WO2018079121A1 - Vehicle air-conditioning device - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
Definitions
- the present invention relates to a heat pump type air conditioner that air-conditions the interior of a vehicle.
- an air conditioner that can be applied to such a vehicle, a compressor that compresses and discharges the refrigerant, a radiator that is provided on the vehicle interior side and dissipates the refrigerant, and is provided on the vehicle exterior side.
- a heat pump device having an outdoor heat exchanger that absorbs heat from the refrigerant is provided, the refrigerant discharged from the compressor is dissipated in the radiator, and the refrigerant dissipated in the radiator is absorbed in the outdoor heat exchanger to heat the vehicle interior.
- an auxiliary heating means using an electric heater is provided to contribute to the heating of the passenger compartment (for example, see Patent Document 1).
- An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can be used.
- the air conditioner for a vehicle heats the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage by dissipating heat from the air flow passage through which the air supplied to the vehicle compartment flows, the compressor for compressing the refrigerant, and the refrigerant.
- a heat pump device having a heat radiator, an auxiliary heating device for heating the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage, and a control device. With this control device, the refrigerant discharged from the compressor is radiated by the heat radiator.
- the vehicle interior can be heated by dissipating heat at the heat source and / or by heating the auxiliary heating device, and the control device has either one of the heat pump device and the auxiliary heating device.
- the vehicle air conditioner according to the first aspect, wherein the heat pump device is provided outside the vehicle cabin, and a heat absorber for absorbing the refrigerant to cool the air supplied from the air flow passage to the vehicle cabin.
- the controller further includes an outdoor heat exchanger, and the controller switches between the first operation mode in which the refrigerant flows through the radiator and the second operation mode in which the refrigerant does not flow through the radiator, and the auxiliary heating device controls When the second operation mode is executed when it becomes impossible, it is switched to the first operation mode.
- the control device causes the refrigerant discharged from the compressor to flow through the radiator to dissipate the heat and depressurizes the refrigerant that has radiated
- the heating mode in which heat is absorbed by the outdoor heat exchanger, and the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow from the radiator to the outdoor heat exchanger to dissipate the heat in the radiator and the outdoor heat exchanger, and the radiated refrigerant is After depressurization, it has a dehumidifying and cooling mode in which heat is absorbed by a heat sink, and when the outside air temperature is low or when there is no need to dehumidify the passenger compartment, the heating mode is executed and the outside air temperature is high, When it is necessary to dehumidify, the dehumidifying and cooling mode is executed.
- the vehicle air conditioner according to the second or third aspect of the present invention, wherein the control device, as the second operation mode, does not allow the refrigerant discharged from the compressor to flow to the radiator without passing through the outdoor heat.
- Dehumidifying and heating mode in which heat is released by flowing through the exchanger, depressurizing the refrigerant that has been radiated, and then absorbed by the heat absorber, and the auxiliary heating device generates heat, and the refrigerant discharged from the compressor is not flown to the outdoor It is characterized by having either one or both of the maximum cooling modes in which the refrigerant flows through the heat exchanger to dissipate the heat, depressurizes the dissipated refrigerant, and absorbs heat by the heat absorber.
- the vehicle air conditioner according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the control device stops the operation when both the heat pump device and the auxiliary heating device become uncontrollable.
- the air conditioning apparatus for a vehicle according to any one of the above aspects, wherein the control device includes any one of a device failure, a sensor failure, and a communication abnormality in the heat pump device and / or the auxiliary heating device. If it occurs, it is determined that control is impossible.
- a heat pump device, an auxiliary heating device for heating air supplied from the air flow passage to the vehicle interior, and a control device, and the control device radiates the refrigerant discharged from the compressor with a radiator.
- the control device cannot control either the heat pump device or the auxiliary heating device.
- the control device is connected to either the heat pump device or the auxiliary heating device.
- Disabled, sensor failure occurs any one of the communication abnormality, if it is determined that the uncontrollable also, it is possible to continue the vehicle interior heating by the other.
- the passenger compartment can be heated as much as possible to reduce passenger discomfort.
- the heat pump device further includes a heat absorber for absorbing the refrigerant to cool the air supplied from the air flow passage to the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger provided outside the vehicle interior
- the control device includes: When the first operation mode in which the refrigerant flows through the radiator and the second operation mode in which the refrigerant does not flow through the radiator are switched and executed, the second operation mode is set when the auxiliary heating device falls out of control.
- the vehicle interior can be heated without any problem by heat radiation from the radiator even when the auxiliary heating device is abnormal.
- the second operation mode executed by the control device is, for example, as in the invention of claim 4, the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow through the outdoor heat exchanger without flowing through the radiator, and the heat is released. After depressurizing the refrigerant, the heat is absorbed by the heat sink, and the auxiliary heating device generates heat, or the refrigerant discharged from the compressor flows to the outdoor heat exchanger without flowing to the heat radiator to dissipate the heat. This is a maximum cooling mode in which the refrigerant is depressurized and then absorbed by a heat absorber.
- the refrigerant discharged from the compressor is caused to flow through the radiator to dissipate the heat, and after the decompressed refrigerant is decompressed, the outdoor heat exchanger A heating mode in which heat is absorbed by the compressor, and after the refrigerant discharged from the compressor flows from the radiator to the outdoor heat exchanger to dissipate heat in the radiator and the outdoor heat exchanger, the heat dissipated refrigerant is decompressed, and then the heat absorber
- the heating mode is executed and the outside air temperature is high and the passenger compartment needs to be dehumidified.
- FIG. 1 It is a block diagram of the air conditioning apparatus for vehicles of one Embodiment to which this invention is applied (Example 1). It is a block diagram of the control apparatus of the air conditioning apparatus for vehicles of FIG. It is a schematic diagram of the airflow path of the vehicle air conditioner of FIG. It is a control block diagram regarding the compressor control in the heating mode of the heat pump controller of FIG. It is a control block diagram regarding the compressor control in the dehumidification heating mode of the heat pump controller of FIG. It is a control block diagram regarding auxiliary heater (auxiliary heating apparatus) control in the dehumidification heating mode of the heat pump controller of FIG.
- FIG. 1 shows a configuration diagram of a vehicle air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention.
- a vehicle according to an embodiment to which the present invention is applied is an electric vehicle (EV) in which an engine (internal combustion engine) is not mounted, and travels by driving an electric motor for traveling with electric power charged in a battery. Yes (both not shown), the vehicle air conditioner 1 of the present invention is also driven by the power of the battery.
- EV electric vehicle
- an engine internal combustion engine
- the vehicle air conditioner 1 of the embodiment performs a heating mode by a heat pump operation using a refrigerant circuit in an electric vehicle that cannot be heated by engine waste heat, and further includes a dehumidifying heating mode, a dehumidifying cooling mode, a cooling mode, Each operation mode of the MAX cooling mode (maximum cooling mode) and the auxiliary heater single mode is selectively executed.
- the heating mode, the dehumidifying and cooling mode, and the cooling mode are the first operation modes in the present invention in which the refrigerant flows to the radiator 4 to be described later.
- the dehumidifying and heating mode, the MAX cooling mode, and the auxiliary heater single mode are the radiator 4.
- the vehicle air conditioner 1 performs air conditioning (heating, cooling, dehumidification, and ventilation) in a vehicle interior of an electric vehicle, and includes an electric compressor 2 that compresses refrigerant and vehicle interior air.
- a radiator 4 as a heater for heating air
- an outdoor expansion valve 6 pressure reducing device
- a heat radiator that is provided outside the passenger compartment and is cooled during cooling.
- an outdoor heat exchanger 7 that exchanges heat between the refrigerant and the outside air so as to function as an evaporator
- an indoor expansion valve 8 compression device
- an electric valve that decompresses and expands the refrigerant
- an air flow passage 3 For cooling and removal
- a heat absorber 9 that cools the air that is sometimes absorbed from outside the vehicle interior and cools the air supplied to the vehicle interior, and an accumulator 12 are sequentially connected by the refrigerant pipe 13 to constitute a refrigerant circuit of the heat pump device HP. Yes.
- the refrigerant circuit of the heat pump apparatus HP is filled with a predetermined amount of refrigerant and lubricating oil.
- the outdoor heat exchanger 7 is provided with an outdoor blower 15.
- the outdoor blower 15 exchanges heat between the outside air and the refrigerant by forcibly passing outside air through the outdoor heat exchanger 7, so that the outdoor air blower 15 can also be used outdoors even when the vehicle is stopped (that is, the vehicle speed is 0 km / h). It is comprised so that external air may be ventilated by the heat exchanger 7.
- FIG. The outdoor heat exchanger 7 has a receiver dryer section 14 and a supercooling section 16 sequentially on the downstream side of the refrigerant, and the refrigerant pipe 13A exiting from the outdoor heat exchanger 7 is received via an electromagnetic valve 17 opened during cooling.
- the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> B connected to the dryer unit 14 and on the outlet side of the supercooling unit 16 is connected to the inlet side of the heat absorber 9 via the indoor expansion valve 8.
- the receiver dryer part 14 and the supercooling part 16 structurally constitute a part of the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant pipe 13B between the subcooling section 16 and the indoor expansion valve 8 is provided in a heat exchange relationship with the refrigerant pipe 13C on the outlet side of the heat absorber 9, and constitutes an internal heat exchanger 19 together.
- the refrigerant flowing into the indoor expansion valve 8 through the refrigerant pipe 13B is cooled (supercooled) by the low-temperature refrigerant that has exited the heat absorber 9.
- the refrigerant pipe 13A exiting from the outdoor heat exchanger 7 is branched into a refrigerant pipe 13D, and this branched refrigerant pipe 13D is downstream of the internal heat exchanger 19 via an electromagnetic valve 21 opened during heating.
- the refrigerant pipe 13C is connected in communication.
- the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> C is connected to the accumulator 12, and the accumulator 12 is connected to the refrigerant suction side of the compressor 2.
- the refrigerant pipe 13E on the outlet side of the radiator 4 is connected to the inlet side of the outdoor heat exchanger 7 via the outdoor expansion valve 6.
- a refrigerant pipe 13G between the discharge side of the compressor 2 and the inlet side of the radiator 4 is provided with a solenoid valve 30 (which constitutes a flow path switching device) that is closed during dehumidification heating and MAX cooling described later. Yes.
- the refrigerant pipe 13G is branched into a bypass pipe 35 on the upstream side of the electromagnetic valve 30, and the bypass pipe 35 is opened by the electromagnetic valve 40 (which also constitutes a flow path switching device) during dehumidifying heating and MAX cooling.
- Bypass pipe 45, solenoid valve 30 and solenoid valve 40 constitute bypass device 45.
- the bypass device 45 is configured by the bypass pipe 35, the electromagnetic valve 30, and the electromagnetic valve 40, the dehumidifying heating mode or the MAX for allowing the refrigerant discharged from the compressor 2 to directly flow into the outdoor heat exchanger 7 as will be described later. Switching between the cooling mode and the heating mode in which the refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4, the dehumidifying cooling mode, and the cooling mode can be performed smoothly.
- the air flow passage 3 on the air upstream side of the heat absorber 9 is formed with each of an outside air inlet and an inside air inlet (represented by the inlet 25 in FIG. 1).
- a suction switching damper 26 for switching the air introduced into the air flow passage 3 between the inside air (inside air circulation mode) which is air inside the passenger compartment and the outside air (outside air introduction mode) which is outside the passenger compartment.
- an indoor blower (blower fan) 27 for supplying the introduced inside air or outside air to the air flow passage 3 is provided on the air downstream side of the suction switching damper 26.
- 23 is an auxiliary heater as an auxiliary heating device (another heater) provided in the vehicle air conditioner 1 of the embodiment.
- the auxiliary heater 23 of the embodiment is composed of a PTC heater which is an electric heater, and is in the air flow passage 3 which is on the windward side (air upstream side) of the radiator 4 with respect to the air flow in the air flow passage 3. Is provided.
- the auxiliary heater 23 When the auxiliary heater 23 is energized and generates heat, the air in the air flow passage 3 flowing into the radiator 4 through the heat absorber 9 is heated.
- the auxiliary heater 23 serves as a so-called heater core, which heats or complements the passenger compartment.
- the radiator 4 and the auxiliary heater 23 described above serve as a heater.
- the air flow passage 3 on the leeward side (air downstream side) from the heat absorber 9 of the HVAC unit 10 is partitioned by a partition wall 10A, and a heating heat exchange passage 3A and a bypass passage 3B that bypasses it are formed.
- the radiator 4 and the auxiliary heater 23 described above are disposed in the heating heat exchange passage 3A.
- the air (inside air or outside air) in the air flow passage 3 after flowing into the air flow passage 3 and passing through the heat absorber 9 is supplemented into the air flow passage 3 on the windward side of the auxiliary heater 23.
- An air mix damper 28 is provided for adjusting the rate of ventilation through the heating heat exchange passage 3A in which the heater 23 and the radiator 4 are disposed.
- the HVAC unit 10 on the leeward side of the radiator 4 includes a FOOT (foot) outlet 29A (first outlet) and a VENT (vent) outlet 29B (FOOT outlet 29A).
- FOOT outlet 29A first outlets
- DEF (def) outlets 29C second outlets
- the FOOT air outlet 29A is an air outlet for blowing air under the feet in the passenger compartment, and is at the lowest position.
- the VENT outlet 29B is an outlet for blowing out air near the driver's chest and face in the passenger compartment, and is located above the FOOT outlet 29A.
- the DEF air outlet 29C is an air outlet for blowing air to the inner surface of the windshield of the vehicle, and is located at the highest position above the other air outlets 29A and 29B.
- the FOOT air outlet 29A, the VENT air outlet 29B, and the DEF air outlet 29C are respectively provided with a FOOT air outlet damper 31A, a VENT air outlet damper 31B, and a DEF air outlet damper 31C that control the amount of air blown out. It has been.
- FIG. 2 shows a block diagram of the control device 11 of the vehicle air conditioner 1 of the embodiment.
- the control device 11 includes an air-conditioning controller 20 and a heat pump controller 32 each of which is a microcomputer that is an example of a computer including a processor, and these include a CAN (Controller Area Network) and a LIN (Local Interconnect Network). Is connected to a vehicle communication bus 65.
- the compressor 2 and the auxiliary heater 23 are also connected to the vehicle communication bus 65, and the air conditioning controller 20, the heat pump controller 32, the compressor 2 and the auxiliary heater 23 are configured to transmit and receive data via the vehicle communication bus 65.
- the air conditioning controller 20 is an upper controller that controls the air conditioning of the vehicle interior of the vehicle.
- the input of the air conditioning controller 20 detects an outside air temperature sensor 33 that detects the outside air temperature (Tam) of the vehicle and an outside air humidity.
- An outside air humidity sensor 34 an HVAC suction temperature sensor 36 that detects the temperature of the air (suction air temperature Tas) that is sucked into the air flow passage 3 from the suction port 25 and flows into the heat sink 9, and the air in the vehicle interior (inside air)
- An indoor air temperature sensor 37 for detecting the temperature of the vehicle (indoor temperature Tin)
- an indoor air humidity sensor 38 for detecting the humidity of the air in the vehicle interior
- an indoor CO2 concentration sensor 39 for detecting the carbon dioxide concentration in the vehicle interior
- a blowing temperature sensor 41 that detects the temperature of the blown air
- a discharge pressure sensor 42 that detects the discharge refrigerant pressure (discharge pressure Pd) of the compressor 2, and the vehicle interior.
- a photosensor-type solar radiation sensor 51 for detecting the amount of solar radiation
- each output of the vehicle speed sensor 52 for detecting the moving speed (vehicle speed) of the vehicle
- air conditioning for setting the set temperature and operation mode.
- An (air conditioner) operation unit 53 is connected.
- the output of the air conditioning controller 20 is connected to an outdoor blower 15, an indoor blower (blower fan) 27, a suction switching damper 26, an air mix damper 28, and air outlet dampers 31A to 31C. It is controlled by the controller 20.
- the heat pump controller 32 is a controller mainly responsible for controlling the heat pump device HP.
- the input of the heat pump controller 32 includes a discharge temperature sensor 43 that detects the discharge refrigerant temperature of the compressor 2 and the suction refrigerant pressure of the compressor 2.
- a heat absorber pressure sensor 49 that detects the temperature of the auxiliary heater 23 (auxiliary heater temperature Tptc), and an output from the outdoor heat exchanger 7.
- Outdoor heat exchanger temperature sensor 54 for detecting the refrigerant temperature (outdoor heat exchanger temperature TXO) and the outdoor heat exchanger pressure sensor for detecting the refrigerant pressure (outdoor heat exchanger pressure PXO) at the outlet of the outdoor heat exchanger 7
- the output of the heat pump controller 32 includes an outdoor expansion valve 6, an indoor expansion valve 8, an electromagnetic valve 30 (for reheating), an electromagnetic valve 17 (for cooling), an electromagnetic valve 21 (for heating), and an electromagnetic valve 40 (bypass). Are connected to each other and are controlled by the heat pump controller 32.
- the compressor 2 and the auxiliary heater 23 each have a built-in controller, and the controllers of the compressor 2 and the auxiliary heater 23 send and receive data to and from the heat pump controller 32 via the vehicle communication bus 65. Be controlled.
- the heat pump controller 32 and the air conditioning controller 20 transmit / receive data to / from each other via the vehicle communication bus 65, and control each device based on the output of each sensor and the setting input by the air conditioning operation unit 53.
- the outside air temperature sensor 33, the discharge pressure sensor 42, the vehicle speed sensor 52, the volumetric air volume Ga of air flowing into the air flow passage 3 (calculated by the air conditioning controller 20), and the air volume ratio SW The output from the air conditioning controller 53 is transmitted from the air conditioning controller 20 to the heat pump controller 32 via the vehicle communication bus 65, and is used for control by the heat pump controller 32.
- the control device 11 the air conditioning controller 20 and the heat pump controller 32
- heating mode When the heating mode is selected by the heat pump controller 32 (auto mode) or by manual operation (manual mode) to the air conditioning operation unit 53, the heat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 21 (for heating), The electromagnetic valve 17 (for cooling) is closed. Further, the electromagnetic valve 30 (for reheating) is opened, and the electromagnetic valve 40 (for bypass) is closed. Then, the compressor 2 is operated.
- the air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating.
- the auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume may be adjusted.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G via the electromagnetic valve 30. Since the air in the airflow passage 3 is passed through the radiator 4, the air in the airflow passage 3 is converted into the high-temperature refrigerant in the radiator 4 (when the auxiliary heater 23 operates, the auxiliary heater 23 and the radiator 4.
- the refrigerant in the radiator 4 is cooled by being deprived of heat by the air, and is condensed and liquefied.
- the refrigerant liquefied in the radiator 4 exits the radiator 4 and then reaches the outdoor expansion valve 6 through the refrigerant pipe 13E.
- the refrigerant flowing into the outdoor expansion valve 6 is decompressed there and then flows into the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 evaporates, and pumps up heat from the outside air that is ventilated by traveling or by the outdoor blower 15. That is, the refrigerant circuit of the heat pump device HP serves as a heat pump.
- the low-temperature refrigerant exiting the outdoor heat exchanger 7 enters the accumulator 12 from the refrigerant pipe 13C through the refrigerant pipe 13A, the electromagnetic valve 21 and the refrigerant pipe 13D, and is separated into gas and liquid there. Repeated circulation inhaled.
- the air heated by the radiator 4 (when the auxiliary heater 23 is operated, the auxiliary heater 23 and the radiator 4) is blown out from the outlets 29A to 29C, so that the vehicle interior is heated. become.
- the heat pump controller 32 calculates the target radiator pressure PCO (target value of the radiator pressure PCI) from the target heater temperature TCO (target value of the radiator temperature TCI) calculated by the air conditioning controller 20 from the target outlet temperature TAO, and this target.
- the rotational speed NC of the compressor 2 is controlled to radiate heat.
- the heating by the vessel 4 is controlled.
- the heat pump controller 32 opens the outdoor expansion valve 6 based on the refrigerant temperature (radiator temperature TCI) of the radiator 4 detected by the radiator temperature sensor 46 and the radiator pressure PCI detected by the radiator pressure sensor 47. The degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the radiator 4 is controlled.
- the heat pump controller 32 supplements the shortage with the heat generated by the auxiliary heater 23.
- the energization of the auxiliary heater 23 is controlled. That is, by performing cooperative operation of the heat pump device HP and the auxiliary heater 23, comfortable vehicle interior heating is realized, and frost formation of the outdoor heat exchanger 7 is also suppressed.
- the auxiliary heater 23 is disposed on the air upstream side of the radiator 4, the air flowing through the air flow passage 3 is vented to the auxiliary heater 23 before the radiator 4.
- the auxiliary heater 23 when the auxiliary heater 23 is disposed on the air downstream side of the radiator 4, when the auxiliary heater 23 is configured by a PTC heater as in the embodiment, the temperature of the air flowing into the auxiliary heater 23 is determined by the radiator. 4, the resistance value of the PTC heater increases, the current value also decreases, and the heat generation amount decreases. However, by arranging the auxiliary heater 23 on the air upstream side of the radiator 4, Thus, the capacity of the auxiliary heater 23 composed of the PTC heater can be sufficiently exhibited.
- the heat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 17 and closes the electromagnetic valve 21.
- the air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating.
- the auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume is also adjusted.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 to the refrigerant pipe 13G flows into the bypass pipe 35 without going to the radiator 4, passes through the electromagnetic valve 40, and is connected to the refrigerant pipe on the downstream side of the outdoor expansion valve 6. 13E.
- the outdoor expansion valve 6 since the outdoor expansion valve 6 is fully closed, the refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 is cooled and condensed by running there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15.
- the refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16.
- the refrigerant is supercooled.
- the refrigerant that has exited the supercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates.
- the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time is cooled, and moisture in the air condenses and adheres to the heat absorber 9, so that the air in the air flow passage 3 is cooled, and Dehumidified.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through.
- the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is fully closed, it is possible to suppress or prevent inconvenience that the refrigerant discharged from the compressor 2 flows backward from the outdoor expansion valve 6 into the radiator 4. It becomes. Thereby, the fall of a refrigerant
- the heat pump controller 32 energizes the auxiliary heater 23 to generate heat.
- the heat pump controller 32 is a compressor based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and a target heat absorber temperature TEO that is a target value of the heat absorber temperature Te calculated by the air conditioning controller 20. 2, and the auxiliary heater temperature Tptc detected by the auxiliary heater temperature sensor 50 and the above-described target heater temperature TCO (in this case, the target value of the auxiliary heater temperature Tptc) is used.
- the air temperature of the air blown out from the outlets 29A to 29C by the heating by the auxiliary heater 23 while appropriately cooling and dehumidifying the air in the heat absorber 9 is controlled. Prevent the decline accurately. As a result, it is possible to control the temperature to an appropriate heating temperature while dehumidifying the air blown into the vehicle interior, and it is possible to realize comfortable and efficient dehumidification heating in the vehicle interior.
- the auxiliary heater 23 is disposed on the air upstream side of the radiator 4, the air heated by the auxiliary heater 23 passes through the radiator 4. In this dehumidifying heating mode, the refrigerant is supplied to the radiator 4.
- the radiator 4 absorbs heat from the air heated by the auxiliary heater 23 is also eliminated. That is, the temperature of the air blown out into the vehicle compartment by the radiator 4 is suppressed, and the COP is improved.
- the heat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 17 and closes the electromagnetic valve 21. Further, the electromagnetic valve 30 is opened and the electromagnetic valve 40 is closed. Then, the compressor 2 is operated.
- the air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating.
- the auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume is also adjusted.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G via the electromagnetic valve 30. Since the air in the air flow passage 3 is passed through the radiator 4, the air in the air flow passage 3 is heated by the high-temperature refrigerant in the radiator 4, while the refrigerant in the radiator 4 heats the air. It is deprived and cooled, and condensates.
- the refrigerant that has exited the radiator 4 reaches the outdoor expansion valve 6 through the refrigerant pipe 13E, and flows into the outdoor heat exchanger 7 through the outdoor expansion valve 6 that is controlled to open.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 is cooled and condensed by running there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15.
- the refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16. Here, the refrigerant is supercooled.
- the refrigerant that has exited the supercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates.
- the air Since the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time condenses and adheres to the heat absorber 9, the air is cooled and dehumidified.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through.
- the heat pump controller 32 does not energize the auxiliary heater 23, so that the air that has been cooled and dehumidified by the heat absorber 9 is reheated in the process of passing through the radiator 4 (the heat dissipation capability is lower than that during heating). Is done.
- the heat pump controller 32 determines the temperature of the compressor 2 based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO (transmitted from the air conditioning controller 20) that is the target value.
- the rotational speed NC is controlled.
- the heat pump controller 32 calculates the target radiator pressure PCO from the target heater temperature TCO described above, and the target radiator pressure PCO and the refrigerant pressure (radiator pressure PCI) of the radiator 4 detected by the radiator pressure sensor 47.
- the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is controlled based on the high pressure of the refrigerant circuit of the heat pump device HP, and heating by the radiator 4 is controlled.
- the heat pump controller 32 fully opens the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 in the dehumidifying and cooling mode. Then, the compressor 2 is operated and the auxiliary heater 23 is not energized.
- the air-conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 is blown from the indoor blower 27 and the air in the air flow passage 3 that has passed through the heat absorber 9 is used as the auxiliary heater 23 in the heating heat exchange passage 3A. And it is set as the state which adjusts the ratio ventilated by the radiator 4.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G via the electromagnetic valve 30, and the refrigerant exiting the radiator 4 passes through the refrigerant pipe 13E and the outdoor expansion valve 6.
- the outdoor expansion valve 6 since the outdoor expansion valve 6 is fully opened, the refrigerant passes through it and flows into the outdoor heat exchanger 7 as it is, where it is cooled by air or by outside air that is ventilated by the outdoor blower 15 and condensed. Liquefaction.
- the refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16.
- the refrigerant is supercooled.
- the refrigerant that has exited the supercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19.
- the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time is cooled. Further, moisture in the air condenses and adheres to the heat absorber 9.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through.
- Air that has been cooled and dehumidified by the heat absorber 9 is blown into the vehicle interior from each of the air outlets 29A to 29C (partly passes through the radiator 4 to exchange heat), thereby cooling the vehicle interior. Will be done. Further, in this cooling mode, the heat pump controller 32 uses the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the above-described target heat absorber temperature TEO which is the target value of the compressor 2. The number of revolutions NC is controlled. (5) MAX cooling mode (maximum cooling mode) Next, in the MAX cooling mode as the maximum cooling mode, the heat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 17 and closes the electromagnetic valve 21.
- the electromagnetic valve 30 is closed, the electromagnetic valve 40 is opened, and the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is fully closed. Then, the compressor 2 is operated and the auxiliary heater 23 is not energized.
- the air conditioning controller 20 operates the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 keeps the air in the air flow passage 3 from passing through the auxiliary heater 23 and the radiator 4 of the heating heat exchange passage 3 ⁇ / b> A. However, there is no problem even if it is ventilated somewhat.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 to the refrigerant pipe 13G flows into the bypass pipe 35 without going to the radiator 4, passes through the electromagnetic valve 40, and is connected to the refrigerant pipe on the downstream side of the outdoor expansion valve 6. 13E.
- the outdoor expansion valve 6 since the outdoor expansion valve 6 is fully closed, the refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 is cooled and condensed by running there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15.
- the refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16.
- the refrigerant is supercooled.
- the refrigerant that has exited the supercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. The air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time is cooled. In addition, since moisture in the air condenses and adheres to the heat absorber 9, the air in the air flow passage 3 is dehumidified.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through.
- the outdoor expansion valve 6 since the outdoor expansion valve 6 is fully closed, similarly, it is possible to suppress or prevent the disadvantage that the refrigerant discharged from the compressor 2 flows backward from the outdoor expansion valve 6 into the radiator 4. . Thereby, the fall of a refrigerant
- the high-temperature refrigerant flows through the radiator 4 in the cooling mode described above, direct heat conduction from the radiator 4 to the HVAC unit 10 occurs not a little, but in this MAX cooling mode, the refrigerant flows into the radiator 4. Therefore, the air in the air flow passage 3 from the heat absorber 9 is not heated by the heat transmitted from the radiator 4 to the HVAC unit 10. Therefore, powerful cooling of the passenger compartment is performed, and particularly in an environment where the outside air temperature Tam is high, the passenger compartment can be quickly cooled to realize comfortable air conditioning in the passenger compartment.
- the heat pump controller 32 is also connected to the compressor based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO, which is the target value. 2 is controlled.
- the control apparatus 11 of an Example stops the compressor 2 and the outdoor air blower 15 of the heat pump apparatus HP, when the excessive frost arises in the outdoor heat exchanger 7, etc., and the auxiliary heater 23 And an auxiliary heater single mode in which the vehicle interior is heated only by the auxiliary heater 23.
- the heat pump controller 32 controls energization (heat generation) of the auxiliary heater 23 based on the auxiliary heater temperature Tptc detected by the auxiliary heater temperature sensor 50 and the target heater temperature TCO described above.
- the air conditioning controller 20 operates the indoor blower 27, and the air mix damper 28 passes the air in the air flow passage 3 blown out from the indoor blower 27 to the auxiliary heater 23 of the heat exchange passage 3A for heating, and the air volume is reduced. The state to be adjusted. Since the air heated by the auxiliary heater 23 is blown into the vehicle interior from each of the air outlets 29A to 29C, the vehicle interior is thereby heated. (7) Switching of operation mode
- the air-conditioning controller 20 calculates the target blowing temperature TAO mentioned above from following formula (I).
- This target blowing temperature TAO is a target value of the temperature of the air blown into the passenger compartment.
- TAO (Tset ⁇ Tin) ⁇ K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam)) (I)
- Tset is a set temperature in the passenger compartment set by the air conditioning operation unit 53
- Tin is a room temperature detected by the inside air temperature sensor 37
- K is a coefficient
- Tbal is a set temperature Tset
- SUN is a balance value calculated from the outside air temperature Tam detected by the outside air temperature sensor 33.
- this target blowing temperature TAO is so high that the outside temperature Tam is low, and it falls as the outside temperature Tam rises.
- the heat pump controller 32 determines which one of the above operation modes based on the outside air temperature Tam (detected by the outside air temperature sensor 33) transmitted from the air conditioning controller 20 via the vehicle communication bus 65 and the target outlet temperature TAO. The operation mode is selected and each operation mode is transmitted to the air conditioning controller 20 via the vehicle communication bus 65.
- the outside air temperature Tam the humidity in the passenger compartment
- the target blowing temperature TAO the heating temperature TH (the temperature of the air on the leeward side of the radiator 4, estimated value)
- the target heater temperature TCO the heat sink temperature Te
- the heating mode, dehumidification heating mode, and dehumidification are accurately performed according to the environmental conditions and necessity of dehumidification.
- FIG. 7 is a diagram for explaining operation mode switching control related to the heat pump device HP by the heat pump controller 32.
- the operation mode of the heat pump device HP is the heating mode.
- the dehumidifying heating mode, the dehumidifying cooling mode, the cooling mode, and the MAX cooling mode is selected.
- the dehumidification request may be transmitted from the air conditioning controller 20 based on a manual operation to the air conditioning operation unit 53 in addition to the case where the heat pump controller 32 determines.
- the case where the auxiliary heater 23 is abnormal will be described in detail later.
- FIG. 4 is a control block diagram of the heat pump controller 32 that determines the target rotational speed (compressor target rotational speed) TGNCh of the compressor 2 for heating mode.
- the above-mentioned TH for calculating the air volume ratio SW is the temperature of the leeward air of the radiator 4 (hereinafter referred to as the heating temperature), and the heat pump controller 32 calculates the first-order lag calculation formula (II) shown below.
- TH (INTL ⁇ TH0 + Tau ⁇ THz) / (Tau + INTL) (II)
- INTL is the calculation cycle (constant)
- Tau is the time constant of the primary delay
- TH0 the steady value of the heating temperature TH in the steady state before the primary delay calculation
- THz is the previous value of the heating temperature TH.
- the heat pump controller 32 changes the time constant Tau and the steady value TH0 according to the operation mode described above, thereby making the above-described estimation formula (II) different depending on the operation mode, and estimates the heating temperature TH.
- the heating temperature TH is transmitted to the air conditioning controller 20 via the vehicle communication bus 65.
- the target radiator pressure PCO is calculated by the target value calculator 59 based on the target subcooling degree TGSC and the target heater temperature TCO.
- the F / B (feedback) manipulated variable calculator 60 calculates the F / B manipulated variable TGNChfb of the compressor target rotational speed based on the target radiator pressure PCO and the radiator pressure PCI that is the refrigerant pressure of the radiator 4. To do.
- the F / F manipulated variable TGNCnff computed by the F / F manipulated variable computing unit 58 and the TGNChfb computed by the F / B manipulated variable computing unit 60 are added by the adder 61, and the control upper limit value and the control are controlled by the limit setting unit 62. After the lower limit is set, it is determined as the compressor target rotational speed TGNCh. In the heating mode, the heat pump controller 32 controls the rotational speed NC of the compressor 2 based on the compressor target rotational speed TGNCh. (9) Control of Compressor 2 and Auxiliary Heater 23 in Dehumidifying Heating Mode by Heat Pump Controller 32 On the other hand, FIG.
- FIG. 5 determines a target rotational speed (compressor target rotational speed) TGNCc of the compressor 2 for the dehumidifying and heating mode.
- 4 is a control block diagram of a heat pump controller 32.
- FIG. The F / F manipulated variable calculation unit 63 of the heat pump controller 32 is a target heat release that is a target value of the outside air temperature Tam, the volumetric air volume Ga of the air flowing into the air flow passage 3, and the pressure of the radiator 4 (radiator pressure PCI).
- the F / F manipulated variable TGNCcff of the compressor target rotational speed is calculated.
- the F / B operation amount calculation unit 64 calculates the F / B operation amount TGNCcfb of the compressor target rotational speed based on the target heat absorber temperature TEO (transmitted from the air conditioning controller 20) and the heat absorber temperature Te. Then, the F / F manipulated variable TGNCcff computed by the F / F manipulated variable computing unit 63 and the F / B manipulated variable TGNCcfb computed by the F / B manipulated variable computing unit 64 are added by the adder 66, and the limit setting unit 67 After the control upper limit value and the control lower limit value are set, the compressor target rotational speed TGNCc is determined.
- the heat pump controller 32 controls the rotational speed NC of the compressor 2 based on the compressor target rotational speed TGNCc.
- FIG. 6 is a control block diagram of the heat pump controller 32 that determines the auxiliary heater required capacity TGQPTC of the auxiliary heater 23 in the dehumidifying heating mode.
- the subtractor 73 of the heat pump controller 32 receives the target heater temperature TCO and the auxiliary heater temperature Tptc, and calculates a deviation (TCO ⁇ Tptc) between the target heater temperature TCO and the auxiliary heater temperature Tptc. This deviation (TCO-Tptc) is input to the F / B control unit 74.
- the F / B control unit 74 eliminates the deviation (TCO-Tptc) so that the auxiliary heater temperature Tptc becomes the target heater temperature TCO.
- the required capacity F / B manipulated variable is calculated.
- the auxiliary heater required capability F / B manipulated variable calculated by the F / B control unit 74 is determined as the auxiliary heater required capability TGQPTC after the limit setting unit 76 limits the control upper limit value and the control lower limit value. .
- the controller 32 controls energization of the auxiliary heater 23 based on the auxiliary heater required capacity TGQPTC, thereby generating heat (heating) of the auxiliary heater 23 so that the auxiliary heater temperature Tptc becomes the target heater temperature TCO. To control.
- the heat pump controller 32 controls the operation of the compressor based on the heat absorber temperature Te and the target heat absorber temperature TEO, and controls the heat generation of the auxiliary heater 23 based on the target heater temperature TCO.
- cooling and dehumidification by the heat absorber 9 and heating by the auxiliary heater 23 in the dehumidifying heating mode are accurately controlled.
- the heat pump controller 32 is, for example, -When the auxiliary heater 23 itself has failed (disconnection, short circuit), or -If the auxiliary heater temperature sensor 50 is broken (disconnected, shorted), or -If data communication with the auxiliary heater 23 via the vehicle communication bus 65 is abnormal / disrupted, It is determined that the auxiliary heater 23 cannot be controlled. Note that disconnection or short circuit is detected based on an abnormal voltage value or the like.
- the heat pump controller 32 detects the abnormality of the auxiliary heater 23 as described above in the heating mode, the dehumidifying heating mode, and the auxiliary heater single mode, and determines that the auxiliary heater 23 has become uncontrollable, the energization of the auxiliary heater 23 is performed. Stop control.
- the mode is switched to the dehumidifying and cooling mode (first operation mode) (both in FIG. 7). Even in the dehumidifying and cooling mode, since the refrigerant flows through the radiator 4, a certain amount of heating is possible in relation to the set temperature in the passenger compartment.
- the heat pump controller 32 continues the operation of the heat pump device HP in the operation mode. is there.
- the heat pump controller 32 Fail-safe control when the heat pump device HP is not controllable
- the heat pump controller 32 cannot control the heat pump device HP normally. Therefore, the heat pump controller 32 is, for example, -When the outdoor expansion valve 6 is faulty (disconnection, short circuit, step-out, controller of the outdoor expansion valve 6), or ⁇ When each solenoid valve fails (disconnection, short circuit), or ⁇ Each temperature sensor and pressure sensor has failed (disconnection, short circuit), or When the data communication between the compressor 2 or the air conditioning controller 20 and the heat pump controller 32 via the vehicle communication bus 65 is abnormal / disrupted, It is determined that the heat pump apparatus HP cannot be controlled.
- disconnection or short circuit is detected based on an abnormal voltage value or the like.
- the heat pump controller 32 detects the abnormality of the heat pump apparatus HP as described above and determines that the heat pump apparatus HP has become uncontrollable in a state where the heat pump apparatus HP is in operation, the heat pump apparatus HP operates the heat pump apparatus HP. Stop. Then, the mode is switched to the auxiliary heater single mode in which only the auxiliary heater 23 is energized. Actually, when the current mode is the heating mode, the dehumidifying heating mode, or the dehumidifying cooling mode, the auxiliary heater 23 is energized to continue heating the vehicle interior.
- the heat pump controller 32 uses the other to continue heating the vehicle interior. Even if one of the auxiliary heaters 23 has a device failure, sensor failure, communication abnormality, etc., and it is determined that control is impossible, heating of the vehicle interior can be continued by the other. Accordingly, even when an abnormality occurs in which either the heat pump device HP or the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable, the passenger compartment can be heated as much as possible to reduce passenger discomfort.
- the heat pump device HP is in the dehumidifying heating mode, the MAX cooling mode, or the auxiliary heater single mode (second operation mode) in which the refrigerant does not flow to the radiator 4 when the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable.
- the heat pump controller 32 executes the heating mode when the outside air temperature Tam is low, or when it is not necessary to dehumidify the vehicle interior, and when the outside air temperature Tam is high and the vehicle interior needs to be dehumidified. Since the dehumidifying and cooling mode is executed, heating and dehumidification of the passenger compartment can be performed without any trouble even when the auxiliary heater 23 is abnormal.
- FIG. 8 shows a block diagram of a vehicle air conditioner 1 of another embodiment to which the present invention is applied.
- the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or similar functions.
- the outlet of the supercooling section 16 is connected to the check valve 18, and the outlet of the check valve 18 is connected to the refrigerant pipe 13B.
- the check valve 18 has a forward direction on the refrigerant pipe 13B (indoor expansion valve 8) side.
- the refrigerant pipe 13E on the outlet side of the radiator 4 is branched before the outdoor expansion valve 6, and the branched refrigerant pipe (hereinafter referred to as second bypass pipe) 13F is an electromagnetic valve 22 (for dehumidification).
- the solenoid valve 22 is also connected to the output of the heat pump controller 32. Further, the bypass device 45 including the bypass pipe 35, the electromagnetic valve 30 and the electromagnetic valve 40 in FIG. 1 of the above-described embodiment is not provided. Others are the same as in FIG. With the above configuration, the operation of the vehicle air conditioner 1 of this embodiment will be described.
- the heat pump controller 32 switches between the heating mode, the dehumidifying heating mode, the internal cycle mode, the dehumidifying cooling mode, the cooling mode, and the auxiliary heater single mode (the MAX cooling mode is present in this embodiment). do not do).
- the electromagnetic valve 17 (for cooling) is closed. Further, the electromagnetic valve 22 (for dehumidification) is opened. Then, the compressor 2 is operated.
- the air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating.
- the auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume is also adjusted. [0099] Thereby, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G.
- the air in the air flow path 3 that has flowed into the heat exchange path 3A for heating is passed through the heat radiator 4, the air in the air flow path 3 is heated by the high-temperature refrigerant in the heat radiator 4, while the heat radiator The refrigerant in 4 is deprived of heat by the air and cooled to condense.
- the refrigerant liquefied in the radiator 4 exits the radiator 4 and then reaches the outdoor expansion valve 6 through the refrigerant pipe 13E.
- the refrigerant flowing into the outdoor expansion valve 6 is decompressed there and then flows into the outdoor heat exchanger 7.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 evaporates, and pumps up heat from the outside air that is ventilated by traveling or by the outdoor blower 15.
- the refrigerant circuit of the heat pump device HP serves as a heat pump.
- the low-temperature refrigerant exiting the outdoor heat exchanger 7 enters the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the refrigerant pipe 13A, the solenoid valve 21 and the refrigerant pipe 13D, and is gas-liquid separated there. Repeated circulation inhaled. Further, a part of the condensed refrigerant flowing through the refrigerant pipe 13E through the radiator 4 is diverted, passes through the electromagnetic valve 22, and reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19 from the second bypass pipe 13F and the refrigerant pipe 13B. It becomes like this.
- the refrigerant After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. Since the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time condenses and adheres to the heat absorber 9, the air is cooled and dehumidified.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 merges with the refrigerant from the refrigerant pipe 13D in the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and then repeats circulation sucked into the compressor 2 through the accumulator 12. Since the air dehumidified by the heat absorber 9 is reheated in the process of passing through the radiator 4, dehumidifying heating in the passenger compartment is thereby performed.
- the air conditioning controller 20 transmits the target heater temperature TCO (target value of the radiator outlet temperature TCI) calculated from the target blowing temperature TAO to the heat pump controller 32.
- the heat pump controller 32 calculates a target radiator pressure PCO (target value of the radiator pressure PCI) from the target heater temperature TCO, and the refrigerant of the radiator 4 detected by the target radiator pressure PCO and the radiator pressure sensor 47.
- the rotational speed NC of the compressor 2 is controlled based on the pressure (radiator pressure PCI. High pressure of the refrigerant circuit of the heat pump device HP), and heating by the radiator 4 is controlled.
- the heat pump controller 32 controls the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 based on the temperature Te of the heat absorber 9 detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO transmitted from the air conditioning controller 20.
- (13) Internal cycle mode of the vehicle air conditioner 1 of FIG. 8 In the internal cycle mode, the heat pump controller 32 fully closes the outdoor expansion valve 6 in the dehumidifying and heating mode (fully closed position).
- the solenoid valve 21 is closed. Since the outdoor expansion valve 6 and the electromagnetic valve 21 are closed, the inflow of refrigerant to the outdoor heat exchanger 7 and the outflow of refrigerant from the outdoor heat exchanger 7 are blocked.
- the refrigerant flowing through the second bypass pipe 13F reaches the indoor expansion valve 8 via the internal heat exchanger 19 from the refrigerant pipe 13B. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. Since the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time condenses and adheres to the heat absorber 9, the air is cooled and dehumidified.
- the refrigerant evaporated in the heat absorber 9 flows through the refrigerant pipe 13 ⁇ / b> C through the internal heat exchanger 19 and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 through the accumulator 12. Since the air dehumidified by the heat absorber 9 is reheated in the process of passing through the radiator 4, dehumidifying heating in the passenger compartment is thereby performed. Since the refrigerant is circulated between the radiator 4 (radiation) and the heat absorber 9 (heat absorption) in the passage 3, heat from the outside air is not pumped up, and heating for the consumed power of the compressor 2 is performed. Ability is demonstrated.
- the air conditioning controller 20 transmits the target heater temperature TCO (target value of the radiator outlet temperature TCI) calculated from the target outlet temperature TAO to the heat pump controller 32.
- the heat pump controller 32 calculates the target radiator pressure PCO (target value of the radiator pressure PCI) from the transmitted target heater temperature TCO, and the target radiator pressure PCO and the radiator 4 detected by the radiator pressure sensor 47.
- the number of revolutions NC of the compressor 2 is controlled based on the refrigerant pressure (radiator pressure PCI, high pressure in the refrigerant circuit of the heat pump device HP), and heating by the radiator 4 is controlled.
- FIG. 9 is a figure explaining the switching control of the operation mode regarding the heat pump apparatus HP by the heat pump controller 32 in the case of this Example.
- the operation mode of the heat pump device HP is the heating mode.
- any one of the dehumidifying heating mode, the internal cycle mode, the dehumidifying cooling mode, and the cooling mode is selected.
- Fail-safe control in the embodiment of FIG. 8 when an abnormality that causes the heat pump device HP to become uncontrollable occurs, fail-safe by the auxiliary heater 23 is executed as in (11-2) described above. However, in the case of this embodiment, the failure of the electromagnetic valve 22 is also added to the judgment basis. The case where both the heat pump device HP and the auxiliary heater 23 become abnormal is the same as (11-3) described above.
- the auxiliary heater 23 when the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable, the heating in the vehicle interior is continued by executing the heating mode or the dehumidifying cooling mode according to the same determination as in (11-2) above. To do. It should be noted that the numerical values shown in the embodiments are not limited thereto, and should be appropriately set according to the apparatus to be applied. Further, the auxiliary heating device is not limited to the auxiliary heater 23 shown in the embodiment, and a heat medium circulation circuit that heats the air in the air flow passage 3 by circulating the heat medium heated by the heater or an engine. You may utilize the heater core etc. which circulate through the heated radiator water.
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Abstract
Provided is a vehicle air-conditioning device capable of maintaining heating in the passenger compartment to the maximum extent possible even in cases where a heat pump device and an auxiliary heating device cannot be controlled. A vehicle air-conditioning device (1) in which a heat pump controller causes a refrigerant discharged from a compressor to release heat through a radiator (4) and/or causes an auxiliary heater (23) to generate heat, thereby heating the passenger compartment, wherein, in case one of a heat pump device (HP) and the auxiliary heater (23) cannot be controlled, the heat pump controller maintains heating in the passenger compartment using the other device.
Description
本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ式の空気調和装置に関するものである。
The present invention relates to a heat pump type air conditioner that air-conditions the interior of a vehicle.
近年の環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室外側に設けられて冷媒を吸熱させる室外熱交換器を有するヒートポンプ装置を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させることで車室内を暖房すると共に、電気ヒータを用いた補助加熱手段を設けて、車室内の暖房に寄与させるものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have become popular due to the emergence of environmental problems. As an air conditioner that can be applied to such a vehicle, a compressor that compresses and discharges the refrigerant, a radiator that is provided on the vehicle interior side and dissipates the refrigerant, and is provided on the vehicle exterior side. A heat pump device having an outdoor heat exchanger that absorbs heat from the refrigerant is provided, the refrigerant discharged from the compressor is dissipated in the radiator, and the refrigerant dissipated in the radiator is absorbed in the outdoor heat exchanger to heat the vehicle interior. In addition, an auxiliary heating means using an electric heater is provided to contribute to the heating of the passenger compartment (for example, see Patent Document 1).
ここで、係る車両用空気調和装置においては、ヒートポンプ装置に機器の故障が発生して制御不能に陥った場合、従来では運転を停止していた。そのため、車室内の暖房が停止し、乗員に不快感を与えてしまう問題があった。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ヒートポンプ装置や補助加熱装置が制御不能に陥った場合にも、車室内の暖房を可能な限り継続することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 Here, in such an air conditioning apparatus for a vehicle, when an equipment failure occurs in the heat pump apparatus and it becomes uncontrollable, the operation is conventionally stopped. For this reason, there is a problem that heating in the passenger compartment is stopped and the passengers feel uncomfortable.
The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and even when the heat pump device or the auxiliary heating device falls out of control, the heating of the vehicle interior can be continued as much as possible. An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can be used.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ヒートポンプ装置や補助加熱装置が制御不能に陥った場合にも、車室内の暖房を可能な限り継続することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 Here, in such an air conditioning apparatus for a vehicle, when an equipment failure occurs in the heat pump apparatus and it becomes uncontrollable, the operation is conventionally stopped. For this reason, there is a problem that heating in the passenger compartment is stopped and the passengers feel uncomfortable.
The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and even when the heat pump device or the auxiliary heating device falls out of control, the heating of the vehicle interior can be continued as much as possible. An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can be used.
本発明の車両用空気調和装置は、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を圧縮する圧縮機及び冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器を有するヒートポンプ装置と、空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための補助加熱装置と、制御装置とを備え、この制御装置により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させることにより、及び/又は、補助加熱装置を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされたものであって、制御装置は、ヒートポンプ装置と補助加熱装置のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続することを特徴とする。
請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明においてヒートポンプ装置は、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、制御装置は、放熱器に冷媒を流す第1の運転モードと、放熱器に冷媒を流さない第2の運転モードを切り換えて実行すると共に、補助加熱装置が制御不能に陥ったときに第2の運転モードを実行している場合は、第1の運転モードに切り換えることを特徴とする。
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、第1の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器から室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有し、外気温度が低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合、暖房モードを実行すると共に、外気温度が高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行することを特徴とする。
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、請求項2又は請求項3の発明において制御装置は、第2の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードのうちの何れか一方、若しくは、双方を有することを特徴とする。
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、ヒートポンプ装置と補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合、運転を停止することを特徴とする。
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、ヒートポンプ装置、及び/又は、補助加熱装置に、機器の故障、センサの故障、通信異常のうちの何れか一つが発生した場合、制御不能と判断することを特徴とする。 The air conditioner for a vehicle according to the present invention heats the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage by dissipating heat from the air flow passage through which the air supplied to the vehicle compartment flows, the compressor for compressing the refrigerant, and the refrigerant. A heat pump device having a heat radiator, an auxiliary heating device for heating the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage, and a control device. With this control device, the refrigerant discharged from the compressor is radiated by the heat radiator. The vehicle interior can be heated by dissipating heat at the heat source and / or by heating the auxiliary heating device, and the control device has either one of the heat pump device and the auxiliary heating device. When the vehicle falls out of control, heating of the passenger compartment is continued using the other.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the vehicle air conditioner according to the first aspect, wherein the heat pump device is provided outside the vehicle cabin, and a heat absorber for absorbing the refrigerant to cool the air supplied from the air flow passage to the vehicle cabin. The controller further includes an outdoor heat exchanger, and the controller switches between the first operation mode in which the refrigerant flows through the radiator and the second operation mode in which the refrigerant does not flow through the radiator, and the auxiliary heating device controls When the second operation mode is executed when it becomes impossible, it is switched to the first operation mode.
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle air conditioner according to the third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control device causes the refrigerant discharged from the compressor to flow through the radiator to dissipate the heat and depressurizes the refrigerant that has radiated After that, the heating mode in which heat is absorbed by the outdoor heat exchanger, and the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow from the radiator to the outdoor heat exchanger to dissipate the heat in the radiator and the outdoor heat exchanger, and the radiated refrigerant is After depressurization, it has a dehumidifying and cooling mode in which heat is absorbed by a heat sink, and when the outside air temperature is low or when there is no need to dehumidify the passenger compartment, the heating mode is executed and the outside air temperature is high, When it is necessary to dehumidify, the dehumidifying and cooling mode is executed.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicle air conditioner according to the second or third aspect of the present invention, wherein the control device, as the second operation mode, does not allow the refrigerant discharged from the compressor to flow to the radiator without passing through the outdoor heat. Dehumidifying and heating mode in which heat is released by flowing through the exchanger, depressurizing the refrigerant that has been radiated, and then absorbed by the heat absorber, and the auxiliary heating device generates heat, and the refrigerant discharged from the compressor is not flown to the outdoor It is characterized by having either one or both of the maximum cooling modes in which the refrigerant flows through the heat exchanger to dissipate the heat, depressurizes the dissipated refrigerant, and absorbs heat by the heat absorber.
The vehicle air conditioner according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the control device stops the operation when both the heat pump device and the auxiliary heating device become uncontrollable.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the air conditioning apparatus for a vehicle according to any one of the above aspects, wherein the control device includes any one of a device failure, a sensor failure, and a communication abnormality in the heat pump device and / or the auxiliary heating device. If it occurs, it is determined that control is impossible.
請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明においてヒートポンプ装置は、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、制御装置は、放熱器に冷媒を流す第1の運転モードと、放熱器に冷媒を流さない第2の運転モードを切り換えて実行すると共に、補助加熱装置が制御不能に陥ったときに第2の運転モードを実行している場合は、第1の運転モードに切り換えることを特徴とする。
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、第1の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器から室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有し、外気温度が低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合、暖房モードを実行すると共に、外気温度が高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行することを特徴とする。
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、請求項2又は請求項3の発明において制御装置は、第2の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードのうちの何れか一方、若しくは、双方を有することを特徴とする。
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、ヒートポンプ装置と補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合、運転を停止することを特徴とする。
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、ヒートポンプ装置、及び/又は、補助加熱装置に、機器の故障、センサの故障、通信異常のうちの何れか一つが発生した場合、制御不能と判断することを特徴とする。 The air conditioner for a vehicle according to the present invention heats the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage by dissipating heat from the air flow passage through which the air supplied to the vehicle compartment flows, the compressor for compressing the refrigerant, and the refrigerant. A heat pump device having a heat radiator, an auxiliary heating device for heating the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage, and a control device. With this control device, the refrigerant discharged from the compressor is radiated by the heat radiator. The vehicle interior can be heated by dissipating heat at the heat source and / or by heating the auxiliary heating device, and the control device has either one of the heat pump device and the auxiliary heating device. When the vehicle falls out of control, heating of the passenger compartment is continued using the other.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the vehicle air conditioner according to the first aspect, wherein the heat pump device is provided outside the vehicle cabin, and a heat absorber for absorbing the refrigerant to cool the air supplied from the air flow passage to the vehicle cabin. The controller further includes an outdoor heat exchanger, and the controller switches between the first operation mode in which the refrigerant flows through the radiator and the second operation mode in which the refrigerant does not flow through the radiator, and the auxiliary heating device controls When the second operation mode is executed when it becomes impossible, it is switched to the first operation mode.
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle air conditioner according to the third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control device causes the refrigerant discharged from the compressor to flow through the radiator to dissipate the heat and depressurizes the refrigerant that has radiated After that, the heating mode in which heat is absorbed by the outdoor heat exchanger, and the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow from the radiator to the outdoor heat exchanger to dissipate the heat in the radiator and the outdoor heat exchanger, and the radiated refrigerant is After depressurization, it has a dehumidifying and cooling mode in which heat is absorbed by a heat sink, and when the outside air temperature is low or when there is no need to dehumidify the passenger compartment, the heating mode is executed and the outside air temperature is high, When it is necessary to dehumidify, the dehumidifying and cooling mode is executed.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicle air conditioner according to the second or third aspect of the present invention, wherein the control device, as the second operation mode, does not allow the refrigerant discharged from the compressor to flow to the radiator without passing through the outdoor heat. Dehumidifying and heating mode in which heat is released by flowing through the exchanger, depressurizing the refrigerant that has been radiated, and then absorbed by the heat absorber, and the auxiliary heating device generates heat, and the refrigerant discharged from the compressor is not flown to the outdoor It is characterized by having either one or both of the maximum cooling modes in which the refrigerant flows through the heat exchanger to dissipate the heat, depressurizes the dissipated refrigerant, and absorbs heat by the heat absorber.
The vehicle air conditioner according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the control device stops the operation when both the heat pump device and the auxiliary heating device become uncontrollable.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the air conditioning apparatus for a vehicle according to any one of the above aspects, wherein the control device includes any one of a device failure, a sensor failure, and a communication abnormality in the heat pump device and / or the auxiliary heating device. If it occurs, it is determined that control is impossible.
本発明によれば、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を圧縮する圧縮機及び冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器を有するヒートポンプ装置と、空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための補助加熱装置と、制御装置とを備え、この制御装置により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させることにより、及び/又は、補助加熱装置を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置において、制御装置が、ヒートポンプ装置と補助加熱装置のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続するようにしたので、例えば、請求項6の発明の如く制御装置が、ヒートポンプ装置か補助加熱装置の一方に、機器の故障、センサの故障、通信異常のうちの何れか一つが発生し、制御不能と判断した場合にも、他方により車室内の暖房を継続することができるようになる。これにより、ヒートポンプ装置又は補助加熱装置の何れかが制御不能となる異常時にも、可能な限り車室内の暖房を行って乗員の不快感を低減することが可能となる。
ここで、ヒートポンプ装置が、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、制御装置が、放熱器に冷媒を流す第1の運転モードと、放熱器に冷媒を流さない第2の運転モードを切り換えて実行する場合に、補助加熱装置が制御不能に陥ったときに第2の運転モードを実行している場合には、第1の運転モードに切り換えるようにすることで、補助加熱装置の異常時にも放熱器からの放熱で支障無く車室内を暖房することができるようになる。
尚、制御装置が実行する第2の運転モードは、例えば請求項4の発明の如き、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モード、或いは、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードである。
また、請求項3の発明の如く制御装置が実行する第1の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器から室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有するとき、外気温度が低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合は暖房モードを実行すると共に、外気温度が高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行するようにすれば、補助加熱装置の異常時にも、車室内の暖房と除湿を支障無く行うことができるようになる。
更に、ヒートポンプ装置と補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合には、請求項5の発明の如く制御装置により運転を停止することで、それ以上機器に損傷が生じる危惧も解消されるものである。 According to the present invention, the air flow passage through which the air supplied to the vehicle interior circulates, the compressor for compressing the refrigerant, and the radiator for heating the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage by dissipating the refrigerant. A heat pump device, an auxiliary heating device for heating air supplied from the air flow passage to the vehicle interior, and a control device, and the control device radiates the refrigerant discharged from the compressor with a radiator. In a vehicle air conditioner that is capable of heating the interior of the vehicle by generating heat and / or heating the auxiliary heating device, the control device cannot control either the heat pump device or the auxiliary heating device. When the vehicle falls into the state, the heating of the vehicle interior is continued using the other, so that, for example, as in the invention ofclaim 6, the control device is connected to either the heat pump device or the auxiliary heating device. Disabled, sensor failure, occurs any one of the communication abnormality, if it is determined that the uncontrollable also, it is possible to continue the vehicle interior heating by the other. Thus, even when an abnormality occurs in which either the heat pump device or the auxiliary heating device becomes uncontrollable, the passenger compartment can be heated as much as possible to reduce passenger discomfort.
Here, the heat pump device further includes a heat absorber for absorbing the refrigerant to cool the air supplied from the air flow passage to the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger provided outside the vehicle interior, and the control device includes: When the first operation mode in which the refrigerant flows through the radiator and the second operation mode in which the refrigerant does not flow through the radiator are switched and executed, the second operation mode is set when the auxiliary heating device falls out of control. When the operation is being performed, by switching to the first operation mode, the vehicle interior can be heated without any problem by heat radiation from the radiator even when the auxiliary heating device is abnormal.
The second operation mode executed by the control device is, for example, as in the invention ofclaim 4, the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow through the outdoor heat exchanger without flowing through the radiator, and the heat is released. After depressurizing the refrigerant, the heat is absorbed by the heat sink, and the auxiliary heating device generates heat, or the refrigerant discharged from the compressor flows to the outdoor heat exchanger without flowing to the heat radiator to dissipate the heat. This is a maximum cooling mode in which the refrigerant is depressurized and then absorbed by a heat absorber.
Further, as a first operation mode executed by the control device as in the third aspect of the invention, the refrigerant discharged from the compressor is caused to flow through the radiator to dissipate the heat, and after the decompressed refrigerant is decompressed, the outdoor heat exchanger A heating mode in which heat is absorbed by the compressor, and after the refrigerant discharged from the compressor flows from the radiator to the outdoor heat exchanger to dissipate heat in the radiator and the outdoor heat exchanger, the heat dissipated refrigerant is decompressed, and then the heat absorber When there is a dehumidifying and cooling mode that absorbs heat at the outside, when the outside air temperature is low, or when there is no need to dehumidify the passenger compartment, the heating mode is executed and the outside air temperature is high and the passenger compartment needs to be dehumidified. If the dehumidifying and cooling mode is executed, heating and dehumidification of the passenger compartment can be performed without any trouble even when the auxiliary heating device is abnormal.
Furthermore, when both the heat pump device and the auxiliary heating device have become uncontrollable, the risk of further damage to the equipment is eliminated by stopping the operation by the control device as in the invention of claim 5. It is.
ここで、ヒートポンプ装置が、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、制御装置が、放熱器に冷媒を流す第1の運転モードと、放熱器に冷媒を流さない第2の運転モードを切り換えて実行する場合に、補助加熱装置が制御不能に陥ったときに第2の運転モードを実行している場合には、第1の運転モードに切り換えるようにすることで、補助加熱装置の異常時にも放熱器からの放熱で支障無く車室内を暖房することができるようになる。
尚、制御装置が実行する第2の運転モードは、例えば請求項4の発明の如き、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モード、或いは、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードである。
また、請求項3の発明の如く制御装置が実行する第1の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器から室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有するとき、外気温度が低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合は暖房モードを実行すると共に、外気温度が高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行するようにすれば、補助加熱装置の異常時にも、車室内の暖房と除湿を支障無く行うことができるようになる。
更に、ヒートポンプ装置と補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合には、請求項5の発明の如く制御装置により運転を停止することで、それ以上機器に損傷が生じる危惧も解消されるものである。 According to the present invention, the air flow passage through which the air supplied to the vehicle interior circulates, the compressor for compressing the refrigerant, and the radiator for heating the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage by dissipating the refrigerant. A heat pump device, an auxiliary heating device for heating air supplied from the air flow passage to the vehicle interior, and a control device, and the control device radiates the refrigerant discharged from the compressor with a radiator. In a vehicle air conditioner that is capable of heating the interior of the vehicle by generating heat and / or heating the auxiliary heating device, the control device cannot control either the heat pump device or the auxiliary heating device. When the vehicle falls into the state, the heating of the vehicle interior is continued using the other, so that, for example, as in the invention of
Here, the heat pump device further includes a heat absorber for absorbing the refrigerant to cool the air supplied from the air flow passage to the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger provided outside the vehicle interior, and the control device includes: When the first operation mode in which the refrigerant flows through the radiator and the second operation mode in which the refrigerant does not flow through the radiator are switched and executed, the second operation mode is set when the auxiliary heating device falls out of control. When the operation is being performed, by switching to the first operation mode, the vehicle interior can be heated without any problem by heat radiation from the radiator even when the auxiliary heating device is abnormal.
The second operation mode executed by the control device is, for example, as in the invention of
Further, as a first operation mode executed by the control device as in the third aspect of the invention, the refrigerant discharged from the compressor is caused to flow through the radiator to dissipate the heat, and after the decompressed refrigerant is decompressed, the outdoor heat exchanger A heating mode in which heat is absorbed by the compressor, and after the refrigerant discharged from the compressor flows from the radiator to the outdoor heat exchanger to dissipate heat in the radiator and the outdoor heat exchanger, the heat dissipated refrigerant is decompressed, and then the heat absorber When there is a dehumidifying and cooling mode that absorbs heat at the outside, when the outside air temperature is low, or when there is no need to dehumidify the passenger compartment, the heating mode is executed and the outside air temperature is high and the passenger compartment needs to be dehumidified. If the dehumidifying and cooling mode is executed, heating and dehumidification of the passenger compartment can be performed without any trouble even when the auxiliary heating device is abnormal.
Furthermore, when both the heat pump device and the auxiliary heating device have become uncontrollable, the risk of further damage to the equipment is eliminated by stopping the operation by the control device as in the invention of claim 5. It is.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり(何れも図示せず)、本発明の車両用空気調和装置1も、バッテリの電力で駆動されるものとする。即ち、実施例の車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房モードを行い、更に、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード(最大冷房モード)及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを選択的に実行するものである。
尚、上記暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードが後述する放熱器4に冷媒を流す本発明での第1の運転モードであり、除湿暖房モード、MAX冷房モード、補助ヒータ単独モードが放熱器4に冷媒を流さない本発明での第2の運転モードとなる。また、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するためのヒータとしての放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁6(減圧装置)と、車室外に設けられて冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁8(減圧装置)と、空気流通路3内に設けられ、冷房時及び除湿時に冷媒を吸熱させて車室内外から吸い込んで車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、ヒートポンプ装置HPの冷媒回路が構成されている。
そして、このヒートポンプ装置HPの冷媒回路には所定量の冷媒と潤滑用のオイルが充填されている。尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。
また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷房時に開放される電磁弁17を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは室内膨張弁8介して吸熱器9の入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。
また、過冷却部16と室内膨張弁8間の冷媒配管13Bは、吸熱器9の出口側の冷媒配管13Cと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器19を構成している。これにより、冷媒配管13Bを経て室内膨張弁8に流入する冷媒は、吸熱器9を出た低温の冷媒により冷却(過冷却)される構成とされている。
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される電磁弁21を介して内部熱交換器19の下流側における冷媒配管13Cに連通接続されている。この冷媒配管13Cがアキュムレータ12に接続され、アキュムレータ12は圧縮機2の冷媒吸込側に接続されている。更に、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の入口側に接続されている。
また、圧縮機2の吐出側と放熱器4の入口側の間の冷媒配管13Gには後述する除湿暖房とMAX冷房時に閉じられる電磁弁30(流路切換装置を構成する)が介設されている。この場合、冷媒配管13Gは電磁弁30の上流側でバイパス配管35に分岐しており、このバイパス配管35は除湿暖房とMAX冷房時に開放される電磁弁40(これも流路切換装置を構成する)を介して室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに連通接続されている。これらバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45が構成される。
このようなバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45を構成したことで、後述する如く圧縮機2から吐出された冷媒を室外熱交換器7に直接流入させる除湿暖房モードやMAX冷房モードと、圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4に流入させる暖房モードや除湿冷房モード、冷房モードとの切り換えを円滑に行うことができるようになる。
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環モード)と、車室外の空気である外気(外気導入モード)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
また、図1において23は実施例の車両用空気調和装置1に設けられた補助加熱装置(もう一つのヒータ)としての補助ヒータである。実施例の補助ヒータ23は電気ヒータであるPTCヒータにて構成されており、空気流通路3の空気の流れに対して、放熱器4の風上側(空気上流側)となる空気流通路3内に設けられている。そして、補助ヒータ23に通電されて発熱すると、吸熱器9を経て放熱器4に流入する空気流通路3内の空気が加熱される。即ち、この補助ヒータ23が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を行い、或いは、それを補完する。この実施例では前述した放熱器4とこの補助ヒータ23がヒータとなる。
ここで、HVACユニット10の吸熱器9より風下側(空気下流側)の空気流通路3は仕切壁10Aにより区画され、暖房用熱交換通路3Aとそれをバイパスするバイパス通路3Bとが形成されており、前述した放熱器4と補助ヒータ23は暖房用熱交換通路3Aに配置されている。
また、補助ヒータ23の風上側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を、補助ヒータ23及び放熱器4が配置された暖房用熱交換通路3Aに通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。
更に、放熱器4の風下側におけるHVACユニット10には、FOOT(フット)吹出口29A(第1の吹出口)、VENT(ベント)吹出口29B(FOOT吹出口29Aに対しては第2の吹出口、DEF吹出口29Cに対しては第1の吹出口)、DEF(デフ)吹出口29C(第2の吹出口)の各吹出口が形成されている。FOOT吹出口29Aは車室内の足下に空気を吹き出すための吹出口で、最も低い位置にある。また、VENT吹出口29Bは車室内の運転者の胸や顔付近に空気を吹き出すための吹出口で、FOOT吹出口29Aより上方にある。そして、DEF吹出口29Cは車両のフロントガラス内面に空気を吹き出すための吹出口で、他の吹出口29A、29Bよりも上方の最も高い位置にある。
そして、FOOT吹出口29A、VENT吹出口29B、及び、DEF吹出口29Cには、空気の吹き出し量を制御するFOOT吹出口ダンパ31A、VENT吹出口ダンパ31B、及び、DEF吹出口ダンパ31Cがそれぞれ設けられている。
次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ20及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2及び補助ヒータ23が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
空調コントローラ20は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ20の入力には、車両の外気温度(Tam)を検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれて吸熱器9に流入する空気の温度(吸込空気温度Tas)を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)の温度(室内温度Tin)を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、圧縮機2の吐出冷媒圧力(吐出圧力Pd)を検出する吐出圧力センサ42と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52の各出力と、設定温度や運転モードの切り換えを設定するための空調(エアコン)操作部53が接続されている。
また、空調コントローラ20の出力には、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、各吹出口ダンパ31A~31Cが接続され、それらは空調コントローラ20により制御される。
ヒートポンプコントローラ32は、主にヒートポンプ装置HPの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、圧縮機2の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ43と、圧縮機2の吸込冷媒圧力を検出する吸込圧力センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ55と、放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)を検出する放熱器温度センサ46と、放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の冷媒温度(吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、吸熱器9の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ49と、補助ヒータ23の温度(補助ヒータ温度Tptc)を検出する補助ヒータ温度センサ50と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ54と、室外熱交換器7の出口の冷媒圧力(室外熱交換器圧力PXO)を検出する室外熱交換器圧力センサ56の各出力が接続されている。
また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、室内膨張弁8と、電磁弁30(リヒート用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁40(バイパス用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2と補助ヒータ23はそれぞれコントローラを内蔵しており、圧縮機2と補助ヒータ23のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ20は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、吐出圧力センサ42、車速センサ52、空気流通路3に流入した空気の体積風量Ga(空調コントローラ20が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ20が算出)、空調操作部53の出力は空調コントローラ20から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32)は、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード(最大冷房モード)及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける冷媒の流れと制御の概略について説明する。
(1)暖房モード
ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁30(リヒート用)を開放し、電磁弁40(バイパス用)を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、ヒートポンプ装置HPの冷媒回路がヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)にて加熱された空気は各吹出口29A~29Cから吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は、空調コントローラ20が目標吹出温度TAOから算出する目標ヒータ温度TCO(放熱器温度TCIの目標値)から目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプHPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、放熱器温度センサ46が検出する放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCIに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCを制御する。
また、ヒートポンプコントローラ32はこの暖房モードにおいては、車室内空調に要求される暖房能力に対して放熱器4による暖房能力が不足する場合、その不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完するように補助ヒータ23の通電を制御する。即ち、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23との協調運転を実行することにより、快適な車室内暖房を実現し、且つ、室外熱交換器7の着霜も抑制する。このとき、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、空気流通路3を流通する空気は放熱器4の前に補助ヒータ23に通風されることになる。
ここで、補助ヒータ23が放熱器4の空気下流側に配置されていると、実施例の如くPTCヒータで補助ヒータ23を構成した場合には、補助ヒータ23に流入する空気の温度が放熱器4によって上昇するため、PTCヒータの抵抗値が大きくなり、電流値も低くなって発熱量が低下してしまうが、放熱器4の空気上流側に補助ヒータ23を配置することで、実施例の如くPTCヒータから構成される補助ヒータ23の能力を十分に発揮させることができるようになる。
(2)除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却され、且つ、当該空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は冷却され、且つ、除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
このとき、室外膨張弁6の弁開度は全閉とされているので、圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。更に、この除湿暖房モードにおいてヒートポンプコントローラ32は、補助ヒータ23に通電して発熱させる。これにより、吸熱器9にて冷却され、且つ、除湿された空気は補助ヒータ23を通過する過程で更に加熱され、温度が上昇するので車室内の除湿暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)と、空調コントローラ20が算出する吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御すると共に、補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCO(この場合、補助ヒータ温度Tptcの目標値となる)に基づいて補助ヒータ23の通電(発熱による加熱)を制御することで、吸熱器9での空気の冷却と除湿を適切に行いながら、補助ヒータ23による加熱で各吹出口29A~29Cから車室内に吹き出される空気温度の低下を的確に防止する。これにより、車室内に吹き出される空気を除湿しながら、その温度を適切な暖房温度に制御することが可能となり、車室内の快適且つ効率的な除湿暖房を実現することができるようになる。
尚、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、補助ヒータ23で加熱された空気は放熱器4を通過することになるが、この除湿暖房モードでは放熱器4に冷媒は流されないので、補助ヒータ23にて加熱された空気から放熱器4が吸熱してしまう不都合も解消される。即ち、放熱器4によって車室内に吹き出される空気の温度が低下してしまうことが抑制され、COPも向上することになる。
(3)除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を開放し、電磁弁40を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至り、開き気味で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。この除湿冷房モードではヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ23に通電しないので、吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱(暖房時よりも放熱能力は低い)される。これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は前述した目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCOを算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプ装置HPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4による加熱を制御する。
(4)冷房モード
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入すると共に、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので冷媒はそれを通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着する。
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気が各吹出口29A~29Cから車室内に吹き出されるので(一部は放熱器4を通過して熱交換する)、これにより車室内の冷房が行われることになる。また、この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(5)MAX冷房モード(最大冷房モード)
次に、最大冷房モードとしてのMAX冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に空気流通路3内の空気が通風されない状態とする。但し、多少通風されても支障はない。
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、同様に圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。
ここで、前述した冷房モードでは放熱器4に高温の冷媒が流れているため、放熱器4からHVACユニット10への直接の熱伝導が少なからず生じるが、このMAX冷房モードでは放熱器4に冷媒が流れないため、放熱器4からHVACユニット10に伝達される熱で吸熱器9からの空気流通路3内の空気が加熱されることも無くなる。そのため、車室内の強力な冷房が行われ、特に外気温度Tamが高いような環境下では、迅速に車室内を冷房して快適な車室内空調を実現することができるようになる。また、このMAX冷房モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(6)補助ヒータ単独モード
尚、実施例の制御装置11は室外熱交換器7に過着霜が生じた場合などに、ヒートポンプ装置HPの圧縮機2と室外送風機15を停止し、補助ヒータ23に通電してこの補助ヒータ23のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを有している。この場合にも、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱)を制御する。
また、空調コントローラ20は室内送風機27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出された空気流通路3内の空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23に通風し、風量を調整する状態とする。補助ヒータ23にて加熱された空気が各吹出口29A~29Cから車室内に吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
(7)運転モードの切換
空調コントローラ20は、下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam)) ・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する室内温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
ヒートポンプコントローラ32は、起動時には空調コントローラ20から車両通信バス65を介して送信される外気温度Tam(外気温度センサ33が検出する)と目標吹出温度TAOとに基づいて上記各運転モードのうちの何れかの運転モードを選択すると共に、各運転モードを車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信する。また、起動後は外気温度Tam、車室内の湿度、目標吹出温度TAO、後述する加熱温度TH(放熱器4の風下側の空気の温度。推定値)、目標ヒータ温度TCO、吸熱器温度Te、目標吸熱器温度TEO、車室内の除湿要求の有無、等のパラメータに基づいて各運転モードの切り換えを行うことで、環境条件や除湿の要否に応じて的確に暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード及び補助ヒータ単独モードを切り換えて車室内に吹き出される空気の温度を目標吹出温度TAOに制御し、快適且つ効率的な車室内空調を実現する。
図7は上記ヒートポンプコントローラ32によるヒートポンプ装置HPに関する運転モードの切換制御を説明する図である。補助ヒータ23が制御不能となる異常が発生していない場合であって、除湿要求が無いとき、ヒートポンプ装置HPの運転モードは暖房モードとなる。一方、補助ヒータ23に異常が無く、除湿要求がある場合には上記除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モードの何れかが選択されることになる。尚、除湿要求はヒートポンプコントローラ32が判断する場合の他、空調操作部53へのマニュアル操作に基づき、空調コントローラ20から送信されてくる場合もある。また、補助ヒータ23に異常がある場合については後に詳述する。
(8)ヒートポンプコントローラ32による暖房モードでの圧縮機2の制御
次に、図4を用いて前述した暖房モードにおける圧縮機2の制御について詳述する。図4は暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部58は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO−Te)/(TH−Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、放熱器4の温度の目標値である前述した目標ヒータ温度TCO(空調コントローラ20から送信される)と、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを演算する。
ここで、風量割合SWを算出する上記THは、放熱器4の風下側の空気の温度(以下、加熱温度と云う)であり、ヒートポンプコントローラ32が下記に示す一次遅れ演算の式(II)から推定する。
TH=(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL) ・・(II)
ここで、INTLは演算周期(定数)、Tauは一次遅れの時定数、TH0は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度THの定常値、THzは加熱温度THの前回値である。このように加熱温度THを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。
尚、ヒートポンプコントローラ32は前述した運転モードによって上記時定数Tau及び定常値TH0を変更することにより、上述した推定式(II)を運転モードによって異なるものとし、加熱温度THを推定する。そして、この加熱温度THは車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信される。
前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部59が演算する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部60はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器4の冷媒圧力である放熱器圧力PCIに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを演算する。そして、F/F操作量演算部58が演算したF/F操作量TGNCnffとF/B操作量演算部60が演算したTGNChfbは加算器61で加算され、リミット設定部62で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。前記暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNChに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(9)ヒートポンプコントローラ32による除湿暖房モードでの圧縮機2及び補助ヒータ23の制御
一方、図5は前記除湿暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部63は外気温度Tamと、空気流通路3に流入した空気の体積風量Gaと、放熱器4の圧力(放熱器圧力PCI)の目標値である目標放熱器圧力PCOと、吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)の目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを演算する。
また、F/B操作量演算部64は目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)と吸熱器温度Teに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcfbを演算する。そして、F/F操作量演算部63が演算したF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部64が演算したF/B操作量TGNCcfbは加算器66で加算され、リミット設定部67で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。除湿暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNCcに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
また、図6は除湿暖房モードにおける補助ヒータ23の補助ヒータ要求能力TGQPTCを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32の減算器73には目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcが入力され、目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcの偏差(TCO−Tptc)が算出される。この偏差(TCO−Tptc)はF/B制御部74に入力され、このF/B制御部74は偏差(TCO−Tptc)を無くして補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ要求能力F/B操作量を演算する。
このF/B制御部74で算出された補助ヒータ要求能力F/B操作量はリミット設定部76で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、補助ヒータ要求能力TGQPTCとして決定される。除湿暖房モードにおいては、コントローラ32はこの補助ヒータ要求能力TGQPTCに基づいて補助ヒータ23の通電を制御することにより、補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ23の発熱(加熱)を制御する。
このようにしてヒートポンプコントローラ32は、除湿暖房モードでは吸熱器温度Teと目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機の運転を制御すると共に、目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の発熱を制御することで、除湿暖房モードにおける吸熱器9による冷却と除湿、並びに、補助ヒータ23による加熱を的確に制御する。これにより、車室内に吹き出される空気をより適切に除湿しながら、その温度をより正確な暖房温度に制御することが可能となり、より一層快適且つ効率的な車室内の除湿暖房を実現することができるようになる。
(10)エアミックスダンパ28の制御
次に、図3を参照しながら空調コントローラ20によるエアミックスダンパ28の制御について説明する。図3においてGaは前述した空気流通路3に流入した空気の体積風量、Teは吸熱器温度、THは前述した加熱温度(放熱器4の風下側の空気の温度)である。
空調コントローラ20は、前述した如き式(下記式(III))により算出される暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWに基づき、当該割合の風量となるようにエアミックスダンパ28を制御することで放熱器4(及び補助ヒータ23)への通風量を調整する。
SW=(TAO−Te)/(TH−Te) ・・(III)
即ち、暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWは0≦SW≦1の範囲で変化し、「0」で暖房用熱交換通路3Aへの通風をせず、空気流通路3内の全ての空気をバイパス通路3Bに通風するエアミックス全閉状態、「1」で空気流通路3内の全ての空気を暖房用熱交換通路3Aに通風するエアミックス全開状態となる。即ち、放熱器4への風量はGa×SWとなる。
(11)ヒートポンプ装置HP、補助ヒータ23の制御不能時のフェールセーフ制御
次に、本発明の車両用空気調和装置1のヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23が制御不能に陥った場合のフェールセーフ制御について説明する。
(11−1)補助ヒータ23の制御不能時のフェールセーフ制御
前述した如くこの実施例で補助ヒータ23は暖房モードと除湿暖房モード、補助ヒータ単独モードで通電されることになるが、補助ヒータ23が制御不能に陥る異常が発生した場合、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ23を正常に制御することができなくなる。そこで、ヒートポンプコントローラ32は例えば、
・補助ヒータ23自体が故障(断線、短絡)した場合、又は、
・補助ヒータ温度センサ50が故障(断線、短絡)した場合、或いは、
・車両通信バス65を介した補助ヒータ23とのデータ通信が異常/途絶となった場合、
補助ヒータ23を制御不能と判断する。尚、断線や短絡は異常な電圧値等に基づいて検知する。
ヒートポンプコントローラ32は、暖房モード、除湿暖房モード及び補助ヒータ単独モードにおいて上記の如き補助ヒータ23の異常を検知し、当該補助ヒータ23が制御不能に陥ったものと判断した場合、補助ヒータ23の通電制御を停止する。そして、ヒートポンプ装置HPに異常が無く、現在暖房モード(第1の運転モード)を実行している場合には、ヒートポンプ装置HPのみを運転し、当該暖房モードを継続する。
一方、ヒートポンプ装置HPに異常が無く、現在除湿暖房モード又は補助ヒータ単独モード(第2の運転モード)を実行している場合には、ヒートポンプ装置HPのみを運転し、外気温度Tamが所定の値より低い場合(低外気温時)、又は、除湿要求が無い場合はヒートポンプ装置HPを暖房モード(第1の運転モード)に切り換え、放熱器4からの放熱で車室内の暖房を継続する。また、外気温度Tamが高く、且つ、除湿要求がある場合は除湿冷房モード(第1の運転モード)に切り換える(何れも図7)。除湿冷房モードでも放熱器4には冷媒が流れるため、車室内の設定温度との関係で或る程度の暖房は可能である。
尚、補助ヒータ23を通電しない前記除湿冷房モード、冷房モード及びMAX冷房モードにおいて補助ヒータ23の異常を検知した場合には、ヒートポンプコントローラ32は当該運転モードでヒートポンプ装置HPの運転を継続するものである。
(11−2)ヒートポンプ装置HPの制御不能時のフェールセーフ制御
他方、ヒートポンプ装置HPが制御不能に陥る異常が発生した場合、ヒートポンプコントローラ32はヒートポンプ装置HPを正常に制御することができなくなる。そこで、ヒートポンプコントローラ32は例えば、
・室外膨張弁6が故障(断線、短絡、脱調、室外膨張弁6のコントローラの異常)した場合、又は、
・各電磁弁が故障(断線、短絡)した場合、又は、
・各温度センサ、圧力センサが故障(断線、短絡)した場合、或いは、
・車両通信バス65を介した圧縮機2や空調コントローラ20とヒートポンプコントローラ32とのデータ通信が異常/途絶となった場合、
ヒートポンプ装置HPを制御不能と判断する。尚、断線や短絡は異常な電圧値等に基づいて検知する。
ヒートポンプコントローラ32は、ヒートポンプ装置HPを運転している状態において、上記の如きヒートポンプ装置HPの異常を検知し、当該ヒートポンプ装置HPが制御不能に陥ったものと判断した場合、ヒートポンプ装置HPの運転を停止する。そして、補助ヒータ23のみに通電する補助ヒータ単独モードに切り換える。尚、実際には現在が暖房モードや除湿暖房モード、除湿冷房モードであったときに補助ヒータ23に通電され、車室内の暖房を継続するかたちとなる。
(11−3)ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23の双方が制御不能の場合
尚、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23の双方が制御不能に陥った場合には、ヒートポンプコントローラ32及び空調コントローラ20は車両用空気調和装置1の運転を停止し、それ以上機器に損傷が生じることを防止する。そして、上記何れの異常の場合にも空調操作部53に所定の異常報知を行う。
以上の如くヒートポンプコントローラ32によって圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4にて放熱させることにより、及び/又は、補助ヒータ23を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置1において、ヒートポンプコントローラ32は、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続するようにしたので、ヒートポンプ装置HPか補助ヒータ23の一方に、機器の故障、センサの故障、通信異常等が発生し、制御不能と判断した場合にも、他方により車室内の暖房を継続することができるようになる。これにより、ヒートポンプ装置HP又は補助ヒータ23の何れかが制御不能となる異常時にも、可能な限り車室内の暖房を行って乗員の不快感を低減することが可能となる。
そして、ヒートポンプ装置HPは補助ヒータ23が制御不能に陥ったときに放熱器4に冷媒を流さない除湿暖房モードやMAX冷房モード、補助ヒータ単独モード(第2の運転モード)を実行している場合には、放熱器4に冷媒を流す暖房モードや除湿冷房モード(第1の運転モード)に切り換えるので、補助ヒータ23の異常時にも放熱器4からの放熱で支障無く車室内を暖房することができるようになる。
この場合、ヒートポンプコントローラ32は、外気温度Tamが低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合は暖房モードを実行すると共に、外気温度Tamが高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行するので、補助ヒータ23の異常時にも、車室内の暖房と除湿を支障無く行うことができるようになる。 FIG. 1 shows a configuration diagram of avehicle air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention. A vehicle according to an embodiment to which the present invention is applied is an electric vehicle (EV) in which an engine (internal combustion engine) is not mounted, and travels by driving an electric motor for traveling with electric power charged in a battery. Yes (both not shown), the vehicle air conditioner 1 of the present invention is also driven by the power of the battery. That is, the vehicle air conditioner 1 of the embodiment performs a heating mode by a heat pump operation using a refrigerant circuit in an electric vehicle that cannot be heated by engine waste heat, and further includes a dehumidifying heating mode, a dehumidifying cooling mode, a cooling mode, Each operation mode of the MAX cooling mode (maximum cooling mode) and the auxiliary heater single mode is selectively executed.
The heating mode, the dehumidifying and cooling mode, and the cooling mode are the first operation modes in the present invention in which the refrigerant flows to theradiator 4 to be described later. The dehumidifying and heating mode, the MAX cooling mode, and the auxiliary heater single mode are the radiator 4. This is the second operation mode in the present invention in which no refrigerant is allowed to flow. Further, the present invention is not limited to an electric vehicle as a vehicle, but is also applicable to a so-called hybrid vehicle that uses an engine and an electric motor for traveling. Further, the present invention is applicable to a normal vehicle that travels with an engine. Needless to say.
Thevehicle air conditioner 1 according to the embodiment performs air conditioning (heating, cooling, dehumidification, and ventilation) in a vehicle interior of an electric vehicle, and includes an electric compressor 2 that compresses refrigerant and vehicle interior air. Is provided in the air flow passage 3 of the HVAC unit 10 through which air is circulated, and the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 2 flows in through the refrigerant pipe 13G, dissipates the refrigerant, and supplies it to the vehicle interior. A radiator 4 as a heater for heating air, an outdoor expansion valve 6 (pressure reducing device) composed of an electric valve that decompresses and expands the refrigerant during heating, and a heat radiator that is provided outside the passenger compartment and is cooled during cooling. Sometimes an outdoor heat exchanger 7 that exchanges heat between the refrigerant and the outside air so as to function as an evaporator, an indoor expansion valve 8 (decompression device) that includes an electric valve that decompresses and expands the refrigerant, and an air flow passage 3 For cooling and removal A heat absorber 9 that cools the air that is sometimes absorbed from outside the vehicle interior and cools the air supplied to the vehicle interior, and an accumulator 12 are sequentially connected by the refrigerant pipe 13 to constitute a refrigerant circuit of the heat pump device HP. Yes.
The refrigerant circuit of the heat pump apparatus HP is filled with a predetermined amount of refrigerant and lubricating oil. Theoutdoor heat exchanger 7 is provided with an outdoor blower 15. The outdoor blower 15 exchanges heat between the outside air and the refrigerant by forcibly passing outside air through the outdoor heat exchanger 7, so that the outdoor air blower 15 can also be used outdoors even when the vehicle is stopped (that is, the vehicle speed is 0 km / h). It is comprised so that external air may be ventilated by the heat exchanger 7. FIG.
Theoutdoor heat exchanger 7 has a receiver dryer section 14 and a supercooling section 16 sequentially on the downstream side of the refrigerant, and the refrigerant pipe 13A exiting from the outdoor heat exchanger 7 is received via an electromagnetic valve 17 opened during cooling. The refrigerant pipe 13 </ b> B connected to the dryer unit 14 and on the outlet side of the supercooling unit 16 is connected to the inlet side of the heat absorber 9 via the indoor expansion valve 8. In addition, the receiver dryer part 14 and the supercooling part 16 structurally constitute a part of the outdoor heat exchanger 7.
Therefrigerant pipe 13B between the subcooling section 16 and the indoor expansion valve 8 is provided in a heat exchange relationship with the refrigerant pipe 13C on the outlet side of the heat absorber 9, and constitutes an internal heat exchanger 19 together. Thus, the refrigerant flowing into the indoor expansion valve 8 through the refrigerant pipe 13B is cooled (supercooled) by the low-temperature refrigerant that has exited the heat absorber 9.
Further, therefrigerant pipe 13A exiting from the outdoor heat exchanger 7 is branched into a refrigerant pipe 13D, and this branched refrigerant pipe 13D is downstream of the internal heat exchanger 19 via an electromagnetic valve 21 opened during heating. The refrigerant pipe 13C is connected in communication. The refrigerant pipe 13 </ b> C is connected to the accumulator 12, and the accumulator 12 is connected to the refrigerant suction side of the compressor 2. Further, the refrigerant pipe 13E on the outlet side of the radiator 4 is connected to the inlet side of the outdoor heat exchanger 7 via the outdoor expansion valve 6.
Arefrigerant pipe 13G between the discharge side of the compressor 2 and the inlet side of the radiator 4 is provided with a solenoid valve 30 (which constitutes a flow path switching device) that is closed during dehumidification heating and MAX cooling described later. Yes. In this case, the refrigerant pipe 13G is branched into a bypass pipe 35 on the upstream side of the electromagnetic valve 30, and the bypass pipe 35 is opened by the electromagnetic valve 40 (which also constitutes a flow path switching device) during dehumidifying heating and MAX cooling. ) Through the refrigerant pipe 13E on the downstream side of the outdoor expansion valve 6. Bypass pipe 45, solenoid valve 30 and solenoid valve 40 constitute bypass device 45.
Since thebypass device 45 is configured by the bypass pipe 35, the electromagnetic valve 30, and the electromagnetic valve 40, the dehumidifying heating mode or the MAX for allowing the refrigerant discharged from the compressor 2 to directly flow into the outdoor heat exchanger 7 as will be described later. Switching between the cooling mode and the heating mode in which the refrigerant discharged from the compressor 2 flows into the radiator 4, the dehumidifying cooling mode, and the cooling mode can be performed smoothly.
Theair flow passage 3 on the air upstream side of the heat absorber 9 is formed with each of an outside air inlet and an inside air inlet (represented by the inlet 25 in FIG. 1). 25 is provided with a suction switching damper 26 for switching the air introduced into the air flow passage 3 between the inside air (inside air circulation mode) which is air inside the passenger compartment and the outside air (outside air introduction mode) which is outside the passenger compartment. Yes. Furthermore, an indoor blower (blower fan) 27 for supplying the introduced inside air or outside air to the air flow passage 3 is provided on the air downstream side of the suction switching damper 26.
Moreover, in FIG. 1, 23 is an auxiliary heater as an auxiliary heating device (another heater) provided in thevehicle air conditioner 1 of the embodiment. The auxiliary heater 23 of the embodiment is composed of a PTC heater which is an electric heater, and is in the air flow passage 3 which is on the windward side (air upstream side) of the radiator 4 with respect to the air flow in the air flow passage 3. Is provided. When the auxiliary heater 23 is energized and generates heat, the air in the air flow passage 3 flowing into the radiator 4 through the heat absorber 9 is heated. In other words, the auxiliary heater 23 serves as a so-called heater core, which heats or complements the passenger compartment. In this embodiment, the radiator 4 and the auxiliary heater 23 described above serve as a heater.
Here, theair flow passage 3 on the leeward side (air downstream side) from the heat absorber 9 of the HVAC unit 10 is partitioned by a partition wall 10A, and a heating heat exchange passage 3A and a bypass passage 3B that bypasses it are formed. The radiator 4 and the auxiliary heater 23 described above are disposed in the heating heat exchange passage 3A.
Further, the air (inside air or outside air) in theair flow passage 3 after flowing into the air flow passage 3 and passing through the heat absorber 9 is supplemented into the air flow passage 3 on the windward side of the auxiliary heater 23. An air mix damper 28 is provided for adjusting the rate of ventilation through the heating heat exchange passage 3A in which the heater 23 and the radiator 4 are disposed.
Further, theHVAC unit 10 on the leeward side of the radiator 4 includes a FOOT (foot) outlet 29A (first outlet) and a VENT (vent) outlet 29B (FOOT outlet 29A). For the outlet and the DEF outlet 29C, first outlets) and DEF (def) outlets 29C (second outlets) are formed. The FOOT air outlet 29A is an air outlet for blowing air under the feet in the passenger compartment, and is at the lowest position. Further, the VENT outlet 29B is an outlet for blowing out air near the driver's chest and face in the passenger compartment, and is located above the FOOT outlet 29A. The DEF air outlet 29C is an air outlet for blowing air to the inner surface of the windshield of the vehicle, and is located at the highest position above the other air outlets 29A and 29B.
TheFOOT air outlet 29A, the VENT air outlet 29B, and the DEF air outlet 29C are respectively provided with a FOOT air outlet damper 31A, a VENT air outlet damper 31B, and a DEF air outlet damper 31C that control the amount of air blown out. It has been.
Next, FIG. 2 shows a block diagram of thecontrol device 11 of the vehicle air conditioner 1 of the embodiment. The control device 11 includes an air-conditioning controller 20 and a heat pump controller 32 each of which is a microcomputer that is an example of a computer including a processor, and these include a CAN (Controller Area Network) and a LIN (Local Interconnect Network). Is connected to a vehicle communication bus 65. The compressor 2 and the auxiliary heater 23 are also connected to the vehicle communication bus 65, and the air conditioning controller 20, the heat pump controller 32, the compressor 2 and the auxiliary heater 23 are configured to transmit and receive data via the vehicle communication bus 65. Has been.
Theair conditioning controller 20 is an upper controller that controls the air conditioning of the vehicle interior of the vehicle. The input of the air conditioning controller 20 detects an outside air temperature sensor 33 that detects the outside air temperature (Tam) of the vehicle and an outside air humidity. An outside air humidity sensor 34, an HVAC suction temperature sensor 36 that detects the temperature of the air (suction air temperature Tas) that is sucked into the air flow passage 3 from the suction port 25 and flows into the heat sink 9, and the air in the vehicle interior (inside air) An indoor air temperature sensor 37 for detecting the temperature of the vehicle (indoor temperature Tin), an indoor air humidity sensor 38 for detecting the humidity of the air in the vehicle interior, an indoor CO2 concentration sensor 39 for detecting the carbon dioxide concentration in the vehicle interior, A blowing temperature sensor 41 that detects the temperature of the blown air, a discharge pressure sensor 42 that detects the discharge refrigerant pressure (discharge pressure Pd) of the compressor 2, and the vehicle interior. For example, a photosensor-type solar radiation sensor 51 for detecting the amount of solar radiation, each output of the vehicle speed sensor 52 for detecting the moving speed (vehicle speed) of the vehicle, and air conditioning for setting the set temperature and operation mode. An (air conditioner) operation unit 53 is connected.
The output of theair conditioning controller 20 is connected to an outdoor blower 15, an indoor blower (blower fan) 27, a suction switching damper 26, an air mix damper 28, and air outlet dampers 31A to 31C. It is controlled by the controller 20.
Theheat pump controller 32 is a controller mainly responsible for controlling the heat pump device HP. The input of the heat pump controller 32 includes a discharge temperature sensor 43 that detects the discharge refrigerant temperature of the compressor 2 and the suction refrigerant pressure of the compressor 2. A suction pressure sensor 44 that detects the refrigerant, a suction temperature sensor 55 that detects the suction refrigerant temperature Ts of the compressor 2, a radiator temperature sensor 46 that detects the refrigerant temperature (radiator temperature TCI) of the radiator 4, and a radiator 4, a radiator pressure sensor 47 for detecting the refrigerant pressure (radiator pressure PCI), a heat absorber temperature sensor 48 for detecting the refrigerant temperature (heat absorber temperature Te) of the heat absorber 9, and a refrigerant pressure of the heat absorber 9 are detected. A heat absorber pressure sensor 49 that detects the temperature of the auxiliary heater 23 (auxiliary heater temperature Tptc), and an output from the outdoor heat exchanger 7. Outdoor heat exchanger temperature sensor 54 for detecting the refrigerant temperature (outdoor heat exchanger temperature TXO) and the outdoor heat exchanger pressure sensor for detecting the refrigerant pressure (outdoor heat exchanger pressure PXO) at the outlet of the outdoor heat exchanger 7 Each of the 56 outputs is connected.
The output of theheat pump controller 32 includes an outdoor expansion valve 6, an indoor expansion valve 8, an electromagnetic valve 30 (for reheating), an electromagnetic valve 17 (for cooling), an electromagnetic valve 21 (for heating), and an electromagnetic valve 40 (bypass). Are connected to each other and are controlled by the heat pump controller 32. The compressor 2 and the auxiliary heater 23 each have a built-in controller, and the controllers of the compressor 2 and the auxiliary heater 23 send and receive data to and from the heat pump controller 32 via the vehicle communication bus 65. Be controlled.
Theheat pump controller 32 and the air conditioning controller 20 transmit / receive data to / from each other via the vehicle communication bus 65, and control each device based on the output of each sensor and the setting input by the air conditioning operation unit 53. In the embodiment in this case, the outside air temperature sensor 33, the discharge pressure sensor 42, the vehicle speed sensor 52, the volumetric air volume Ga of air flowing into the air flow passage 3 (calculated by the air conditioning controller 20), and the air volume ratio SW ( The output from the air conditioning controller 53 is transmitted from the air conditioning controller 20 to the heat pump controller 32 via the vehicle communication bus 65, and is used for control by the heat pump controller 32.
Next, the operation of thevehicle air conditioner 1 having the above-described configuration will be described. In this embodiment, the control device 11 (the air conditioning controller 20 and the heat pump controller 32) has each operation mode of heating mode, dehumidifying heating mode, dehumidifying cooling mode, cooling mode, MAX cooling mode (maximum cooling mode), and auxiliary heater single mode. Switch and execute. First, an outline of refrigerant flow and control in each operation mode will be described.
(1) Heating mode When the heating mode is selected by the heat pump controller 32 (auto mode) or by manual operation (manual mode) to the airconditioning operation unit 53, the heat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 21 (for heating), The electromagnetic valve 17 (for cooling) is closed. Further, the electromagnetic valve 30 (for reheating) is opened, and the electromagnetic valve 40 (for bypass) is closed. Then, the compressor 2 is operated. The air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating. The auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume may be adjusted.
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from thecompressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G via the electromagnetic valve 30. Since the air in the airflow passage 3 is passed through the radiator 4, the air in the airflow passage 3 is converted into the high-temperature refrigerant in the radiator 4 (when the auxiliary heater 23 operates, the auxiliary heater 23 and the radiator 4. On the other hand, the refrigerant in the radiator 4 is cooled by being deprived of heat by the air, and is condensed and liquefied.
The refrigerant liquefied in theradiator 4 exits the radiator 4 and then reaches the outdoor expansion valve 6 through the refrigerant pipe 13E. The refrigerant flowing into the outdoor expansion valve 6 is decompressed there and then flows into the outdoor heat exchanger 7. The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 evaporates, and pumps up heat from the outside air that is ventilated by traveling or by the outdoor blower 15. That is, the refrigerant circuit of the heat pump device HP serves as a heat pump. Then, the low-temperature refrigerant exiting the outdoor heat exchanger 7 enters the accumulator 12 from the refrigerant pipe 13C through the refrigerant pipe 13A, the electromagnetic valve 21 and the refrigerant pipe 13D, and is separated into gas and liquid there. Repeated circulation inhaled. The air heated by the radiator 4 (when the auxiliary heater 23 is operated, the auxiliary heater 23 and the radiator 4) is blown out from the outlets 29A to 29C, so that the vehicle interior is heated. become.
Theheat pump controller 32 calculates the target radiator pressure PCO (target value of the radiator pressure PCI) from the target heater temperature TCO (target value of the radiator temperature TCI) calculated by the air conditioning controller 20 from the target outlet temperature TAO, and this target. Based on the radiator pressure PCO and the refrigerant pressure of the radiator 4 detected by the radiator pressure sensor 47 (radiator pressure PCI. High pressure of the refrigerant circuit of the heat pump HP), the rotational speed NC of the compressor 2 is controlled to radiate heat. The heating by the vessel 4 is controlled. Further, the heat pump controller 32 opens the outdoor expansion valve 6 based on the refrigerant temperature (radiator temperature TCI) of the radiator 4 detected by the radiator temperature sensor 46 and the radiator pressure PCI detected by the radiator pressure sensor 47. The degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the radiator 4 is controlled.
Further, in this heating mode, when the heating capability by theradiator 4 is insufficient with respect to the heating capability required for the cabin air conditioning, the heat pump controller 32 supplements the shortage with the heat generated by the auxiliary heater 23. The energization of the auxiliary heater 23 is controlled. That is, by performing cooperative operation of the heat pump device HP and the auxiliary heater 23, comfortable vehicle interior heating is realized, and frost formation of the outdoor heat exchanger 7 is also suppressed. At this time, since the auxiliary heater 23 is disposed on the air upstream side of the radiator 4, the air flowing through the air flow passage 3 is vented to the auxiliary heater 23 before the radiator 4.
Here, when theauxiliary heater 23 is disposed on the air downstream side of the radiator 4, when the auxiliary heater 23 is configured by a PTC heater as in the embodiment, the temperature of the air flowing into the auxiliary heater 23 is determined by the radiator. 4, the resistance value of the PTC heater increases, the current value also decreases, and the heat generation amount decreases. However, by arranging the auxiliary heater 23 on the air upstream side of the radiator 4, Thus, the capacity of the auxiliary heater 23 composed of the PTC heater can be sufficiently exhibited.
(2) Dehumidifying heating mode Next, in the dehumidifying heating mode, theheat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 17 and closes the electromagnetic valve 21. Further, the electromagnetic valve 30 is closed, the electromagnetic valve 40 is opened, and the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is fully closed. Then, the compressor 2 is operated. The air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating. The auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume is also adjusted.
Accordingly, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from thecompressor 2 to the refrigerant pipe 13G flows into the bypass pipe 35 without going to the radiator 4, passes through the electromagnetic valve 40, and is connected to the refrigerant pipe on the downstream side of the outdoor expansion valve 6. 13E. At this time, since the outdoor expansion valve 6 is fully closed, the refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 7. The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 is cooled and condensed by running there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15. The refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 </ b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16. Here, the refrigerant is supercooled.
The refrigerant that has exited thesupercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 </ b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. The air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time is cooled, and moisture in the air condenses and adheres to the heat absorber 9, so that the air in the air flow passage 3 is cooled, and Dehumidified. The refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through.
At this time, since the valve opening degree of theoutdoor expansion valve 6 is fully closed, it is possible to suppress or prevent inconvenience that the refrigerant discharged from the compressor 2 flows backward from the outdoor expansion valve 6 into the radiator 4. It becomes. Thereby, the fall of a refrigerant | coolant circulation amount can be suppressed or eliminated and air-conditioning capability can be ensured now. Further, in this dehumidifying and heating mode, the heat pump controller 32 energizes the auxiliary heater 23 to generate heat. As a result, the air cooled and dehumidified by the heat absorber 9 is further heated in the process of passing through the auxiliary heater 23 and the temperature rises, so that the dehumidifying heating in the passenger compartment is performed.
Theheat pump controller 32 is a compressor based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and a target heat absorber temperature TEO that is a target value of the heat absorber temperature Te calculated by the air conditioning controller 20. 2, and the auxiliary heater temperature Tptc detected by the auxiliary heater temperature sensor 50 and the above-described target heater temperature TCO (in this case, the target value of the auxiliary heater temperature Tptc) is used. By controlling energization (heating by heat generation), the air temperature of the air blown out from the outlets 29A to 29C by the heating by the auxiliary heater 23 while appropriately cooling and dehumidifying the air in the heat absorber 9 is controlled. Prevent the decline accurately. As a result, it is possible to control the temperature to an appropriate heating temperature while dehumidifying the air blown into the vehicle interior, and it is possible to realize comfortable and efficient dehumidification heating in the vehicle interior.
In addition, since theauxiliary heater 23 is disposed on the air upstream side of the radiator 4, the air heated by the auxiliary heater 23 passes through the radiator 4. In this dehumidifying heating mode, the refrigerant is supplied to the radiator 4. Therefore, the disadvantage that the radiator 4 absorbs heat from the air heated by the auxiliary heater 23 is also eliminated. That is, the temperature of the air blown out into the vehicle compartment by the radiator 4 is suppressed, and the COP is improved.
(3) Dehumidifying and Cooling Mode Next, in the dehumidifying and cooling mode, theheat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 17 and closes the electromagnetic valve 21. Further, the electromagnetic valve 30 is opened and the electromagnetic valve 40 is closed. Then, the compressor 2 is operated. The air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating. The auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume is also adjusted.
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from thecompressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G via the electromagnetic valve 30. Since the air in the air flow passage 3 is passed through the radiator 4, the air in the air flow passage 3 is heated by the high-temperature refrigerant in the radiator 4, while the refrigerant in the radiator 4 heats the air. It is deprived and cooled, and condensates.
The refrigerant that has exited theradiator 4 reaches the outdoor expansion valve 6 through the refrigerant pipe 13E, and flows into the outdoor heat exchanger 7 through the outdoor expansion valve 6 that is controlled to open. The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 is cooled and condensed by running there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15. The refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 </ b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16. Here, the refrigerant is supercooled.
The refrigerant that has exited thesupercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 </ b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. Since the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time condenses and adheres to the heat absorber 9, the air is cooled and dehumidified.
The refrigerant evaporated in theheat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through. In this dehumidifying and cooling mode, the heat pump controller 32 does not energize the auxiliary heater 23, so that the air that has been cooled and dehumidified by the heat absorber 9 is reheated in the process of passing through the radiator 4 (the heat dissipation capability is lower than that during heating). Is done. As a result, dehumidifying and cooling in the passenger compartment is performed.
Theheat pump controller 32 determines the temperature of the compressor 2 based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO (transmitted from the air conditioning controller 20) that is the target value. The rotational speed NC is controlled. The heat pump controller 32 calculates the target radiator pressure PCO from the target heater temperature TCO described above, and the target radiator pressure PCO and the refrigerant pressure (radiator pressure PCI) of the radiator 4 detected by the radiator pressure sensor 47. The valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is controlled based on the high pressure of the refrigerant circuit of the heat pump device HP, and heating by the radiator 4 is controlled.
(4) Cooling mode Next, in the cooling mode, theheat pump controller 32 fully opens the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 in the dehumidifying and cooling mode. Then, the compressor 2 is operated and the auxiliary heater 23 is not energized. The air-conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 is blown from the indoor blower 27 and the air in the air flow passage 3 that has passed through the heat absorber 9 is used as the auxiliary heater 23 in the heating heat exchange passage 3A. And it is set as the state which adjusts the ratio ventilated by the radiator 4.
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from thecompressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G via the electromagnetic valve 30, and the refrigerant exiting the radiator 4 passes through the refrigerant pipe 13E and the outdoor expansion valve 6. To. At this time, since the outdoor expansion valve 6 is fully opened, the refrigerant passes through it and flows into the outdoor heat exchanger 7 as it is, where it is cooled by air or by outside air that is ventilated by the outdoor blower 15 and condensed. Liquefaction. The refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 </ b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16. Here, the refrigerant is supercooled.
The refrigerant that has exited thesupercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 </ b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. The air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time is cooled. Further, moisture in the air condenses and adheres to the heat absorber 9.
The refrigerant evaporated in theheat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through. Air that has been cooled and dehumidified by the heat absorber 9 is blown into the vehicle interior from each of the air outlets 29A to 29C (partly passes through the radiator 4 to exchange heat), thereby cooling the vehicle interior. Will be done. Further, in this cooling mode, the heat pump controller 32 uses the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the above-described target heat absorber temperature TEO which is the target value of the compressor 2. The number of revolutions NC is controlled.
(5) MAX cooling mode (maximum cooling mode)
Next, in the MAX cooling mode as the maximum cooling mode, theheat pump controller 32 opens the electromagnetic valve 17 and closes the electromagnetic valve 21. Further, the electromagnetic valve 30 is closed, the electromagnetic valve 40 is opened, and the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 is fully closed. Then, the compressor 2 is operated and the auxiliary heater 23 is not energized. The air conditioning controller 20 operates the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 keeps the air in the air flow passage 3 from passing through the auxiliary heater 23 and the radiator 4 of the heating heat exchange passage 3 </ b> A. However, there is no problem even if it is ventilated somewhat.
Accordingly, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from thecompressor 2 to the refrigerant pipe 13G flows into the bypass pipe 35 without going to the radiator 4, passes through the electromagnetic valve 40, and is connected to the refrigerant pipe on the downstream side of the outdoor expansion valve 6. 13E. At this time, since the outdoor expansion valve 6 is fully closed, the refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 7. The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 is cooled and condensed by running there or by the outside air ventilated by the outdoor blower 15. The refrigerant that has exited the outdoor heat exchanger 7 sequentially flows from the refrigerant pipe 13 </ b> A through the electromagnetic valve 17 into the receiver dryer unit 14 and the supercooling unit 16. Here, the refrigerant is supercooled.
The refrigerant that has exited thesupercooling section 16 of the outdoor heat exchanger 7 enters the refrigerant pipe 13 </ b> B, reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. The air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time is cooled. In addition, since moisture in the air condenses and adheres to the heat absorber 9, the air in the air flow passage 3 is dehumidified. The refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 there through. At this time, since the outdoor expansion valve 6 is fully closed, similarly, it is possible to suppress or prevent the disadvantage that the refrigerant discharged from the compressor 2 flows backward from the outdoor expansion valve 6 into the radiator 4. . Thereby, the fall of a refrigerant | coolant circulation amount can be suppressed or eliminated and air-conditioning capability can be ensured now.
Here, since the high-temperature refrigerant flows through theradiator 4 in the cooling mode described above, direct heat conduction from the radiator 4 to the HVAC unit 10 occurs not a little, but in this MAX cooling mode, the refrigerant flows into the radiator 4. Therefore, the air in the air flow passage 3 from the heat absorber 9 is not heated by the heat transmitted from the radiator 4 to the HVAC unit 10. Therefore, powerful cooling of the passenger compartment is performed, and particularly in an environment where the outside air temperature Tam is high, the passenger compartment can be quickly cooled to realize comfortable air conditioning in the passenger compartment. Also in this MAX cooling mode, the heat pump controller 32 is also connected to the compressor based on the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te) detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO, which is the target value. 2 is controlled.
(6) Auxiliary heater single mode In addition, thecontrol apparatus 11 of an Example stops the compressor 2 and the outdoor air blower 15 of the heat pump apparatus HP, when the excessive frost arises in the outdoor heat exchanger 7, etc., and the auxiliary heater 23 And an auxiliary heater single mode in which the vehicle interior is heated only by the auxiliary heater 23. Also in this case, the heat pump controller 32 controls energization (heat generation) of the auxiliary heater 23 based on the auxiliary heater temperature Tptc detected by the auxiliary heater temperature sensor 50 and the target heater temperature TCO described above.
Theair conditioning controller 20 operates the indoor blower 27, and the air mix damper 28 passes the air in the air flow passage 3 blown out from the indoor blower 27 to the auxiliary heater 23 of the heat exchange passage 3A for heating, and the air volume is reduced. The state to be adjusted. Since the air heated by the auxiliary heater 23 is blown into the vehicle interior from each of the air outlets 29A to 29C, the vehicle interior is thereby heated.
(7) Switching of operation mode The air-conditioning controller 20 calculates the target blowing temperature TAO mentioned above from following formula (I). This target blowing temperature TAO is a target value of the temperature of the air blown into the passenger compartment.
TAO = (Tset−Tin) × K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam)) (I)
Here, Tset is a set temperature in the passenger compartment set by the airconditioning operation unit 53, Tin is a room temperature detected by the inside air temperature sensor 37, K is a coefficient, Tbal is a set temperature Tset, and a solar radiation amount detected by the solar radiation sensor 51. SUN is a balance value calculated from the outside air temperature Tam detected by the outside air temperature sensor 33. And generally this target blowing temperature TAO is so high that the outside temperature Tam is low, and it falls as the outside temperature Tam rises.
When theheat pump controller 32 is activated, the heat pump controller 32 determines which one of the above operation modes based on the outside air temperature Tam (detected by the outside air temperature sensor 33) transmitted from the air conditioning controller 20 via the vehicle communication bus 65 and the target outlet temperature TAO. The operation mode is selected and each operation mode is transmitted to the air conditioning controller 20 via the vehicle communication bus 65. In addition, after startup, the outside air temperature Tam, the humidity in the passenger compartment, the target blowing temperature TAO, the heating temperature TH (the temperature of the air on the leeward side of the radiator 4, estimated value), the target heater temperature TCO, the heat sink temperature Te, By switching each operation mode based on parameters such as the target heat absorber temperature TEO and whether or not there is a dehumidification request in the passenger compartment, the heating mode, dehumidification heating mode, and dehumidification are accurately performed according to the environmental conditions and necessity of dehumidification. By switching between the cooling mode, the cooling mode, the MAX cooling mode, and the auxiliary heater single mode, the temperature of the air blown into the vehicle interior is controlled to the target blowing temperature TAO, thereby realizing comfortable and efficient vehicle interior air conditioning.
FIG. 7 is a diagram for explaining operation mode switching control related to the heat pump device HP by theheat pump controller 32. When there is no abnormality in which the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable and there is no dehumidification request, the operation mode of the heat pump device HP is the heating mode. On the other hand, when there is no abnormality in the auxiliary heater 23 and there is a dehumidification request, one of the dehumidifying heating mode, the dehumidifying cooling mode, the cooling mode, and the MAX cooling mode is selected. The dehumidification request may be transmitted from the air conditioning controller 20 based on a manual operation to the air conditioning operation unit 53 in addition to the case where the heat pump controller 32 determines. The case where the auxiliary heater 23 is abnormal will be described in detail later.
(8) Control ofcompressor 2 in heating mode by heat pump controller 32 Next, control of the compressor 2 in heating mode mentioned above using FIG. 4 is explained in full detail. FIG. 4 is a control block diagram of the heat pump controller 32 that determines the target rotational speed (compressor target rotational speed) TGNCh of the compressor 2 for heating mode. The F / F (feed forward) manipulated variable calculation unit 58 of the heat pump controller 32 has an outside air temperature Tam obtained from the outside air temperature sensor 33, a blower voltage BLV of the indoor blower 27, and SW = (TAO−Te) / (TH−Te). ) Obtained by the air mix damper 28, the target supercooling degree TGSC that is the target value of the supercooling degree SC at the outlet of the radiator 4, and the target heater that is the target value of the temperature of the radiator 4 described above. Based on the temperature TCO (transmitted from the air conditioning controller 20) and the target radiator pressure PCO that is the target value of the pressure of the radiator 4, the F / F manipulated variable TGNChff of the compressor target rotational speed is calculated.
Here, the above-mentioned TH for calculating the air volume ratio SW is the temperature of the leeward air of the radiator 4 (hereinafter referred to as the heating temperature), and theheat pump controller 32 calculates the first-order lag calculation formula (II) shown below. presume.
TH = (INTL × TH0 + Tau × THz) / (Tau + INTL) (II)
Here, INTL is the calculation cycle (constant), Tau is the time constant of the primary delay, TH0 is the steady value of the heating temperature TH in the steady state before the primary delay calculation, and THz is the previous value of the heating temperature TH. By estimating the heating temperature TH in this way, there is no need to provide a special temperature sensor.
Theheat pump controller 32 changes the time constant Tau and the steady value TH0 according to the operation mode described above, thereby making the above-described estimation formula (II) different depending on the operation mode, and estimates the heating temperature TH. The heating temperature TH is transmitted to the air conditioning controller 20 via the vehicle communication bus 65.
The target radiator pressure PCO is calculated by thetarget value calculator 59 based on the target subcooling degree TGSC and the target heater temperature TCO. Further, the F / B (feedback) manipulated variable calculator 60 calculates the F / B manipulated variable TGNChfb of the compressor target rotational speed based on the target radiator pressure PCO and the radiator pressure PCI that is the refrigerant pressure of the radiator 4. To do. The F / F manipulated variable TGNCnff computed by the F / F manipulated variable computing unit 58 and the TGNChfb computed by the F / B manipulated variable computing unit 60 are added by the adder 61, and the control upper limit value and the control are controlled by the limit setting unit 62. After the lower limit is set, it is determined as the compressor target rotational speed TGNCh. In the heating mode, the heat pump controller 32 controls the rotational speed NC of the compressor 2 based on the compressor target rotational speed TGNCh.
(9) Control ofCompressor 2 and Auxiliary Heater 23 in Dehumidifying Heating Mode by Heat Pump Controller 32 On the other hand, FIG. 5 determines a target rotational speed (compressor target rotational speed) TGNCc of the compressor 2 for the dehumidifying and heating mode. 4 is a control block diagram of a heat pump controller 32. FIG. The F / F manipulated variable calculation unit 63 of the heat pump controller 32 is a target heat release that is a target value of the outside air temperature Tam, the volumetric air volume Ga of the air flowing into the air flow passage 3, and the pressure of the radiator 4 (radiator pressure PCI). Based on the compressor pressure PCO and the target heat absorber temperature TEO which is the target value of the temperature of the heat absorber 9 (heat absorber temperature Te), the F / F manipulated variable TGNCcff of the compressor target rotational speed is calculated.
Further, the F / B operationamount calculation unit 64 calculates the F / B operation amount TGNCcfb of the compressor target rotational speed based on the target heat absorber temperature TEO (transmitted from the air conditioning controller 20) and the heat absorber temperature Te. Then, the F / F manipulated variable TGNCcff computed by the F / F manipulated variable computing unit 63 and the F / B manipulated variable TGNCcfb computed by the F / B manipulated variable computing unit 64 are added by the adder 66, and the limit setting unit 67 After the control upper limit value and the control lower limit value are set, the compressor target rotational speed TGNCc is determined. In the dehumidifying and heating mode, the heat pump controller 32 controls the rotational speed NC of the compressor 2 based on the compressor target rotational speed TGNCc.
FIG. 6 is a control block diagram of theheat pump controller 32 that determines the auxiliary heater required capacity TGQPTC of the auxiliary heater 23 in the dehumidifying heating mode. The subtractor 73 of the heat pump controller 32 receives the target heater temperature TCO and the auxiliary heater temperature Tptc, and calculates a deviation (TCO−Tptc) between the target heater temperature TCO and the auxiliary heater temperature Tptc. This deviation (TCO-Tptc) is input to the F / B control unit 74. The F / B control unit 74 eliminates the deviation (TCO-Tptc) so that the auxiliary heater temperature Tptc becomes the target heater temperature TCO. The required capacity F / B manipulated variable is calculated.
The auxiliary heater required capability F / B manipulated variable calculated by the F /B control unit 74 is determined as the auxiliary heater required capability TGQPTC after the limit setting unit 76 limits the control upper limit value and the control lower limit value. . In the dehumidifying heating mode, the controller 32 controls energization of the auxiliary heater 23 based on the auxiliary heater required capacity TGQPTC, thereby generating heat (heating) of the auxiliary heater 23 so that the auxiliary heater temperature Tptc becomes the target heater temperature TCO. To control.
Thus, in the dehumidifying heating mode, theheat pump controller 32 controls the operation of the compressor based on the heat absorber temperature Te and the target heat absorber temperature TEO, and controls the heat generation of the auxiliary heater 23 based on the target heater temperature TCO. Thus, cooling and dehumidification by the heat absorber 9 and heating by the auxiliary heater 23 in the dehumidifying heating mode are accurately controlled. As a result, it is possible to control the temperature to a more accurate heating temperature while more appropriately dehumidifying the air blown into the passenger compartment, thereby realizing more comfortable and efficient dehumidifying heating in the passenger compartment. Will be able to.
(10) Control ofAir Mix Damper 28 Next, control of the air mix damper 28 by the air conditioning controller 20 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, Ga is the volumetric volume of the air flowing into the air flow passage 3 described above, Te is the heat absorber temperature, and TH is the heating temperature described above (the temperature of the air on the leeward side of the radiator 4).
Theair conditioning controller 20 is based on the air volume ratio SW that is passed through the radiator 4 and the auxiliary heater 23 in the heating heat exchange passage 3A calculated by the above-described expression (the following expression (III)) so that the air volume of the ratio is obtained. Further, by controlling the air mix damper 28, the amount of ventilation to the radiator 4 (and the auxiliary heater 23) is adjusted.
SW = (TAO-Te) / (TH-Te) (III)
That is, the air flow rate ratio SW passing through theradiator 4 and the auxiliary heater 23 in the heat exchange passage 3A for heating changes in a range of 0 ≦ SW ≦ 1, and when “0”, the air is not passed through the heat exchange passage 3A for heating. The air mix fully closed state in which all the air in the air flow passage 3 is passed through the bypass passage 3B, and the air mix fully open state in which all the air in the air flow passage 3 is passed through the heating heat exchange passage 3A with "1" It becomes. That is, the air volume to the radiator 4 is Ga × SW.
(11) Fail-safe control when heat pump device HP andauxiliary heater 23 cannot be controlled Next, fail-safe control when heat pump device HP and auxiliary heater 23 of vehicle air conditioner 1 of the present invention have become uncontrollable. explain.
(11-1) Fail-safe control when theauxiliary heater 23 cannot be controlled As described above, in this embodiment, the auxiliary heater 23 is energized in the heating mode, the dehumidifying heating mode, and the auxiliary heater single mode. If an abnormality occurs that makes control impossible, the heat pump controller 32 cannot control the auxiliary heater 23 normally. Therefore, the heat pump controller 32 is, for example,
-When theauxiliary heater 23 itself has failed (disconnection, short circuit), or
-If the auxiliary heater temperature sensor 50 is broken (disconnected, shorted), or
-If data communication with theauxiliary heater 23 via the vehicle communication bus 65 is abnormal / disrupted,
It is determined that theauxiliary heater 23 cannot be controlled. Note that disconnection or short circuit is detected based on an abnormal voltage value or the like.
When theheat pump controller 32 detects the abnormality of the auxiliary heater 23 as described above in the heating mode, the dehumidifying heating mode, and the auxiliary heater single mode, and determines that the auxiliary heater 23 has become uncontrollable, the energization of the auxiliary heater 23 is performed. Stop control. And when there is no abnormality in the heat pump apparatus HP and the heating mode (1st operation mode) is being performed now, only the heat pump apparatus HP is drive | operated and the said heating mode is continued.
On the other hand, when there is no abnormality in the heat pump device HP and the dehumidifying heating mode or the auxiliary heater single mode (second operation mode) is currently being executed, only the heat pump device HP is operated and the outside air temperature Tam is a predetermined value. When the temperature is lower (at low outside air temperature) or when there is no dehumidification request, the heat pump device HP is switched to the heating mode (first operation mode), and heating of the vehicle interior is continued by heat radiation from theradiator 4. Further, when the outside air temperature Tam is high and there is a request for dehumidification, the mode is switched to the dehumidifying and cooling mode (first operation mode) (both in FIG. 7). Even in the dehumidifying and cooling mode, since the refrigerant flows through the radiator 4, a certain amount of heating is possible in relation to the set temperature in the passenger compartment.
When an abnormality of theauxiliary heater 23 is detected in the dehumidifying cooling mode, the cooling mode, and the MAX cooling mode in which the auxiliary heater 23 is not energized, the heat pump controller 32 continues the operation of the heat pump device HP in the operation mode. is there.
(11-2) Fail-safe control when the heat pump device HP is not controllable On the other hand, when an abnormality that causes the heat pump device HP to become uncontrollable occurs, theheat pump controller 32 cannot control the heat pump device HP normally. Therefore, the heat pump controller 32 is, for example,
-When theoutdoor expansion valve 6 is faulty (disconnection, short circuit, step-out, controller of the outdoor expansion valve 6), or
・ When each solenoid valve fails (disconnection, short circuit), or
・ Each temperature sensor and pressure sensor has failed (disconnection, short circuit), or
When the data communication between thecompressor 2 or the air conditioning controller 20 and the heat pump controller 32 via the vehicle communication bus 65 is abnormal / disrupted,
It is determined that the heat pump apparatus HP cannot be controlled. Note that disconnection or short circuit is detected based on an abnormal voltage value or the like.
When theheat pump controller 32 detects the abnormality of the heat pump apparatus HP as described above and determines that the heat pump apparatus HP has become uncontrollable in a state where the heat pump apparatus HP is in operation, the heat pump apparatus HP operates the heat pump apparatus HP. Stop. Then, the mode is switched to the auxiliary heater single mode in which only the auxiliary heater 23 is energized. Actually, when the current mode is the heating mode, the dehumidifying heating mode, or the dehumidifying cooling mode, the auxiliary heater 23 is energized to continue heating the vehicle interior.
(11-3) When both the heat pump device HP and theauxiliary heater 23 are uncontrollable When both the heat pump device HP and the auxiliary heater 23 are uncontrollable, the heat pump controller 32 and the air conditioning controller 20 are for vehicles. The operation of the air conditioner 1 is stopped, and further damage to the equipment is prevented. Then, in any case of the above abnormality, a predetermined abnormality is notified to the air conditioning operation unit 53.
As described above, the refrigerant discharged from thecompressor 2 by the heat pump controller 32 dissipates heat in the radiator 4 and / or the auxiliary heater 23 generates heat, thereby heating the vehicle interior. In the harmony device 1, when one of the heat pump device HP and the auxiliary heater 23 falls out of control, the heat pump controller 32 uses the other to continue heating the vehicle interior. Even if one of the auxiliary heaters 23 has a device failure, sensor failure, communication abnormality, etc., and it is determined that control is impossible, heating of the vehicle interior can be continued by the other. Accordingly, even when an abnormality occurs in which either the heat pump device HP or the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable, the passenger compartment can be heated as much as possible to reduce passenger discomfort.
When the heat pump device HP is in the dehumidifying heating mode, the MAX cooling mode, or the auxiliary heater single mode (second operation mode) in which the refrigerant does not flow to theradiator 4 when the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable. In this case, since the mode is switched to the heating mode in which the refrigerant flows through the radiator 4 or the dehumidifying and cooling mode (first operation mode), the heat from the radiator 4 can be heated without any problem even when the auxiliary heater 23 is abnormal. become able to.
In this case, theheat pump controller 32 executes the heating mode when the outside air temperature Tam is low, or when it is not necessary to dehumidify the vehicle interior, and when the outside air temperature Tam is high and the vehicle interior needs to be dehumidified. Since the dehumidifying and cooling mode is executed, heating and dehumidification of the passenger compartment can be performed without any trouble even when the auxiliary heater 23 is abnormal.
尚、上記暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードが後述する放熱器4に冷媒を流す本発明での第1の運転モードであり、除湿暖房モード、MAX冷房モード、補助ヒータ単独モードが放熱器4に冷媒を流さない本発明での第2の運転モードとなる。また、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するためのヒータとしての放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁6(減圧装置)と、車室外に設けられて冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁8(減圧装置)と、空気流通路3内に設けられ、冷房時及び除湿時に冷媒を吸熱させて車室内外から吸い込んで車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、ヒートポンプ装置HPの冷媒回路が構成されている。
そして、このヒートポンプ装置HPの冷媒回路には所定量の冷媒と潤滑用のオイルが充填されている。尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。
また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷房時に開放される電磁弁17を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは室内膨張弁8介して吸熱器9の入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。
また、過冷却部16と室内膨張弁8間の冷媒配管13Bは、吸熱器9の出口側の冷媒配管13Cと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器19を構成している。これにより、冷媒配管13Bを経て室内膨張弁8に流入する冷媒は、吸熱器9を出た低温の冷媒により冷却(過冷却)される構成とされている。
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される電磁弁21を介して内部熱交換器19の下流側における冷媒配管13Cに連通接続されている。この冷媒配管13Cがアキュムレータ12に接続され、アキュムレータ12は圧縮機2の冷媒吸込側に接続されている。更に、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の入口側に接続されている。
また、圧縮機2の吐出側と放熱器4の入口側の間の冷媒配管13Gには後述する除湿暖房とMAX冷房時に閉じられる電磁弁30(流路切換装置を構成する)が介設されている。この場合、冷媒配管13Gは電磁弁30の上流側でバイパス配管35に分岐しており、このバイパス配管35は除湿暖房とMAX冷房時に開放される電磁弁40(これも流路切換装置を構成する)を介して室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに連通接続されている。これらバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45が構成される。
このようなバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45を構成したことで、後述する如く圧縮機2から吐出された冷媒を室外熱交換器7に直接流入させる除湿暖房モードやMAX冷房モードと、圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4に流入させる暖房モードや除湿冷房モード、冷房モードとの切り換えを円滑に行うことができるようになる。
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環モード)と、車室外の空気である外気(外気導入モード)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
また、図1において23は実施例の車両用空気調和装置1に設けられた補助加熱装置(もう一つのヒータ)としての補助ヒータである。実施例の補助ヒータ23は電気ヒータであるPTCヒータにて構成されており、空気流通路3の空気の流れに対して、放熱器4の風上側(空気上流側)となる空気流通路3内に設けられている。そして、補助ヒータ23に通電されて発熱すると、吸熱器9を経て放熱器4に流入する空気流通路3内の空気が加熱される。即ち、この補助ヒータ23が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を行い、或いは、それを補完する。この実施例では前述した放熱器4とこの補助ヒータ23がヒータとなる。
ここで、HVACユニット10の吸熱器9より風下側(空気下流側)の空気流通路3は仕切壁10Aにより区画され、暖房用熱交換通路3Aとそれをバイパスするバイパス通路3Bとが形成されており、前述した放熱器4と補助ヒータ23は暖房用熱交換通路3Aに配置されている。
また、補助ヒータ23の風上側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を、補助ヒータ23及び放熱器4が配置された暖房用熱交換通路3Aに通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。
更に、放熱器4の風下側におけるHVACユニット10には、FOOT(フット)吹出口29A(第1の吹出口)、VENT(ベント)吹出口29B(FOOT吹出口29Aに対しては第2の吹出口、DEF吹出口29Cに対しては第1の吹出口)、DEF(デフ)吹出口29C(第2の吹出口)の各吹出口が形成されている。FOOT吹出口29Aは車室内の足下に空気を吹き出すための吹出口で、最も低い位置にある。また、VENT吹出口29Bは車室内の運転者の胸や顔付近に空気を吹き出すための吹出口で、FOOT吹出口29Aより上方にある。そして、DEF吹出口29Cは車両のフロントガラス内面に空気を吹き出すための吹出口で、他の吹出口29A、29Bよりも上方の最も高い位置にある。
そして、FOOT吹出口29A、VENT吹出口29B、及び、DEF吹出口29Cには、空気の吹き出し量を制御するFOOT吹出口ダンパ31A、VENT吹出口ダンパ31B、及び、DEF吹出口ダンパ31Cがそれぞれ設けられている。
次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ20及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2及び補助ヒータ23が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
空調コントローラ20は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ20の入力には、車両の外気温度(Tam)を検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれて吸熱器9に流入する空気の温度(吸込空気温度Tas)を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)の温度(室内温度Tin)を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、圧縮機2の吐出冷媒圧力(吐出圧力Pd)を検出する吐出圧力センサ42と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52の各出力と、設定温度や運転モードの切り換えを設定するための空調(エアコン)操作部53が接続されている。
また、空調コントローラ20の出力には、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、各吹出口ダンパ31A~31Cが接続され、それらは空調コントローラ20により制御される。
ヒートポンプコントローラ32は、主にヒートポンプ装置HPの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、圧縮機2の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ43と、圧縮機2の吸込冷媒圧力を検出する吸込圧力センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ55と、放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)を検出する放熱器温度センサ46と、放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の冷媒温度(吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、吸熱器9の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ49と、補助ヒータ23の温度(補助ヒータ温度Tptc)を検出する補助ヒータ温度センサ50と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ54と、室外熱交換器7の出口の冷媒圧力(室外熱交換器圧力PXO)を検出する室外熱交換器圧力センサ56の各出力が接続されている。
また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、室内膨張弁8と、電磁弁30(リヒート用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁40(バイパス用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2と補助ヒータ23はそれぞれコントローラを内蔵しており、圧縮機2と補助ヒータ23のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ20は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、吐出圧力センサ42、車速センサ52、空気流通路3に流入した空気の体積風量Ga(空調コントローラ20が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ20が算出)、空調操作部53の出力は空調コントローラ20から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32)は、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード(最大冷房モード)及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける冷媒の流れと制御の概略について説明する。
(1)暖房モード
ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁30(リヒート用)を開放し、電磁弁40(バイパス用)を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、ヒートポンプ装置HPの冷媒回路がヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)にて加熱された空気は各吹出口29A~29Cから吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は、空調コントローラ20が目標吹出温度TAOから算出する目標ヒータ温度TCO(放熱器温度TCIの目標値)から目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプHPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、放熱器温度センサ46が検出する放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCIに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCを制御する。
また、ヒートポンプコントローラ32はこの暖房モードにおいては、車室内空調に要求される暖房能力に対して放熱器4による暖房能力が不足する場合、その不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完するように補助ヒータ23の通電を制御する。即ち、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23との協調運転を実行することにより、快適な車室内暖房を実現し、且つ、室外熱交換器7の着霜も抑制する。このとき、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、空気流通路3を流通する空気は放熱器4の前に補助ヒータ23に通風されることになる。
ここで、補助ヒータ23が放熱器4の空気下流側に配置されていると、実施例の如くPTCヒータで補助ヒータ23を構成した場合には、補助ヒータ23に流入する空気の温度が放熱器4によって上昇するため、PTCヒータの抵抗値が大きくなり、電流値も低くなって発熱量が低下してしまうが、放熱器4の空気上流側に補助ヒータ23を配置することで、実施例の如くPTCヒータから構成される補助ヒータ23の能力を十分に発揮させることができるようになる。
(2)除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却され、且つ、当該空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は冷却され、且つ、除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
このとき、室外膨張弁6の弁開度は全閉とされているので、圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。更に、この除湿暖房モードにおいてヒートポンプコントローラ32は、補助ヒータ23に通電して発熱させる。これにより、吸熱器9にて冷却され、且つ、除湿された空気は補助ヒータ23を通過する過程で更に加熱され、温度が上昇するので車室内の除湿暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)と、空調コントローラ20が算出する吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御すると共に、補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCO(この場合、補助ヒータ温度Tptcの目標値となる)に基づいて補助ヒータ23の通電(発熱による加熱)を制御することで、吸熱器9での空気の冷却と除湿を適切に行いながら、補助ヒータ23による加熱で各吹出口29A~29Cから車室内に吹き出される空気温度の低下を的確に防止する。これにより、車室内に吹き出される空気を除湿しながら、その温度を適切な暖房温度に制御することが可能となり、車室内の快適且つ効率的な除湿暖房を実現することができるようになる。
尚、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、補助ヒータ23で加熱された空気は放熱器4を通過することになるが、この除湿暖房モードでは放熱器4に冷媒は流されないので、補助ヒータ23にて加熱された空気から放熱器4が吸熱してしまう不都合も解消される。即ち、放熱器4によって車室内に吹き出される空気の温度が低下してしまうことが抑制され、COPも向上することになる。
(3)除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を開放し、電磁弁40を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至り、開き気味で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。この除湿冷房モードではヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ23に通電しないので、吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱(暖房時よりも放熱能力は低い)される。これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は前述した目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCOを算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプ装置HPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4による加熱を制御する。
(4)冷房モード
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入すると共に、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので冷媒はそれを通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着する。
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気が各吹出口29A~29Cから車室内に吹き出されるので(一部は放熱器4を通過して熱交換する)、これにより車室内の冷房が行われることになる。また、この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(5)MAX冷房モード(最大冷房モード)
次に、最大冷房モードとしてのMAX冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に空気流通路3内の空気が通風されない状態とする。但し、多少通風されても支障はない。
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、同様に圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。
ここで、前述した冷房モードでは放熱器4に高温の冷媒が流れているため、放熱器4からHVACユニット10への直接の熱伝導が少なからず生じるが、このMAX冷房モードでは放熱器4に冷媒が流れないため、放熱器4からHVACユニット10に伝達される熱で吸熱器9からの空気流通路3内の空気が加熱されることも無くなる。そのため、車室内の強力な冷房が行われ、特に外気温度Tamが高いような環境下では、迅速に車室内を冷房して快適な車室内空調を実現することができるようになる。また、このMAX冷房モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(6)補助ヒータ単独モード
尚、実施例の制御装置11は室外熱交換器7に過着霜が生じた場合などに、ヒートポンプ装置HPの圧縮機2と室外送風機15を停止し、補助ヒータ23に通電してこの補助ヒータ23のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを有している。この場合にも、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱)を制御する。
また、空調コントローラ20は室内送風機27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出された空気流通路3内の空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23に通風し、風量を調整する状態とする。補助ヒータ23にて加熱された空気が各吹出口29A~29Cから車室内に吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
(7)運転モードの切換
空調コントローラ20は、下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam)) ・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する室内温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
ヒートポンプコントローラ32は、起動時には空調コントローラ20から車両通信バス65を介して送信される外気温度Tam(外気温度センサ33が検出する)と目標吹出温度TAOとに基づいて上記各運転モードのうちの何れかの運転モードを選択すると共に、各運転モードを車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信する。また、起動後は外気温度Tam、車室内の湿度、目標吹出温度TAO、後述する加熱温度TH(放熱器4の風下側の空気の温度。推定値)、目標ヒータ温度TCO、吸熱器温度Te、目標吸熱器温度TEO、車室内の除湿要求の有無、等のパラメータに基づいて各運転モードの切り換えを行うことで、環境条件や除湿の要否に応じて的確に暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード及び補助ヒータ単独モードを切り換えて車室内に吹き出される空気の温度を目標吹出温度TAOに制御し、快適且つ効率的な車室内空調を実現する。
図7は上記ヒートポンプコントローラ32によるヒートポンプ装置HPに関する運転モードの切換制御を説明する図である。補助ヒータ23が制御不能となる異常が発生していない場合であって、除湿要求が無いとき、ヒートポンプ装置HPの運転モードは暖房モードとなる。一方、補助ヒータ23に異常が無く、除湿要求がある場合には上記除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モードの何れかが選択されることになる。尚、除湿要求はヒートポンプコントローラ32が判断する場合の他、空調操作部53へのマニュアル操作に基づき、空調コントローラ20から送信されてくる場合もある。また、補助ヒータ23に異常がある場合については後に詳述する。
(8)ヒートポンプコントローラ32による暖房モードでの圧縮機2の制御
次に、図4を用いて前述した暖房モードにおける圧縮機2の制御について詳述する。図4は暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部58は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO−Te)/(TH−Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、放熱器4の温度の目標値である前述した目標ヒータ温度TCO(空調コントローラ20から送信される)と、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを演算する。
ここで、風量割合SWを算出する上記THは、放熱器4の風下側の空気の温度(以下、加熱温度と云う)であり、ヒートポンプコントローラ32が下記に示す一次遅れ演算の式(II)から推定する。
TH=(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL) ・・(II)
ここで、INTLは演算周期(定数)、Tauは一次遅れの時定数、TH0は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度THの定常値、THzは加熱温度THの前回値である。このように加熱温度THを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。
尚、ヒートポンプコントローラ32は前述した運転モードによって上記時定数Tau及び定常値TH0を変更することにより、上述した推定式(II)を運転モードによって異なるものとし、加熱温度THを推定する。そして、この加熱温度THは車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信される。
前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部59が演算する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部60はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器4の冷媒圧力である放熱器圧力PCIに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを演算する。そして、F/F操作量演算部58が演算したF/F操作量TGNCnffとF/B操作量演算部60が演算したTGNChfbは加算器61で加算され、リミット設定部62で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。前記暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNChに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(9)ヒートポンプコントローラ32による除湿暖房モードでの圧縮機2及び補助ヒータ23の制御
一方、図5は前記除湿暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部63は外気温度Tamと、空気流通路3に流入した空気の体積風量Gaと、放熱器4の圧力(放熱器圧力PCI)の目標値である目標放熱器圧力PCOと、吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)の目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを演算する。
また、F/B操作量演算部64は目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)と吸熱器温度Teに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcfbを演算する。そして、F/F操作量演算部63が演算したF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部64が演算したF/B操作量TGNCcfbは加算器66で加算され、リミット設定部67で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。除湿暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNCcに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
また、図6は除湿暖房モードにおける補助ヒータ23の補助ヒータ要求能力TGQPTCを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32の減算器73には目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcが入力され、目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcの偏差(TCO−Tptc)が算出される。この偏差(TCO−Tptc)はF/B制御部74に入力され、このF/B制御部74は偏差(TCO−Tptc)を無くして補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ要求能力F/B操作量を演算する。
このF/B制御部74で算出された補助ヒータ要求能力F/B操作量はリミット設定部76で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、補助ヒータ要求能力TGQPTCとして決定される。除湿暖房モードにおいては、コントローラ32はこの補助ヒータ要求能力TGQPTCに基づいて補助ヒータ23の通電を制御することにより、補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ23の発熱(加熱)を制御する。
このようにしてヒートポンプコントローラ32は、除湿暖房モードでは吸熱器温度Teと目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機の運転を制御すると共に、目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の発熱を制御することで、除湿暖房モードにおける吸熱器9による冷却と除湿、並びに、補助ヒータ23による加熱を的確に制御する。これにより、車室内に吹き出される空気をより適切に除湿しながら、その温度をより正確な暖房温度に制御することが可能となり、より一層快適且つ効率的な車室内の除湿暖房を実現することができるようになる。
(10)エアミックスダンパ28の制御
次に、図3を参照しながら空調コントローラ20によるエアミックスダンパ28の制御について説明する。図3においてGaは前述した空気流通路3に流入した空気の体積風量、Teは吸熱器温度、THは前述した加熱温度(放熱器4の風下側の空気の温度)である。
空調コントローラ20は、前述した如き式(下記式(III))により算出される暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWに基づき、当該割合の風量となるようにエアミックスダンパ28を制御することで放熱器4(及び補助ヒータ23)への通風量を調整する。
SW=(TAO−Te)/(TH−Te) ・・(III)
即ち、暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWは0≦SW≦1の範囲で変化し、「0」で暖房用熱交換通路3Aへの通風をせず、空気流通路3内の全ての空気をバイパス通路3Bに通風するエアミックス全閉状態、「1」で空気流通路3内の全ての空気を暖房用熱交換通路3Aに通風するエアミックス全開状態となる。即ち、放熱器4への風量はGa×SWとなる。
(11)ヒートポンプ装置HP、補助ヒータ23の制御不能時のフェールセーフ制御
次に、本発明の車両用空気調和装置1のヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23が制御不能に陥った場合のフェールセーフ制御について説明する。
(11−1)補助ヒータ23の制御不能時のフェールセーフ制御
前述した如くこの実施例で補助ヒータ23は暖房モードと除湿暖房モード、補助ヒータ単独モードで通電されることになるが、補助ヒータ23が制御不能に陥る異常が発生した場合、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ23を正常に制御することができなくなる。そこで、ヒートポンプコントローラ32は例えば、
・補助ヒータ23自体が故障(断線、短絡)した場合、又は、
・補助ヒータ温度センサ50が故障(断線、短絡)した場合、或いは、
・車両通信バス65を介した補助ヒータ23とのデータ通信が異常/途絶となった場合、
補助ヒータ23を制御不能と判断する。尚、断線や短絡は異常な電圧値等に基づいて検知する。
ヒートポンプコントローラ32は、暖房モード、除湿暖房モード及び補助ヒータ単独モードにおいて上記の如き補助ヒータ23の異常を検知し、当該補助ヒータ23が制御不能に陥ったものと判断した場合、補助ヒータ23の通電制御を停止する。そして、ヒートポンプ装置HPに異常が無く、現在暖房モード(第1の運転モード)を実行している場合には、ヒートポンプ装置HPのみを運転し、当該暖房モードを継続する。
一方、ヒートポンプ装置HPに異常が無く、現在除湿暖房モード又は補助ヒータ単独モード(第2の運転モード)を実行している場合には、ヒートポンプ装置HPのみを運転し、外気温度Tamが所定の値より低い場合(低外気温時)、又は、除湿要求が無い場合はヒートポンプ装置HPを暖房モード(第1の運転モード)に切り換え、放熱器4からの放熱で車室内の暖房を継続する。また、外気温度Tamが高く、且つ、除湿要求がある場合は除湿冷房モード(第1の運転モード)に切り換える(何れも図7)。除湿冷房モードでも放熱器4には冷媒が流れるため、車室内の設定温度との関係で或る程度の暖房は可能である。
尚、補助ヒータ23を通電しない前記除湿冷房モード、冷房モード及びMAX冷房モードにおいて補助ヒータ23の異常を検知した場合には、ヒートポンプコントローラ32は当該運転モードでヒートポンプ装置HPの運転を継続するものである。
(11−2)ヒートポンプ装置HPの制御不能時のフェールセーフ制御
他方、ヒートポンプ装置HPが制御不能に陥る異常が発生した場合、ヒートポンプコントローラ32はヒートポンプ装置HPを正常に制御することができなくなる。そこで、ヒートポンプコントローラ32は例えば、
・室外膨張弁6が故障(断線、短絡、脱調、室外膨張弁6のコントローラの異常)した場合、又は、
・各電磁弁が故障(断線、短絡)した場合、又は、
・各温度センサ、圧力センサが故障(断線、短絡)した場合、或いは、
・車両通信バス65を介した圧縮機2や空調コントローラ20とヒートポンプコントローラ32とのデータ通信が異常/途絶となった場合、
ヒートポンプ装置HPを制御不能と判断する。尚、断線や短絡は異常な電圧値等に基づいて検知する。
ヒートポンプコントローラ32は、ヒートポンプ装置HPを運転している状態において、上記の如きヒートポンプ装置HPの異常を検知し、当該ヒートポンプ装置HPが制御不能に陥ったものと判断した場合、ヒートポンプ装置HPの運転を停止する。そして、補助ヒータ23のみに通電する補助ヒータ単独モードに切り換える。尚、実際には現在が暖房モードや除湿暖房モード、除湿冷房モードであったときに補助ヒータ23に通電され、車室内の暖房を継続するかたちとなる。
(11−3)ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23の双方が制御不能の場合
尚、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23の双方が制御不能に陥った場合には、ヒートポンプコントローラ32及び空調コントローラ20は車両用空気調和装置1の運転を停止し、それ以上機器に損傷が生じることを防止する。そして、上記何れの異常の場合にも空調操作部53に所定の異常報知を行う。
以上の如くヒートポンプコントローラ32によって圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4にて放熱させることにより、及び/又は、補助ヒータ23を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置1において、ヒートポンプコントローラ32は、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続するようにしたので、ヒートポンプ装置HPか補助ヒータ23の一方に、機器の故障、センサの故障、通信異常等が発生し、制御不能と判断した場合にも、他方により車室内の暖房を継続することができるようになる。これにより、ヒートポンプ装置HP又は補助ヒータ23の何れかが制御不能となる異常時にも、可能な限り車室内の暖房を行って乗員の不快感を低減することが可能となる。
そして、ヒートポンプ装置HPは補助ヒータ23が制御不能に陥ったときに放熱器4に冷媒を流さない除湿暖房モードやMAX冷房モード、補助ヒータ単独モード(第2の運転モード)を実行している場合には、放熱器4に冷媒を流す暖房モードや除湿冷房モード(第1の運転モード)に切り換えるので、補助ヒータ23の異常時にも放熱器4からの放熱で支障無く車室内を暖房することができるようになる。
この場合、ヒートポンプコントローラ32は、外気温度Tamが低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合は暖房モードを実行すると共に、外気温度Tamが高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行するので、補助ヒータ23の異常時にも、車室内の暖房と除湿を支障無く行うことができるようになる。 FIG. 1 shows a configuration diagram of a
The heating mode, the dehumidifying and cooling mode, and the cooling mode are the first operation modes in the present invention in which the refrigerant flows to the
The
The refrigerant circuit of the heat pump apparatus HP is filled with a predetermined amount of refrigerant and lubricating oil. The
The
The
Further, the
A
Since the
The
Moreover, in FIG. 1, 23 is an auxiliary heater as an auxiliary heating device (another heater) provided in the
Here, the
Further, the air (inside air or outside air) in the
Further, the
The
Next, FIG. 2 shows a block diagram of the
The
The output of the
The
The output of the
The
Next, the operation of the
(1) Heating mode When the heating mode is selected by the heat pump controller 32 (auto mode) or by manual operation (manual mode) to the air
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
The refrigerant liquefied in the
The
Further, in this heating mode, when the heating capability by the
Here, when the
(2) Dehumidifying heating mode Next, in the dehumidifying heating mode, the
Accordingly, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
The refrigerant that has exited the
At this time, since the valve opening degree of the
The
In addition, since the
(3) Dehumidifying and Cooling Mode Next, in the dehumidifying and cooling mode, the
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
The refrigerant that has exited the
The refrigerant that has exited the
The refrigerant evaporated in the
The
(4) Cooling mode Next, in the cooling mode, the
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
The refrigerant that has exited the
The refrigerant evaporated in the
(5) MAX cooling mode (maximum cooling mode)
Next, in the MAX cooling mode as the maximum cooling mode, the
Accordingly, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
The refrigerant that has exited the
Here, since the high-temperature refrigerant flows through the
(6) Auxiliary heater single mode In addition, the
The
(7) Switching of operation mode The air-
TAO = (Tset−Tin) × K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam)) (I)
Here, Tset is a set temperature in the passenger compartment set by the air
When the
FIG. 7 is a diagram for explaining operation mode switching control related to the heat pump device HP by the
(8) Control of
Here, the above-mentioned TH for calculating the air volume ratio SW is the temperature of the leeward air of the radiator 4 (hereinafter referred to as the heating temperature), and the
TH = (INTL × TH0 + Tau × THz) / (Tau + INTL) (II)
Here, INTL is the calculation cycle (constant), Tau is the time constant of the primary delay, TH0 is the steady value of the heating temperature TH in the steady state before the primary delay calculation, and THz is the previous value of the heating temperature TH. By estimating the heating temperature TH in this way, there is no need to provide a special temperature sensor.
The
The target radiator pressure PCO is calculated by the
(9) Control of
Further, the F / B operation
FIG. 6 is a control block diagram of the
The auxiliary heater required capability F / B manipulated variable calculated by the F /
Thus, in the dehumidifying heating mode, the
(10) Control of
The
SW = (TAO-Te) / (TH-Te) (III)
That is, the air flow rate ratio SW passing through the
(11) Fail-safe control when heat pump device HP and
(11-1) Fail-safe control when the
-When the
-If the auxiliary heater temperature sensor 50 is broken (disconnected, shorted), or
-If data communication with the
It is determined that the
When the
On the other hand, when there is no abnormality in the heat pump device HP and the dehumidifying heating mode or the auxiliary heater single mode (second operation mode) is currently being executed, only the heat pump device HP is operated and the outside air temperature Tam is a predetermined value. When the temperature is lower (at low outside air temperature) or when there is no dehumidification request, the heat pump device HP is switched to the heating mode (first operation mode), and heating of the vehicle interior is continued by heat radiation from the
When an abnormality of the
(11-2) Fail-safe control when the heat pump device HP is not controllable On the other hand, when an abnormality that causes the heat pump device HP to become uncontrollable occurs, the
-When the
・ When each solenoid valve fails (disconnection, short circuit), or
・ Each temperature sensor and pressure sensor has failed (disconnection, short circuit), or
When the data communication between the
It is determined that the heat pump apparatus HP cannot be controlled. Note that disconnection or short circuit is detected based on an abnormal voltage value or the like.
When the
(11-3) When both the heat pump device HP and the
As described above, the refrigerant discharged from the
When the heat pump device HP is in the dehumidifying heating mode, the MAX cooling mode, or the auxiliary heater single mode (second operation mode) in which the refrigerant does not flow to the
In this case, the
次に、図8は本発明を適用した他の実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。尚、この図において図1と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものである。この実施例の場合、過冷却部16の出口は逆止弁18に接続され、この逆止弁18の出口が冷媒配管13Bに接続されている。尚、逆止弁18は冷媒配管13B(室内膨張弁8)側が順方向とされている。
また、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管(以下、第2のバイパス配管と称する)13Fは電磁弁22(除湿用)を介して逆止弁18の下流側の冷媒配管13Bに連通接続されている。そして、電磁弁22もヒートポンプコントローラ32の出力に接続されているものとする。また、前述の実施例の図1中のバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40から成るバイパス装置45は設けられていない。その他は図1と同様であるので説明を省略する。
以上の構成で、この実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。ヒートポンプコントローラ32はこの実施例では、暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モード及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する(MAX冷房モードはこの実施例では存在しない)。尚、暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードが選択されたときの動作及び冷媒の流れと、補助ヒータ単独モードは前述の実施例(実施例1)の場合と同様であるので説明を省略する。但し、この実施例(実施例2)ではこれら暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードにおいては電磁弁22を閉じるものとする。また、この実施例では補助ヒータ単独モード以外は全て本発明における第1の運転モードとなる。
(12)図8の車両用空気調和装置1の除湿暖房モード
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例(実施例2)ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁22(除湿用)を開放する。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
[0099]
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には暖房用熱交換通路3Aに流入した空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、ヒートポンプ装置HPの冷媒回路がヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A、電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
また、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部は分流され、電磁弁22を経て第2のバイパス配管13F及び冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至るようになる。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cにて冷媒配管13Dからの冷媒と合流した後、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
空調コントローラ20は、目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器出口温度TCIの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は、この目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプ装置HPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度Teと、空調コントローラ20から送信された目標吸熱器温度TEOに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。
(13)図8の車両用空気調和装置1の内部サイクルモード
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)と共に、電磁弁21を閉じる。この室外膨張弁6と電磁弁21が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入、及び、室外熱交換器7からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て第2のバイパス配管13Fに全て流れるようになる。そして、第2のバイパス配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを流れ、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより、車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクルモードでは室内側の空気流通路3内にある放熱器4(放熱)と吸熱器9(吸熱)の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機2の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器9には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房モードに比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。
空調コントローラ20は目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器出口温度TCIの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は送信された目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプ装置HPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。
そして、図9はこの実施例の場合のヒートポンプコントローラ32によるヒートポンプ装置HPに関する運転モードの切換制御を説明する図である。補助ヒータ23が制御不能となる異常が発生していない場合であって、除湿要求が無いとき、ヒートポンプ装置HPの運転モードは暖房モードとなる。一方、補助ヒータ23に異常が無く、除湿要求がある場合には上記除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モードの何れかが選択されることになる。
(14)図8の実施例でのフェールセーフ制御
そして、ヒートポンプ装置HPが制御不能に陥る異常が発生した場合は、前述の(11−2)と同様に補助ヒータ23によるフェールセーフを実行する。但し、この実施例の場合には電磁弁22の故障も判断基礎に加えられる。また、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23の双方が異常となった場合も前述した(11−3)と同様である。更に、この実施例においても補助ヒータ23が制御不能に陥った場合には、前述の(11−2)と同様の判断で暖房モードか除湿冷房モードを実行することで、車室内の暖房を継続するものである。
尚、各実施例で示した数値等はそれに限られるものでは無く、適用する装置に応じて適宜設定すべきものである。また、補助加熱装置は実施例で示した補助ヒータ23に限られるものでは無く、ヒータで加熱された熱媒体を循環させて空気流通路3内の空気を加熱する熱媒体循環回路や、エンジンで加熱されたラジエター水を循環するヒータコア等を利用してもよい。 Next, FIG. 8 shows a block diagram of avehicle air conditioner 1 of another embodiment to which the present invention is applied. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or similar functions. In the case of this embodiment, the outlet of the supercooling section 16 is connected to the check valve 18, and the outlet of the check valve 18 is connected to the refrigerant pipe 13B. The check valve 18 has a forward direction on the refrigerant pipe 13B (indoor expansion valve 8) side.
Therefrigerant pipe 13E on the outlet side of the radiator 4 is branched before the outdoor expansion valve 6, and the branched refrigerant pipe (hereinafter referred to as second bypass pipe) 13F is an electromagnetic valve 22 (for dehumidification). Is connected to the refrigerant pipe 13B downstream of the check valve 18. The solenoid valve 22 is also connected to the output of the heat pump controller 32. Further, the bypass device 45 including the bypass pipe 35, the electromagnetic valve 30 and the electromagnetic valve 40 in FIG. 1 of the above-described embodiment is not provided. Others are the same as in FIG.
With the above configuration, the operation of thevehicle air conditioner 1 of this embodiment will be described. In this embodiment, the heat pump controller 32 switches between the heating mode, the dehumidifying heating mode, the internal cycle mode, the dehumidifying cooling mode, the cooling mode, and the auxiliary heater single mode (the MAX cooling mode is present in this embodiment). do not do). The operation when the heating mode, the dehumidifying and cooling mode, and the cooling mode are selected, the refrigerant flow, and the auxiliary heater single mode are the same as those in the above-described embodiment (embodiment 1), and thus the description thereof is omitted. However, in this embodiment (Example 2), the solenoid valve 22 is closed in the heating mode, the dehumidifying cooling mode, and the cooling mode. Further, in this embodiment, all except the auxiliary heater single mode are the first operation mode in the present invention.
(12) Dehumidifying and heating mode ofvehicle air conditioner 1 of FIG. 8 On the other hand, when the dehumidifying and heating mode is selected, in this embodiment (Example 2), heat pump controller 32 opens electromagnetic valve 21 (for heating). The electromagnetic valve 17 (for cooling) is closed. Further, the electromagnetic valve 22 (for dehumidification) is opened. Then, the compressor 2 is operated. The air conditioning controller 20 operates each of the blowers 15 and 27, and the air mix damper 28 basically heats all the air in the air flow passage 3 that is blown out from the indoor blower 27 and passes through the heat absorber 9 to the heat exchange passage 3A for heating. The auxiliary heater 23 and the radiator 4 are ventilated, but the air volume is also adjusted.
[0099]
Thereby, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from thecompressor 2 flows into the radiator 4 from the refrigerant pipe 13G. Since the air in the air flow path 3 that has flowed into the heat exchange path 3A for heating is passed through the heat radiator 4, the air in the air flow path 3 is heated by the high-temperature refrigerant in the heat radiator 4, while the heat radiator The refrigerant in 4 is deprived of heat by the air and cooled to condense.
The refrigerant liquefied in theradiator 4 exits the radiator 4 and then reaches the outdoor expansion valve 6 through the refrigerant pipe 13E. The refrigerant flowing into the outdoor expansion valve 6 is decompressed there and then flows into the outdoor heat exchanger 7. The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 7 evaporates, and pumps up heat from the outside air that is ventilated by traveling or by the outdoor blower 15. That is, the refrigerant circuit of the heat pump device HP serves as a heat pump. Then, the low-temperature refrigerant exiting the outdoor heat exchanger 7 enters the accumulator 12 through the refrigerant pipe 13C through the refrigerant pipe 13A, the solenoid valve 21 and the refrigerant pipe 13D, and is gas-liquid separated there. Repeated circulation inhaled.
Further, a part of the condensed refrigerant flowing through therefrigerant pipe 13E through the radiator 4 is diverted, passes through the electromagnetic valve 22, and reaches the indoor expansion valve 8 through the internal heat exchanger 19 from the second bypass pipe 13F and the refrigerant pipe 13B. It becomes like this. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. Since the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time condenses and adheres to the heat absorber 9, the air is cooled and dehumidified.
The refrigerant evaporated in theheat absorber 9 merges with the refrigerant from the refrigerant pipe 13D in the refrigerant pipe 13C through the internal heat exchanger 19, and then repeats circulation sucked into the compressor 2 through the accumulator 12. Since the air dehumidified by the heat absorber 9 is reheated in the process of passing through the radiator 4, dehumidifying heating in the passenger compartment is thereby performed.
Theair conditioning controller 20 transmits the target heater temperature TCO (target value of the radiator outlet temperature TCI) calculated from the target blowing temperature TAO to the heat pump controller 32. The heat pump controller 32 calculates a target radiator pressure PCO (target value of the radiator pressure PCI) from the target heater temperature TCO, and the refrigerant of the radiator 4 detected by the target radiator pressure PCO and the radiator pressure sensor 47. The rotational speed NC of the compressor 2 is controlled based on the pressure (radiator pressure PCI. High pressure of the refrigerant circuit of the heat pump device HP), and heating by the radiator 4 is controlled. The heat pump controller 32 controls the valve opening degree of the outdoor expansion valve 6 based on the temperature Te of the heat absorber 9 detected by the heat absorber temperature sensor 48 and the target heat absorber temperature TEO transmitted from the air conditioning controller 20.
(13) Internal cycle mode of thevehicle air conditioner 1 of FIG. 8 In the internal cycle mode, the heat pump controller 32 fully closes the outdoor expansion valve 6 in the dehumidifying and heating mode (fully closed position). The solenoid valve 21 is closed. Since the outdoor expansion valve 6 and the electromagnetic valve 21 are closed, the inflow of refrigerant to the outdoor heat exchanger 7 and the outflow of refrigerant from the outdoor heat exchanger 7 are blocked. The condensed refrigerant flowing through the refrigerant pipe 13E through the refrigerant flows through the electromagnetic valve 22 to the second bypass pipe 13F. The refrigerant flowing through the second bypass pipe 13F reaches the indoor expansion valve 8 via the internal heat exchanger 19 from the refrigerant pipe 13B. After the refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve 8, it flows into the heat absorber 9 and evaporates. Since the moisture in the air blown out from the indoor blower 27 by the heat absorption action at this time condenses and adheres to the heat absorber 9, the air is cooled and dehumidified.
The refrigerant evaporated in theheat absorber 9 flows through the refrigerant pipe 13 </ b> C through the internal heat exchanger 19 and repeats circulation that is sucked into the compressor 2 through the accumulator 12. Since the air dehumidified by the heat absorber 9 is reheated in the process of passing through the radiator 4, dehumidifying heating in the passenger compartment is thereby performed. Since the refrigerant is circulated between the radiator 4 (radiation) and the heat absorber 9 (heat absorption) in the passage 3, heat from the outside air is not pumped up, and heating for the consumed power of the compressor 2 is performed. Ability is demonstrated. Since the entire amount of the refrigerant flows through the heat absorber 9 that exhibits the dehumidifying action, the dehumidifying capacity is higher than that in the dehumidifying and heating mode, but the heating capacity is lowered.
Theair conditioning controller 20 transmits the target heater temperature TCO (target value of the radiator outlet temperature TCI) calculated from the target outlet temperature TAO to the heat pump controller 32. The heat pump controller 32 calculates the target radiator pressure PCO (target value of the radiator pressure PCI) from the transmitted target heater temperature TCO, and the target radiator pressure PCO and the radiator 4 detected by the radiator pressure sensor 47. The number of revolutions NC of the compressor 2 is controlled based on the refrigerant pressure (radiator pressure PCI, high pressure in the refrigerant circuit of the heat pump device HP), and heating by the radiator 4 is controlled.
And FIG. 9 is a figure explaining the switching control of the operation mode regarding the heat pump apparatus HP by theheat pump controller 32 in the case of this Example. When there is no abnormality in which the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable and there is no dehumidification request, the operation mode of the heat pump device HP is the heating mode. On the other hand, when there is no abnormality in the auxiliary heater 23 and there is a dehumidification request, any one of the dehumidifying heating mode, the internal cycle mode, the dehumidifying cooling mode, and the cooling mode is selected.
(14) Fail-safe control in the embodiment of FIG. 8 And, when an abnormality that causes the heat pump device HP to become uncontrollable occurs, fail-safe by theauxiliary heater 23 is executed as in (11-2) described above. However, in the case of this embodiment, the failure of the electromagnetic valve 22 is also added to the judgment basis. The case where both the heat pump device HP and the auxiliary heater 23 become abnormal is the same as (11-3) described above. Further, in this embodiment, when the auxiliary heater 23 becomes uncontrollable, the heating in the vehicle interior is continued by executing the heating mode or the dehumidifying cooling mode according to the same determination as in (11-2) above. To do.
It should be noted that the numerical values shown in the embodiments are not limited thereto, and should be appropriately set according to the apparatus to be applied. Further, the auxiliary heating device is not limited to theauxiliary heater 23 shown in the embodiment, and a heat medium circulation circuit that heats the air in the air flow passage 3 by circulating the heat medium heated by the heater or an engine. You may utilize the heater core etc. which circulate through the heated radiator water.
また、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管(以下、第2のバイパス配管と称する)13Fは電磁弁22(除湿用)を介して逆止弁18の下流側の冷媒配管13Bに連通接続されている。そして、電磁弁22もヒートポンプコントローラ32の出力に接続されているものとする。また、前述の実施例の図1中のバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40から成るバイパス装置45は設けられていない。その他は図1と同様であるので説明を省略する。
以上の構成で、この実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。ヒートポンプコントローラ32はこの実施例では、暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モード及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する(MAX冷房モードはこの実施例では存在しない)。尚、暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードが選択されたときの動作及び冷媒の流れと、補助ヒータ単独モードは前述の実施例(実施例1)の場合と同様であるので説明を省略する。但し、この実施例(実施例2)ではこれら暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードにおいては電磁弁22を閉じるものとする。また、この実施例では補助ヒータ単独モード以外は全て本発明における第1の運転モードとなる。
(12)図8の車両用空気調和装置1の除湿暖房モード
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例(実施例2)ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁22(除湿用)を開放する。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
[0099]
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には暖房用熱交換通路3Aに流入した空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、ヒートポンプ装置HPの冷媒回路がヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A、電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
また、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部は分流され、電磁弁22を経て第2のバイパス配管13F及び冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至るようになる。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cにて冷媒配管13Dからの冷媒と合流した後、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
空調コントローラ20は、目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器出口温度TCIの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は、この目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプ装置HPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度Teと、空調コントローラ20から送信された目標吸熱器温度TEOに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。
(13)図8の車両用空気調和装置1の内部サイクルモード
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)と共に、電磁弁21を閉じる。この室外膨張弁6と電磁弁21が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入、及び、室外熱交換器7からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て第2のバイパス配管13Fに全て流れるようになる。そして、第2のバイパス配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを流れ、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより、車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクルモードでは室内側の空気流通路3内にある放熱器4(放熱)と吸熱器9(吸熱)の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機2の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器9には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房モードに比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。
空調コントローラ20は目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器出口温度TCIの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は送信された目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。ヒートポンプ装置HPの冷媒回路の高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。
そして、図9はこの実施例の場合のヒートポンプコントローラ32によるヒートポンプ装置HPに関する運転モードの切換制御を説明する図である。補助ヒータ23が制御不能となる異常が発生していない場合であって、除湿要求が無いとき、ヒートポンプ装置HPの運転モードは暖房モードとなる。一方、補助ヒータ23に異常が無く、除湿要求がある場合には上記除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モードの何れかが選択されることになる。
(14)図8の実施例でのフェールセーフ制御
そして、ヒートポンプ装置HPが制御不能に陥る異常が発生した場合は、前述の(11−2)と同様に補助ヒータ23によるフェールセーフを実行する。但し、この実施例の場合には電磁弁22の故障も判断基礎に加えられる。また、ヒートポンプ装置HPと補助ヒータ23の双方が異常となった場合も前述した(11−3)と同様である。更に、この実施例においても補助ヒータ23が制御不能に陥った場合には、前述の(11−2)と同様の判断で暖房モードか除湿冷房モードを実行することで、車室内の暖房を継続するものである。
尚、各実施例で示した数値等はそれに限られるものでは無く、適用する装置に応じて適宜設定すべきものである。また、補助加熱装置は実施例で示した補助ヒータ23に限られるものでは無く、ヒータで加熱された熱媒体を循環させて空気流通路3内の空気を加熱する熱媒体循環回路や、エンジンで加熱されたラジエター水を循環するヒータコア等を利用してもよい。 Next, FIG. 8 shows a block diagram of a
The
With the above configuration, the operation of the
(12) Dehumidifying and heating mode of
[0099]
Thereby, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
The refrigerant liquefied in the
Further, a part of the condensed refrigerant flowing through the
The refrigerant evaporated in the
The
(13) Internal cycle mode of the
The refrigerant evaporated in the
The
And FIG. 9 is a figure explaining the switching control of the operation mode regarding the heat pump apparatus HP by the
(14) Fail-safe control in the embodiment of FIG. 8 And, when an abnormality that causes the heat pump device HP to become uncontrollable occurs, fail-safe by the
It should be noted that the numerical values shown in the embodiments are not limited thereto, and should be appropriately set according to the apparatus to be applied. Further, the auxiliary heating device is not limited to the
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器 10 HVACユニット
11 制御装置
20 空調コントローラ
23 補助ヒータ(補助加熱装置)
27 室内送風機(ブロワファン)
28 エアミックスダンパ
32 ヒートポンプコントローラ
65 車両通信バス
HP ヒートポンプ装置 DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 Vehicle air conditioner 2 Compressor 3 Air flow path 4 Radiator 6 Outdoor expansion valve 7 Outdoor heat exchanger 8 Indoor expansion valve 9 Heat absorber 10 HVAC unit 11 Controller 20 Air conditioning controller 23 Auxiliary heater (auxiliary heating device)
27 Indoor blower
28Air Mix Damper 32 Heat Pump Controller 65 Vehicle Communication Bus HP Heat Pump Device
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器 10 HVACユニット
11 制御装置
20 空調コントローラ
23 補助ヒータ(補助加熱装置)
27 室内送風機(ブロワファン)
28 エアミックスダンパ
32 ヒートポンプコントローラ
65 車両通信バス
HP ヒートポンプ装置 DESCRIPTION OF
27 Indoor blower
28
Claims (6)
- 車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
冷媒を圧縮する圧縮機、及び、冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器を有するヒートポンプ装置と、
前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための補助加熱装置と、
制御装置とを備え、
該制御装置により、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させることにより、及び/又は、前記補助加熱装置を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置と前記補助加熱装置のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて前記車室内の暖房を継続することを特徴とする車両用空気調和装置。 An air flow passage through which air to be supplied into the passenger compartment flows;
A compressor that compresses the refrigerant, and a heat pump device having a radiator for heating the air that radiates the refrigerant and supplies the refrigerant from the air flow passage to the vehicle interior;
An auxiliary heating device for heating the air supplied from the air flow passage to the vehicle interior;
A control device,
The vehicle air conditioner in which the vehicle interior can be heated by causing the refrigerant discharged from the compressor to radiate heat by the radiator and / or by causing the auxiliary heating device to generate heat by the control device. In the device
The air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein when one of the heat pump device and the auxiliary heating device becomes uncontrollable, the control device continues heating the vehicle interior using the other. - 前記ヒートポンプ装置は、冷媒を吸熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、
前記制御装置は、前記放熱器に冷媒を流す第1の運転モードと、前記放熱器に冷媒を流さない第2の運転モードを切り換えて実行すると共に、前記補助加熱装置が制御不能に陥ったときに前記第2の運転モードを実行している場合は、前記第1の運転モードに切り換えることを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。 The heat pump device further includes a heat absorber for absorbing the refrigerant to cool the air supplied from the air flow passage to the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger provided outside the vehicle compartment,
The control device performs switching between a first operation mode in which refrigerant flows through the radiator and a second operation mode in which refrigerant does not flow through the radiator, and the auxiliary heating device falls out of control. 2. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein when the second operation mode is being executed, the vehicle is switched to the first operation mode. - 前記制御装置は、前記第1の運転モードとして、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器から前記室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有し、
外気温度が低い場合、若しくは、前記車室内を除湿する必要が無い場合、前記暖房モードを実行すると共に、
外気温度が高く、前記車室内を除湿する必要がある場合は、前記除湿冷房モードを実行することを特徴とする請求項2に記載の車両用空気調和装置。 In the first operation mode, the control device causes the refrigerant discharged from the compressor to flow through the radiator to dissipate heat, decompresses the dissipated refrigerant, and then absorbs heat by the outdoor heat exchanger. Mode, the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow from the radiator to the outdoor heat exchanger and radiated by the radiator and the outdoor heat exchanger, and the radiated refrigerant is depressurized, and then the heat absorber Has a dehumidifying and cooling mode to absorb heat,
When the outside air temperature is low, or when it is not necessary to dehumidify the passenger compartment, the heating mode is executed,
The vehicle air conditioner according to claim 2, wherein the dehumidifying and cooling mode is executed when the outside air temperature is high and it is necessary to dehumidify the vehicle interior. - 前記制御装置は、前記第2の運転モードとして、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器に流さずに前記室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させ、前記補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モードと、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器に流さずに前記室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードのうちの何れか一方、若しくは、双方を有することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の車両用空気調和装置。 In the second operation mode, the control device causes the refrigerant discharged from the compressor to flow through the outdoor heat exchanger without flowing through the heat radiator to radiate heat. A dehumidifying and heating mode in which heat is absorbed by a heat absorber and the auxiliary heating device generates heat, and the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow through the outdoor heat exchanger without flowing through the radiator, and the heat is released. 4. The vehicle air conditioner according to claim 2, further comprising one or both of a maximum cooling mode in which heat is absorbed by the heat absorber after the pressure is reduced. 5.
- 前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置と前記補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合、運転を停止することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。 5. The vehicle air according to claim 1, wherein the control device stops operation when both of the heat pump device and the auxiliary heating device become uncontrollable. Harmony device.
- 前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置、及び/又は、前記補助加熱装置に、機器の故障、センサの故障、通信異常のうちの何れか一つが発生した場合、制御不能と判断することを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。 The control device determines that control is impossible when any one of a device failure, a sensor failure, or a communication abnormality occurs in the heat pump device and / or the auxiliary heating device. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 5.
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