CN113165472A - 车用空调装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种车用空调装置,能对电动式的压缩机的上限转速进行适当控制,并能实现高效的被调温对象的冷却和舒适的车室内空气调节。基于给车室内的声音的声级造成影响的因素,以所述车室内的声音的声级越低则越下降的方向使压缩机(2)的控制上的上限转速在规定的最大值与最小值之间发生改变。具有:单独模式,在所述单独模式下,使制冷剂在吸热器(9)或制冷剂‑热介质热交换器(64)中吸热;以及协作模式,在所述协作模式下,使制冷剂在吸热器和制冷剂‑热介质热交换器中吸热,以使协作模式下的压缩机的控制上的上限转速与单独模式下的压缩机的控制上的上限转速相比上升的方向发生改变。
Description
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。
背景技术
因近年来的环境问题显现,以致利用从装设于车辆的电池供给的电力对行驶用马达进行驱动的电动汽车、混合动力汽车等车辆普及。此外,作为能应用于上述这种车辆的空调装置,开发出一种结构,包括由电动式的压缩机、散热器、吸热器以及室外热交换器连接而成的制冷剂回路,通过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以进行制热,通过使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器中散热,并在吸热器中吸热以进行制冷等来对车室内进行空气调节(例如,参照专利文献1)。
另一方面,例如若电池(被调温对象)在因由充放电导致的自身发热等变成高温的环境下进行充放电,则存在劣化会加重,并最终有引起工作不良而发生破损的危险。此外,即使在低温环境下,充放电性能也下降。因此,还开发了一种结构,即在制冷剂回路另行设置电池用的热交换器,通过使在制冷剂回路中循环的制冷剂在上述电池用的热交换器中吸热,并通过上述电池用的热交换器对电池用制冷剂(热介质)进行冷却,并且使冷却后的热介质循环至电池,能对电池进行冷却(例如,参照专利文献2)。
此外,由于电动式的压缩机在高速旋转时会产生比较大的驱动声音,因此,若车室内的声音的声级变低而变得安静时,上述驱动声音对于乘客来说很刺耳。因而,考虑到上述压缩机所产生的噪音给车室内的乘客造成的影响,在车室内的声音的声级变低(变得安静)的状况、即换挡位置在前进位置之外的情况,或是在外部气体温度、设定温度、车室内温度较高或较低的状况之外的情况下,以使压缩机的上限转速下降的方式进行控制(例如,参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2014-213765号公报
专利文献2:日本专利第5668700号公报
专利文献3:日本专利特开2013-63711号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,若使压缩机的上限转速下降,则当然会使车室内的空气调节性能下降。因而,若考虑空气调节性能,则尽量不希望进行上述上限转速的下降。此外,若车室内的声音的声级高,则压缩机所产生的驱动声音对于乘客来说不会刺耳,但在现有的控制中并未对其准确把握以对压缩机的上限转速进行适当改变。
此外,例如在从进行仅电池(被调温对象)的冷却的状态切换至还进行车室内的空气调节的状态的情况下,包括电池用的热交换器、吸热器在内的热交换器路径增加,因此,会变成压缩机的能力(转速)不足的状态,存在无法满足作为目标的电池(被调温对象)的冷却能力、车室内的空气调节能力(吹出温度)的问题。
本发明是为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用空调装置,能对电动式的压缩机的上限转速进行适当控制以实现高效的被调温对象的冷却和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至少包括:电动式的压缩机,所述压缩机对制冷剂进行压缩;吸热器,所述吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的空气进行冷却;被调温对象用热交换器,所述被调温对象用热交换器用于使制冷剂吸热来对装设于车辆的被调温对象进行冷却;以及控制装置,并且所述车用空调装置对车室内进行空气调节,其特征是,控制装置基于给车室内的声音的声级造成影响的因素,所述车室内的声音的声级越低则越下降的方向使压缩机的控制上的上限转速在规定的最大值与最小值之间发生改变,并且具有单独模式和协作模式,在所述单独模式下,使制冷剂在吸热器和被调温对象用热交换器中的任一方中吸热,在协作模式下,使制冷剂在吸热器和被调温对象用热交换器中吸热,使协作模式下的压缩机的控制上的上限转速以与单独模式下的压缩机的控制上的上限转速相比上升的方向发生改变。
技术方案2的发明的车用空调装置是在上述发明的基础上,其特征是,控制装置以使协作模式下的压缩机的控制上的上限转速的最小值与单独模式下的压缩机的控制上的上限转速的最小值相比上升的方向发生改变。
技术方案3的发明的车用空调装置是在上述发明的基础上,其特征是,在被调温对象的温度高于规定的阈值的情况下,控制装置以使压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变。
技术方案4的发明的车用空调装置是在上述发明的基础上,其特征是,在被调温对象的温度高于规定的阈值的情况下,控制装置将压缩机的控制上的上限转速的最小值设为所述上限转速的最大值。
技术方案5的发明的车用空调装置是在上述各发明的基础上,其特征是,包括:空气流通路径,所述空气流通路径供供给至车室内的空气流通;以及室内送风机,所述室内送风机用于使空气在所述空气流通路径内流通,给车室内的声音的声级造成影响的因素是室内送风机的风量、将空气吹出至车室内的吹出模式、流入空气流通路径的空气的导入模式、设置于车辆的音响设备的音量、车速和外部气体温度中的任一个,或是它们的组合,抑或是它们的全部。
技术方案6的发明的车用空调装置是在上述各发明的基础上,其特征是,在基于给车室内的声音的声级造成影响的多个因素对压缩机的上限转速进行改变的情况下,控制装置按各因素的每一个以对车室内的声音的声级越低则越下降的方向使压缩机的控制上的上限转速发生改变的上限转速改变值进行计算,并且将计算出的各因素的每一个的上限转速改变值中的最大值设为压缩机的控制上的上限转速。
技术方案7的发明的车用空调装置是在上述各发明的基础上,其特征是,控制装置具有:被调温对象冷却(单独)模式,在所述被调温对象冷却(单独)模式下,将被调温对象用阀装置打开、并基于被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制,并且将吸热器用阀装置关闭;空调(单独)模式,在所述空调(单独)模式下,将吸热器用阀装置打开、并基于吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制,并且将被调温对象用阀装置关闭;被调温对象冷却(优先)+空调模式,在所述被调温对象冷却(优先)+空调模式下,将被调温对象用阀装置打开、并基于被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制,并且基于吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对吸热器用阀装置进行开闭控制;以及空调(优先)+被调温对象冷却模式,在所述空调(优先)+被调温对象冷却模式下,将吸热器用阀装置打开、并基于吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制、并且基于被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对被调温对象用阀装置进行开闭控制,单独模式是被调温对象冷却(单独)模式和空调(单独)模式中的任一方或双方,协作模式是被调温对象冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+被调温对象冷却模式中的任一方或双方。
技术方案8的发明的车用空调装置是在上述各发明的基础上,其特征是,包括:前座用的吸热器,所述前座用的吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的前部的空气进行冷却;以及后座用的吸热器,所述后座用的吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的后部的空气进行冷却,控制装置具有:第一运转模式,在所述第一运转模式下,使制冷剂在前座用的吸热器和后座用的吸热器中的任一方中蒸发;以及第二运转模式,在所述第二运转模式下,使制冷剂在前座用的吸热器和后座用的吸热器中吸热,在所述第二运转模式下,以与第一运转模式相比使压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变。
技术方案9的发明的车用空调装置是在上述各发明的基础上,其特征是,控制装置具有规定的报告装置,所述报告装置用于对以使压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变并运转的情况进行报告。
发明效果
根据本发明,一种车用空调装置,至少包括:电动式的压缩机,所述压缩机对制冷剂进行压缩;吸热器,所述吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的空气进行冷却;被调温对象用热交换器,所述被调温对象用热交换器用于使制冷剂吸热以对装设于车辆的被调温对象进行冷却;以及控制装置,并且车用空调装置对车室内进行空气调节,控制装置基于给车室内的声音的声级造成影响的因素,所述车室内的声音的声级越低则越下降的方向使压缩机的控制上的上限转速在规定的最大值与最小值之间改变,因此,在车室内的声音的声级变低,变得安静,压缩机的驱动声音变得明显而使乘客感到刺耳的状况下,能减轻压缩机的驱动声音。
此外,具有使制冷剂在吸热器和被调温对象用热交换器中的任一方中吸热的单独模式和使制冷剂在吸热器和被调温用热交换器中吸热的协作模式,并使协作模式下的压缩机的控制上的上限转速以与单独模式下的压缩机的控制上的上限转速相比上升的方向发生改变,因此,在制冷剂在吸热器和被调温对象用热交换器中吸热的协作模式下,能使压缩机的控制上的上限转速上升以避免陷于压缩机的能力不足的状态的不良情况。由此,能实现被调温对象的适当的冷却和舒适的空调运转,从而能提高商品性。
在这种情况下,若如技术方案2的发明那样控制装置以使协作模式下的压缩机的控制上的上限转速的最小值与单独模式下的压缩机的控制上的上限转速的最小值相比上升的方向发生改变,则既能避免上限转速的最大值上升的不良情况,也能提高可靠性。
此外,若如技术方案3的发明那样在被调温对象的温度高于规定的阈值的情况下,控制装置以使压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变,则能基于被调温对象的温度变高并需要冷却的情况来使压缩机的控制上的上限转速上升。
在这种情况下,若如技术方案4的发明那样在被调温对象的温度高于规定的阈值的情况下控制装置将压缩机的控制上的上限转速的最小值设为所述上限转速的最大值,则既能避免上限转速的最大值上升的不良情况,还能优先于压缩机的驱动声音的问题对被调温对象进行冷却,从而能实现可靠性的进一步提高。
在此,作为给车室内的声音的声级造成影响的因素,如技术方案5的发明那样可以想到是室内送风机的风量、向车室内吹出空气的吹出模式、流入空气流通路径的空气的导入模式、设置于车辆的音响设备的音量、车速和外部气体温度中的任一个,或是它们的组合,抑或是它们的全部。
此外,在基于给车室内的声音的声级造成影响的多个因素对压缩机的上限转速进行改变的情况下,如技术方案6的发明那样控制装置按各因素的每一个以车室内的声音的声级越低则越下降的方向使压缩机的控制上的上限转速发生改变的上限转速改变值进行计算,并且将计算出的各因素的每一个的上限转速改变值中的最大值设为压缩机的控制上的上限转转速,从而以在因任一个因素使车室内的声音的声级变高而使压缩机的驱动声音不易使搭乘者刺耳的状况中,能尽可能地增大压缩机的上限转速,能减轻上限转速的下降给空调性能、被调温对象的冷却性能带来的不利影响。
此外,若如技术方案7的发明那样包括:吸热器用阀装置,所述吸热器用阀装置对制冷剂向吸热器的流通进行控制;以及被调温对象用阀装置,所述被调温对象用阀装置对制冷剂向被调温对象用热交换器的流通进行控制,控制装置具有:被调温对象冷却(单独)模式,在所述被调温对象冷却(单独)模式下,将被调温对象用阀装置打开、并基于被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制,并且将吸热器用阀装置关闭;空调(单独)模式,在所述空调(单独)模式下,将吸热器用阀装置打开、并基于吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制,并且将被调温对象用阀装置关闭;被调温对象冷却(优先)+空调模式,在所述被调温对象冷却(优先)+空调模式下,将被调温对象用阀装置打开、并基于被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制,并且基于吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对吸热器用阀装置进行开闭控制;以及空调(优先)+被调温对象冷却模式,在所述空调(优先)+被调温对象冷却模式下,将吸热器用阀装置打开、并基于吸热器或通过吸热器而被冷却的对象的温度对压缩机的转速进行控制、并且基于被调温对象用热交换器或通过被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对被调温对象用阀装置进行开闭控制,则能切换执行仅进行被调温对象的冷却的状态、仅进行车室内的空气调节的状态、在使被调温对象的冷却优先的同时还进行车室内的空气调节的状态和在使车室内的空气调节优先的同时还进行被调温对象的冷却的状态。
此外,通过将被调温对象冷却(单独)模式和空调(单独)模式中的任一方或双方设为单独模式,将被调温对象冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+被调温对象冷却模式中的任一方或双方设为协作模式,能在被调温对象冷却(优先)+空调模式、空调(优先)+被调温对象冷却模式下避免陷于压缩机的能力不足的状态的不良情况,能实现被调温对象的适当的冷却和舒适的空调运转。
此外,在如技术方案8的发明那样包括:前座用的吸热器,所述前座用的吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的前部的空气进行冷却;以及后座用的所述吸热器,所述后座用的吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的后部的空气进行冷却,控制装置具有使制冷剂在前座用的吸热器和后座用的吸热器中的任一方中蒸发的第一运转模式和使制冷剂在前座用的吸热器和后座用的吸热器中吸热的第二运转模式的情况下,通过在所述第二运转模式下,以与所述第一运转模式相比使压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变,能避免在第二运转模式下陷于压缩机的能力不足的状态的不良情况。
此外,通过如技术方案9的发明那样在控制装置设置规定的报告装置,所述报告装置用于对以使压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变并运转的情况进行报告,能消除给用户带来不必要的不适感、不安感的不良情况。
附图说明
图1是应用本发明的一实施方式的车用空调装置的结构图(实施例1)。
图2是图1的车用空调装置的控制装置的电路的框图。
图3是对图2的控制装置所执行的运转模式进行说明的图。
图4是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的制热模式进行说明的车用空调装置的结构图。
图5是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的除湿制热模式进行说明的车用空调装置的结构图。
图6是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的除湿制冷模式进行说明的车用空调装置的结构图。
图7是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的制冷模式进行说明的车用空调装置的结构图。
图8是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式进行说明的车用空调装置的结构图。
图9是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的电池冷却(单独)模式进行说明的车用空调装置的结构图。
图10是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的除霜模式进行说明的车用空调装置的结构图。
图11是与图2的控制装置的热泵控制器的压缩机控制相关的控制框图。
图12是与图2的控制装置的热泵控制器的压缩机控制相关的另一个控制框图。
图13是对图2的控制装置的热泵控制器的空调(优先)+电池冷却模式下的电磁阀69的控制进行说明的框图。
图14是与图2的控制装置的热泵控制器的压缩机控制相关的又一个控制框图。
图15是对图2的控制装置的热泵控制器的电池冷却(优先)+空调模式下的电磁阀35的控制进行说明的框图。
图16是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的、基于室内送风机的风量的压缩机的上限转速改变值的计算的一例进行说明的图。
图17是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的、基于吹出模式的压缩机的上限转速改变值的计算的一例进行说明的图。
图18是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的、基于内外部气体模式的压缩机的上限转速改变值的计算的一例进行说明的图。
图19是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的、基于音响设备的音量(音频声级)的压缩机的上限转速改变值的一例进行说明的图。
图20是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的、基于车速的压缩机的上限转速改变值的计算的一例进行说明的图。
图21是对由图2的控制装置的热泵控制器实施的、基于外部气体温度的压缩机的上限转速改变值的计算的一例进行说明的图。
图22是表示图2的控制装置的空调操作部的显示屏的显示状态的一例的图。
图23是应用本发明的另一实施方式的车用空调装置的结构图(实施例2)。
图24是对图23的情况下的压缩机的上限转速的改变控制进行说明的图。
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方式的车用空调装置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),其通过将充电至装设于车辆的电池55的电力供给至行驶用马达(电动马达。未图示)来进行驱动以进行行驶,本发明的车用空调装置1的后述的压缩机2也通过从电池55供给的电力而被驱动。
即,实施例的车用空调装置1通过在无法利用发动机废热来制热的电动汽车中,利用使用了制冷剂回路R的热泵运转来切换执行制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式、制冷模式、除霜模式、空调(优先)+电池冷却模式、电池冷却(优先)+空调模式和电池冷却(单独)模式的各运转模式,以进行车室内的空气调节及电池55的调温。
其中,制冷模式是本发明的空调(单独)模式的实施例,电池冷却(单独)模式是本发明的被调温对象冷却(单独)模式的实施例,它们是本发明的单独模式的实施例。此外,空调(优先)+电池冷却模式是本发明的空调(优先)+被调温对象冷却模式的实施例,电池冷却(优先)+空调模式是本发明的被调温对象冷却(优先)+空调模式的实施例,它们是本发明的协作模式的实施例。
另外,作为车辆并不局限于电动汽车,本发明在共用发动机和行驶用马达的所谓混合动力汽车中也是有效的。此外,应用实施例的车用空调装置1的车辆能从外部的充电器(快速充电器、普通充电器等)对电池55进行充电。另外,前述的电池55、行驶用马达和对该行驶用马达进行控制的逆变器等是本发明的装设于车辆的被调温对象,但在以下的实施例中,采用电池55为例进行说明。
实施例的车用空调装置1是对电动汽车的车室内进行空气调节(制热、制冷、除湿和换气)的装置,电动式的压缩机(电动压缩机)2、作为室内热交换器的散热器4、室外膨胀阀6、室外热交换器7、室内膨胀阀8、吸热器9和储罐12等通过制冷剂配管13依次连接而构成制冷剂回路R,其中,上述压缩机2对制冷剂进行压缩,上述散热器4设置在供车室内的空气通气循环的HVAC单元10的空气流通路径3内,并且使从压缩机2排出的高温高压的制冷剂经由消声器5和制冷剂配管13G流入,并使该制冷剂向车室内散热(释放制冷剂的热量),上述室外膨胀阀6在制热时使制冷剂减压膨胀并由电动阀(电子膨胀阀)构成,上述室外热交换器7在制冷剂与外部气体之间进行热交换,以在制冷时作为使制冷剂散热的散热器发挥功能,在制热时作为使制冷剂吸热(使制冷剂吸收热量)的蒸发器发挥功能,上述室内膨胀阀8使制冷剂减压膨胀并由机械式膨胀阀构成,上述吸热器9设置在空气流通路径3内并用于在制冷时和除湿时使制冷剂蒸发,以使制冷剂从车室内外吸热(使制冷剂吸收热量)。
此外,室外膨胀阀6使从散热器4流出并流入室外热交换器7的制冷剂减压膨胀,并且还能设为全闭。此外,在实施例中,使用了机械式膨胀阀的室内膨胀阀8使流入吸热器9的制冷剂减压膨胀,并且对吸热器9中的制冷剂的过热度进行调节。
另外,在室外热交换器7设置有室外送风机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,即使在停车中(即、车速为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,室外热交换器7的制冷剂出口侧的制冷剂配管13A经由在使制冷剂流至吸热器9时打开的作为开闭阀的电磁阀17(制冷用)而连接于接收干燥部14,过冷却部16的出口侧的制冷剂配管13B依次经由止回阀18、室内膨胀阀8和作为吸热器用阀装置的电磁阀35(车厢用)而连接于吸热器9的制冷剂入口侧。另外,接收干燥部14和过冷却部16在结构上构成室外热交换器7的一部分。此外,止回阀18朝室内膨胀阀8的方向为顺方向。
此外,从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A分岔出制冷剂配管13D,上述分岔后的制冷剂配管13D经由在制热时打开的作为开闭阀的电磁阀21(制热用)而与吸热器9的制冷剂出口侧的制冷剂配管13C连通连接。此外,上述制冷剂配管13C与储罐12的入口侧连接,储罐12的出口侧与压缩机2的制冷剂吸入侧的制冷剂配管13K连接。
另外,散热器4的制冷剂出口侧的制冷剂配管13E连接有滤网19,另外,上述制冷剂配管13E在室外膨胀阀6的近前(制冷剂上游侧)处分岔为制冷剂配管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而与室外热交换器7的制冷剂入口侧连接。此外,分岔出的另一个制冷剂配管13F经由除湿时开放的作为开闭阀的电磁阀22(除湿用)而与位于止回阀18的制冷剂下游侧且室内膨胀阀8的制冷剂上游侧的制冷剂配管13B连通连接。
由此,制冷剂配管13F变成与室外膨胀阀6、室外热交换器7和止回阀18的串联回路并联连接的形态,并成为绕过室外膨胀阀6、室外热交换器7和止回阀18的旁通回路。此外,室外膨胀阀6与作为旁通用的开闭阀的电磁阀20并联连接。
此外,在吸热器9的空气上游侧的空气流通路径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设置有吸入切换挡板26,上述吸入切换挡板26将导入至空气流通路径3内的空气切换至作为车室内的空气的内部气体(内部气体循环)和作为车室外的空气的外部气体(外部气体导入)。此外,在上述吸入切换挡板26的空气下游侧设置有室内送风机(鼓风扇)27,上述室内送风机27用于将导入的内部气体或外部气体送至空气流通路径3。
此外,在实施例中,在散热器4的下风侧(空气下游侧)的空气流通路径3内设置有由PTC加热器(电加热器)构成的作为辅助加热装置的辅助加热器23,能对经由散热器4供给至车室内的空气进行加热。此外,在散热器4的空气上游侧的空气流通路径3内设置有空气混合挡板28,上述空气混合挡板28对流入到上述空气流通路径3内并经过吸热器9后的空气流通路径3内的空气(内部气体或外部气体)通风至散热器4和辅助加热器23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路径3形成有吹脚(日文:フット)、通风(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为代表表示),在上述吹出口29设置有吹出口切换挡板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。
此外,车用空调装置1包括设备温度调节装置61,上述设备温度调节装置61用于使热介质在蓄电池55(被调温对象)中循环而对上述蓄电池55的温度进行调节。实施例的设备温度调节装置61包括:作为循环装置的循环泵62,上述循环泵62用于使热介质循环至电池55;作为被调温对象用热交换器的制冷剂-热介质热交换器64;以及作为加热装置的热介质加热器63,它们和电池55通过热介质配管66而被连接成环状。
在实施例的情况下,在循环泵62的排出侧连接有制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A的入口,在上述热介质流路64A的出口与热介质加热器63的入口连接。上述热介质加热器63的出口与电池55的入口连接,电池55的出口与循环泵62的吸入侧连接。
作为在上述设备温度调节装置61中使用的热介质,例如能采用水、HFO-1234yf这样的制冷剂、冷却液等液体、空气等气体。另外,在实施例中,采用水作为热介质。此外,热介质加热器63由PTC加热器等电加热器构成。另外,在电池55的周围实现例如热介质以能与上述电池55进行热交换的关系流通的套结构。
接着,当循环泵62运转时,从循环泵62排出的热介质流入制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A。从上述制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A流出的热介质流至热介质加热器63,并在上述热介质加热器63发热的情况下在其中被加热之后,流至电池55,热介质随后与电池55进行热交换。接着,上述与电池55进行了热交换的热介质通过被吸入至循环泵62,以在热介质配管66内循环。
另一方面,在位于制冷剂回路R的制冷剂配管13F与制冷剂配管13B的连接部的制冷剂下游侧且位于室内膨胀阀8的制冷剂上游侧的制冷剂配管13B处,连接有作为分岔回路的分岔配管67的一端。在实施例中,在上述分岔配管67依次设置有由机械式膨胀阀构成的辅助膨胀阀68和作为被调温对象用阀装置的电磁阀(冷却器用)69。辅助膨胀阀68使流入制冷剂-热介质热交换器64的后述的制冷剂流路64B的制冷剂减压膨胀,并且对制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B中的制冷剂的过热度进行调节。
此外,分岔配管67的另一端与制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B连接,在上述制冷剂流路64B的出口连接有制冷剂配管71的一端,制冷剂配管71的另一端连接至比与制冷剂配管13D的汇流点更位于制冷剂上游侧(储罐12的制冷剂上游侧)的制冷剂配管13C连接。此外,这些辅助膨胀阀68、电磁阀69、制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B等也构成制冷剂回路R的一部分,同时还构成设备温度调节装置61的一部分。
在电磁阀69打开的情况下,来自室外热交换器7的制冷剂(一部分或全部的制冷剂)流入分岔配管67,并在辅助膨胀阀68中减压之后,经过电磁阀69流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B,并在制冷剂流路64B中蒸发。制冷剂在制冷剂流路64B中流动的过程中从在热介质流路64A中流动的热介质中吸热,之后经过制冷剂配管71、制冷剂配管13C、储罐12从制冷剂配管13K被吸入至压缩机2。
接着,图2示出了实施例的车用空调装置1的控制装置11的框图。控制装置11由空调控制器45和热泵控制器32构成,上述空调控制器45和热泵控制器32均由作为包括处理器的计算机的一例的微型计算机构成,并且上述空调控制器45和热泵控制器32与构成CAN(Control ler Area Network:控制器局域网络)及LIN(Local Interconnect Network:本地互联网)的车辆通信总线65连接。此外,压缩机2、辅助加热器23、循环泵62、热介质加热器63均与车辆通信总线65连接,上述空调控制器45、热泵控制器32、压缩机2、辅助加热器23、循环泵62和热介质加热器63构成为经由车辆通信总线65进行数据的接收、发送。
另外,在车辆通信总线65连接有车辆控制器72(ECU)、电池控制器(BMS:BatteryManagement System:电池管理系统)73和GPS导航装置74,上述车辆控制器72负责包括行驶的车辆整体的控制,上述电池控制器73负责电池55的充放电的控制。车辆控制器72、电池控制器73、GPS导航装置74均由包括作为处理器的计算机的一例的微型计算机构成,构成控制装置11的空调控制器45和热泵控制器32构成为经由车辆通信总线65而与上述车辆控制器72、电池控制器73和GPS导航装置74之间进行信息(数据)的接收和发送。
空调控制器45是负责车辆的车室内空气调节的控制的上级控制器,在上述空调控制器45的输入连接有外部气体温度传感器33、外部气体湿度传感器34、HAVC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、例如光电传感式的日照传感器51、车速传感器52的各输出以及空调操作部53,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吸入至空气流通路径3且流入吸热器9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对吹出至车室内的空气的温度进行检测,上述日照传感器51用于对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,上述空调操作部53用于进行车室内的设定温度和运转模式的切换等车室内的空调设定操作和信息的显示。另外,在图中,符号53A是设置于上述空调操作部53的作为显示的报告装置的显示屏。
此外,在空调控制器45的输出连接有室外送风机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,并通过空调控制器45对上述部件进行控制。
热泵控制器32是主要负责制冷剂回路R的控制的控制器,在上述热泵控制器32的输入连接有散热器入口温度传感器43、散热器出口温度传感器44、吸入温度传感器46、散热器压力传感器47、吸热器温度传感器48、室外热交换器温度传感器49和辅助加热器温度传感器50A(驾驶员一侧)、50B(副驾驶一侧)的各输出,其中,上述散热器入口温度传感器43对散热器4的制冷剂入口温度Tcxin(压缩机2的排出制冷剂温度)进行检测,上述散热器出口温度传感器44对散热器4的制冷剂出口温度Tci进行检测,上述吸入温度传感器46对压缩机2的吸入制冷剂温度Ts进行检测,上述散热器压力传感器47对散热器4的制冷剂出口侧的制冷剂压力(散热器4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(吸热器9自身的温度、或刚被吸热器9冷却后的空气(冷却对象)的温度:以下,吸热器温度Te)进行检测,上述室外热交换器温度传感器49对室外热交换器7的出口的制冷剂温度(室外热交换器7的制冷剂蒸发温度:室外热交换器温度TXO)进行检测,上述辅助加热器温度传感器50A、50B对辅助加热器23的温度进行检测。
此外,在热泵控制器32的输出连接有室外膨胀阀6、电磁阀22(除湿用)、电磁阀17(制冷用)、电磁阀21(制热用)、电磁阀20(旁通用)、电磁阀35(车厢用)和电磁阀69(冷却器用)的各电磁阀,上述各部件通过热泵控制器32控制。另外,压缩机2、辅助加热器23、循环泵62和热介质加热器63分别内置控制器,在实施例中,压缩机2、辅助加热器23、循环泵62、热介质加热器63的控制器经由车辆通信总线65而与热泵控制器32之间进行数据的接收和发送,并通过上述热泵控制器32进行控制。
另外,构成设备温度调节装置61的循环泵62、热介质加热器63也可以通过电池控制器73而被控制。另外,在上述电池控制器73连接有热介质温度传感器76和电池温度传感器77的输出,上述热介质温度传感器76对设备温度调节装置61的制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A的出口侧的热介质的温度(热介质温度Tw:通过被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度)进行检测,上述电池温度传感器77对作为被调温对象的电池55的温度(电池55自身的温度:电池温度Tcell)进行检测。此外,在实施例中,与电池55的剩余量(蓄电量)、电池55的充电相关的信息(处于充电中的信息、充电结束时间、剩余充电时间等)、热介质温度Tw、电池温度Tcell从电池控制器73经由车辆通信总线65发送给空调控制器45、车辆控制器72。另外,与电池55的充电时的充电结束时间及剩余充电时间相关的信息是从快速充电器等外部充电器供给的信息。此外,与设置于车辆的音响设备的音量AUD(音频声级)相关的信息从车辆控制器72发送给空调控制器45。
热泵控制器32与空调控制器45经由车辆通信总线65相互进行数据的接收、发送并且基于各传感器的输出及通过空调操作部53输入的设定对各设备进行控制,在这种情况下的实施例中,构成为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、日照传感器51、车速传感器52、流入空气流通路径3并在该空气流通路径3内流通的空气的风量Ga(空调控制器45计算出的)、由空气混合挡板28实现的风量比例SW(空调控制器45计算出的)、室内送风机27的电压(BLV)、来自前述的电池控制器73的信息、来自GPS导航装置74的信息、设置于车辆的音响设备的音量AUD(音频声级)的信息和空调操作部53的输出从空调控制器45经由车辆通信总线65发送给热泵控制器32,以供由热泵控制器32实施的控制。
此外,与制冷剂回路R的控制相关的数据(信息)还从热泵控制器32经由车辆通信总线65发送给空调控制器45。另外,由前述的空气混合挡板28实现的风量比例SW是空调控制器45在0≤SW≤1的范围内计算出的。此外,在SW=1时,通过空气混合挡板28使流过吸热器9的空气全部通风至散热器4和辅助加热器23。
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。在本实施例中,控制装置11(空调控制器45、热泵控制器32)切换执行制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式、制冷模式以及空调(优先)+电池冷却模式的各空调运转、电池冷却(优先)+空调模式、电池冷却(单独)模式的各电池冷却运转和除霜模式。它们在图3中示出。
其中,在实施例中不对电池55进行充电,在将车辆的点火装置(IGN)接通、空调操作部53的空调开关接通的情况下能够执行制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式、制冷模式、空调(优先)+电池冷却模式的各空调运转。然而,远程运转时(预空气调节等),在点火装置断开的情况下也能执行。此外,在电池55处于充电过程中也没有电池冷却要求,且空调开关接通时能够执行。另一方面,电池冷却(优先)+空调模式、电池冷却(单独)模式的各电池冷却运转在例如将快速充电器(外部电源)的插头连接,并给电池55充电时能够执行。然而,电池冷却(单独)模式除了在电池55的充电过程中以外,在空调开关断开且存在电池冷却要求的情况(在高外部气体温度下行驶等时)也能执行。
此外,在实施例中,在点火装置接通时、或是即使点火装置断开电池55仍在充电过程中时,热泵控制器32使设备温度调节装置61的循环泵62运转,并如图4~图10中的虚线所示那样使热介质在热介质配管66内循环。另外,虽然图3中并未图示,但实施例的热泵控制器32还执行电池加热模式,在上述电池加热模式下,通过使设备温度调节装置61的热介质加热器63发热以对电池55进行加热。
(1)制热模式
首先,参照图4对制热模式进行说明。另外,各设备的控制是通过热泵控制器32和空调控制器45的协作来执行的,但在以下的说明中,以热泵控制器32为控制主体进行简化说明。图4表示制热模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向(实线箭头)。当通过热泵控制器32(自动模式)或针对空调控制器45的空调操作部53的手动的空调设定操作(手动模式)来选择制热模式时,热泵控制器32将电磁阀21打开,将电磁阀17、电磁阀20、电磁阀22、电磁阀35和电磁阀69关闭。接着,使压缩机2及各送风机15、27运转,空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4和辅助加热器23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中通风有空气流通路径3内的空气,因此,空气流通路径3内的空气与散热器4内的高温制冷剂进行热交换而被加热。另一方面,散热器4内的制冷剂被空气夺取热量而被冷却,冷凝并液化。
在散热器4内液化后的制冷剂在从该散热器4流出之后,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的制冷剂在该室外膨胀阀6中减压之后,流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂蒸发,并从由行驶或利用室外送风机15通风的外部气体中汲取热量(吸热)。即,制冷剂回路R成为热泵。然后,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、制冷剂配管13D和电磁阀21流至制冷剂配管13C,并经过上述制冷剂配管13C进入到储罐12,在该储罐12中被气液分离后,气体制冷剂从制冷剂配管13K被吸入压缩机2,并且反复进行上述循环。由于在散热器4中加热后的空气从吹出口29吹出,因此,进行车室内的制热。
热泵控制器32根据由作为吹出至车室内的空气的目标温度(吹出至车室内的空气的温度的目标值)的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4的目标温度)来计算目标散热器压力PCO,基于上述目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47检测到的散热器压力Pci(制冷剂回路R的高压压力)来控制压缩机2的转速,并且基于散热器出口温度传感器44检测到的散热器4的制冷剂出口温度Tci和散热器压力传感器47检测到的散热器压力Pci来控制室外膨胀阀6的阀开度,从而对散热器4的出口处的制冷剂的过冷却度进行控制。
此外,在散热器4实现的制热能力(加热能力)相对于所需制热能力不足的情况下,热泵控制器32通过辅助加热器23的发热来补偿该不足的量。由此,即使在低外部气体温度时等也可无障碍地对车室内进行制热。
(2)除湿制热模式
接着,参照图5对除湿制热模式进行说明。图5表示除湿制热模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向(实线箭头)。在除湿制热模式下,热泵控制器32将电磁阀21、电磁阀22和电磁阀35打开,将电磁阀17、电磁阀20和电磁阀69关闭。接着,使压缩机2及各送风机15、27运转,空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4和辅助加热器23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中通风有空气流通路径3内的空气,因此,空气流通路径3内的空气与散热器4内的高温制冷剂进行热交换而被加热。另一方面,散热器4内的制冷剂被空气夺取热量而被冷却,冷凝并液化。
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后,一部分流入制冷剂配管13J,并流至室外膨胀阀6。流入室外膨胀阀6的制冷剂在该室外膨胀阀6中减压之后,流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂蒸发,并从由行驶或利用室外送风机15通风的外部气体中汲取热量(吸热)。然后,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、制冷剂配管13D和电磁阀21流至制冷剂配管13C,并经过上述制冷剂配管13C进入到储罐12,在该储罐12中被气液分离后,气体制冷剂从制冷剂配管13K被吸入压缩机2,并且反复进行上述循环。
另一方面,经过散热器4并在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂的剩余部分被分流,该分流的制冷剂经过电磁阀22流入制冷剂配管13F,并流至制冷剂配管13B。接着,制冷剂流至室内膨胀阀8,在该室内膨胀阀8中减压之后,经过电磁阀35流入吸热器9而蒸发。此时,在吸热器9所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。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在从制冷剂配管13C流出并与来自制冷剂配管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并从制冷剂配管13K被吸入至压缩机2,并且反复进行上述循环。在吸热器9中被除湿后的空气在经过散热器4、辅助加热器23(在发热的情况下)的过程中被再次加热,由此进行车室内的除湿制热。
热泵控制器32在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检测到的散热器压力Pci(制冷剂回路R的高压压力)来对压缩机2的转速进行控制,或者基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度(吸热器温度Te)及作为其目标值的目标吸热器温度TEO来对压缩机2的转速进行控制。此时,热泵控制器32选择根据散热器压力Pci和根据吸热器温度Te中的任一个运算获得的压缩机目标转速中较低的一方,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,上述除湿制热模式下,在由散热器4实现的制热能力(加热能力)相对于所需的制热能力不足的情况下,热泵控制器32也通过辅助加热器23的发热来补偿上述不足的量。由此,在低外部气体温度时等也可无障碍地对车室内进行除湿制热。
(3)除湿制冷模式
接着,参照图6对除湿制冷模式进行说明。图6表示除湿制冷模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向(实线箭头)。在除湿制冷模式下,热泵控制器32将电磁阀17和电磁阀35打开,将电磁阀20、电磁阀21、电磁阀22和电磁阀69关闭。接着,使压缩机2及各送风机15、27运转,空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4和辅助加热器23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中通风有空气流通路径3内的空气,因此,空气流通路径3内的空气与散热器4内的高温制冷剂进行热交换而被加热。另一方面,散热器4内的制冷剂被空气夺取热量而被冷却,冷凝并液化。
从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E、13J流至室外膨胀阀6,并与制热模式、除湿制热模式相比以稍许打开的方式(较大的阀开度的区域)控制的室外膨胀阀6流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂在该室外热交换器7中通过行驶或是利用由室外送风机15通风的外部气体而被空气冷却,从而冷凝。从室外热交换器7流出的制冷剂经过制冷剂配管13A、电磁阀17、接收干燥部14和过冷却部16流入制冷剂配管13B,经过止回阀18流至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中减压之后,经过电磁阀35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制冷剂配管13C流至储罐12,经过储罐12从制冷剂配管13K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、辅助加热器23(在发热的情况下)的过程中被再次加热(加热能力比除湿制热时低),由此,进行车室内的除湿制冷。
热泵控制器32基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度(吸热器温度Te)和作为吸热器9的目标温度(吸热器温度Te的目标值)的目标吸热器温度TEO,对压缩机2的转速进行控制,以使吸热器温度Te变为目标吸热器温度TEO,并且基于散热器压力传感器47检测到的散热器压力Pci(制冷剂回路R的高压压力)和目标散热器压力PCO(散热器压力Pci的目标值),对室外膨胀阀6的阀开度进行控制,以使散热器压力Pci变为目标散热器压力PCO,从而获得由散热器4实现的所需的再次加热量(再加热量)。
此外,在上述除湿制冷模式下,在散热器4实现的制热能力(再加热能力)相对于所需的制热能力不足的情况下,热泵控制器32通过辅助加热器23的发热来补偿该不足的量。由此,能在防止车室内的温度过度下降的情况下进行除湿制冷。
(4)制冷模式(单独模式、空调(单独)模式)
接着,参照图7对制冷模式进行说明。图7表示制冷模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向(实线箭头)。在制冷模式下,热泵控制器32将电磁阀17、电磁阀20和电磁阀35打开,将电磁阀21、电磁阀22和电磁阀69关闭。接着,使压缩机2及各送风机15、27运转,空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4和辅助加热器23的比例进行调节的状态。另外,辅助加热器23并未通电。
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。虽然,空气流通路径3内的空气被通风至散热器4,但由于上述比例小(仅用于制冷时的再次加热(再加热)),因此,几乎仅经过该散热器4,从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流至制冷剂配管13J。此时,由于电磁阀20打开,因此,制冷剂经过电磁阀20并直接流入室外热交换器7,然后在该室外热交换器7中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,从而冷凝液化。
从室外热交换器7流出的制冷剂经过制冷剂配管13A、电磁阀17、接收干燥部14和过冷却部16流入制冷剂配管13B,经过止回阀18流至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中减压之后,经过电磁阀35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吹出并与吸热器9进行热交换的空气被冷却。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过制冷剂配管13C流至储罐12,并从该储罐12经过制冷剂配管13K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。在上述制冷模式下,热泵控制器32基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度(吸热器温度Te)对压缩机2的转速进行控制。
(5)空调(优先)+电池冷却模式(协作模式、空调(优先)+被调温对象冷却模式)
接着,参照图8对空调(优先)+电池冷却模式进行说明。图8示出了空调(优先)+电池冷却模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向(实线箭头)。在空调(优先)+电池冷却模式下,热泵控制器32将电磁阀17、电磁阀20、电磁阀35和电磁阀69打开,将电磁阀21和电磁阀22关闭。
接着,使压缩机2及各送风机15、27运转,空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4和辅助加热器23的比例进行调节的状态。另外,在上述运转模式下,辅助加热器23并未通电。此外,热介质加热器63也未通电。
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。虽然,空气流通路径3内的空气被通风至散热器4,但由于上述比例小(仅用于制冷时的再次加热(再加热)),因此,几乎仅经过该散热器4,从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流至制冷剂配管13J。此时,由于电磁阀20打开,因此,制冷剂经过电磁阀20并直接流入室外热交换器7,然后在该室外热交换器7中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,从而冷凝液化。
从室外热交换器7流出的制冷剂进入制冷剂配管13A、电磁阀17、接收干燥部14、过冷却部16进入制冷剂配管13B。流入上述制冷剂配管13B的制冷剂在经过止回阀18之后被分流,一方直接在制冷剂配管13B中流动并流至室内膨胀阀8。上述流入室内膨胀阀8的制冷剂在该室内膨胀阀8中减压之后,经过电磁阀35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吹出并与吸热器9进行热交换的空气被冷却。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过制冷剂配管13C流至储罐12,并从该储罐12经过制冷剂配管13K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。
另一方面,经过止回阀18的制冷剂的剩余部分被分流,并流入分岔配管67并流至辅助膨胀阀68。在此,在制冷剂被减压之后,经过电磁阀69流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B,并在该制冷剂流路64B中蒸发。此时,发挥吸热作用。在上述制冷剂流路64B中蒸发后的制冷剂依次经过制冷剂配管71、制冷剂配管13C和储罐12并从制冷剂配管13K被吸入至压缩机2,并且反复进行上述循环(在图8中用实线箭头表示)。
另一方面,循环泵62运转,因此,从上述循环泵62排出的热介质在热介质配管66内流至制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A,并在该热介质流路64A中与在制冷剂流路64B内蒸发的制冷剂进行热交换,热介质被吸热而被冷却。从上述制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A流出的热介质流至热介质加热器63。然而,在上述运转模式下,热介质加热器63并未发热,因此,热介质直接经过并流至电池55,并与该电池55进行热交换。由此,电池55被冷却,并且对电池55进行冷却之后的热介质被吸入至循环泵62,并且反复进行上述循环(在图8中用虚线箭头表示)。
在上述空调(优先)+电池冷却模式下,热泵控制器32维持将电磁阀35打开的状态,并基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度(吸热器温度Te)如后述的图12所示那样对压缩机2的转速进行控制。此外,在实施例中,基于热介质温度传感器76检测到的热介质的温度(热介质温度Tw:从电池控制器73发送的)以如下方式对电磁阀69进行开闭控制。
另外,吸热器温度Te是实施例的吸热器9的温度或通过吸热器9而被冷却的对象(空气)的温度。此外,热介质温度Tw采用实施例的被制冷剂-热介质热交换器64(被调温对象用热交换器)冷却的对象(热介质)的温度,但也可以是表示作为被调温对象的电池55的温度的指标(下同)。
图13示出了上述空调(优先)+电池冷却模式下的电磁阀69的开闭控制的框图。在热泵控制器32的被调温对象用电磁阀控制部90输入有热介质温度传感器76检测到的热介质温度Tw和作为上述热介质温度Tw的目标值的规定的目标热介质温度TWO。此外,在目标热介质温度TWO的上下具有规定的温度差并设定上限值TwUL和下限值TwLL,并从将电磁阀69关闭的状态通过电池55的发热等使热介质温度Tw变高并上升至上限值TwUL的情况下,被调温对象用电磁阀控制部90将电磁阀69打开(电磁阀69打开指示)。由此,制冷剂流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B而蒸发,以对流过热介质流路64A的热介质进行冷却,因此,电池55被上述冷却后的热介质冷却。
随后,在热介质温度Tw下降至下限值TwLL的情况下,将电磁阀69关闭(电磁阀69关闭指示)。随后,反复进行上述这种电磁阀69的开闭,一边优先车室内的制冷,一边将热介质温度Tw控制为目标热介质温度TWO,从而进行电池55的冷却。
(6)空调运转的切换
热泵控制器32根据下述式(I)计算出前述的目标吹出温度TAO。上述目标吹出温度TAO是从吹出口29吹出到车室内的空气的温度的目标值。
TAO=(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))…(I)
此处,Tset是通过空调操作部53设定的车室内的设定温度,Tin是内部气体温度传感器37检测到的车室内空气的温度,K是系数,Tbal是基于设定温度Tset、日照传感器51检测到的日照量SUN、外部气体温度传感器33检测到的外部气体温度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,并且上述目标吹出温度TAO随着外部气体温度Tam上升而下降。
此外,热泵控制器32在启动时基于外部气体温度传感器33检测到的外部气体温度Tam和目标吹出温度TAO选择上述各空调运转中的任一个空调运转。此外,启动后,根据外部气体温度Tam、目标吹出温度TAO和热介质温度Tw等运转条件、环境条件和设定条件的变化,选择上述各空调运转,并进行切换。例如,从制冷模式向空调(优先)+电池冷却模式的转换是基于从电池控制器73输入的电池冷却要求来执行的。在上述情况下,电池控制器73在例如热介质温度Tw、电池温度Tcell上升至规定值以上的情况下输出电池冷却要求,并发送给热泵控制器32、空调控制器45。
(7)电池冷却(优先)+空调模式(协作模式、被调温对象冷却(优先)+空调模式)
接着,对电池55的充电过程中的动作进行说明。例如,在连接有快速充电器(外部电源)的充电用的插头而对电池55进行充电时(上述信息从电池控制器73发送),无论车辆的点火装置(IGN)接通还是断开,只要在存在电池冷却要求且空调操作部53的空调开关接通的情况下,热泵控制器32均执行电池冷却(优先)+空调模式。上述电池冷却(优先)+空调模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向与图8所示的空调(优先)+电池冷却模式下的情况相同。
然而,在上述电池冷却(优先)+空调模式的情况下,在实施例中,热泵控制器32维持将电磁阀69打开的状态,并基于热介质温度传感器76(从电池控制部73发送的)检测到的热介质温度Tw如后述的图14所示那样对压缩机2的转速进行控制。此外,在实施例中,基于吸热器温度传感器48检测到的吸热器9的温度(吸热器温度Te)以如下方式对电磁阀35进行开闭控制。
图15示出了上述电池冷却(优先)+空调模式下的电磁阀35的开闭控制的框图。在热泵控制器32的吸热器用电磁阀控制部95输入有吸热器温度传感器48检测到的吸热器温度Te和作为上述吸热器温度Te的目标值的规定的目标吸热器温度TEO。此外,在目标吸热器温度TEO的上下具有规定的温度差并设定上限值TeUL和下限值TeLL,吸热器温度Te从将电磁阀35关闭的状态开始变高并上升至上限值TeUL的情况下,吸热器用电磁阀控制部95将电磁阀35打开(电磁阀35打开指示)。由此,制冷剂流入吸热器9而蒸发,以对在空气流通路径3中流通的空气进行冷却。
随后,在吸热器温度Te下降至下限值TeLL的情况下,将电磁阀35关闭(电磁阀35关闭指示)。之后,反复进行上述这种电磁阀35的开闭,一边优先电池55的冷却,一边将吸热器温度Te控制为目标吸热器温度TEO,从而进行车室内的制冷。
(8)电池冷却(单独)模式(单独模式、被调温对象冷却(单独)模式)
接着,无论点火装置接通还是断开,只要在空调操作部53的空调开关断开的状态下,在与快速充电器的充电用的插头连接而对电池55进行充电时存在电池冷却要求的情况下,热泵控制器32执行电池冷却(单独)模式。然而,除了电池55的充电过程中以外,在空调开关断开且存在电池冷却要求的情况(在高外部气体温度下行驶时等)下也执行。图9示出了上述电池冷却(单独)模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向(实线箭头)。在电池冷却(单独)模式下,热泵控制器32将电磁阀17、电磁阀20和电磁阀69打开,将电磁阀21、电磁阀22和电磁阀35关闭。
接着,使压缩机2和室外送风机15运转。另外,室内送风机27不运转,辅助加热器23也不通电。此外,在上述运转模式下,热介质加热器63也不通电。
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。由于空气流通路径3内的空气未通风至散热器4,因此,仅经过此处,并从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E到达制冷剂配管13J。此时,由于电磁阀20打开,因此,制冷剂经过电磁阀20并直接流入室外热交换器7,然后在该室外热交换器7中通过利用室外送风机15而通风的外部气体进行空气冷却,从而冷凝液化。
从室外热交换器7流出的制冷剂进入制冷剂配管13A、电磁阀17、接收干燥部14、过冷却部16进入制冷剂配管13B。上述流入制冷剂配管13B的制冷剂在经过止回阀18之后全部流入分岔配管67并流至辅助膨胀阀68。在此,在制冷剂被减压之后,经过电磁阀69流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B,并在该制冷剂流路64B中蒸发。此时,发挥吸热作用。在上述制冷剂流路64B中蒸发后的制冷剂依次经过制冷剂配管71、制冷剂配管13C和储罐12并从制冷剂配管13K被吸入至压缩机2,并且反复进行上述循环(在图9中用实线箭头表示)。
另一方面,由于循环泵62运转,因此,从上述循环泵62排出的热介质在热介质配管66内流至制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A,并在此处被在制冷剂流路64B内蒸发的制冷剂吸热,从而热介质被冷却。从上述制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A流出的热介质流至热介质加热器63。然而,在上述运转模式下,热介质加热器63并未发热,因此,热介质直接经过并流至电池55,并与该电池55进行热交换。由此,电池55被冷却,并且对电池55进行冷却之后的热介质被吸入至循环泵62,并且反复进行上述循环(在图9中用虚线箭头表示)。
在上述电池冷却(单独)模式下,热泵控制器32也通过基于热介质温度传感器76检测到的热介质温度Tw如后述的图14所示那样对压缩机2的转速进行控制,以对电池55进行冷却。由此,在无需对车室内进行空气调节的情况下,能强力地对电池55进行冷却。
(9)除霜模式
接着,参照图10对室外热交换器7的除霜模式进行说明。图10表示除霜模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动方向(实线箭头)。在如前所述的制热模式下,由于在室外热交换器7中,制冷剂蒸发并从外部气体吸热而变成低温,因此,外部气体中的水分变成霜并附着于室外热交换器7。
接着,热泵控制器32对室外热交换器温度传感器49检测到的室外热交换器温度TXO(室外热交换器7中的制冷剂蒸发温度)与室外热交换器7的无结霜时的制冷剂蒸发温度TXObase之差ΔTXO(=TXObase-TXO)进行计算,并在室外热交换器温度TXO下降至比无结霜时的制冷剂蒸发温度TXObase低,其差ΔTXO放大至规定值以上的状态持续规定时间的情况下,判断为在室外热交换器7中结霜,并设定规定的结霜标记。
接着,设定上述结霜标记,在空调操作部53的空调开关断开的状态下,当充电用的插头连接于快速充电器而对电池55进行充电时,热泵控制器32如下述那样执行室外热交换器7的除霜模式。
在上述除霜模式下,热泵控制器32在将制冷剂回路R设置成前述的制热模式的状态的基础上将室外膨胀阀6的阀开度设置为全开。接着,使压缩机2运转,以使从该压缩机2排出的高温制冷剂经过散热器4、室外膨胀阀6流入至室外热交换器7,从而使该室外膨胀阀7的结霜融解(图10)。接着,在室外热交换器温度传感器49检测到的室外热交换器温度TXO高于规定的除霜结束温度(例如,+3℃等)的情况下,热泵控制器32完成室外热交换器7的除霜,并结束除霜模式。
(10)电池加热模式
此外,在执行空调运转时或者在对电池55进行充电时,热泵控制器32执行电池加热模式。在上述电池加热模式下,热泵控制器32使循环泵62运转,并使热介质加热器63通电。另外,电磁阀69关闭。
由此,从循环泵62排出的热介质在热介质配管66内流至制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A,并经过该热介质流路64A流至热介质加热器63。此时,热介质加热器63发热,因此,热介质在通过热介质加热器63被加热而温度上升之后,流至电池55,并与该电池55进行热交换。由此,电池55被加热,并且对电池55进行加热之后的热介质被吸入至循环泵62,并且反复进行上述循环。
在上述电池加热模式下,热泵控制器32通过基于热介质温度传感器76检测到的热介质温度Tw来对热介质加热器63的通电进行控制,以将热介质温度Tw调节为规定的目标热介质温度TWO,从而对电池55进行加热。
(11)由热泵控制器32实施的压缩机2的控制
此外,热泵控制器32在制热模式下,基于散热器压力Pci通过图11的控制框图对压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCh进行计算,在除湿制冷模式、制冷模式、空调(优先)+电池冷却模式下,基于吸热器温度Te,通过图12的控制框图对压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCc进行计算。另外,在除湿制热模式下,选择压缩机目标转速TGNCh和压缩机目标转速TGNCc中的较低的方向。此外,电池冷却(优先)+空调模式、电池冷却(单独)模式下,基于热介质温度Tw,通过图13的控制框图对压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCw进行计算。
(11-1)基于散热器压力Pci的压缩机目标转速TGNCh的计算
使用图11,对基于散热器压力PCI的压缩机2的控制进行详细叙述。图11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进行计算的热泵控制器32的控制框图。热泵控制器32的F/F(前馈)操作量运算部78基于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)/(Thp-Te)获得的由空气混合挡板28确定的风量比例SW、作为散热器4的出口处的制冷剂的过冷却度SC的目标值的目标过冷却度TGSC、作为加热器温度Thp的目标值的前述的目标加热器温度TCO和作为散热器4的压力的目标值的目标散热器压力PCO,对压缩机目标转速的F/F操作量TGNChff进行计算。
另外,加热器温度Thp是散热器4的下风侧的空气温度(推断值),并基于散热器压力传感器47检测到的散热器压力Pci和散热器出口温度传感器44检测到的制冷剂出口温度Tci计算(推断)出。此外,过冷却度SC是基于散热器入口温度传感器43和散热器出口温度传感器44检测到的散热器4的制冷剂入口温度Tcxin和制冷剂出口温度Tci计算出的。
上述目标散热器压力PCO是目标值运算部79基于上述目标过冷却度TGSC和目标加热器温度TCO计算出的。另外,F/B(反馈)操作量运算部81通过基于上述目标散热器压力PCO和散热器压力Pci的PID运算或是PI运算来对压缩机目标转速的F/B操作量TGNChfb进行计算。此外,F/F操作量运算部78计算出的F/F操作量TGNChff和F/B操作量运算部81计算出的F/B操作量TGNChfb通过加法器82相加,并作为TGNCh00输入至极限设定部83。
在极限设定部83中给控制上的下限转速ECNpdLimLo和上限转速ECNpdLimHi设置极限并作为TGNCh0之后,经过压缩机断开控制部84确定为压缩机目标转速TGNCh。即,压缩机2的转速限制为上限转速ECNpdLimHi以下。在通常模式下,热泵控制器32根据基于上述散热器压力Pci计算出的压缩机目标转速TGNCh对压缩机2的运转进行控制,以使散热器压力Pci变成目标散热器压力PCO。
另外,在压缩机目标转速TGNCh为上述的下限转速ECNpdLimLo,散热器压力Pci上升至设定于目标散热器压力PCO的上下的规定的上限值PUL和下限值PLL中的上限值PUL的状态持续规定时间th1的情况下,压缩机断开控制部84进入使压缩机2停止并对压缩机2进行接通-断开控制的接通-断开模式。
在上述的压缩机2的接通-断开模式下,在散热器压力Pci下降至下限值PLL的情况下,启动压缩机2并将压缩机目标转速TGNCh作为下限转速ECNpdLimLo运转,在该状态下散热器压力Pci上升至上限值PUL的情况下,再次使压缩机2停止。即,反复进行下限转速ECNpdLimLo下的压缩机2的运转(接通)和停止(断开)。此外,在散热器压力Pci下降至下限值PUL,启动压缩机2之后,在散热器压力Pci不高于下限值PUL的状态持续规定时间th2的情况下,结束压缩机2的接通-断开模式,并恢复至通常模式。
(11-2)基于吸热器压力Te的压缩机目标转速TGNCc的计算
接着,使用图12对基于吸热器温度Te的压缩机2的控制进行详细叙述。图12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进行计算的热泵控制器32的控制框图。热泵控制器32的F/F操作量运算部86基于外部气体温度Tam、在空气流通路径3内流通的空气的风量Ga(也可以是室内送风机27的鼓风机BLV)、目标散热器压力PCO和作为吸热器温度Te的目标值的目标吸热器温度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87通过基于目标吸热器温度TEO和吸热器温度Te的PID运算或是PI运算来对压缩机目标转速的F/B操作量TGNCcfb进行计算。此外,F/F操作量运算部86计算出的F/F操作量TGNCcff和F/B操作量运算部87计算出的F/B操作量TGNCcfb通过加法器88相加,并作为TGNCc00输入给极限设定部89。
在极限设定部89中给控制上的下限转速TGNCcLimLo和上限转速TGNCcLimHi设置极限并作为TGNCc0之后,经过压缩机断开控制部91确定为压缩机目标转速TGNCc。因此,压缩机2的转速限制为上限转速TGNCcLimHi以下。其中,上述上限转速TGNCcLimHi如后所述通过热泵控制器32改变。此外,若通过加法器88相加后的值TGNCc00在上限转速TGNCcLimHi和下限转速TGNCcLimLo以内,并且不进入后述的接通-断开模式,则上述值TGNCc00为压缩机目标转速TGNCc(压缩机2的转速)。在通常模式下,热泵控制器32根据基于上述吸热器温度Te计算出的压缩机目标转速TGNCc对压缩机2的运转进行控制,以使吸热器温度Te变成目标吸热器温度TEO。
另外,在压缩机目标转速TGNCc为上述的下限转速TGNCcLimLo,吸热器温度Te下降至设定于目标吸热器温度TEO的上下的上限值TeUL和下限值TeLL中的下限值TeLL的状态持续规定时间tc1的情况下,压缩机断开控制部91进入使压缩机2停止并对压缩机2进行接通-断开控制的接通-断开模式。
在上述情况的压缩机2的接通-断开模式下,在吸热器温度Te上升至上限值TeUL的情况下,启动压缩机2并将压缩机目标转速TGNCc设置成下限转速TGNCcLimLo而运转,在该状态下吸热器温度Te下降至下限值TeLL的情况下,再次使压缩机2停止。即,反复进行下限转速TGNCcLimLo下的压缩机2的运转(接通)和停止(断开)。接着,在吸热器温度Te上升至上限值TeUL、启动压缩机2之后,吸热器温度Te不低于上限值TeUL的状态持续规定时间tc2的情况下,结束上述情况下的压缩机2的接通-断开模式,并恢复至通常模式。
(11-3)基于热介质温度Tw的压缩机目标转速TGNCw的计算
接着,使用图14对基于热介质温度Tw的压缩机2的控制进行详细叙述。图14是基于热介质温度Tw对压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCw进行计算的热泵控制器32的控制框图。热泵控制器32的F/F操作量运算部92基于外部气体温度Tam、设备温度调节装置61内的热介质的流量Gw(根据循环泵62的输出计算出的)、电池55的发热量(从电池控制器73发送的)、电池温度Tcell(从电池控制器73发送的)和作为热介质温度Tw的目标值的目标热介质温度TWO对压缩机目标转速的F/F操作量TGNCcwff进行计算。
此外,F/B操作量运算部93通过基于目标热介质温度TWO和热介质温度Tw(从电池控制器73发送的)的PID运算或PI运算来对压缩机目标转速的F/B操作量TGNCwfb进行计算。此外,F/F操作量运算部92计算出的F/F操作量TGNCwff和F/B操作量运算部93计算出的F/B操作量TGNCwfb通过加法器94相加,并作为TGNCw00输入给极限设定部96。
在极限设定部96中给控制上的下限转速TGNCwLimLo和上限转速TGNCwLimHi设置极限并作为TGNCw0之后,经过压缩机断开控制部97确定为压缩机目标转速TGNCw。因此,压缩机2的转速限制为上限转速TGNCwLimHi以下。然而,上述上限转速TGNCwLimHi如后所述通过热泵控制器32改变。此外,若通过加法器94相加后的值TGNCw00在上限转速TGNCwLimHi和下限转速TGNCwLimLo以内,并且不进入后述的接通-断开模式,则上述值TGNCw00为压缩机目标转速TGNCw(压缩机2的转速)。在通常模式下,热泵控制器32根据基于上述热介质温度Tw计算出的压缩机目标转速TGNCw对压缩机2的运转进行控制,以使热介质温度Tw变成目标吸热器温度TWO。
另外,在压缩机目标转速TGNCw为上述的下限转速TGNCwLimLo,热介质温度Tw下降至设定于目标热介质温度TWO的上下的上限值TwUL和下限值TwLL中的下限值TwLL的状态持续规定时间tw1的情况下,压缩机断开控制部97进入使压缩机2停止并对压缩机2进行接通-断开控制的接通-断开模式。
在上述情况的压缩机2的接通-断开模式下,在热介质温度Tw上升至上限值TwUL的情况下,启动压缩机2并将压缩机目标转速TGNCw设置成下限转速TGNCwLimLo而运转,在该状态下热介质温度Tw下降至下限值TwLL的情况下,再次使压缩机2停止。即,反复进行下限转速TGNCwLimLo下的压缩机2的运转(接通)和停止(断开)。此外,在热介质温度Tw上升至上限值TwUL、启动压缩机2之后,热介质温度Tw不低于上限值TwUL的状态持续规定时间tw2的情况下,结束上述情况下的压缩机2的接通-断开模式,并恢复至通常模式。
(12)由热泵控制器32实施的压缩机2的上限转速的改变控制
接着,参照图16~图24对由热泵控制器32实施的压缩机2的上限转速TGNCcLimHi(图12)和TGNCwLimHi(图14)的改变控制进行说明。如上所述,由于压缩机2是被车辆的电池55驱动的电动式的压缩机,因此,在高速旋转时会产生比较大的驱动声音。因此,在车室内的声音的声级较低且安静的状况下,乘客能够听到上述压缩机2的驱动声音而很刺耳。另一方面,在车室内的声音的声级较高的状况下,即便使压缩机2以高速旋转驱动,驱动声音也不会刺耳。
作为给上述车室内的声音的声级造成影响的因素,除了压缩机2的驱动声音之外的因素在实施例中还采用室内送风机27的风量、来自前述的各吹出口的吹出模式、向空气流通路径3导入空气的导入模式、设置于车辆的音响设备的音量AUD(音频声级)、车速VSP和外部气体温度Tam。此外,热泵控制器32基于上述因素,在实施例中,使用式(II)、式(III)改变前述的制冷模式、空调(优先)+电池冷却模式等时使用的压缩机目标转速TGNCc的上限转速TGNCcLimHi和电池冷却(单独)模式、电池冷却(优先)+空调模式时使用的压缩机目标转速TGNCw的上限转速TGNCwLimHi。
TGNCcLimHi=MAX(TGNCcLimBLV、TGNCcLimMOD、TGNCcLimREC、TGNCcLimAUD、TGNCcLimVSP、TGNCwLimTam) (II)
TGNCwLimHi=MAX(TGNCwLimBLV、TGNCwLimMOD、TGNCwLimREC、TGNCwLimAUD、TGNCwLimVSP、TGNCwLimTam) (III)
另外,上述TGNCcLimBLV和TGNCwLimBLV是基于室内送风机27的风量的上限转速改变值,TGNCcLimMOD和TGNCwLimMOD是基于来自前述的足部吹出口、通风吹出口等吹出口29的吹出模式的上限转速改变值。此外,上述TGNCcLimREC和TGNCwLimREC是基于前述的向空气流通路径3导入空气的导入模式(内部气体循环模式、外部气体导入模式)的上限转速改变值,TGNCcLimAUD和TGNCwLimAUD是基于前述的音响设备的音量的上限转速改变值。此外,上述TGNCcLimVSP和TGNCwLimVSP是基于车速的上限转速改变值,TGNCcLimTam和TGNCwLimTam是基于外部气体温度Tam的上限转速改变值。
即,实施例的热泵控制器32将基于室内送风机27的风量的上限转速改变值TGNCcLimBLV和TGNCwLimBLV、基于吹出模式的上限转速改变值TGNCcLimMOD和TGNCwLimMOD、基于导入模式的上限转速改变值TGNCcLimREC和TGNCwLimREC、基于音响设备的音量的上限转速改变值TGNCcLimAUD和TGNCwLimAUD、基于车速的上限转速改变值TGNCcLimVSP和TGNCwLimVSP以及基于外部气体温度Tam的上限转速改变值TGNCcLimTam和TGNCwLimTam中的最高(MAX)值,分别确定为上限转速TGNCcLimHi(图12)和上限转速TGNCwLimHi(图14)。
其理由是,在因上述任一个因素使车室内的声音的声级变高而使压缩机2的驱动声音不易使乘客刺耳的状况下,压缩机2的上限转速越大越好,相应地能下降对空调性能、冷却性能造成的不利影响。接着,对基于各因素的上限转速改变值的计算顺序进行说明。
(12-2)基于室内送风机27的风量的上限转速改变值的计算
首先,使用图16对基于室内送风机27的风量计算出上限转速改变值TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV的计算顺序的一例进行说明。热泵控制器32以室内送风机27的鼓风机电压BLV作为表示上述室内送风机27的风量的指标,并根据上述鼓风机电压BLV计算上限转速改变值TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV。在这种情况下,热泵控制器32随着鼓风机电压BLV变低、即室内送风机27的风量变低而将上限转速改变值TGNCcLimHiBLV和TGNCwLimHiBLV朝下降的方向改变。
在此,图16的上侧的图表表示本发明的单独模式(制冷模式和电池冷却(单独)模式)的情况。此处,在上侧的图表中,横轴为鼓风机电压BLV,规定值BLV1~BLV4设为BLV4<BLV3<BLV2<BLV1的关系,并设为根据室内送风机27的风量与车室内的声音的声级的关系预先通过实验求得的值。此外,纵轴是上限转速改变值TGNCcLimBLV和TGNCwLimBLV,最大值NC1、最小值NC2设为NC2<NC1的关系。在实施例中,上述最大值NC1是压缩机2运转时所容许的最大转速。
在实施例中,在单独模式下,在鼓风机电压BLV为规定值BLV1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimBLV和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimBLV设为NC1。接着,在鼓风机电压BLV下降(室内送风机27的风量下降)并变为BLV2之前维持NC1,在低于BLV2的情况下,使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV开始下降,并在BLV4处变为NC2之前以一定速率使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV下降。
在鼓风机电压BLV从将TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV设为NC2的状态开始上升(室内送风机27的风量上升)的情况下,在变为BLV3之前维持NC2,在大于BLV3的情况下,使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV开始上升,并在BLV1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV上升。另外,BLV1与BLV2之差以及BLV3与BLV4之差为迟滞。
此外,图16的下侧的图表表示本发明的协作模式(空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式)的情况。在上述下侧的图表中,纵轴的最大值NC1、最小值NC3设为NC3<NC1的关系,并且设为NC2<NC3。由此,热泵控制器32以使协作模式下的压缩机2的上限转速改变值TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV的最小值NC3与单独模式下的上限转速改变值TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV的最小值NC2相比上升的方向发生改变。
在实施例中,在协作模式下,在鼓风机电压BLV为规定值BLV1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimBLV和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimBLV设为NC1。接着,在鼓风机电压BLV下降(室内送风机27的风量下降)并变为BLV2之前维持NC1,在低于BLV2的情况下,使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV开始下降,并在BLV4处变为NC3之前以一定速率使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV下降。
在鼓风机电压BLV从将TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV设为NC3的状态开始上升(室内送风机27的风量上升)的情况下,在变为BLV3之前维持NC3,在大于BLV3的情况下,使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV开始上升,并在BLV1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV上升。
接着,在通过前述式(II)、式(III)使上限转速改变值TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV为最大的情况下(MAX),将这些上限转速改变值TGNCcLimBLV、TGNCwLimBLV确定为上限转速TGNCcLimHi(图12)、上限转速TGNCwLimHi(图14),并且不再更进一步对压缩机2的转速NC进行控制。
当室内送风机27的风量(鼓风机电压BLV)下降时,与风量较大的情况相比,车室内的声音的声级变低而变得安静。因此,压缩机2的驱动声音变得明显而使乘客感到刺耳。因此,通过热泵控制器32基于室内送风机27的风量随着该风量变低而将压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)朝下降的方向改变,从而能在室内送风机27的风量下降的状况下,降低压缩机2的驱动声音。此外,由于室内送风机27的风量下降意味着所需的空气调节能力也较低,因此,总体上能实现对于乘客而言较为舒适的车室内空气调节。
此外,热泵控制器32以使协作模式(空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式)下的压缩机的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)与单独模式(制冷模式和电池冷却(单独)模式)下的压缩机的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)相比上升的方向发生改变,因此,在制冷剂通过吸热器9和制冷剂–热介质热交换器64吸热的协作模式下,能使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)上升以避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况。由此,能实现电池55的适当的冷却和舒适的空调运转,从而能提高商品性。
在上述情况下,在实施例中,热泵控制器32c以使协作模式下的压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)的最小值NC3与单独模式下的最小值NC2相比上升的方向发生改变,因此,既能避免上限转速的最大值NC1上升的不良情况,也能提高可靠性。
(12-2)基于吹出模式计算上限转速改变值的计算
接着,使用图17,对基于来自吹出口29的吹出模式的上限转速改变值TGNCcLimMOD、TGNCwLimMOD的计算顺序的一例进行说明。在来自吹出口29的空气的吹出模式为从足部吹出口吹出的足部模式的情况下,热泵控制器32将吹出模式标志fMOD设为(“1”),在吹出模式为从通风吹出口吹出的通风模式的情况下,将吹出模式标志fMOD重置为(“0”)。
此外,在设置吹出模式标记fMOD的情况、且在单独模式(制冷模式、电池冷却(单独)模式)下,热泵控制器32将上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCcLimMOD、TGNCwLimMOD设为最小值NC2,并在重置的情况下设为最大值NC1。接着,在设置吹出模式标记fMOD的情况、且在协作模式(空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式)下,将上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCcLimMOD、TGNCwLimMOD设为最小值NC3,并在重置的情况下设为最大值NC1。
上述NC1~NC3的关系与前述图16的情况相同,因此,即在吹出模式为足部模式(设置fMOD)的情况下,热泵控制器32相比于通风模式的情况(重置fMOD)以下降的方向使上限转速改变值TGNCcLimMOD、TGNCwLimMOD发生改变。接着,在通过前述式(II)、式(III)使上限转速改变值TGNCcLimMOD、TGNCwLimMOD为最大的情况下(MAX),将这些上限转速改变值TGNCcLimMOD、TGNCwLimMOD确定为上限转速TGNCcLimHi(图12)、上限转速TGNCwLimHi(图14),并且不再进一步对压缩机2的转速NC进行控制。
与从通风吹出口吹出的通风模式的情况相比,在从远离乘客耳部的足部吹出口吹出空气的足部模式的情况下,传到乘客耳部的车室内的声音的声级变低,压缩机2的驱动声音变得明显而使乘客感到刺耳。因而,相比于通风模式的情况,在足部模式的情况下,热泵控制器32以下降的方向使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)发生改变,从而在足部模式下能降低压缩机2的驱动声音,并能实现对于乘客而言较为舒适的车室内空气调节。
此外,在上述情况下,在实施例中,热泵控制器32也以使协作模式下的压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)的最小值NC3与单独模式下的最小值NC2相比上升的方向发生改变,因此,既能避免上限转速的最大值NC1上升的不良情况,也能提高可靠性。
(12-3)基于向空气流通路径3导入空气的导入模式计算上限转速改变值的计算
接着,使用图18对基于向空气流通路径3导入空气的导入模式(内部气体循环模式、外部气体导入模式)的上限转速改变值TGNCcLimREC、TGNCwLimREC的计算顺序进行说明。热泵控制器32在向空气流通路径3导入空气的导入模式为外部气体导入模式的情况下设置导入模式标志fREC(“1”),在为内部气体循环模式的情况下重置导入模式标志fREC(“0”)。
此外,在设置导入模式标记fMOD的情况下,在单独模式(制冷模式、电池冷却(单独)模式)下,热泵控制器32将上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCcLimREC、TGNCwLimREC设为最小值NC2,并在重置的情况下设为最大值NC1。此外,在设置导入模式标记fREC的情况下,在协作模式(空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式)下,将上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCcLimREC、TGNCwLimREC设为最小值NC3,并在重置的情况下设为最大值NC1。
上述NC1~NC3的关系与前述图16的情况相同,因此,即在向空气流通路径3导入空气的导入模式为外部气体导入模式的情况下,相比于内部气体循环模式的情况,热泵控制器32以下降的方向使上限转速改变值TGNCcLimREC、TGNCwLimREC发生改变。接着,在通过前述式(II)、式(III)使上限转速改变值TGNCcLimREC、TGNCwLimREC为最大的情况下(MAX),将这些上限转速改变值TGNCcLimREC、TGNCwLimREC确定为上限转速TGNCcLimHi(图12)、上限转速TGNCwLimHi(图14),并且不再进一步对压缩机2的转速NC进行控制。
相比于将内部气体导入的内部气体循环模式,在将外部气体导入空气流通路径3的外部气体导入模式下,吹出至车室内的风量下降,因此,车室内的声音的声级变低,压缩机2的驱动声音也变得明显而使乘客感到刺耳。因此,相比于内部气体循环模式的情况,在外部气体导入模式的情况下,热泵控制器32以下降的方向使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)发生改变,从而能在外部气体导入模式下,降低压缩机2的驱动声音,并实现对于乘客而言较为舒适的车室内空气调节。
此外,在上述情况下,在实施例中,热泵控制器32也以使协作模式下的压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)的最小值NC3与单独模式下的最小值NC2相比上升的方向发生改变,因此,既能避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况,也能避免上限转速的最大值NC1上升的不良情况,还能提高可靠性。
(12-4)基于音响设备的音量AUD(音频声级)的上限转速改变值的计算
接着,使用图19对基于音响设备的音量的上限转速改变值TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD的计算顺序的一例进行说明。热泵控制器32根据从车辆侧输入的信息、即音响设备的音量AUD来计算上限转速改变值TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD。在这种情况下,热泵控制器32随着音量AUD变低而以下降的方向使上限转速改变值TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD发生改变。
在此,图19的上侧的图表表示本发明的单独模式(制冷模式和电池冷却(单独)模式)的情况。此处,在上述上侧的图表中,横轴为音响设备的音量AUD,规定值AUD1~AUD4设为AUD4<AUD3<AUD2<AUD1的关系,并设为根据音响设备的音量AUD与车室内的声音的声级的关系预先通过实验求得的值。此外,纵轴是上限转速改变值TGNCcLimAUD和TGNCwLimAUD,最大值NC1、最小值NC2设为NC2<NC1的关系。在实施例中,上述最大值NC1是压缩机2运转时所容许的最大转速。
在实施例中,在单独模式下,在音量AUD为规定值AUD1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimAUD和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimAUD设为NC1。接着,在音量AUD下降并变为AUD2之前维持NC1,在小于AUD2的情况下,使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD开始下降,并在AUD4处变为NC2之前以一定速率使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD下降。
在音量AUD从将TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD设为NC2的状态开始上升的情况下,在变为AUD3之前维持NC2,在大于AUD3的情况下,使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD开始上升,并在AUD1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD上升。另外,AUD1与AUD2之差和AUD3与AUD4之差为迟滞。
此外,图19的下侧的图表表示本发明的协作模式(空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式)的情况。在上述下侧的图表中,纵轴的最大值NC1、最小值NC3设为NC3<NC1的关系,并且设为NC2<NC3。由此,热泵控制器32以使协作模式下的压缩机2的上限转速改变值TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD的最小值NC3与单独模式下的上限转速改变值TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD的最小值NC2相比上升的方向发生改变。
在实施例中,在协作模式下,在音量AUD为规定值AUD1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimAUD和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimAUD设为NC1。接着,在音量AUD下降并变为AUD2之前维持NC1,在小于AUD2的情况下,使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD开始下降,并在AUD4处变为NC3之前以一定速率使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD下降。
在音量AUD从将TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD设为NC3的状态开始上升的情况下,在变为AUD3之前维持NC3,在大于AUD3的情况下,使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD开始上升,并在AUD1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD上升。
接着,在通过前述式(II)、式(IIII)使上限转速改变值TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD为最大的情况下(MAX),将这些上限转速改变值TGNCcLimAUD、TGNCwLimAUD确定为上限转速TGNCcLimAUD(图12)、TGNCwLimAUD(图14),并且不再进一步对压缩机2的转速NC进行控制。
在设置于车辆的音响设备的音量AUD较小的情况下,车室内的声音的声级变低,压缩机2的驱动声音也变得明显而使乘客感到刺耳。因而,通过利用热泵控制器32基于设置于车辆的音响设备的音量AUD随着该音量AUD变小而以下降的方向使压缩机2的控制上的上限转速TGNChLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)发生改变,从而能在音响设备的音量AUD较低的状况下降低压缩机2的驱动声音,实现对乘客而言较为舒适的车室内空气调节。
此外,在上述情况下,在实施例中,热泵控制器32以使协作模式下的压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)的最小值NC3与单独模式下的最小值NC2相比上升的方向发生改变,因此,既能避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况,也能避免上限转速的最大值NC1上升的不良情况,还能提高可靠性。
(12-5)基于车速VSP的上限转速改变值的计算
接着,使用图20对基于车速VSP的上限转速改变值TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP的计算顺序的一例进行说明。热泵控制器32根据车速传感器52检测到的车速VSP计算上限转速改变值TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP。在这种情况下,热泵控制器32随着车速VSP变低而以下降的方向使上限转速改变值TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP发生改变。
在此,图20的上侧的图表表示本发明的单独模式(制冷模式和电池冷却(单独)模式)的情况。此处,在上述上侧的图表中,横轴为车速VSP,规定值VSP1~VSP4设为VSP4<VSP3<VSP2<VSP1的关系,并设为根据车速VSP与车室内的声音的声级的关系预先通过实验求得的值。此外,纵轴是上限转速改变值TGNCcLiVSP和TGNCwLimVSP,最大值NC1、最小值NC2设为NC2<NC1的关系。在实施例中,上述最大值NC1是压缩机2运转时所容许的最大转速。
在实施例中,在单独模式下,在车速VSP为规定值VSP1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimVSP和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimVSP设为NC1。接着,在车速VSP下降并变为VSP2之前维持NC1,在小于VSP2的情况下,使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP开始下降,并在VSP4处变为NC2之前以一定速率使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP下降。
在车速VSP从将TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP设为NC2的状态开始上升的情况下,在变为VSP3之前维持NC2,在大于VSP3的情况下,使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP开始上升,并在VSP1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP上升。另外,VSP1与VSP2之差以及VSP3与VSP4之差为迟滞。
此外,图20的下侧的图表表示本发明的协作模式(空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式)的情况。在上述下侧的图表中,纵轴的最大值NC1、最小值NC3设为NC3<NC1的关系,并且设为NC2<NC3。由此,热泵控制器32以使协作模式下的压缩机2的上限转速改变值TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP的最小值NC3与单独模式下的上限转速改变值TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP的最小值NC2相比上升的方向发生改变。
在实施例中,在协作模式下,在车速VSP为规定值VSP1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimVSP和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimVSP设为NC1。接着,在车速VSP下降并变为VSP2之前维持NC1,在小于VSP2的情况下,使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP开始下降,并在VSP4处变为NC3之前以一定速率使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP下降。
在车速VSP从将TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP设为NC3的状态开始上升的情况下,在变为VSP3之前维持NC3,在大于VSP3的情况下,使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP开始上升,并在VSP1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP上升。
接着,在通过前述式(II)、式(III)使上限转速改变值TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP为最大的情况下(MAX),将这些上限转速改变值TGNCcLimVSP、TGNCwLimVSP确定为上限转速TGNCcLimHi(图12)、上限转速TGNCwLimHi(图14),并且不再进一步对压缩机2的转速NC进行控制。
通过这样利用热泵控制器32基于车速VSP的变化随着车速VSP变低(包括停车)而以下降的方向将压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)连续地改变,从而能在停车时等降低压缩机2的驱动声音,能实现对于乘客而言较为舒适的车室内空气调节。
此外,在上述情况下,在实施例中,热泵控制器32以使协作模式下的压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)的最小值NC3与单独模式下的最小值NC2相比上升的方向发生改变,因此,既能避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况,也能避免上限转速的最大值NC1上升的不良情况,还能提高可靠性。
(12-6)基于外部气体温度Tam的上限转速改变值的计算
接着,使用图21,对基于外部气体温度Tam的上限转速改变值TGNCcLimTam、TGNCwLimTam的计算顺序的一例进行说明。热泵控制器32根据外部气体温度传感器33检测到的外部气体温度Tam计算上限转速改变值TGNCcLimTam、TGNCwLimTam。在这种情况下,热泵控制器32随着外部气体温度Tam变低而以下降的方向使上限转速改变值TGNCcLimTam、TGNCwLimTam发生改变。
在此,图21的上侧的图表表示本发明的单独模式(制冷模式和电池冷却(单独)模式)的情况。在上述上侧的图表中,横轴为外部气体温度Tam,规定值Tam1~Tam4设为Tam4<Tam3<Tam2<Tam1的关系,并设为根据外部气体温度Tam与车室内的声音的声级的关系预先通过实验求得的值。此外,纵轴是上限转速改变值TGNCcLimTam和TGNCwLimTam,最大值的NC1、最小值NC2设为NC2<NC1的关系。在实施例中,上述规定值NC1是压缩机2运转时所容许的最大转速。
在实施例中,在单独模式下,在外部气体温度Tam为规定值Tam1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimTam和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimTam设为NC1。此外,在外部气体温度Tam下降并变为Tam2之前维持NC1,在小于Tam2的情况下,使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam开始下降,并在Tam4处变为NC2之前以一定速率使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam下降。
在外部气体温度Tam从将TGNCcLimTam、TGNCwLimTam设为NC2的状态开始上升的情况下,在变为Tam3之前维持NC2,在大于Tam3的情况下,使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam开始上升,并在Tam1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam上升。另外,Tam1与Tam2之差以及Tam3与Tam4之差为迟滞。
此外,图21的下侧的图表表示本发明的协作模式(空调(优先)+电池冷却模式和电池冷却(优先)+空调模式)的情况。在上述下侧的图表中,纵轴的最大值NC1、最小值NC3设为NC3<NC1的关系,并且设为NC2<NC3。由此,热泵控制器32以使协作模式下的压缩机2的上限转速改变值TGNCcLimTam、TGNCwLimTam的最小值NC3与单独模式下的上限转速改变值TGNCcLimTam、TGNCwLimTam的最小值NC2相比上升的方向发生改变。
在实施例中,在协作模式下,在外部气体温度Tam为规定值Tam1时,将上限转速TGNCcLimHi(图12)用的上限转速改变值TGNCcLimTam和上限转速TGNCwLimHi(图14)用的上限转速改变值TGNCwLimTam设为NC1。此外,在外部气体温度Tam下降并变为Tam2之前维持NC1,在小于Tam2的情况下,使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam开始下降,并在Tam4处变为NC3之前以一定速率使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam下降。
在外部气体温度Tam从将TGNCcLimTam、TGNCwLimTam设为NC3的状态开始上升的情况下,在变为Tam3之前维持NC3,在大于Tam3的情况下,使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam开始上升,并在Tam1处变为NC1之前以一定速率使TGNCcLimTam、TGNCwLimTam上升。
接着,在通过前述式(II)、式(III)使上限转速改变值TGNCcLimTam、TGNCwLimTam为最大的情况下(MAX),将这些上限转速改变值TGNCcLimTam、TGNCwLimTam确定为上限转速TGNCcLimHi(图12)、上限转速TGNCwLimHi(图14),并且不再进一步对压缩机2的转速NC进行控制。
通过这样利用热泵控制器32随着外部气体温度Tam变低而以下降的方向使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)发生改变,从而即使在构成车辆的设备(压缩机2的支架、橡胶软管等)在低外部气体温度下硬化、由振动产生的噪音变大的状况下,也能使压缩机2的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)下降,能降低伴随振动的噪音的产生。
此外,在上述情况下,在实施例中,热泵控制器32以使协作模式下的压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi(图12)、TGNCwLimHi(图14)的最小值NC3与单独模式下的最小值NC2相比上升的方向发生改变,因此,既能避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况,也能避免上限转速的最大值NC1上升的不良情况,还能提高可靠性。
如上,在协作模式(空调(优先)+电池冷却模式、电池冷却(优先)+空调模式)下,与单独模式(制冷模式、电池冷却(单独)模式)相比,以上升的方向使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi、TGNCwLimHi发生改变,因此,在制冷剂蒸发(吸热)的路径变长的空调(优先)+电池冷却模式、电池冷却(优先)+空调模式下,能使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi、TGNCwLimHi上升以避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况。由此,能实现电池55的适当的冷却和舒适的空调运转,从而能提高可靠性和商品性。
此外,在实施例中,热泵控制器32在电池冷却(单独)模式下,通过制冷剂-热介质热交换器64使制冷剂吸热,在制冷模式下通过吸热器9使制冷剂吸热,并且在电池冷却(优先)+空调模式、空调(优先)+电池冷却模式下,通过制冷剂–热介质热交换器64和吸热器9使制冷剂吸热,因此,能在电池冷却(单独)模式和制冷模式下分别进行电池55的冷却和车室内的制冷,在电池冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式下,一边对电池55进行冷却,一边还对车室内进行空气调节。
此外,在制冷剂通过制冷剂–热介质热交换器64和吸热器9的双方吸热(蒸发)的电池冷却(优先)+空调模式、空调(优先)+电池冷却模式下,能使压缩机2的控制上的上限转速TGNCwLimHi、TGNCcLimHi上升以避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况。
在上述情况下,在实施例中,设置对制冷剂向制冷剂–热介质热交换器64的流通进行控制的电磁阀69和对制冷剂向吸热器9的流通进行控制的电磁阀35,热泵控制器32在冷却(单独)模式和制冷模式下,将电磁阀69和电磁阀35中的任一方打开,而将另一方关闭,并且在电池冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式下,将电磁阀69和电磁阀35打开,因此,能顺利地执行各运转模式。
此外,在实施例中,执行将电磁阀69打开并通过热介质温度Tw对压缩机2的转速进行控制,并且将电磁阀35关闭的电池冷却(单独)模式和将电磁阀35打开并通过吸热器温度Te对压缩机2的转速进行控制,并且将电磁阀69关闭的制冷模式,因此,能顺利地进行电池55的冷却和车室内的空气调节。
此外,在实施例中执行将电磁阀69打开,并通过热介质温度Tw对压缩机2的转速进行控制,并且通过吸热器温度Te对电磁阀35进行开闭控制的电池冷却(优先)+空调模式,以及执行将电磁阀35打开,并通过吸热器温度Te对压缩机2的转速进行控制,并且通过热介质温度Tw对电磁阀69进行开闭控制的空调(优先)+电池冷却模式,因此,能在一边对电池55进行冷却一边进行车室内的制冷的的过程中,根据情况切换优先电池55的冷却,还是优先车室内的空气调节,从而能实现高效的电池55的冷却和舒适的车室内空气调节。
(13)由电池温度Tw实施的压缩机2的上限转速的改变控制
在以上述方式正在通过车室内的声音的声级对压缩机2的上限转速进行改变(限制)的过程中,在压缩机2的转速变成上限转速、且从电池控制器73发送的电池温度Tcell(电池温度传感器77检测到的)不下降而是上升到比规定的阈值Tcell1更大的情况下,热泵控制器32以上升的方向使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi、TGNCwLimHi发生改变。这在通过热介质温度Tw对压缩机2的转速进行控制的情况下尤为有效。此外,在实施例中,在上述的电池冷却(单独)模式、电池冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式下执行。
在上述情况下,热泵控制器32将前述的图16~图21的控制中的最小值NC3和最小值NC2设为最大值NC1。即,热泵控制器32在电池温度Tcell大于阈值Tcell1的情况下,在电池冷却(单独)模式、电池冷却模式(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式下,不进行由车室内的声音的声级导致的限制,而是将压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi、TGNCwLimHi固定在最大值NC1。
这样,若热泵控制器32在电池温度Tcell比规定的阈值Tcell1大的情况下以上升的方向使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi、TGNCwLimHi发生改变,则能基于电池55的温度变高、需要冷却的情况来使压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi、TGNCwLimHi上升。
在该情况下,热泵控制器32也将压缩机2的控制上的上限转速TGNCcLimHi、TGNCwLimHi的最小值NC3、NC2设为最大值NC1,因此,能避免最大值NC1上升的不良情况,同时能比压缩机2的驱动噪声的问题更优先地对电池55进行冷却,从而能实现可靠性的进一步提高。
(14)以上升的方向改变压缩机2的控制上的上限转速改变的情况的报告
此外,控制装置11(空调控制器45)将运转模式为执行上述的协作模式(电池冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式)的情况和以因电池温度Tcell的温度上升而上升的方向使上限转速改变的情况显示(报告)在空调操作部53的显示屏53A的规定的位置处。将上述显示例显示于图22中。图22的最上层是通常运转时(包括后述的第一运转模式)的状态,例如显示灰色的方形D1。前述的电池冷却(单独)模式、制冷模式、制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式也相同。另一方面,在执行前述的协作模式(电池冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式)、后述的第二运转模式的情况、因电池温度Tcell的上升而使上限转速发生改变的情况下,将显示状态切换至方形D2。另外,例如在通过用户设定了节能模式等的情况下,将显示状态切换至方形D3。
如前所述,在协作模式(电池冷却(优先)+空调模式)和空调(优先)+电池冷却模式)、电池温度Tcell变高的情况下,由于压缩机2的上限转速变大,因此,压缩机2的实际转速也变大,相对应地噪声(压缩机2的驱动声音)也变大,但在上述情况下通过利用显示屏53A进行显示(报告),能将压缩机2的上限转速上升的情况报告给用户,从而能消除给用户带来不必要的不适感及不安感的不良情况。
实施例2
接着,图23表示能应用本发明的另一实施方式的车用空调装置1的结构图。图23是包括用于对供给至车室内的后部(后座)的空气进行冷却的作为蒸发器的后座用的吸热器101的车用空调装置1的一例。另外,在该图中,用与图1相同的符号示出的构件起到相同或同样的功能。
然而,吸热器9作为用于对供给至车室内的前部(前座)的空气进行冷却的前座用的吸热器。此外,在图19中未示出室内送风机27、消音器5、滤网19等,但实际上设置于同样的位置处。另外,在本例中并未设置电磁阀20、电磁阀22,从过冷却部16伸出的制冷剂配管13B经由止回阀18与室内膨胀阀8(在上述情况下,能全闭的电动阀)连接。此外,制冷剂配管13D从制冷剂配管13B分岔出。
此外,在后座用的HVAC单元10A的空气流通路径3A中设置有未图示的室内送风机。此外,在空气流通路径3A配置有后座用吸热器101和辅助加热器102,与制冷剂配管13B连接的制冷剂配管13H经由后座用的室内膨胀阀103(能全闭的电动阀)与后座用吸热器101的入口连接。此外,后座用吸热器101的出口的制冷剂配管13L经由制冷剂配管71与制冷剂配管13C连接。
在上述这种结构中,前座侧的制热模式与图1的情况相同。即,使从压缩机2排出的制冷剂在散热器4中散热,并在室外膨胀阀6中减压之后,在室外热交换器7中吸热。其中,从室外热交换器7流出的制冷剂流向接收干燥部14、过冷却部16、制冷剂配管13B、电磁阀21、制冷剂配管13C、储罐12。此外,前座侧的制冷剂模式也与图1的情况相同。其中,室外膨胀阀6设为全开。即,使从压缩机2排出的制冷剂在室外热交换器7中散热,并在室内膨胀阀8中减压之后,在吸热器9中吸热。
另外,在本实施例中,通过将电磁阀21关闭,将室内膨胀阀8打开,并使从压缩机2排出的制冷剂在散热器4中散热,在室内膨胀阀8中使制冷剂减压之后,在吸热器9中吸热,以执行前座侧的除湿模式。
另一方面,在后座侧的制热模式下,将室内膨胀阀103关闭,并使辅助加热器102发热。此外,在制冷模式下,停止辅助加热器102的发热,将室内膨胀阀103打开使制冷剂减压,之后使该制冷剂在后座用吸热器101中吸热。此外,在除湿模式下,在此基础上使辅助加热器102发热。在本实施例的情况下,热泵控制器32以上述方式在车室内的前部(前座侧)和后部(后座侧)执行制冷模式、制热模式和除湿模式。
此外,热泵控制器32执行与前述相同的空气(优先)+电池冷却模式、电池冷却(优先)+空调模式和电池冷却(单独)模式。其中,在空调(优先)+电池冷却模式、电池冷却(优先)+空调模式下包括在吸热器9和后座用的吸热器101的双方或任一方中使制冷剂吸热(蒸发)的情况。
此外,热泵控制器32基本上与前述同样地根据吸热器温度Te、热介质温度Tw对压缩机2的转速进行控制,但在本例的情况下,在将室内膨胀阀8和电磁阀69关闭、并在仅后座用的吸热器101中使制冷剂吸热的仅后座侧的制冷模式下,根据上述后座用吸热器101的温度对压缩机2的转速进行控制。
此外,在本实施例的情况下,将电磁阀69关闭、室内膨胀阀103也关闭并在仅吸热器9中使制冷剂吸热(蒸发)的模式、将电磁阀69打开、室内膨胀阀8、103关闭并在仅制冷剂-热介质热交换器64中使制冷剂吸热的模式和将电磁阀69关闭、室内膨胀阀8也关闭并在仅后座用的吸热器101中使制冷剂蒸发的模式为第一运转模式,在上述部件中的任两个中蒸发的状态为第二运转模式。
此外,在所有部件中均使制冷剂蒸发的模式也是热泵控制器32所执行的模式,但在该情况下使制冷剂在吸热器9、101、制冷剂-热介质热交换器64中均吸热的模式也包含在第二运转模式中。
在上述情况下,在如图24所示的那样,在第二运转模式下,热泵控制器32以上升的方向使压缩机2的上限转速发生改变。即,在上述第一运转模式下,将上限转速TGNCcLimHi和上限转速TGNCwLimHi等设为NCMaxLo。在该状态下,在时刻t1的时间点处切换至第二运转模式的情况(图24的下部)下,使上限转速TGNCcLimHi和上限转速TGNCwLimHi等以规定的上升率上升,并最终变成NCMaxHi(图24的上部)。
随后,在时刻t2的时间点处再次切换至第一运转模式的情况下,热泵控制器32使上限转速TGNCcLimHi和上限转速TGNCwLimHi等以规定的下降率下降,并最终回到NCMaxLo。由此,能避免陷于压缩机2的能力不足的状态的不良情况。此外,同样通过显示屏53A来报告使上限转速上升并运转的情况,因此,能消除用户的不适感、不安感。
另外,在前述的实施例中采用了通过制冷剂-热介质热交换器64(被调温对象用热交换器)而被冷却的对象(热介质)的温度作为热介质温度Tw,但也可以采用通过制冷剂-热介质热交换器64(被调温对象用热交换器)而被冷却的对象的温度作为电池温度Tcell,还可以采用制冷剂-热介质热交换器64的温度(制冷剂-热介质热交换器64自身的温度、从制冷剂流路64B流出的制冷剂的温度等)作为制冷剂-热介质热交换器64(被调温对象用热交换器)的温度。
此外,在实施例中,使热介质循环而对电池55进行调温,但并不局限于技术方案1的发明,也可以设置使制冷剂与电池55(被调温对象)直接热交换的被调温对象用热交换器。在上述情况下,电池温度Tcell为通过被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度。
此外,在实施例中通过能以同时进行电池55的冷却和车室内的制冷的电池冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式一边对电池55进行冷却一边对车室内进行制冷的车用空调装置1进行了说明,但电池55的冷却并不局限于制冷中,也可以同时进行其它的空调运转,例如同时进行前述的除湿制热模式和电池55的冷却。在这种情况下,除湿制热模式也变成本发明的空调(单独)模式,将电磁阀69打开、使经过制冷剂配管13F流向吸热器9的制冷剂的一部分流入分岔配管67、并流至制冷剂-热介质热交换器64。
此外,在实施例1中将电磁阀35作为吸热器用阀装置(阀装置)、将电磁阀69作为被调温对象用阀装置(阀装置),但在通过能全闭的电动阀构成室内膨胀阀8、辅助膨胀阀68的情况下,无需各电磁阀35、69,室内膨胀阀8为本发明的吸热器用阀装置(阀装置),辅助膨胀阀68为被调温对象用阀装置(阀装置)。
此外,实施例中说明的制冷剂回路R的结构、数值并不限定于此,能在不脱离本发明的宗旨的范围内进行改变,这是自不必言的。此外,在实施例中,通过具有制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式、制冷模式、空调(优先)+电池冷却模式、电池冷却(优先)+空调模式、电池冷却(单独)模式等各运转模式的车用空调装置1对本发明进行了说明,但并不局限于此,例如在能执行电池冷却(单独)模式、制冷模式、电池冷却(优先)+空调模式和空调(优先)+电池冷却模式的车用空调装置中,本发明也是有效的。
此外,在实施例中,将给上述车室内的声音的声级造成影响的因素设为室内送风机27的风量、向车室内吹出空气的吹出模式、流入空气流通路径3的空气的导入模式、设置于车辆的音响设备的音量、车速和外部气体温度,但并不局限于此,也可以是它们中的任一个或是它们的组合。
(符号说明)
1 车用空调装置
2 压缩机
3 空气流通路径
4 散热器
6 室外膨胀阀
7 室外热交换器
8、103 室内膨胀阀
9 吸热器(前座用的吸热器)
11 控制装置
32 热泵控制器(构成控制装置的一部分)
35 电磁阀(吸热器用阀装置)
45 空调控制器(构成控制装置的一部分)
48 吸热器温度传感器
55 电池(被调温对象)
61 设备温度调节装置
64 制冷剂-热介质热交换器(被调温对象用热交换器)
68 辅助膨胀阀
69 电磁阀(被调温对象用阀装置)
76 热介质温度传感器
101 后座用的吸热器
R 制冷剂回路。
Claims (9)
1.一种车用空调装置,至少包括:
电动式的压缩机,所述压缩机对制冷剂进行压缩;
吸热器,所述吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的空气进行冷却;
被调温对象用热交换器,所述被调温对象用热交换器用于使制冷剂吸热来对装设于车辆的被调温对象进行冷却;以及
控制装置,并且所述车用空调装置对所述车室内进行空气调节,
其特征在于,
所述控制装置基于给所述车室内的声音的声级造成影响的因素,以所述车室内的声音的声级越低则越下降的方向使所述压缩机的控制上的上限转速在规定的最大值与最小值之间改变,
并且具有单独模式和协作模式,
在所述单独模式下,在所述吸热器和所述被调温对象用热交换器中的任一方中使制冷剂吸热,
在所述协作模式下,使制冷剂在所述吸热器和所述被调温对象用热交换器中吸热,
使所述协作模式下的所述压缩机的控制上的上限转速以与所述单独模式下的所述压缩机的控制上的上限转速相比上升的方向发生改变。
2.如权利要求1所述的车用空调装置,其特征在于,
所述控制装置以使所述协作模式下的所述压缩机的控制上的上限转速的所述最小值与所述单独模式下的所述压缩机的控制上的上限转速的所述最小值相比上升的方向发生改变。
3.如权利要求1或2所述的车用空调装置,其特征在于,
在所述被调温对象的温度高于规定的阈值的情况下,所述控制装置以使所述压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变。
4.如权利要求3所述的车用空调装置,其特征在于,
在所述被调温对象的温度高于规定的阈值的情况下,所述控制装置将所述压缩机的控制上的上限转速的所述最小值设为所述上限转速的所述最大值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车用空调装置,其特征在于,包括:
空气流通路径,所述空气流通路径供供给至所述车室内的空气流通;以及
室内送风机,所述室内送风机用于使空气在所述空气流通路径内流通,
给所述车室内的声音的声级造成影响的因素是所述室内送风机的风量、将空气吹出至所述车室内的吹出模式、流入所述空气流通路径的空气的导入模式、设置于车辆的音响设备的音量、车速和外部气体温度中的任一个,或是它们的组合,抑或是它们的全部。
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,
在基于给所述车室内的声音的声级造成影响的多个因素对所述压缩机的上限转速进行改变的情况下,所述控制装置按各所述因素的每一个以所述车室内的声音的声级越低则越下降的方向使所述压缩机的控制上的上限转速发生改变的上限转速改变值进行计算,
并且将计算出的各因素的每一个的上限转速改变值中的最大值设为所述压缩机的控制上的上限转速。
7.如权利要求1至6中任一项所述的车用空调装置,其特征在于,包括:
吸热器用阀装置,所述吸热器用阀装置对制冷剂向所述吸热器的流通进行控制;以及
被调温对象用阀装置,所述被调温对象用阀装置对制冷剂向所述被调温对象用热交换器的流通进行控制,
所述控制装置具有:
被调温对象冷却(单独)模式,在所述被调温对象冷却(单独)模式下,将所述被调温对象用阀装置打开、并基于所述被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对所述压缩机的转速进行控制,并且将所述吸热器用阀装置关闭;
空调(单独)模式,在所述空调(单独)模式下,将所述吸热器用阀装置打开、并基于所述吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对所述压缩机的转速进行控制,并且将所述被调温对象用阀装置关闭;
被调温对象冷却(优先)+空调模式,在所述被调温对象冷却(优先)+空调模式下,将所述被调温对象用阀装置打开、并基于所述被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对所述压缩机的转速进行控制,并且基于所述吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对所述吸热器用阀装置进行开闭控制;以及
空调(优先)+被调温对象冷却模式,在所述空调(优先)+被调温对象冷却模式下,将所述吸热器用阀装置打开、并基于所述吸热器或通过所述吸热器而被冷却的对象的温度对所述压缩机的转速进行控制、并且基于所述被调温对象用热交换器或通过所述被调温对象用热交换器而被冷却的对象的温度对所述被调温对象用阀装置进行开闭控制,
所述单独模式是所述被调温对象冷却(单独)模式和所述空调(单独)模式中的任一方或双方,
所述协作模式是所述被调温对象冷却(优先)+空调模式和所述空调(优先)+被调温对象冷却模式中的任一方或双方。
8.如权利要求1至7中任一项所述的车用空调装置,其特征在于,包括:
前座用的所述吸热器,所述前座用的所述吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至所述车室内的前部的空气进行冷却;以及
后座用的所述吸热器,所述后座用的所述吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至所述车室内的后部的空气进行冷却,
所述控制装置具有:
第一运转模式,在所述第一运转模式下,使制冷剂在所述前座用的吸热器和所述后座用的吸热器中的任一方中蒸发;以及
第二运转模式,在所述第二运转模式下,使制冷剂在所述前座用的吸热器和所述后座用的吸热器中吸热,
在所述第二运转模式下,以与所述第一运转模式相比使所述压缩机的控制上的上限转速上升的方向发生改变。
9.如权利要求1至8中任一项所述的车用空调装置,其特征在于,
所述控制装置具有规定的报告装置,所述报告装置用于对以使所述压缩机的控制上的上限转速朝上升的方向发生改变并运转的情况进行报告。
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