CN110214092B - 车用空调装置 - Google Patents

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Abstract

一种车用空调装置，能扩大除湿制热模式的有效范围而实现舒适的车室内空气调节。控制装置(控制器)执行使从压缩机(2)排出的制冷剂在散热器(4)中散热，并使一部分从旁通回路(制冷剂配管(13F))流至室内膨胀阀(8)，剩余部分流至室外膨胀阀(6)的除湿制热模式。在上述除湿制热模式中，具有基于吸热器温度(Te)对压缩机(2)的运转进行控制的状态，并执行在散热器中的散热不足的情况下使压缩机的能力增大的散热器温度优先模式。

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空调装置，尤其涉及一种能够适于混合动力汽车或电动汽车的车用空调装置。
背景技术
因近年来的环境问题显现，以致混合动力汽车、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而排出；散热器，该散热器设于车室内侧并使制冷剂散热；吸热器，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，上述空调装置能对制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式及制冷模式进行切换，其中，在上述制热模式中，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，在上述除湿制热模式中，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并使在散热器中散热后的制冷剂在吸热器和室外热交换器中吸热，在上述除湿制冷模式中，使从压缩机排出的制冷剂在散热器及室外热交换器中散热，并该制冷剂在吸热器中吸热，在上述制冷模式中，使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器中散热，并使该制冷剂在吸热器中吸热(例如参照专利文献1)。
在这种情况下，在室外热交换器的入口设有室外膨胀阀，在吸热器的入口设有室内膨胀阀。此外，在室外膨胀阀和室外热交换器的串联回路并排地设有旁通回路。另外，在前文所述的除湿制热模式中，使经过散热器的制冷剂分流，使一部分从旁通回路流至室内膨胀阀，并在该室内膨胀阀中减压之后流入吸热器并使其吸热。此外，剩余部分流至室外膨胀阀，并在该室外膨胀阀中减压之后流入到室外热交换器并使其吸热。
此外，在上述除湿制热模式中，通过基于散热器压力对压缩机的运转(转速)进行控制，以对由散热器实现的制热能力进行控制，并且通过基于吸热器的温度对室外膨胀阀进行控制，以对由吸热器实现的除湿能力(冷却能力)进行控制。即，在吸热器的温度比目标吸热器温度低的情况下，通过扩大室外膨胀阀的阀开度，以使从旁通回路流至吸热器的制冷剂量减少，相反，在吸热器的温度变高的情况下，缩小室外膨胀阀的阀开度，并使从旁通回路经过室内膨胀阀流入到吸热器的制冷剂量增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014－94673号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如前文所述，除湿制热模式中的吸热器的温度是通过室外膨胀阀的阀开度进行控制的。因而，例如，即使在外部气体温度变低的环境下将室外膨胀阀扩张到最大开度，由于吸热器的温度也比目标吸热器温度低，因此，存在吹出到车室内的吹出空气温度下降的危险性。因而，在上述专利文献1中，通过将蒸发压力调节阀(专利文献1中称作“蒸发能力控制阀”)安装于吸热器的制冷剂出口侧，并在上述状况下使上述蒸发压力调节阀开闭，以使流入到吸热器的制冷剂量减少，但上述蒸发压力调节阀存在相对高价的缺点。
因而，不设置上述蒸发压力调节阀，只要在除湿制热模式中也基于吸热器的温度对压缩机的运转进行控制，并通过压缩机的运转控制将吸热器的温度调节至目标吸热器温度即可，但在这种情况下，在低外部气体温度时，吸热器的温度收敛于目标吸热器温度时，压缩机的转速也不上升，因此，存在如下问题：即使在将室外膨胀阀打开至控制上限值的状态下，制冷剂回路的高压压力也不会上升至目标值时，散热器的温度不足而无法实现舒适的除湿制热运转，因而必须切换至其他运转模式。
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车用空调装置，该车用空调装置能扩大除湿制热模式的有效范围而实现舒适的车室内空气调节。
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，上述压缩机对制冷剂进行压缩；空气流通管路，上述空气流通管路供向车室内供给的空气流通；散热器，上述散热器用于使制冷剂散热来对从上述空气流通管路供给至上述车室内的空气进行加热；吸热器，上述吸热器用于使制冷剂吸热来对从上述空气流通管路供给至上述车室内的空气进行冷却；室外热交换器，上述室外热交换器设于车室外，并使制冷剂吸热；室外膨胀阀，上述室外膨胀阀对流入上述室外热交换器的制冷剂进行减压；旁通回路，上述旁通回路与上述室外热交换器以及上述室外膨胀阀的串联回路并联连接；室内膨胀阀，上述室内膨胀阀用于使流入吸热器的制冷剂减压；以及控制装置，通过上述控制装置至少执行如下的除湿制热模式：使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并使散热后的上述制冷剂分流，使一部分从旁通回路流至室内膨胀阀，并在上述室内膨胀阀中减压之后流入上述吸热器且在上述吸热器中吸热，同时使剩余部分在上述室外膨胀阀中减压之后，流入上述室外热交换器并在上述室外热交换器中吸热，其特征是，在除湿制热模式中，控制装置基于作为吸热器的温度的吸热器温度Te对压缩机的运转进行控制，或者具有基于吸热器温度Te对压缩机的运转进行控制的状态，并且在散热器中的散热不足的情况下，执行使压缩机的能力增大的散热器温度优先模式。
技术方案2的车用空调装置在上述发明的基础上，其特征是，在除湿制热模式中，控制装置选择基于作为散热器的压力的散热器压力PCI算出的压缩机的目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te算出的压缩机的目标转速TGNCc中的较小的一方，来对压缩机的运转进行控制。
技术方案3的车用空调装置在上述各发明的基础上，其特征是，在除湿制热模式中，控制装置在室外膨胀阀的阀开度为控制上的最大开度的状态下，使吸热器温度Te收敛于作为该吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO，且在散热器中的散热不足的情况下，执行散热器温度优先模式。
技术方案4的发明的车用空调装置在技术方案1的基础上，其特征是，在除湿制热模式中，控制器执行如下的通常模式：基于作为散热器的压力的散热器压力PCI，对压缩机的运转进行控制，并基于吸热器温度Te对室外膨胀阀的阀开度进行控制，在该通常模式中，在室外膨胀阀的阀开度为控制上的最大开度的状态下，吸热器温度Te收敛于作为吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO、且散热器中的散热不足的情况下，转换为散热器温度优先模式，并且在该散热器温度优先模式中，选择基于作为散热器的压力的散热器压力PCI算出的上述压缩机的目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te算出的上述压缩机的目标转速TGNCc中的较小的一方，来对压缩机的运转进行控制。
技术方案5的车用空调装置在上述各发明的基础上，其特征是，在散热器温度优先模式中，控制装置通过基于吸热器温度Te对压缩机的运转进行控制、且使作为吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO下降，从而使压缩机的能力增大。
技术方案6的车用空调装置在上述发明的基础上，其特征是，控制装置根据作为散热器的压力的散热器压力PCI与作为该散热器压力PCI的目标值的目标散热器压力PCO的偏差，来使目标吸热器温度TEO下降。
技术方案7的车用空调装置在上述发明的基础上，其特征是，控制装置利用基于散热器压力PCI与目标散热器压力PCO的偏差算出的吸热器温度修正值TEOPC而对基于外部气体温度、上述车室内的空气温度、车室内的空气湿度和车辆的车窗玻璃内侧的露点温度中的任一个、或他们的组合、或者他们的全部算出的基本目标吸热器温度TEO0进行修正，以使目标吸热器温度TEO下降。
技术方案8的车用空调装置在技术方案5至技术方案7的基础上，其特征是，控制装置以不低于目标吸热器温度TEO的控制上的下限值的方式使该目标吸热器温度TEO下降。
技术方案9的车用空调装置在技术方案5至技术方案8的基础上，其特征是，包括辅助加热装置，上述辅助加热装置用于对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热，在上述散热器温度优先模式中，控制装置在即使使目标吸热器温度TEO下降至控制上的下限值，散热器中的散热仍不足的情况下，使辅助加热装置发热。
技术方案10的车用空调装置在上述各发明的基础上，其特征是，具有除湿制冷模式，在上述除湿制冷模式中，控制装置使从压缩机排出的制冷剂在散热器和室外热交换器中散热，并在使散热后的该制冷剂在室内膨胀阀中减压之后，使该制冷剂流入吸热器并在该吸热器中吸热，在无需执行散热器温度优先模式的状态下，即使室外膨胀阀的阀开度为控制上的最小开度，吸热器温度Te仍比作为该吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO高的情况下，切换为除湿制冷模式。
技术方案11的车用空调装置在上述各发明的基础上，其特征是，在吸热器的制冷剂出口侧不设置蒸发压力调节阀。
发明效果
根据本发明，车用空调装置包括：压缩机，压缩机对制冷剂进行压缩；空气流通管路，上述空气流通管路供向车室内供给的空气流通；散热器，上述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，上述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，上述室外热交换器设于车室外，并使制冷剂吸热；室外膨胀阀，上述室外膨胀阀对流入上述室外热交换器的制冷剂进行减压；旁通回路，上述旁通回路与上述室外热交换器以及上述室外膨胀阀的串联回路并联连接；室内膨胀阀，上述室内膨胀阀用于使流入吸热器的制冷剂减压；以及控制装置，通过上述控制装置至少执行如下的除湿制热模式：使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并使散热后的制冷剂分流，使一部分从旁通回路流至室内膨胀阀，并在该室内膨胀阀中减压之后流入吸热器，并在该吸热器中吸热，同时使剩余部分在室外膨胀阀中减压之后，流入室外热交换器，并在该室外热交换器中吸热，其特征是，在上述除湿制热模式中，控制装置基于作为吸热器的温度的吸热器温度Te对压缩机的运转进行控制，或者具有基于吸热器温度Te对压缩机的运转进行控制的状态，并且在散热器的散热不足的情况下，执行使压缩机的能力增大的散热器温度优先模式。
例如，若如技术方案3、技术方案4那样，在除湿制热模式中，在室外膨胀阀的阀开度为控制上的最大开度的状态下，吸热器温度Te收敛于作为吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO，且在散热器中的散热不足的情况下，执行散热器温度优先模式，从而能使压缩机的能力增大而使高压上升，并使散热器中的制冷剂的散热量增大。
由此，在除湿制热模式中，在基于吸热器温度Te而对压缩机的运转进行控制时，在例如外部气体温度变低而使吸热器温度Te下降时，也能确保由散热器实现的制热能力，并能维持空气调节性能，从而能扩大除湿制热模式的有效范围而实现舒适的车室内空气调节。这在如技术方案11那样在吸热器的制冷剂出口侧不设置蒸发压力调节阀的情况下尤为有效。
此外，若如技术方案2、技术方案4那样，在除湿制热模式和上述除湿制热模式中的散热器温度优先模式中，控制装置选择基于作为散热器的压力的散热器压力PCI算出的压缩机的目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te算出的压缩机的目标转速TGNCc中的较小的一方，来对压缩机的运转进行控制，则能例如在外部气体温度低时选择目标转速TGNCc，并通过压缩机的运转控制将吸热器温度Te控制为作为该吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO，并能在外部气体温度高时选择目标转速TGNCh，以消除高压过于上升的不良情况。
此外，若如技术方案4那样，在除湿制热模式中，控制装置执行如下的通常模式：基于作为散热器的压力的散热器压力PCI对压缩机的运转进行控制，并基于吸热器温度Te对室外膨胀阀的阀开度进行控制，在上述通常模式中，在室外膨胀阀的阀开度为控制上的最大开度的状态下，吸热器温度Te收敛于作为该吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO，且在散热器中的散热不足的情况下，转换为散热器温度优先模式，则能准确地掌握通过室外膨胀阀的阀开度无法阻止吸热器温度Te的下降、且散热器中的散热不足的状况，并转换为散热器温度优先模式，并且使压缩机的能力增大而使高压上升，以使散热器中的制冷剂的散热量增大。
在以上的发明中，若如技术方案5那样，在散热器温度优先模式中，控制器基于吸热器温度Te对压缩机的运转进行控制、且使作为吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO下降，则能通过使压缩机的能力增大，从而准确地控制吸热器温度Te，同时使压缩机的能力增大以使散热器中的散热量增大。
在这种情况下，若如技术方案6那样，控制装置根据作为散热器的压力的散热器压力PCI与作为该散热器压力PCI的目标值的目标散热器压力PCO的偏差，使目标吸热器温度TEO下降，则能通过散热器压力PCI与目标散热器压力PCO的偏差，掌握散热器中的散热不足，还能通过准确地使目标吸热器温度TEO下降，高精度地使散热器中的散热量增大，以助于节省能源。
尤其，如技术方案7那样，控制装置利用基于散热器压力PCI与目标散热器压力PCO的偏差算出的吸热器温度修正值TEOPC而对基于外部气体温度、车室内的空气温度、车室内的空气湿度和车辆的车窗玻璃内侧的露点温度中的任一个、或他们的组合、或者他们的全部算出的基本目标吸热器温度TEO0进行修正，以使目标吸热器温度TEO下降，由此，能以基本目标吸热器温度TEO0为基本使目标吸热器温度TEO适当地下降，并且，如技术方案8那样，通过控制装置以不低于目标吸热器温度TEO的控制上的下限值的方式使该目标吸热器温度TEO下降，从而还能避免目标吸热器温度TEO过于下降而在吸热器上发生结霜的不良情况。
另一方面，若如技术方案9那样，在设有用于对从空气流通管路供给至车室内的空气进行加热的辅助加热装置的时候，在散热温度优先模式中，即使控制装置使目标吸热器温度TEO下降至控制上的下限值，散热器中的散热仍不足的情况下，使辅助加热装置发热，则在无法通过压缩机的能力的增大消除散热器的散热不足时，能通过辅助加热装置对供给至车室内的空气进行加热，从而维持舒适的除湿制热。
此外，若如技术方案10那样，在具有控制装置使从压缩机排出的制冷剂在散热器和室外热交换器中散热，并在使散热后的该制冷剂在室内膨胀阀中减压之后，使该制冷剂流入吸热器并在该吸热器中吸热的除湿制冷模式时，在无需执行散热器温度优先模式的状态下，即使室外膨胀阀的阀开度为控制上的最小开度，吸热器温度Te仍比作为该吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度TEO高的情况下，切换为除湿制冷模式，则在因外部气体温度的上升等而无法通过室外膨胀阀的阀开度实现目标吸热器温度TEO的时候，转换为除湿制冷模式，从而能顺利地持续舒适的车室内空气调节。
附图说明
图1是适用了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2的控制器的与压缩机控制相关的控制框图。
图4是图2的控制器的与压缩机控制相关的另一个控制框图。
图5是在由图2的控制器进行的除湿制冷模式中的、与压缩机目标转速的确定相关的控制框图。
图6是对由图2的控制器进行的除湿制热模式中的室外膨胀阀控制进行说明的图。
图7是对由图2的控制器进行的除湿制热模式中的通常模式、散热器温度优先模式、散热器温度优先+辅助制热模式的切换控制进行说明的图。
图8是与由图2的控制器进行的除湿制热模式中的目标吸热器温度TEO的控制相关的控制框图。
图9是表示由图2的控制器进行的除湿制热模式中的通常模式和散热器温度优先模式切换控制的时序图。
图10是在由图2的控制器进行的除湿制热模式中的、与压缩机目标转速的确定相关的另一个控制框图。
具体实施方式
下面，根据附图来详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的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未装设发动机(内燃机)的电动汽车(EV)，其通过充电在蓄电池中的电力对行驶用的电动马达进行驱动而行驶(均未图示)，本发明的车用空调装置1也是由蓄电池的电力驱动的装置。即，实施例的车用空调装置1在无法进行由发动机废热实现的制热的电动汽车中，通过使用了制冷剂回路的热泵运转来进行制热模式，然后选择性地执行除湿制热模式或内部循环模式、除湿制冷模式、制冷模式、辅助加热器单独模式的各运转模式。
另外，作为车辆并不局限于电动汽车，本发明在并用发动机和行驶用的电动马达的所谓混合动力汽车中也是有效的，另外在通过发动机行驶的通常的汽车中也能适用，这一点是自不必言的。
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(也可以为机械式膨胀阀)、吸热器9、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过制冷剂配管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，上述室内膨胀阀8使制冷剂减压膨胀，且由电动阀构成，上述吸热器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。
另外，在室外热交换器7设有室外送风机15。上述室外送风机15构成为通过强制性地将外部气体通风至室外热交换器7而使外部气体与制冷剂进行热交换，由此，即使在停车过程中(即、车速为0km/h)，外部气体也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，与室外热交换器7的制冷剂出口连接的制冷剂配管13A经由在制冷时打开的电磁阀17(开闭阀)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之间的制冷剂配管13B和位于吸热器9出口侧的制冷剂配管13C设置成具有热交换关系，两者构成内部热交换器19。由此，设置成经过制冷剂配管13B流入室内膨胀阀8的制冷剂被从吸热器9流出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经过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下游侧的制冷剂配管13C连通连接。上述制冷剂配管13C与储罐12连接，储罐12与压缩机2的制冷剂吸入侧连接。
另外，散热器4的出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6的近前分岔出制冷剂配管13J和制冷剂配管13F，分岔出的一个制冷剂配管13J经由室外膨胀阀6而连接于室外热交换器7的制冷剂入口。此外，分岔出的另一侧制冷剂配管13F经由在除湿时打开的电磁阀22(开闭阀)而与止回阀18下游侧的制冷剂配管13B连通连接。由此，制冷剂配管13F变成与室外膨胀阀6和室外热交换器7的串联电路并列连接的形态，构成本发明的旁通回路。电磁阀22与上述旁通回路(制冷剂配管13F)的中途连接。
此外，在吸热器9的空气上游侧的空气流通管路3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中以吸入口25为代表进行表示)，在上述吸入口25设有吸入切换挡板26，上述吸入切换挡板26将导入至空气流通管路3内的空气切换为车室内的空气、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)。此外，在上述吸入切换挡板26的空气下游侧设有室内送风机(鼓风扇)27，上述室内送风机27将导入后的内部气体和外部气体送至空气流通管路3。
此外，在图1中，符号23是设于实施例的车用空调装置1的、作为辅助加热装置的辅助加热器。上述辅助加热器23在实施例中由PTC加热器(电加热器)构成，其相对于空气流通管路3的空气流设于散热器4的空气上游侧的空气流通管路3内。此外，当辅助加热器23通电发热时，其变成所谓的加热器芯部，进行车室内的制热。
此外，在辅助加热器23的空气上游侧的空气流通管路3内设有空气混合挡板28，上述空气混合挡板28对流入上述空气流通管路3内并流过吸热器9后的空气流通管路3内的空气(内部气体或外部气体)通风至辅助加热器23和散热器4的比例进行调节。此外，在散热器4的空气下游侧的空气流通管路3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中用吹出口29为代表进行表示)，在上述吹出口29设有吹出口切换挡板31，上述吹出口切换挡板31对空气从各上述吹出口的吹出进行切换控制。
接着，在图2中，符号32是作为控制装置的控制器(ECU)。上述控制器32是由作为包括处理器的计算机的一例的微型计算机构成，上述控制器32的输入与外部气体温度传感器33、外部气体湿度传感器34、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、排出压力传感器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、例如光电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(Tam)进行检测，上述外部气体湿度传感器34对外部气体湿度进行检测，上述HVAC吸入温度传感器36对从吸入口25吸入到空气流通管路3的空气温度进行检测，上述内部气体温度传感器37对车室内的空气(内部气体)的温度即内部气体温度进行检测，上述内部气体湿度传感器38对车室内的空气(内部气体)的湿度即内部气体湿度进行检测，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(排出压力Pd)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(散热器4自身的温度、或刚从散热器4流出的制冷剂的温度：散热器温度TCI)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：散热器压力PCI)进行检测，上述吸热器温度传感器48对吸热器9的温度(经过吸热器9的空气温度、或吸热器9自身的温度：吸热器温度Te)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流出的制冷剂的压力)进行检测。
此外，在控制器32的输入还连接有对辅助加热器23的温度(经过辅助加热器23的空气温度、或辅助加热器23自身的温度：辅助加热器温度Tptc)进行检测的辅助加热器温度传感器50的输出。
另一方面，控制器32的输出与上述压缩机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、吹出口切换挡板31、室外膨胀阀6、室内膨胀阀8、电磁阀22(除湿)、电磁阀17(制冷)、电磁阀21(制热)的各电磁阀、辅助加热器23连接。此外，控制器32根据各传感器的输出和在空调操作部53中输入的设定，对上述构件进行控制。
基于以上结构，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、制冷模式和辅助加热器单独模式的各运转模式。首先，对各运转模式的概要进行说明。
(1)制热模式
当通过控制器32(自动模式)或对空调操作部53的手动操作(手动模式)选择制热模式时，控制器32将电磁阀21(制热用)打开，并将电磁阀17(制冷用)关闭。此外，将电磁阀22关闭。
接着，使压缩机2和各送风机15、27运转，空气混合挡板28设为对从室内送风机27吹出并经过吸热器9的空气流通管路3内的空气通风至辅助加热器23和散热器4的比例进行调节的状态。由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。在散热器4通风有空气流通管路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(辅助加热器23工作时为上述辅助加热器23和散热器4)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，从而冷凝、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、13J流至室外膨胀阀6。流入室外膨胀阀6的制冷剂在上述室外膨胀阀6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通风的外部气体中吸取热量(吸热作用)。即，制冷剂回路R成为热泵。接着，从室外热交换器7流出的低温的制冷剂经过制冷剂配管13A、电磁阀21和制冷剂配管13D而从制冷剂配管13C流入储罐12，在该储罐12中被气液分离后，气体制冷剂被吸入到压缩机2，并且反复进行上述循环。经过辅助加热器23流入散热器4并在上述散热器4中加热后的空气从吹出口29吹出，由此进行车室内的制热。
控制器32根据从后述的目标吹出温度TAO计算出的目标加热器温度TCO(散热器温度TCI的目标值)对目标散热器压力PCO(散热器4的压力PCI的目标值)进行计算，并基于目标散热器压力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。制冷剂回路R的高压压力)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(散热器温度TCI)和散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI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(SC)进行控制。上述目标散热器温度TCO基本上设为TCO＝TAO，但设有控制方面的规定限制。
此外，当在上述制热模式中判断为由散热器4实现的制热能力不足的情况下，控制器32通过使辅助加热器23通电来发热，从而执行由辅助加热器23实现的加热。由此，在散热器4能产生的制热能力相对于要求的制热能力(根据从目标吹出温度TAO得出的目标加热器温度TCO与吸热器温度Te之差计算出的)不足的情况下，通过辅助加热器23对上述不足的量的制热能力进行补充。
(2)除湿制热模式
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。由此，经过散热器4而在制冷剂配管13E中流通的冷凝制冷剂的一部分分流，上述一部分冷凝制冷剂经过电磁阀22流入制冷剂配管13F，并从制冷剂配管13B经过内部热交换器19流至室内膨胀阀8，剩余的冷凝制冷剂流至室外膨胀阀6。即，分流后的一部分制冷剂在室内膨胀阀8中减压后，流入吸热器9而蒸发。
控制器32以将吸热器9的出口处的制冷剂的过热度(SH)维持规定值的方式对室内膨胀阀8的阀开度进行控制，但此时，吸热器9中产生的制冷剂的吸热作用下从室内送风机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。分流后流入制冷剂配管13J的剩余的制冷剂在室外膨胀阀6中减压后，在室外热交换器7中蒸发，并从外部气体中吸热。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在经过内部热交换器19而在制冷剂配管13C中与来自制冷剂配管13D的制冷剂(来自室外热交换器7的制冷剂)汇流之后，经过储罐12而被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中除湿后的空气在通过散热器4(如后文所述在辅助加热器23发热时，辅助加热器23以及散热器4)的过程中被再次加热，由此进行车室内的除湿制热。
控制器32在上述除湿制热模式中切换执行通常模式、散热器温度优先模式以及散热器温度优先+辅助制热模式，但上述模式将在后文中详细叙述。此外，在本实施例中，基于从目标加热器温度TCO计算出的目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)对压缩机2的转速进行控制，或是基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)及其目标值即目标吸热器温度TEO对压缩机2的转速进行控制。此时，控制器32选择通过散热器压力PCI获得的和通过吸热器温度Te获得的、从多个运算得出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。此外，基于吸热器温度Te对室外膨胀阀6的阀开度进行控制。此外，虽对辅助加热器23的发热也进行控制，但关于上述除湿制热模式中的压缩机2、室外膨胀阀6和辅助加热器23的控制将在后文中详细叙述。
(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将室外膨胀阀6设置为全闭(全闭位置)，并且也关闭电磁阀21。即，由于上述内部循环模式能称为通过除湿制热模式中的室外膨胀阀6的控制将上述室外膨胀阀6设为全闭的状态，因此，上述内部循环模式还能理解为除湿制热模式的一部分。
通过关闭室外膨胀阀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。此外，在制冷剂配管13F中流动的制冷剂从制冷剂配管13B开始，经过内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中被减压后，流入吸热器9而蒸发。在此时的吸热作用下，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。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过内部热交换器19而在制冷剂配管13C中流动，并经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。由于在吸热器9中除湿后的空气在通过散热器4的过程中被再次加热，由此进行车室内的除湿制热，但由于在上述内部循环模式中，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)之间循环，因此，不从外部气体汲取热量，而是发挥与压缩机2的消耗动力量相应的制热能力。由于制冷剂全部在发挥除湿作用的吸热器9流动，因此，当与上述除湿制热模式进行比较时，除湿能力较高，但是制热能力较低。
控制器32基于散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)、或吸热器温度Te对压缩机2的转速进行控制。此时，控制器32选择通过散热器压力PCI获得的和通过吸热器温度Te获得的、从多个运算中得出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
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关闭。此外，将电磁阀22关闭。接着，使压缩机2和各送风机15、27运转，空气混合挡板28设为对从室内送风机27吹出并经过吸热器9的空气流通管路3内的空气通风至辅助加热器23和散热器4的比例进行调节的状态。由此，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中通风有空气流通管路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，从而冷凝、液化。
从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E到达室外膨胀阀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的制冷剂随后通过由行驶或利用室外送风机15而通风的外部气体进行空气冷却，从而冷凝。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而蒸发。在此时的吸热作用下，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。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过内部热交换器19并经过制冷剂配管13C流至储罐12，随后经过储罐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)，由此，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(吸热器温度Te)来对压缩机2的转速进行控制。此外，对散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)和目标散热器压力PCO进行比较，并根据上述大小关系执行使室外膨胀阀6的阀开度朝扩大的方向或缩小的方向变化一定值的简单控制，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
接着，在制冷模式中，控制器32在上述除湿制冷模式的状态下将室外膨胀阀6的阀开度设为全开。此外，空气混合挡板28设为对从室内送风机27吹出并经过吸热器9的空气流通管路3内的空气通风至辅助加热器23和散热器4的比例进行调节的状态。
由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流至室外膨胀阀6。此时，由于室外膨胀阀6设为全开，因此，制冷剂经过室外膨胀阀6而通过制冷剂配管13J，并直接流入室外热交换器7，然后通过行驶或是利用由室外送风机15通风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中蒸发后的制冷剂经过内部热交换器19并经由制冷剂配管13C流至储罐12，随后经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中冷却、除湿后的空气从吹出口29吹出至车室内，由此进行车室内的制冷。在上述制冷模式中，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(吸热器温度Te)来对压缩机2的转速进行控制。
(6)辅助加热器单独模式
另外，实施例的控制装置32具有辅助加热器单独模式，在室外热交换器7上发生过结霜等情况下停止制冷剂回路R的压缩机2和室外送风机15，并使辅助加热器23通电以通过仅上述辅助加热器23对车室内进行制热。在这种情况下，控制器32基于辅助加热器温度传感器50所检测出的辅助加热器温度Tptc和前述的目标加热器温度TCO来对辅助加热器23的通电(发热)进行控制。
此外，空调控制器32使室内送风机27运转，空气混合挡板28设置成如下状态：将从室内送风机27吹出的空气流通管路3内的空气通风至辅助加热器23，并对风量进行调节。在辅助加热器23中加热后的空气从吹出口29吹出到车室内，由此进行车室内的制热。
(7)运转模式的切换
空调控制器32根据下述数学式(I)对前述的目标吹出温度TAO进行计算。上述目标吹出温度TAO是吹出到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是在空调操作部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温度(内部气体温度)，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，一般而言，外部气体温度Tam越低，则上述目标吹出温度TAO越高，并随着外部气体温度Tam上升而下降。
控制器32在启动时基于外部气体温度Tam(外部气体温度传感器33所检测出的)和目标吹出温度TAO来选择上述各运转模式中的某个运转模式。此外，关于控制器32从除湿制热模式向除湿制冷模式的切换将在后文中详细叙述，其中，通过在启动后基于外部气体温度Tam、车室内的湿度、目标吹出温度TAO、后述的加热温度TH(散热器4的下风侧的空气温度。估算值)、目标加热器温度TCO、吸热器温度Te、目标吸热器温度TEO、车室内的除湿要求的有无等参数进行各运转模式的切换，从而根据环境条件和是否需要除湿来可靠地对制热模式、除湿制热模式、内部循环模式、除湿制冷模式、制冷模式以及辅助加热器单独模式进行切换，进而将吹出到车室内的空气温度控制为目标吹出温度TAO，从而实现舒适且高效的车室内空气调节。
(8)除湿制热模式中的由控制器32实现的压缩机2的控制
如前文所述那样，在本实施例的除湿制热模式中，控制器32选择基于散热器压力PCI获得的和基于吸热器温度Te获得的、从多个运算中得出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，但对以下的压缩机目标转速的切换控制进行详细叙述。
(8-1)基于散热器压力PCI的压缩机目标转速TGNCh的计算
首先，使用图3对基于散热器压力PCI的压缩机2的控制进行详细叙述。图3是基于散热器压力PCI对压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCh进行计算的控制器32的控制框图(制热模式也相同)。控制器32的F/F(前馈)操作量运算部58根据下述值对压缩机目标转速的F/F操作量TGNChff进行运算：从外部气体温度传感器33获得的外部气体温度Tam；室内送风机27的鼓风机电压BLV；通过SW＝(TAO－Te)/(TH－Te)得出的、由空气混合挡板28确定的风量比例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、即前述的目标加热器温度TCO；以及散热器4的压力的目标值、即目标散热器压力PCO。
此处，对风量比例SW进行计算的上述TH为散热器4的下风侧的空气温度(以下，称作加热温度)，控制器32根据下述的一阶滞后运算的数学式(II)估算出。
TH＝(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL)……(II)
此处，INTL是运转周期(常数)，Tau是一阶滞后的时间常数，TH0是一阶滞后运算前的恒定状态下的加热温度TH的恒定值，THz是加热温度TH的前次值。通过上述方式估算加热温度TH，从而无需设置专门的温度传感器。另外，控制器32通过根据前述的运转模式而改变上述时间常数Tau和恒定值TH0，从而根据运转模式将上述估算式(II)设为不同的估算式，进而对加热温度TH进行估算。
上述目标散热器压力PCO是目标值运算部59基于上述目标过冷却度TGSC和目标加热器温度TCO运算出的。另外，F/B(反馈)操作量运算部60基于上述目标散热器压力PCO和散热器4的制冷剂压力、即散热器压力PCI对压缩机目标转速的F/B操作量TGNChfb进行运算。接着，F/F操作量运算部58运算出的F/F操作量TGNCnff与F/B操作量运算部60运算出的TGNChfb通过加法器61相加，并在通过极限设定部62赋予控制上限值和控制下限值的极限之后，被确定为压缩机目标转速TGNCh。上述压缩机目标转速TGNCh是基于散热器压力PCI计算出的压缩机2的目标转速。
(8-2)基于吸热器温度Te的压缩机目标转速TGNCc的计算
接着，使用图4对基于吸热器温度Te的压缩机2的控制进行详细叙述。图4是基于吸热器温度Te对压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCc进行计算的控制器32的控制框图(除湿制冷模式、制冷模式也相同)。控制器32的F/F操作量运算部63基于外部气体温度Tam、室内送风机27的鼓风机电动压BLV、吸热器温度Te(吸热器9的温度的目标值、即目标吸热器温度TEO对压缩机目标转速的F/F操作量TGNCcff进行计算。
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，对压缩机目标转速的F/B操作量TGNCcfb进行计算。接着，F/F操作量运算部63所算出的F/F操作量TGNCcff和F/B操作量运算部64所算出的F/B操作量TGNCcfb通过加法器66相加，并在通过极限设定部67赋予控制上限值和控制下限值的极限之后，被确定为压缩机目标转速TGNCc。上述压缩机目标转速TGNCc是基于吸热器温度Te算出的压缩机2的目标转速。
(8-3)压缩机目标转速TGNC的确定
接着，在本实施例的除湿制热模式中，控制器32如图5所示那样，通过比较部68对图3的控制框图中基于散热器压力PCI计算出的压缩机目标转速TGNCh和图4的控制框图中基于吸热器温度Te计算出的压缩机目标转速TGNCc进行比较，并选择其中较小的一方来确定为压缩机目标转速TGNC，并基于选择出的上述压缩机目标转速TGNC对压缩机2的转速NC进行控制。
如上所述，通过选择基于散热器压力PCI算出的压缩机目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te算出的压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方来对压缩机2的运转进行控制，以例如在外部气体温度Tam较低的环境条件下由于压缩机目标转速TCNCc相对较小因而选择该压缩机目标转速TGNCc，从而能通过压缩机2的运转控制将吸热器温度Te控制为吸热器温度Te的目标值即目标吸热器温度TEO。另一方面，在外部气体温度Tam相对较高的环境条件下压缩机目标转速TGNCh相对较小，因此，选择该压缩机目标转速TGNCh，因此，根据散热器压力PCI(高压)对压缩机2的运转进行控制，以消除制冷剂回路R的高压压力过于上升的不良情况。
(9)除湿制热模式中的由控制器32实现的室外膨胀阀6的控制
接着，使用图6对由控制器32实现的除湿制热模式中的室外膨胀阀6的控制进行说明。另外，以下说明的室外膨胀阀6的阀开度控制为后文所述的除湿制热模式的通常模式中的控制。控制器32对吸热器温度Te与基本目标吸热器温度TEO0进行比较，在实施例中吸热器温度Te比基本目标吸热器温度TEO0低的情况下，将室外膨胀阀6的目标阀开度(目标室外膨胀阀开度TGECCV)设为控制方面的最大开度TGECCVteLimHi(例如300PLS：大口径模式)，在吸热器温度Te比基本目标吸热器温度TEOo高的情况下设为控制上的最小开度TGECCVteLimLo(例如，100PLS：小口径模式)。
另外，图8所示的符号74是上述基本目标吸热器温度TEO0的数据图表，其在实施例中对应于外部气体温度预先设定。上述基本目标吸热器温度TEO0是用于获得在上述外部气体温度的环境下所必需的湿度的吸热器温度。
然而，实际上为了防止或抑制控制振荡，如图6所示，在基本目标吸热器温度TEO0的上下设定规定的滞后值β以及γ(均为例如1度)来进行控制。具体而言，在吸热器温度Te下降至比基本目标吸热器温度TEO0-滞后值β低的情况下，使室外膨胀阀6的阀开度朝扩大的方向变化一定值(一定的脉冲数)并将阀开度设为控制上的最大开度TGECCVteLimHi(大口径)。
由此，经过制冷剂配管13J流入室外热交换器7的制冷剂增加，经过制冷剂配管13F到达吸热器9的制冷剂减少，因此，在吸热器9中蒸发的制冷剂量减少，吸热器温度Te开始上升。然后，在吸热器温度Te上升至比基本目标吸热器温度TEO0+滞后值γ以上的情况下，使室外膨胀阀6的阀开度朝缩小的方向变化前述的一定值(一定的脉冲数)并将阀开度设为控制上的最小开度TGECCVteLimLo(小口径)。
由此，经过制冷剂配管13J流入室外热交换器7的制冷剂减少，经过制冷剂配管13F到达吸热器9的制冷剂增加，因此，在吸热器9中蒸发的制冷剂量增大，吸热器温度Te转变为下降。之后，在后述的通常模式中反复上述操作，将吸热器温度Te控制为基本目标吸热器温度TEO0(实际是基本目标吸热器温度TEO0的上下滞后值β、γ的范围、即基本目标吸热器温度TEO0附近的温度)。
(10)除湿制热模式中的通常模式和散热器温度优先模式的切换控制
接着，使用图7至图9对前述的除湿制热模式中的通常模式与散热器温度优先模式的切换控制进行控制。如前文所述，在除湿制热模式中，选择基于散热器压力PCI计算出的压缩机目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te计算出的压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方来对压缩机2的运转进行控制，因此，在外部气体温度Tam较低的环境下的通常模式中，在选择压缩机目标转速TGNCc时吸热器温度Te收敛于目标吸热器温度TEO，即使在室外膨胀阀6的阀开度为前述的控制上的最大开度TGECCVteLimHi的状态下制冷剂回路R的高压压力仍未上升，使得散热器压力PCI未达到目标散热器压力PCO的情况下，将陷入散热器4的散热(散热器温度TCI)不足的状态。
因而，上述情况下，控制器32执行散热器温度优先模式，通过降低目标吸热器温度TEO从而增加压缩机2的转速，使压缩机2的能力增大而使高压压力上升，从而将散热器压力PCI增大至目标散热器压力PCO。图7对除湿制热模式中的通常模式与散热器温度优先模式之间的模式切换控制进行图示。控制器32在除湿制热模式中执行通常模式(TEO下降许可标志fTEOdown＝0“重置”、辅助加热器许可标志fPTCON＝0)时，在“室外膨胀阀6的阀开度为上述控制上的最大开度TGECCVteLimHi以上、且吸热器温度Te比目标吸热器温度TEO－滞后值α低、且目标加热器温度TCO－加热温度TH为例如3度以上(即、散热器4中的散热不足)的状态”经过了规定时间(例如10秒)以上的情况下，转换为散热器温度优先模式(TEO下降许可标志fTEOdown＝1“设定”，辅助加热器发热许可标志fPTCON＝0)。
另外，控制器32在上述散热器温度优先模式中，将室外膨胀阀6的目标阀开度TGECCV固定为前述的控制上的最大开度TGECCVteLimHi。
图8表示上述散热器温度优先模式中的控制器32的控制框图的一例。即，图8的符号74是前述的基本目标吸热温度TEO0的数据图表，在实施例中对应于外部气体温度预先设定，基本目标吸热器温度TEO0是用于获得在上述外部气体温度的环境下所必需的湿度的吸热器温度。另外，在实施例中从外部气体温度对基本目标吸热器温度TEO0进行计算，但并不局限于此，也可以基于外部气体温度、内部气体温度(车室内的空气温度)、内部气体湿度(车室内的空气湿度)以及车辆的车窗玻璃(前窗玻璃等)内侧的露点温度中的任一个、或他们的组合、或是他们的全部，对基本目标吸热器温度TEO0(在这种情况下，用于获得在上述外部气体温度、内部气体温度、内部气体湿度或车窗玻璃内侧的露点温度的环境下所必需的湿度的吸热器温度)进行计算。上述露点温度是基于车窗玻璃的温度、内部气体温度以及内部气体湿度计算出的，但在这种情况下，另行设置对车窗玻璃的温度进行检测的温度传感器，并根据外部气体温度进行估算。此外，通常根据图8的数据图表74，在实施例中基于外部气体温度算出的基本目标吸热器温度TEO0被确定为目标吸热器温度TEO，但在上述散热器温度优先模式中，控制器32基于目标散热器压力PCO与散热器压力PCI之差的积分值进行修正。
即，目标散热器压力PCO和从散热器压力传感器47获得的散热器压力PCI输入至减法器76，上述偏差e(PCO－PCI)被放大器77放大后输入至运算器78。在运算器78中以规定的积分周期和积分时间进行吸热器温度修正值的积分运算(积分控制。也可以为微分积分)，通过加法器79对加上上次值后的吸热器温度修正值的积分值TEOPCO进行计算。接着，在通过极限设定部81赋予控制上限值和控制下限值的极限之后，被确定为吸热器温度修正值TEOPC。
上述吸热器温度修正值TEOPC输入至切换器83。上述切换器83根据前述的TEO下降许可标志fTEOdown的设置/重置而被切换，在TEO下降许可标志fTEOdown＝1(设定)时，从切换器83输出通过极限设定部81赋予控制下限值(TEOPCLo(0))和控制上限值(TEO0－LLTEO)的极限之后的吸热器温度修正值TEOPC，在TEO下降许可标志fTEOdown＝0(重置)时，从切换器83输出吸热器温度修正值TEOPC＝0。
在上述散热器温度优先模式中，由于TEO下降许可标志fTEOdown＝1(设定)，因此，输出通过极限设定部81赋予控制上限值和控制下限值的极限之后的吸热器温度修正值TEOPC，并在通过减法器82从基本目标吸热器温度TEO0中减去该吸热器温度修正值TEOPC后被确定为目标吸热器温度TEO。因此，与通常模式时相比，目标吸热器温度TEO以与吸热器温度修正值TEOPC相对应的量下降，由此，压缩机2的压缩机转速TGNCc上升，压缩机2的转速NC上升，压缩机2的能力增大而使高压压力上升，从而能获得散热器压力PCI上升所需的散热器4的散热能力(散热器温度TCI)。
另外，极限设定部81中的LLTEO(例如+1.5℃)为目标吸热器温度TEO的控制上的下限值，其表示在吸热器9上未结霜的范围的下限，由此，被吸热器温度修正值TEOPC修正后的目标吸热器温度TEO不低于该控制上的下限值LLTEO。
另一方面，在上述散热器温度优先模式中，“前述的吸热器温度修正值TEOPC为零(0)、且加热温度TH－目标加热器温度TCO比例如1度高(即，散热器4的散热过度)的状态”经过了规定时间(例如10秒)以上的情况下，控制器32从散热器温度优先模式返回到通常模式的(TEO下降许可标志fTEOdown＝0、辅助加热器发热许可标志fPTCON＝0。通过返回到通常模式，从而使TEO下降许可标志fTEOdown＝0，因此，从图8的切换器83中输出“0”的吸热器温度修正值TEOPC，降低目标吸热器温度TEO的控制结束，基本目标吸热器温度TEO0变成目标吸热器温度TEO。
图9是对通常模式与散热器温度优先模式的切换的情况进行说明的时序图。在通常模式中，在室外膨胀阀6的阀开度为控制上的最大开度TGECCVteLimHi(300PLS)、且吸热器温度Te比目标吸热器温度TEO－滞后值α低、并且目标加热器温度TCO－加热温度TH为例如3度以上(即散热器4中的散热不足)的状况经过了规定时间(10秒)的情况下，控制器32转换为散热器温度优先模式。
当转换为散热器温度优先模式、并如前文所述那样目标吸热器温度TEO下降时，可知压缩机2的转速NC上升，吸热器温度Te下降，加热温度TH向目标加热器温度TCO上升。随后，当目标吹出温度TAO下降、目标加热器温度TCO下降时，由于目标散热器压力PCO也下降，因此，该目标散热器压力PCO与散热器压力PCI的偏差e也变小、或是大小调换，因此，吸热器温度修正值TEOPC变小并最终变成零(TEOPC＝0)，最终目标吸热器温度TEO变成基本目标吸热器温度TEO0。接着，在吸热器温度修正值TEOPC＝0且加热温度TH－目标加热器温度TCO为3度以上的状态经过了规定时间(10秒)时，控制器32从散热器温度优先模式返回至通常模式。
另外，当在内部循环模式中使用压缩机目标转速TGNCc对压缩机2的转速NC进行控制的情况下，上述通常模式与散热器温度优先模式的切换控制也同样能应用。
如上所述，在除湿制热模式中，在控制器32基于吸热器温度Te对压缩机2的运转进行控制时，在散热器4中的散热不足的情况下，执行使压缩机2的能力增大的散热器温度优先模式，因此，如实施例那样在除湿制热模式中，在室外膨胀阀6的阀开度为控制上的最大开度的状态下吸热器温度Te收敛于目标吸热器温度TEO，并且散热器4中的散热器不足的情况下能通过执行散热器温度优先模式以使压缩机2的能力增大而使高压上升，从而使散热器4中的制冷剂的散热量增大。
由此，在除湿制热模式中，当基于吸热器温度Te对压缩机2的运转进行控制时，在例如外部气体温度Tam变低而使吸热器温度Te下降时，也能确保由散热器4实现的制热能力以维持空气调节性能，从而能扩大除湿制热模式的有效范围而实现舒适的车室内空气调节。这在如实施例那样在吸热器9的制冷剂出口侧不设置蒸发压力调节阀的情况下尤为有效。
此外，若如实施例那样，在除湿制热模式的通常模式中，在室外膨胀阀6的阀开度为控制上的最大开度的状态下吸热器温度Te收敛于目标吸热器温度TEO、且散热器4中的散热不足的情况下，转换为散热器温度优先模式，则能准确地掌握无法通过室外膨胀阀6的阀开度阻止吸热器温度Te的下降、且散热器4中的散热不足的状况，并转换为散热器温度优先模式，以使压缩机2的能力增大而使高压上升，从而使散热器4中的制冷剂的散热量增大。
尤其，在实施例中，控制器32在散热器温度优先模式中基于吸热器温度Te对压缩机2的运转进行控制时，通过使吸热器温度Te的目标值即目标吸热器温度TEO下降以使压缩机2的能力增大，因此，能在准确地控制吸热器温度Te的同时使压缩机2的能力增大从而使散热器4中的散热量增大。
此外，在实施例中，控制器32根据散热器压力PCI与目标散热器压力PCO的偏差e使目标吸热器温度TEO下降，因此，能通过散热器压力PCI与目标散热器压力PCO的偏差e掌握散热器中的散热不足的情况，还能通过准确地使目标吸热器温度TEO下降，高精度地使散热器4中的散热量增大，以助于节省能源。
此外，在实施例中，控制器32通过基于散热器压力PCI与目标散热器压力PCO的偏差e计算出的吸热器温度修正值TEOPC，对基于外部气体温度算出的基本目标吸热器温度TEO0进行修正，以使目标吸热器温度TEO下降，因此，能以基本目标吸热器温度TEO0为基本适当地使目标吸热器温度TEO下降。
此外，在实施例中，控制器32以不低于目标吸热器温度TEO的控制上的下限值LTEO的方式使上述目标吸热器温度TEO下降，因此，能避免使目标吸热器温度TEO过度下降而在吸热器9上发生结霜的不良情况。
(11)除湿制热模式中的散热器温度优先模式与散热器温度优先+辅助加热模式的切换控制
在此，加热温度TH在由上述吸热器目标温度TEO的下降实现的压缩机2的转速上升的作用下也未上升至目标加热器温度TCO时(散热器4中的散热不足)，控制器32灵活使用辅助加热器23。在图7中还示出了由与辅助加热器23的协调控制实现的散热器温度优先+辅助制热模式与前述的散热器温度优先模式的切换控制。
即，前述的散热器温度优先模式(TEO下降许可标志fTEOdown＝1、辅助加热器发热许可标志fPTCON＝0)中，“目标吸热器温度TEO为控制上的下限值LLTEO以下、且目标加热器温度TCO－加热温度H为例如3度以上(即、散热器4中的散热不足)的状态”经过了规定时间的情况下，控制器32转换为加热器温度优先+辅助制热模式(TEO下降许可标志fTEOdown＝1、辅助加热器发热许可标志fPTCON＝1)。
控制器32在上述散热器温度优先+辅助制热模式中使辅助加热器23发热。在这种情况下，例如控制器32通过使目标加热器温度TCO(也可以为目标散热器压力PCO)与加热器温度TH(也可以为散热器压力PCI)的偏差e增大(积分运算或微分积分运算)，以对辅助加热器23的电力的目标值即目标辅助加热器电力TGQptcpower进行计算。而且，通过上述目标辅助加热器电力TGQptcpower对向辅助加热器23的通电进行控制使其发热。
由此，通过辅助加热器23对散热器4的散热的不足的部分进行补充。这样，在散热器温度优先模式中，即使使目标吸热器温度TEO下降至控制上的下限值LLTEO，散热器4中的散热仍不足的情况下，通过使辅助加热器23发热，从而在通过压缩机2的能力的增大仍无法消除散热器4的散热不足时，能通过辅助加热器23对供给至车室内的空气进行加热，以维持舒适的除湿制热。
在上述散热器温度优先+辅助制热模式中，“目标辅助加热器电力TGQptcpower下降至例如100W(规定值)以下、且加热温度TH－目标加热器温度TCO为例如1度以上(即、制热能力过度)的状态”经过了规定时间的情况下，控制器32返回至散热器温度优先模式(TEO下降许可标志fTEOdown＝1、辅助加热器发热许可标志fPTCON＝0)。
(12)从除湿制热模式向除湿制冷模式的切换控制
此外，在以上那样除湿制热模式中的通常模式(即无需执行散热器温度优先模式的状态)，即使室外膨胀阀6的阀开度为控制上的最小开度TGECCVteLimLo(100PLS：小口径模式)，但外部气体温度Tam的上升等，使得吸热器温度Te仍比目标吸热器温度TEO高的情况(例如，TEO＞TEO0+α)下，控制器32将运转模式切换为前述的除湿制冷模式。
这样，即使在室外膨胀阀6的阀开度为最小开度，吸热器温度Te仍比目标吸热器温度TEO高的情况下，只要切换为除湿制冷模式，则在通过外部气体温度的上升等使得无法通过室外膨胀阀6的阀开度实现目标吸热器温度TEO时，能转换为除湿制冷模式而增大由吸热器9实现的制冷能力，从而能顺畅地持续舒适的车室内空气调节。
(13)除湿制热模式中的压缩机目标转速TGNC的确定的另一例
另外，在前述的实施例中，在除湿制热模式中，控制器32选择基于散热器压力PCI算出的压缩机目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te算出的压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方而确定压缩机目标转速TGNC(图5)，但并不局限于此，也可以在前述的通常模式中，将基于散热器压力PCI算出的压缩机目标转速TGNCh设为压缩机目标转速TGNC，在仅散热器温度优先模式中选择压缩机目标转速TGNCh和压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方而确定压缩机目标转速TGNC。
将上述情况下的控制框示于在图10中进行图示。在图10中，图4的比较部68的输出被输入至切换器84。上述切换器84也切换为TEO下降许可标志fTEOdown的设置/重置，在TEO下降许可标志fTEOdown＝0(重置)的通常模式中，将基于散热器压力PCI算出的压缩机目标转速TGNCh作为压缩机目标转速TGNC从切换器84输出，在变为TEO下降许可标志fTEOdown＝1(设定)的散热器温度优先模式时，比较器68所确定的压缩机目标转速TGNCh和压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方作为压缩机目标转速TGNC从切换器84输出，并基于上述压缩机目标转速TGNC对压缩机2的转速NC进行控制。
这样，在除湿制热模式的通常模式中，将基于散热器压力PCI算出的压缩机目标转速TGNCh设为压缩机目标转速TGNC，在散热器温度优先模式中，选择上述压缩机目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te算出的压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方而对压缩机2的运转进行控制，在外部气体温度Tam较低的环境条件时切换的散热器温度优先模式中，压缩机目标转速TGNCc相对较小，因此选择该压缩机目标转速TGNCc，从而能通过压缩机2的运转控制将吸热器温度Te控制为上述吸热器温度Te的目标值、即目标吸热器温度TEO。此外，在散热器温度优先模式时外部气体温度Tam变高的情况下，由于压缩机目标转速TGNCh相对较小，因而选择该压缩机目标转速TGNCh，因此，通过散热器压力PCI(高压)对压缩机2的运转进行控制，从而消除使制冷剂回路R的高压压力过于上升的不良情况。
另一方面，在外部气体温度Tam较高的环境条件时执行的通常模式中，由于压缩机目标转速TGNCh相对较小因而选择该压缩机目标转速TGNCh，因此，根据散热器压力PCI(高压)对压缩机2的运转进行控制，同样消除制冷剂回路R的高压压力过于上升的不良情况。
(14)除湿制热模式中的压缩机目标转速TGNC的确定的又一例
另外，在上述各实施例中，在除湿制热模式中，控制器32选择基于散热器压力PCI算出的压缩机目标转速TGNCh和基于吸热器温度Te算出的压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方而确定压缩机目标转速TGNC(图5)，或是在通常模式中，将基于散热器压力PCI算出的压缩机目标转速TGNCh设为压缩机目标转速TGNC，在仅散热器温度优先模式中选择压缩机目标转速TGNCh和压缩机目标转速TGNCc中的较小的一方而确定压缩机目标转速TGNC(图10)，但并不局限于此，也可以在除湿制热模式的期间内，将基于吸热器温度Te算出的压缩机目标转速TGNCc作为压缩机目标转速TGNC而对压缩机2进行控制。
(15)目标吸热器温度TEO的下降控制的另一例
此外，在上述实施例中(图8的控制框)中，通过基于目标散热器压力PCO与散热器压力PCI的偏差e的积分或微分积分控制使目标吸热器温度TEO下降，但并不局限于此，同样也可以根据偏差e阶段性地使目标吸热器温度TEO下降。此外，在偏差e(PCO－PCI)为规定值以上的情况下，也可以将目标吸热器温度TEO固定为前述的控制上的下限值LLTEO(+1.5℃)。
另外，在前述的实施例(图7)中，根据目标加热器温度TCO与加热温度TH之差(TCO－TH、或TH－TCO)切换执行除湿制热模式中的通常模式、散热器温度优先模式、散热器温度优先+辅助加热模式，但并不局限于此，也可以根据目标散热器压力PCO与散热器压力PCI之差(PCO－PCI、或PCI－PCO)判断散热器4的散热量是否不足，并进行切换。
此外，在上述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；
13F 制冷剂配管(旁通回路)；
17、21、22 电磁阀；
23 辅助加热器(辅助加热装置)；
27 室内送风机(鼓风扇)；
28 空气混合挡板；
32 控制器(控制装置)；
R 制冷剂回路。

Claims (11)

1.一种车用空调装置，包括：
压缩机，所述压缩机对制冷剂进行压缩；
空气流通管路，所述空气流通管路供向车室内供给的空气流通；
散热器，所述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，所述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，所述室外热交换器设于车室外，并使制冷剂吸热；
室外膨胀阀，所述室外膨胀阀对流入所述室外热交换器的制冷剂进行减压；
旁通回路，所述旁通回路与所述室外热交换器以及所述室外膨胀阀的串联回路并联连接；
室内膨胀阀，所述室内膨胀阀用于使流入所述吸热器的制冷剂减压；以及
控制装置，
通过所述控制装置至少执行如下的除湿制热模式：使从所述压缩机排出的制冷剂在所述散热器中散热，并使散热后的所述制冷剂分流，使一部分从所述旁通回路流至所述室内膨胀阀，并在所述室内膨胀阀中减压之后流入所述吸热器且在所述吸热器中吸热，同时使剩余部分在所述室外膨胀阀中减压之后，流入所述室外热交换器并在所述室外热交换器中吸热，
所述车用空调装置的特征在于，
在所述除湿制热模式中，所述控制装置基于作为所述吸热器的温度的吸热器温度(Te)对所述压缩机的运转进行控制，或是具有基于所述吸热器温度(Te)对所述压缩机的运转进行控制的状态，
并且在所述散热器中的散热不足的情况下，执行使所述压缩机的能力增大的散热器温度优先模式。
2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述除湿制热模式中，所述控制装置选择基于作为所述散热器的压力的散热器压力(PCI)算出的所述压缩机的目标转速(TGNCh)和基于所述吸热器温度(Te)算出的所述压缩机的目标转速(TGNCc)中的较小的一方，来对所述压缩机的运转进行控制。
3.如权利要求1或2所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述除湿制热模式中，所述控制装置在所述室外膨胀阀的阀开度为控制上的最大开度的状态下，使所述吸热器温度(Te)收敛于作为所述吸热器温度(Te)的目标值的目标吸热器温度(TEO)，且在所述散热器中的散热不足的情况下，执行所述散热器温度优先模式。
4.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述除湿制热模式中，所述控制装置执行如下的通常模式：基于作为所述散热器的压力的散热器压力(PCI)，对所述压缩机的运转进行控制，并基于所述吸热器温度(Te)对所述室外膨胀阀的阀开度进行控制，
在所述通常模式中，在所述室外膨胀阀的阀开度为控制上的最大开度的状态下，所述吸热器温度(Te)收敛于作为所述吸热器温度(Te)的目标值的目标吸热器温度(TEO)、且所述散热器中的散热不足的情况下，转换为所述散热器温度优先模式，
并且在所述散热器温度优先模式中，选择基于作为所述散热器的压力的散热器压力(PCI)算出的所述压缩机的目标转速(TGNCh)和基于所述吸热器温度(Te)算出的所述压缩机的目标转速(TGNCc)中的较小的一方，来对所述压缩机的运转进行控制。
5.如权利要求1、2和4中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述散热器温度优先模式中，所述控制装置通过基于所述吸热器温度(Te)对所述压缩机的运转进行控制、且使作为所述吸热器温度(Te)的目标值的目标吸热器温度(TEO)下降，从而使所述压缩机的能力增大。
6.如权利要求5所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制装置根据作为所述散热器的压力的散热器压力(PCI)与作为所述散热器压力(PCI)的目标值的目标散热器压力(PCO)的偏差，来使所述目标吸热器温度(TEO)下降。
7.如权利要求6所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制装置利用基于所述散热器压力(PCI)与目标散热器压力(PCO)的偏差算出的吸热器温度修正值(TEOPC)而对基于外部气体温度、所述车室内的空气温度、所述车室内的空气湿度和车辆的车窗玻璃内侧的露点温度中的任一个、或他们的组合算出的基本目标吸热器温度(TEO0)进行修正，以使所述目标吸热器温度(TEO)下降。
8.如权利要求5所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制装置以不低于所述目标吸热器温度(TEO)的控制上的下限值的方式使所述目标吸热器温度(TEO)下降。
9.如权利要求5所述的车用空调装置，其特征在于，
包括辅助加热装置，所述辅助加热装置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，
在所述散热器温度优先模式中，所述控制装置在即使使所述目标吸热器温度(TEO)下降至控制上的下限值，所述散热器中的散热仍不足的情况下，使所述辅助加热装置发热。
10.如权利要求1、2和4中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
具有除湿制冷模式，在所述除湿制冷模式中，所述控制装置使从所述压缩机排出的制冷剂在所述散热器和所述室外热交换器中散热，并在使散热后的所述制冷剂在所述室内膨胀阀中减压之后，使所述制冷剂流入所述吸热器并在所述吸热器中吸热，
在无需执行所述散热器温度优先模式的状态下，即使所述室外膨胀阀的阀开度为控制上的最小开度，所述吸热器温度(Te)仍比作为所述吸热器温度(Te)的目标值的目标吸热器温度(TEO)高的情况下，切换为所述除湿制冷模式。
11.如权利要求1、2和4中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述吸热器的制冷剂出口侧不设置蒸发压力调节阀。
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