen in dem Wärmeabsorber, und wobei in dem Maximalkühlmodus die Kontrolleinheit einen stationären Wert THO bestimmt auf der Basis des Durchschnittswerts der Kühlmitteltemperatur des Einlasses und des Auslasses des Radiators.
Die Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Kontrolleinheit einen Heizmodus hat um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den Radiator fließen zu lassen und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, und das Kühlmittel dann in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, wobei in dem Heizmodus die Kontrolleinheit die Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels korrigiert, welche von dem Kühlmitteldruck des Radiators erhalten wird, durch einen vorbestimmten Korrekturwert zur Bestimmung des stationären Werts TH0, und wobei die Kontrolleinheit den Korrekturwert bestimmt aus einem Unterkühlungsgrad SC des Kühlmittels in dem Radiator und dem volumetrischen Luftvolumen Ga der Luft, welche in den Luftstromkanal fließt, oder dem vollmetrischen Luftvolumen Ga und einem Luftvolumenverhältnis SW mit dem die Luft durch den Radiator geleitet wird.
Die Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9 aufweisend: eine Bypasseinheit, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, direkt in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen ohne in den Radiator zu fließen; und ein Hilfsheizgerät, um die Luft, welche von dem Luftstromkanal in den Fahrzeuginnenraum geliefert wird, zu heizen, wobei die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in den äußeren Wärmetauscher fließen zu lassen durch die Bypasseinheit und darin Wärme abzustrahlen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, das Kühlmittel dann in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, und das Hilfsheizgerät Wärme generieren zu lassen, und wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis einer Temperatur Tptc des Hilfsheizgeräts.
Die Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus hat, um das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen, das Wärme abgestrahlte Kühlmittel zu dekomprimieren, und das Kühlmittel nur in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, oder in dem Wärmeabsorber und dem äußeren Wärmetauscher, und wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis einer Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, erhalten aus dem Kühlmitteldruck des Radiators.
Die Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Kontrolleinheit den stationären Wert THO bestimmt auf der Basis der Sättigungstemperatur THsatu des Kühlmittels, erhalten aus dem Kühlmitteldruck des Radiators oder dem Durchschnittswert der Kühlmitteltemperatur des Einlasses und des Auslasses des Radiators während eines Betriebsstopps.