CN105916712B - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的车辆用空调装置中，加热器芯(14)设置在冷却马达(20)及变换器(30)的冷却水的循环路径(50)上，以所述冷却水作为热源来加热空调风，其中，变换器(30)通过载频变更来控制马达(20)的输出。空调控制器(70)根据乘员所要求的车室内温度来设定马达(20)及变换器(30)的必要发热量。载频变更部(32)设定能够实现根据车辆的行驶状态设定的马达(20)的目标输出的载频中使马达(20)及变换器(30)的发热量达到所述必要发热量的载频。电力变换装置(33)利用所设定的载频将蓄电池(90)的直流电力变换为交流电力，并供应给马达(20)。由此，无需追加电加热器等便能够确保车内暖气用热源。

Description

车辆用空调装置
技术领域
本发明涉及对车室内空间进行空气调节的车辆用空调装置，尤其涉及用于具备以马达为驱动源的车辆的空调装置。
背景技术
在如电动汽车或混合动力车那样具备以马达为驱动源的车辆中，通过变换器将蓄电池的直流电力变换为交流电力并供应给马达。马达的输出通过变更电力变换时的变换器的载频来控制。变换器的载频对于马达的输出而言并非为一定。例如，当与车辆的行驶状态对应地设定马达的目标输出时，为了能够实现该目标输出而存在着多个载频。以往，通常根据所使用的条件，以这些条件中的马达效率尽量好(即，马达的损失的尽量小)的载频来进行电力变换。
专利文献1中公开了如下的技术：在具备以马达为驱动源的车辆中，在变速中一时地提高载频来增加马达的损失，通过降低马达效率来进行降转矩。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2009-190442号
此外，由于具备以马达为驱动源的车辆与例如仅具备内燃机的车辆相比车内暖气用热源容易出现不足，因此，有时需要追加对车室内空间进行空气调节的空调装置例如电加热器等。然而，追加这样的电加热器等时，会导致车辆重量、车辆成本及电力消耗的增大。
发明内容
本发明针对具备以马达为驱动源的车辆的空调装置中所存在的上述问题而作，其目的在于提供一种无需追加电加热器等便能够确保车内暖气用热源的车辆用空调装置。
为了实现上述目的，本发明的车辆用空调装置用于车辆，该车辆包括作为驱动源的马达、通过载频变更来控制所述马达的输出的变换器，所述车辆用空调装置包括：加热器芯，设置在冷却所述马达及所述变换器的至少一者的冷媒的循环路径上，以所述冷媒作为热源来加热空调风；必要发热量设定单元，根据乘员所要求的车室内温度来设定所述马达及所述变换器的必要发热量；载频设定单元，在能够实现根据车辆的行驶状态设定的所述马达的目标输出的载频有多个的情况下，优先于该多个载频中所述马达的效率良好的载频而设定使所述马达及所述变换器的发热量达到所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的载频；电力变换单元，利用所述载频设定单元所设定的载频将蓄电装置的直流电力变换为交流电力，并供应给所述马达。
上述及其他的本发明的目的、特征及优点通过以下的详细记载和附图图示将更为明了。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的车辆用空调装置的机械构成的方块图。
图2是表示搭载了上述车辆用空调装置的电动汽车的系统构成的方块图。
图3是上述车辆所具备的变换器的载频为10kHz时的马达及变换器的发热特性与马达的运转区域重叠地被表示时的图。
图4是表示上述变换器的载频为5kHz时的发热特性的图。
图5是表示上述车辆的控制动作的一个例的流程图。
具体实施方式
(1)空调装置的构成
图1是表示本实施方式所涉及的车辆用空调装置10的机械构成的方块图。本实施方式中，只要没有特别的说明，“上游”、“下游”是指所述空调装置10中的空气流的“上游”、“下游”。
本实施方式中，空调装置10被搭载于不具备作为驱动源的内燃机而仅具备马达20(参照图2)的电动汽车。空调装置10设置在车室的前部，对车室内空间进行空气调节。空调装置10具有用于将车外空间的空气(外部空气)导入到空调装置10中的外部空气导入通道11a和用于将车室内空间的空气(内部空气)导入到空调装置10中的内部空气导入通道11b。
主导管通道11c连接于外部空气导入通道11a及内部空气导入通道11b的下游端，冷气用通道11d及暖气用通道11e连接于主导管通道11c的下游端，吹出口通道11f连接于冷气用通道11d及暖气用通道11e的下游端。
用于将空调装置10中的被冷却、加热或被除湿后的空气(空调风)吹出到车室内空间的多个的吹出口11g设置于吹出口通道11f的下游端。作为吹出口11g而设置有：向前席的乘员的上半身吹出空调风的风吹出口、向前席的乘员的脚下吹出空调风的暖风吹出口、向前挡风玻璃(未图示)的内侧面从下方朝上方吹出空调风的除霜吹出口、向后席的乘员的上半身吹出空调风的后风吹出口、以及向后席的乘员的脚下吹出空调风的后暖风吹出口等。
在主导管通道11c内从上游侧设置有风机12及蒸发器13。在暖气用通道11e内设置有加热器芯14。
内外气切换风门15设置于外部空气导入通道11a及内部空气导入通道11b的下游端。内外气切换风门15以能够处于关闭外部空气导入通道11a的位置(内部空气循环位置)与关闭内部空气导入通道11b的位置(外部空气导入位置)之间的任意的位置的方式构成。由此，能够调节外部空气导入通道11a与内部空气导入通道11b的开度的比例，能够调节各种各样的从吹出口11g吹出的空调风的外部空气与内部空气的混合比率。
风机12设置在内外气切换风门15的下游，其通过被驱动而生成从外部空气导入通道11a及内部空气导入通道11b向吹出口11g流动的空调风。
蒸发器13是用于冷气的热交换器，设置在风机12的下游，冷却空调风。
温度控制风门16设置于冷气用通道11d及暖气用通道11e的上游端。温度控制风门16以能够处于关闭冷气用通道11d的位置(暖气时位置)与关闭暖气用通道11e的位置(冷气时位置)之间的任意的位置的方式构成。由此，能够调节冷气用通道11d与暖气用通道11e的开度的比例，能够调节各种各样的从吹出口11g吹出的空调风的温度。
加热器芯14是用于暖气的热交换器，设置在温度控制风门16的下游，加热空调风。作为用于车内暖气的热源而能够予以利用的马达20及变换器30(参照图2)的冷却水通过加热器芯14的内部。
(2)车辆的系统构成
图2是表示搭载了所述车辆用空调装置10的电动汽车的系统构成的方块图。图2中，空调装置10被表示为“Heating，Ventilation and Air Conditioning(取暖、通风和空调)”的缩写的“HVAC”。
本实施方式中，电动汽车包括：马达20；通过载频变更来控制马达20的输出的变换器30；冷却马达20及变换器30的冷却水的循环路径50。在该冷却水循环路径50上设置有马达20、变换器30、电动泵40以及空调装置10的加热器芯14。冷却水基于电动泵40的工作而按变换器30→马达20→电动泵40→加热器芯14→变换器30……的顺序循环。也可以在加热器芯14与变换器30之间设置使冷却水的热量散发的散热器。冷却水在通过变换器30及马达20时从其吸收热量，并且在通过加热器芯14时作为加热器芯14加热空调风时的热源而被利用。
变换器30包含变换器控制装置31和电力变换装置33，变换器控制装置31中具备载频变更部32。
车辆控制器60根据车辆的行驶状态(起步、上坡、最大加速、市区行驶、近郊行驶、高速行驶等)设定马达20的目标输出(＝目标转矩T×目标转速N)，并且将所设定的目标输出与目标车速及减速再生的指示等一起输出给变换器控制装置31。
空调控制器70根据乘员所要求的车室内温度、导入到空调装置10的内部空气温度及外部空气温度、在冷却水循环路径50中循环的冷却水的温度、以及风机12的驱动而产生的空调风的流量等来设定马达20及变换器30的必要发热量，并输出到变换器控制装置31。空调控制器70相当于本发明的必要发热量设定单元。
变换器控制装置31、车辆控制器60以及空调控制器70分别是包含CPU、ROM、RAM等周知的结构的微处理器。
变换器控制装置31的载频变更部32设定能够实现车辆控制器60所设定的马达20的目标输出的载频之中使马达20及变换器30的发热量达到空调控制器70所设定的必要发热量的载频，并输出到电力变换装置33。载频变更部32相当于本发明的载频设定单元。
电力变换装置33以载频变更部32所设定的载频将驱动电源蓄电池90(相当于本发明的蓄电装置)的直流电力(DC)变换为交流电力(AC)，并供应给马达20。电力变换装置33相当于本发明的电力变换单元。
马达20在减速时作为再生交流发电机(发电机)发挥作用。此情况下，电力变换装置33将马达20所产生的交流电力变换为直流电力并供应给驱动电源蓄电池90。
(3)控制的内容
载频是为了在脉冲调制(PWM：Pulse Width Modulation)方式下使脉冲信号接通关闭而以一定周期工作的定时器的周期。通过对该定时器赋予接通脉冲信号的位置来控制脉冲宽度。在电力变换装置33将蓄电池90的直流电力变换为交流电力时、以及在减速再生中将马达20所产生的交流电力变换为直流电力时，马达20及变换器30发热。而且，此时，载频越高则马达20及变换器30单位时间的发热次数增加，发热量变大。
图3及图4是变换器30的载频为10kHz及5kHz时的马达20及变换器30的发热特性与马达20的运转区域重叠地被表示时的图。这样的发热特性预先实验性地被制成，被存储在变换器控制装置31中。由表示马达20的转速(也称为速度)N与转矩T的关系的速度转矩曲线A(N-T特性)所包围的区域为马达20的运转区域。速度转矩曲线A表示在该速度下的马达20的最大扭矩，马达20能够在该速度转矩曲线A所包围的整个区域中运转。马达20在低速区域中具有即使速度改变转矩T也为一定的定转矩特性，而在中高速区域中具有随着速度的上升而转矩T下降的定输出特性。
此外，图3及图4中，纵轴的零(0)更上方的区域是以马达20行驶时的区域，纵轴的零更下方的区域是减速再生时的区域。在任一者的情况下，转矩T的绝对值越大则发热量也越大。图3及图4中，相同的影线模样表示相同的发热量。
图3及图4中，假定车辆控制器60设定了以虚线的圆包围的低速中转矩的区域(起步、上坡等)来作为马达20的目标输出。该低速中转矩的区域在载频为10kHz时以及在5kHz时都能够实现。不过，载频为10kHz时的马达20及变换器30的发热量比5kHz时大。亦即，马达效率低(马达20的损失大)。以往，通常以马达效率尽量好的载频进行电力变换，因此，在此情况下，载频变更部32将载频控制为发热量较小者的5kHz。
对此，本实施方式中，由于将马达20及变换器30的发热利用到空调中，因此，载频变更部32及电力变换装置33并不是以能够实现马达20的目标输出的载频之中的马达效率尽量好的载频(图示的例中为5kHz)进行电力变换，而是以能够实现根据乘员的要求由空调控制器70所设定的必要发热量的载频(图示的例中为10kHz)进行电力变换。换言之，本实施方式中，不进行以往般的效率最优先的控制而是特意地利用效率低(损失及发热量大)的载频来积极地控制马达20及变换器30的发热量。
此外，图示的例中，因基于空调的要求的必要发热量会偶然与马达20及变换器30的最大发热量相等，因此，选择了10kHz作为载频，不过，当例如必要发热量比最大发热量小的情况下，则会选择比10kHz小的载频。
图3及图4表示通过载频的变更能够进行发热控制的情况。通过变更载频，马达20的输出被控制，此外，马达20及变换器30的发热量被控制。此时，若马达20的输出为一定，则马达20及变换器30的发热量基本上仅由载频所决定，因此，能够高精度能预测其发热量，能够精度良好地实现必要发热量。
另外，马达20的运转开始后的初期，马达20及变换器30的发热量还比较小，因此，它们的温度还比较低，在循环路径50中循环的冷却水的温度也低。然而，当从车辆的行驶开始后的初期开始要求车内暖气时，则有必要从马达20的运转开始后的初期开始使冷却水的温度急速提高。
针对该问题，载频变更部32在马达20的运转开始后经过指定时间(例如五分钟等)为止的期间，不论由空调控制器70所设定的必要发热量的大小地，设定能够实现马达20的目标输出的载频中使马达20及变换器30的发热量达到最大的载频(图示的例中为10kHz)。这样，由于设定了在马达20的运转开始后经过指定时间的期间使马达20及变换器30的发热量达到最大的载频，因此，能够在需要冷却水的急速加热的马达20的运转开始后的初期尽快地提高冷却水的温度，尽早地确保用于车内暖气的热源，从而能够从车辆的行驶开始后的初期开始良好地应对乘员的暖气要求，实现最佳的空调状态。
并且，在经过了所述指定时间之后(车辆的行驶开始后的中期以后)，通过降低载频以减少马达20及变换器30的发热量来恢复到重视效率的行驶便可。此外，所述指定时间例如是冷却水的温度上升至能够用于空调的温度(例如40至50℃等)为止而需要的时间。
在重视效率的行驶中，当冷却水的温度下降时或乘员所要求的车室内温度被提高时，通过在维持马达20的目标输出的情况下再度提高载频，来增加马达20及变换器30的发热量从而再度加热冷却水。通过反复进行这样的发热助长的行驶和高效率的行驶，能够将以往作为排热而从散热器中弃掉的冷却水的热有效地用作空调的暖气用热源。
此外，基于例如上坡时或高速行驶时等车辆的行驶状态的不同，为了优先100％确保车辆控制器60所设定的马达20的目标输出，有时难以100％确保空调控制器70所设定的马达20及变换器30的必要发热量。在这样的情况下，变换器控制装置31对空调控制器70发送例如能够确保必要发热量的80％的信息，收到该信息的空调控制器70通过例如调节风机12所驱动的空调风的流量等做法来使从吹出口11g吹出的空调风的温度维持在乘员所要求的车室内温度。此情况下，变换器控制装置31相当于本发明的可确保发热量发定单元，空调控制器70相当于本发明的空调风流量节流单元。
图5是表示本实施方式所涉及的电动汽车的控制动作的一个例的流程图。
在步骤S1中，电力变换装置33成为准备状态(可以开始工作的状态)，之后，在步骤S2中，变换器控制装置31判定是否有来自空调控制器70的暖气要求。判定为“是”时，进入步骤S3，判定为“否”时，进入步骤S11。
在步骤S3中，车辆控制器60判定车辆是否正在行驶。判定为“是”时，进入步骤S4，判定为“否”时，进入步骤S11。
在步骤S4中，变换器控制装置31判定是否在行驶开始后五分钟以内。判定为“是”时(车辆的行驶开始后的初期)进入步骤S13，判定为“否”时(车辆的行驶开始后的中期以后)进入步骤S5。
在步骤S5中，车辆控制器60判定车辆是否为上坡行驶或高速行驶。该判断可以根据例如图3及图4所示的马达20的运转区域来进行。例如马达20的目标输出被设定于低速中转矩的区域时，判定车辆为上坡行驶，被设定于高速低转矩的区域时，判定车辆为高速行驶。判定为“是”时(难以100％确保空调控制器70所设定的马达20及变换器30的必要发热量时)进入步骤S11，判定为“否”时(可以100％确保空调控制器70所设定的马达20及变换器30的必要发热量时)进入步骤S6。
在步骤S6中，变换器控制装置31判定是否为加减速限制状态。即，判定通过载频变更而由变换器30控制马达20的输出的情况是否受到限制。判定为“是”时，进入步骤S10，判定为“否”时，进入步骤S7。
在步骤S10中，车辆控制器60判定是否为减速再生中。判定为“是”时，进入步骤S7，判定为“否”时，进入步骤S11。此处，判定为“是”时进入步骤S7是因为如前述那样，在减速再生中马达20及变换器30也发热，能够积极地控制该发热量。
在步骤S7中，空调控制器70判定热源温度(冷却水的温度或加热器芯14的温度)是否为基准值(能够用于空调的温度(例如40至50℃等))以上。判定为“是”时，进入步骤S11，判定为“否”时，进入步骤S8。
在步骤S8中，载频变更部32及电力变换装置33以助长发热的载频进行变换器控制亦即进行电力变换。具体而言，以能够实现马达20的目标输出的载频中使马达20及变换器30的发热量达到空调控制器70所设定的必要发热量的载频进行电力变换。由此，通过特意地利用效率低(损失及发热量大)的载频来积极地控制马达20及变换器30的发热量。其结果，在步骤S9中，马达20及变换器30的发热经由冷却水而被利用于空调。
另一方面，即使在步骤S4中判定为“是”而进入步骤S13的情况下，载频变更部32及电力变换装置33以助长发热的载频进行变换器控制亦即进行电力变换。具体而言，不论空调控制器70所设定的必要发热量的大小，而以能够实现马达20的目标输出的载频中使马达20及变换器30的发热量达到最大的载频来进行电力变换。由此，特意利用效率低(损失及发热量大)的载频来积极地控制马达20及变换器30的发热量。其结果，在步骤S9中，马达20及变换器30的发热经由冷却水而被利用于空调。
对此，在步骤S11中，例如变换器控制装置31判定驱动电源蓄电池90的充电状态(SOC)是否为满充电(Full)状态。判定为“是”时，进入步骤S8，判定为“否”时，进入步骤S12。此处，判定为“是”时进入步骤S8是因为即使进行马达20的效率低的行驶，蓄电池90的充电状态也不会变得过度地低。此情况下，变换器控制装置31相当于本发明的判定单元。
在步骤S12中，载频变更部32及电力变换装置33以高效率的载频进行变换器控制亦即进行电力变换。由此，实现电力消耗少的重视效率的行驶，尽量节约蓄电池90的电力。此情况下，载频变更部32及电力变换装置33相当于本发明的执行单元。
(4)作用等
如上所述，本实施方式中，在用于仅具备作为驱动源的马达20的电动汽车的空调装置10中包括如下的特征结构。
在对所述马达20和通过载频变更来控制所述马达20的输出的变换器30这两者进行冷却的冷却水的循环路径50上，设置有以所述冷却水作为热源来加热空调风的加热器芯14。
空调控制器70根据乘员所要求的车室内温度来设定所述马达20及变换器30的必要发热量。
载频变更部32设定能够实现根据车辆的行驶状态而由车辆控制器60所设定的所述马达20的目标输出的载频中使所述马达20及变换器30的发热量达到所述空调控制器70所设定的必要发热量的载频。
电力变换装置33以所述载频变更部32所设定的载频将驱动电源蓄电池90的直流电力变换为交流电力，并供应给所述马达20。
根据这样的结构，在用于仅具备作为驱动源的马达20而车内暖气用热源容易不足的电动汽车的空调装置10中，由于在冷却冷却马达20及变换器30这两者的冷却水的循环路径50上设置有加热器芯14，因此，马达20及变换器30的发热被利用于空调风的加热。因此，能够提供一种无需追加例如PTC加热器等电加热器等便能够确保车内暖气用热源的车辆用空调装置10。
而且，通过空调控制器70，根据乘员所要求的车室内温度来设定马达20及变换器30的必要发热量，通过载频变更部32来设定能够实现根据车辆的行驶状态设定的马达20的目标输出的载频中使马达20及变换器30的发热量达到所述必要发热量的载频，通过电力变换装置33利用所设定的载频进行电力变换，因此，能够在维持马达20的目标输出的情况下不会过分不足地精度良好地实现乘员所要求的车室内温度。
即，本实施方式中，由于设定使马达20及变换器30的发热量达到必要发热量的载频，换言之，由于从马达20及变换器30的发热量的观点出发发定载频，因此，与从重视效率的观点出发设定载频的情形相比，能够使马达20及变换器30的发热量容易地达到必要发热量。而且，马达20及变换器30的发热量基本上仅由载频所决定，因此，能够高精度地预测其发热量，能够精度良好地实现必要发热量。因此，为了使马达20及变换器30的发热量达到必要发热量，无需进行例如反馈控制载频的工作便可。其结果，能够避免控制复杂化、收敛花费时间的情况。此外，还能够避免因过调整而导致的无用的发热。此外，即使进行反馈控制时也能够使马达20及变换器30的发热量迅速地收敛到必要发热量。
本实施方式中，所述载频变更部32在所述马达20的运转开始后经过指定时间(例如冷却水的温度上升到能够用于空调的温度(例如40至50℃等)为止所需的时间(例如五分钟等))为止(在步骤S4中为“是”)的期间，不论所述空调控制器70所设定的必要发热量的大小地，设定能够实现所述马达20的目标输出的载频中使所述马达20及变换器30的发热量达到最大的载频(步骤S13)。
根据这样的结构，能够在需要冷却水的急速加热的马达20的运转开始后的初期尽快地提高冷却水的温度，能够尽早地确保车内暖气用热源，从而能够从车辆的行驶开始后的初期开始良好地应对乘员的暖气要求，实现最佳的空调状态。
本实施方式中，变换器控制装置31在所述空调控制器70所设定的必要发热量不能100％确保时(步骡S5中为“是”)设定可确保发热量，空调控制器70调节空调风的流量，以便以所述变换器控制装置31所设定的可确保的发热量来使空调风的温度维持于乘员所要求的车室内温度。
根据该结构，即使在不能100％确保必要发热量时，出能够优先100％确保马达20的目标输出的情况，并且使空调风的温度维持于乘员所要求的车室内温度。
本实施方式中，变换器控制装置31判定所述驱动电源蓄电池90是否为满充电状态(步骤S11)，载频变更部32及电力变换装置33在所述变换器控制装置31判定为满充电状态时(步骤S11中为“是”)，以比未判定为满充电状态时(步骤S11中为“否”)的效率更低的载频进行电力变换。
根据该结构，在驱动电源蓄电池90为满充电状态时，即使进行马达效率低的行驶也不会导致所述蓄电池90的充电状态变得过低，此外，在驱动电源蓄电池90不是满充电状态时，能够实现电力消耗少的重视效率的行驶，节约所述蓄电池90的电力。
上述实施方式中，准备了载频为10kHz和5kHz时的发热特性，不过，本发明也可准备更多的载频的发热特性，以增加载频的选项。
此外，冷却水也可以是空调用的气体，其也可以仅冷却马达20和变换器30的任一者。
此外，即使将电动汽车替代为混合动力车，本发明也能够良好地得以应用。
以上所说明的本发明总结如下。
本发明的车辆用空调装置用于车辆，该车辆包括作为驱动源的马达、通过载频变更来控制所述马达的输出的变换器，所述车辆用空调装置包括：加热器芯，设置在冷却所述马达及所述变换器的至少一者的冷媒的循环路径上，以所述冷媒作为热源来加热空调风；必要发热量设定单元，根据乘员所要求的车室内温度来设定所述马达及所述变换器的必要发热量；载频设定单元，设定能够实现根据车辆的行驶状态设定的所述马达的目标输出的载频中使所述马达及所述变换器的发热量达到所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的载频；电力变换单元，利用所述载频设定单元所设定的载频将蓄电装置的直流电力变换为交流电力，并供应给所述马达。
根据本发明，在具备作为驱动源的马达而车内暖气用热源容易不足的车辆的空调装置中，由于在冷却马达及变换器的至少一者的冷媒的循环路径上设置有加热器芯，因此，马达和变换器的发热被用于空调风的加热。因此，能够提供一种无需追加电加热器等便能够确保车内暖气用热源的车辆用空调装置。
而且，根据乘员所要求的车室内温度来设定马达及变换器的必要发热量，设定能够实现根据车辆的行驶状态设定的马达的目标输出的载频中使马达及变换器的发热量达到所述必要发热量的载频，以所设定的载频进行电力变换，因此，能够在维持马达的目标输出的情况下，不会过分不足地精度良好地实现乘员所要求的车室内温度。
虽然可考虑如下的构成：从车辆总耗电量这一观点出发，在使载频如以往那样成为重视效率的设定(即，使马达的损失进而马达及变换器的发热量尽量小的设定)之后，将马达及变换器的发热用作车内暖气用热源，并利用电加热器等来弥补不足的热量。但是，若追加电加热器等，不仅存在车辆重量及车辆成本增大这样的前述的问题，而且还存在如下般的问题。
即，若从重视效率的观点来设定载频，则不能把握马达及变换器的发热程度如何，难以预测马达及变换器的发热量。因此，在为了弥补不足的热量而使总热量(＝马达及变换器的发热量+电加热器等的发热量)收敛至目标的热量时，必需对电加热器等进行反馈控制。其结果，控制变得复杂，收敛花费时间。此外，难以避免因过调整而导致的无用的发热。而且，例如将PTC加热器用作电加热器时，由于其发热量由加热器的发热部位的温度所决定，因此，必需更细致地花费时间来进行反馈控制。
对此，本发明中，由于设定使马达及变换器的发热量达到必要发热量的载频，换言之，从马达及变换器的发热量的观点出发来设定载频，因此，能够使马达及变换器的发热量容易达到必要发热量。而且，马达及变换器的发热量在马达的目标输出为相同的情况下基本上仅由载频所决定，因此，能够高精度地预测其发热量，精度良好地实现必要发热量。因此，能够避免为了使马达及变换器的发热量达到必要发热量而例如对载频进行反馈控制的情况。此外，即使在进行反馈控制时，也能够使马达及变换器的发热量快速地收敛至必要发热量。
总而言之，本发明在将马达及变换器的发热用于空调时，着眼于载频越高即使以相同的转矩进行马达驱动也会使损失越增加从而使马达及变换器的发热量变大这一情况，而想到了根据空调的要求来控制载频这一构思。因此，本发明中，为了使马达及变换器的发热量与根据乘员的要求而设定的必要发热量相一致，并不是以能够实现马达的目标输出的载频之中的马达效率尽量好的载频来进行电力变换，而是以能够实现所述必要发热量的载频来进行电力变换。换言之，本发明通过采用不进行效率最优先的控制而特意利用效率低(损失及发热量大)的载频这一种与以往完全相反的手法，积极地控制马达及变换器的发热量并将其用于空调。
本发明中较为理想的是，所述载频设定单元在所述马达的运转开始后经过指定时间为止的期间，不论所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的大小地设定能够实现所述马达的目标输出的载频中使所述马达及所述变换器的发热量达到最大的载频。
在马达的运转开始后的初期，由于马达及变换器的发热量还比较小，因此，它们的温度较低，冷媒的温度也较低。然而，在从车辆的行驶开始后的初期开始有车内暖气要求时，有必要从马达的运转开始后的初期开始急速地提高冷媒的温度。对于这样的问题，根据上述结构，在马达的运转开始后经过指定时间为止的期间，设定使马达及变换器的发热量达到最大的载频，因此，能够在需要冷媒的急速加热的马达的运转开始后的初期尽快地提高冷媒的温度，能够尽早地确保车内暖气用热源，从而能够从车辆的行驶开始后的初期开始良好地应对乘员的暖气要求，实现最佳的空调状态。
本发明中较为理想的是，还包括：可确保发热量设定单元，在不能100％确保所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的情况下，设定可确保的发热量；空调风流量节流单元，调节空调风的流量，以便以所述可确保发热量设定单元所设定的可确保的发热量来使空调风的温度维持在乘员所要求的车室内温度。
根据该结构，即使在不能100％确保必要发热量时，也能够优先100％确保马达的目标输出的情况，并且使空调风的温度维持于乘员所要求的车室内温度。
本发明中较为理想的是，还包括：判定单元，判定所述蓄电装置是否为满充电状态；执行单元，在所述判定单元判定为满充电状态时，以比未判定为满充电状态时更低效率的载频进行电力变换。
根据该结构，在蓄电装置为满充电状态时，即使进行马达效率低的行驶也不会导致蓄电装置的充电状态变得过低，此外，蓄电装置不是满充电状态时，能够实现电力消耗少的重视效率的行驶，节约蓄电装置的电力。
本申请是以2014年1月21日提出的日本专利申请2014-008275号为基础，其内容包含在本申请中。
为了表述本发明，在上述说明中，参照附图并通过实施方式恰当且充分说明了本发明，但应该认识到，只要是本领域技术人员，便能够容易地变更及或改良上述实施方式。因此，只要本领域技术人员所实施的变更形态或改良形态未脱离发明内容部分中记载的本发明的权利范围，则应该解释为这样的变更形态或该改良形态包括在发明内容部分中记载的本发明的权利范围内。
产业上的可利用性
如上所述，本发明提供了一种无需追加电加热器等便能够确保车内暖气用热源的车辆用空调装置，有助于具备作为驱动源的马达而车内暖气用热源容易不足的例如电动汽车或混合动力车的空调装置的技术发展及提高。

Claims (5)

1.一种车辆用空调装置，用于车辆，
所述车辆包括作为驱动源的马达、通过载频变更来控制所述马达的输出的变换器，
所述车辆用空调装置包括：
加热器芯，设置在冷却所述马达及所述变换器的至少一者的冷媒的循环路径上，以所述冷媒作为热源来加热空调风，所述车辆用空调装置的特征在于，还包括：
必要发热量设定单元，根据乘员所要求的车室内温度来设定所述马达及所述变换器的必要发热量；
载频设定单元，在能够实现根据车辆的行驶状态设定的所述马达的目标输出的载频有多个的情况下，优先于该多个载频中所述马达的效率良好的载频而设定使所述马达及所述变换器的发热量达到所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的载频；
电力变换单元，利用所述载频设定单元所设定的载频将蓄电装置的直流电力变换为交流电力，并供应给所述马达。
2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于：
所述载频设定单元在所述马达的运转开始后经过指定时间为止的期间，不论所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的大小地设定能够实现所述马达的目标输出的载频中使所述马达及所述变换器的发热量达到最大的载频。
3.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于还包括：
可确保发热量设定单元，在不能100％确保所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的情况下，设定可确保的发热量；
空调风流量节流单元，调节空调风的流量，以便以所述可确保发热量设定单元所设定的可确保的发热量来使空调风的温度维持在乘员所要求的车室内温度。
4.根据权利要求2所述的车辆用空调装置，其特征在于还包括：
可确保发热量设定单元，在不能100％确保所述必要发热量设定单元所设定的必要发热量的情况下，设定可确保的发热量；
空调风流量节流单元，调节空调风的流量，以便以所述可确保发热量设定单元所设定的可确保的发热量来使空调风的温度维持在乘员所要求的车室内温度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于还包括：
判定单元，判定所述蓄电装置是否为满充电状态；
执行单元，在所述判定单元判定为满充电状态时，以比未判定为满充电状态时更低效率的载频进行电力变换。
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