CN105473357A - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

在热泵型车辆用空调装置中，通过防止或者抑制在插入状态下预先对车厢内进行制热时室外热交换器发生结霜的情况，从而能够在行驶过程中实现舒适的车厢内制热，并延长行驶距离。该车辆用空调装置具有用于对从空气流通路(3)提供给车厢内的空气进行加热的制热剂循环回路(23)，控制器具有推定室外热交换器(7)是否发生结霜的结霜推定单元，在从外部电源对压缩机(2)、或者对为了驱动该压缩机(2)而进行供电的电池进行供电的状态下，在执行制热模式时，在根据结霜推定单元的推定而预测为室外热交换器(7)发生了结霜的情况下，利用制热剂循环回路(23)来执行加热。

Description

车辆用空调装置
技术领域
本发明涉及对车辆的车厢内进行空气调节的所谓热泵型空调装置，尤其涉及可适用于能够从外部电源进行供电的混合动力汽车、电动汽车的空调装置。
背景技术
由于近年来环境问题突显，因此混合动力汽车、电动汽车已广泛普及。于是，作为可适用于上述车辆的空调装置，研发了以下空调装置，该空调装置包括：压缩并喷出制冷剂的压缩机、设置于车厢内侧使制冷剂散热的散热器(冷凝器)、设置于车厢内侧使制冷剂吸热的吸热器(蒸发器)、设置于车厢外侧使制冷剂散热或吸热的室外热交换器，该空调装置能够切换进行下述模式，即：制热模式，该制热模式是指在散热器中使从压缩机喷出的制冷剂散热，并在室外热交换器中使在该散热器中进行了散热后的制冷剂吸热；除湿模式，该除湿模式是指在散热器中使从压缩机喷出的制冷剂散热，并在吸热器中使在散热器中进行了散热后的制冷剂吸热；以及制冷模式，该制冷模式是指在室外热交换器中使从压缩机喷出的制冷剂散热，并在吸热器中使其吸热(例如，参照专利文献1)。
另外，电动汽车或部分的混合动力汽车被构成为，通过与设置于自家住宅或供电设备(供电点)的外部电源(充电器)相连接，能够对其进行充电(所谓的插入)。若通过所述插入来对电池进行充电，则尤其能够寄希望于改善混合动力汽车的燃油效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3985384号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，若在行驶中驱动压缩机，则会消耗电池的电力。因而，若在与外部电源相连接的状态(插入状态)下在行驶之前预先对车厢内进行制热(预空气调节)，则能够延长之后的行驶距离。
然而，在上述制热模式下，室外热交换器起到制冷剂的蒸发器的作用。因此，在插入状态下，若利用外部电源直接运转压缩机、或者经由电池来运转压缩机以执行制热模式，则根据室外空气的温度/湿度的条件，会使室外空气中的水分结霜，且附着并生长于室外热交换器。当在制热模式下在室外热交换器上发生结霜时，由于霜成为绝热材料，所以与室外空气之间的热交换性能明显变差，难以从室外空气中吸热，导致无法得到所希望的制热能量。
若在所述状态下开始行驶，则行驶过程中用于制热的压缩机运转时间会变长，导致电力消耗增大。另外，为了对制热能力进行补全而不得不使用辅助的电热器，所以无论如何都会发生电力消耗增大，且行驶距离缩短的问题。
本发明正是为了解决上述的现有技术问题而完成的，其目的在于，在所谓热泵型空调装置中，通过在插入状态下预先对车厢内进行制热时防止或抑制室外热交换器上发生结霜，从而实现行驶过程中舒适的车厢内制热，并且延长行驶距离。
用于解决问题的技术方案
本发明的车辆用空调装置具有：压缩机，用于压缩制冷剂；空气流通路，使供给车厢内的空气流通；散热器，使制冷剂散热并对从空气流通路供给至车厢内的空气进行加热；吸热器，使制冷剂吸热并对从空气流通路供给至车厢内的空气进行冷却；室外热交换器，设置于车厢外且使制冷剂散热或吸热；以及控制单元，该车辆用空调装置至少利用该控制单元来执行制热模式，在该制热模式中，利用散热器使从压缩机喷出的制冷剂散热，在对散热后的该制冷剂进行减压之后，利用室外热交换器来吸热，其特征在于，还具备用于对从空气流通路提供给车厢内的空气进行加热的辅助加热单元，控制单元具有用于推定室外热交换器是否发生结霜的结霜推定单元，在从外部电源对压缩机、或者对为了驱动该压缩机而进行供电的电池进行供电的状态下，在执行制热模式时，在根据结霜推定单元的推定而预测为室外热交换器发生结霜的情况下，利用辅助加热单元来执行加热。
本发明第二方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在上述发明的基础上，控制单元在由辅助加热单元所实现的制热能力相对于要求制热能力Qtgt为不足的情况下，利用散热器来执行制热。
本发明第三方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在上述发明的基础上，控制单元对要求制热能力Qtgt与辅助加热单元所能产生的最大制热能力进行比较，利用散热器的制热来对该最大制热能力相对于要求制热能力Qtgt不足的部分进行补足。
本发明第四方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在上述发明的基础上，控制单元控制压缩机，从而使得室外热交换器中的制冷剂蒸发温度低于室外温度，且制冷剂蒸发温度与室外温度之差在规定值以内。
本发明第五方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在各个发明的基础上，控制单元根据结霜状态推定单元的推定而预测为室外热交换器未发生结霜的情况下，不利用辅助加热单元来进行制热，而利用散热器来执行制热。
本发明第六方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在上述各个发明的基础上，结霜推定单元计算出在室外热交换器不发生结霜的范围内散热器能够产生的最大制热能力的目标值、即未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，在该未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst小于要求制热能力Qtgt或者小于接近该要求制热能力Qtgt的值的情况下，预测为室外热交换器发生结霜。
本发明第七方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在上述发明的基础上，结霜推定单元根据室外温度，或者除了室外温度以外还基于时刻、日照、降雨、位置、气象条件，来计算出未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst。
本发明第八方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在第一方面至第五方面的发明的基础上，结霜推定单元计算出实现要求制热能力Qtgt时室外热交换器的制冷剂蒸发温度、即未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，在该未结算时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt低于霜点Tfrost或者小于接近该霜点Tfrost的温度的情况下，预测为室外热交换器发生结霜。
本发明第九方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在上述发明的基础上，结霜推定单元根据室外气体温度和要求制热能力Qtgt，来计算出未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt。
本发明第十方面的车辆用空调装置中，其特征在于，在各个发明的基础上，具有用于对从空气流通路提供给车厢内的空气进行加热的制热剂－空气热交换器、电热器、以及循环单元，由制热剂循环回路来构成辅助加热单元，该制热剂循环回路利用循环单元使被电热器加热后的制热剂在制热剂－空气热交换器中循环。
发明效果
根据本发明，由于具有：压缩机，用于压缩制冷剂；空气流通路，使供给车厢内的空气流通；散热器，使制冷剂散热并对从空气流通路供给至所述车厢内的空气进行加热；吸热器，使制冷剂吸热并对从空气流通路供给至车厢内的空气进行冷却；室外热交换器，设置于车厢外且使制冷剂散热或吸热；以及控制单元，该车辆用空调装置至少利用该控制单元来执行制热模式，在该制热模式中，利用散热器使从压缩机喷出的制冷剂散热，在对散热后的该制冷剂进行减压之后，利用室外热交换器来吸热，其特征在于，具备用于对从空气流通路提供给车厢内的空气进行加热的辅助加热单元，控制单元具有用于推定室外热交换器是否发生结霜的结霜推定单元，在从外部电源对压缩机、或者对为了驱动该压缩机而进行供电的电池进行供电的状态下，在执行制热模式时，在根据结霜推定单元的推定而预测为室外热交换器发生结霜的情况下，利用辅助加热单元来执行加热，因此，在所谓的插入状态下当预先对车厢内进行制热(预空气调节)时，能够防止或者抑制室外热交换器发生结霜，并且能够利用辅助加热单元来对车厢内进行制热，能够减轻之后行驶中的负载。
由此，能够使开始行驶后的车厢内维持为适当的温度，能够延长电动汽车或混合动力汽车的行驶距离。
在此情况下，第二方面的发明的控制单元在由辅助加热单元所实现的制热能力相对于要求制热能力Qtgt为不足的情况下，利用散热器来执行制热，由此，能够在寒冷期间或夜间无障碍地实现所谓的预空气调节(制热)。另外，在利用辅助加热单元所实现的制热能力满足了要求制热能力Qtgt的情况下，由于压缩机不运转，因此，能够确实地防止室外热交换器发生结霜。
而且，第三方面的发明的控制单元对要求制热能力Qtgt与辅助加热单元所能产生的最大制热能力进行比较，利用散热器的制热来对该最大制热能力相对于要求制热能力Qtgt为不足的部分进行补足，由此能够确实地利用散热器来对散热能力进行补足。
在此情况下，如第四方面的发明所述那样，控制单元通过控制压缩机，从而使得室外热交换器中的制冷剂蒸发温度低于室外温度，且制冷剂蒸发温度与室外温度之差在规定值以内，由此，能够有效地防止或者抑制室外热交换器发生结霜。
另外，如第五方面的发明的控制单元根据结霜状态推定单元的推定而预测为室外热交换器未发生结霜的情况下，不利用辅助加热单元来进行制热，而利用散热器来执行制热，由此，能够无障碍地降低在所谓插入状态下用于制热而造成的电力消耗。
另外，如第六方面的发明那样的结霜推定单元计算出在室外热交换器不结霜的范围内散热器能够产生的最大制热能力的目标值、即未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，在该未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst小于要求制热能力Qtgt或小于接近该要求制热能力Qtgt的值的情况下，通过预测为室外热交换器发生结霜，从而即使在无法检测出室外热交换器发生结霜的所谓霜点的情况下，也能够有效地防止或者抑制插入状态下室外热交换器发生结霜的情况。
在此情况下，如第七方面的发明那样的结霜推定单元基于室外气体温度，或者在室外气体温度的基础上附加时刻、日照、降雨、位置、气象条件，来计算出未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，从而能够准确地推定室外热交换器未发生结霜的未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，即，其结果是能够准确地推定霜点，能够进一步有效地防止或者抑制插入状态中室外热交换器发生结霜的情况。
另一方面，如第八方面的发明那样的结霜推定单元计算出实现要求制热能力Qtgt时室外热交换器的制冷剂蒸发温度、即未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，在该未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt低于霜点Tfrost或者低于接近该霜点Tfrost的温度的情况下，通过预测为室外热交换器发生结霜，从而能够基于室外热交换器发生结霜的霜点，有效地防止或者抑制插入状态下室外热交换器发生结霜的情况。
在此情况下，如第九方面的发明那样的结霜推定单元根据室外气体温度和要求制热能力Qtgt，计算出未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，因此，能够准确地推定在室外热交换器未结霜时用于实现要求制热能力Qtgt的未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，从而能够进一步有效地防止或者抑制插入状态下室外热交换器发生结霜的情况。
另外，如第十方面的发明所述那样，具有用于对从空气流通路提供给车厢内的空气进行加热的制热剂－空气热交换器、电热器、以及循环单元，由制热剂循环回路来构成上述的辅助加热单元，该制热剂循环回路利用循环单元使被电热器加热后的制热剂在制热剂－空气热交换器中循环，由此，能够实现电气上更为安全的车厢内制热。
附图说明
图1是适用本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图2是图1的车辆用空调装置的控制器的电路框图。
图3是图1的空气流通路部分的放大图。
图4是对图2的控制器的动作进行说明的流程图。
图5是在无法检测霜点时、图2的控制器的结霜预测的流程图。
图6是表示图1的室外热交换器上不结霜时散热器的不结霜最大制热能力预测值与室外温度之间的关系的图。
图7是在能够检测霜点时、图2的控制器的结霜预测的流程图。
图8是应用了本发明的其它实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图9是应用了本发明的另一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图10是应用了本发明的又另一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图11是应用了本发明的又另一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图12是应用了本发明的又另一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图13是应用了本发明的又另一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图14是应用了本发明的又另一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[实施方式1]
图1示出了本发明一个实施方式的车辆用空调装置1的结构图。适用本发明的实施方式的车辆是未搭载引擎(内燃机构)的电动汽车(EV)，是利用从外部电源对电池进行充电(插入)而得到的电力来驱动用于行驶的电动机的车辆(均未图示)，本发明的车辆用空调装置1也设为是由电池的电力来进行驱动的装置。即，实施方式的车辆用空调装置1是如下装置：在无法利用引擎余热来进行制热的电动汽车中，利用使用了制冷剂回路的热泵运转来进行制热，进一步地有选择地执行除湿制热或制冷除湿、制冷等的各种运转模式。
而且，作为车辆并不仅限于上述电动汽车，即使是可共用引擎和行驶用的电动机的所谓混合动力汽车，或者只要是能够进行从外部电源对电池进行充电的所谓插入的车辆，本发明均是有效的。
实施方式的车辆用空调装置1是对电动汽车的车厢内的空气进行调节(制热、制冷、除湿以及换气)的装置，利用制冷配管13依次连接如下装置来构成制冷剂回路R：电动式的压缩机2，该压缩机2压缩制冷剂；散热器4，该散热器4设置于对车厢内空气进行通气和循环的HVAC单元10的空气流通路3内，且使从压缩机2喷出的高温高压的制冷剂经由制冷剂配管13G流入并在车厢内使该制冷剂散热；室外膨胀阀6，该室外膨胀阀6由在制热时使制冷剂减压并膨胀的电动阀构成；室外热交换器7，该室外热交换器7在制冷时起到散热器的作用，在制热时起到蒸发器的作用，且在制冷剂与室外空气之间进行热交换；室内膨胀阀8，该室内膨胀阀8由使制冷剂减压并膨胀的电动阀构成；吸热器9，该吸热器9设置于空气流通路3内且在制冷时和除湿时使制冷剂从车厢外吸热；蒸发能力控制阀11，该蒸发能力控制阀11对吸热器9中的蒸发能力进行调整；以及存储器(accumulator)12等。另外，在室外热交换器7中设置有室外送风机15。该室外送风机15通过强制地将室外气体与室外热交换器7进行通风从而使室外气体与制冷剂进行热交换，由此，即使在停车过程中(即、车速VSP为0km/h)的情况下，室外气体也与室外热交换器7进行通风。
室外热交换器7在制冷剂下游侧依次具有接收干燥器部14和过冷却部16，从室外热交换器7连接出的制冷剂配管13A经由在制冷时被打开的电磁阀(开关阀)17而连接至接收干燥器部14，过冷却部16的出口经由止回阀18而连接至室内膨胀阀8。另外，接收干燥器部14及过冷却部16在结构上构成为室外热交换器7的一部分，止回阀18相对于室内膨胀阀8一侧位于顺时针方向上。
将止回阀18与室内膨胀阀8之间的制冷剂配管13B设置成与从位于吸热器9的出口侧的蒸发能力控制阀11连接出的制冷剂配管13C进行热交换，且由该制冷剂配管13B和该制冷剂配管13C这两者构成内部热交换器19。由此，成为如下结构：经由制冷剂配管13B而流入室内膨胀阀8的制冷剂被离开吸热器9而经由蒸发能力控制阀11的低温的制冷剂冷却(过冷却)。
另外，从室外热交换器7连接出的制冷剂配管13A进行分支，分支出去的制冷剂配管13D经由在制热时被打开的电磁阀(开关阀)21被连通且连接至位于内部热交换器19下游侧的制冷剂配管13C。进一步地，散热器4出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6之前进行分支，分支出去的制冷剂配管13F经由在除湿时被打开的电磁阀(开关阀)22被连通并连接至位于止回阀18下游侧的制冷剂配管13B。
旁路配管13J并联地连接至室外膨胀阀6，该旁路配管13J在制冷模式下被打开，且设置有用于将室外膨胀阀6旁路且使制冷剂流过的电磁阀(开关阀)20。而且，压缩机2喷出侧的制冷剂配管13G进行分支，分支出去的制冷剂配管13H在对室外热交换器7的除霜模式(除霜运转)下被打开，经由用于使从压缩机2喷出的高温制冷剂(热气)直接流入室外热交换器7的电磁阀(开关阀)24以及止回阀45，连通并连接至室外膨胀阀6及旁路配管13J的并联回路与室外热交换器7之间的制冷剂配管13I。该电磁阀24构成除霜单元。另外，止回阀45构成为相对于制冷剂配管13I为顺时针方向。
另外，在吸热器9的空气上游侧的空气流通路3中形成有外部气体吸入口和内部气体吸入口这样的各种吸入口(图1中以吸入口25作为代表来表示)，在该吸入口25中设置有吸入切换节气闸(damper)26，该吸入切换节气闸26将导入空气流通路3内的空气切换成车厢内的空气即内部气体(内部气体循环模式)或者车厢外的空气即外部气体(外部气体导入模式)。而且，在该吸入切换节气闸26的空气下游侧设置有室内送风机(blowerfan：鼓风扇)27，该室内送风机27用于将被导入的内部气体或外部气体发送至空气流通路3。
在图1中，23表示设置于实施方式的车辆用空调装置1的作为辅助加热单元的制热剂循环回路。该制热剂循环回路23具有：构成循环单元的循环泵30；制热剂加热电热器(图中用辅助HTR来表示)35；以及被设置于相对于空气流通路3的空气流动成为散热器4的空气下游侧的空气流通路3内的制热剂－空气热交换器40，且利用制热剂配管23A将上述循环泵30、上述制热剂加热电热器35、上述制热剂－空气热交换器40依次连接成环形。另外，作为在该制热剂循环回路23内循环的制热剂，例如采用水、HFO-1234yf这样的制冷剂、冷却剂等。
然后，当循环泵30运转，制热剂加热电热器35被通电并发热时，被该制热剂加热电热器35加热后的制热剂在制热剂－空气热交换器40中循环。即，该制热剂循环回路23的制热剂－空气热交换器40成为所谓的暖气风箱(heatercore)，对车厢内的制热进行补足。通过采用相关的制热剂循环回路23，能够提高乘车人员的电气安全性。
在散热器4的空气上游侧的空气流通路3内设置有空气混合节气闸28，该空气混合节气闸28对内部气体或外部气体流入散热器4的流通程度进行调整。而且，在散热器4的空气下游侧的空气流通路3中形成有底脚、通风口、分岔口的各个吹出口(图1中以吹出口29作为代表来表示)，在该吹出口29上设置有吹出口切换节气闸31，该吹出口切换节气闸31对从上述各个吹出口吹出的空气进行切换控制。
接着，在图2中，32是由微机构成的作为控制单元及结霜推定单元的控制器(ECU)，该控制器32的输入与如下各个传感器的输出相连接：检测车辆的室外温度的室外温度传感器33；检测出车辆的室外湿度的室外湿度传感器34；对从吸入口25吸入至空气流通路3中的空气的温度进行检测的HVAC吸入温度传感器36；检测出车厢内的空气(室内气体)的温度的室内气体温度传感器37；检测出车厢内的空气的湿度的室内气体湿度传感器38；检测出车厢内的二氧化碳浓度的室内二氧化碳浓度传感器39；对从吹出口29吹入车厢内的空气的温度进行检测的吹出温度传感器41；检测出压缩机2的喷出制冷剂压力的喷出压力传感器42；检测出压缩机2的喷出制冷剂温度的喷出温度传感器43；检测出压缩机2的吸入制冷剂压力的吸入压力传感器44；检测出散热器4的温度(经过散热器4后的空气的温度、或者散热器4本身的温度)的散热器温度传感器46；检测出散热器4的制冷剂压力(散热器4内、或者离开散热器4之后的制冷剂的压力)的散热器压力传感器47；检测出散热器9的温度(经过吸热器9后的空气的温度、或者吸热器9本身的温度)的吸热器温度传感器48；检测出吸热器9的制冷剂压力(吸热器9内、或者离开吸热器9之后的制冷剂的压力)的吸热器压力传感器49；用于检测照射至车厢内的日照量的、例如为光传感器式的日照传感器51；用于检测出车辆的移动速度(车速)的车速传感器52；用于对设定温度、运转模式的切换进行设定的空调(air‐conditioning)操作部53；检测室外热交换器7的温度(离开室外热交换器7之后的制冷剂的温度、或者室外热交换器7本身的温度)的室外热交换器温度传感器54；以及检测出室外热交换器7的制冷剂压力(室外热交换器7内、或者离开室外热交换器7之后的制冷剂的压力)的室外热交换器压力传感器56。
另外，控制器32的输入还连接有如下传感器的各个输出：检测出制热剂循环回路23的制热剂加热电热器35的温度(用制热剂加热电热器35加热后的制热剂的温度、或者内置于制热剂加热电热器35中的未图示的电热器本身的温度)的制热剂加热电热器温度传感器50；以及检测出制热剂－空气热交换器40的温度(经过制热剂－空气热交换器40后的空气的温度、或者制热剂－空气热交换器40本身的温度)的制热剂－空气热交换器温度传感器55。
另一方面，控制器32的输出连接有：所述压缩机2，室外送风机15，室内送风机(blowerfan：鼓风扇)27，吸入切换节气闸26，空气混合节气闸28，吸入口切换节气闸31，室外膨胀阀6，室内膨胀阀8，各个电磁阀22、17、21、20、24，循环泵30，制热剂加热电热器35，以及蒸发能力控制阀11。另外，控制器32根据各个传感器的输出和由空调操作部53所输入的设定来对它们进行控制。
在上述结构中，下面对实施方式的车辆用空调装置1的动作进行说明。在本实施方式中大致分成制热模式、除湿模式、内部循环模式、除湿制冷模式、制冷模式的各个运转模式，控制器32对各个运转模式进行切换且执行。首先，对各个运转模式中的制冷剂的流动进行说明。
(1)制热模式下制冷剂的流动
若利用控制器32或根据对空调操作部53的手动操作来选择制热模式，则控制器32打开电磁阀21，并关闭电磁阀17、电磁阀22、电磁阀20及电磁阀24。使压缩机2以及各个送风机15、27运转，空气混合节气闸28成为使从室内送风机27吹出的空气与散热器4及制热剂－空气热交换器40通风的状态。由此，在从压缩机2喷出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于使空气流通路3内的空气与散热器4通风，所以空气流通路3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热，另一方面，散热器4内的制冷剂夺取空气中的热量以对其进行冷却，并使其冷凝液化。
在散热器4内液化后的制冷剂在离开散热器4之后，经由制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6。另外，制热剂循环回路23的动作以及作用将在后面阐述。流入室外膨胀阀6的制冷剂在室外膨胀阀6中被减压，然后流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂蒸发，通过行驶或者被室外送风机15通风的室外空气中吸取热量。即，制冷剂回路R成为热泵(在图中用HP来表示)，室外热交换器7起到制冷剂的蒸发器的作用。进而，反复进行如下循环：离开室外热交换器7的低温的制冷剂经由制冷剂配管13D和电磁阀21，从制冷剂配管13C进入存储器12，在此处进行了气液分离，然后气体制冷剂被吸入压缩机2。被散热器4加热后的空气经由制热剂－空气热交换器40而从吹出口29被吹出，由此能够对车厢内进行制热。
控制器32根据喷出压力传感器42或者散热器压力传感器47检测出的制冷剂回路R的高压压力来控制压缩机2的转速，并且根据散热器温度传感器46检测出的散热器4的温度及散热器压力传感器47检测出的散热器4的制冷剂压力来控制室外膨胀阀6的阀开度，控制散热器4出口的制冷剂的过冷却度。
(2)除湿制热模式下制冷剂的流动
接着，在除湿制热模式下，控制器32在上述制热模式的状态下放开电磁阀22。由此，经由散热器4流过制冷剂配管13E的冷凝制冷剂的一部分被分流，经由电磁阀22、制冷剂配管13F和13B，再经由内部热交换器19，到达室内膨胀阀8。由室内膨胀阀8对制冷剂进行减压之后，制冷剂流入吸热器9并进行蒸发。因此时的吸热作用而使从室内送风机27吹出到空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却且被除湿。
反复如下循环：在吸热器9内蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19，并通过制冷剂配管13C与来自制冷剂配管13D的制冷剂汇合，然后，经由存储器12被吸入压缩机2中。被吸热器9除湿后的空气在通过散热器4的过程中被再次加热，由此能够对车厢内进行除湿制热。控制器32根据喷出压力传感器42或散热器压力传感器47检测出的制冷剂回路R的高压电压来控制压缩机2的转速，并且根据吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度来控制室外膨胀阀6的阀开度。
(3)内部循环模式下制冷剂的流动
接着，在内部循环模式下，控制器32在上述除湿制热模式的状态下室外膨胀阀6置为全闭(全闭位置)，且将电磁压21也关闭。通过关闭该室外膨胀阀6和电磁阀21，能够阻止制冷剂流入室外热交换器7，并且阻止制冷剂从室外热交换器7流出，因此，经由散热器4流过制冷剂配管13E的冷凝制冷剂经由电磁阀22全部流入至制冷剂配管13F。然后，流过制冷剂配管13F的制冷剂通过制冷剂配管13B，经由内部热交换器19而到达室内膨胀阀8。由室内膨胀阀8对制冷剂进行减压之后，制冷剂流入吸热器9并进行蒸发。因此时的吸热作用而使从室内送风机27吹出到空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却且被除湿。
反复如下循环：在吸热器9内蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19而流过制冷剂配管13C，并经由存储器12被吸入压缩机2中。被吸热器9除湿后的空气在通过散热器4的过程中被再次加热，由此能够对车厢内进行除湿制热，但是在该内部循环模式下制冷剂在位于室内侧的空气流通路3内的散热器4(散热)和吸热器9(吸热)之间进行循环，因此不会吸取来自外部气体的热量，能够按照压缩机2的消耗功率的量来发挥制热能力。在发挥除湿作用的吸热器9中流过所有的制冷剂，因此，虽然相比于上述除湿制热模式其除湿能力较高，但是制热能力却变低。
控制器32根据吸热器9的温度、或者上述的制冷电路R的高压压力来控制压缩机2的转速。此时，控制器32根据吸热器9的温度或者高压压力，选择由某一运算得到的压缩机目标转速中较低的一个，从而控制压缩机2。
(4)除湿制冷模式下制冷剂的流动
接着，在除湿制冷模式下，控制器32打开电磁阀17，且关闭电磁阀21、电磁阀22、电磁阀20以及电磁阀24。使压缩机2以及各个送风机15、27运转，空气混合节气闸28成为使从室内送风机27吹出的空气与散热器4及制热剂－空气热交换器40通风的状态。由此，从压缩机2喷出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于使空气流通路3内的空气与散热器4通风，所以空气流通路3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热，另一方面，散热器4内的制冷剂夺取空气中的热量以对其进行冷却，并使其冷凝液化。
离开散热器4的制冷剂经由制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6，经由以微打开的方式控制的室外膨胀阀6而流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂通过行驶或者被室外送风机15通风的室外空气冷却并发生冷凝。离开室外热交换器7的制冷剂从制冷剂配管13A经由电磁阀17，依次流入接收干燥器部14、过冷却部16。此处制冷剂被过冷却。
离开室外热交换器7的过冷却部16的制冷剂经由止回阀18而进入制冷剂配管13B，并经由内部热交换器19而到达室内膨胀阀8。由室内膨胀阀8对制冷剂进行减压之后，制冷剂流入吸热器9并进行蒸发。因此时的吸热作用而使从室内送风机27吹出到空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却且被除湿。
反复如下循环：在吸热器9内蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19而流过制冷剂配管13C，到达存储器12，经由该存储器12被吸入压缩机2中。被吸热器9冷却并除湿后的空气在通过散热器4的过程中被再次加热(相比于制热时散热能力较低)，由此能够对车厢内进行除湿制冷。控制器32根据吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度来控制压缩机2的转速，并且根据所述制冷剂回路R的高压压力来控制室外膨胀阀6的阀开度，从而控制散热器4的制冷剂压力(散热器压力PCI)。
(5)制冷模式下制冷剂的流动
接着，在制冷模式下，控制器32在上述除湿制冷模式的状态下打开电磁阀20(在此情况下，室外膨胀阀6可设为包括全开(阀开度设为控制上限)在内的任一种阀开度)，空气混合节气闸28设为使空气与散热器4及制热剂－空气热交换器40不通风的状态。由此，从压缩机2喷出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于空气流通路3内的空气与散热器4不通风，所以此处可视为仅通过，离开散热器4的制冷剂经由制冷剂配管13E到达电磁阀20及室外膨胀阀6。
此时由于电磁阀20被打开，所以制冷剂在室外膨胀阀6中迂回并通过旁路配管13J，然后直接流入室外热交换器7，此处通过行驶或者被室外送风机15通风的室外空气来进行冷却并发生冷凝液化。离开室外热交换器7的制冷剂从制冷剂配管13A经由电磁阀17，依次流入接收干燥器部14、过冷却部16。此处制冷剂被过冷却。
离开室外热交换器7的过冷却部16的制冷剂经由止回阀18而进入制冷剂配管13B，并经由内部热交换器19而到达室内膨胀阀8。由室内膨胀阀8对制冷剂进行减压之后，制冷剂流入吸热器9并进行蒸发。因此时的吸热作用而使从室内送风机27吹出到空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却。
反复如下循环：在吸热器9内蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19而流过制冷剂配管13C，到达存储器12，经由该存储器12被吸入压缩机2中。被吸热器9冷却且除湿后的空气不会通过散热器4，而是从吹出口29被吹入车厢内，因此，能够对车厢内进行制冷。在该制冷模式下，控制器32根据吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度来控制压缩机2的转速。
(6)车辆行驶中的制热模式、以及利用该制热模式下的制热剂循环回路(辅助加热单元)所进行的辅助加热
接着，说明车辆(电动汽车)在行驶中在所述制热模式时压缩机2及室外膨胀阀6的控制、以及在该制热模式下的制热剂循环回路23所进行的辅助加热。
(6－1)车辆行驶中对压缩机及室外膨胀阀的控制
控制器32根据下式(I)来计算出目标吹出温度TAO。该目标吹出温度TAO是从吹出口29向车厢内吹出的空气温度的目标值。
TAO＝(Tset－Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
··(I)
此处，Tset是指由空调操作部53所设定的车厢内的设定温度，Tin是指室内气体温度传感器37检测出的车厢内空气的温度，K是系数，Tbal是指根据设定温度Tset、日照传感器51检测出的日照量SUN、室外温度传感器33检测出的室外温度Tam而计算出的平衡值。另外，一般室外气体温度Tam越低，则该目标吹出温度TAO越高，该目标吹出温度TAO随着室外温度Tam的上升而下降。
控制器32根据该目标吹出温度TAO来计算出目标散热器温度TCO，接着，根据该目标散热器温度TCO来计算出目标散热器压力PCO。然后，根据该目标散热器压力PCO、散热器压力传感器47检测出的散热器4的制冷剂压力(散热器压力)Pci，控制器32计算出压缩机2的转速Nc，并用该转速Nc来使压缩机2运转。即，控制器32利用压缩机2的转速Nc来控制散热器4的制冷剂压力Pci。
另外，控制器32基于目标吹出温度TAO来计算出散热器4的目标散热器过冷却度TGSC。另一方面，控制器32根据散热器压力Pci和散热器温度传感器46检测出的散热器4的温度(散热器温度Tci)，计算出散热器4中制冷剂的过冷却度(散热器过冷却度SC)。然而，根据该散热器过冷却度SC和目标散热器过冷却度TGSC，计算出室外膨胀阀6的目标阀开度(目标室外膨胀阀开度TGECCV)。接着，控制器32将室外膨胀阀6的阀开度控制成该标目室外膨胀阀开度TGECCV。
控制器32在目标吹出温度TAO越高则目标散热器过冷却度TGSC越上升的方向上进行运算，但是并不仅限于此，也可以根据后述的要求制热能力Qtgt与制热能力Qhp之差(能力差)，散热器压力Pci、目标散热器压力PCO与散热器压力Pci之差(压力差)来进行计算。在此情况下，能力差越小、压力差越小、室内送风机27的风量越小、或者散热器压力Pci越小，则控制器32越是使目标散热器过冷却度TGSC下降。
(6－2)车辆行驶中对制热剂循环回路的控制
控制器32在判断为在该制热模式下由散热器4所进行的制热能量不足的情况下，对制热剂加热电热器35进行通电以使其发热，并运转循环泵30，从而利用制热剂循环回路23来执行加热。
当制热剂循环回路23的循环泵30运转，对制热剂加热电热器35进行通电时，如上所述那样，被制热剂加热电热器35加热后的制热剂(高温的制热剂)在制热剂－空气热交换器40中被循环，因此，能够对经由空气流通路3的散热器4后的空气进行加热。图3中示出了此时的空气流通路3内的各部分的温度等。在图中，Ga表示流入空气流通路3中的空气的质量风量，Te表示吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度(离开吸热器9后的空气的温度)，Ga×SW表示空气混合节气阀28的开度乘以质量风量Ga后得到的值，THhp表示散热器温度传感器46检测出的经过散热器4后的空气的温度(大致为散热器平均温度)，TH表示制热剂－空气热交换器温度传感器55检测出的经过制热剂－空气热交换器40后的空气的温度，在制热模式下，离开制热剂－空气热交换器40并从吹出口29吹出至车厢内的空气的温度的目标值变为目标散热器温度TCO。另外，制热剂循环回路23不动作时，TH＝THhp。
接着，对车辆行驶中制热模式下对制热剂循环回路23的控制进行说明。控制器32利用下式(II)来计算出所要求的散热器4的制热能力即要求制热能力Qtgt，利用式(III)计算出在室外热交换器7不结霜的范围内散热器4能产生的最大制热能力的目标值，即未结霜最大制热能力预测值TGhpNfst，在车辆当前所处的环境下，用散热器4使制冷剂散热，且进行用室外热交换器7进行蒸发的热泵运转，在此情况下室外热交换器7不结霜而散热器4能够产生的最大的制热能力的目标值就是该未结霜最大制热能力预测值TGhpNfst。
Qtgt＝(TCO－Te)×Cpa×ρ×Qair··(II)
TGQhpNfst＝f(Tam)··(III)
此处，Tam是指室外温度传感器33检测出的上述的室外温度，Te是指吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度，Cpa是指流入散热器4的空气的比热[kj/kg·K]，ρ是指流入散热器4的空气的密度(体积比)[kg/m3]，Qair是指通过散热器4的风量[m3/h](根据室内送风机27的鼓风机电压BLV等来推定)。
另外，在式(Ⅱ)中，对于TCO、Te，可以取而代之或者在其基础上，采用流入散热器4的空气的温度或者从散热器4流入的空气的温度。另外，在式(III)中在室外气体温度Tam的基础上，也可以参照时刻、日照传感器51检测出的日照量、降雨、位置、气象等的各种环境条件，外部信息，对未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst进行校正。
图6示出了未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst与室外气体温度之间的关系(未结霜最大制热能力预测值的变化倾向)。散热器4能够产生的最大制热能力Qhp与室外气体温度Tam的上升成正比地增大。而且，将使室外热交换器7不结霜的室外气体温度设为+5℃左右，则若保持+5℃以下的温度以最大制热能力Qhp来进行运转，则室外热交换器7上会结霜，因此，如图6中虚线所示的那样，未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst具有随着室外温度的降低而以大于最大制热能力Qhp的角度减小的倾向。
控制器32在利用式(III)计算出未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst之后，计算出制热剂循环回路23的目标制热能力TGQHTR。该制热剂循环回路23的目标制热能力TGQHTR用下式(IV)来计算。
TGQHTR＝Qtgt－TGQhpNfst··(IV)
即，将未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst相对于要求制热能力Qtgt所不足的部分设为制热剂循环回路23的目标制热能力TGQHTR。
接着，控制器32对未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst与要求制热能力Qtgt进行比较，在未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst小于要求制热能力Qtgt的情况下(TGQhpNfst<Qtgt)，将散热器4的目标制热能力Qhpr设为未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst(Qhpr＝TGQhpNfst)，使制冷剂回路R的压缩机2以外的设备运转，从而使散热器4产生未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst。
进一步地，控制器32根据制热剂加热电热器温度传感器50、制热剂－空气热交换器温度传感器55的输出，控制对制热剂加热电热器35的通电以及循环泵30的运转，从而实现制热剂循环回路23的目标制热能力TGQHTR＝要求制热能力Qtgt－散热器4的目标制热能力Qhpr(目标制热能力Qhpr＝未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst)。即，控制器32通过制热剂循环回路23的制热剂－空气热交换器40所实现的加热，对未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst相对于要求制热能力Qtgt的不足进行补足。由此，能够实现舒适的车厢内制热，并且也能够预防室外热交换器7结霜。
另一方面，例如在室外温度较高、未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst在要求制热能力Qtgt以上的情况下(Qtgt≤TGQhpNfst)，控制器32停止利用制热剂循环回路23的加热(停止循环泵30，制热剂加热电热器35不通电，HTR停止：TGQHTR＝0)，运转制冷剂回路R的压缩机2以外的设备，从而使散热器4产生要求制热能力Qtgt(Qhpr＝Qtgt)。由此，能够避免制热剂循环回路23所进行的无用的制热，能够防止耗电的增加。
(7)插入状态中的预空气调节(制热模式)
接着，参照图4、图5对车辆(电动汽车)的插入状态中被设为所述制热模式、且对车厢内进行预空气调节(制热)时的热制冷剂循环回路23和制冷回路R的控制进行说明。
控制器32构成为使车辆与外部电源相连接，且在对电池进行充电的插入状态中也能够执行制热模式。在此情况下，控制器32在图4的步骤S1中，当前车辆处于插入状态中、且判断是否有来自使用者的制热要求(开始制热模式的输入操作)，首先在非插入状态中或者没有制热要求的情况下，从步骤S1前进至步骤S13，判断室外热交换器7上是否结霜，在未结霜的情况下，在步骤S14中停止车辆用空调装置1的运转。另外，在室外热交换器7上结霜的情况下，前进至步骤S15，转移至除霜模式以执行室外热交换器7的除霜运转。另外，对于该步骤S13中的室外热交换器7的结霜判定和步骤S15中的除霜模式将在后面阐述。
另一方面，在当前车辆处于插入状态中、且具有来自使用者的制热要求的情况下，控制器32从步骤S1前进至步骤S2，从各个传感器读取数据，在步骤S3中与上述步骤S13同样地判断室外热交换器7上是否结霜。在车辆被插入之前处于行驶时，在制热模式的情况下室外空气中的水分结霜而附着于室外热交换器7。若该霜成长，则室外热交换器7与被通风的室外空气之间的热交换器会明显受到阻碍，空气调节性能会恶化。
(7－1)室外热交换器的结霜判定
控制器32在步骤S3(上述步骤S13也同样)中，通过作为其功能的结霜推定单元，判定(推定)室外热交换器7上的结霜状态。接着，说明室外热交换器7的结霜状态的判定示例。
控制器32根据从室外热交换器压力传感器56得到的室外热交换器7的当前的制冷剂蒸发温度TXO，室外气体处于低温潮湿环境下未在室外热交换器7上结霜的无结霜时、该室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXObase，来判定室外热交换器7的结霜状态。在此情况下，控制器32利用下式(V)来确定无结霜时室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXObase。
TXObase＝f(Tam、NC、BLV、VSP)
＝k1×Tam+k2×NC+k3×BLV+k4×VSP··(V)
此处，式(V)的参数Tam是指由室外气体温度传感器33得到的上述室外气体温度，NC是指压缩机2的转速，BLV是指室内送风机27的鼓风机电压，VSP是指由车速传感器52得到的车速，k1～k4是系数，预先通过实验来求得。
上述室外气体温度Tam是指表示室外热交换器7的吸入空气温度的指标，具有室外气体温度Tam(室外热交换器7的吸入空气温度)越低则TXObase越低的倾向。因此，系数k1为正值。另外，作为表示室外热交换器7的吸入空气温度的指标，并不仅限于室外气体温度Tam。
另外，上述压缩机2的转速NC是指表示制冷剂回路R内的制冷剂流量的指标，具有转速NC越高(制冷剂流量越多)则TXObase越低的倾向。因此，系数k2为负值。
另外，上述鼓风机电压BLV是指表示散热器4的通过风量的指标，具有鼓风机电压BLV越高(散热器4的通过风量越大)则TXObase越低的倾向。因此，系数k3为负值。另外，作为表示散热器4的通过风量的指标，不仅局限于此，也可以是室内送风机27的鼓风机风量、空气混合节气阀28开度SW。
另外，上述车速VSP是指表示室外热交换器7的通过风速的指标，具有车速VSP越低(室外热交换器7的通过风速越低)则TXObase越低的倾向。因此，系数k4为正值。
另外，由于插入状态中车速VSP为0，在此情况下，作为表示室外热交换器7的通过风速的指标，代替地使用室外送风机15的室外风扇电压FANVout。另外，在本实施方式中，作为式(V)的参数，使用室外气体温度Tam、压缩机2的转速NC、室内送风机27的鼓风机电压BLV、以及车速VSP，然而也可在此基础上追加车辆用空调装置1的负载来作为参数。作为表示该负载的指标，考虑目标吹出温度TAO、压缩机2的转速NC、室内送风机27的鼓风机风量、散热器4的入口空气温度、散热器4的散热器温度Tci，具有负载越大则TXObase越低的倾向。而且，也可将车辆随着时间的推移而发生的劣化(运转年数或运转次数)追加为参数。另外，作为式(V)的参数，不仅限于上述所有的参数，也可以是它们中的任一个或者组合。
接着，控制器32计算出将当前的各个参数值带入式(V)而得到的未结霜时的制冷剂蒸发温度TXObase、与当前的制冷剂蒸发温度TXO之差ΔTXO(ΔTXO＝TXObase－TXO)，制冷剂蒸发温度TXO下降得低于未结霜时制冷剂蒸发温度TXObase，该差ΔTXO大于规定的结霜检测阈值ΔT1的状态(ΔTXO＞ΔT1)例如持续了规定的结霜状态推定时间，在此情况下，判定为室外热交换器7上发生了结霜。
(7－2)室外热交换器的除霜模式
在步骤S3(上述步骤S13也同样)中室外热交换器7上发生了结霜的情况下，前进至步骤S10(上述步骤S15也同样)，执行除霜模式。控制器32在步骤S10(步骤S15)的除霜模式下，打开电磁阀24和电磁阀21，闭合电磁阀22和电磁阀17。利用来自外部电源的电力或者来自由外部电源充电后的电池的电力，进行使压缩机2运转的除霜运转。由此成为如下状态：从压缩机2喷出的高温高压的气体制冷剂(热气体)经由电磁阀24并通过制冷剂配管13H，经由止回阀45从制冷剂配管13I直接流入室外热交换器7。由此，由于室外热交换器7被加热，霜被熔融并被除去。
离开室外热交换器7的制冷剂从制冷剂配管13A经由电磁阀21进入制冷剂配管13D，再经由制冷剂配管13B被吸入压缩机2。然后，在除霜模式开始之后经过了规定时间的情况下，控制器32结束除霜模式并返回步骤S1，恢复成制热模式。
(7－3)室外热交换器的结霜预测
另一方面，当在步骤S3中判定为差ΔTXO在结霜检测阈值ΔT1以下(ΔXO≤ΔT1)且室外热交换器7上未结霜的情况下，控制器32前进至步骤S4，这次判断是否预测在室外热交换器7发生了结霜。图5示出了步骤S4中结霜预测的流程图的示例。
控制器32首先在图5的步骤S16中，利用上述式(III)的运算来计算出未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst。接着，利用上述式(II)来计算出要求制热能力Qtgt，在步骤S17中判断未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst是否小于要求制热能力Qtgt－α1(TGQhpNfst<(Qtgt－α1))。该α1是指相对于结霜而具有余量的值，Qtgt－α1成为小于且接近要求制热能力Qtgt的值。另外，在无需余量的情况下，也可以α1＝0，在步骤S17中以TGQhpNfst＜Qtgt的方式来进行判断。
另外，在本实施方式中，在未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst小于接近要求制热能力的值(Qtgt－α1)的情况下，若前进至步骤S18以利用压缩机2的运转来用散热器4进行制热，则预测为室外热交换器7发生结霜。在TGQhpNfst≥(Qtgt－α1)的情况下，前进至步骤S19，且预测为未结霜。
返回图4，控制器32在步骤S18中预测为已结霜的情况下，从步骤S4前进至步骤S5，再次用式(II)计算出要求制热能力Qtgt，在步骤S6中读取制热剂循环回路23能够产生的最大制热能力、即制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR。另外，预先由控制器32来设定该制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR。
接着，控制器32在步骤S7中比较要求制热能力Qtgt和制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR，例如在寒冷时期等情况下制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR相对于要求制热能力Qtgt为不足的情况下(Qtgt＞QmaxHTR)，前进至步骤S8，利用下述式(VI)来计算出由散热器4所实现的必要制热能力、即散热器4的目标制热能力Qhpr。
Qhpr＝Qtgt－QmaxHTR··(VI)
即，式(VI)中，将制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR相对于要求制热能力Qtgt为不足的部分设为散热器4的目标制热能力Qhpr。
而且，控制器32在步骤S9中，利用来自制热剂循环回路23的制热剂－空气热交换器40和散热器4的热量来对车厢内进行制热。在此情况下，控制对制热剂加热电热器35的通电以及循环泵30的运转，从而使得制热剂循环回路23的目标制热能力TGQHTR＝制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR，并且使制冷剂回路R的压缩机2以外的设备运转，从而使散热器4产生目标制热能力Qhpr(Qtgt－QmaxHTR)。
即，控制器32利用制冷剂回路R的散热器4所进行的制热，对制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR相对于要求制热能力Qtgt不足的部分进行补足。由此，能够确实地实现车厢内的预空气调节(制热)。另外，此时控制器32以对压缩机2的转速进行限制的方式来使其运转，从而使得室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO低于室外温度Tam，且使该室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO与室外温度Tam之差在规定值A(正值)以内((Tam－TXO)≤A)。即，在用由散热器4所进行的制热来补足由制热剂循环回路23所实现的制热从而使得室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO不会过度地低于室外温度Tam，此时也能够预防室外热交换器7发生结霜。
而且，在由于上述对压缩机2的转速的限制而导致无法满足要求制热能力Qtgt的情况下，也可通过延长预空气调节(制热)的时间，从而进行提高车厢内温度的操作。
另一方面，在步骤S7中当制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR相对于要求制热能力Qtgt为不足时(Qtgt≤QmaxHTR)，前进至步骤S11，仅由制热剂循环回路23来进行制热，停止制热剂回路R的压缩机2。此时，控制器32如下式(VII)所示那样，将制热剂循环回路23的目标制热能力TGQHTR作为要求制热能力Qtgt，控制对制热剂加热电热器35的通电以及循环泵30的运转。
TGQHTR＝Qtgt··(VII)
另外，在图5的步骤S19中预测为未结霜的情况下，控制器32从图4的步骤S4前进至步骤S12，作为散热器4的目标制热能力Qhpr＝要求制热能力Qtgt，运转压缩机2，利用由散热器4所实现的通常的热泵运转来对车厢内执行制热。在此情况下，停止由制热剂循环回路23所实现的制热(使制热剂加热电热器35及循环泵30不通电)。
如上所述，控制器32在从外部电源对压缩机2供电、或者对为了驱动该压缩机2而供电的电池进行供电的所谓的插入状态下执行制热模式，此时，在预测为室外热交换器7发生了结霜的情况下，由于利用制热剂循环回路23执行了加热，因此，当在插入状态下预先对车厢内进行制热(预空气调节)时，防止或者抑制室外热交换器7发生结霜，并且利用制热剂循环回路23对车厢内进行制热，能够减轻之后行驶中的负载。由此，能够使开始行驶后的车厢内维持为舒适的温度，能够延长车辆(电动汽车或混合动力汽车)的行驶距离。
在此情况下，在利用制热剂循环回路23所实现的制热能力相对于要求制热能力Qtgt为不足的情况下，由于控制器32利用散热器4来执行制热，因此，能够在寒冷期或夜间无障碍地实现所谓的预空气调节(制热)。另外，在利用制热剂循环回路23所实现的制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR满足了要求制热能力Qtgt的情况下，由于压缩机2不运转，因此，能够确实地防止室外热交换器7发生结霜。
进一步地，控制器32对要求制热能力Qtgt与制热剂循环回路23所能产生的制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR进行比较，由于利用散热器4的制热(Qhpr)对该制热剂循环回路最大制热能力QmaxHTR相对于要求制热能力Qtgt所不足的部分进行了补足，因此，能够确实地利用散热器4的制热能力来实现补足。
即使在此情况下，控制器32也能够控制压缩机2的转速，从而使得室外热交换器7上的制冷剂蒸发温度TXO低于室外温度Tam且该制冷剂蒸发温度TXO与室外温度Tam之差在规定值A以内，因此，能够有效地防止或者抑制室外热交换器7发生结霜。
另外，控制器32在预测为室外热交换器7未结霜的情况下，不利用制热剂循环回路23来进行制热而利用散热器4来进行制热，因此，能够利用热泵运转来无障碍地降低在插入状态下用于制热而造成的电力消耗。
另外，控制器32计算出在室外热交换器7不结霜的范围内散热器4能够产生的最大制热能力的目标值、即未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，在该未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst小于接近要求制热能力Qtgt的值(或者要求制热能力Qtgt)的情况下，由于预测为室外热交换器7发生结霜，因此，即使在无法检测出或者未检测出室外热交换器7发生结霜的所谓霜点的情况下，也能够有效地防止或者抑制在插入状态下室外热交换器7发生结霜的情况。
在此情况下，控制器32基于室外气体温度Tam，或者在室外气体温度Tam的基础上附加时刻、日照、降雨、位置、气象条件，来计算出未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，因此，能够准确地推定室外热交换器7未发生结霜的未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，即，其结果是能够准确地推定霜点，能够进一步有效地防止或者抑制在插入状态中室外热交换器7发生结霜的情况。
再者，在本实施方式中具有用于对从空气流通路向车厢内提供的空气进行加热的制热剂－空气热交换器40、制热剂加热电热器35、以及循环泵30，且由制热剂循环回路23来构成辅助加热单元，该制热剂循环回路23利用循环泵30使被制热剂加热电热器35加热后的制热剂在制热剂－空气热交换器40中循环，因此，能够实现电气上更为安全的车厢内制热。
[实施方式2]
接着，图7示出了图5所示的图4的步骤S4中结霜预测的其它实施方式的流程图。其它控制与图1～图6相同。
(7－4)室外热交换器的结霜预测的其它示例
在此情况下，控制器32首先在图7的步骤S20中，利用下述式(VIII)预测并计算出在室外热交换器7未结霜时、即室外热交换器7上未发生结霜时为了实现要求制热能力Qtgt的室外热交换器7的制冷剂蒸发温度，即未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt。
TXObaseQtgt＝f(Tam、Qtgt)··(VIII)
此处，Tam是指室外气体温度传感器33检测出的上述室外气体温度。
另外，在本实施方式中，控制器32根据室外温度传感器33检测出的车辆的室外温度Tam，以及室外气体湿度传感器34检测出的车辆的室外气体湿度，计算出室外热交换器7发生结霜时该室外热交换器7周围的室外气体的温度(室外气体中的水蒸汽气压等于冰的饱和水蒸汽气压时的温度)即霜点Tfrost。该霜点Tfrost的计算方法为公知方法，因而省略说明。
然后，在步骤S21中判断未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt是否小于霜点Tfrost+α2(TXObaseQtgt＜(Tfrost+α2))。该α2是指相对于结霜而具有余量的值，Tfrost+α2成为高于且接近霜点Tfrost的值。另外，在无需余量的情况下，也可以α2＝0，在步骤S21中以TXObaseQtgt＜Tfrost的方式来进行判断。
另外，在本实施方式中，在未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt小于接近霜点(Tfrost+α2)的情况下，若前进至步骤S22以利用压缩机2的运转来用散热器4进行制热，则预测为室外热交换器7发生结霜。在TXObaseQtgt≥(Tfrost+α2)的情况下，前进至步骤S23，且预测为未结霜。
如上所述，控制器32计算出实现要求制热能力Qtgt时的室外热交换器的制冷剂蒸发温度、即未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，在该未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt低于霜点Tfrost或者低于接近该霜点Tfrost的温度的情况下，通过预测为室外热交换器7发生结霜，从而能够基于室外热交换器7发生结霜的霜点Tfrost，有效地防止或者抑制插入状态下室外热交换器7发生结霜的情况。
在此情况下，控制器32根据室外气体温度Tam和要求制热能力Qtgt，计算出未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，因此，能够准确地推定在室外热交换器7未结霜时用于实现要求制热能力Qtgt的未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，从而能够进一步有效地防止或者抑制插入状态下室外热交换器7发生结霜的情况。
[实施方式3]
接着，图8示出了本发明的车辆用空调装置1的其它结构图。在本实施方式中，在室外热交换器7上不设置接收干燥器部14和过冷却部16，且离开室外热交换器7的制冷剂配管13A经由电磁阀17和止回阀18而与制冷剂配管13B相连接。从制冷剂配管13A分支出去的制冷剂配管13D同样经由电磁阀21而与位于内部热交换器19的下游侧的制冷剂配管13C相连接。
其它的结构与图1的示例相同。由此，即使在采用了没有接收干燥器部14和过冷却部16的室外热交换器7的制冷剂回路R的车辆用空调装置1中，本发明也是有效的。
[实施方式4]
接着，图9示出了本发明的车辆用空调装置1的另一个其它结构图。另外，该实施方式的制冷剂回路R与图8相同。但是，在此情况下，制热剂循环回路23的制热剂－空气热交换器40相对于空气流通路3的空气流动位于散热器4的上游侧，且被配置于空气混合节气闸28的下游侧。其它结构与图8相同。
在此情况下，在空气流通路3中由于制热剂－空气热交换器40位于散热器4的上游侧，因此，在制热剂循环回路23的动作中，当空气被制热剂－空气热交换器40加热之后，会流入散热器4中。由此，即使在制热剂－空气热交换器40被配置于散热器4的上游侧的车辆用空调装置1中，本发明也是有效的，尤其在此情况下，不会因制热剂循环回路23内的制热剂温度较低而产生问题。因而，与散热器4之间的协调制热较为容易，且无需预先加热制热剂这样的所谓预备运转，但是由于经过制热剂－空气热交换器40后的空气会流入散热器4，因此，与散热器4之间的温度差变小，且存在热交换效率较低的危险性。另一方面，如图1、图8所示那样，若相对于空气流通路3的空气流向将制热剂－空气热交换器40配置于散热器4的下游侧，则如图9所示那样，与将制热剂－空气热交换器40配置于上游侧的情况相比，被制热剂－空气热交换器40加热后的空气不会流入散热器4中，能够确保散热器4的温度与空气的温度之间的温度差，能够防止散热器4中的热交换性能的降低。
[实施方式5]
接着，图10示出了本发明的车辆用空调装置1的再一个结构图。本实施方式的制冷剂回路R及制热剂循环回路23的基本结构与图1相同，但是在制热剂循环回路23中设置有制热剂－制冷剂热交换器70。该制热剂－空气热交换器70是使离开循环泵30后的制热剂配管23A与离开制热剂回路R的散热器4后的制冷剂配管13E进行热交换，在该制热剂－制冷剂热交换器70中，构成为从循环泵30喷出的制热剂被离开散热器4后的制冷剂加热。由此，能够从经过散热器4后的制冷剂向在制热剂循环回路23中循环的制热剂回收热量。
由此，在制热剂循环回路23中设置从经过散热器4后的制冷剂回收热量的制热剂－制冷剂热交换器70，由此，将离开散热器4的制冷剂所具有的热量回收至流过制热剂循环回路23内的制热剂并输送至制热剂－空气热交换器40，能够更为有效地进行制热辅助。
[实施方式6]
接着，图11示出了本发明的车辆用空调装置1的再一个结构图。本实施方式的制冷剂回路R及制热剂循环回路23与图10的情况相同，但是制热剂循环回路23的制热剂－空气热交换器40相对于空气流通路3的空气流向而位于散热器4的上游侧，且被配置于空气混合节气闸28的下游侧。即使在这样的结构中，能够利用制热剂－制冷剂热交换器70将离开散热器4的制冷剂所具有的热量回收至流过制热剂循环回路23内的制热剂，并输送至制热剂－空气热交换器40，能够更为有效地进行制热辅助。
[实施方式7]
接着，图12示出了本发明的车辆用空调装置1的再一个结构图。本实施方式的制冷剂回路R及制热剂循环回路23的配管结构与图1的情况基本相同，但是散热器4不设置于空气流通路3，而是配置于该空气流通路3的外侧。取而代之地，将在此情况下的制热剂－制冷剂热交换器74与该散热器4配置成具有热交换关系。
该制热剂－制冷剂热价换气74连接至位于制热剂循环回路23的循环泵30与制热剂加热电热器35之间的制热剂配管23A，且制热剂循环回路23的制热剂－空气热交换器40设置于空气流通路3。在所述结构中，从循环泵30喷出的制热剂与流过散热器4的制冷剂进行热交换，且被该制冷剂加热，接着在被制热剂加热电热器35(被通电加热的情况)加热之后，利用制热剂－空气热交换器40来散热，由此对从空气流通路3提供给车厢内的空气进行加热。
即使在上述结构的车辆用空调装置1中，在由散热器4所实现的制热能力不足的情况下，对制热剂加热电热器35通电以对流过制热剂回路23A内的制热剂进行加热，由此能够进行制热辅助，并且，如后所述那样相对于将电热器配置于空气流通路3的情况下，能够实现电气上更为安全的车厢内制热。
[实施方式8]
另外，在上述各个实施方式中，作为辅助加热单元采用了制热剂循环回路23，但是也可以用通常电热器(例如PTC加热器)73来构成辅助加热单元。此情况下的图1所对应的结构示例为图13，图8所对应的结构示例为图14。在图13、图14中，将图1、图8中的制热剂循环回路23替换成此情况下的电热器73。
其它结构及控制基本相同，代替制热剂循环回路23的循环泵30及制热剂加热电热器35，控制器32对电热器73的通电进行控制，与上述情况相同，利用电热器73的发热来对散热器4所实现的制热能力进行补足，因此省略详细的说明。由此，可用电热器73对提供给车厢内的空气进行加热，根据这样的结构，相比于利用制热剂循环回路23的情况，具有能简化结构的优点。
当然该电热器73可像图9的情况那样，配置于图13、图14中的散热器4的空气上游侧，在此情况下具有消除如下不良情况的效果：即，在开始对电热器73进行通电的初始期间，提供给车厢内的空气的温度会降低的不良情况。
另外，在本实施方式中，成为室外热交换器7的结霜推定单元的控制器32根据霜点Tfrost和室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO，来进行室外热交换器7发生结霜的判定(图4的步骤)，但是并不仅限于此，也可以根据室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO(或者制冷剂蒸发压力PXO)和未结霜时该室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXObase(或者制冷剂蒸发压力PXObase)且按照与Tfrost和TXO情况时相同的顺序来进行推定，或者也可以对例如散热器4实际的制热能力即实际制热能力、与室外热交换器7未结霜时散热器4的制热能力即未结霜时制热能力进行比较，若实际制热能力降低，则能够推定室外热交换器7发生了结霜。
另外，本发明适用于本实施方式中的切换并执行制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式、制冷模式的各个运转模式的车辆用空调装置1，但并不仅限于此，本发明对于仅有制热模式的情况也是有效的。
而且，上述各个实施方式中所说明的制冷剂回路R的结构、各种数值并不非用于限定，只要在不脱离本发明主旨的范围能够进行变更。
标号说明
1车辆用空调装置
2压缩机
3空气流通路
4散热器
6室外膨胀阀
7室外热交换器
8室内膨胀阀
9吸热器
11蒸发能力控制阀
17、20、21、22、24电磁阀
23制热剂循环回路(辅助加热单元)
26吸入切换节气闸
27室内送风机(鼓风机)
28空气混合节气阀
30循环泵(循环单元)
32控制器(控制单元)
35制热剂加热电热器(电热器)
40制热剂－空气热交换器
R制冷剂回路

Claims (10)

1.一种车辆用空调装置，其特征在于，具有：
压缩机，用于压缩制冷剂；
空气流通路，使供给车厢内的空气流通；
散热器，使制冷剂散热并对从所述空气流通路供给至所述车厢内的空气进行加热；
吸热器，使制冷剂吸热并对从所述空气流通路供给至所述车厢内的空气进行冷却；
室外热交换器，设置于所述车厢外且使制冷剂散热或吸热；以及
控制单元，
在该车辆用空调装置中，至少利用该控制单元来执行制热模式，在该制热模式中，利用所述散热器使从所述压缩机喷出的制冷剂散热，在对散热后的该制冷剂进行减压之后，利用所述室外热交换器来吸热，
具备用于对从所述空气流通路提供给所述车厢内的空气进行加热的辅助加热单元，
所述控制单元具有用于推定所述室外热交换器是否发生结霜的结霜推定单元，在从外部电源对所述压缩机、或者对为了驱动该压缩机而进行供电的电池进行供电的状态下，在执行所述制热模式时，在根据所述结霜推定单元的推定而预测为室外热交换器发生结霜的情况下，利用所述辅助加热单元来执行加热。
2.如权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元在所述辅助加热单元所实现的制热能力相对于要求制热能力Qtgt为不足的情况下，利用所述散热器来执行制热。
3.如权利要求2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元对所述要求制热能力Qtgt与所述辅助加热单元所能产生的最大制热能力进行比较，利用所述散热器的制热来对该最大制热能力相对于所述要求制热能力Qtgt不足的部分进行补足。
4.如权利要求3所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元控制所述压缩机，从而使得所述室外热交换器中的制冷剂蒸发温度低于室外温度，且所述制冷剂蒸发温度与所述室外温度之差在规定值以内。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元在根据所述结霜状态推定单元的推定而预测为所述室外热交换器未发生结霜的情况下，不利用所述辅助加热单元来进行制热，而利用所述散热器来执行制热。
6.如权利要求1至5中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述结霜推定单元计算出在所述室外热交换器不发生结霜的范围内所述散热器能够产生的最大制热能力的目标值、即未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst，
在该未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst小于要求制热能力Qtgt或者小于接近该要求制热能力Qtgt的值的情况下，预测为所述室外热交换器发生了结霜。
7.如权利要求6所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述结霜推定单元根据室外温度，或者除了室外温度以外还基于时刻、日照、降雨、位置、气象条件，来计算出所述未结霜最大制热能力预测值TGQhpNfst。
8.如权利要求1至5中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述结霜推定单元计算出实现要求制热能力Qtgt时所述室外热交换器的制冷剂蒸发温度、即未结霜时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt，
在该未结算时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt低于霜点Tfrost或者小于接近该霜点Tfrost的温度的情况下，预测为所述室外热交换器发生结霜。
9.如权利要求8所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述结霜推定单元根据室外气体温度和所述要求制热能力Qtgt来计算出所述未结算时要求制冷剂蒸发温度TXObaseQtgt。
10.如权利要求1至9中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
具有用于对从所述空气流通路提供给所述车厢内的空气进行加热的制热剂－空气热交换器、电热器、以及循环单元，由制热剂循环回路来构成所述辅助加热单元，该制热剂循环回路利用所述循环单元使被所述电热器加热后的制热剂在所述制热剂－空气热交换器中循环。
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