CN104884284A - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用空调装置，即使散热器的制冷剂过冷却度发生变化也能实现所期望的吹出温度。控制器执行以下制热模式，即：在散热器(4)中使从压缩机(2)喷出的制冷剂进行散热，在对散热后的该制冷剂进行减压之后，利用室外热交换器(7)进行吸热，由此来对车厢内进行制热。控制器基于目标散热器压力(高压目标值)对压缩机(2)进行控制，基于散热器(4)的目标过冷却度(制冷剂过冷却度)在目标过冷却度越大、则目标散热器压力越高的方向对目标散热器压力(高压目标值)进行校正。

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热泵型空调装置，尤其涉及可适用于混合动力汽车、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、设置于车厢内侧使制冷剂吸热的吸热器、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运转，即：制热运转，该制热运转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的制冷剂吸热；除湿制热运转，该除湿制热运转是指在散热器中使从压缩机喷出的制冷剂散热，并仅在吸热器中使在散热器中进行了散热的制冷剂吸热、或者在该吸热器和室外热交换器中使在散热器中进行散热的制冷剂吸热；制冷运转，该制冷运转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；以及除湿制冷运转，该除湿制冷运转是指在散热器和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)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012－176659号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
这里，利用对从散热器流出并流入到室外热交换器的制冷剂进行减压的室外膨胀阀的阀开度，使制冷剂在散热器的出口侧被过冷却。该情况下的制冷剂过冷却度SC如图10所示，可取从散热器内的制冷剂的饱和温度起下降了出口处的制冷剂温度后的差分。此外，SH表示散热器的入口处的制冷剂的过热度。
在压缩机的转速为固定的情况下，如图11所示具有下述特性，即：若散热器的上述制冷剂过冷却度SC变高，则散热器的温度(制热能力)局部上升(Pd为高压压力)。然而，由于散热器的制冷剂过冷却度越高，则散热器越会因不同部分而发生温度偏差(参照图10)，因此存在温度因向车厢内吹出空气的空气吹出位置的不同而发生变化等使舒适性变差的缺点。
因此，在这种车辆用空调装置中，以往均如图12所示，在制热运转起动时进行加热时，将散热器的制冷剂过冷却度SC的目标值设定得较高，以能力为优先。接着，之后在车厢内温度上升了一定程度时，进行控制以使制冷剂过冷却度SC的目标值下降，以舒适性为优先。
基于上述理由来改变散热器中制冷剂过冷却度，但如图13所示散热器的制冷剂过热度SC越高，则在相同的高压压力Pd下散热器的平均温度越是下降。即，在将制冷剂过冷却度SC朝变高的方向控制的情况下，存在以下问题，即：为了实现相同的散热器温度，只有将高压压力Pd的目标值(高压目标值)设定得较高，才能在制热运转中得到所期望的吹出温度。
本发明是为了解决上述现有的技术问题而完成的，其目的在于提供一种车辆用空调装置，即使散热器的制冷剂过冷却度发生变化也能实现所期望的吹出温度。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明第一方面的车辆用空调装置包括：压缩制冷剂的压缩机；使提供给车厢内的空气流通的空气流通路；设置于该空气流通路，且使制冷剂散热的散热器；设置于车厢外，且使制冷剂吸热的室外热交换器；以及控制单元，利用该控制单元，使从压缩机喷出的制冷剂在散热器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在室外热交换器中使其吸热，由此来对车厢内进行制热，该车辆用空调装置的特征在于，控制单元基于高压目标值来控制压缩机，并基于散热器的制冷剂过冷却度来校正高压目标值。
本发明第二方面的车辆用空调装置包括：压缩制冷剂的压缩机；使提供给车厢内的空气流通的空气流通路；设置于该空气流通路，且使制冷剂散热的散热器；设置于空气流通路，且使制冷剂吸热的吸热器；设置于车厢外，且使制冷剂散热或吸热的室外热交换器；以及使流入室外热交换器的制冷剂减压的膨胀阀；以及控制单元，利用该控制单元至少切换并执行下述模式；制热模式，该制热模式下，使从压缩机喷出的该制冷剂在散热器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在室外热交换器中使其吸热；除湿制热模式，该除湿制热模式下，使从压缩机喷出的制冷剂在散热器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，仅在吸热器、或者在该吸热器和室外热交换器中使其吸热；除湿制冷模式，该除湿制冷模式下，使从压缩机喷出的制冷剂在散热器及室外热交换器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在吸热器中使其吸热；以及制冷模式，该制冷模式下，使从压缩机喷出的制冷剂在室外热交换器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在吸热器中使其吸热，所述车辆用空调装置的特征在于，在制热模式下，控制单元利用膨胀阀来控制散热器的制冷剂过冷却度，并且基于高压目标值来控制压缩机，基于散热器的制冷剂过冷却度来校正高压目标值。
本发明第三方面的车辆用空调装置的特征在于，上述发明中的控制单元基于在室外热交换器中进行通风的空气的温度、散热器的通过风量、吹出到车厢内的空气的温度、散热器的温度、以及表示制冷剂循环量的指标中的任意一个或者它们的组合，来控制散热器的制冷剂过冷却度。
本发明第四方面的车辆用空调装置的特征在于，上述各发明中的控制单元以散热器的制冷剂过冷却度越大、则高压目标值越高的方式来进行校正。
本发明第五方面的车辆用空调装置的特征在于，上述各发明中的控制单元以散热器的通过风量越大、则高压目标值越高的方式来进行校正。
本发明第六方面的车辆用空调装置的特征在于，权利要求4或权利要求5的发明中的控制单元以车速越低、则高压目标值越高的方式来进行校正。
发明效果
根据本发明第一方面和第二方面，由于在对车厢内进行制热时，控制单元基于高压目标值来控制压缩机，并且基于由膨胀阀等控制的散热器的制冷剂过冷却度来校正高压目标值，并且，即使为了进行能力调整而如本发明第三方面那样基于在室外热交换器中进行通风的空气的温度、散热器的通过风量、吹出到车厢内的空气的温度、散热器的温度、以及表示制冷剂循环量的指标中的任意一个或者它们的组合，来控制散热器的制冷剂过冷却度时，也基于该制冷剂过冷却度来校正高压目标值，因此，能够确保所需的散热器的温度。
由此，能够确保为对车厢内进行制热而所需的散热器的制热能力，且能够通过来自散热器的散热来实现舒适的车厢内空气调节环境。
该情况下，如本发明第四方面所述的控制单元以散热器的制冷剂过冷却度越大、则高压目标值越高的方式来进行校正，由此，能够通过提高高压目标值来有效地补偿因散热器的制冷剂过冷却度的扩大而下降的散热器的温度。
如本发明第五方面所述的控制单元若以散热器的通过风量越大、则高压目标值越高的方式来进行校正，则也可有效地补偿随着吹出风量的增加而下降的体感温度及温度效率，从而能实现舒适的车厢内空气调节环境。
并且，如本发明第六方面所述的控制单元若以车速越低、则高压目标值越高的方式来进行校正，则也可有效地补偿随着车速下降而引起的车外热交换器的吸热能力的下降，从而能实现与车速变化无关的始终舒适的车厢内空气调节环境。
附图说明
图1是应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2的控制器所进行的包含有目标散热器压力(高压目标值)的校正控制的压缩机控制的相关控制框图。
图4是与图2的控制器的压缩机控制相关的又一个控制框图。
图5是与图2的控制器的室外膨胀阀控制相关的控制框图。
图6是说明图2的控制器的运转模式的切换控制的图。
图7是说明图2的控制器所进行的散热器的目标过冷却度的确定控制的图。
图8是说明图2的控制器所进行的目标散热器压力(高压目标值)的又一校正控制的控制框图。
图9是说明图2的控制器所进行的目标散热器压力(高压目标值)的再一个校正控制的控制框图。
图10是说明散热器的制冷剂过冷却度的图。
图11是表示散热器的制冷剂过冷却度与散热器温度之间的关系的图。
图12是说明改变散热器的制冷剂过冷却度的目标值的情况的图。
图13是表示散热器的制冷剂过冷却度发生了改变时的散热器的平均温度与高压压力之间的关系的图。
具体实施方式
下面，基于附图，详细说明本发明的实施方式。
图1示出本发明的一个实施例的车辆用空调装置1的结构图。该情况下，应用本发明的实施例的车辆是不具有发动机(内燃机关)的电动汽车(EV)，利用充电至电池的电力来驱动行驶用的电动马达，由此来进行行驶(均未图示)，本发明的车辆用空调装置1也利用电池的电力来进行驱动。
即，在无法利用发动机废热来制热的电动汽车中，实施例的车辆用空调装置1利用使用了制冷剂回路的热泵运转来进行制热，并且选择性地执行除湿制热、制冷除湿、制冷等各个运转模式。此外，作为车辆并不限于电动汽车，对于同时使用发动机和行驶用的电动马达的所谓混合动力汽车而言，本发明也是有效的，并且也能够适用于利用发动机来行驶的普通的汽车。
实施例的车辆用空调装置1进行电动汽车的车厢内的空气调节(制热、制冷、除湿、以及换气)，该车辆用空调装置1通过制冷剂配管13依次连接如下部分：电动式压缩机2，该电动式压缩机2压缩制冷剂并进行升压；散热器4，该散热器4设置于使车厢内空气通气循环的HVAC单元10的空气流通路3内，使从压缩机2喷出的高温高压的制冷剂散热至车厢内；室外膨胀阀6，该室外膨胀阀6由在制热时使制冷剂减压膨胀的电动阀构成；室外热交换器7，该室外热交换器7在制冷时应起到散热器的作用，在制热时应起到蒸发器的作用，在制冷剂与外界气体间进行热交换；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，在制冷时以及除湿制热时使制冷剂从车厢内外吸热；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；以及储液器12等，从而构成制冷剂回路R。此外，在室外热交换器7中还设置有用于在车辆停止时对外界气体与制冷剂进行热交换的室外送风机15。
室外热交换器7在制冷剂下游侧依次具有头部14和过冷却部16，从室外热交换器7出来的制冷剂配管13A经由在制冷时打开的电磁阀(开关阀)17连接至头部14，过冷却部16的出口经由瓣阀18连接至室内膨胀阀8。此外，头部14及过冷却部16从结构上来看构成室外热交换器7的一部分，瓣阀18将室内膨胀阀8一侧作为正方向。
将瓣阀18与室内膨胀阀8之间的制冷剂配管13B设计成与从位于吸热器9的出口侧的蒸发能力控制阀11出来的制冷剂配管13C具有热交换关系，由这两者构成内部热交换器19。由此，构成为经由制冷剂配管13B流入室内膨胀阀8的制冷剂从吸热器9流出，并由经过蒸发能力控制阀11的低温制冷剂进行冷却(过冷却)。
从室外热交换器7出来的制冷剂配管13A进行分支，该分支后得到的制冷剂配管13D经由在制热时打开的电磁阀(开关阀)21与在内部热交换器19的下游侧的制冷剂配管13C相连通并连接。并且，散热器4的出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6之前进行分支，该分支后得到的制冷剂配管13F经由在除湿时打开的电磁阀(开关阀)22与瓣阀18的下游侧的制冷剂配管13B相连通并连接。
压缩机2的喷出侧的制冷剂配管13G进行分支，该分支后得到的制冷剂配管13H经由在室外热交换器7在除霜时被打开、且用于使从压缩机2喷出的高温制冷剂(热气体)直接流入到室外热交换器7的电磁阀(开关阀)23以及瓣阀24，连接至室外膨胀阀6与室外热交换器7之间的制冷剂配管13I，与其连通。此外，瓣阀24将制冷剂配管13I的方向作为正方向。
在吸热器9的空气上游侧的空气流通路3中形成有内部气体吸入口和外界气体吸入口的各个吸入口(图1中代表性地示出吸入口25)，在该吸入口25设置有吸入切换风门26，用于将导入空气流通路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)、以及车厢外的空气即外界气体(外界气体导入模式)。并且，在该吸入切换风门26的空气下游侧设置有用于将导入的内部气体、外界气体送入空气流通路3的室内送风机(鼓风机)27。
在散热器4的空气上游侧的空气流通路3内设置有空气混合调节风门28，用于调整内部气体或外界气体向散热器4的流通程度。在散热器4的空气下游侧的空气流通路3中形成有脚部、通气孔、除霜(defroster)的各吹出口(图1中代表性地示出吹出口29)，在该吹出口29设置有吹出口切换风门31，用于对来自上述各吹出口的空气的吹出进行切换控制。
接着，图2中的32是由微型计算机构成的作为控制单元的控制器(ECU)，将以下部分的各输出连接至该控制器32的输入，即：检测车辆的外界气体温度的外界气体温度传感器33，检测外界气体湿度的外界气体湿度传感器34，检测从吸入口25吸入空气流通路3的吸入温度的HVAC吸入温度传感器36，检测车厢内的空气(内部气体)温度的内部气体温度传感器37，检测车厢内的空气湿度的内部气体湿度传感器38，检测车厢内的二氧化碳浓度的室内CO2浓度传感器39，检测从吹出口29吹出至车厢内的空气的温度的吹出温度传感器41，检测压缩机2的喷出制冷剂压力的喷出压力传感器42，检测压缩机2的喷出制冷剂温度的喷出温度传感器43，检测压缩机2的吸入制冷剂压力的吸入压力传感器44，检测散热器4的温度(散热器4本身的温度、或经散热器4加热后的空气的温度)的散热器温度传感器46，检测散热器4的制冷剂压力(散热器4内、或从散热器4流出的制冷剂的压力)的散热器压力传感器47，检测吸热器9的温度(吸热器9本身、或经吸热器9冷却后的空气的温度)的吸热器温度传感器48，检测吸热器9的制冷剂压力(吸热器9内、或从吸热器9流出的制冷剂的压力)的吸热器压力传感器49，用于检测照射到车厢内的光照量的例如光感式光照传感器51，用于检测车辆的移动速度(车速)的车速传感器52，用于设定温度、运转模式的切换的操作部53，检测室外热交换器7的温度的室外热交换器温度传感器54，以及检测室外热交换器7的制冷剂压力的室外热交换器压力传感器56。
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(鼓风机)27、吸入切换风门26、空气混合调节风门28、吸入口切换风门31、室外膨胀阀6、室内膨胀阀8、各电磁阀23、22、17、21、以及蒸发能力控制阀11。并且，控制器32的输出还连接有电加热器57，该电加热器57设置于散热器4的空气下游侧的空气流通路3，用于对加热器4实施的制热进行补充，控制器32基于各传感器的输出和利用操作部53输入的设定来对这些部分进行控制。
接着，对具有上述结构的实施例的车辆用空调装置1的动作进行说明。在实施例中，控制器32大致可分为切换并执行制热模式、除湿制热模式、内部循环模式、除湿制冷模式、制冷模式的各运转模式。首先，对各运转模式中制冷剂的流动进行说明。
(1)制热模式
若通过控制器32或对操作部53的手动操作而选择了制热模式，则控制器32打开电磁阀21，关闭电磁阀17、电磁阀22和电磁阀23。接着，使压缩机2和各送风机15、27运转，空气混合调节风门28处于使从室内送风机27吹出的空气在散热器4中进行通风的状态。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内的空气在散热器4中进行通风，因此，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内的制冷剂被空气夺去热量而被冷却，从而进行冷凝液化。
散热器4内液化后的制冷剂经由制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6，在此处被减压之后，流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂进行蒸发，从因行驶或利用室外送风机15来进行通风的外界气体中吸取热(热泵)。于是，反复进行下述循环：从室外热交换器7流出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进入储液器12，在此处进行气液分离之后，气体制冷剂被吸入压缩机2。经加热器4加热后的空气从吹出口29吹出，由此来进行车厢内的制热。
控制器32基于喷出压力传感器42或散热器压力传感器47检测到的制冷剂回路R的高压压力来控制压缩机2的转速，并且基于散热器温度传感器46检测到的散热器4的温度和散热器压力传感器47检测到的散热器4的制冷剂压力来控制室外膨胀阀6的阀开度，由此对散热器4的出口处的制冷剂的过冷却度进行控制。
(2)除湿制热模式
接着，在除湿制热模式下，控制器32打开处于上述制热模式的状态下的电磁阀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进行分流，经由电磁阀22通过制冷剂配管13F和13B，并经过内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂在经由室内膨胀阀8进行减压之后，流入吸热器9进行蒸发。通过此时的吸热作用，从室内送风机27吹出的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。
重复进行以下循环：在吸热器9中进行了蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19在制冷剂配管13C中与来自制冷剂配管13D的制冷剂进行合流，然后经由储液器12被吸入压缩机2。经由吸热器9进行了除湿的空气在通过散热器4的过程中被再次加热，由此来对车厢内进行除湿制热。
控制器32基于喷出压力传感器42或散热器压力传感器47检测到的制冷剂回路R的高压压力来控制压缩机2的转速，并且基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度来控制室外膨胀阀6的阀开度。
(3)内部循环模式
接着，在内部循环模式中，控制器32在上述除湿制热模式的状态下关闭室外膨胀阀6(全闭位置)，并且也关闭电磁阀21。通过关闭室外膨胀阀6和电磁阀21，制冷剂向室外热交换器7的流入、以及制冷剂从室外热交换器7的流出被阻断，因此经由散热器4并流过制冷剂配管13E的冷凝制冷剂经由电磁阀22全部流入制冷剂配管13F。于是，流过制冷剂配管13F的制冷剂通过制冷剂配管13B并经由内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂在经由室内膨胀阀8进行减压之后，流入吸热器9进行蒸发。利用此时的吸热作用，从室内送风机27吹出的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。
重复进行以下循环：在吸热器9中进行了蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19流过制冷剂配管13C，然后经由储液器12被吸入压缩机2。经由吸热器9进行了除湿的空气在通过加热器4的过程中再次被加热，由此来对车厢内进行除湿制热，但由于在该内部循环模式下，在位于室内侧的空气流通路3内的散热器4(散热)与吸热器9(吸热)之间对制冷剂进行循环，因此，不会从外界气体吸取热，从而发挥与压缩机2的消耗动力相应的制热能力。此外，由于制冷剂所有的量均流入发挥除湿作用的吸热器9，因此，与上述除湿制热模式相比，除湿能力变高，而制热能力下降。
控制器32基于吸热器9的温度、或上述制冷剂回路R的高压压力来控制压缩机2的转速。此时，控制器32如后述那样选择基于吸热器9的温度或是基于高压压力、并通过某种运算得到的压缩机目标转速较低的一方来控制压缩机2。
(4)除湿制冷模式
接着，在除湿制冷模式下，控制器32打开电磁阀17，关闭电磁阀21、电磁阀22、以及电磁阀23。接着，使压缩机2和各送风机15、27运转，空气混合调节风门28处于使从室内送风机27吹出的空气在散热器4中进行通风的状态。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内的空气在散热器4中进行通风，因此，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内的制冷剂被空气夺去热量而被冷却，从而进行冷凝液化。
从散热器4流出的制冷剂经由制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6，并经由被控制为略微打开的室外膨胀阀6流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂在此处被因行驶或者利用室外送风机15进行通风的外界气体而空冷，并被冷凝。从室外热交换器7流出的制冷剂从制冷剂配管13A经由电磁阀17依次流入头部14、过冷却部16。此处制冷剂被过冷却。
从室外热交换器7的过冷却部16流出的制冷剂经由瓣阀18进入制冷剂配管13B，并经由内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂在经由室内膨胀阀8进行减压之后，流入吸热器9进行蒸发。通过此时的吸热作用，从室内送风机27吹出的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。
重复进行以下循环：在吸热器9中进行了蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19通过制冷剂配管13C到达储液器12，并经由该储液器12被吸入压缩机2。经由吸热器9进行了冷却并除湿的空气在通过散热器4的过程中被再次加热(散热能力低于制热时)，由此来对车厢内进行除湿制冷。
控制器32基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度来控制压缩机2的转速，并且基于所述制冷剂回路R的高压压力来控制室外膨胀阀6的阀开度，控制散热器4的制冷剂压力(后述散热器压力PCI)。
(5)制冷模式
接着，在制冷模式下，控制器32将处于上述除湿制冷模式的状态下的室外膨胀阀6设为全开(控制阀开度的上限)，空气混合调节气门28处于不使空气在散热器4中进行通风的状态。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。由于散热器4中空气流通路3内的空气不进行通风，因此，这里视为仅仅只是通过，从散热器4流出的制冷剂经由制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6。
此时由于室外膨胀阀6为全开，因此，制冷剂直接流入室外热交换器7，在此处被因行驶或利用室外送风机15进行通风的外界气体而空冷，并进行冷凝液化。从室外热交换器7流出的制冷剂从制冷剂配管13A经由电磁阀17依次流入头部14、过冷却部16。此处制冷剂被过冷却。
从室外热交换器7的过冷却部16流出的制冷剂经由瓣阀18进入制冷剂配管13B，并经由内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂在经由室内膨胀阀8进行减压之后，流入吸热器9进行蒸发。通过此时的吸热作用，从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此空气被冷却。
重复进行以下循环：在吸热器9中进行了蒸发的制冷剂经由蒸发能力控制阀11、内部热交换器19通过制冷剂配管13C到达储液器12，并经由该储液器12被吸入压缩机2。由吸热器9进行了冷却并除湿的空气不通过加热器4，而是从吹出口29吹出到车厢内，由此来进行车厢内的制冷。
在该制冷模式下，控制器32基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度来控制压缩机2的转速，接着，图3至图5示出上述各运转模式下控制器32所进行的压缩机2和室外膨胀阀6的控制框图。图3是确定用于所述制热模式和除湿制热模式的压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCh的控制器32的控制框图。控制器32的F/F(前馈)操作量运算部58基于由外界气体温度传感器33得到的外界气体温度Tam、室内送风机27的鼓风电压BLV、通过SW＝(TAO-Te)/(TH-Te)得到的空气混合调节气门28的空气混合调节气门开度SW、散热器4的出口处的过冷却度SC的目标值即目标过冷却度TGSC、散热器4的温度的目标值即目标散热器温度TCO、以及散热器4的压力的目标值即目标散热器压力PCO(本发明中的高压目标值)，来对压缩机目标转速的F/F操作量TGNChff进行运算。
TAO是来自吹出口29的空气温度的目标值即目标吹出温度，TH是由散热器温度传感器46得到的散热器4的温度(散热器温度)，Te是由吸热器温度传感器48得到的吸热器9的温度(吸热器温度)，空气混合调节气门开度SW在0≦SW≦1的范围内变化，在为0时处于不对散热器4进行通风的空气混合全闭状态，在为1时处于空气流通路3内所有的空气在散热器4中进行通风的空气混合全开状态。
所述目标散热器压力PCO由目标值运算部59基于上述目标过冷却度TGSC和目标散热器温度TCO进行运算。并且，F/B(反馈)操作量运算部60基于该目标散热器压力PCO和散热器4的制冷剂压力即散热器压力PCI，来对压缩机目标转速的F/B操作量TGNChfb进行运算。于是，F/F操作量运算部58运算得到的F/F操作量TGNCnff和F/B操作量运算部60运算得到的TGNChfb在加法运算器61中进行加法运算，并由限制设定部62附加控制上限值和控制下限值的限制，然后将其确定作为压缩机目标转速TGNCh。在所述制热模式和除湿制热模式下，控制器32基于该压缩机目标转速TGNCh来控制压缩机2的转速。
由此，在制热模式或除湿制热模式、以及后述的内部循环模式那样的通过在散热器4进行散热来对车厢内进行制热的模式下，基于目标散热器压力PCO(高压目标值)来确定压缩机2的压缩机目标转速TGNCh，但在本发明中，上述的目标值运算部59基于目标过冷却度TGSC来对目标散热器压力PCO进行校正。关于这一点将在后文中详细阐述。
另一方面，图4是确定用于所述制冷模式和除湿制冷模式的压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCc的控制器32的控制框图。控制器32的F/F操作量运算部63基于外界气体温度Tam、鼓风电压BLV、吸热器9的温度的目标值即目标吸热器温度TEO，来对压缩机目标转速的F/F操作量TGNCcff进行运算。
此外，F/B操作量运算部64基于目标吸热器温度TEO和吸热器温度Te，来对压缩机目标转速的F/B操作量TGNCcfb进行运算。于是，F/F操作量运算部63运算得到的F/F操作量TGNCcff和F/B操作量运算部64运算得到的F/B操作量TGNCcfb在加法运算器66中进行加法运算，并由限制设定部67附加控制上限值和控制下限值的限制，然后将其确定作为压缩机目标转速TGNCc。在制冷模式和除湿制冷模式下，控制器32基于该压缩机目标转速TGNCc来控制压缩机2的转速。
此外，在所述内部循环模式下，控制器32使用如上所述的为用于制热模式和除湿制热模式而运算得到的压缩机目标转速TGNCh、和为用于制冷模式和除湿制冷模式而运算得到的压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方的操作量，来控制压缩机2的转速。
接着，图5是确定除湿制冷模式下室外膨胀阀6的目标开度(室外膨胀阀目标开度)TGECCVpc的控制器32的控制框图。控制器32的F/F操作量运算部68基于外界气体温度Tam、鼓风电压BLV、目标散热器温度TCO、以及目标散热器压力PCO，来对膨胀阀目标开度的F/F操作量TGECCVpcff进行运算。
此外，F/B操作量运算部69基于目标散热器压力PCO和散热器压力PCI，来对室外膨胀阀目标开度的F/B操作量TGECCVpcfb进行运算。于是，F/F操作量运算部68运算得到的F/F操作量TGECCVpcff和F/B操作量运算部69运算得到的F/B操作量TGECCVpcfb在加法运算器71中进行加法运算，并由限制设定部72附加控制上限值和控制下限值的限制，然后将其确定作为室外膨胀阀目标开度TGECCVpc。在除湿制冷模式下，控制器32基于该室外膨胀阀目标开度TGECCVpc来控制室外膨胀阀6的阀开度。
在空气流通路3内流通的空气在上述各运转模式下接受来自吸热器9的冷却作用或来自散热器4的加热作用(由空气混合调节气门28来调整)，然后从吹出口29吹出到车厢内。控制器32基于外界气体温度传感器33检测到的外界气体温度Tam、内部气体温度传感器37检测到的车厢内温度、所述鼓风电压、光照传感器51检测到的光照量等、以及由操作部53所设定的车厢内的目标车厢内温度(设定温度)，来计算目标吹出温度TAO，并如后述那样切换各运转模式，将从吹出口29吹出的空气的温度控制为该目标吹出温度TAO。
(6)运转模式的切换控制
接着，参照图6对控制器32所进行的上述各运转模式的切换控制进行说明。控制器32在起动时如图6所示那样选择运转模式。即，在本实施例中，控制器32基于外界气体温度传感器33检测到的外界气体温度Tam和目标吹出温度TAO来选择运转模式。即，在该图6中，虚线L1是目标吹出温度TAO＝外界气体温度Tam的线，实线L2是目标吹出温度TAO＝HVAC吸入温度(从吸入口25吸入到空气流通路3的吸入温度)的线。虚线L3是设定为比该温度高规定值(3度)的迟滞线。
在图6的外界气体温度Tam为0℃以下的情况下，控制器32选择制热模式。若外界气体温度Tam高于0℃，且目标吹出温度TAO在HVAC吸入温度以下，则选择制冷模式。并且，若外界气体温度Tam比0℃高规定值(例如20℃等)以下，且目标吹出温度TAO高于HVAC吸入温度，则设为除湿制热模式，若外界气体温度Tam高于规定值，则设为除湿制冷模式。在选择除湿制热模式的条件下，若外界气体湿度传感器34检测到的外界气体湿度在规定值(例如50％等)以下，则选择制热模式。
于是，在起动后，根据所述外界气体温度Tam、目标吹出温度TAO等环境、设定条件的变化，选择并切换图6中各个运转模式。该情况下，控制器32基本上是从制热模式向除湿制热模式、或者从除湿制热模式向制热模式进行转移，从除湿制热模式向除湿制冷模式、或者从除湿制冷模式向除湿制热模式进行转移，从除湿制冷模式向制冷模式、或者从制冷模式向除湿制冷模式进行转移，但从除湿制热模式向除湿制冷模式进行转移时，以及从除湿制冷模式向除湿制热模式进行转移时，经由所述内部循环模式来进行转移。此外，也存在从制冷模式向内部循环模式、从内部循环向制冷模式进行转移的情况。
(7)目标过冷却度的确定
接着，控制器32如图7所示那样对目标过冷却度TGSC进行设定和变更。该图中，横轴为散热器4的通过风量，纵轴为散热器4的目标过冷却度TGSC。在通过风量为Q1的情况下，控制器32将目标过冷却度TGSC设定为较低的值即TGSC1。若通过风量增加至Q2，则以下述方式进行变更：在此时的目标吹出温度TAO为第1规定值(例如80℃)以下的情况下，将目标过冷却度TGSC提高至比TGSC1要高的TGSC2，在目标吹出温度TAO为高于所述规定值的第2规定值(例如85℃)以上的情况下，将目标过冷却度TGSC提高至比TGSC2更高的TGSC3。此外，第1规定值与第2规定值之间进行基于目标吹出温度TAO的线性插补。
在图7的实施例中基于散热器4的通过风量和目标吹出温度TAO来确定目标过冷却度TSGC，但并不限于此，也可以基于在室外热交换器7进行通风的空气(外界气体)的温度或散热器4的温度Th、表示压缩机2的转速等的制冷剂回路R内的制冷剂循环量的指标、和它们的组合，以及它们与所述散热器4的通过风量、目标吹出温度TAO的组合来进行确定。
(8-1)基于目标过冷却度的目标散热器压力(高压目标值)的校正(之一)
接着，说明控制器32所进行的基于散热器4的目标过冷却度TGSC所进行的目标散热器压力PCO(高压目标值)的校正控制。图3的下侧用虚线示出的部分表示在目标值运算部59中所进行的运算的控制框图。控制器32的目标值运算部59基于通过上述方式确定的目标过冷却度TGSC，对目标散热器压力PCO(高压目标值)进行校正。本发明中的高压目标值也可以是压缩机2的喷出制冷剂压力的目标值。
首先，图3中的74是控制器32的目标吹出温度运算部，在该目标吹出温度运算部74中，基于上述的外界气体温度Tam、车厢内温度、鼓风电压、光照量等、以及车厢内的目标车厢内温度(设定温度)来计算目标吹出温度TAO。该目标吹出温度TAO被输入到控制器32的目标散热器温度运算部76。在该目标散热器温度运算部76中，对目标散热器温度TCO进行运算，该目标散热器温度TCO接着被输入到目标值运算部59的基础高压运算部77。在该基础高压运算部77中，基于目标散热器温度TCO，根据制冷剂的饱和特性计算出目标散热器压力的基础值。
另一方面，上述目标过冷却度TGSC被输入到目标值运算部59的高压校正值运算部78。在该高压校正值运算部78中，按照目标过冷却度TGSC越大，则高压校正值越大的方向计算出高压校正值。该高压校正值在由限制设定部79附加了控制上限值和控制下限值的限制之后，被确定作为高压校正值TGSChos。此外，该限制设定部79中的上限值设为相当于目标过冷却度TGSC最大时的校正值。接着，该高压校正值TGSChos在加法运算器81中与上述目标散热器压力的基础值相加，并作为目标散热器压力PCO(目标高压)被输入到上述的F/F操作量运算部58和F/B操作量运算部60。
由此在本发明中，在制热模式下控制器32基于散热器4的目标过冷却度TGSC(制冷剂过冷却度)对目标散热器压力PCO(高压目标值)进行校正(高压校正值TGSChos)，从而能够确保所需的散热器4的温度。由此，能够确保为了对车厢内进行制热而所需的散热器4的制热能力，且能够通过来自散热器4的散热来实现舒适的车厢内空气调节环境。
该情况下，控制器32以散热器4的目标过冷却度TGSC(制冷剂过冷却度)越大，则目标散热器压力PCO(高压目标值)越高的方式进行校正，从而能够通过提高目标散热器压力PCO(高压目标值)来有效地补偿因散热器4的制冷剂过冷却度SC的扩大而降低的散热器4的温度。
(8-2)基于目标过冷却度的目标散热器压力(高压目标值)的校正(之二)
接着，图8示出与基于目标过冷却度TGSC的目标散热器压力PCO的校正相关的又一个控制例。该图中，用与图3相同的标号表示的部分为实现同等或相同功能的部分。该情况下，在目标值运算部59的高压校正值运算部78，除了输入目标过冷却度TGSC之外，还输入鼓风风量和由车速传感器52得到的车速。接着，除了基于目标过冷却度TGSC的校正之外，还按照鼓风风量增加以使散热器4的通过风量越大，则在高压校正值TGSChos越大的方向、并且，车速越低，则在高压校正值TGSChos越大的方向，对高压校正值TGSChos进行进一步的校正。
此处，由于若鼓风风量增大则散热器4的通过风量也增加，因此，会感觉到吹出温度下降。于是，通过按照鼓风风量越大、则在高压校正值TGSChos越大的方向对高压校正值TGSChos进行进一步的校正，由此也能够有效地补偿体感温度的下降，从而可实现舒适的车厢内空气调节环境。
此外，由于在车速较低时室外热交换器7中的吸热也会减少，因此，通过按照车速越低，则在高压校正值TGSChos越大的方向对高压校正值TGSChos进行进一步的校正，由此也能够有效地补偿伴随着车速下降而造成的室外热交换器7的吸热能力的下降，从而可与车速变化无关地实现始终舒适的车厢内空气调节环境。
(8-3)基于目标过冷却度的目标散热器压力(高压目标值)的校正(之三)
接着，图9示出与基于目标过冷却度TGSC的目标散热器压力PCO的校正相关的又一个控制例。该图中，用与图3相同的标号表示的部分为实现相同功能的部分。该情况下，在目标值运算部59的高压校正值运算部78的高一级存在有温度效率校正值运算部82。该温度效率校正值运算部82以鼓风风量越是增大、则高压校正值TGSChos越大的方式来使温度效率校正值增大。
由于若鼓风风量增大以使得通过散热器4的通过风量增加，则散热器4的热交换效率下降，因此，通过按照鼓风风量增大以使得散热器4的通过风量越大，则越是增大温度效率校正值，从而在使得高压校正值TGSChos越大的方向对高压校正值TGSChos进行进一步的校正，由此能够有效地补偿温度效率的下降，从而实现舒适的车厢内空气调节环境。
此外，在上述实施例中，将本发明应用于除了制热模式以外，还切换并执行除湿制热、内部循环、除湿制冷、制冷的各个运转模式的车辆用空调装置，但权利要求1的发明并不限于此，对于仅执行制热模式的车辆用空调装置，本发明仍是有效的。上述实施例中所说明的制冷剂回路R的结构和各个数值并不限于此，在不脱离本发明的主旨的范围内当然也可进行变更。
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、21、22、23 电磁阀
26 吸入切换风门
27 室内送风机(鼓风机)
28 空气混合调节风门
32 控制器(控制单元)
57 电加热器
R 制冷剂回路

Claims (6)

1.一种车辆用空调装置，包括：
压缩制冷剂的压缩机；
使提供给车厢内的空气流通的空气流通路；
设置于该空气流通路，且使制冷剂散热的散热器；
设置于所述车厢外，且使制冷剂吸热的室外热交换器；以及
控制单元，
利用该控制单元，使从所述压缩机喷出的制冷剂在所述散热器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在所述室外热交换器中使其吸热，由此来对车厢内进行制热，所述车辆用空调装置的特征在于，
所述控制单元基于高压目标值来控制所述压缩机，并基于所述散热器的制冷剂过冷却度来校正所述高压目标值。
2.一种车辆用空调装置，包括：
压缩制冷剂的压缩机；
使提供给车厢内的空气流通的空气流通路；
设置于该空气流通路，且使制冷剂散热的散热器；
设置于该空气流通路，且使制冷剂吸热的吸热器；
设置于所述车厢外，且使制冷剂散热或吸热的室外热交换器；以及
使流入所述室外热交换器的制冷剂减压的膨胀阀；以及
控制单元，
利用该控制单元至少切换并执行下述模式；
制热模式，该制热模式下，使从所述压缩机喷出的制冷剂在所述散热器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在所述室外热交换器中使其吸热；
除湿制热模式，该除湿制热模式下，使从所述压缩机喷出的制冷剂在所述散热器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，仅在所述吸热器、或者在该吸热器和所述室外热交换器中使其吸热；
除湿制冷模式，该除湿制冷模式下，使从所述压缩机喷出的制冷剂在所述散热器及所述室外热交换器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在所述吸热器中使其吸热；以及
制冷模式，该制冷模式下，使从所述压缩机喷出的制冷剂在所述室外热交换器中散热，在对经过散热的该制冷剂进行减压之后，在所述吸热器中使其吸热，所述车辆用空调装置的特征在于，
在所述制热模式下，所述控制单元利用所述膨胀阀来控制所述散热器的制冷剂过冷却度，并且基于高压目标值来控制所述压缩机，基于所述散热器的制冷剂过冷却度来校正所述高压目标值。
3.如权利要求1或2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元基于在所述室外热交换器中进行通风的空气的温度、所述散热器的通过风量、吹出到车厢内的空气的温度、所述散热器的温度、以及表示制冷剂循环量的指标中的任意一个或者它们的组合，来控制所述散热器的制冷剂过冷却度。
4.如权利要求1至3的任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元以所述散热器的制冷剂过冷却度越大、则所述高压目标值越高的方式来进行校正。
5.如权利要求4所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元以所述散热器的通过风量越大、则所述高压目标值越高的方式来进行校正。
6.如权利要求4或5所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元以车速越低、则所述高压目标值越高的方式来进行校正。
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