CN116981580A - 车用空调装置 - Google Patents

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Abstract

根据车辆的状况进行可靠且均匀的除霜。提供一种车用空调装置，包括：对制冷剂进行压缩的压缩机；在所述制冷剂与外部气体之间进行热交换的室外热交换器；具有从吸热对象吸热的吸热用热交换器的制冷剂回路；以及对所述制冷剂回路进行控制的控制装置，所述控制装置能选择性地执行通过在所述压缩机中压缩的所述制冷剂对所述室外热交换器进行除霜的热气除霜模式和在所述吸热对象中吸热并且通过在所述压缩机中压缩的所述制冷剂对所述室外热交换器进行除霜的吸热除霜模式的多个除霜模式，设定有优选选择所述热气除霜模式的热气除霜优先条件。

Description

车用空调装置
技术领域
本发明涉及一种应用于车辆的车用空调装置，尤其涉及一种进行室外热交换器的除霜的车用空调装置。
背景技术
以往，在应用于车辆的空调装置中，包括由压缩机、室内热交换器(制冷时是蒸发器、制热时是冷凝器)、室外热交换器(制冷时是冷凝器、制热时是蒸发器)以及膨胀阀连接而成的制冷剂回路，并将在室内热交换器中与制冷剂热交换后的空气供给至车室内，以进行车室内的空气调节。
在上述那样的车用空调装置中，在制热运转中室外热交换器作为吸热器发挥作用，因此，在外部气体温度低的情况下，有时在室外热交换器的表面处冷凝水会冻结而结霜。当产生结霜时，导热率下降使得吸热不足从而无法充分地进行车室内的制热，因此，需要进行除霜运转。
因此，例如，已知一种车用空调装置，在室外热交换器产生了结霜的情况下，通过对使从压缩机排出的制冷剂流至室内热交换器之后循环至室外热交换器的强除霜运转模式和绕过室外热交换器的弱除霜运转模式进行切换，以根据状况进行适当的能力的除霜运转(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2014-196018号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在上述专利文献1的车用空调装置中，在由强除霜运转模式实现的除霜运转时，在外部气体温度极低的情况下，配管中的热损失或室外热交换器之间的散热量大，除霜所需的热量仅凭靠由压缩机实现的热量是不够的，存在无法充分且均匀地进行除霜的担忧。另一方面，弱除霜运转模式是在外部气温相对较高(高于0℃)时的制热中室外热交换器发生了结霜的情况下为了使室外热交换器的霜融化而选择的运转模式，由于并未使制冷剂循环至室外热交换器，因此，存在并未主动对室外热交换器进行除霜，而在除霜中产生不均匀的担忧。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，根据车辆的状况进行可靠且均匀的除霜等。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的一个方式提供一种车用空调装置，包括：压缩机，所述压缩机对制冷剂进行压缩；室外热交换器，所述室外热交换器在所述制冷剂与外部气体之间进行热交换；制冷剂回路，所述制冷剂回路具有从吸热对象吸热的吸热用热交换器；以及控制装置，所述控制装置对所述制冷剂回路进行控制，其中，所述控制装置能选择性地执行包括热气除霜模式和吸热除霜模式在内的多个除霜模式，在所述热气除霜模式中，通过在所述压缩机中压缩的所述制冷剂对所述室外热交换器进行除霜，在所述吸热除霜模式中，在所述吸热对象中吸热，并且通过在所述压缩机中压缩的所述制冷剂对所述室外热交换器进行除霜，设定有优先选择所述热气除霜模式的热气除霜优先条件。
发明效果
根据本发明，能根据车辆的状况进行可靠且均匀的除霜。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的车用空调装置的制冷剂回路的示意结构的图。
图2是示出作为本发明实施方式的车用空调装置的控制装置的热泵ECU的示意结构的框图。
图3是示出在本发明实施方式的车用空调装置中通过热气除霜模式进行室外热交换器的除霜时的制冷剂的流动的图。
图4是示出在本发明实施方式的车用空调装置中通过冷机除霜模式进行室外热交换器的除霜时的制冷剂的流动的图。
图5是示出在本发明实施方式的车用空调装置中通过制冷循环除霜模式进行室外热交换器的除霜时的制冷剂的流动的图。
图6是示出压缩的容量、室外热交换器的开口面积和外部气体温度(阈值)之间的关系的表。
图7是示出外部气体温度与除霜指标P之间的关系的图表。
图8是示出在本发明实施方式的车用空调装置中除霜模式的选择、切换处理的流程且选择冷机除霜以作为吸热除霜时的流程图。
图9是示出在本发明实施方式的车用空调装置中除霜模式的选择、切换处理的流程且选择制冷循环除霜以作为吸热除霜时的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明实施方式进行详细说明。在以下的说明中，相同符号示出相同功能的部位，适当省略各图中的重复说明。
在图1中示出本发明实施方式的车用空调装置1的示意结构。车用空调装置1例如能应用于未装设发动机(内燃机)的电动汽车(EV)或共用发动机和行驶用电动机的所谓的混合动力汽车等车辆中。上述车辆装设有电池(例如锂电池)，通过将从外部电源充电到电池的电力供给至包括行驶用的马达的马达单元以驱动并进行行驶。车用空调装置1也通过从电池供给的电力来驱动。
本实施方式的车用空调装置1包括制冷剂回路R，通过进行使用了制冷剂回路R的热泵运转以进行车室内的空气调节(制热、制冷、除湿和除霜)。此外，使用连接于制冷剂回路R的热介质回路对电池或马达等电装设备进行冷却或暖机。另外，在以下的说明中，制冷剂是指伴随着热泵(压缩、冷凝、膨胀、蒸发)中的状态变化的制冷剂回路R的循环介质，热介质是指不随着上述状态变化而进行热量的吸收和散热的介质。
制冷剂回路R是通过制冷剂配管13A～13H将电动式的压缩机2、作为室内热交换器的室内冷凝器(散热器)4、室外膨胀阀6、室外热交换器7、室内膨胀阀8、作为室内热交换器的吸热器9(吸热用热交换器)和储罐12等连接构成的，其中，所述压缩机2对制冷剂进行压缩，所述室内冷凝器4设置于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，使从压缩机2排出的高温高压的制冷剂散热而对供给至车室内的空气进行加热，所述室外膨胀阀6在制热时使制冷剂减压膨胀，所述室外热交换器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(冷凝器)发挥作用，在制热时作为使制冷剂吸热(使制冷剂吸收热量)的蒸发器发挥作用，所述室内膨胀阀8使制冷剂减压膨胀，所述吸热器9设置于空气流通路径3内并在制冷时和除湿时使制冷剂从车室内外吸热来对供给至车室内的空气进行冷却。
室外膨胀阀6和室内膨胀阀8均是通过未图示的脉冲马达驱动的电子膨胀阀，通过施加于脉冲马达的脉冲数在全闭至全开之间适当地控制开度。室外膨胀阀6使从室内冷凝器4流出并流入室外热交换器7的制冷剂减压膨胀。此外，室外膨胀阀6通过后述的热泵ECU11以如下的方式来控制开度(SC控制)，以在使用了室外热交换器7的制热运转时，作为室内冷凝器4的制冷剂出口处的过冷却的实现程度的指标的SC(样本)值达到预先确定的目标值。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。
在室外热交换器7设置有室外送风机(未图示)。室外送风机通过将外部气体强制地通风至室外热交换器7，以使外部气体与制冷剂进行热交换，在停车中也将外部气体通风至室外热交换器7中。
在室外热交换器7的制冷剂下游侧设置有接收干燥部14以及过冷却部16。室外热交换器7的制冷剂出口侧和接收干燥部14经由制冷剂配管13A以及从制冷剂配管13A分岔出的制冷剂配管13B连接。在制冷剂配管13B设置有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)。
过冷却部16的出口侧与吸热器9的制冷剂入口侧经由制冷剂配管13C连接。在制冷剂配管13C从室外热交换器7侧依次设置有止回阀18、室内膨胀阀8以及作为室内热交换器用阀装置(开闭阀)的电磁阀32。止回阀18以朝向吸热器9的方向为顺方向的方式设置于制冷剂配管13C。
此外，在从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A依次连接有在制热时打开的作为开闭阀的电磁阀21(制热用)、储罐12和压缩机2。
制冷剂配管13A在电磁阀21的出口侧与储罐12的入口侧之间分岔出制冷剂配管13D，制冷剂配管13D与吸热器9的制冷剂出口侧连通连接。
压缩机2的制冷剂出口和室内冷凝器4的制冷剂入口通过制冷剂配管13E连接。在室内冷凝器4的制冷剂出口连接有制冷剂配管13F的一端，制冷剂配管13F的另一端侧在室外膨胀阀6的近前(制冷剂上游侧)处分岔出制冷剂配管13G和制冷剂配管13H。
分岔出的一个制冷剂配管13H经由室外膨胀阀6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13G连接于制冷剂配管13C的止回阀18与室内膨胀阀8之间。在比制冷剂配管13G的与制冷剂配管13C的连接点靠制冷剂上游侧设置有电磁阀22。
由此，制冷剂配管13G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，以形成绕过室外膨胀阀6、室外热交换器7和止回阀18的回路。
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中将吸入口25作为代表来表示)。在吸入口25设置有吸入切换挡板26。通过吸入切换挡板26适当地切换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)，以从吸入口25导入到空气流通路径3内。在吸入切换挡板26的空气下游侧设置有用于将导入的内部气体或外部气体送给至空气流通路径3的室内送风机(鼓风扇)27。
在图1中，辅助加热器23作为辅助加热装置发挥作用。辅助加热器23例如由PTC加热器(电加热器)构成，并相对于空气流通路径3的空气的流动设置于处于室内冷凝器4的空气下游侧的空气流通路径3内。辅助加热器23被通电而发热以对车室内的制热进行补充。
在室内冷凝器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，所述空气混合挡板28对使流入空气流通路径3内并经过吸热器9之后的空气流通路径3内的空气(内部气体或外部气体)通风至室内冷凝器4和辅助加热器23的比例进行调节。
另外，作为辅助加热手段，还能设为如下的方式：例如通过使利用压缩机废热加热后的温水循环至配置于空气流通路径3的加热器芯部，以对送风空气进行加热。
在制冷剂回路R连接有制冷剂-热介质热交换器64(吸热用热交换器)。制冷剂-热介质热交换器64包括制冷剂流路64A和热介质流路64B，在构成制冷剂回路R的一部分的同时，例如构成设备温度调节回路(未图示)等热介质回路61的一部分。
具体而言，制冷剂-热介质热交换器64以以下的方式与制冷剂回路R连接。
在制冷剂回路R中，在设置于制冷剂配管13C的止回阀18的下游侧且位于室内膨胀阀8的制冷剂上游侧连接有作为分岔回路的制冷剂配管72的一端。在制冷剂配管72设置有冷却器膨胀阀73以及作为开闭阀的电磁阀74。
冷机膨胀阀73是通过未图示的脉冲马达驱动的电子膨胀阀，根据施加于脉冲马达的脉冲数在全闭至全开之间适当地控制开度。冷机膨胀阀73使流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64A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64A中的制冷剂的过热度进行调节。
在制冷剂-热介质热交换器64中，在制冷剂流路64A的入口连接有制冷剂配管72的另一端，在制冷剂流路64A的出口连接有制冷剂配管75的一端。制冷剂配管75的另一端连接于比制冷剂配管13D的吸热器9更靠制冷剂上游侧处。这样，这些冷机膨胀阀73、电磁阀74、制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64A等构成制冷剂回路R的一部分，同时构成热介质回路61的一部分。
在冷机膨胀阀73打开的情况下，在制冷剂回路R中循环并从制冷剂配管13G或室外热交换器7流出的制冷剂的一部分或全部流入制冷剂配管72，并在冷机膨胀阀73中减压之后，流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路并蒸发。热介质流入热介质流路64B。例如，在热介质回路61是设备温度调节回路的情况下，例如在电池或马达单元等被温度调节对象中循环的热介质流入热介质流路64B。
制冷剂在制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64A中流动的过程中从在热介质流路64B中流动的热介质中吸热。由此，例如在热介质回路61是设备温度调节回路的情况下，在循环至电池或马达单元等被温度调节对象的热介质与在制冷剂回路R中循环的制冷剂之间进行热交换，以对电池或马达单元的温度进行调节。作为热介质，例如能采用HFO-1234yf这样的制冷剂、冷却剂等液体、空气等气体。
在图2中示出作为车用空调装置1的控制装置的热泵ECU11的示意结构。热泵ECU11通过CAN(Controller Area Network：控制器局域网)或LIN(Local InterconnectNetwork：本地互联网)等车载网络能相互通信地与负责包括行驶的车辆整体的控制的车辆控制器35连接，以进行信息的收发。在热泵ECU 11和车辆控制器35中均能应用作为包括处理器的计算机的一例的微型计算机。
在热泵ECU 11连接有以下的各传感器或检测器，而被输入上述各传感器或检测器等的输出。
具体而言，在热泵ECU 11连接有外部气体温度传感器33、HVAC吸入温度传感器36、内部气体温度传感器37、吹出温度传感器41、排出压力传感器42、排出温度传感器43、吸入温度传感器44、室内冷凝器温度传感器46、室内冷凝器压力传感器47、吸热器温度传感器48、吸热器压力传感器49、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，其中，所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，所述HVAC吸入温度传感器36对从吸入口25吸入到空气流通路径3的空气的温度进行检测，所述内部气体温度传感器37对车室内的空气的温度(内部气体温度内部气体Tin)进行检测，所述吹出温度传感器41对从吹出口29吹出到车室内的空气的温度进行检测，所述排出压力传感器42对压缩机2的排出制冷剂压力(排出压力Pd)进行检测，所述排出温度传感器43对压缩机2的排出制冷剂温度Td进行检测，所述吸入温度传感器44对压缩机2的吸入制冷剂温度Ts进行检测，所述室内冷凝器温度传感器46对室内冷凝器4的温度(流过室内冷凝器4的制冷剂的温度或室内冷凝器4自身的温度：室内冷凝器温度TCI)进行检测，所述室内冷凝器压力传感器47对室内冷凝器4的压力(刚从室内冷凝器4流出之后的制冷剂压力：室内冷凝器出口压力Pci)进行检测，所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：吸热器温度Te)进行检测，所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流出之后的制冷剂的压力)进行检测，所述空调操作部53用于对设定温度或空调运转的切换进行设定，所述室外热交换器温度传感器54对室外热交换器7的温度(在本实施方式中刚从室外热交换器7排出之后的排出制冷剂温度TXO)进行检测，所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(在本实施方式中刚从室外热交换器7排出之后的排出制冷剂压力PXO)进行检测。
除了上述情况以外，在热泵ECU 11连接有热介质温度传感器79，所述热介质温度传感器79对从制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路流出并在热介质回路中循环的热介质温度Tw(以下，称为“冷机水温”)进行检测。
另一方面，在热泵ECU 11的输出连接有压缩机2、室外送风机(未图示)、室内送风机(鼓风扇)27、吸入切换挡板26、空气混合挡板28、室外膨胀阀6、室内膨胀阀8、电磁阀17、21、22、35、74的各电磁阀、辅助加热器23、冷机膨胀阀73。热泵ECU 11基于各传感器的输出、输入到空调操作部53的设定和来自车辆控制器35的信息来对它们进行控制。
在以上述构成的车用空调装置1中，当进行制热运转时，在室外热交换器7中制冷剂蒸发，从外部气体吸热以使室外热交换器7变成低温，因此，外部气体中的水分结霜并附着在室外热交换器7的表面。因此，需要对室外热交换器7进行除霜，此时，在车用空调装置1中，通过根据车辆的状况适当地选择或切换执行多个除霜运转模式，以进行室外热交换器7的除霜。
具体而言，在本实施方式的车用空调装置1中适当地选择并执行所谓的热气除霜模式和吸热除霜模式并执行，在所述热气除霜模式中，进行由热气实现的除霜，在吸热除霜模式中，使在制冷剂回路R中循环的制冷剂在制冷剂-热介质热交换器64或吸热器9中进行吸热并在室外热交换器7中进行散热。
在热气除霜模式中，除霜不均匀的情况少、容易控制，但由于制冷剂的温度调节仅依赖于压缩机2，因此，在除霜能力小且外部气体温度极低的情况下，有时无法可靠地除霜。
另一方面，吸热除霜模式通过制冷剂-热介质热交换器64或吸热器9进行向制冷剂的吸热，并且通过利用压缩机2进行压缩，以使制冷剂变成高温高压。此外，由于能使用辅助热源，因此，除霜能力高，且即使外部气体温度极低也能使用。
因此，在本实施方式的车用空调装置1中，通过基于根据车辆的状况(室外热交换器的尺寸、压缩机的容量、外部气体温度等)预先设定的条件(细节将在后文中叙述)选择或切换热气除霜模式或吸热除霜模式，能进行可靠且均匀的除霜。
(热气除霜模式)
在图3中示出通过热气除霜模式进行室外热交换器7的除霜时的制冷剂回路R中的制冷剂的流动。
在热气除霜模式中，热泵ECU 11保持制冷剂回路R处于制热运转的状态，将室外膨胀阀6的阀开度设为全开，使压缩机2运转，并使从压缩机2排出的高温、高压的制冷剂流入室内冷凝器4。在此，在热气除霜模式中将制冷剂的热量用于除霜中，因此，制冷剂仅经过室内冷凝器4而几乎不会冷凝。从室内冷凝器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13F流至制冷剂配管13H，并经过室外膨胀阀6流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的高温、高压的制冷剂在室外热交换器7中散热以使结霜融解。在室外热交换器7中，通过制冷剂的显热和潜热进行除霜。因此，在热气除霜模式中，能在室外热交换器7中进行均匀的除霜。另外，除霜中，使室外送风机停止，并在设置格栅门的情况下将该格栅门关闭。
(吸热除霜模式)
在吸热除霜模式中，例如存在使制冷剂-热介质热交换器64作为吸热器发挥作用的冷机除霜模式和使用吸热器9的制冷循环除霜。以下，对冷机除霜模式以及制冷循环除霜模式进行说明。
(1)冷机除霜
在图4中示出通过冷机除霜模式进行室外热交换器7的除霜时的制冷剂回路R中的制冷剂的流动。
热泵ECU 11在冷机除霜模式中将电磁阀17打开，使从室外热交换器7流出的制冷剂经过接收干燥器14、过冷却部16以及止回阀18，并流入制冷剂配管72。此外，ECU 11将冷机膨胀阀73以及电磁阀74打开，并使制冷剂流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64A。制冷剂在制冷剂流路64A中从在热介质回路61中循环的热介质吸热。
热泵ECU 11通过将室内膨胀阀8和电磁阀32中的至少任一方封堵，以使吸热之后的制冷剂经由制冷剂配管75流入制冷剂配管13D、13A，将室外膨胀阀6的阀开度设为全开，使压缩机2运转，以使制冷剂流入压缩机2。接着，使在压缩机2中被压缩并排出的高温、高压的制冷剂流入室内冷凝器4。流入室外热交换器7的高温、高压的制冷剂在室外热交换器7中散热以使结霜融解。在室外热交换器7中，通过制冷剂的潜热进行除霜。另外，除霜中，使室外送风机停止，并在设置格栅门的情况下将该格栅门关闭。
在冷机除霜模式中，除霜能力不仅依赖于压缩机2的能力，还依赖于制冷剂-热介质热交换器64中的制冷剂的吸热程度。不过，例如能使作为设置于热介质回路61的辅助热源的水加热加热器(ECH)适当地动作，并使在热介质回路61中循环的热介质的温度上升。因此，通过辅助使用水加热加热器对制冷剂-热介质热交换器64中的制冷剂从热介质的吸热量进行补充，能对冷机除霜模式中的除霜能力进行补充。
(2)制冷循环除霜
在图5中示出通过制冷循环除霜模式进行室外热交换器7的除霜时的制冷剂回路R中的制冷剂的流动。
热泵ECU 11在制冷循环除霜模式中，将电磁阀17打开，使从室外热交换器7流出的制冷剂经过接收干燥部14、过冷却部16以及止回阀18流入制冷剂配管72。此外，热泵ECU 11将室内膨胀阀8以及电磁阀32打开以使制冷剂流入吸热器9，并使其在吸热器9中吸热而蒸发。此时，使室内送风机27运转，使其以吹出的空气通风至吸热器9的方式动作。热泵ECU 11使在吸热器9中蒸发而吸热的制冷剂流入制冷剂配管13D、13A，将室外膨胀阀6的阀开度设为全开并使压缩机2运转，并且使制冷剂流入压缩机2。接着，使在压缩机2中被压缩并排出的高温、高压的制冷剂经过室内冷凝器4、室外膨胀阀6流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的高温制冷剂在室外热交换器7中散热以使结霜融解。在室外热交换器7中，通过制冷剂的潜热进行除霜。另外，除霜中，使室外送风机停止，并在设置格栅门的情况下将该格栅门关闭。
在制冷循环除霜模式中，除霜能力不仅依赖于压缩机2的能力，还依赖于吸热器9中的制冷剂的吸热程度。因此，作为辅助热源，通过使空气加热加热器(PTC)等辅助加热器23适当地动作以对车室内的制热进行补充，还能对吸热器9中的向制冷剂的吸热量进行补充，从而能对制冷循环除霜模式中的除霜能力进行补充。
(关于除霜模式的选择或切换的条件的设定)
如上所述，除霜模式的选择以及切换是基于预先设定的条件进行的。在本实施方式中，在热泵ECU 11除了预先设定有选择在从未进行除霜的状态产生了除霜的需要的情况下进行除霜时的除霜模式的条件、从热气除霜模式向吸热除霜模式切换的切换条件以外，还预先设定有在吸热除霜模式中使辅助热源动作的动作条件、使除霜结束的除霜结束条件等。
(1)热气除霜模式或吸热除霜模式的选择
如上所述，热气除霜模式容易控制且能实现均匀的除霜，因此，在能通过热气除霜模式除霜的状况下，优选能尽可能地进行由热气除霜模式实现的除霜。然而，在外部气体温度是极低温度的情况或难以根据车辆的状况实现由热气除霜模式实现的除霜的情况下，热泵ECU 11选择吸热除霜模式。
因此，在车用空调装置1中，在热泵ECU 11中，对热气除霜优先条件进行设定，以作为在从未进行除霜的状态产生了需要除霜的情况下优先选择热气除霜模式的条件。
热气除霜优先条件例如能根据外部气体温度设定，即设定为相对于外部气体温度的阈值。在上述情况下，在热泵ECU 11中，在外部气体温度满足热气除霜优先条件的情况下优先选择热气除霜模式，并在外部气体温度不满足热气除霜优先条件的情况下选择吸热除霜模式。
在图6中示出压缩的容量、室外热交换器的开口面积和外部气体温度(阈值)之间的关系。此外，在图7中示出表示外部气体温度Tam与除霜指标P之间的关系的图表。在此，除霜指标P示出室外热交换器的开口面积/压缩机的容量、或者室外热交换器的开口面积/压缩机的最大发热量(最大电力)。
如图6所示，压缩机的容量(容积)或压缩机的最大发热量(最大电力)越大则除霜能力越高，室外热交换器的开口面积越小则除霜越容易。此外，图7中的除霜指标P示出值越大则室外热交换器的开口面积相对于压缩机的发热量越大，因此，除霜所需的散热量变多。因此，如图7所示，除霜指标P越大，则设想吸热除霜模式比热气除霜模式更适合的外部气体温度Tam越高。
这样，根据压缩机的容量与室外热交换器的开口面积之间的关系对相对于外部气体温度的阈值Tx进行设定，以例如如图6所示作为优先选择热气除霜模式的热气除霜优先条件。在热泵ECU 11中，在外部气体温度Tam高于阈值Tx的情况下优先选择热气除霜模式，在外部气体温度Tam低于阈值Tx的情况下选择吸热除霜模式。另外，热泵ECU 11获取由外部气体温度传感器33检测出的外部气体温度Tam，并与确定为热气除霜优先条件的阈值Tx进行比较。
此时，优选相对于阈值Tx设定迟滞(α1、α2)，并以如下方式确定热气除霜优先条件。
即，
在外部气体温度Tam≥阈值Tx+α1的情况下，选择热气除霜模式，
在外部气体温度Tam≤阈值Tx－α2的情况下，选择吸热除霜模式。
(2)从热气除霜模式向吸热除霜模式的切换
此外，在通过热气除霜模式进行除霜时，在根据车辆的状况切换至吸热除霜模式的情况下，例如对相对于制冷剂温度阈值Trt1或相对于制冷剂压力的阈值Prt1进行设定，以作为除霜模式切换条件。
即使通过热气除霜模式开始除霜，制冷剂的温度或压力低于预先设定的阈值(温度阈值Trt1、压力阈值Prt1)的情况或几乎不变化等状态持续了规定时间TP1的情况下，热泵ECU 11从热气除霜模式切换至吸热除霜模式。
例如，对压缩机2的吸入制冷剂温度Ts、压缩机2的排出制冷剂温度Td、刚从室外热交换器7排出之后的排出制冷剂温度TXO等进行检测并用作制冷剂温度。例如，对压缩机2的吸入制冷剂压力Ps、压缩机2的排出制冷剂压力Pd、刚从室外热交换器7排出之后的排出制冷剂压力PXO等进行检测并用作制冷剂压力。
(3)执行由吸热除霜模式实现的除霜时的辅助热源的动作
此外，在热泵ECU 11设定有在执行由吸热除霜模式实现的除霜时确定是否使辅助热源动作的动作条件以及使辅助热源的动作停止的动作停止条件。
在冷机除霜模式中，在冷机水温(热介质温度)Tw低于设定为动作条件的温度Twt1的情况下，使作为辅助热源的水加热加热器(ECH)动作。此外，在冷机水温Tw高于设定为动作停止条件的温度Twt2的情况下，也可以使水加热加热器的动作停止。
在制冷剂循环除霜模式中，在车室内温度Tin低于设定为动作条件的温度Tin1的情况下，使作为辅助热源的辅助加热器23动作。此外，在车室内温度Tin高于设定为动作停止条件的温度Tin2的情况下，也可以使辅助加热器23的动作停止。
(4)除霜结束
在本实施方式中，还设定相对于制冷剂温度的阈值Trt2或相对于制冷剂压力的阈值Prt2，以作为结束除霜时的除霜结束条件。在热泵ECU11中，在制冷剂的温度或压力高于预先设定的阈值(阈值的温度Trt2、压力Prt2)的状态经过了规定时间TP2的情况下，使除霜模式的执行结束。
(除霜模式选择、切换处理)
以下，参照图8、图9的流程图，对本实施方式的车用空调装置中的除霜模式选择、切换处理进行说明。在以下的说明中，对(1)应用热气除霜模式和冷机除霜模式的示例(图8)和应用热气除霜模式和制冷循环除霜模式的示例(图9)这两个示例进行说明。
(1)使用热气除霜模式和冷机除霜模式的情况
当通过自动操作或针对空调操作部53的手动操作选择除霜运转时，作为有除霜要求(步骤S11)，热泵ECU 11获取由外部气体温度传感器33检测出的外部气体温度Tam。热泵ECU 11将外部气体温度Tam与相对于预先设定的外部气体温度的阈值Tx进行比较(步骤S12)。在步骤S12中，在外部气体温度Tam为阈值Tx以上的情况下，热泵ECU11选择热气除霜模式(步骤S13)。另外，在外部气体温度Tam小于阈值Tx的情况下，选择冷机除霜模式以作为吸热除霜模式(步骤S15)。
从通过步骤S13的热气除霜模式开始室外热交换器7的除霜起，从吸入温度传感器44、排出温度传感器43以及室外热交换器温度传感器54中的任一个获取制冷剂温度(Ts、Td、TXO中的任一个)，并在制冷剂温度Tr低于预先确定的阈值温度Trt1的状态持续了规定时间的情况下(步骤S14中的“是”)，从热气除霜模式切换至吸热除霜模式(步骤S15)。在制冷剂温度低于预先确定的温度阈值Trt1的状态并未持续规定时间的情况下，不进行除霜模式的切换而进入步骤S19。另外，在步骤S14中，热泵ECU 11也可以对制冷剂压力进行监视以代替制冷剂温度。在上述情况下，热泵ECU 11从排出压力传感器42、室外热交换器压力传感器56等中获取制冷剂压力(Ps、Pd、PXO中的任一个)，并在制冷剂压力低于预先确定的压力阈值Prt1的状态持续了规定时间的情况下(步骤S14中的“是”)，从热气除霜模式切换至吸热除霜模式(步骤S15)。在制冷剂压力低于预先确定的压力的阈值Prt1的状态并未持续规定时间的情况下，不进行除霜模式的切换而进入步骤S19(步骤S14中的“否”)。
通过在步骤S12中外部气体温度Tam小于阈值Tx的情况以及步骤S14中因制冷剂温度低于阈值Trt1或制冷剂压力低于阈值Prt1而选择吸热除霜模式的情况下，通过冷机除霜模式进行除霜以作为吸热除霜模式(步骤S15)。
在由冷机除霜模式实现的除霜中，热泵ECU 11对冷机水温Tw是否高于规定温度Twt1进行监视(步骤S16)。在冷机水温Tw高于规定温度Twt1的情况下使水加热加热器不动作(步骤S17)，在冷机水温Tw低于规定温度Twt1的情况下使水加热加热器动作(步骤S18)，并持续冷机除霜模式。
另外，在使水加热加热器动作之后冷机水温Tw上升成高于规定温度Twt2的情况下，也可以使水加热加热器的动作停止。
在制冷剂温度Tr高于预先确定的温度阈值Trt2的状态或制冷剂压力高于预先确定的压力阈值Prt2的状态持续规定时间TP2之前，热泵ECU 11持续除霜(步骤S19、步骤S20)。在制冷剂温度Tr高于预先确定的温度阈值Trt2的状态或制冷剂压力高于预先确定的压力阈值Prt2的状态持续了规定时间的情况下，热泵ECU 11结束除霜(步骤S21)。
(2)使用热气除霜模式和制冷循环除霜模式的情况
当通过自动操作或是针对对空调操作部53的手动操作选择除霜运转时，作为有除霜要求(步骤S31)，热泵ECU 11获取由外部气体温度传感器33检测出的外部气体温度Tam。热泵ECU 11将外部气体温度Tam与相对于预先设定的外部气体温度的阈值Tx进行比较(步骤S32)。在步骤S32中，在外部气体温度Tam为阈值Tx以上的情况下，热泵ECU 11选择热气除霜模式(步骤S33)。另外，在外部气体温度Tam小于阈值Tx的情况下，选择制冷循环除霜模式以作为吸热除霜模式(步骤S35)。
从通过步骤S33的热气除霜模式开始室外热交换器7的除霜起，从吸入温度传感器44、排出温度传感器43以及室外热交换器温度传感器54中的任一个中获取制冷剂温度(Ts、Td、TXO中的任一个)，并在制冷剂温度低于预先确定的阈值温度Trt1的状态持续了规定时间的情况下(步骤S34中的“是”)，从热气除霜模式切换至吸热除霜模式(步骤S35)。在制冷剂温度低于预先确定的温度的阈值Trt1的状态并未持续规定时间的情况下，不对除霜模式进行切换而进入步骤S39(步骤S34中的“否”)。另外，热泵ECU 11也可以在步骤S34中对制冷剂压力进行监视来代替制冷剂温度。在上述情况下，热泵ECU 11从排出压力传感器42、室外热交换器压力传感器56等中获取制冷剂压力(Ps、Pd、PXO中的任一个)，并在制冷剂压力低于预先确定的压力阈值Prt1的状态持续了规定时间的情况下(步骤S34中的“是”)，从热气除霜模式切换至吸热除霜模式(步骤S35)。在制冷剂压力低于预先确定的压力的阈值Prt1的状态并未持续规定时间的情况下，不对除霜模式进行切换而进入步骤S39(步骤S34中的“否”)。
在步骤S32中外部气体温度Tam小于阈值Tx的情况以及在步骤S34中因制冷剂温度低于阈值Trt1或者制冷剂压力低于阈值Prt1而选择吸热除霜模式的情况下，通过制冷循环除霜模式进行除霜以作为吸热除霜模式(步骤S35)。
热泵ECU11在由制冷循环除霜模式实现的除霜中对车室内温度Tin是否高于规定温度Tint1进行监视(步骤S36)。在车室内温度Tin高于规定温度Tint1的情况下使辅助加热器23不动作(步骤S37)，在车室内温度Tin低于规定温度Tint1的情况下使辅助加热器23动作(步骤S38)，并持续制冷循环除霜模式。
另外，在使辅助加热器23动作之后车室内温度Tin上升成高于规定温度Tint2的情况下，也可以使辅助加热器23的动作停止。
在制冷剂温度Tr高于预先确定的温度的阈值Trt2的状态或制冷剂压力高于预先确定的压力的阈值Prt2的状态持续规定时间之前，热泵ECU 11持续除霜(步骤S39、步骤S40)。在制冷剂温度Tr高于预先确定的温度的阈值Trt2的状态或制冷剂压力高于预先确定的压力的阈值Prt2的状态持续了规定时间的情况下，热泵ECU 11结束除霜(步骤S41)。
如以上说明的那样，根据本实施方式的车用空调装置1，热泵ECU11能执行包括热气除霜模式和吸热除霜模式(冷机除霜模式或制冷循环除霜模式)的多个除霜模式。接着，依照预先确定的热气除霜优先条件优先执行能以简单的控制实现均匀的除霜的热气除霜模式，并且在难以通过热气除霜模式除霜的情况下执行吸热除霜模式。由此，无论状况如何均能进行可靠且均匀的除霜。
以上，参照附图对本发明实施方式进行详细叙述，但具体结构并不局限于这些实施方式，即使是未脱离本发明的宗旨的范围的设计的改变等，也包含在本发明中。
(符号说明)
1车用空调装置；2压缩机；3空气流通路径；4室内冷凝器；6室外膨胀阀；7室外热交换器；8室内膨胀阀；9吸热器；11热泵ECU(控制装置)；64制冷剂-热介质热交换器；73冷机膨胀阀。

Claims (10)

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；室外热交换器，所述室外热交换器在所述制冷剂与外部气体之间进行热交换；制冷剂回路，所述制冷剂回路具有从吸热对象吸热的吸热用热交换器；以及控制装置，所述控制装置对所述制冷剂回路进行控制，其特征在于，
所述控制装置能选择性地执行包括热气除霜模式和吸热除霜模式的多个除霜模式，
在所述热气除霜模式中，通过在所述压缩机中压缩的所述制冷剂对所述室外热交换器进行除霜，
在所述吸热除霜模式中，在所述吸热对象中吸热，并且通过在所述压缩机中压缩的所述制冷剂对所述室外热交换器进行除霜，
设定有优先选择所述热气除霜模式的热气除霜优先条件。
2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
所述热气除霜优先条件是根据外部气体温度设定的，
在所述外部气体温度满足所述热气除霜优先条件的情况下，优先选择所述热气除霜模式，在所述外部气体温度不满足所述热气除霜条件的情况下，选择所述吸热除霜模式。
3.如权利要求1或2所述的车用空调装置，其特征在于，
所述热气除霜优先条件是基于所述室外热交换器的开口面积以及所述压缩机的容量中的至少一方确定的外部气体温度。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
在执行所述热气除霜模式的过程中，在所述制冷剂温度低于阈值Trt1的状态持续了规定时间TP1的情况下，所述控制装置切换并执行所述吸热除霜模式。
5.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，
在执行所述热气除霜模式的过程中，在所述制冷剂压力低于阈值Prt1的状态持续了规定时间TP1的情况下，所述控制装置切换并执行所述吸热除霜模式。
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，
所述吸热除霜模式包括冷机除霜模式，在所述冷机除霜模式中，所述吸热用热交换器是在循环于所述热介质回路的热介质与所述制冷剂之间进行热交换的制冷剂-热介质热交换器。
7.如权利要求6所述的车用空调装置，其特征在于，
在执行所述冷机除霜模式的过程中，在所述热介质温度低于规定温度Twt1的情况下，所述控制装置使辅助热源动作，所述辅助热源设置于所述热介质回路并对所述热介质进行加热。
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，
所述吸热除霜模式包括制冷循环除霜模式，在所述制冷循环除霜模式中，所述吸热用热交换器是使所述制冷剂从供给至车室内的空气吸热的吸热器。
9.如权利要求8所述的车用空调装置，其特征在于,
在执行所述制冷循环除霜模式的过程中，在所述车室内温度低于规定温度Ti nt1的情况下，所述控制装置使辅助热源动作，所述辅助热源对流入所述车室内的空气进行加热。
10.如权利要求1至9中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述制冷剂温度为预先确定的阈值Trt2以上的状态或所述制冷剂压力为预先确定的阈值Prt2以上的状态持续了规定时间P2的情况下，所述控制装置使所述除霜模式的执行结束。
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