CN105246718A - 车用空调装置 - Google Patents

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Abstract

一种所谓热泵式的空调装置，能通过预防或抑制在室外热交换器上的结霜，来确保舒适的车室内制热。控制器计算出在室外热交换器(7)上没有结霜的范围内散热器(4)所能产生的最大制热能力的目标值、即无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，并基于所述无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)和所要求的散热器(4)的制热能力、即要求制热能力(Qtgt)，控制利用散热器(4)进行的加热和利用热介质循环回路(23)的热介质-空气热交换器(40)进行的加热，以实现要求制热能力(Qtgt)，而不会在室外热交换器(7)上结霜。

Description

车用空调装置
技术领域
本发明涉及一种对车辆的车室内进行空气调节的热泵式的空调装置，特别地涉及一种能适用于混合动力汽车和电动汽车的空调装置。
背景技术
因近年来环境问题的显现，导致混合动力汽车及电动汽车普及。此外，作为能适用于这种车辆的空调装置，研发了如下空调装置，该空调装置包括：压缩机，该压缩机将制冷剂压缩后排出；散热器(冷凝器)，该散热器设于车室内侧并使制冷剂散热；吸热器(蒸发器)，该吸热器设于车室内侧并使制冷剂吸热；以及室外热交换器，该室外热交换器设于车室外侧并使制冷剂散热或吸热，上述空调装置能执行制热模式、除湿模式及制冷模式的各模式，其中：在上述制热模式下，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并使在上述散热器中散热后的制冷剂在室外热交换器中吸热；在上述除湿模式下，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并使在上述散热器中散热后的制冷剂在吸热器中吸热；在上述制冷模式下，使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器中散热，并在吸热器中吸热(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第3985384号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在此，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。因而，当启动车辆的空调装置来执行制热模式时，根据外部气体的温度或湿度的条件的不同，外部气体中的水分会结霜而附着在室外热交换器上并增多。当制热模式中在室外热交换器上结霜的情况下，由于霜成为绝热材料，因此，使得与外部气体进行热交换的热交换性能显著变差，无法从外部气体中吸热，因而，存在无法获得所需要的制热能力这样的问题。
本发明为解决上述现有的技术问题而作，其目的在于提供一种所谓热泵式的空调装置，能通过预防或是抑制在室外热交换器上的结霜来确保舒适的车室内制热。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车用空调装置包括：压缩机，该压缩机对制冷剂进行压缩；空气流通管路，该空气流通管路用于使供给至车室内的空气流通；散热器，该散热器用于使制冷剂散热来对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热；吸热器，该吸热器用于使制冷剂吸热来对从空气流通管路供给至车室内的空气进行冷却；室外热交换器，该室外热交换器设于车室外，并使制冷剂散热或吸热；以及控制元件，利用上述控制元件至少执行制热模式，在该制热模式下，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，在将散热后的上述制冷剂减压后，在室外热交换器中进行吸热，其特征是，包括辅助加热元件，该辅助加热元件用于对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热，控制元件计算出在室外热交换器上没有结霜的范围内散热器所能产生的最大制热能力的目标值、即无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，基于无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)和所要求的散热器的制热能力即要求制热能力(Qtgt)，控制利用散热器进行的加热和利用辅助加热元件进行的加热，以实现要求制热能力(Qtgt)，而不会在室外热交换器上结霜。
技术方案2的车用空调装置是在上述技术方案的基础上，其特征是，在无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)比要求制热能力(Qtgt)小的情况下，控制元件将散热器的目标制热能力(TGQhp)设为无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，并通过利用辅助加热元件进行的加热来对比起要求制热能力(Qtgt)不足的量进行补充。
技术方案3的车用空调装置在上述各技术方案的基础上，其特征是，在无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)为要求制热能力(Qtgt)以上的情况下，控制元件将散热器的目标制热能力(TGQhp)设为要求制热能力(Qtgt)，并停止利用辅助加热元件进行的加热。
技术方案4的车用空调装置在上述各技术方案的基础上，其特征是，控制元件基于外部气体温度、或是在外部气体温度中加上时刻、日照、降雨、位置、气象条件来计算出无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)。
技术方案5的车用空调装置的特征是，控制元件在刚启动后执行上述各技术方案的控制。
技术方案6的车用空调装置在上述各技术方案的基础上，其特征是，控制元件具有结霜状态推定元件，该结霜状态推定元件对在室外热交换器上结霜的结霜状态进行推定，在并非是刚启动后的情况下，基于结霜状态推定元件的推定，当在室外热交换器上出现结霜的情况下或是预测到在室外热交换器上会有结霜的情况下，控制元件执行利用辅助加热元件进行的加热。
技术方案7的车用空调装置是在上述技术方案的基础上，其特征是，控制元件基于在所述室外热交换器上的结霜的程度，计算出抑制或防止在室外热交换器上结霜的辅助加热元件的目标制热能力(TGQech)，并且将散热器的目标制热能力(TGQhp)设为由要求制热能力(Qtgt)减去辅助加热元件的目标制热能力(TGQech)后的值。
技术方案8的车用空调装置是在上述技术方案的基础上，其特征是，当散热器的目标制热能力(TGQhp)比规定的值小的情况下，控制元件停止所述压缩机的运转。
技术方案9的车用空调装置是在技术方案6至技术方案8的基础上，其特征是，当基于结霜状态推定元件的推定，推定为在室外热交换器上没有出现结霜的情况下，控制元件使利用辅助加热元件进行的加热逐渐地或是阶梯式地降低，并最终停止。
技术方案10的车用空调装置是在技术方案6至技术方案9的基础上，其特征是，控制元件基于室外热交换器的制冷剂蒸发温度(TXO)和无结霜时的室外热交换器的制冷剂蒸发温度(TXObase)，来推定在室外热交换器上的结霜状态或结霜的程度。
技术方案11的车用空调装置在上述各技术方案的基础上，其特征是，由热介质循环回路来构成辅助加热元件，其中，上述热介质循环回路具有热介质-空气热交换器、电加热器以及循环元件，上述热介质-空气热交换器用于对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热，上述热介质循环回路利用循环元件使被电加热器加热后的热介质在热介质-空气热交换器中循环。
发明效果
根据本发明，由于车用空调装置包括：压缩机，该压缩机对制冷剂进行压缩；空气流通管路，该空气流通管路用于使供给至车室内的空气流通；散热器，该散热器用于使制冷剂散热来对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热；吸热器，该吸热器用于使制冷剂吸热来对从空气流通管路供给至车室内的空气进行冷却；室外热交换器，该室外热交换器设于车室外，并使制冷剂散热或吸热；以及控制元件，利用上述控制元件至少执行制热模式，在该制热模式下，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，在将散热后的上述制冷剂减压后，在室外热交换器中进行吸热，设置辅助加热元件，该辅助加热元件用于对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热，控制元件计算出在室外热交换器上没有结霜的范围内散热器所能产生的最大制热能力的目标值、即无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，基于该无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)和所要求的散热器的制热能力即要求制热能力(Qtgt)，控制利用散热器进行的加热和利用辅助加热元件进行的加热，以实现要求制热能力(Qtgt)，而不会在室外热交换器上结霜，
因此，即便在无法检测出由外部气体的温度及湿度的条件确定的在室外热交换器上出现结霜的结霜点的情况下，也能通过利用散热器和辅助加热元件进行的协同制热来实现要求制热能力Qtgt，而不会在室外热交换器上结霜，从而能实现舒适的车室内制热。
在这种情况下，只要例如像技术方案2这样在无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)比要求制热能力(Qtgt)小的情况下，控制元件将散热器的目标制热能力(TGQhp)设为无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，并通过利用辅助加热元件进行的加热来对比起要求制热能力(Qtgt)不足的量进行补充，并像技术方案3这样在无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)为要求制热能力(Qtgt)以上的情况下，控制元件将散热器的目标制热能力(TGQhp)设为要求制热能力(Qtgt)，并停止利用辅助加热元件进行的加热，则也能最大限度地抑制伴随着利用辅助加热元件进行的加热而引起的效率变差。藉此，特别是在电动汽车中，能有效地抑制续航距离降低这样的不良情况。
此外，通过像技术方案4这样，使控制元件基于外部气体温度，或是在外部气体温度中加上时刻、日照、降雨、位置、气象条件来计算出无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，因此，能准确地推定出没有在室外热交换器上结霜的无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，即，从结果上说，能准确地推定结霜点来有效地防止在室外热交换器上的结霜。
此外，只要像技术方案5这样使控制元件在刚启动后执行上述控制，则能预防从停止的状态、即尚未在室外热交换器上结霜的状态因启动而开始在室外热交换器上结霜这样的不良情况，并能尽可能降低伴随着随后的行驶而引起的结霜增多。此外，由于仅在刚启动后进行上述结霜点的推定以进行基于辅助加热元件的补充，因此，也能通过这样来实现耗电的减少。
此外，只要像技术方案6这样使控制元件具有结霜状态推定元件，该结霜状态推定元件对在室外热交换器上结霜的结霜状态进行推定，在并非是刚启动后的情况下，基于该结霜状态推定元件的推定，当在室外热交换器上出现结霜的情况下或是预测到在室外热交换器上会有结霜的情况下，控制元件执行利用辅助加热元件进行的加热，则也能有效地防止或抑制启动后的行驶过程中在室外热交换器上结霜，并且能确保车室内的制热能力。
此外，通过像技术方案7这样使控制元件基于室外热交换器上的结霜程度来计算出抑制或防止在该室外热交换器上结霜的辅助加热元件的目标制热能力(TGQech)，并且将散热器的目标制热能力(TGQhp)设为由要求制热能力(Qtgt)减去辅助加热元件的目标制热能力(TGQech)后的值，因此，能在防止或抑制在室外热交换器上的结霜的同时，准确地控制利用辅助加热元件进行的制热，从而能实现舒适的车室内制热。
此外，由于在这种情况下也能最大程度地抑制伴随着利用辅助加热元件进行的加热而引起的效率变差，因此，也能通过这样来有效地抑制电动汽车的续航距离的降低。
在这种情况下，通过像技术方案8这样在散热器的目标制热能力(TGQhp)比规定的值小时，使控制元件停止压缩机的运转，从而能将散热器的制热过小的状态下的效率降低防范于未然。
另外，只要当基于结霜状态推定元件的推定，推定为在室外热交换器上没有出现结霜的情况下，像技术方案9这样控制元件使利用辅助加热元件进行的加热逐渐地或是阶梯式地降低，并最终停止，则能抑制吹出至车室内的空气温度的急剧变动，并且也能防止或抑制伴随着散热器的制热能力的急剧增大而在室外热交换器上过渡地结霜这样的不良情况。
特别是，只要像技术方案10这样，使控制元件基于室外热交换器的制冷剂蒸发温度(TXO)和无结霜时的该室外热交换器的制冷剂蒸发温度(TXObase)，来推定在室外热交换器上的结霜状态或结霜的程度，则能高精度地判断室外热交换器的结霜来执行上述控制。藉此，能高精度地控制利用辅助加热元件进行的制热，并能抑制耗电增加。
此外，通过像技术方案11这样，由热介质循环回路来构成上述辅助加热元件，其中，上述热介质循环回路具有热介质-空气热交换器、电加热器以及循环元件，上述热介质-空气热交换器用于对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热，上述热介质循环回路利用循环元件使被电加热器加热后的热介质在热介质-空气热交换器中循环，从而能实现电安全性更高的车室内制热。
附图说明
图1是适用本发明的一实施方式的车用空调装置的结构图。
图2是图1的车用空调装置的控制器的电路的框图。
图3是图1的空气流通管路的放大图。
图4是对图2的控制器的动作进行说明的流程图。
图5是表示在图1的室外热交换器上没有结霜的散热器的无结霜最大制热能力预测值与外部气体温度间的关系的图。
图6是对由图2的控制器进行的室外热交换器的结霜状态推定动作进行说明的时序图。
图7是对图2的控制器的动作进行说明的图。
图8是对图2的控制器的另一实施例的动作进行说明的流程图。
图9是适用本发明的另一实施方式的车用空调装置的结构图。
图10是适用本发明的又一实施方式的车用空调装置的结构图。
图11是适用本发明的再一实施方式的车用空调装置的结构图。
图12是适用本发明的再一实施方式的车用空调装置的结构图。
图13是适用本发明的再一实施方式的车用空调装置的结构图。
图14是适用本发明的再一实施方式的车用空调装置的结构图。
图15是适用本发明的再一实施方式的车用空调装置的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
(实施例1)
图1是表示本发明一实施例的车用空调装置1的结构图。适用本发明的实施例的车辆是没有装载发动机(内燃机)的电动汽车(EV)，其是通过利用蓄电池中储存的电力对行驶用的电动机进行驱动而行驶的(未图示)，本发明的车用空调装置1也设置成通过蓄电池的电力进行驱动。即，实施例的车用空调装置1是在无法利用发动机废热进行制热的电动汽车中，利用使用制冷剂回路的热泵运转进行制热，并且有选择地执行除湿制热、制冷除湿、制冷等各运转模式。
另外，作为车辆，不局限于电动汽车，本发明在同时具有发动机和行驶用的电动机的所谓混合动力汽车中也是有效的，另外，本发明还能适用于通过发动机行驶的通常的汽车，这点是不言自明的。
实施例的车用空调装置1是进行电动汽车的车室内的空气调节(制热、制冷、除湿及换气)的装置，其是通过制冷剂配管13将电动式的压缩机2、散热器4、室外膨胀阀6、室外热交换器7、室内膨胀阀8、吸热器9、蒸发能力控制阀11及储罐12等依次连接，来构成制冷剂回路R，其中：上述电动式的压缩机2对制冷剂进行压缩；上述散热器4设置在用于对车室内空气进行通气循环的HVAC单元10的空气流通管路3内，并使从压缩机2排出的高温高压的制冷剂经由制冷剂配管13G流入，而使该制冷剂在车室内散热；上述室外膨胀阀6在制热时使制冷剂减压膨胀，且由电动阀构成；上述室外热交换器7以在制冷时起到散热器的作用且在制热时起到蒸发器的作用的方式在制冷剂与外部气体间进行热交换；室内膨胀阀8使制冷剂减压膨胀，且由电动阀构成；吸热器9，该吸热器9设置在空气流通管路3内，并在制冷时及除湿时使制冷剂从车室内外吸热；上述蒸发能力控制阀11对吸热器9中的蒸发能力进行调节。另外，在室外热交换器7上设置有室外送风机15。上述室外送风机15是通过将外部气体强制通风至室外热交换器7来使外部气体与制冷剂进行热交换的构件，藉此，形成为在停车时(即、车速VSP为0km/h)外部气体也会通风至室外热交换器7。
此外，室外热交换器7在制冷剂下游侧依次具有接收干燥部14和过冷却部16，从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A经由在制冷时打开的电磁阀(开闭阀)17而与接收干燥部14连接，过冷却部16的出口经由止回阀18而与室内膨胀阀8连接。另外，接收干燥部14及过冷却部16在结构上构成室外热交换器7的一部分，在止回阀18中将靠室内膨胀阀8一侧设为正向。
此外，止回阀18与室内膨胀阀8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伸出的制冷剂配管13C进行热交换的关系，制冷剂配管13B和制冷剂配管13C构成内部热交换器19。藉此，设置成使经过制冷剂配管13B而流入室内膨胀阀8的制冷剂被从吸热器9流出且经过蒸发能力控制阀11后的低温的制冷剂冷却(过冷却)的结构。
此外，从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A发生分岔，上述分岔后的制冷剂配管13D经由在制热时打开的电磁阀(开闭阀)21而与位于内部热交换器19的下游侧的制冷剂配管13C连通连接。另外，散热器4的出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6的前方发生分岔，上述分岔后的制冷剂配管13F经由在除湿时打开的电磁阀(开闭阀)22而与位于止回阀18的下游侧的制冷剂配管13B连通连接。
此外，在室外膨胀阀6上并列地连接有旁通配管13J，在该旁通配管13J中夹设有电磁阀(开闭阀)20，该电磁阀(开闭阀)20在制冷模式下打开，用于使制冷剂绕过膨胀阀6而流过上述旁通配管13J。另外，将上述室外膨胀阀6及电磁阀20与室外热交换器7间的配管设为符号13I。
此外，在位于吸热器9的空气上游侧的空气流通管路3上形成有外部气体吸入口和内部气体吸入口的各吸入口(在图1中用吸入口25来代表性地示出)，在上述吸入口25中设置有吸入切换挡板(日文：吸込切換ダンパ)26，该吸入切换挡板26能将导入空气流通管路3内的空气切换成车室内的空气即内部气体(内部气体循环模式)和车室外的空气即外部气体(外部气体导入模式)。另外，在上述吸入切换挡板26的空气下游侧设置有用于将导入的内部空气或外部空气送至空气流通管路3的室内送风机(鼓风扇)27。
此外，在图1中，符号23表示设置在实施例的车用空调装置1中的作为辅助加热元件的热介质循环回路。上述热介质循环回路23包括：循环泵30，该循环泵30构成循环元件；热介质加热电加热器(在图中用ECH表示)；以及热介质-空气热交换器40，该热介质-空气热交换器40相对于空气流通管路3的空气流动被设置在位于散热器4的空气下游侧的空气流通管路3内，上述循环泵30、热介质加热电加热器35及热介质-空气热交换器40通过热介质配管23A依次呈环状连接。另外，作为在上述热介质循环回路23内循环的热介质，例如采用水、HFO-1234yf这样的制冷剂、冷却液等。
此外，当循环泵30运转，并对热介质加热电加热器35通电而发热时，被上述热介质加热电加热器35加热后的热介质在热介质-空气热交换器40中循环。即，上述热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40是所谓的加热芯，对车室内的制热进行补充。通过采用上述热介质循环回路23，从而能提高乘坐者的电安全性。
此外，在位于散热器4的空气上游侧的空气流通管路3内设置有空气混合挡板28，该空气混合挡板28对内部空气或外部空气向散热器4的流通程度进行调节。另外，在位于散热器4的空气下游侧的空气流通管路3上形成有吹脚(日文：フット)、自然风(日文：ベント)、前挡风除雾(日文：デフ)的各吹出口(在图1中代表性地用吹出口29示出)，在上述吹出口29上设置有对空气从上述各吹出口的吹出进行切换控制的吹出口切换挡板31。
接着，在图2中，符号32是由微型计算机构成的作为控制元件的控制器(ECU)，上述控制器32的输入端与外部温度传感器33、HVAC吸入温度传感器36、内部气体温度传感器37、内部气体湿度传感器38、室内CO2浓度传感器39、吹出温度传感器41、吹出压力传感器42、排出温度传感器43、吸入压力传感器44、散热器温度传感器46、散热器压力传感器47、吸热器温度传感器48、吸热器压力传感器49、例如光传感器式的日照传感器51、车速传感器52、空气调节(空调)操作部53、室外热交换器温度传感器54、室外热交换器压力传感器56的各输出端连接，其中：上述外部气体温度传感器33对车辆的外部气体温度进行检测；上述HVAC吸入温度传感器36对从吸入口25吸入空气流通管路3的空气的温度进行检测；上述内部气体温度传感器37对车室内的空气(内部气体)的温度进行检测；上述内部气体湿度传感器38对车室内的空气的湿度进行检测；上述室内CO2浓度传感器39对车室内的二氧化碳浓度进行检测；上述吹出温度传感器41对从吹出口29吹出至车室内的空气的温度进行检测；上述排出压力传感器42对压缩机2的排出制冷剂压力进行检测；上述排出温度传感器43对压缩机2的排出制冷剂温度进行检测；上述吸入压力传感器44对压缩机2的吸入制冷剂压力进行检测；上述散热器温度传感器46对散热器4的温度(经过散热器4后的空气的温度或散热器4自身的温度)进行检测；上述散热器压力传感器47对散热器4的制冷剂压力(散热器4内或刚从散热器4流出后的制冷剂的压力)进行检测；上述吸热器温度传感器48对吸热器9的温度(流过吸热器9的空气的温度或吸热器9自身的温度)进行检测；上述吸热器压力传感器49对吸热器9的制冷剂压力(吸热器9内或刚从吸热器9流出的制冷剂的压力)进行检测；上述日照传感器51用于对照向车室内的日照量进行检测；上述车速传感器52用于对车辆的移动速度(车速)进行检测；上述空气调节(空调)操作部53用于对设定温度及运转模式的切换进行设定；上述室外热交换器温度传感器54对室外热交换器7的温度(刚从室外热交换器7流出的制冷剂的温度或室外热交换器7自身的温度)进行检测；上述室外热交换器压力传感器56对室外热交换器7的制冷剂压力(室外热交换器7内或刚从室外热交换器7流出后的制冷剂的压力)进行检测。
此外，在控制器32的输入端也还与热介质加热电加热器温度传感器50和热介质-空气热交换器温度传感器55的各输出端连接，其中：上述热介质加热电加热器温度传感器50对热介质循环回路23的热介质加热电加热器35的温度(刚在热介质加热电加热器35中加热后的热介质的温度、或内置在热介质加热电加热器35中的未图示的电加热器自身的温度)进行检测；上述热介质-空气热交换器温度传感器55对热介质-空气热交换器40的温度(经过热介质-空气热交换器40的空气的温度、或热介质-空气热交换器40自身的温度)进行检测。
另一方面，控制器32的输出端与上述压缩机2、室外送风机15、室内送风机(鼓风扇)27、吸入切换挡板26、空气混合挡板28、吸入口切换挡板31、室外膨胀阀6、室内膨胀阀8、各电磁阀22、17、21、20、循环泵30、热介质加热电加热器35、蒸发能力控制阀11连接。此外，控制器32基于各传感器的输出和在空气调节操作部53中输入的设定，对上述构件进行控制。
根据以上结构，接着对实施例的车用空调装置1的动作进行说明。在实施例中，控制器32粗分的话能切换执行制热模式、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，对各模式中的制冷剂的流动进行说明。
(1)制热模式的制冷剂的流动
若通过控制器32或通过对空气调节操作部53的手动操作选择制热模式，则控制器32将电磁阀21打开，将电磁阀17、电磁阀22及电磁阀20关闭。此外，使压缩机2及各送风机15、27运转，空气混合挡板28设置成使从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4及热介质-空气热交换器40的状态。藉此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4中通有空气流通管路3内的空气，因此，空气流通管路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取热量而被冷却并冷凝液化。
在散热器4内液化后的制冷剂在从散热器4流出后，经过制冷剂配管13E流动至室外膨胀阀6。另外，有关热介质循环回路23的动作及作用将在后文进行说明。流入室外膨胀阀6的制冷剂在其中被减压后，流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂发生蒸发，通过行驶或是从利用室外送风机15送来的外部空气中吸取热量。即，制冷剂回路R成为热泵(在图中用HP表示)，室外热交换器7起到制冷剂的蒸发器的作用。接着，从室外热交换器7中流出的低温的制冷剂经过制冷剂配管13D及电磁阀21，而从制冷剂配管13C流入储罐12，然后在进行气液分离后，气体制冷剂被吸入压缩机2，并且反复进行上述循环。由于在散热器4中加热后的空气经由热介质-空气热交换器40从吹出口29吹出，藉此，进行车室内的制热。
控制器32基于排出压力传感器42或散热器压力传感器47所检测出的制冷剂回路R的高压压力来对压缩机2的转速进行控制，并且基于散热器温度传感器46所检测出的散热器4的温度及散热器压力传感器47所检测出的散热器4的制冷剂压力来对室外膨胀阀6的阀开度进行控制，并对散热器4的出口处的制冷剂的过冷却度进行控制。
(2)除湿制热模式的制冷剂的流动
接着，在除湿制热模式中，控制器32在上述制热模式的状态下将电磁阀22打开。藉此，经过散热器4而在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂的一部分被分流，经过电磁阀22并从制冷剂配管13F和制冷剂配管13B经由内部热交换器19流动至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中被减压后，流入吸热器9而发生蒸发。由于利用此时的吸热作用，使从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着在吸热器9上，因此，空气被冷却，且被除湿。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在经过蒸发能力控制阀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的制冷剂合流后，经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中除湿后的空气由于在经过散热器4的过程中被再加热，藉此，进行车室内的除湿制热。控制器32基于排出压力传感器42或散热器压力传感器47所检测出的制冷剂回路R的高压压力来对压缩机2的转速进行控制，并且基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度来对室外膨胀阀6的阀开度进行控制。
(3)内部循环模式的制冷剂的流动
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将室外膨胀阀6设置为全关(全关位置)，并且也关闭电磁阀21。通过关闭上述室外膨胀阀6和电磁阀21，从而阻止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，因此，经过散热器4而在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂经过电磁阀22全部流动至制冷剂配管13F。接着，在制冷剂配管13F中流动的制冷剂从制冷剂配管13B经过内部热交换器19流动至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中被减压后，流入吸热器9而发生蒸发。由于利用此时的吸热作用，使从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着在吸热器9上，因此，空气被冷却，且被除湿。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在经过蒸发能力控制阀11、内部热交换器19后在制冷剂配管13C中流动，经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中除湿后的空气在经过散热器4的过程中被再加热，藉此进行车室内的除湿制热，但在上述内部循环模式中，由于制冷剂在位于室内侧的空气流通管路3内的散热器4(散热)与吸热器9(吸热)间循环，因此，无法从外部空气中吸取热量，因而发挥出与压缩机2的消费动力相当的制热能力。由于制冷剂的全部量在发挥除湿作用的吸热器9中流动，因此，与上述除湿制热模式相比，除湿能力较高，但制热能力变低。
控制器32基于吸热器9的温度或上述制冷剂回路R的高压压力来对压缩机2的转速进行控制。此时，控制器32选择通过吸热器9的温度获得的或是通过高压压力获得的从多个运转中得到的压缩机目标转速中的较低的压缩机目标转速，来对压缩机2进行控制。
(4)除湿制冷模式的制冷剂的流动
接着，在除湿制冷模式中，控制器32将电磁阀17打开，并将电磁阀21、电磁阀22及电磁阀20关闭。此外，使压缩机2及各送风机15、27运转，空气混合挡板28设置成使从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4及热介质-空气热交换器40的状态。藉此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4中通有空气流通管路3内的空气，因此，空气流通管路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取热量而被冷却并冷凝液化。
从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流动至室外膨胀阀6，经过以稍许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的制冷剂然后通过行驶或是利用室外送风机15送来的外部空气进行空气冷却，并冷凝。从室外热交换器7流出的制冷剂从制冷剂配管13A经过电磁阀17依次流入接收干燥部14、过冷却部16。在此，制冷剂被过冷却。
从室外热交换器7的过冷却部16流出的制冷剂经过止回阀18流入制冷剂配管13B，并经由内部热交换器19流动至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中被减压后，流入吸热器9而发生蒸发。由于利用此时的吸热作用，使从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着在吸热器9上，因此，空气被冷却，且被除湿。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在经过蒸发能力控制阀11、内部热交换器19后经由制冷剂配管13C流动至储罐，并经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中冷却且除湿后的空气在经过散热器4的过程中被再加热(散热能力比制热时低)，藉此，进行车室内的除湿制冷。控制器32基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度来对压缩机2的转速进行控制，并且基于上述制冷剂回路R的高压压力来对室外膨胀阀6的开度进行控制，以对散热器4的制冷剂压力(散热器压力PCI)进行控制。
(5)制冷模式的制冷剂的流动
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将电磁阀20打开(在这种情况下，室外膨胀阀6也可以是包括全开(将阀开度控制到上限)在内的任意阀开度)，空气混合挡板28设置成空气不会通风至散热器4及热介质-空气热交换器40的状态。藉此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4中没有通有空气流通管路3内的空气，因此，在此制冷剂仅是流过散热器4，从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流动至电磁阀20及室外膨胀阀6。
此时，由于电磁阀20是打开着的，因此，制冷剂绕过室外膨胀阀6流过旁通配管13J，直接流入室外热交换器7，然后通过行驶或是利用室外送风机15送来的外部气体进行空气冷却，并冷凝液化。从室外热交换器7流出的制冷剂从制冷剂配管13A经过电磁阀17依次流入接收干燥部14、过冷却部16。在此，制冷剂被过冷却。
从室外热交换器7的过冷却部16流出的制冷剂经过止回阀18流入制冷剂配管13B，并经由内部热交换器19流动至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中被减压后，流入吸热器9而发生蒸发。由于利用此时的吸热作用，使从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着在吸热器9上，因此，空气被冷却。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在经过蒸发能力控制阀11、内部热交换器19后经由制冷剂配管13C流动至储罐，并经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中冷却、除湿后的空气不流过散热器4，而是从吹出口29吹出至车室内，藉此进行车室内的制冷。在上述制冷模式下，控制器32基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度来对压缩机2的转速进行控制。
(6)制热模式及在该制热模式下利用热介质循环回路(辅助加热元件)进行的辅助加热
接着，对上述制热模式下的压缩机2及室外膨胀阀6的控制及在该制热模式下利用热介质循环回路23进行的辅助加热进行说明。
(6-1)压缩机及室外膨胀阀的控制
控制器32从下式(I)计算出目标吹出温度TAO。上述目标吹出温度TAO是从吹出口29吹出至车室内的空气温度的目标值。
TAO＝(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
··(I)
在此，Tset是在空气调节操作部53中设定的车室内的设定温度，Tin是内部气体温度传感器37所检测出的车室内空气的温度，K是系数，Tbal是从设定温度Tset、日照传感器51所检测出的日照量SUN、外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam计算出的平衡值。此外，一般来说，外部气体温度Tam越低，上述目标吹出温度TAO越高，伴随着外部气体温度Tam上升，上述目标吹出温度TAO降低。
控制器32从上述目标吹出温度TAO计算出目标散热器温度TCO，接着，基于上述目标散热器温度TCO，计算出目标散热器压力PCO。接着，基于上述目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47所检测出的散热器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，并以该转速Nc使压缩机2运转。即，控制器32根据压缩机2的转速Nc对散热器4的制冷剂压力Pci进行控制。
此外，控制器32基于目标吹出温度TAO计算出散热器4的目标散热器过冷却度TGSC。另一方面，散热器32基于散热器压力Pci和散热器温度传感器46所检测出的散热器4的温度(散热器温度Tci)，计算出散热器4中的制冷剂的过冷却度(散热器过冷却度SC)。接着，基于上述散热器过冷却度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)。然后，控制器32将室外膨胀阀6的阀开度控制成上述目标室外膨胀阀开度TGECVV。
控制器32朝目标吹出温度TAO越高、越是提高目标散热器过冷却度TGSC的方向进行运算，但不局限于此，也可以基于后述的要求制热能力Qtgt与制热能力Qhp间的差(能力差)及散热器压力Pci、目标散热器压力PCO与散热器压力Pci间的差(压力差)来进行计算。在这种情况下，能力差越小、压力差越小、室内送风机27的风量越小或是散热器压力Pci越小，则控制器32越是降低目标散热器过冷却度TGSC。
(6-2)热介质循环回路的控制
此外，当在上述制热模式下判断为利用散热器4进行的制热能力不足的情况下，控制器32通过对热介质加热电加热器35通电来发热，并使循环泵30运转，从而执行利用热介质循环回路23的加热。
当使热介质循环回路23的循环泵30运转，并对热介质加热电加热器35通电时，如上所述，由于通过热介质加热电加热器35加热后的热介质(高温的热介质)会在热介质-空气热交换器40中循环，因此，对经过空气流通管路3的散热器4的空气进行加热。在图3中示出了此时的空气流通管路3内的各部分的温度等。在该图中，Ga表示流入空气流通管路3的空气的质量风量，Te表示吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(从吸热器9流出的空气的温度)，Ga×SW表示将质量风量Ga乘以空气混合挡板28的开度后的值，THhp表示散热器温度传感器46所检测出的经过散热器4的空气的温度(即散热器温度Tci)，TH表示热介质-空气热交换器温度传感器55所检测出的经过热介质-空气热交换器40的空气的温度，在制热模式下，流出热介质-空气热交换器40并从吹出口29吹出至车室内的空气的温度的目标值为目标散热器温度TCO。另外，当热介质循环回路23没有动作时，TH＝THhp。
接着，参照图4至图7，对上述制热模式下的热介质循环回路23的控制进行说明。在本发明中，控制器32使用下式(II)计算出所要求的散热器4的制热能力即要求制热能力Qtgt，使用式(III)预测计算出处于没有在室外热交换器7上结霜的范围内散热器4所能产生的最大的制热能力的目标值，也就是当在车辆当前所处的环境下，进行使制冷剂在散热器4中散热并在室外热交换器7中蒸发的热泵运转时，散热器4在没有在室外热交换器7上结霜的情况下所能产生的最大的制热能力的目标值、即无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst。
Qtgt＝(TCO-Te)×Cpa×ρ×Qair··(II)
QmaxNfst＝f(Tam)··(III)
在此，Tam是外部气体温度传感器33所检测出的上述外部气体温度，Te是吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度，Cpa是流入散热器4的空气的比热(kj/kg·K)，ρ是流入散热器4的空气的密度(比体积)(kg/m3)，Qair是经过散热器4的风量(m3/h)(从室内送风机27的鼓风电压BLV等推定)。
另外，在式(II)中，也可以采用流入散热器4的空气的温度或从散热器4流出的空气的温度来代替Qair，或是在采用Qair的同时采用流入散热器4的空气的温度或从散热器4流出的空气的温度。此外，在式(III)中，除了外部气体温度Tam，也可以参照时刻、日照传感器51所检测出的日照量、降雨、位置、气象等各环境条件及外部信息，对无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst进行修正。
控制器32在图4的流程图的步骤S1中从各传感器读取数据，在步骤S2中对是否选择上述制热模式进行判断。此外，在选择制热模式的情况下，控制器32进入步骤S3，使用上述式(II)计算出要求制热能力Qtgt。
(6-3)制热模式刚启动后的控制
接着，控制器32在步骤S4中对当前是否是制热模式刚启动(打开)后进行判断。在冬季为刚启动车辆之后，上述刚启动后的判断是通过上述车辆从启动开始经过规定时间以内的情况，或从其它模式切换为制热模式后经过规定时间以内的方式进行判断。另外，是否刚启动后的判断也可以不依据上述时间的判断，而通过例如上述车室内的设定温度Tset与车室内空气的温度Tin间的差Tset-Tin是否比规定值大(Tset-Tin＞规定值)的方式进行判断。
接着，在刚启动的情况下，控制器32从步骤S4进入步骤S5，使用上述式(III)计算出无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst(推定值)。图5表示上述无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst与外部气体温度间的关系(无结霜最大制热能力预测值的变化趋势)。散热器4所能产生的最大制热能力Qhp与外部气体温度Tam的上升成比例地增大。此外，当假设在室外热交换器7上不结霜的外部气体温度为大约+5℃时，若在+5℃以下时直接以最大制热能力Qhp进行运转，则会在室外热交换器7上出现霜，因此，如图5中虚线所示，无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst具有伴随着外部气体温度的降低以比最大制热能力Qhp更大的角度减少的趋势。
当在步骤S5中计算(推定)出上述这样的无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst后，控制器32接着在步骤S6中计算出热介质循环回路23的目标制热能力TGQech。上述热介质循环回路23的目标制热能力TGQech通过下式(IV)计算出。
TGQech＝Qtgt-QmaxNfst··(IV)
即，将无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst比起要求制热能力Qtgt不足的量设为热介质循环回路23的目标制热能力TGQech。
接着，控制器32在步骤S7中将无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst与要求制热能力Qtgt进行比较。即，在步骤S7中，对无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst是否比要求制热能力Qtgt小(QmaxNfst＜Qtgt)进行判断，在无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst比要求制热能力Qtgt小的情况下，进入步骤S8，将散热器4的目标制热能力TGQhp设为无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst(TGQhp＝QmaxNfst)，并以使散热器4产生无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst的方式使制冷剂回路R的除了压缩机2之外的设备运转。
然后，在步骤S8中，控制器32基于热介质加热电加热器温度传感器50及热介质-空气热交换器温度传感器55的输出，以满足热介质循环回路23的目标制热能力TGQech＝要求制热能力Qtgt-散热器4的目标制热能力TGQhp(目标制热能力TGQhp＝无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst)的方式对向热介质加热电加热器35的通电及循环泵30的运转进行控制。即，控制器32通过利用热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40进行的加热来对无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst相对于要求制热能力Qtgt不足的量进行补充。藉此，能实现舒适的车室内制热，且也能预防室外热交换器7的结霜。
另一方面，例如，在外部气体温度比较高，步骤S7中无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst为要求制热能力Qtgt以上的情况下(Qtgt≤QmaxNfst)，控制器32进入步骤S9，停止利用热介质循环回路23进行的加热(停止循环泵30，使热介质加热电加热器35不通电，停止ECH：TGQech＝0)，以使散热器4产生要求制热能力Qtgt的方式使制冷剂回路R的除了压缩机2之外的设备运转(TGQhp＝Qtgt)。藉此，能避免利用热介质循环回路23进行无谓的制热，来防止耗电增大。
(6-4)不是制热模式刚启动后时的控制
利用上述这样的刚启动后的散热器4与热介质循环回路23的协同制热，来预防在室外热交换器7上结霜。但是，根据随后车辆的行驶，在制热模式下，外部气体中的水分会结霜并附着在室外热交换器7上。一旦上述霜增多，则会显著损坏室外热交换器7与所通气的外部气体间的热交换，使得空调性能变差。
(6-5)室外热交换器的结霜推定
因而，在步骤S4中并非是刚启动制热模式后的情况、即例如车辆从启动开始行驶了规定时间以上的情况下，控制器32进入步骤S10，利用作为控制器32所具有的功能的结霜状态推定元件，来推定在室外热交换器7上的结霜状态。接着，使用图6对室外热交换器7的结霜状态的推定例进行说明。
控制器32基于从室外热交换器压力传感器56获得的室外热交换器7的当前的制冷剂蒸发温度TXO和外部气体在低湿环境下没有结霜于室外热交换器7的无结霜时的该室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXObase，来推定室外热交换器7的结霜状态。这种情况下的控制器32使用下式(V)来确定无结霜时的室外热交换器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)
在此，式(V)的参数中的Tam是从外部气体温度传感器33获得的上述外部气体温度，NC是压缩机2的转速，BLV是室内送风机27的鼓风电压，VSP是从车速传感器52获得的车速，k1～k4是系数，预先通过实验求得。
上述外部气体温度Tam是表示室外热交换器7的吸入空气温度的指标，其具有外部气体温度Tam(室外热交换器7的吸入空气温度)越低、则TXObase越低的趋势。因而，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，不局限于外部气体温度Tam。
此外，上述压缩机2的转速NC是表示制冷剂回路R内的制冷剂流量的指标，其具有转速NC越高(制冷剂流量越多)、则TXObase越低的趋势。因而，系数k2为负值。
此外，上述鼓风电压BLV是表示散热器4的经过风量的指标，其具有鼓风电压BLV越高(散热器4的经过风量越大)、则TXObase越低的趋势。因而，系数k3为负值。另外，作为表示散热器4的经过风量的指标，不局限于此，也可以是室内送风机27的鼓风风量及空气混合挡板28开度SW。
此外，上述车速VSP是表示室外热交换器7的经过风速的指标，其具有车速VSP越低(室外热交换器7的经过风速越低)、则TXObase越低的趋势。因而，系数k4为正值。另外，作为表示室外热交换器7的经过风速的指标，不局限于此，也可以是室外送风机15的电压。
另外，在实施例中，使用外部气体温度Tam、压缩机2的转速NC、室内送风机27的鼓风电压BLV及车速VSP来作为式(V)的参数，但也可以在这些参数中添加车用空调装置1的负荷来作为参数。作为表示上述负荷的指标，可想到目标吹出温度TAO、压缩机2的转速NC、室内送风机27的鼓风风量、散热器4的入口空气温度、散热器4的散热器温度Tci，其具有负荷越大、则PXObase越低的趋势。另外，也可以将车辆的老化(运转年数或运转次数)加入参数。此外，作为式(V)的参数，不局限于上述全部，也可以是它们中的任意一个或它们的组合。
接着，控制器32计算出通过将当前的各参数的值代入式(V)而获得的无结霜时的制冷剂蒸发温度TXObase与当前的制冷剂蒸发温度TXO间的差ΔTXO(ΔTXO＝TXObase－TXO)，制冷剂蒸发温度TXO降低到比无结霜时的制冷剂蒸发温度TXObase低，当它们的差ΔTXO比规定的结霜检测阈值ΔT1大的状态持续例如规定的结霜状态推定时间的情况下，判断为正在室外热交换器7上结霜。
图6的实线表示室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO的变化，虚线表示无结霜时的制冷剂蒸发温度TXObase的变化。运转开始(启动)最初，室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO较高，高于无结霜时的制冷剂蒸发温度TXObase。伴随着制热模式的进行，车室内的温度变暖，由于车用空调装置1的负荷降低，因此，上述制冷剂流量及散热器4的经过风量也降低，通过式(V)计算出的TXObase(图6的虚线)上升。
另一方面，当在室外热交换器7上开始结霜时，由于与外部气体进行热交换的热交换性能会一点点变差，因此，制冷剂蒸发温度TXO(实线)逐渐降低，最终低于TXObase。接着，制冷剂蒸发温度TXO进一步降低，它们的差ΔTXO(TXObase－TXO)变为比结霜检测阈值ΔT1大，当这种状态持续规定的推定时间以上时，控制器32判断为进行结霜。作为上述进行结霜的含义，包括实际在室外热交换器7上结霜的情况和在室外热交换器7上结霜的可能性较高、即以很高的概率预测出结霜的情况两种。
(6-6)抑制室外热交换器上的结霜
当在步骤S10中判断为在室外热交换器7上进行结霜时，控制器32进入步骤S11，并使用下式(VI)计算出热介质循环回路23的目标制热能力TGQech。
TGQech＝f(TXObase-TXO)··(VI)
其中，TGQech≥0。上述无结霜时的室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXObase与室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO间的差ΔTXO(TXObase-TXO)因上述这样的理由而表示在室外热交换器7上结霜的程度。即，控制器32基于在室外热交换器7上结霜的程度来计算出热介质循环回路23的目标制热能力TGQech。
接着，控制器32在步骤S11中，将散热器4的目标制热能力TGQhp设为要求制热能力Qtgt减去由热介质循环回路23的目标制热能力TGQech后的值(Qtgt-TGQech)。由于通过这样降低散热器4的目标制热能力TGQhp，因此，热介质循环回路23的目标制热能力TGQech便成为能抑制或防止在室外热交换器7上结霜的制热能力。
图7是表示上述热介质循环回路23的目标制热能力TGQech的变化的图。在这种情况下，由于控制器32无法检测出结霜点，因此，实际并不存在图7中的细虚线，但根据TXObase-TXO的值来对结霜状态或结霜的程度进行检测。接着，如上所述，当TXO低于TXObase的状态持续规定时间的情况下，控制器32使TGQech伴随差ΔTXO(TXObase-TXO)增大而增大。
另外，控制器32在步骤S12中对在步骤S11中计算出的散热器4的目标制热能力TGQhp是否比极小的规定值Q1大进行判断。接着，当TGQhp＞Q1时，进入步骤S13，控制器32基于热介质加热电加热器温度传感器50及热介质-空气热交换器温度传感器55的输出，对向热介质加热电加热器35的通电和循环泵30的运转进行控制，从而成为通过上述式(VI)计算出的目标制热能力TGQech(＝f(TXObase-TXO))。
即，控制器32基于在室外热交换器7上结霜的程度控制利用热介质循环回路23进行的制热，散热器4的目标制热能力TGQhp设为由要求制热能力Qtgt减去热介质循环回路23的目标制热能力TGQech后的值(Qtgt-TGQech)。
另一方面，当在步骤S11中计算出的散热器4的目标制热能力TGQhp过小，为上述Q1以下的情况下，控制器32从步骤S12进入步骤S14，停止制冷剂回路R的压缩机，并停止利用散热器4进行的制热(HP停止：TGQhp＝0)，以使热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40产生要求制热能力Qtgt的方式对向热介质加热电加热器35的通电和循环泵30的运转进行控制(TGQech＝Qtgt)。
在此，当散热器4的目标制热能力TGQhp过小的情况下，其作为制热能力是能够忽略的，由于散热器4的吸入空气温度与经过散热器4的空气的温度大致相同，因此，作为制冷剂回路R是不高效的。因而，像实施例这样，在散热器4的目标制热能力TGQhp过小时(Q1以下)，在步骤S14中设为散热器4的目标制热能力TGQhp＝0，因此，能将上述效率的降低防范于未然。
另外，当在步骤S10中差ΔTXO(TXObase-TXO)为ΔT1以下时，控制器32判断为没有进行在室外热交换器7上的结霜、即霜尚未增多，并进入步骤S9，停止利用热介质循环回路23进行的加热(停止循环泵30、热介质加热电加热器35不通电，停止ECH：TGQech＝0)，以使散热器4产生要求制热能力Qtgt的方式使制冷剂回路R的除了压缩机2之外的设备运转(TGQhp＝Qtgt)。
如以上所详细说明的，在本发明中，由于设置有用于对从空气流通管路3供给至车室内的空气进行加热的热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40，控制器32计算出在没有在室外热交换器7上结霜的范围内散热器4所能产生的无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst，并基于上述无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst和散热器4的要求制热能力Qtgt，控制利用散热器4进行的加热和利用热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40进行的加热，从而能实现要求制热能力Qtgt，而不会在室外热交换器7上结霜，因此，即便在无法检测出由外部气体的温度及湿度的条件确定的在室外热交换器7上出现结霜的结霜点的情况下，也不会在室外热交换器7上结霜，通过利用散热器4和热介质循环回路23进行的协同制热，来实现要求制热能力Qtgt，从而能实现舒适的车室内制热。
在这种情况下，由于在无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst比要求制热能力Qtgt小时，控制器32将散热器4的目标制热能力TGQhp设为无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst，并利用由热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40进行的加热来对比起要求制热能力Qtgt不足的量进行补充，并且在无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst为要求制热能力Qtgt以上时，控制器32将散热器4的目标制热能力TGQhp设为要求制热能力Qtgt，并停止利用热介质循环回路23进行的加热，因此，能最大限度地抑制伴随着利用热介质循环回路23的加热而引起的效率变差。藉此，特别是在电动汽车中，能有效地抑制续航距离降低这样的不良情况。
此外，由于控制器32基于外部气体温度Tam，或是在外部气体温度Tam中加上时刻、日照、降雨、位置、气象条件来计算出无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst，因此，能准确地推定出没有在室外热交换器7上结霜的无结霜最大制热能力预测值QmaxNfst，即，从结果上说，能准确地推定结霜点来有效地防止在室外热交换器7上的结霜。
此外，由于控制器32在车用空调装置1的制热模式刚启动后执行上述控制，因此，能预防从车辆停止的状态、即尚未在室外热交换器7上结霜的状态起因启动而开始在室外热交换器7上结霜这样的不良情况，并能尽可能降低伴随着随后的车辆行驶而引起的结霜增多。此外，由于仅在刚启动后进行上述结霜点的推定来进行通过热介质循环回路23的补充，因此，也能通过这样来实现耗电的减少。
此外，控制器32推定室外热交换器7上的结霜状态，当在并非刚启动后的情况，在室外热交换器7上结霜时或是预测会在室外热交换器7上结霜时，执行利用热介质循环回路23进行的加热，因此，能在有效地防止或抑制在启动后的行驶过程中在室外热交换器7上的结霜的同时，确保车室内的制热能力。
另外，由于控制器32基于室外热交换器7上的结霜程度来计算出抑制或防止在该室外热交换器7上结霜的热介质循环回路23的目标制热能力TGQech，并且将散热器4的目标制热能力TGQhp设为由要求制热能力Qtgt减去热介质循环回路23的目标制热能力TGQech后的值，因此，能在防止或抑制在室外热交换器7上的结霜的同时，准确地控制利用热介质循环回路23进行的制热，从而能实现舒适的车室内制热。
此外，由于在这种情况下也能最大程度地抑制伴随着利用热介质循环回路23进行的加热而引起的效率变差，因此，也能通过这样来有效地抑制电动汽车的续航距离的降低。
在这种情况下，通过在散热器4的目标制热能力TGQhp比规定的值小时，控制器32停止压缩机2的运转，从而能将散热器4的制热过小的状态下的效率降低防范于未然。
特别是，由于控制器32基于室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO和无结霜时的该室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXObase，来推定在室外热交换器7上的结霜状态或结霜的程度，因此，能高精度地判断室外热交换器7的结霜来执行与热介质循环回路23的协同控制。藉此，能高精度地对利用热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40进行的制热，并能抑制耗电增加。
此外，只要像实施例这样用热介质循环回路23构成辅助加热元件，其中，上述热介质循环回路23具有用于对从空气流通管路3供给至车室内的空气进行加热的热介质-空气热交换器40、热介质加热电加热器35以及循环泵30，并利用循环泵30将通过热介质加热电加热器35加热后的热介质在热介质-空气热交换器40中循环，则能将处于高电压的电加热器设置在远离车室内的位置处，因此，能实现电安全性更高的车室内制热。
(实施例2)
接着，图8示出了控制器32的流程图的另一实施例。另外，在该图中，对与图4的流程图中用F1、F2表示的部分相同的部分标注相同的符号，而省略表示其细节。在本实施例中，在步骤S10中，当差ΔTXO(TXObase-TXO)为ΔT1以下，判断为没有在室外热交换器7上进行结霜、即没有在室外热交换器7上发生结霜的情况下，并不直接进入步骤S9来将热介质加热电加热器35设为不通电，而是在其间执行步骤S15的阶梯控制。
将本实施例的步骤S15的阶梯控制示于图8中。在制热模式刚启动后的状态过去的情况下，即当在从步骤S4进入步骤S10时，差ΔTXO(TXObase-TXO)为ΔT1以下的情况下，控制器32在步骤S15中逐渐地或是阶梯式地使热介质循环回路23的目标制热能力TGQech降低。
另一方面，关于散热器4的目标制热能力TGQhp，与步骤S11同样地，通过TGQhp＝Qtgt-TGQech来计算。因而，散热器4的目标制热能力TGQhp逐渐地或是阶梯式地增大。接着，最终进入步骤S9并停止利用热介质循环回路23进行的加热(停止循环泵30，热介质加热电加热器35不通电，ECH停止：TGQech＝0)，以使散热器4产生要求制热能力Qtgt的方式使制冷剂回路R的除了压缩机2之外的设备运转(TGQhp＝Qtgt)。
在此，利用压缩机2的运转控制而使散热器4所产生的制热能力的变化有时会晚于由上述热交换器40进行的制热能力的下降，该由上述热交换器40进行的制热能力的下降是因停止向热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40供给高温热介质而引起的。此外，从步骤S10进入步骤S9，将热介质循环回路23的目标制热能力TGQech设为0，在散热器4的目标制热能力TGQhp朝向要求制热能力Qtgt急速增大的情况下，根据环境条件的不同，存在在室外热交换器7上过渡地结霜的风险。
但是，只要像本实施例这样，当控制器32判断为没有在室外热交换器7上结霜时，在步骤S15中使利用热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40进行的加热逐渐地或阶梯式地降低并最终停止，则能因延缓上述散热器4的制热能力的增大来抑制吹出至车室内的空气温度发生急剧变动的不良情况。此外，由于散热器4的目标制热能力TGQhp也逐渐地或阶梯式地增大，因此，也能防止或抑制在室外热交换器7上过渡性地结霜。
(实施例3)
接着，图9示出了本发明的车用空调装置1的另一结构图。在本实施例中，在室外热交换器7上没有设置接收干燥部14和过冷却部16，从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A经由电磁阀17和止回阀18而与制冷剂配管13B连接。此外，从制冷剂配管13A分岔出的制冷剂配管13D同样地经由电磁阀21而与位于内部热交换器19下游侧的制冷剂配管13C连接。
其它与图1的例子相同。这样，本发明在采用不具有接收干燥部14和过冷却部16的室外热交换器7的制冷剂回路R的车用空调装置1中也是有效的。
(实施例4)
接着，图10示出了本发明的车用空调装置1的又一结构图。另外，本实施例的制冷剂回路R与图9相同。但是，在这种情况下，热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40相对于空气流通管路3的空气流动配置于散热器4的上游侧且配置于空气混合挡板28的下游侧。其它结构与图9相同。
在这种情况下，由于在空气流通管路3中热介质-空气热交换器40位于散热器4的上游侧，因此，在热介质循环回路23的动作过程中，空气在热介质-空气热交换器40中被加热后流入散热器4。这样，本发明在将热介质-空气热交换器40配置于散热器4的上游侧的车用空调装置1中也是有效的，特别是，在这种情况下，不会再产生因热介质循环回路23内的热介质的温度较低而引起的问题。藉此，能容易地进行与散热器4的协同制热，并且不需要进行将热介质预先加热的所谓预备运转，但是，由于经过热介质-空气热交换器40的空气会流入散热器4，因此，与散热器4间的温度差变小，存在热交换效率降低的风险。另一方面，只要像图1及图9这样将热介质-空气热交换器40相对于空气流通管路3的空气流动配置于散热器4的下游侧，则与像图10这样将热介质-空气热交换器40配置于上游侧的情况相比，在热介质-空气热交换器40中被加热后的空气不会再流入散热器4，从而能确保散热器4的温度与空气间的温度差来防止散热器4中的热交换性能的降低。
(实施例5)
接着，图11示出了本发明的车用空调装置1的再一结构图。本实施例的制冷剂回路R及热介质循环回路23的基本结构与图1相同，但在热介质循环回路23中设置有热介质-制冷剂热交换器70。上述热介质-制冷剂热交换器70是使从循环泵30伸出的热介质配管23A与从制冷剂回路R的散热器4伸出的制冷剂配管13E发生热交换的构件，在上述热介质-制冷剂热交换器70中，从循环泵30排出的热介质受到来自从散热器4流出的制冷剂的加热作用。藉此，能够将热量从流过散热器4的制冷剂回收至在热介质循环回路23中循环的热介质。
这样，通过在热介质循环回路23中设置从流过散热器4的制冷剂回收热量的热介质-制冷剂热交换器70，从而能将从散热器4流出的制冷剂所具有的热量回收至在热介质循环回路23内流动的热介质后，并运送至热介质-空气热交换器40，由此能进行更高效的制热辅助。
(实施例6)
接着，图12示出了本发明的车用空调装置1的再一结构图。本实施例的制冷剂回路R及热介质循环回路23与图11的情况相同，但热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40相对于空气流通管路3的空气流动配置于散热器4的上游侧且配置于空气混合挡板28的下游侧。根据这种结构，也能利用热介质-制冷剂热交换器70将从散热器4流出的制冷剂所具有的热量回收至在热介质循环回路23内流动的热介质，并运送至热介质-空气热交换器40来进行更高效的制热辅助。
(实施例7)
接着，图13示出了本发明的车用空调装置1的再一结构图。本实施例的制冷剂回路R及热介质循环回路23的配管结构与图1的情况基本相同，但散热器4并非配置于空气流通管路3，而是配置于空气流通管路3的外侧。对应地，此时的热介质-制冷剂热交换器74配置成与上述散热器4发生热交换关系。
上述热介质-制冷剂热交换器74是连接至热介质循环回路23的位于循环泵30与热介质加热电加热器35之间的热介质配管23A的构件，热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40设于空气流通管路3。利用上述结构，从循环泵30排出的热介质与在散热器4中流动的制冷剂发生热交换，并被该制冷剂加热，接着在被热介质加热电加热器35(被通电而发热的情况)加热后，通过在热介质-空气热交换器40中散热，从而对从空气流通管路3供给至车室内的空气进行加热。
在这种结构的车用空调装置1中，也能在利用散热器4进行的制热能力不足的情况下，通过对热介质加热电加热器35通电以对在热介质回路23A内流动的热介质进行加热，来进行加热辅助，同时与如后所述将电加热器配置于空气流通管路3的情况相比，能实现电安全性更高的车室内制热。
(实施例8)
另外，在上述各实施例中，采用热介质循环回路23作为辅助加热元件，但也可以用通常的电加热器(例如PTC加热器)73来构成辅助加热元件。这种情况下的与图1对应的结构例为图14，与图9对应的结构例为图15。在图14、图15中，图1、图9的热介质循环回路23被替换为这种情况下的电加热器73。
其它的结构及控制基本相同，控制器32对电加热器73的通电进行控制，以代替对热介质循环回路23的循环泵30及热介质加热电加热器35进行控制，并且与上述同样地利用电加热器73的发热来进行对由散热器4实现的制热能力的补充，因此，省略详细的说明。这样，也可以设置成利用电加热器73对供给至车室内的空气进行加热，根据上述结构，与使用热介质循环回路23的情况相比，具有结构简化这样的优点。
当然，也可以将上述电加热器73像图10的情况那样配置于图14及图15中的散热器4的空气上游侧，在这种情况下，具有能消除在开始向电加热器73供电的通电开始初期被供给至车室内的空气温度降低这样的不良情况。
另外，在上述各实施例中，作为室外热交换器7的结霜状态推定元件的控制器32基于室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXO和无结霜时的该室外热交换器7的制冷剂蒸发温度TXObase来推定室外热交换器7上的结霜状态及其程度，但在除了技术方案10之外的发明中不局限于此，也可以基于室外热交换器7的制冷剂蒸发压力PXO和无结霜时的该室外热交换器7的制冷剂蒸发压力PXObase，以与TXO及TXObase的情况同样的步骤进行推定，此外，还可以例如将散热器4的实际的制热能力、即实际制热能力与室外热交换器7没有结霜时的散热器4的制热能力、即无结霜时制热能力进行比较，若是实际制热能力相对于无结霜时制热能力下降，则推定为室外热交换器7结霜。
此外，在实施例中，将本发明适用于切换并执行制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式、制冷模式的各运转模式的车用空调装置1，但不局限于此，本发明在仅进行制热模式的车用空调装置中也是有效的。
另外，在实施例中，采用热介质循环回路32作为辅助加热元件进行了说明，但在除了技术方案11之外的发明中不局限于此，也可以在空气流通管路3中设置例如电加热器(辅助加热元件)。
另外，在上述各实施例中说明的制冷剂回路R的结构及各数值不限定于此，能在不脱离本发明的宗旨的范围进行改变，这点是自不待言的。
(符号说明)
1车用空调装置
2压缩机
3空气流通管路
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电磁阀
23热介质循环回路(辅助加热元件)
26吸入切换挡板
27室内送风机(鼓风扇)
28空气混合挡板
30循环泵(循环元件)
32控制器(控制元件)
35热介质加热电加热器(电加热器)
40热介质-空气热交换器
R制冷剂回路。

Claims (11)

1.一种车用空调装置，包括：
压缩机，该压缩机对制冷剂进行压缩；
空气流通管路，该空气流通管路用于使供给至车室内的空气流通；
散热器，该散热器用于使制冷剂散热来对从所述空气流通管路供给至所述车室内的空气进行加热；
吸热器，该吸热器用于使制冷剂吸热来对从所述空气流通管路供给至所述车室内的空气进行冷却；
室外热交换器，该室外热交换器设于所述车室外，并使制冷剂散热或吸热；以及
控制元件，
利用所述控制元件至少执行制热模式，在所述制热模式下，使从所述压缩机排出的制冷剂在所述散热器中散热，在将散热后的所述制冷剂减压后，在所述室外热交换器中进行吸热，
其特征在于，
包括辅助加热元件，该辅助加热元件用于对从所述空气流通管路供给至所述车室内的空气进行加热，
所述控制元件计算出在所述室外热交换器上没有结霜的范围内所述散热器所能产生的最大制热能力的目标值、即无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，
基于所述无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)和所要求的所述散热器的制热能力即要求制热能力(Qtgt)，控制利用所述散热器进行的加热和利用所述辅助加热元件进行的加热，以实现所述要求制热能力(Qtgt)，而不会在所述室外热交换器上结霜。
2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)比所述要求制热能力(Qtgt)小的情况下，所述控制元件将所述散热器的目标制热能力(TGQhp)设为所述无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)，并通过利用所述辅助加热元件进行的加热来对比起所述要求制热能力(Qtgt)不足的量进行补充。
3.如权利要求1或2所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)为所述要求制热能力(Qtgt)以上的情况下，所述控制元件将所述散热器的目标制热能力(TGQhp)设为所述要求制热能力(Qtgt)，并停止利用所述辅助加热元件进行的加热。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制元件基于外部气体温度、或是在外部气体温度中加上时刻、日照、降雨、位置、气象条件来计算出所述无结霜最大制热能力预测值(QmaxNfst)。
5.一种车用空调装置，其特征在于，
所述控制元件在刚启动后执行权利要求1至4中任一项所述的控制。
6.如权利要求1至5中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制元件具有结霜状态推定元件，该结霜状态推定元件对在所述室外热交换器上结霜的结霜状态进行推定，在并非是刚启动后的情况下，基于所述结霜状态推定元件的推定，当在所述室外热交换器上出现结霜的情况下或是预测到在所述室外热交换器上会有结霜的情况下，所述控制元件执行利用所述辅助加热元件进行的加热。
7.如权利要求6所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制元件基于在所述室外热交换器上的结霜的程度，计算出抑制或防止在所述室外热交换器上结霜的所述辅助加热元件的目标制热能力(TGQech)，
并且将所述散热器的目标制热能力(TGQhp)设为由所述要求制热能力(Qtgt)减去所述辅助加热元件的目标制热能力(TGQech)后的值。
8.如权利要求7所述的车用空调装置，其特征在于，
当所述散热器的目标制热能力(TGQhp)比规定的值小的情况下，所述控制元件停止所述压缩机的运转。
9.如权利要求6至8中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
当基于所述结霜状态推定元件的推定，推定为在所述室外热交换器上没有出现结霜的情况下，所述控制元件使利用所述辅助加热元件进行的加热逐渐地或是阶梯式地降低，并最终停止。
10.如权利要求6至9中任一项所述的车用热交换器，其特征在于，
所述控制元件基于所述室外热交换器的制冷剂蒸发温度(TXO)和无结霜时的所述室外热交换器的制冷剂蒸发温度(TXObase)，来推定在所述室外热交换器上的结霜状态或结霜的程度。
11.如权利要求1至10中任一项所述的车用热交换器，其特征在于，
由热介质循环回路来构成所述辅助加热元件，其中，所述热介质循环回路具有热介质-空气热交换器、电加热器以及循环元件，所述热介质-空气热交换器用于对从所述空气流通管路供给至所述车室内的空气进行加热，所述热介质循环回路利用所述循环元件使被所述电加热器加热后的热介质在所述热介质-空气热交换器中循环。
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