DE112017001045T5

DE112017001045T5 - Fahrzeugklimatisierungseinrichtung

Info

Publication number: DE112017001045T5
Application number: DE112017001045.4T
Authority: DE
Inventors: Ryo Miyakoshi; Kenichi Suzuki; Kohei Yamashita
Original assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Sanden Corp
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-12-06
Also published as: US20210016629A1; CN108698477B; CN108698477A; WO2017150593A1; JP6795725B2; JP2017154522A; US11097599B2

Abstract

Eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung aus einem Wärmepumpensystem, die einen Komfort verbessert wenn zu einem Heizen nur durch eine Hilfsheizeinrichtung gewechselt wird, wird bereitgestellt. Die Einrichtung enthält einen Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23, um von einer Luftstrompassage 3 zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, und, wenn in einer Heiz-Betriebsart zu dem Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 umgeschaltet wird, führt die Steuerungseinrichtung eine Umschaltsteuerung aus, um eine Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 vor einem Anhalten eines Kompressors 2 zu erhöhen und eine Heizfähigkeit eines Radiators 4 in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 zu verringern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung aus einem Wärmepumpensystem, die Luft eines Fahrzeuginnenraums aufbereitet, und spezieller betrifft sie eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, die auf ein Hybridauto und ein Elektrofahrzeug anwendbar ist.
Stand der Technik
Um die Lage mit einer Vergrößerung von Umweltproblemen in den letzten Jahren zu meistern, haben sich Hybridautos und Elektrofahrzeuge verbreitet. Als eine Klimatisierungseinrichtung, die auf solche Fahrzeug anwendbar ist, wurde eine Einrichtung entwickelt, die einen Kompressor, zu dem Energie von einer Batterie eines Fahrzeugs zugeführt wird, sodass ein Kältemittel verdichtet und ausgestoßen wird, einen Radiator, der in einer Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, angeordnet ist, um ein Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen Wärmeabsorber, der in der Luftstrompassage angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder Wärme absorbieren zu lassen, enthält, und es werden jeweilige Betriebsarten einer Heiz-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel, von dem in diesem Radiator die Wärme abgestrahlt wurde, in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, einer Entfeucht-und-Heiz- oder Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel, von dem die Wärme in dem Radiator abgestrahlt wurde, in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, und einer Kühl-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, umgeschaltet und ausgeführt (siehe z.B. Patentdokument 1).
Darüber hinaus wurde in Patentdokument 1 vorgeschlagen, dass ein Heizmedium-Luft-Wärmetauscher einer Hilfsheizeinrichtung in einer Luftstrompassage angeordnet ist, und wenn in einer Heiz-Betriebsart eine Heizfähigkeit eines Radiators zu einer erforderlichen Leistungsfähigkeit knapp wird, zirkuliert ein mit einem elektrischen Heizer, zu dem Energie von einer Batterie zugeführt wird, geheiztes Heizmedium durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher, um die zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, wobei die Verknappung ergänzt wird.
Referenzdokumentliste
Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-213765
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Hierbei ist es beispielsweise, wenn sich eine Heizfähigkeit eines Radiators aufgrund von Reifbildung an einem Außenwärmetauscher verschlechtert, nötig, einen Kompressor anzuhalten und zu einer Heizoperation nur durch die Hilfsheizeinrichtung zu wechseln. Wenn beispielsweise das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung gleichzeitig mit dem Anhalten des Kompressors startet, schwankt in diesem Fall eine Temperatur von Luft, die zu einem Fahrzeuginnenraums auszublasen ist, um niedriger zu sein.
10 der vorliegenden Anmeldung zeigt ein Verhalten einer Schwankung einer Auslasstemperatur, die, wie in 10 des oben erwähnten Patentdokuments 1 gezeigt, in solch einer Einrichtung auftritt. In der Zeichnung ist TGQ eine erforderliche Heizfähigkeit eines Radiators, Qhp ist eine tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit, die die tatsächlich durch den Radiator erzeugte Heizfähigkeit ist, und Qhtr ist eine tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit, die eine tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist. Darüber hinaus ist TCO eine Soll-Radiatortemperatur, die ein Sollwert der Temperatur des Radiators ist, die aus einer Sollauslasstemperatur, die ein Sollwert der Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft ist, berechnet wird, TCI ist eine Temperatur des Radiators (eine Temperatur von durch den Radiator durchgegangener Luft), Thtr ist eine Temperatur der Hilfsheizeinrichtung (eine Hilfsheizertemperatur) und NC ist eine Drehzahl des Kompressors.
Zusätzlich zeigt in 10 ein dargestellter Bereich eines HP-Betriebs einen Zustand, in dem der Kompressor betrieben wird, um den Fahrzeuginnenraum mit dem Radiator zu heizen (die Hilfsheizeinrichtung ist angehalten), und ein dargestellter Bereich eines Betriebs nur durch den Hilfsheizer zeigt einen Zustand, in dem der Fahrzeuginnenraum nur durch die Hilfsheizeinrichtung geheizt wird. In dem dargestellten Bereich des HP-Betriebs ist Qhp auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ eingestellt, und in dem dargestellten Bereich des Betriebs nur durch den Hilfsheizer ist Qhtr auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ eingestellt.
Wenn der Kompressor von dem HP-Betriebszustand von 10 aufgrund von beispielsweise der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher angehalten wird (NC = 0) und gleichzeitig das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung startet, nimmt die in der Zeichnung mit Qhp bezeichnete tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit rasch ab, aber die Temperatur Thtr der Hilfsheizeinrichtung steigt nicht unmittelbar an, und die mit Qhtr bezeichnete tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit steigt ebenfalls nicht unmittelbar an. Folglich fällt die Radiatortemperatur TCI, die eine Temperatur von Luft ist, die durch den Radiator zu dem Fahrzeuginnenraum hin strömt, merklich ab, und als ein Ergebnis wird eine Unannehmlichkeit an Passagiere weitergegeben.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche konventionellen technischen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe davon, einen Komfort zu verbessern wenn in einem Fahrzeugklimatisierungssystem aus einem sogenannten Wärmepumpensystem zu einem Heizen nur durch eine Hilfsheizeinrichtung gewechselt wird.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und eine Steuerungsvorrichtung, sodass diese Steuerungsvorrichtung eine Heiz-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, wobei der Fahrzeuginnenraum geheizt wird, ausführt,, und die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung eine Hilfsheizeinrichtung enthält, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, und die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass, wenn in der Heiz-Betriebsart zu dem Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch die Hilfsheizeinrichtung gewechselt wird, die Steuerungsvorrichtung eine Umschaltsteuerung ausführt, um eine Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung vor einem Anhalten des Kompressors zu erhöhen und eine Heizfähigkeit des Radiators in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung zu reduzieren.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in der obigen Erfindung in der Heiz-Betriebsart eine erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ, die eine erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, berechnet, und die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung eine erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr der Hilfsheizeinrichtung auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ einstellt.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in der obigen Erfindung die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr der Hilfsheizeinrichtung allmählich hinauf auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ erhöht.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in der Erfindung von Anspruch 2 oder Anspruch 3 in der Heiz-Betriebsart einen Sollwert eines Hochdrucks auf der Basis einer Sollauslasstemperatur, die ein Sollwert einer Temperatur von zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft ist, berechnet und eine Drehzahl des Kompressors auf der Basis des Sollwerts, des Hochdrucks und der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ steuert, und die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung eine tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die eine tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist, von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ subtrahiert.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in der obigen Erfindung in der Heiz-Betriebsart ein F/F-Steuerungsausmaß TGNChff einer Solldrehzahl des Kompressors durch eine Vorwärtskopplungsberechnung, die auf zumindest einer erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ basiert, berechnet, ein F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb der Solldrehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf dem Sollwert und dem Hochdruck berechnet, und das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff und das F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb addiert, um eine Solldrehzahl TGNCh des Kompressors zu berechnen, und die Steuerungseinrichtung in der Umschaltsteuerung das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff auf der Basis eines Werts (TGQ - Qhtr), der durch Subtrahieren der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ erhalten wird, berechnet.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in den obigen jeweiligen Erfindungen in der Umschaltsteuerung ein Erhöhen der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung vor einem Starten einer Abnahme einer Heizfähigkeit des Radiators in Übereinstimmung mit einer Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung startet.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in den obigen jeweiligen Erfindungen die Umschaltsteuerung startet, wenn sich einer von einem Zustand, dass eine Reifbildung an dem Außenwärmetauscher fortschreitet, einem Zustand, dass ein Betriebswirkungsgrad des Kompressors abnimmt, und einem Zustand, dass eine Wärmeabsorption durch den Radiator auftritt, einstellt.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in der obigen Erfindung in der Umschaltsteuerung den Kompressor anhält, wenn sich einer von einem Zustand, dass eine Differenz (TGQ - Qhtr) zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, und der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die die tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, einem Zustand, dass eine tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit Qhp, die eine tatsächlich durch den Radiator erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, und einem Zustand, dass die Solldrehzahl TGNCh des Kompressors abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, einstellt.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung in der Erfindung von Anspruch 7 oder Anspruch 8 in der Heiz-Betriebsart, wenn sich irgendeiner der Zustände, um die Umschaltsteuerung zu starten, nicht einstellt, eine zusammenwirkende Steuerung ausführt, um eine Verknappung der Heizfähigkeit des Radiators mit dem Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung zu ergänzen.
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und eine Steuerungsvorrichtung, sodass diese Steuerungsvorrichtung eine Heiz-Betriebsart, um das von den Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abstrahlen zu lassen, ausführt, wobei der Fahrzeuginnenraum geheizt wird. Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung enthält eine Hilfsheizeinrichtung, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, und, wenn in der Heiz-Betriebsart zu dem Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch die Hilfsheizeinrichtung umgeschaltet wird, führt die Steuerungsvorrichtung eine Umschaltsteuerung aus, um eine Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung vor einem Anhalten des Kompressors zu erhöhen und eine Heizfähigkeit des Radiators in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung zu reduzieren. Folglich ist es möglich, wenn zu dem Heizen nur durch die Hilfsheizeinrichtung umgeschaltet wird, den Nachteil zu verhindern oder zu unterdrücken, dass die Heizfähigkeit des Radiators rasch abnimmt und eine Temperatur von zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft schwankt, um merklich abzunehmen, bevor die Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung ansteigt, und es ist möglich, einen Komfort von Passagieren zu verbessern.
In diesem Fall, stellt, wie in der Erfindung von Anspruch 2, die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung eine erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr der Hilfsheizeinrichtung auf eine erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ, die eine erforderliche Heizfähigkeit des Radiators in der Heiz-Betriebsart ist, ein. Folglich ist es möglich, die Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung rasch zu erhöhen.
Insbesondere erhöht die Steuerungsvorrichtung, wie in der Findung von Anspruch 3, die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr der Hilfsheizeinrichtung allmählich hinauf zu der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ. Folglich ist es möglich, den raschen Anstieg der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung zu unterdrücken, wobei eine rasche Schwankung der Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft ferner wirksam unterdrückt wird.
Im Speziellen berechnet die Steuerungsvorrichtung, wie in der Erfindung von Anspruch 4, in der Heiz-Betriebsart einen Sollwert eines Hochdrucks auf der Basis einer Sollauslasstemperatur, die ein Sollwert der Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft ist, und steuert eine Drehzahl des Kompressors auf der Basis des Sollwert, des Hochdrucks und der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, und in der Umschaltsteuerung subtrahiert die Steuerungsvorrichtung eine tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die eine tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist, von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ. Folglich ist es möglich, die Abnahme der Heizfähigkeit durch den Radiator in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Heizfähigkeit durch die Hilfsheizeinrichtung zu erzielen.
In diesem Fall berechnet die Steuerungsvorrichtung, wie in der Erfindung von Anspruch 5, in der Heiz-Betriebsart ein F/F-Steuerungsausmaß TGNChff einer Solldrehzahl des Kompressors durch eine Vorwärtskopplungsberechnung basierend auf zumindest der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, berechnet ein F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb der Solldrehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf dem Sollwert und dem Hochdruck und addiert das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff und das F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb, um eine Solldrehzahl TGNCh des Kompressors zu berechnen, und die Steuerungsvorrichtung berechnet in der Umschaltsteuerung das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff auf der Basis eines Werts (TGQ - Qhtr), der durch Subtrahieren der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ erhalten wird. Folglich ist es möglich, auf den Anstieg der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung feinfühlig zu reagieren, die Drehzahl des Kompressors rasch zu reduzieren und eine zielgenauere und komfortable Umschaltsteuerung zu erzielen.
Darüber hinaus startet die Steuerungsvorrichtung, wie in der Erfindung von Anspruch 6, in der Umschaltsteuerung ein Ansteigen der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung vor einem Starten einer Abnahme der Heizfähigkeit des Radiators in Übereinstimmung mit einer Wärmekapazität der Hilfsheizeinrichtung. Folglich ist es möglich, eine Reaktionsverzögerung der Hilfsheizeinrichtung, die eine große Wärmekapazität hat, ungehindert zu meistern.
Zusätzlich startet die Steuerungsvorrichtung, wie in der Erfindung von Anspruch 7, die Umschaltsteuerung, wenn sich einer von einem Zustand, dass eine Reifbildung an dem Außenwärmetauscher fortschreitet, einem Zustand, dass sich ein Betriebswirkungsgrad des Kompressors verschlechtert, und einem Zustand, dass eine Wärmeabsorption durch den Radiator auftritt, einstellt. Wie in der Erfindung von Anspruch 9, führt die Steuerungsvorrichtung, wenn sich irgendeiner der Zustände, um die Umschaltsteuerung zu starten, nicht einstellt, eine zusammenwirkende Steuerung aus, um eine Verknappung der Heizfähigkeit des Radiators mit dem Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung zu ergänzen. Folglich ist es möglich, ein Umschalten zwischen einem zusammenwirkenden Heizen durch den Radiator und die Hilfsheizeinrichtung und dem Heizen nur durch die Hilfsheizeinrichtung zielgenau zu erreichen.
In diesem Fall hält die Steuerungsvorrichtung, wie in der Erfindung von Anspruch 8, in der Umschaltsteuerung den Kompressor an, wenn sich einer von den Zuständen, dass eine Differenz (TGQ - Qhtr) zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, und der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die die tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, einem Zustand, dass eine tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit Qhp, die eine tatsächlich durch den Radiator erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, und einem Zustand, dass die Drehzahl TGNCh des Kompressors abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, einstellt. Folglich ist es möglich, zielgenau zu dem Heizen nur durch die Hilfsheizeinrichtung umzuschalten.
Figurenliste

1 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewandt ist;
2 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Kreises einer Steuerungseinrichtung der Klimatisierungseinrichtung von 1;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Luftstrompassagenabschnitts der Klimatisierungseinrichtung von 1;
4 ist ein Steuerungsblockdiagramm, das eine Kompressorsteuerung der Steuerungseinrichtung von 2 betrifft;
5. ist ein Ablaufdiagramm, um eine Heiz-Betriebsart durch die Steuerungseinrichtung von 2 zu erklären;
6 ist eine Zeittafel, um eine zusammenwirkende Steuerung durch einen Radiator und einen Heizmedium-zirkulierenden Kreis (eine Hilfsheizeinrichtung) von 5 zu erklären;
7 ist ein Ablaufdiagramm, um ein anderes Beispiel einer zusammenwirkenden Steuerung von 5 zu erklären;
8 ist eine Zeittafel, um die Umschaltsteuerung in der Heiz-Betriebsart durch die Steuerungseinrichtung von 2 zu erklären;
9 ist eine Zeittafel, um ein anderes Beispiel der Umschaltsteuerung in der Heiz-Betriebsart durch die Steuerungseinrichtung von 2 zu erklären; und
10 ist eine Zeittafel, um eine konventionelle Situation zu erklären, wenn ein Heizen durch den Radiator zu einem Heizen nur durch die Hilfsheizeinrichtung umschaltet.

Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Nachstehend wird eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail getätigt.
1 zeigt eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, ein Elektrofahrzeug (EV), das keinen Verbrennungsmotor (einen Motor mit innerer Verbrennung) hat, und das mit einem Elektromotor zum Fahren, der durch in einer Batterie (die nicht in der Zeichnung gezeigt ist) gespeicherte Energie angetrieben wird, und die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegende Erfindung wird auch durch die Energie der Batterie angetrieben.
Im Speziellen führt die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform in dem Elektrofahrzeug, das nicht in der Lage ist, ein Heizen durch Motorabwärme durchzuführen, ein Heizen durch eine Wärmepumpenoperation, in der ein Kältemittelkreis verwendet wird, durch, und darüber hinaus führt die Klimatisierungseinrichtung wahlweise jeweilige Betriebsarten eines Entfeuchtens und Heizens, eines Entfeuchtens und Kühlens, eines Kühlens und anderen aus. Es ist zu beachten, dass das Fahrzeug nicht auf das Elektrofahrzeug beschränkt ist, und die vorliegende Erfindung auch für ein sogenanntes Hybridauto wirksam ist, in dem der Verbrennungsmotor zusammen mit dem Elektromotor zum Fahren verwendet wird. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch auf ein normales Auto anwendbar, das mit dem Verbrennungsmotor fährt.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform führt eine Klimatisierung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften) eines Fahrzeuginnenraums des Elektrofahrzeugs durch, und es sind nacheinander durch ein Kältemittelrohr 13 ein elektrischer Typ eines Kompressors 2, um ein Kältemittel mit von einer Batterie eines nicht gezeigten Fahrzeugs zugeführter Energie zu verdichten, wobei ein Druck erhöht wird, ein Radiator 4 (ein Innenraumwärmetauscher), der in einer Luftstrompassage 3 einer HVAC-Einheit 10, in der Fahrzeuginnenraumluft durchgeht und zirkuliert, angeordnet ist, um das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel in das Fahrzeug Wärme abstrahlen zu lassen, ein Außenexpansionsventil 6 (ECCV), das aus einem elektronischen Expansionsventil gebildet ist, das das Kältemittel während des Heizens dekomprimiert und entspannt, ein Außenwärmetauscher 7, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft durchführt, um während des Kühlens als der Radiator zu funktionieren und während des Heizens als ein Verdampfer zu funktionieren, ein Innenraumexpansionsventil 8, das aus einem elektronischen Expansionsventil (kann ein mechanisches Expansionsventil sein) gebildet ist, das das Kältemittel dekomprimiert und expandiert, ein Wärmeabsorber 9 (ein anderer Innenraumwärmetauscher), der in der Luftstrompassage 3 angeordnet ist, um das Kältemittel von dem Inneren und dem Äußeren des Fahrzeugs während des Kühlens und während des Entfeuchtens und Heizens Wärme absorbieren zu lassen, ein Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, um eine Verdampfungsfähigkeit in dem Wärmeabsorber 9 einzustellen, ein Akkumulator 12 und anderes verbunden, wobei ein Kältemittelkreis R gebildet wird.
Es ist zu beachten, dass der Außenwärmetauscher 7 außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, und in diesem Außenwärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 vorgesehen ist, um den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel durchzuführen wenn das Fahrzeug anhält. Darüber hinaus hat der Außenwärmetauscher 7 einen Kopfplattenabschnitt 14 (einen Sammelbehältertank) und einen Unterkühlungsabschnitt 16 nacheinander auf einer Kältemittel-stromabwärtigen Seite, ein Kältemittelrohr 13A, das sich von dem Außenwärmetauscher 7 aus erstreckt, ist über ein Magnetventil 17 (ein Auf-/Zu-Ventil), das während des Kühlens zu öffnen ist, mit dem Kopfplattenabschnitt 14 verbunden, und ein Auslass des Unterkühlungsabschnitts 16 ist über ein Rückschlagventil 18 mit dem Innenraumexpansionsventil 8 verbunden. Der Kopfplattenabschnitt 14 und der Unterkühlungsabschnitt 16 bilden strukturell einen Teil des Außenwärmetauschers 7 und eine Seite des Innenraumexpansionsventils 8 von dem Rückschlagventil 18 ist eine Vorwärtsrichtung.
Zusätzlich ist ein Kältemittelrohr 13B zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenraumexpansionsventil 8 in einem wärmeaustauschenden Verhältnis mit einem Kältemittelrohr 13C, das sich von dem auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 positionierten Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 aus erstreckt, verbunden. Folglich wird das durch das Kältemittelrohr 13B in das Innenraumexpansionsventil 8 strömende Kältemittel durch das von dem Wärmeabsorber 9 durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 ausströmende Niedertemperatur-Kältemittel gekühlt (unterkühlt).
Zusätzlich verzweigt sich das von dem Außenwärmetauscher 7 aus erstreckende Kältemittelrohr 13A und dieses verzweigte Kältemittelrohr 13D kommuniziert und verbindet auf einer stromabwärtigen Seite von dem Innenwärmetauscher 19 über ein Ventil 21 (ein Auf-/Zu-Ventil), das während des Heizens zu öffnen ist, mit dem Kältemittelrohr 13C. Darüber hinaus verzweigt sich ein Kältemittelrohr 13E auf einer Auslassseite des Radiators 4 vor dem Außenexpansionsventil 6 und dieses verzweigte Kältemittelrohr 13F kommuniziert und verbindet auf einer stromabwärtigen Seite von dem Rückschlagventil 18 über ein Magnetventil 22 (ein Auf-/Zu-Ventil) das während des Entfeuchtens zu öffnen ist, mit dem Kältemittelrohr 13B.
Zusätzlich sind in der Luftstrompassage 3 auf einer Luftstrom-abwärtigen Seite von dem Wärmeabsorber 9 jeweilige Ansaugöffnungen, wie etwa eine Innenraumluftansaugöffnung und eine Außenluftansaugöffnung gebildet (in 1 durch eine Ansaugöffnung 25 dargestellt), und in der Ansaugöffnung 25 ist ein Ansaugumschaltschieber 26 angeordnet, um die in die Luftstrompassage 3 einzuführende Luft zu der Innenraumluft, die Luft des Fahrzeuginnenraums ist (eine Innenraumluftzirkulationsbetriebsart) und Außenluft, die Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (eine Außenlufteinführungsbetriebsart) zu wechseln. Darüber hinaus ist auf einer Luftstrom-abwärtigen Seite von dem Ansaugumschaltschieber 26 ein Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator) 27 angeordnet, um die eingeführte Innenraum- oder Außenluft zu der Luftstrompassage 3 zuzuführen.
Darüber hinaus bezeichnet 23 in 1 einen Heizmedium-zirkulierenden Kreis als eine Hilfsheizeinrichtung, die in der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform angeordnet ist. Der Heizmedium-zirkulierende Kreis 23 ist aus einer Zirkulationspumpe 30, die eine Zirkulationseinrichtung bildet, einem Heizmedium-heizend elektrischen Heizer 35 (einem PTC-Heizer) und einem Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40, der in der Ausführungsform zu einem Luftstrom der Luftstrompassage 3 auf einer Luftstrom-aufwärtigen Seite von dem Radiator 4 in der Luftstrompassage 3 angeordnet ist, gebildet, und diese Komponenten sind nacheinander ringförmig miteinander durch ein Heizmediumrohr 23A verbunden. Es ist beachten, dass als ein Heizmedium, um in dem Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 zu zirkulieren, beispielsweise Wasser, ein Kältemittel, wie etwa HFO-1234yf, ein Kühlmittel, oder dergleichen eingesetzt wird.
Dann, wenn die Zirkulationspumpe 30 betrieben wird und der Heizmedium-heizende elektrische Heizer 35 mit Strom versorgt wird, um zu heizen, zirkuliert das durch den Heizmedium-heizenden elektrischen Heizer 35 geheizte Heizmedium durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40. Folglich wird die durch den Wärmeabsorber 9 der Luftstrompassage 3 in den Radiator 4 strömende Luft erwärmt. Wenn die Steuerungseinrichtung 32, wie später beschrieben, beurteilt, dass eine Heizfähigkeit des Radiators 4 in einer Heiz-Betriebsart knapp wird, oder wenn die Steuerungseinrichtung beurteilt, dass es notwendig ist, das Heizen durch den Radiator 4 zu stoppen, wobei zu dem Heizen nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 (den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40) gewechselt wird, versorgt die Steuerungseinrichtung den Heizmedium-heizenden elektrischen Heizer 35 mit Strom, um zu heizen, und betreibt die Zirkulationspumpe 30, um das Heizen durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auszuführen.
Das heißt, dass der Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 ein sogenannter Heizerkern wird, um das Heizen des Fahrzeuginnenraums zu ergänzen oder den Fahrzeuginnenraum anstatt des Radiators 4 zu heizen. Es ist zu beachten, dass der Einsatz des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 eine elektrische Sicherheit von Passagieren verbessert.
Darüber hinaus ist in der Luftstrompassage 3 auf der Luftstrom-aufwärtigen Seite von dem Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 und dem Radiator 4 ein Luftmischschieber 28 angeordnet, um einen Grad einzustellen, bei dem die Innenraumluft oder Außenluft durch den Radiator 4 durchgeht. Ferner ist in der Luftstrompassage 3 auf der Luftstrom-abwärtigen Seite von dem Radiator 4 jeder Fuß-, Lüftungs- oder Defrost-Auslass gebildet (in 1 durch einen Auslass 29 dargestellt), und in dem Auslass 29 ist ein Auslassumschaltschieber 31 angeordnet, um eine Umschaltsteuerung eines Blasens der Luft von jedem oben erwähnten Auslass auszuführen.
Als nächstes ist 32 in 2 eine Steuerungseinrichtung (ECU), die eine aus einem einen Prozessor enthaltenden Mikrocomputer gebildete Steuerungsvorrichtung ist, und ein Eingang der Steuerungseinrichtung 32 ist mit jeweiligen Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33, der eine Außenlufttemperatur Tam des Fahrzeugs erfasst, eines Ansaugtemperatursensors 45, der eine Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors 2 erfasst, eines HVAC-Ansaugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der von der Ansaugöffnung 25 zu der Luftstrompassage 3 zu saugenden Luft erfasst, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft des Fahrzeuginnenraums (der Innenraumluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Innenraumluft-CO₂-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft erfasst, eines Ausstoßdrucksensors 42, der einen Druck Pd des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ausstoßtemperatursensors 43, der eine Temperatur des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ansaugdrucksensors 44, der einen Druck Ps des in den Kompressor 2 zu saugenden Kältemittels erfasst, eines Radiatortemperatursensors 46, der eine Temperatur TCI des Radiators 4 (die Temperatur der in der Ausführungsform durch den Radiator 4 zu dem Auslass 29 strömenden Luft) erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck PCI des Radiators 4 (den Druck des Kältemittels in dem Radiator 4 oder unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Radiator 4 ausströmt, oder einen Hochdruck des Kältemittelkreises R) erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur Te des Wärmeabsorbers 9 (die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst oder die Temperatur der in dem Wärmeabsorber 9 gekühlten Luft) erfasst, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeabsorbers 9 (den Druck des Kältemittels in dem Wärmeabsorber 9 oder unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Wärmeabsorber 9 ausströmt) erfasst, eines Sonneneinstrahlungssensors 51 von beispielsweise einem Fotosensorsystem, um ein Sonneneinstrahlungsausmaß in das Fahrzeug zu erfassen, eines Geschwindigkeitssensors 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit (eine Schnelligkeit VSP) des Fahrzeugs zu erfassen, eines Klimaanlagenbedienabschnitts 53, um die Veränderung der Temperatur oder der Betriebsart einzustellen, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (eine Verdampfungstemperatur TXO des Kältemittels des Außenwärmetauschers 7) erfasst, und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, der einen Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 7 erfasst, verbunden.
Darüber hinaus ist der Eingang der Steuerungseinrichtung 32 ferner mit jeweiligen Ausgängen eines Heizmedium-heizenden-elektrischen-Heizer-Temperatursensors 50, der eine Temperatur des Heizmedium-heizenden elektrischen Heizers 34 des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 erfasst, und eines Heizmedium-Luft-Wärmetauscher-Temperatursensors 55, der eine Temperatur (nachstehend wird sich darauf als eine Hilfsheizertemperatur Thtr bezogen) des Heizmedium-Luft-Wärmetauschers 40 erfasst, verbunden. Zusätzlich wird eine Information über einen verbleibenden Anteil einer Batterie, die ein Anteil der in der in dem Fahrzeug montierten Batterie geladenen Energie ist, auch in die Steuerungseinrichtung 32 eingegeben.
Auf der anderen Seite ist ein Ausgang der Steuerungseinrichtung 32 mit dem Kompressor 2, dem Außengebläse 15, dem Innenraumgebläse (dem Gebläseventilator) 27, dem Ansaugumschaltschieber 26, dem Luftmischschieber 28, dem Auslassumschaltschieber 31, dem Außenexpansionsventil 6, dem Innenraumexpansionsventil 8, den jeweiligen Magnetventilen 22, 17 und 21, der Zirkulationspumpe 30, dem Heizmedium-heizenden elektrischen Heizer 35 und dem Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 verbunden. Dann steuert die Steuerungseinrichtung 32 diese Komponenten auf der Basis der Ausgänge der jeweiligen Sensoren und der durch den Klimaanlagenbedienabschnitt 53 eingegebenen Einstellung.
Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform, die die obige Zusammenstellung hat, beschrieben. In der Ausführungsform schaltet die Steuerungseinrichtung 32 zwischen grob unterschiedenen Betriebsarten der Heiz-Betriebsart, einer Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, einer Interner-Zyklus-Betriebsart, einer Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart und einer Kühl-Betriebsart um und führt diese aus. Eine Beschreibung wird zunächst für eine Strömung des Kältemittels in jeder Betriebsart getätigt.
Heiz-Betriebsart
Wenn die Heiz-Betriebsart durch die Steuerungseinrichtung 32 oder eine manuelle Betätigung an dem Klimaanlagenbedienabschnitt 53 ausgewählt ist, öffnet die Steuerungseinrichtung 32 das Magnetventil 21 und schließt das Magnetventil 17 und das Magnetventil 22. Dann betreibt die Steuerungseinrichtung den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischschieber 28 hat einen Zustand eines Durchleitens der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 und den Radiator 4. Folglich strömt ein von dem Kompressor 2 ausgestoßenes Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 passiert durch den Radiator 4 und die Luft in der Luftstrompassage 3 erwärmt sich durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 (wenn der Heizmedium-zirkulierende Kreis 23 arbeitet) und dann durch ein Hochtemperatur-Kältemittel in dem Radiator 4. Andererseits wird dem Kältemittel in dem Radiator 4 durch die Luft Wärme entnommen und es wird gekühlt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das in dem Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen, in dem das Kältemittel dekomprimiert wird, und dann strömt das Kältemittel in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel verdampft und die Wärme wird darin von der Außenluft, die durch Fahren oder das Außengebläse 15 durchgeleitet wird, hinein gefördert (eine Wärmepumpe). Dann strömt das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Niedertemperatur-Kältemittel durch das Kältemittelrohr 13D und das Magnetventil 21 und strömt von dem Kältemittelrohr 13C in den Akkumulator 12, um darin eine Gas-Flüssigkeit-Abscheidung durchzuführen, und das Kältemittelgas wird dann in den Kompressor 2 gesaugt, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 oder dem Radiator 4 erwärmte Luft wird von dem Auslass 29 ausgeblasen, wobei der Fahrzeuginnenraum geheizt wird.
Die Steuerungseinrichtung 32 berechnet einen Soll-Radiatordruck PCO (einen Sollwert des Drucks des Radiators 4, der ein Sollwert des Hochdrucks ist) aus einer Soll-Radiatortemperatur TCO (einem Sollwert der Temperatur des Radiators 4), die aus einer nachstehend erwähnten Sollauslasstemperatur TAO berechnet wird, und steuert eine Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Basis von diesem Soll-Radiatordruck PCO und dem Kältemitteldruck des Radiators 4, der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird (der Radiatordruck PCI ist ein Hochdruck des Kältemittelkreises R).
Darüber hinaus steuert die Steuerungseinrichtung eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur des Radiators 4 (der Radiatortemperatur TCI), die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, und dem durch den Radiatordrucksensor 47 erfassten Radiatordruck PCI, und steuert einen Unterkühlungsgrad SC des Kältemittels in einem Auslass des Radiators 4. Die Soll-Radiatortemperatur TCO wird grundsätzlich auf TCO = TAO eingestellt, aber eine vorbestimmte Steuerungsgrenze ist vorgesehen.
Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart
Als nächstes öffnet die Steuerungseinrichtung 32 in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart in dem obigen Zustand der Heiz-Betriebsart das Magnetventil 22. Folglich wird ein Teil des kondensierten durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömenden Kältemittels verteilt, und dieser Teil des Kältemittels strömt durch das Magnetventil 22, die Kältemittelrohre 13F und 13B und den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Durch eine Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt koaguliert Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 und den Innenwärmetauscher 19, um sich mit dem Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13D in dem Kältemittelrohr 13C zu verbinden, und strömt dann durch den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in einem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt, wobei das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird.
Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Basis des aus der Soll-Radiatortemperatur TCO berechneten Soll-Radiatordrucks PCO und des durch den Radiatordrucksensor 47 erfassten Radiatordrucks PCI (dem Hochdruck des Kältemittelkreises R), und die Steuerungseinrichtung steuert die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
Interner-Zyklus-Betriebsart
Als nächstes schließt die Steuerungseinrichtung 32 in der Interner-Zyklus-Betriebsart das Außenexpansionsventil 6 (sperrt ab) in dem obigen Zustand der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart. Im speziellen kann in Betracht gezogen werden, dass diese Interner-Zyklus-Betriebsart in einem Zustand ist, in dem das Außenexpansionsventil 6 durch die Steuerung des Außenexpansionsventils 6 in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart absperrt, und somit kann die Interner-Zyklus-Betriebsart als ein Teil der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart aufgefasst werden.
Jedoch ist das Außenexpansionsventil 6 geschlossen, wobei ein Einströmen des Kältemittels in den Außenwärmetauscher 7 blockiert wird, und somit all das durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömende kondensierte Kältemittel durch das Magnetventil 22 zu dem Kältemittelrohr 13 F strömt. Dann strömt das durch das Kältemittelrohr 13F strömende Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13B durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den Innenwärmetauscher 19, das Kältemittelrohr 13C und den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt, wobei das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird, aber in dieser Interner-Zyklus-Betriebsart zirkuliert das Kältemittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), die in der Luftstrompassage 3 auf einer Innenraumseite vorhanden sind, und somit wird die Wärme nicht von der Außenluft hinein gefördert, sondern die Heizfähigkeit wird aus einer verbrauchten Energie des Kompressors 2, die zu einer Wärmemenge, die in dem Wärmeabsorber 9 absorbiert wird, addiert wird, ausgeübt. Die gesamte Menge des Kältemittels strömt durch den Wärmeabsorber 9, der eine Entfeuchtungsoperation ausübt, und somit steigt, verglichen mit der obigen Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, eine Entfeuchtungsfähigkeit an, aber die Heizfähigkeit nimmt ab.
Darüber hinaus steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des oben erwähnten Hochdrucks des Kältemittelkreis R. Zu diesem Zeitpunkt wählt die Steuerungseinrichtung 32 eine kleinere Kompressorsolldrehzahl aus Kompressorsolldrehzahlen, die durch Berechnungen aus der Temperatur Te des Wärmeabsorbers 9 und des Hochdrucks PCI erhaltbar sind, um den Kompressor 2 zu steuern.
Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart
Als nächstes öffnet die Steuerungseinrichtung 32 in der Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21 und das Magnetventil 22. Dann betreibt die Steuerungseinrichtung den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischschieber 28 hat einen Zustand eines Durchleitens der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 und den Radiator 4. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 geht durch den Radiator 4 und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 durch das Hochtemperatur-Kältemittel in dem Radiator 4 erwärmt (der Heizmedium-zirkulierende Kreis 23 ist angehalten), während dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entnommen wurde und es gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen, und strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das gesteuert ist, geringfügig zu öffnen, um in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird darin durch das Fahren oder die durch das Außengebläse 15 durchgeleitete Außenluft gekühlt, um zu kondensieren. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Kopfplattenabschnitt 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen und strömt dort durch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt (eine Abstrahlfähigkeit ist kleiner als die während des Heizens), wobei das Entfeuchten und Kühlen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird.
Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (der Wärmeabsorbertemperatur Te), die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, steuert auch die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis des oben erwähnten Hochdrucks des Kältemittelkreis R (des Radiatordrucks PCI), und steuert den Kältemitteldruck (den Radiatordruck PCI) des Radiators 4.
Kühl-Betriebsart
Als nächstes öffnet die Steuerungseinrichtung 32 in der Kühl-Betriebsart die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 in dem obigen Zustand der Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart vollständig. Die Steuerungseinrichtung 32 steuert den Luftmischschieber 28 und stellt ein Verhältnis ein, bei dem die von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasene und durch den Wärmeabsorber 9 durchgeleitete Luft in der Luftstrompassage 3 durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 und den Radiator 4 strömt.
Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas von dem Kältemittelrohr 13G in den Radiator 4 und das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Außenexpansionsventil 6 vollständig geöffnet und somit geht das Kältemittel durch das Ventil durch und strömt, wie es ist, in den Außenwärmetauscher 7, in dem das Kältemittel darin durch das Fahren oder die durch das Außengebläse 15 durchgeleitete Außenluft gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Kopfplattenabschnitt 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Die von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasene Luft wird durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt gekühlt.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt dort durch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in den Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasen (ein Teil der Luft geht durch den Radiator 4, um einen Wärmeaustausch durchzuführen), wobei das Kühlen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird. In dieser Kühl-Betriebsart steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (der Wärmeabsorbertemperatur Te), die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird. Dann wählt die Steuerungseinrichtung 32 in Übereinstimmung mit dem Außenlufttemperatur und der Sollauslasstemperatur unter den jeweiligen Betriebsarten aus und schaltet um.
Kompressor in Heiz-Betriebsart und Steuerung von Heizmedium-zirkulierenden Kreis
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 bis 9 eine Beschreibung für eine Steuerung des Kompressors 2 und des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 durch die Steuerungseinrichtung 32 in der obigen Heiz-Betriebsart getätigt.
Berechnung von Kompressorsolldrehzahl TGNCh aus Hochdruck
Die Steuerungseinrichtung 32 berechnet die Sollauslasstemperatur TAO aus unten erwähnter Gleichung (1). Die Sollauslasstemperatur TAO ist ein Sollwert der Temperatur der von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft. $TAO = (Tset - Tin) \times K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam))$
in der Tset eine vorbestimmte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, die durch den Klimaanlagenbedienabschnitt 53 eingestellt ist, Tin eine Temperatur der Fahrzeuginnenraumluft ist, die durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist und Tbal ein Ausgleichswert ist, der aus der vorbestimmten Temperatur Tset, einem Sonneneinstrahlungsausmaß SUN, der durch den Sonneneinstrahlungssensor 51 erfasst wird, und der durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfassten Außenlufttemperatur Tam berechnet wird. Darüber hinaus gilt im Allgemeinen, dass, je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, umso höher die Sollauslasstemperatur TAO wird, und je höher die Außenlufttemperatur Tam ist, umso niedriger die Sollauslasstemperatur wird. Die Steuerungseinrichtung 32 berechnet die Soll-Radiatortemperatur TCO aus der Sollauslasstemperatur TAO.
Als nächstes ist 4 ein Steuerungsblockdiagramm der Steuerungseinrichtung 32, die eine Solldrehzahl TGNCh des Kompressors 2 (eine Kompressorsolldrehzahl) für die Heiz-Betriebsart bestimmt. Ein F/F (Vorwärtskopplungs) -Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 der Steuerungseinrichtung 32 berechnet ein F/F-Steuerungsausmaß TGNChff der Kompressorsolldrehzahl durch eine Vorwärtskopplungsberechnung basierend auf einer nachstehend erwähnten erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, die die für den Radiator 4 erforderliche Heizfähigkeit ist, einem Luftmassenvolumen Ga der in die Luftstrompassage 3 strömenden Luft (die aus einem Sollwert einer Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläse 27 oder der derzeitigen Gebläsespannung BLV berechnet wird), der Außenlufttemperatur Tam, die von dem Außenlufttemperatursensor 33 erhaltbar ist, der oben erwähnten Soll-Radiatortemperatur TCO, die ein Sollwert der Temperatur des Radiators 4 ist, und dem Soll-Radiatordruck PCO, der ein Sollwert des Drucks des Radiators 4 ist.
Es ist zu beachten, dass die in den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 eingegebene erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ in einer nachstehend erwähnten Umschaltsteuerung durch (TGQ - Qhtr) ersetzt wird. Dieses Ersetzen wird durch einen Änderungsabschnitt 63 von 4 durchgeführt. Eine Ausgabe von einem UND-Gatter 64 wird in den Änderungsabschnitt 63 eingegeben, und das UND-Gatter 64 ist konfiguriert, den Wert (TGQ - Qhtr), der durch Subtrahieren einer (nachstehend erwähnten) tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die eine tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist, von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ erhalten wird, zu dem F/F-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 58 auszugeben, wenn ein nachstehend erwähnter HP-Stopp-Beurteilung-Merker fHPstp auf „1“ gesetzt wird und ein nachstehend erwähnter HP-Stopp-Merker fHPstpPrs auf „0“ zurückgesetzt wird (die Umschaltsteuerung), und in einem anderen Fall ist das UND-Gatter konfiguriert, die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ zu dem F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 auszugeben.
Daher berechnet, wenn der HP-Stopp-Beurteilung-Merker auf „1“ gesetzt ist und der nachstehend erwähnte HP-Stopp-Merker fHPstpPrs auf „0“ zurückgesetzt ist (die Umschaltsteuerung), der F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff der Kompressorsolldrehzahl durch die Vorwärtsregelungsberechnung basierend auf (TGQ - Qhtr), dem Luftmassenvolumen Ga, der Außenlufttemperatur Tam, der Soll-Radiatortemperatur TCO und dem Soll-Radiatordruck PCO, und in dem anderen Fall (einem Fall, der ein anderer als die Umschaltsteuerung ist), berechnet der F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff der Kompressorsolldrehzahl TGNCh durch die Vorwärtsregelungsberechnung basierend auf der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, dem Luftmassenvolumen Ga, der Außenlufttemperatur Tam, der Soll-Radiatortemperatur TCO und dem Soll-Radiatordrucks PCO. Eine Beschreibung zu der Umschaltsteuerung und der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr wird später getätigt.
Ein Sollwertberechnungsabschnitt 59 berechnet den Soll-Radiatordruck PCO auf der Basis eines Sollunterkühlungsgrads TGSC, der ein Sollwert des Unterkühlungsgrads SC in dem Auslass des Radiators 4 ist, und der Soll-Radiatortemperatur TCO. Darüber hinaus berechnet ein F/B (Rückkopplungs) -Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 60 ein F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb der Kompressorsolldrehzahl durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf dem Soll-Radiatordruck PCO und dem Radiatordruck PCI (dem Hochdruck), der der Kältemitteldruck des Radiators 4 ist.
Dann addiert ein Additionsglied 61 das durch den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 berechnete F/F-Steuerungsausmaß TGNChff und das durch den F/B-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 60 berechnete F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb, ein Grenzen-Einstellabschnitt 62 bringt Grenzen einer oberen Steuerungsgrenze und einer unteren Steuerungsgrenze an und dann wird die Kompressorsolldrehzahl TGNCh bestimmt. In der Heiz-Betriebsart steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Basis der Kompressorsolldrehzahl TGNCh.
Leistungsfähigkeitsberechnung
Nachstehend wird eine Beschreibung für ein Beispiel einer spezifischen Steuerung der Steuerungseinrichtung 32 in der Heiz-Betriebsart unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme von 5 und 6 getätigt. In diesem Beispiel stellt die Steuerungseinrichtung 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 unter ihren Bedingungen, auf eine maximale Drehzahl ein, um den Kompressor 2 zu betreiben, und ergänzt eine Verknappung der Heizfähigkeit des Radiators 4 mit dem Heizen durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 (den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40). Im Speziellen beurteilt die Steuerungseinrichtung 32 in Schritt S1 von 5, ob beurteilt wird, dass ein Fehler in der Wärmepumpe (in 5 mit HP bezeichnet), die aus dem Kältemittelkreis R der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 gebildet ist, auftritt, oder nicht, und wenn der Fehler auftritt (N), hält die Steuerungseinrichtung die Wärmepumpe (den Kompressor 2) in Schritt S14 an.
In einem normalen Fall (J), in dem der Fehler nicht nicht beurteilt wird, schreitet die Steuerungseinrichtung zu Schritt S2 fort, um zu beurteilen, ob die Betriebsart der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 derzeitig die Heiz-Betriebsart ist, oder nicht. In dem Fall einer anderen Betriebsart als der Heiz-Betriebsart (N), schaltet die Steuerungseinrichtung zu der anderen Betriebsart um, und in der Heiz-Betriebsart (J) schreitet die Steuerungseinrichtung zu Schritt S3 fort. In dem Schritt S3 berechnet die Steuerungseinrichtung 32 die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ (kW), die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators 4 ist, einen abgeschätzten maximalen HP-Leistungsfähigkeitswert Qmax (kW), der ein abgeschätzter Wert einer maximalen Heizfähigkeit des Radiators 4 ist, eine Gesamtleistungsfähigkeit Qtotal (kW), die eine Gesamtheizfähigkeit ist, die tatsächlich durch den Radiator 4 und den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 (den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 einschließend, und dieses wird auch nachstehend angewendet) zu erzeugen ist, die oben erwähnte tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr (kW), die die tatsächlich durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 zu erzeugende Heizfähigkeit ist, und die tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit Qhp (kW), die die tatsächlich durch den Radiator 4 zu erzeugende Heizfähigkeit ist, unter Verwendung von unten erwähnter Gleichung (2), Gleichung (3), Gleichung (4), Gleichung (5) und Gleichung (6). $TGQ = (TCO - Te) \times Cpa \times tatsächliches Ga \times γ aTe \times 1.16$
$Qmax = f (Tam, Ga, NCmax, Thtr - Te)$
$Qtotal = (TCI - Te) \times Cpa \times tatsächliches Ga \times (SW/ 100) \times γ aTw \times 1.16$
$Qhtr = (Thtr Te) \times Cpa \times tatsächliches Ga \times (SW/ 100) \times γ aTe \times 1.16$
$Qhp = (TCI Thtr) \times Cpa \times tatsächliches Ga \times (SW/ 100) \times γ aTw \times 1.16$
3 zeigt einen Zusammenhang zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, der gesamten Leistungsfähigkeit Qotal, der tatsächlichen HP-Leistungsfähigkeit Qhp und der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr. Es ist zu beachten, dass Te die Wärmeabsorbertemperatur ist, Cpk eine konstante druckspezifische Wärme (kJ/m³ · K) von Luft ist, tatsächliches Ga ein tatsächliches Luftvolumen (ein tatsächliches System-Luftvolumen m³/s) der durch die Luftstrompassage 3 strömenden Luft ist, yaTe ein spezifisches Luftgewicht ist, 1,16 ein Koeffizient ist, um mit einer Einheit zusammenzupassen, NCmax die maximale Drehzahl des Kompressors 2 unter den Bedingungen ist, Thtr die Hilfsheizertemperatur ist, die eine Temperatur des Heizmedium-Luft-Wärmetauschers 40 ist, TCI die Radiatortemperatur ist und SW eine Stellung des Luftmischschiebers 28 ist.
Darüber hinaus berechnet die Steuerungseinrichtung 32 eine Differenz ΔQmax zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ und dem abgeschätzten maximalen HP-Leistungsfähigkeitswert Qmax und eine Differenz ΔQtotal zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ und der gesamten Leistungsfähigkeit Qtotal unter Verwendung von unten erwähnte Gleichung (7) und Gleichung (8). $Δ Qmax = TGQ - Qmax$
$Δ Qtotal = TGQ - Qtotal$
Als nächstes beurteilt die Steuerungseinrichtung 32 in Schritt S4, ob die Wärmepumpe (der Kompressor 2) in Übereinstimmung mit der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7, oder dergleichen anzuhalten ist, oder nicht (HP-Stopp-Beurteilung). Eine Beschreibung zu dieser HP-Stopp-Beurteilung wird später im Detail getätigt. Wenn eine Beurteilung, die Wärmepumpe (den Kompressor 2) anzuhalten, getätigt wird, setzt die Steuerungseinrichtung 32 den HP-Stopp-Beurteilung-Merker fHPstp auf „1“, und wenn die Beurteilung, die Wärmepumpe anzuhalten, nicht getätigt wird, setzt die Steuerungseinrichtung den HP-Stopp-Beurteilung-Merker fHPstp auf „0“ zurück.
Hierbei stellt, wenn in Schritt S4 beurteilt wird, dass die Beurteilung, die Wärmepumpe (den Kompressor 2) anzuhalten, nicht getroffen wird (N, HP-Betrieb), die Steuerungseinrichtung 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 unter den Bedingungen, den Kompressor 2 in der Ausführungsform zu betreiben, auf die maximale Drehzahl ein. Dann schreitet die Steuerungseinrichtung zu Schritt S5 fort, um eine zusammenwirkende Steuerung der Wärmepumpe (HP) durch den Radiator 4 und des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auszuführen (gezeigt als zusammenwirkende HP + Hilfsheizer-Steuerung in 5).
Zusammenwirkende Steuerung von Radiator und Heizmedium-zirkulierender Steuerung
6 zeigt die zusammenwirkende Steuerung der Ausführungsform. Die Steuerungseinrichtung 32 tätigt eine tatsächliche Leistungsfähigkeitsbeurteilung in Schritt S8 des Ablaufdiagramms von 6. In der Ausführungsform ist diese tatsächliche Leistungsfähigkeitsbeurteilung die Beurteilung, ob eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 30 Sekunden oder dergleichen) verstreicht, nachdem sich alle Zustände, dass die Drehzahl NC des Kompressors 2 die maximale Drehzahl ist, der Hochdruck des Kältemittelkreises R (der Radiatordruck PCI) stabil ist und ΔQtotal nicht weniger als ein vorbestimmter Wert ist, einstellen. Wenn beurteilt wird, dass der Kompressor 2 nun hochfährt, beurteilt die Steuerungseinrichtung 32 in dem Schritt S8 (N) und schreitet zu Schritt S10 fort, um als nächstes eine Beurteilung über eine MAX-Leistungsfähigkeit-zu tätigen.
Diese MAX-Leitungsfähigkeitsbeurteilung wird ausgeführt, bis der Hochdruck unmittelbar nach dem Hochfahren des Kompressors 2 (in einem Fall von N in dem Schritt S8) stabilisiert ist, und in der Ausführungsform wird beurteilt, ob die Differenz ΔQmax (= TGQ - Qmax) zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ und dem abgeschätzten maximalen Leistungsfähigkeitswert Qmax mehr als ein vorbestimmter Wert ist (ein Zustand, in dem die maximale Heizfähigkeit (ein abgeschätzter Wert) des Radiators 4 zu der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ knapp wird). Wenn sich ein Zustand, in die die Differenz weniger als der vor bestimmte Wert ist, für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt (beispielsweise 30 Sekunden oder dergleichen), d.h., wenn die maximale Heizfähigkeit (der abgeschätzte Wert) des Radiators 4 die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ erfüllt oder kaum unzureichend ist (N), schreitet die Steuerungseinrichtung zu Schritt S12 fort, um den Heizmedium-heizenden elektrischen Heizer 35 des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 zu steuern, sodass der Heizer nicht mit Energie versorgt wird (PTC-Stopp), und stellt eine erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 (der Hilfsheizeinrichtung) auf null (0).
Wenn die Differenz ΔQmax (= TGQ - Qmax) zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ und dem abgeschätzten maximalen HP-Leistungsfähigkeitswert Qmax in dem Schritt S10 bei dem Hochfahren des Kompressors 2 nicht weniger als der vorbestimmte Wert ist (ein Zustand, in dem die maximale Heizfähigkeit (der abgeschätzte Wert) des Radiators 4 zu der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ) knapp wird (J), schreitet die Steuerungseinrichtung 32 zu Schritt S11 fort, um einen F/F (Vorwärtsregelungs) -Wert Qaff der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auf ΔQmax einzustellen und einen F/B (Rückkopplungs) - Wert Qafb auf null einzustellen.
Als nächstes schreitet die Steuerungseinrichtung 32 zu Schritt S7 fort, um die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 zu berechnen. In dem Schritt S7 berechnet die Steuerungseinrichtung 32 die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 unter Verwendung von unten erwähnte Gleichung (9). $TGQhtr = (Qaff + Qafb) / Φ$
Es ist zu beachten, dass Φ ein Temperaturwirkungsgrad (ein Heizertemperaturwirkungsgrad) des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 (des Heizmedium-heizend elektrischen Heizers 35) ist.
Darüber hinaus ist, wenn der Kompressor 2 die maximale Drehzahl erreicht, die Differenz ΔQtotal zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ und der gesamten Leistungsfähigkeit Qtotal in Schritt S 8 weniger als der vorbestimmte Wert (N), die Steuerungseinrichtung schreitet zu Schritt S10 fort und die Differenz ΔQmax zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ und dem abgeschätzten maximalen Leistungsfähigkeitswert Qmax ist nicht weniger als der vorbestimmte Wert. Auch in diesem Fall schreitet die Steuerungseinrichtung 32 von dem Schritt S11 zu dem Schritt S7 fort, um die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 durch oben erwähnte Gleichung (9) zu berechnen. Im Speziellen ist in dem Schritt S11 Qaff = ΔQmax und Qafb = 0, und somit stellt die Steuerungseinrichtung 32 in dem Schritt S7 die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auf ΔQmax/ Φ und steuert eine Stromversorgung des Heizmedium-heizenden elektrischen Heizers 35 auf der Basis dieser erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQhtr.
Andererseits schreitet, wenn die Drehzahl NC des Kompressors 2 in dem Schritt S8 die maximale Drehzahl ist, der Hochdruck des Kältemittelkreises R (der Radiatordruck PCI) stabil ist und ein Zustand, in dem ΔQtotal nicht weniger als der vorbestimmte Wert ist, sich für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt (J), die Steuerungseinrichtung 32 zu Schritt S9 fort, um den F/F-Wert Qaff der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQhtr des des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auf ΔQmax einzustellen und um den F/B-Wert Qafb auf ΔQtotal einzustellen, und schreitet zu Schritt S7 fort, um die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 zu berechnen. Im Speziellen ist in dem Schritt S9 Qaff = ΔQmax und Qafb = Qtotal, und somit stellt die Steuerungseinrichtung 32 in dem Schritt S 7 die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auf (ΔQmax +ΔQtotal)/ Φ und steuert die Stromversorgung des Heizmedium-heizenden elektrischen Heizers 35 auf der Basis dieser erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQhtr.
Bei solch einer zusammenwirkenden Steuerung des Heizens durch den Radiator 4 der Wärmepumpe (den Kältemittelkreis R) und des Heizens durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 ergänzt die Steuerungseinrichtung 32 in einen Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 die maximale Drehzahl ist, die Verknappung der Heizfähigkeit des Radiators 4 mit dem Heizen durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 (dem Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40).
Darüber hinaus führt, wie oben beschrieben, die Steuerungseinrichtung 32 eine F/F-Steuerung aus, sodass Qaff = ΔQmax, Qafb = ΔQtotal und die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr = (Qmax + Qtotal)/ Φ, aber die Steuerungseinrichtung führt diese F/B-Steuerung aus, sodass die gesamte Leistungsfähigkeit Qtotal der tatsächlich durch den Radiator 4 und den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 (den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40) erzeugten gesamten Heizfähigkeit die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ wird.
Andere zusammenwirkende Steuerung durch Radiator und Heizmedium-zirkulierender Steuerung
Als nächstes zeigt 7 ein anderes Ablaufdiagramm der zusammenwirkenden Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 32 in der Heiz-Betriebsart. Es ist beachten, dass in dieser Zeichnung Schritte, die mit denselben Bezugszeichen wie in 6 bezeichnet sind, eine gleiche Steuerung ausführen. In diesem Fall schreitet die Steuerungseinrichtung von Schritt S5, Schritt S9 und Schritt S11 zu Schritt S7a und dann zu Schritt S7b fort.
In dem Schritt S7a von 7 rechnet die Steuerungseinrichtung 32 eine Soll-Hilfsheizertemperatur THO, die ein Sollwert der Hilfsheizertemperatur Thtr (der Temperatur des Heizmedium-Luft-Wärmetauschers 40) ist, aus einer Summe (Qaff + Qafb) des F/F-Werts Qaff und des F/B-Werts Qafb der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23, die in den jeweiligen Schritten S5, S9 und S11 unter Verwendung von unten erwähnter Gleichung (10) bestimmt wird, zurück. $THO = (Qaff + Qafb) / (Cpa \times tatsächliches Ga \times γ aTe \times 1.16) + Te$
Als nächstes berechnet die Steuerungseinrichtung 32 in dem Schritt S7b die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23, aber entsprechend der Ausführungsform berechnet die Steuerungseinrichtung 32 in diesem Fall die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 durch eine PID-Berechnung basierend auf einer Abweichung e zwischen der Soll-Hilfsheizertemperatur THO, die in dem Schritt S7a rückgerechnet wird, und der Hilfsheizertemperatur Thtr, die durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher-Temperatursensor 55 erfasst wird, und steuert die Stromversorgung des Heizmedium-heizenden elektrischen Heizers 35 auf der Basis der berechneten erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQhtr, wobei die Rückkopplungs (F/B) -Steuerung ausgeführt wird, sodass die Hilfsheizertemperatur Thtr der Soll-Hilfsheizertemperatur THO folgt.
HP-Stopp-Beurteilung
Als nächste wird eine Beschreibung zu der HP-Stopp-Beurteilung in dem Schritt S4 von 5 getätigt. In dieser HP-Stopp-Beurteilung werden drei nachstehend erwähnte Bedingungen beurteilt.
HP-Stopp Beurteilung bei Reifbildungsfortschritt von Außenwärmetauscher 7
Wenn sich die Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 vergrößert, kann, selbst bei dem Betrieb des Kompressors 2 des Kältemittelkreis R, eine Wärmeabsorption (die Wärmepumpe) von der Außenluft nicht durchgeführt werden, und ein Betriebswirkungsgrad verschlechtert sich auch merklich. Um dieses Problem zu beseitigen, beurteilt die Steuerungseinrichtung in der Ausführungsform, dass die Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 fortschreitet, wenn sich einer der folgenden Zustände einstellt:

(a) der Zustand, dass sich ein Zustand, in dem (TCO - TCI) ≥ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter großer Wert von beispielsweise 5 Grad) und ΔTXO ≥ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter großer Wert von beispielsweise 10 Grad) für eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 30 Sekunden) fortsetzt, und
(b) der Zustand, dass sich ein Zustand, in dem ΔTXO ≥ der vorbestimmte Wert (ein Wert kleiner als der des obigen (a), beispielsweise 5 Grad) für eine vorbestimmte Zeit (länger als die des obigen (a), beispielsweise 60 Minuten) fortsetzt.

Das obige (TCO - TCI) ist eine Differenz zwischen der Soll-Radiatortemperatur TCO und der Radiatortemperatur TCI, und ΔTXO ist eine Reifbildungsbeurteilungswert (ΔTXO = TXObase - TXO), der eine Differenz zwischen einer Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 ohne der Reifbildung und der derzeitigen Kältemittelverdampfungstemperatur TXO ist, wobei ein Reifbildungsgrad (ein Reifbildungsverhältnis) des Außenwärmetauschers 7 angegeben wird. Im Speziellen gibt das obige (a) einen Zustand an, in dem die Radiatortemperatur TCI niedriger als die Soll-Radiatortemperatur TCO ist und das Reifbildungsverhältnis (ΔTXO) ansteigt, das obige (b) gibt an, dass ein Zustand, in dem das Reifbildungsverhältnis (ΔTXO) auf einen vorbestimmten Grad ansteigt, lang andauert, und beide der Zustände geben an, dass die Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 fortschreitet.
HP-Stopp- Beurteilung aus Ts
Zusätzlich nimmt, wenn die Ansaugkältemitteltemperatur Ts des Kompressors 2 abnimmt und die Drehzahl NC des Kompressors 2 abnimmt, der Betriebswirkungsgrad des Kompressors 2 ab und auch eine Zuverlässigkeit verschlechtert sich. Daher wird in dieser Ausführungsform beurteilt, dass sich der Betriebswirkungsgrad des Kompressors 2 verschlechtert, wenn sich der folgende Zustand einstellt:

(c) der Zustand, dass sich ein Zustand, in dem Ts ≤ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter niedriger Wert von beispielsweise -25 °C) und NC ≤ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter niedriger Wert von beispielsweise 1000 min^-1) für eine vorbestimmte Zeit (z.B. 30 Sekunden) fortsetzt.

HP-Stopp- Beurteilung durch Wärmeabsorption in Radiator 4
Zusätzlich wird, wenn Reif an dem Außenwärmetauscher 7 anwächst, ein Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zwischen dem Kältemittel und der Außenluft verschlechtert. Daher nimmt eine von der Außenluft zu absorbieren Wärmemenge ab, und somit nimmt auch die durch den Radiator 4 erzeugte Heizfähigkeit ab. Darüber hinaus nimmt, wenn sich die Außenlufttemperatur verringert, eine Dichte des in den Kompressor 2 zu saugenden Kältemittels ab, und somit nimmt auch in diesem Fall die durch den Radiator 4 erzeugte Heizfähigkeit ab. Auf der anderen Seite arbeitet der Heizmedium-zirkulierende Kreis 23, um, wie oben beschrieben, diese Abnahme der Heizfähigkeit des Radiators 4 zu kompensieren. Daher tritt, wenn die Heizfähigkeit des Radiators 4 abnimmt, ein Fall auf, in dem die Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 letztendlich größer wird als die Heizfähigkeit des Radiators 4.
In diesem Fall tritt im Speziellen, wenn der Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23, wie in der Ausführungsform, auf der Luftstrom-aufwärtigen Seite von dem Radiator 4 angeordnet ist, ein Phänomen auf, in dem das Kältemittel in dem Radiator 4 Wärme von der Luft, die durch den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40 erwärmt ist und in den Radiator 4 strömt, absorbiert. Wenn dieses Wärmeabsorptionsphänomen auftritt, nimmt die gesamte Leistungsfähigkeit Qtotal ab, die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ kann nicht erfüllt werden und das Fahrzeuginnere kann nicht komfortabel geheizt werden. Darüber hinaus wird die Leistung des Kompressors 2 verschwendet, um die Heizfähigkeit des Radiators 4 zu erzeugen, wobei zusätzliche Energie verbraucht wird und ein gesamter Wirkungsgrad abnimmt. Folglich beurteilt die Steuerungseinrichtung in der Ausführungsform, dass die Wärmeabsorption durch den Radiator 4 auftritt, wenn die sich der folgende Zustand einstellt:

(d) der Zustand, dass der Heizmedium-heizende elektrischen Heizer 35 des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 mit Strom versorgt ist, die Drehzahl NC des Kompressors 2 ≤ ein vorbestimmter Wert (eine vorbestimmter niedriger Wert von beispielsweise 2000 min^-1) und (Qtotal - die verbrauchte Energie des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23) ≤ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter niedriger Wert von beispielsweise 200 W oder der Gesamtwirkungsgrad < ein vorbestimmter Wert (z.B. 1)).

Es ist zu beachten, dass der Gesamtwirkungsgrad = (Qtotal - die verbrauchte Energie des Heizmedium-heizenden Kreises 23)/die verbrauchte Energie des Kompressors 2.
Umschaltsteuerung
Die Steuerungseinrichtung 32 beurteilt, dass die Wärmepumpe (der Kompressor 2) anzuhalten ist, wenn sich einer der obigen Zustände (a) bis (d) in dem Schritt S4 einstellt. Wenn die Beurteilung, die Wärmepumpe (den Kompressor 2) anzuhalten in dem Schritt S4 getätigt ist, setzt die Steuerungseinrichtung 32 den HP-Stopp-Beurteilung-Merker fHPstp auf „1“, schreitet zu Schritt S6 fort (J, HP-Stopp, fHPstp = 1) und startet die Umschaltsteuerung.
In dieser Umschaltsteuerung tätigt die Steuerungseinrichtung 32 zunächst in Schritt S6 eine Stopp-Abarbeitung-Ende-Beurteilung (eine HP-Stopp-Abarbeitung-Ende-Beurteilung) des Kompressors 2. In der HP-Stopp-Abarbeitung-Ende-Beurteilung von diesem Schritt S6 schreitet, wenn der HP-Stopp-Merker fHPstpPrs auf „0“ zurückgesetzt ist, die Steuerungseinrichtung zu Schritt S13 fort, und wenn der HP-Stopp-Merker fHPstpPrs auf „1“ (J, HP-Stopp-Abarbeitung-Ende) gesetzt ist, schreitet die Steuerungseinrichtung zu dem Schritt S14 fort, um die Wärmepumpe (den Kompressor 2) anzuhalten.
Berechnung von Drehzahl von Kompressor 2 und erforderlicher Leistungsfähigkeit von Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23
Wenn die Steuerungseinrichtung zu dem Schritt S6 fortschreitet, wird der HP-Stopp-Merker fHPstpPrs auf „0“ zurückgesetzt (N, HP-Stopp-Abarbeitung), und somit schreiet die Steuerungseinrichtung 32 zu dem Schritt S13 fort, um die HP-Stopp-Abarbeitungsberechnung durchzuführen. In dieser HP-Stopp-Abarbeitungsberechnung stellt die Steuerungseinrichtung 32 zunächst die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auf TGQ (TGQhtr = TGQ). Darüber hinaus ist der HP-Stopp-Beurteilung-Merker fHPstp = 1 und der HP-Stopp-Merker fHPstpPrs = 0, und somit ersetzt der Änderungsabschnitt 63 in 4 die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ, die in den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 einzugeben ist, durch (TGQ - Qhtr).
Wenn die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ eingestellt ist, steigt die tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die die tatsächlich durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 (den Heizmedium-Luft-Wärmetauscher 40) erzeugte Heizfähigkeit ist, zu der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ hin. Auf der anderen Seite verringert sich, wenn die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ, die in den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 eingegeben wird, durch (TGQ - Qhtr) ersetzt wird, das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff so viel, wie die tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr ansteigt, und die Kompressorsolldrehzahl TGNCh nimmt ab. Folglich nimmt auch die tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit Qhp, die die tatsächlich durch den Radiator 4 erzeugte Heizfähigkeit ist, in Übereinstimmung mit dem Ansteigen der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr ab.
8 zeigt eine Zeittafel der jeweiligen Leistungsfähigkeiten und Temperaturen, und der Drehzahl des Kompressors 2 in dieser Umschaltsteuerung. In dieser Zeichnung gibt ein dargestellte Bereich von „HP-Betrieb“ einen Bereich der oben erwähnten zusammenwirkenden Steuerung durch den Radiator 4 und den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 an, aber in der Ausführungsform ist der Heizmedium-zirkulierende Kreis 23 angehalten (TGQhtr = 0 und Qhtr = 0). In diesem Zustand wird, wenn der HP-Stopp-Beurteilung-Merker fHPstp in dem Schritt S4 von 5 auf „1“ gesetzt ist, die Umschaltsteuerung gestartet. In der Zeichnung ist ein dargestellte Bereich von „HP → Wechsel auf den Hilfsheizer“ ein Bereich der Umschaltsteuerung.
Während dieser Umschaltsteuerung wird die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23, wie oben beschrieben, auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ eingestellt (eine vertikal ansteigende unterbrochene Linie in der Zeichnung), und somit steigt die tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr auch an, aber tatsächlich ist eine Wärmekapazität des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 groß. Daher beginnt, nach einem Verstreichen einer Verzögerungszeit, die mit „Reaktionsverzögerung des Hilfsheizers“ in der Zeichnung gezeigt ist, die tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr anzusteigen (dies gilt auch für die Hilfsheizertemperatur Thtr).
Zu diesem Zeitpunkt wird die in den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 von 4 eingegebene erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ durch (TGQ - Qhtr) ersetzt, und somit wird die Leistungsfähigkeit TGQ in einem Zeitraum dieser Reaktionsverzögerung, wie sie ist, beibehalten, wobei ein Effekt erzielt wird, der gleich einem Effekt eines vorläufigen Betriebs ist, in dem die Wärmekapazität des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 in Betracht gezogen wird. Darüber hinaus nimmt die tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit Qhp in Übereinstimmung mit dem Anstieg der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr nach einem Verstreichen dieses Zeitraums der Reaktionsverzögerung ab. Folglich wird, wie in 8 gezeigt, gesehen, dass sich die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasste Radiatortemperatur TCI nicht ändert oder kaum ändert. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Ausführungsform (TGQ - Qhtr) in den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 eingegeben. Folglich reagiert die Steuerungseinrichtung feinfühlig auf den Anstieg der Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23, die Drehzahl NC des Kompressors 2 verringert sich rasch und somit wird eine Schwankung der Auslasstemperatur der in das Fahrzeug ausgeblasen Luft wirksam beseitigt.
vollständiger HP-Stopp-Beurteilung
Darüber hinaus kann die Steuerungseinrichtung 32 eine Beurteilung tätigen, die HP in dem Schritt S13 von 5 vollständig zu stoppen. In diesem Fall hängt eine Bedingung für die HP-Rotation-Stopp-Beurteilung davon ab, ob sich einer der folgenden Zustände in der Ausführungsform einstellt, oder nicht:

(e) der Zustand, dass die Differenz zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators 4 ist, und der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die die tatsächlich durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 erzeugte Heizfähigkeit ist, d.h. (TGQ - Qhtr) ≤ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter niedriger Wert von beispielsweise 300 W);
(f) der Zustand, dass die tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit, die die tatsächlich durch den Radiator 4 erzeugte Heizfähigkeit ist, d.h. Qhp ≤ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter niedriger Wert von beispielsweise 300 W); und
(g) der Zustand, dass die Solldrehzahl des Kompressors 2, d.h. TGNCh ≤ ein vorbestimmter Wert (ein vorbestimmter niedriger Wert von beispielsweise 800 min^-1). Wenn sich einer dieser Zustände (e) bis (g) einstellt, setzt die Steuerungseinrichtung 32 den HP-Stopp-Merker fHPstpPrs auf „1“.

Wenn dieser HP-Stopp-Merker fHPstpPrs auf „1“ gesetzt ist, beendet die Steuerungseinrichtung 32 die Umschaltabarbeitung und schreitet von dem Schritt S6 zu dem Schritt S14 in 5 fort, um die Wärmepumpe (den Kompressor 2) anzuhalten. Folglich wird danach das Heizen nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 durchgeführt. Ein dargestellter Bereich des „Betrieb nur durch den Hilfsheizer“ in 8 zeigt einem Bereich des Heizens nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23. Es ist zu beachten, dass ein Zustand, in dem der HP-Stopp-Merker fHPspPrs auf „1“ gesetzt ist, beibehalten wird, bis der HP-Stopp-Beurteilung-Merker als nächstes in dem Schritt S 4 auf „0“ zurückgesetzt wird.
Wie oben beschrieben, führt, wenn zu dem Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 in der Heiz-Betriebsart geschaltet wird, die Steuerungseinrichtung 32 die Umschaltsteuerung aus, um die Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 vor einem Stoppen des Kompressors 2 zu erhöhen, und die Heizfähigkeit des Radiators 4 in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 herabzusetzen. Folglich ist es, wenn zu dem Heizen nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 geschaltet wird, möglich, den Nachteil, dass sich, bevor die Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 ansteigt, die Heizfähigkeit des Radiators 4 rasch verringert und die Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft schwankt, um merklich niedriger zu sein, zu verhindern oder zu unterdrücken, und es ist möglich, einen Komfort von Passagieren zu verbessern.
In diesem Fall stellt die Steuerungseinrichtung 32 in der Umschaltsteuerung die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ ein, die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators 4 in der Heiz-Betriebsart ist. Folglich ist es möglich, die Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 rasch zu erhöhen
Im Speziellen berechnet die Steuerungseinrichtung 32 in der Heiz-Betriebsart den Sollwert des Hochdrucks (den Soll-Radiatordruck PCO) auf der Basis der Sollauslasstemperatur TAO, die der Sollwert der Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft ist, und steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Basis des Sollwert, des Hochdrucks (des Radiatordrucks PCI) und der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, und die Steuerungseinrichtung subtrahiert in der Umschaltsteuerung die tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die die tatsächlich durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 erzeugte Heizfähigkeit ist, von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ. Folglich ist es möglich, die Abnahme der Heizfähigkeit durch den Radiator 4 in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Heizfähigkeit durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 zu erzielen.
In diesem Fall berechnet die Steuerungseinrichtung 32 in der Heiz-Betriebsart das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff der Solldrehzahl TGNCh des Kompressors 2 durch die Vorwärtskopplungsberechnung basierend auf zumindest der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, berechnet das F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb der Solldrehzahl TGNCh des Kompressors 2 durch die Rückkopplungsberechnung basierend auf dem Sollwert (dem Soll-Radiatordruck PCO) und dem Hochdruck (dem Radiatordruck PCI) und addiert das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff und das F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb, um die Solldrehzahl TGNCh des Kompressors 2 zu berechnen, und die Steuerungseinrichtung berechnet in der Umschaltsteuerung das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff auf der Basis des Werts (TGQ - Qhtr), der durch Subtrahieren der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ erhalten wird. Folglich ist es möglich, feinfühlig auf das Ansteigen der Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 zu reagieren, die Drehzahl NC des Kompressors 2 rasch zu verringern und eine zielgenauere und komfortable Umschaltsteuerung zu erzielen.
Darüber hinaus startet die Steuerungseinrichtung 32 die obige Umschaltsteuerung, wenn sich einer von dem Zustand, dass die Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 fortschreitet, dem Zustand, dass sich der Betriebswirkungsgrad des Kompressors 2 verschlechtert, und dem Zustand, dass die Wärmeabsorption durch den Radiator 4 auftritt, einstellt. Wenn sich einer der Zustände, um die Umschaltsteuerung zu starten, nicht einstellt, führt die Steuerungseinrichtung die zusammenwirkende Steuerung aus, um die Verknappung der Heizfähigkeit des Radiators 4 mit dem Heizen durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 zu ergänzen. Folglich ist es möglich, das Umschalten zwischen dem zusammenwirkenden Heizen durch den Radiator 4 und dem Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 und dem Heizen nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 zielgenau zu erreichen.
In diesem Fall hält die Steuerungseinrichtung 32 in der Umschaltsteuerung den Kompressor 2 an, wenn sich einer von dem Zustand, dass die Differenz (TGQ - Qhtr) zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators 4 ist, und der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die die tatsächlich durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als der vorbestimmte Wert zu sein, dem Zustand, dass die tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit Qhp, die die tatsächlich durch den Radiator 4 erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als der vorbestimmte Wert zu sein, und dem Zustand, dass die Solldrehzahl TGNCh des Kompressors 2 abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, einstellt. Folglich ist es möglich, zielgenau zu dem Heizen nur durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 umzuschalten.
Es ist zu beachten, dass der Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 in der Ausführungsform von 1 die Hilfsheizeinrichtung bildet, aber die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, und ein PTC-Heizer die Hilfsheizeinrichtung bilden kann. In diesem Fall ist der PTC-Heizer anstatt des Wärmemedium-Luft-Wärmetauschers 40 von 1 in der Luftstrompassage 3 platziert. Dieser PTC (Positiver TemperaturKoeffizient) -Heizer kann aufgrund seiner Eigenschaften seine Leistungsfähigkeit besser ausüben, wenn die Temperatur der in den PTC-Heizer strömenden Luft niedriger ist (ein Widerstandswert erhöht sich nicht), und somit ist es wirkungsvoll, wie in der Ausführungsform, den Heizer auf der Luftstrom-aufwärtigen Seite von dem Radiator 4 anzuordnen.
9 zeigt eine Zeittafel der jeweiligen Leistungsfähigkeiten und Temperaturen und der Drehzahl des Kompressors 2 in der Umschaltsteuerung wenn dieser PTC-Heizer in der Luftstrompassage 3 angeordnet ist. Wenn der PTC-Heizer in der Luftstrompassage 3 angeordnet ist, ist eine mit „die Reaktionsverzögerung des Hilfsheizers“ gezeigte Verzögerungszeit kürzer als die in 8, da eine Wärmekapazität des Heizers kleiner als die des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 der oben erwähnten Ausführungsform ist. Anderes ist gleich zu dem von 8.
Darüber hinaus wird in der oben erwähnten Ausführungsform gleichzeitig mit dem Start der Umschaltsteuerung die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 (oder des PTC-Heizer) auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ eingestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Wie durch eine geneigte unterbrochene Linie in 8 und 9 gezeigt, kann die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 (oder des PTC-Heizers) allmählich auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ erhöht werden. Im Speziellen wird die Leistungsfähigkeit mit einer vorgeschriebenen Anstiegsgeschwindigkeit erhöht oder mit einer Verzögerung erster Ordnung auf TGQ erhöht.
Wenn die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 (oder des PTC Heizers) allmählich auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ erhöht wird, ist es möglich, einen raschen Anstieg der Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 (oder des PTC-Heizers) zu unterdrücken, wobei ferner eine rasche Schwankung der Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasen Luft wirksam unterdrückt wird.
Zusätzlich kann in einer Hilfsheizeinrichtung, wie etwa dem Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23, der eine große Wärmekapazität hat, eine vorläufige Betriebszeitdauer vorgesehen sein, um ein Ansteigen der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung zu starten, bevor die Steuerungseinrichtung 32 die Abnahme der Heizfähigkeit des Radiators 4 in Übereinstimmung mit der Wärmekapazität der Hilfsheizeinrichtung in der Umschaltsteuerung startet. Folglich ist es möglich, auch wenn die Berechnung des F/F-Steuerungsausmaßes TGNChff auf der Basis von (TGQ - Qhtr), wie in der Ausführungsform, nicht durchgeführt wird, sich ungehindert mit der Reaktionsverzögerung der Hilfsheizeinrichtung, die die große Wärmekapazität hat, zu beschäftigen.
Zusätzlich wird entsprechend der oben erwähnten Ausführungsform die in den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 von 4 einzugebende erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ in der Umschaltsteuerung durch (TGQ - Qhtr) ersetzt, muss aber in der Erfindung, die eine andere als die Erfindung von Anspruch 4 und Anspruch 5 ist, nicht ersetzt werden. Im Speziellen erhöht die Steuerungseinrichtung, wenn die Eingabe nicht ersetzt wird, die Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 vor einem Anhalten des Kompressors 2. Folglich wirkt die Rückkopplungsberechnung durch den F/B-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 60 von 4 in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23, um die Drehzahl NC des Kompressors 2 zu verringern, wobei die Heizfähigkeit des Radiators 4 abnimmt.
Jedoch wird in der Rückkopplungsberechnung die Drehzahl NC des Kompressors 2 verringert nachdem das Heizen durch den Heizmedium-zirkulierenden Kreis 23 einen Einfluss ausübt, und somit könnte die Auslasstemperatur als ein Ergebnis zeitweise ansteigen. Um dieses Problem zu beseitigen, ist es möglich, feinfühlig auf das Ansteigen der Heizfähigkeit des Heizmedium-zirkulierenden Kreises 23 zu reagieren, wenn (TGQ - Qhtr), wie in der Ausführungsform, in den F/F-Steuerungsausmaßberechnungsabschnitt 58 eingegeben wird. Folglich nimmt die Drehzahl NC des Kompressors 2 rasch ab und somit kann die Schwankung der Auslasstemperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft (die zeitweise ansteigt) wirksam beseitigt werden.
Darüber hinaus wird die vorliegende Erfindung in der Ausführungsform auf eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 angewendet, die zwischen den jeweiligen Betriebsarten der Heiz-Betriebsart, der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, der Interner-Zyklus-Betriebsart, der Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart und der Kühl-Betriebsart umschaltet und diese ausführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und die vorliegende Erfindung ist auch für eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung wirksam, die nur in der Heiz-Betriebsart arbeitet.
Zusätzlich beschränken die Zusammenstellung des Kältemittelkreises R und jeweilige oben in jeder Ausführungsform beschriebene numerische Werte die vorliegende Erfindung nicht und sind veränderbar, ohne sich von dem Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugklimatisierungseinrichtung
2: Kompressor
3: Luftstrompassage
4: Radiator
6: Außenexpansionsventil
7: Außenwärmetauscher
8: Innenraumexpansionsventil
9: Wärmeabsorber
17, 20,21 und 22: Magnetventil
23: Heizmedium-zirkulierender Kreis (eine Hilfsheizeinrichtung)
26: Ansaugumschaltschieber
27: Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator)
28: Luftmischschieber
30: Zirkulationspumpe
32: Steuerungseinrichtung (eine Steuerungsvorrichtung)
35: Heizmedium-heizender elektrischer Heizer (ein elektrischer Heizer)
40: Heizmedium-Luft-Wärmetauscher
R: Kältemittelkreis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014213765 [0004]

Claims

Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, aufweisend: einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und eine Steuerungseinrichtung, sodass die Steuerungseinrichtung eine Heiz-Betriebsart ausführt, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, wobei der Fahrzeuginnenraum geheizt wird, wobei die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung ferner eine Hilfsheizeinrichtung aufweist, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, wobei, wenn in der Heiz-Betriebsart zu dem Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch die Hilfsheizeinrichtung umgeschaltet wird, die Steuerungsvorrichtung eine Umschaltsteuerung ausführt, um eine Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung vor einem Anhalten des Kompressors zu erhöhen und eine Heizfähigkeit des Radiators in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung zu verringern.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung in der Heiz-Betriebsart eine erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ, die eine erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, berechnet, und die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung eine erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr der Hilfsheizeinrichtung auf die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQ einstellt.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Steuerungsvorrichtung die erforderliche Leistungsfähigkeit TGQhtr der Hilfsheizeinrichtung allmählich hinauf zu der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ erhöht.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerungsvorrichtung in der Heiz-Betriebsart einen Sollwert eines Hochdrucks auf der Basis einer Sollauslasstemperatur, die ein Sollwert einer Temperatur von zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft ist, berechnet, und eine Drehzahl des Kompressors auf der Basis des Sollwerts, des Hochdrucks und der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ steuert, und die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung eine tatsächliche HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die eine tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist, von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ subtrahiert.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Steuerungsvorrichtung in der Heiz-Betriebsart ein F/F-Steuerungsausmaß TGNChff einer Solldrehzahl des Kompressors durch eine Vorwärtskopplungsberechnung basierend auf zumindest einer erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ berechnet, ein F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb der Solldrehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf dem Sollwert und dem Hochdruck berechnet, und das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff und das F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb addiert, um eine Solldrehzahl TGNCh des Kompressors zu berechnen, und die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung das F/F-Steuerungsausmaß TGNChff auf der Basis eines Werts (TGQ - Qhtr), der durch Subtrahieren der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr von der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ erhalten wird, berechnet.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung ein Erhöhen der Heizfähigkeit der Hilfsheizeinrichtung vor einem Starten einer Abnahme der Heizfähigkeit des Radiators in Übereinstimmung mit einer Wärmekapazität der Hilfsheizeinrichtung startet.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerungsvorrichtung die Umschaltsteuerung startet, wenn sich einer von einem Zustand, dass eine Reifbildung an dem Außenwärmetauscher fortschreitet, einem Zustand, dass sich ein Betriebswirkungsgrad des Kompressors verringert, und einem Zustand, dass eine Wärmeabsorption durch den Radiator auftritt, einstellt.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Steuerungsvorrichtung in der Umschaltsteuerung den Kompressor anhält, wenn sich einer von einem Zustand, dass eine Differenz (TGQ - Qhtr) zwischen der erforderlichen Leistungsfähigkeit TGQ, die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, und der tatsächlichen HTR-Leistungsfähigkeit Qhtr, die die tatsächlich durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, einem Zustand, dass eine tatsächliche HP-Leistungsfähigkeit Qhp, die eine tatsächlich durch den Radiator erzeugte Heizfähigkeit ist, abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, und einem Zustand, dass die Solldrehzahl TGNCh des Kompressors abnimmt, um nicht mehr als ein vorbestimmter Wert zu sein, einstellt.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Steuerungsvorrichtung in der Heiz-Betriebsart, wenn sich irgendeiner von den Zuständen, um die Umschaltsteuerung zu starten, nicht einstellt, eine zusammenwirkende Steuerung ausführt, um eine Verknappung der Heizfähigkeit des Radiators mit dem Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung zu ergänzen.