DE112013004519T5

DE112013004519T5 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE112013004519T5
Application number: DE112013004519.2T
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Yokoo Yasuhiro; c/o Denso Corporation Higuchi Terukazu; c/o Denso Corporation Yanagimachi Yoshinori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-06-03
Also published as: JP2014058209A; JP5920133B2; US20150239322A1; US10137758B2; WO2014045537A1

Abstract

Eine Fahrzeugklimaanlage umfasst: einen Wärmepumpenkreislauf (10) mit einem Innenwärmetauscher (18), der den Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und einer Blasluft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, durchführt, und eine Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung (15a, 20), die zwischen einem Kältemittelkreis einer Kühlbetriebsart, in der die Blasluft in dem Innenwärmetauscher (18) gekühlt wird, und einem Kältemittelkreis einer Nichtkühlbetriebsart, in der die Blasluft in dem Innenwärmetauscher (18) nicht gekühlt wird, umschaltet; und eine Kältemittelkreissteuerung (50a), die einen Betrieb der Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung (15a, 20) steuert. Die Kältemittelkreissteuerung (50a) führt eine Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung durch, in der während einer vorbestimmten Zeitspanne unterbunden wird, dass der Kältemittelkreis der Kühlbetriebsart ausgewählt wird, nachdem die Nichtkühlbetriebsart ausgewählt wurde Folglich können das Fensterbeschlagen oder die Geruchsbildung, die durch die Verdampfung eines Kondenswassers, das an dem Innenverdampfer haftet, beschränkt werden

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr., 2012-203833 , eingereicht am 18. September 2012, und hat diese hier per Referenz eingebunden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage, die einen Wärmepumpenkreislauf umfasst, der Luft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, kühlt oder heizt.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise wird eine derartige Art von Klimaanlage in dem Patentdokument 1 beschrieben. In der herkömmlichen Technologie umfasst ein Wärmepumpenkreislauf einen Innenkondensator und einen Innenverdampfer als Innenwärmetauscher, die eine Blasluft heizen oder kühlen, und ist derart aufgebaut, dass er fähig ist, zwischen einem Kältemittelkreis, der die Blasluft in dem Innenverdampfer in einer Kühlbetriebsart kühlt, und einem Kältemittelkreis, der die Blasluft in dem Innenkondensator in einer Heizbetriebsart heizt, umzuschalten.
Die Kühlbetriebsart und die Heizbetriebsart werden automatisch und selektiv basierend auf einer Außenlufttemperatur, einer Festlegungstemperatur, einer Sonnenstrahlungsmenge, einer Fahrzeuginnentemperatur und einem Zustand eines Klimaanlagenschalters geschaltet.
Dokument des bisherigen Stands der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3538845

Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch kann gemäß Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung in der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technologie die Kühlbetriebsart insbesondere in einer Jahreszeit mit mittlerer Temperatur, wie etwa im Frühling oder Herbst, manchmal gemäß einer umliegenden Umgebung oder einer Bedienung eines Insassen auf die Heizbetriebsart geändert werden.
In der Kühlbetriebsart wird die Blasluft in dem Innenverdampfer (Innenwärmetauscher) gekühlt, so dass sie kleiner oder gleich einer Taupunkttemperatur ist, und folglich wird auf einer Oberfläche des Innenverdampfers kondensiertes Wasser erzeugt Wenn die Kühlbetriebsart folglich auf die Heizbetriebsart geschaltet wird, kann das Kondenswasser auf der Oberfläche des Innenverdampfers verdampft, um in der Heizbetriebsart in den Fahrzeugraum geblasen zu werden, wodurch ein Beschlagen des Fensters oder eine Geruchsbildung bewirkt wird.
Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Punkte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, das Beschlagen eines Fensters und die Geruchsbildung aufgrund einer Verdampfung von Kondenswasser, das an einem Innenwärmetauscher haftet, zu begrenzen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Fahrzeugklimaanlage: einen Wärmepumpenkreislauf mit einem Innenwärmetauscher, der den Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und einer Blasluft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, durchführt, und eine Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung, die zwischen einem Kältemittelkreis einer Kühlbetriebsart, in der die Blasluft in dem Innenwärmetauscher gekühlt wird, und einem Kältemittelkreis einer Nichtkühlbetriebsart, in der die Blasluft den Innenwärmetauscher durchläuft, ohne gekühlt zu werden, umschaltet; und eine Kältemittelkreissteuerung, die einen Betrieb der Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung steuert Die Kältemittelkreissteuerung führt eine Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung durch, in der während einer vorbestimmten Zeitspanne unterbunden wird, dass der Kältemittelkreis der Kühlbetriebsart ausgewählt wird, nachdem die Nichtkühlbetriebsart ausgewählt wurde.
Folglich kann das Umschalten von dem Kältemittelkreis der Kühlbetriebsart auf den Kältemittelkreis der Nichtkühlbetriebsart beschränkt werden, und somit kann das Fensterbeschlagen oder die Geruchsbildung, die durch die Verdampfung von Kondenswasser, das an dem Innenwärmetauscher haftet, begrenzt werden.
Da die „Kühlbetriebsart” in der vorliegenden Offenbarung eine Betriebsart ist, in der die Blasluft in dem Innenwärmetauscher gekühlt wird, umfasst die „Kühlbetriebsart” zum Beispiel eine Betriebsart (Entfeuchtungsheizbetriebsart), in der die Blasluft in dem Innenwärmetauscher gekühlt wurde, erneut geheizt wird, um in den Fahrzeugraum geblasen zu werden.
Andererseits ist die „Nichtkühlbetriebsart” in der vorliegenden Offenbarung eine Betriebsart, in der die Blasluft nicht in dem Innenwärmetauscher gekühlt wird. Die „Nichtkühlbetriebsart” kann eine Betriebsart sein, in der eine Temperaturregulierung der Blasluft außer das Kühlen der Blasluft in dem Innenwärmetauscher durchgeführt wird. Die „Nichtkühlbetriebsart” umfasst eine Betriebsart, in der die Blasluft in dem Innenwärmetauscher geheizt wird, und eine Betriebsart (Luftblasbetriebsart), in der weder das Kühlen noch das Heizen der Blasluft in dem Innenwärmetauscher durchgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schemadiagramm, das eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist ein Schemadiagramm, das einen elektrischen Steuerabschnitt der Fahrzeugklimaanlage gemäß der Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerverarbeitung der Fahrzeugklimaanlage gemäß der Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil der Steuerverarbeitung der Fahrzeugklimaanlage gemäß der Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil der Steuerverarbeitung der Fahrzeugklimaanlage gemäß der Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil der Steuerverarbeitung der Fahrzeugklimaanlage gemäß der Ausführungsform zeigt.
Ausführungsformen zur Nutzung der Erfindung
Eine Ausführungsform wird nachstehend unter Bezug auf 1 bis 6 beschrieben. Eine Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform wird für ein Elektrofahrzeug verwendet, das eine Antriebskraft zum Fahren von einem Elektromotor zum Fahren erhält, In dem Elektrofahrzeug wird Elektrizität von einer externen Leistungsquelle (Netzstromquelle) für eine Batterie B, die eine elektrische Speichervorrichtung ist, zu einer Stoppzeit des Fahrzeugs geliefert, und die in der Batterie B gespeicherte Leistung wird an den Elektromotor zum Fahren geliefert, um das Fahrzeug zu einer Fahrzeit des Fahrzeugs anzutreiben.
Ferner wird in dem Elektrofahrzeug der vorliegenden Ausführungsform die in der Batterie B gespeicherte Elektrizität (elektrische Energie) durch eine später beschriebene Klimatisierungssteuerung 50 an eine Vielfalt von elektrischen Komponenten der Fahrzeugklimaanlage 1 geliefert, wodurch die Fahrzeugklimaanlage 1 betrieben wird Mit anderen Worten wird die Klimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform durch die Lieferung von in der Batterie B gespeicherter Elektrizität betrieben.
Als nächstes werden detaillierte Aufbauten der Fahrzeugklimaanlage 1 unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben. Die Fahrzeugklimaanlage 1 umfasst einen Wärmepumpenkreislauf 10 (Dampfkompressionskältekreislauf), der als eine Temperaturregulierungsvorrichtung verwendet wird, die eine Temperatur von Luft reguliert, die in einen Fahrzeugraum geblasen wird, eine Innenklimatisierungseinheit 30 zum Blasen der Luft, deren Temperatur durch den Wärmepumpenkreislauf 10 reguliert wurde, in den Fahrzeugraum, und die Klimatisierungssteuerung 50, die Betriebe der Vielfalt an elektrischen Komponenten der Fahrzeugklimaanlage 1 steuert.
Erstens ist der Wärmepumpenkreislauf 10 aufgebaut, um fähig zu sein, zwischen einem Kältemittelkreis einer Heizbetriebsart, in der die Blasluft geheizt wird, um den Fahrzeugraum zu heizen, und einem Kältemittelkreis einer Kühlbetriebsart, in der die Blasluft gekühlt wird, um den Fahrzeugraum zu kühlen, und einem Kältemittelkreis einer Entfrostungsbetriebsart, in der ein Frost entfernt wird, wenn der Frost auf einem Außenwärmetauscher 16 erzeugt wird, der als ein Verdampfer wirkt, der in der Heizbetriebsart ein Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 verdampft, umzuschalten.
In 1 ist eine Kältemittelströmung in der Heizbetriebsart durch weiße Pfeile gezeigt, eine Kältemittelströmung in der Kühlbetriebsart ist durch schwarze Pfeile gezeigt, und eine Kältemittelströmung in der Entfrostungsbetriebsart ist durch kreuzschraffierte Pfeile gezeigt.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 umfasst einen Kompressor 11, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt, einen Innenkondensator 13 und einen Innenverdampfer 18 als Innenwärmetauscher, die eine Blasluft heizen oder kühlen, eine feste Heizdrossel 14 und eine feste Kühldrossel 17 als Dekompressionsvorrichtungen, die das Kältemittel dekomprimieren und expandieren, und ein Öffnungs-Schließventil 15a und ein Dreiwegeventil 20 als ein Beispiel für eine Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 verwendet ein HFC-Kältemittel (z. B. R134a) als Kältemittel und wirkt als ein unterkritischer Dampfkompressionskältekreislauf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt HFO-Kältemittel (z. B. R1234yf) kann verwendet werden. Ferner wird Kältemittelöl zum Schmieren des Kompressors 11 in das Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kältemittelöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel in dem Kreislauf.
Der Kompressor 11 ist im Inneren einer Fahrzeugmotorhaube angeordnet, die sich außerhalb des Fahrzeugraums befindet Der Kompressor 11 saugt das Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 an, komprimiert es und stößt es aus. Der Kompressor 11 ist als ein elektrischer Kompressor aufgebaut, in dem ein Kompressionsmechanismus 11a mit fester Kapazität durch einen Elektromotor 11b angetrieben wird. Spezifischer kann eine Vielfalt an Kompressionsmechanismen, wie etwa ein Spiralkompressionsmechanismus oder ein Flügelzellenkompressionsmechanismus, als der Kompressionsmechanismus 11a mit fester Kapazität verwendet werden.
Der Elektromotor 11b ist ein Wechselstrommotor, in dem sein Betrieb (Drehzahl) durch eine Wechselspannung gesteuert wird, die von einem Inverter 61 ausgegeben wird, Der Inverter 61 gibt eine Wechselspannung mit einer Frequenz aus, die von einem Steuersignal abhängt, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird Durch diese Steuerung der Frequenz (Drehzahl) wird eine Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 geändert. Daher wirkt der Elektromotor 11b als eine Ausstoßkapazitätsänderungsvorrichtung des Kompressors 11.
Eine Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 ist mit einer Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 13 verbunden Der Innenkondensator 13 ist in einem Gehäuse 31 angeordnet, das einen Luftdurchgang von Luft definiert, die in der Innenklimatisierungseinheit 30 in den Fahrzeugraum geblasen wird Der Innenkondensator 13 ist ein Heizwärmetauscher, der die Blasluft über den Wärmeaustausch zwischen der Blasluft und dem durch ein Inneres des Innenkondensators 13 strömende Kältemittel heizt.
Eine Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 13 ist durch die feste Heizdrossel 14 mit einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 verbunden. Eine Mündung oder eine Kapillarröhre kann zum Beispiel als die feste Heizdrossel 14 verwendet werden. Nicht nur die feste Drossel, sondern auch ein variabler Drosselmechanismus, wie etwa ein elektrisches Expansionsventil mit einer vollständigen Öffnungsfunktion können als die feste Heizdrossel 14 verwendet werden, solange die feste Heizdrossel 14 fähig ist, das Kältemittel in der Heizbetriebsart zu dekomprimieren.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Umleitungsdurchgang 15 bereitgestellt, der das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel unter Umgehung der festen Heizdrossel 14 in Richtung der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 leitet In dem Umleitungsdurchgang 15 ist das Öffnungs-Schließventil 15a, das den Umleitungsdurchgang 15 öffnet oder schließt, angeordnet.
Das Öffnungs-Schließventil 15a ist ein Beispiel für die Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung, die zwischen dem Kältemittelkreis in der Kühlbetriebsart, dem Kältemittelkreis in der Heizbetriebsart und dem Kältemittelkreis in der Entfrostungsbetriebsart umschaltet Das Öffnungs-Schließventil 15a ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Betrieb von einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird Insbesondere ist das Öffnungs-Schließventil 15a der vorliegenden Ausführungsform in der Kühlbetriebsart und der Entfrostungsbetriebsart offen und ist in der Heizbetriebsart geschlossen.
Ein Druckabfall, der erzeugt wird, wenn das Kältemittel den Umleitungsdurchgang 15 in einem Zustand, in dem das Öffnungs-Schließventil 15a offen ist, durchläuft, ist erheblich kleiner als ein Druckabfall, der erzeugt wird, wenn das Kältemittel die feste Heizdrossel 14 in einem Zustand, in dem das Öffnungs-Schließventil 15a geschlossen ist, durchläuft. Daher strömt in dem Zustand, in dem das Öffnungs-Schließventil 15a offen ist, nahezu der gesamte Durchsatz des Kältemittels, das aus dem Außenwärmetauscher 16 durch den Umleitungsdurchgang 15 strömt, zu der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16.
Der Außenwärmetauscher 16 ist im Inneren der Fahrzeugmotorhaube angeordnet und führt den Wärmeaustausch zwischen dem in dem Außenwärmetauscher 16 strömenden Kältemittel auf einer strömungsabwärtigen Seite des Innenkondensators 13 und einer Luft (Außenluft) durch, die von einem Gebläseventilator 16a außerhalb des Fahrzeugraums geblasen wird Der Gebläseventilator 16a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (Luftblaskapazität) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
Eine Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 ist mit dem Dreiwegeventil 20 verbunden und ist ein Beispiel für die Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung, die zusammen mit dem Öffnungs-Schließventil 15a zwischen den Kältemittelkreisen der jeweiligen Betriebsarten umschaltet Das Dreiwegeventil 20 ist ein elektrisches Dreiwegeventil, dessen Betrieb von einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
Insbesondere wählt das Dreiwegeventil 20 in der Kühlbetriebsart einen Kältemittelkreis aus, der die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 und die feste Kühldrossel 17 verbindet, und wählt in der Heizbetriebsart und der Entfrostungsbetriebsart einen Kältemittelkreis aus, der die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 und eine Kältemitteleinlassseite eines Akkumulators 16, der auf der Ansaugseite des Kompressors 11 angeordnet ist, verbindet.
Die feste Kühldrossel 17 ist eine Dekompressionsvorrichtung mit einem der festen Heizdrossel 14 ähnlichen Aufbau. Der Innenverdampfer 18 ist in einer Strömung der Blasluft in dem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Innenkondensators 13 angeordnet. Der Innenverdampfer 18 kann als ein Beispiel für einen Innenwärmetauscher verwendet werden, der den Wärmeaustausch zwischen dem durch den Innenverdampfer 18 strömenden Kältemittel und der Blasluft durchführt, Insbesondere ist der Innenverdampfer 18 ein Beispiel für einen Kühlwärmetauscher, der die Blasluft über den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Blasluft austauscht. Das Dreiwegeventil 20 ist in einer Kältemittelströmung auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Innenverdampfers 18 angeordnet und schaltet den Kältemittelkreis um.
Eine Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 18 ist mit der Einlassseite des Akkumulators 19 verbunden. Der Akkumulator 19 trennt das darin strömende Kältemittel in Gas und Flüssigkeit und lagert ein überschüssiges Kältemittel des Kreislaufs. Ferner ist ein Auslass für gasförmiges Kältemittel des Akkumulators 19 mit der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden.
Als nächstes wird die Innenklimatisierungseinheit 30 beschrieben. Die Innenklimatisierungseinheit 30 ist auf einer Innenseite eines Armaturenbretts (einer Instrumententafel) angeordnet, die sich in einem vorderen Endteil des Fahrzeugraums befindet. Die Innenklimatisierungseinheit 30 ist aufgebaut, um zum Beispiel ein Gebläse 32, den vorstehend beschriebenen Innenverdampfer 18, den Innenkondensator 13 und eine Luftmischklappe 34 im inneren des Gehäuses 31, das als eine Außenschale der Innenklimatisierungseinheit 30 wirkt, aufzunehmen.
Das Gehäuse 31 ist aus Harz (z. B. Polypropylen) mit einem gewissen Elastizitätsgrad und überlegender Festigkeit gefertigt und definiert den Durchgang der Blasluft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll Auf einer strömungsaufwärtigsten Seite des Gehäuses 31 in der Strömung der Blasluft ist eine Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 als eine Innen-Außenluftumschaltvorrichtung, die selektiv eine Innenluft (Luft im Inneren des Fahrzeugraums) und eine Außenluft (Luft außerhalb des Fahrzeugraums) in das Gehäuse 31 einleitet, angeordnet.
Die Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 stellt unter Verwendung einer Innen-Außenluftumschaltklappe kontinuierlich eine Öffnungsfläche einer Außenlufteinleitungsöffnung, durch welche die Außenluft in das Gehäuse 31 eingeleitet wird, und eine Öffnungsfläche einer Innenlufteinleitungsöffnung, durch welche die Innenluft in das Gehäuse 31 eingeleitet wird, ein. Folglich ändert die Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 kontinuierlich ein Verhältnis zwischen einem Durchsatz der Innenluft und einem Durchsatz der Außenluft Die Innen-Außenluftumschaltklappe wird von einem elektrischen Aktuator 62 für die Innen-Außenluftumschaltklappe angetrieben, und ein Betrieb des elektrischen Aktuators 62 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
Auf einer strömungsabwärtigen Seite der Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 in der Luftströmung ist ein Gebläse (Gebläse) 32 angeordnet, das Luft, die über die Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 angesaugt wird, in Richtung des Inneren des Fahrzeugraums bläst. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, in dem ein Zentrifugal-Vielflügelventilator (Sirocco-Ventilator) von einem Elektromotor angetrieben wird und eine Drehzahl (Luftblasmenge) von einer Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
In der Luftströmung strömungsabwärtig von dem Gebläse 32 sind der Innenverdampfer 18 und der Innenkondensator 13, die vorstehend beschrieben sind, in Bezug auf die Strömung der Blasluft in einer Reihenfolge angeordnet der Innenverdampfer 18 → der Innenkondensator 13. Mit anderen Worten ist der Innenverdampfer 18 in der Luftströmung auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Innenkondensators 13 angeordnet.
Auf einer strömungsabwärtigen Seite des Innenkondensators 13 in der Luftströmung sind ein Heizungskern 21 und eine PTC-Heizung 22 als eine Heizvorrichtung, die Luft heizen, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat, angeordnet. Der Heizungskern 21 arbeitet als eine Heizvorrichtung (Wärmeaustauschvorrichtung), die die Blasluft, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat, unter Verwendung von heißem Wasser, das in einer Wasserheizheizung 23 geheizt wurde, als ein Wärmemedium heizt.
Die Wasserheizheizung 23 ist eine elektrische Heizung, die durch Zuführung von Elektrizität Wärme erzeugt, und ein Betrieb der Wasserheizheizung 23 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird Die Wasserheizheizung 23 kann zum Beispiel eine Verbrennungsanlage sein, die durch Verbrennen von Kraftstoff Wärme erzeugt.
Der Heizungskern 21 und die Wasserheizheizung 23 sind über eine Warmwasserleitung verbunden, wodurch ein Kühlmittelwasserkreis 24 bereitgestellt wird, durch den das heiße Wasser zwischen dem Heizungskern 21 und der Wasserheizheizung 23 zirkuliert In dem Kühlmittelwasserkreis 24 ist eine Kühlmittelwasserpumpe 25 angeordnet, um das Kühlmittelwasser zu zirkulieren Die Kühlmittelwasserpumpe 25 ist eine elektrische Wasserpumpe, deren Drehzahl (Zirkulationsmenge des Kühlmittelwassers) von einer Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
Die PTC-Heizung 22 umfasst ein PTC-Element (Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten) und erzeugt Wärme durch Liefern von Elektrizität an das PTC-Element Die PTC-Heizung 22 ist eine elektrische Heizung als eine Heizvorrichtung, die die Luft heizt, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat. Ein Betrieb der PTC-Heizung 22 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
In dem Gehäuse 31 ist die Luftmischklappe 34 angeordnet, welche die Blasluft, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat, in ein Durchsatzverhältnis zwischen einem Durchsatz von Luft, die den Innendkondensator 13, den Heizungskern 21 und die PTC-Heizung 22 durchläuft, und einem Durchsatz von Luft, die den Innenkondensator 13 umgeht, reguliert. Die Luftmischklappe 34 wird von einem elektrischen Aktuator 63 zum Antreiben der Luftmischklappe angetrieben, und ein Betrieb des elektrischen Aktuators 53 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
Ferner sind in einem strömungsabwärtigsten Teil des Gehäuses 31 in der Luftströmung Öffnungslöcher bereitgestellt, durch die eine Blasluft, die den Innenkondensator 13, den Heizungskern 21 und die PTC-Heizung 22 durchlaufen hat, und eine Blasluft, die den Kühlluftumleitungsdurchgang 36, der den Innenkondensator 13, den Heizungskern 21 und die PTC-Heizung 22 umgeht, durchlaufen hat, in den Fahrzeugraum, der ein zu klimatisierender Raum ist, geblasen werden. Als die Öffnungslöcher sind spezifischer ein Entfrosteröffnungsloch 37a, durch das klimatisierte Luft in Richtung einer Innenoberfläche eines Fahrzeugfrontfensters geblasen wird, ein Gesichtsöffnungsloch 37b, durch das die klimatisierte Luft in Richtung eines Oberteils eines Insassen in dem Fahrzeugraum geblasen wird, und ein Fußöffnungsloch 37c, durch das die klimatisierte Luft in Richtung eines Fußebereichs des Insassen geblasen wird, bereitgestellt.
Strömungsabwärtige Seiten des Entfrosteröffnungslochs 37a, des Gesichtsöffnungslochs 37b und des Fußöffnungslochs 37c in der Luftströmung sind durch Kanäle jeweils mit Luftdurchgängen zu einem Entfrosterluftauslass, einem Gesichtsluftauslass und einem Fußluftauslass (von denen keiner in den Zeichnungen gezeigt ist) verbunden, die in dem Fahrzeugraum bereitgestellt sind.
In der Kühlbetriebsart wird ein Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 reguliert, und folglich wird in Bezug auf die in dem Innenverdampfer 18 gekühlte Blasluft das Durchsatzverhältnis zwischen einer Warmluft, die in dem Innenkondensator 13 erneut geheizt wird, und einer Kühlluft, die den Innenkondensator 13 umgeht, reguliert. Gemäß der Regulierung des Durchsatzverhältnisses wird eine Temperatur der Mischluft aus der Warmluft und der Kühlluft, d. h. der in den Fahrzeugraum geblasenen Luft, reguliert.
In der Kühlbetriebsart kann die Luftmischklappe 34 in eine Position betätigt werden, so dass alle Blasluft, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat, unter Umgehung des Innenkondensators 13 in den Kühlluftumleitungsdurchgang 36 strömt.
Auf den strömungsaufwärtigen Seiten des Entfrosteröffnungslochs 37a, des Gesichtsöffnungslochs 37b und des Fußöffnungslochs 37c in der Luftströmung sind jeweils eine Entfrosterklappe 38a, die eine Öffnungsfläche des Entfrosteröffnungslochs 37a reguliert, eine Gesichtsklappe 38b, die eine Öffnungsfläche des Gesichtsöffnungslochs 37b reguliert, und eine Fußklappe 38c, die eine Öffnungsfläche des Fußöffnungslochs 37c reguliert, angeordnet.
Die Entfrosterklappe 38a, die Gesichtsklappe 38b und die Fußklappe 38c arbeiten als eine Luftauslassbetriebsart-Umschaltvorrichtung, die eine Luftauslassbetriebsart umschaltet, und sind durch einen Verbindungsmechanismus oder ähnliches mit einem elektrischen Aktuator 64 zum Antreiben der Luftauslassbetriebsartklappen gekoppelt, um in Verbindung miteinander drehend betrieben zu werden. Ein Betrieb des elektrischen Aktuators 64 wird ebenfalls wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 50 ausgegeben wird.
Die Luftauslassbetriebsart, die von der Luftauslassbetriebsart-Umschaltvorrichtung geschaltet wird, umfasst eine Gesichtsbetriebsart, in welcher der Gesichtsluftauslass ganz offen ist und Luft aus dem Gesichtsluftauslass in Richtung eines Oberteils eines Insassen in dem Fahrzeugraum geblasen wird, eine Zweihöhenbetriebsart, in der sowohl der Gesichtsluftauslass als auch der Fußluftauslass offen sind und Luft in Richtung des Oberteils und eines Fußbereichs des Insassen in dem Fahrzeugraum geblasen wird, und eine Fußbetriebsart, in welcher der Fußluftauslass vollständig offen ist, während der Entfrosterluftauslass ein wenig geöffnet ist und Luft hauptsächlich aus dem Fußluftauslass geblasen wird, und eine Fußentfrosterbetriebsart, in welcher der Fußluftauslass und der Entfrosterluftauslass in einem zueinander vergleichbaren Grad offen sind und Luft sowohl aus dem Fußluftauslass als auch dem Entfrosterluftauslass geblasen wird.
Außerdem kann eine Entfrosterbetriebsart, in welcher der Entfrosterluftauslass vollständig offen ist und Luft aus dem Entfrosterluftauslass in Richtung der Innenoberfläche des Fahrzeugfrontfensters geblasen wird, durch die manuelle Bedienung eines Luftauslassbetriebsart-Wechselschalters, der auf einem Bedienfeld bereitgestellt ist, durch den Insassen ausgewählt werden.
Als nächstes wird ein elektrischer Steuerabschnitt der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die in 2 gezeigte Klimatisierungssteuerung 50 umfasst einen bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und deren periphere Schaltungen. Die Klimatisierungssteuerung 50 führt basierend auf einem in dem ROM gespeicherten Klimatisierungssteuerprogramm eine Vielfalt an Berechnungen und Verarbeitungen durch und steuert eine Vielfalt an Klimatisierungsausstattungen, wie etwa den Inverter des Kompressors 11, das Öffnungs-Schließventil 15a und das Dreiwegeventil 20 als Beispiel für die Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung, den Gebläseventilator 16a, das Gebläse 32 und die vorstehend beschriebenen elektrischen Aktuatoren 62 bis 64, die mit einer Ausgangsseite der Klimatisierungssteuerung 50 verbunden sind.
In eine Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 50 werden Erfassungssignale von einer Klimatisierungssteuersensorgruppe eingespeist, die einen Innenluftsensor 51 als eine Innenlufttemperaturerfassungsvorrichtung, die eine Temperatur Tr (Innenlufttemperatur) im Inneren des Fahrzeugraums erfasst, einen Außenluftsensor 52 als eine Außenlufttemperaturerfassungsvorrichtung, die eine Temperatur Tam (Außenlufttemperatur) außerhalb des Fahrzeugraums erfasst, einen Solarsensor 53 als eine Sonnenstrahlungsmengen-Erfassungsvorrichtung, die eine in den Fahrzeugraum geworfene Sonnenstrahlungsmenge Ts erfasst, einen Ausstoßtemperatursensor 54, der eine Kältemittelausstoßtemperatur Td von Kältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, erfasst, einen Ausstoßdrucksensor 55, der einen Kältemittelausstoßdruck Pd von Kältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, erfasst, einen Verdampfertemperatursensor 56, der eine Kältemittelverdampfungstemperatur TE (Verdampfertemperatur) in dem Innenverdampfer 18 erfasst, und einen Außenwärmetauschertemperatursensor 57, der eine Außenvorrichtungstemperatur Taus des Außenwärmetauschers 16 erfasst, umfasst.
Der Kältemittelausstoßdruck Pd der vorliegenden Ausführungsform wird in der Kühlbetriebsart als das hochdruckseitige Kältemitteldruck in dem Kreislauf von der Kältemittelausstoßseite des Kompressors 11 zu der Einlassseite der festen Kühldrossel 17 verwendet oder wird in der Heizbetriebsart als der hochdruckseitige Kältemitteldruck in dem Kreislauf von der Kältemittelausstoßseite des Kompressors 11 zu der Einlassseite der festen Heizdrossel 14 verwendet.
Der Verdampfertemperatursensor 56 der vorliegenden Ausführungsform erfasst insbesondere eine Temperatur einer Wärmeaustauschrippe des Innenverdampfers 18. Der Verdampfertemperatursensor 56 kann eine Temperaturerfassungseinrichtung verwenden, die eine Temperatur eines anderen Teils des Innenverdampfers 18 erfasst, oder kann eine Temperaturerfassungseinrichtung verwenden, die eine Temperatur des durch den Innenverdampfer 18 strömenden Kältemittels direkt erfasst Dies kann auch auf den Außenwärmetauschertemperatursensor 57 angewendet werden.
Betriebssignale einer Vielfalt an Klimatisierungssteuerschaltern, die auf dem Bedienfeld 60 angeordnet sind, das in der Nähe des Armaturenbretts vor dem Fahrzeugraum angeordnet ist, werden weiter in die Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 50 eingespeist. Die Vielfalt an Klimatisierungssteuerschaltern, die auf dem Bedienfeld 60 bereitgestellt ist, sind zum Beispiel ein Klimaanlagenschalter 60a, der zwischen dem Betrieb und Stopp der Fahrzeugklimaanlage 1 umschaltet, ein Automatisierungsschalter, der eine automatische Steuerung der Fahrzeugklimaanlage 1 aktiviert und deaktiviert, ein Betriebsartwechselschalter als eine Betriebsartauswahlvorrichtung, welche die Betriebsart umschaltet, der Luftauslassbetriebsartwechselschalter, der die Luftauslassbetriebsart umschaltet, ein Gebläseschalter, der das Gebläse 32 ein- oder ausschaltet und dessen Durchsatz konfiguriert, ein Temperaturfestlegungsschalter 60b als eine Temperaturfestlegungsvorrichtung, die eine Festlegungstemperatur Tsoll in dem Fahrzeugraum festlegt, und ein Sparschalter, der eine Energiesparanforderungsvorrichtung ist, die eine Verringerung der in der Klimatisierung verbrauchten Energie anfordert.
Der Klimaanlagenschalter 60a ist mit einer Anzeige (einer Anzeigevorrichtung) versehen, die einen Insassen darüber benachrichtigt, ob der Innenverdampfer 18 die Blasluft kühlt insbesondere leuchtet die Anzeige des Klimaanlagenschalters 60a in einem Zustand, in dem das Kältemittel in dem Innenverdampfer 18 zirkuliert und der Innenverdampfer 18 die Blasluft kühlt, oder verdunkelt sich in einem Zustand, in dem das Kältemittel nicht in dem Innenverdampfer 18 zirkuliert und der Innenverdampfer 18 die Blasluft nicht kühlt.
Die Klimatisierungssteuerung 50 ist konfiguriert, um mit einer Steuervorrichtung integriert zu werden, die die Vielfalt an Klimatisierungskomponenten steuert, die mit der Ausgangsseite der Klimatisierungssteuerung 50 verbunden sind. Ein Aufbau (Hardware und Software), der einen Betrieb jeder der Klimatisierungsausstattungen steuert, ist als eine Steuervorrichtung konfiguriert, die jede der Klimatisierungsausstattungen steuert.
Zum Beispiel wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Teil (Hardware und Software) der Klimatisierungssteuerung 50, der Betriebe des Öffnungs-Schließventils 15a und des Dreiwegeventils 20, die Beispiele für die Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung sind, als ein Beispiel für eine Kältemittelkreissteuerung 50a verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Luftheizkapazität des Innenkondensators 13 durch die Betriebssteuerung des Inverters 61 für den Kompressor 11 gesteuert. Daher wird ein Teil (Hardware und Software) der Klimatisierungssteuerung 50, der einen Betrieb des Inverters 61 für den Kompressor 11 steuert, als ein Beispiel für eine erste Heizkapazitätssteuerung 50b verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil (Hardware und Software) der Klimatisierungssteuerung 50, der Betriebe der PTC-Heizung 22 und der Wasserheizheizung 23 steuert, als ein Beispiel für eine zweite Heizkapazitätssteuerung 50c verwendet, die eine Luftheizkapazität der PTC-Heizung 22 und eine Luftheizkapazität des Heizungskerns 21 steuert.
Als nächstes werden unter Bezug auf 3 bis 6 Betriebe der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform in dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben Die Steuerverarbeitung wird selbst zur Zeit des Stopps des Fahrzeugs ausgeführt, wenn eine elektrische Leistung von der Batterie B an die Klimatisierungssteuerung 50 geliefert wird. Die Lieferung der elektrischen Leistung von der Batterie B an die Klimatisierungssteuerung 50 beginnt, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Die jeweiligen Steuerschritte von 3 bis 6 sind als eine Vorrichtung aufgebaut, die vielfältige Funktionen der Klimatisierungssteuerung 50 ausfüllt.
Zuerst wird bei Schritt S1 eine Initialisierung, wie etwa die Initialisierung von Markern, eines Zeitschalters oder ähnlichem, und die Festlegung von Schrittmotoren der vorstehend beschriebenen elektrischen Aktuatoren auf ihre Anfangspositionen durchgeführt. In der Initialisierung werden einiger der Marker und berechneten Werte auf Werten gehalten, die in einer vorhergehenden Betriebsbeendigungszeit der Fahrzeugklimaanlage 1 oder in einer Stoppzeit eines Fahrzeugsystems gespeichert wurden.
Als nächstes liest die Klimatisierungssteuerung 50 in S2 Bediensignale oder ähnliches des Bedienfelds 60 ein und geht weiter zu Schritt S3. Bei Schritt S3 liest die Klimatisierungssteuerung 50 Signale der Fahrzeugumgebungsbedingungen ein, die für die Klimatisierungssteuerung verwendet werden, d. h. Erfassungssignale der vorstehend beschriebenen Klimatisierungssteuersensorgruppe 51 bis 57, ein und geht weiter zu Schritt S4.
Bei Schritt S4 berechnet die Klimatisierungssteuerung 50 eine Zielblastemperatur TAO von Luft (Blasluft innerhalb des Fahrzeugraums), die in den Fahrzeugraum geblasen wird. Daher wird ein Teil der Klimatisierungssteuerung 50, der einen Steuerbetrieb von Schritt S4 durchführt, als ein Beispiel für einen Zielblastemperaturbestimmungsabschnitt verwendet, der die Zielblastemperatur TAO der Luft (Blasluft innerhalb des Fahrzeugraums), die in den Fahrzeugraum geblasen wird, bestimmt.
Die Zielblastemperatur TAO ist ein Wert, der bestimmt wird, um die Innenlufttemperatur Tr sich der Zieltemperatur Tsoll, die von einem Insassen erwünscht ist, annähern zu lassen, und wird durch die folgende Formel F1 berechnet. TAO = Ksoll × Tsoll – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × Ts + C (F1)
Tsoll wird durch den Fahrzeugrauminnentemperaturfestlegungsschalter festgelegt und ist eine Zieltemperatur im Fahrzeugraum, Tr wird von dem Innenluftsensor 51 erfasst und ist eine Temperatur (Innenlufttemperatur) in dem Fahrzeugraum, Tam wird von dem Außenluftsensor 52 erfasst und ist eine Temperatur (Außenlufttemperatur) außerhalb des Fahrzeugraums, und Ts wird von dem Solarsensor 53 erfasst und ist eine Sonnenstrahlungsmenge. Ksoll, Kr, Kam und Ks sind Steuerverstärkungen und C ist eine konstante Korrekturzahl.
Die Zielblastemperatur TAO entspricht einer Wärmemenge, die von der Fahrzeugklimaanlage 1 erzeugt werden muss, um eine gewünschte Temperatur in dem Fahrzeugraum zu halten Die Zielblastemperatur TAO kann als eine Klimatisierungslast (Klimatisierungsheizlast), die an der Fahrzeugklimaanlage 1 erforderlich ist, betrachtet werden.
Die durch die vorstehend beschriebene Formel F1 berechnete Zielblastemperatur TAO ist ein Steuerzielwert, der sowohl in der Kühlbetriebsart als auch der Heizbetriebsart verwendet werden kann Die durch die vorstehend beschriebene Formel F1 berechnete Zielblastemperatur kann korrigiert werden, so dass sie für die Verringerung von verbrauchter Leistung in der Heizbetriebsart gesenkt wird.
Als nächstes wird bei Schritt S5 die Betriebsart des Wärmepumpenkreislaufs 10 bestimmt. Eine detaillierte Steuerung von Schritt S5 wird unter Bezug auf 4 beschrieben. Bei Schritt S501 bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50, ob das Gebläse eingeschaltet ist. Wenn bestimmt wird, dass das Gebläse nicht eingeschaltet ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S502 und legt die Betriebsart auf die Luftblasbetriebsart fest.
Die Luftblasbetriebsart ist eine Betriebsart, in der die Blasluft einfach in den Fahrzeugraum geblasen wird, ohne geheizt oder gekühlt zu werden. Insbesondere wird eine elektrische Lieferung an das Öffnungs-Schließventil 15a und das Dreiwegeventil 20, die ein Beispiel für die Kühlmittelkreis-Umschaltvorrichtung sind, abgeschaltet, und der Kompressor 11 wird gestoppt.
Bei dem nächsten Schritt S503 wird bestimmt, dass die Anzeige des Klimaanlagenschalters 60a aus (verdunkelt) ist, und die Klimatisierungssteuerung 50 geht weiter zu Schritt S6.
Wenn bestimmt wird, dass der Gebläseschalter eingeschaltet ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S504 und bestimmt basierend auf der Außenlufttemperatur und der Zielblastemperatur TAO eine vorläufige Betriebsart.
Wie in einem Steuercharakteristikdiagramm von Schritt S504 in 4 gezeigt, wird die vorläufige Betriebsart genauer in einem hochtemperaturseitigen Bereich der Außenlufttemperatur und einem niedertemperaturseitigen Bereich der Zielblastemperatur TAO als die Kühlbetriebsart bestimmt oder die vorläufige Betriebsart wird in einem niedertemperaturseitigen Bereich der Außenlufttemperatur und einem hochtemperaturseitigen Bereich der Zielblastemperatur TAO als die Heizbetriebsart bestimmt.
Als nächstes wird bei Schritt S505 bestimmt, ob die bei Schritt S504 bestimmte vorläufige Betriebsart die Heizbetriebsart ist Wenn bestimmt wird, dass die vorläufige Betriebsart nicht die Heizbetriebsart ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S506, um zu bestimmen, ob ein Kühlungsunzulässigkeitsmarker ein ist. Der Kühlungsunzulässigkeitsmarker stellt eine Ausführung einer Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung dar, in der die Kältemittelkreissteuerung 50a nicht zulässt, dass die Kühlbetriebsart ausgewählt wird Mit anderen Worten stellt der Kühlungsunzulässigkeitsmarker eine Ausführung einer Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung dar, in der die Auswahl der Kühlbetriebsart unterbunden wird.
Wenn bestimmt wird, dass der Kühlungsunzulässigkeitsmarker ein ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S502, um zu bestimmen, dass die Betriebsart die Luftblasbetriebsart ist, geht ferner weiter zu Schritt S503, um die Anzeige des Klimaanlagenschalters 60a auszuschalten (zu verdunkeln), und geht anschließend weiter zu Schritt S6.
Wenn bestimmt wird, dass der Kühlungsunzulässigkeitsmarker nicht ein ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S507, um die Betriebsart als die Kühlbetriebsart zu bestimmen, Als nächstes wird bei Schritt S508 bestimmt, dass die Anzeige des Klimaanlagenschalters 60a eingeschaltet (erleuchtet) ist, und die Klimatisierungssteuerung 50 geht weiter zu Schritt S6.
Wenn bei Schritt S505 bestimmt wird, dass die vorläufige Betriebsart die Heizbetriebsart ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S509, um zu bestimmen, ob es das erste Mal ist, dass die Klimatisierungssteuerung als die Heizbetriebsart bestimmt wird Insbesondere wird bestimmt, ob die vorläufige Betriebsart zum ersten Mal nach einem Start des Betriebs des Wärmepumpenkreislaufs 10 als die Heizbetriebsart bestimmt wird.
Wenn bestimmt wird, dass es das erste Mal ist, dass die vorläufige Betriebsart als die Heizbetriebsart bestimmt wird, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S510, um den Kühlungsunzulässigkeitsmarker einzuschalten, und geht dann weiter zu Schritt S511. Bei Schritt S511 wird bestimmt, dass die Betriebsart die Heizbetriebsart ist. Als nächstes wird bei Schritt S512 bestimmt, dass die Anzeige des Klimaanlagenschalters 60a aus (verdunkelt) ist, die Klimatisierungssteuerung 50 geht weiter zu Schritt S6.
Wenn bestimmt wird, dass es nicht das erste Mal ist, dass die vorläufige Betriebsart als die Heizbetriebsart bestimmt wird, mit anderen Worten, wenn bestimmt wird, dass es das zweite oder mehr Mal ist, dass die vorläufige Betriebsart nach einem Betriebsstart des Wärmepumpenkreislaufs 10 als die Heizbetriebsart bestimmt wird, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S511, ohne zu Schritt S510 weiter zu gehen Folglich wird bei Schritt S511 bestimmt, dass die Betriebsart die Heizbetriebsart ist, und bei Schritt S512 wird bestimmt, dass die Anzeige des Klimaanlagenschalters 60a aus (verdunkelt) ist, Die Klimatisierungssteuerung 50 geht anschließend weiter zu Schritt S6.
Bei Schritt S5 wird die Betriebsart auf die Entfrostungsbetriebsart geschaltet, wenn der Außenwärmetauscher 16 während der Heizbetriebsart Frost bildet In dieser Bestimmung der Frostbildung wird bestimmt, dass der Außenwärmetauscher 16 Frost bildet, wenn die Außenvorrichtungstemperatur Taus, die von dem Außenwärmetauschertemperatursensor 57 erfasst wird, kleiner oder gleich einer Referenztemperatur (z. B. –10°C) wird, die als kleiner oder gleich 0°C vorbestimmt ist.
Bei den nächsten Schritten S6 bis S11 werden die Steuerbedingungen der Vielfalt an Klimatisierungskomponenten, die mit der Ausgangsseite der Klimatisierungssteuerung 50 verbunden sind, bestimmt. Zuerst wird bei Schritt S6 eine Zielluftausblasmenge von Luft, die von dem Gebläse 32 geblasen wird, d. h. eine Gebläsemotorspannung, die an den Elektromotor des Gebläses 32 angelegt wird, bestimmt.
Eine detaillierte Steuerung von Schritt S6 wird unter Bezug auf 5 beschrieben Bei Schritt S61 wird bestimmt, ob der Automatikschalter des Bedienfelds 60 eingeschaltet ist. Wenn bei Schritt S61 bestimmt wird, dass der Automatikschalter nicht eingeschaltet ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S62 und bestimmt, dass die Gebläsemotorspannung, die einer Luftblasmenge entspricht, die durch einen Luftblasmengen-Festlegungsschalter des Bedienfelds 60 festgelegt ist, die von einem Insassen gewünschte ist Die Klimatisierungssteuerung 50 geht anschließend weiter zu Schritt S7.
Insbesondere ist der Luftblasmengenfestlegungschalter der vorliegenden Ausführungsform fähig, fünf Pegel der Luftblasmenge festzulegen: Lo → M1 → M2 → M3 → Hi, die bestimmt sind, um die Gebläsemotorspannung in einer Reihenfolge 4 V → 6 V → 8 V → 10 V → 12 V festzulegen.
Wenn bei Schritt S61 bestimmt wird, dass der Automatikschalter eingeschaltet ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S63 und bestimmt basierend auf der bei Schritt S4 bestimmten Zielblastemperatur TAO unter Bezug auf eine Steuerkennfeld, das im voraus in der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichert ist, einen Gebläsepegel f(TAO).
Wenn die Zielblastemperatur TAO, wie in einem in Schritt S63 von 5 abgebildeten Steuercharakteristikdiagramm gezeigt, innerhalb eines äußerst niedrigen Temperaturbereichs (größter Kühlbereich) oder eines äußerst hohen Temperaturbereichs (größter Heizbereich) ist, bringt die Klimatisierungssteuerung 50 den Gebläsepegel f(TAO) nahe an einen größten Wert. Folglich nähert sich die Luftblasmenge des Gebläses 32 einem größten Wert.
Die Luftblasmenge des Gebläses 32 wird verringert, indem der Gebläsepegel f(TAO) mit zunehmender Zielblastemperatur TAO von dem äußerst niedrigen Temperaturbereich in Richtung eines Zwischentemperaturbereichs verringert wird oder indem der Gebläsepegel f(TAO) mit der Zunahme der Zielblastemperatur TAO von dem äußerst hohen Temperaturbereich in Richtung des Zwischentemperaturbereichs verringert wird. Wenn die Zielblastemperatur TAO in den Zwischentemperaturbereich fällt, nähert sich die Luftblasmenge des Gebläses 32 einem kleinsten Wert, indem der Gebläsepegel f(TAO) nahe einem kleinsten Wert gebracht wird.
Bei Schritt S64 bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 die Gebläsemotorspannung, die tatsächlich an den Elektromotor des Gebläses 32 angelegt wird, basierend auf dem bei Schritt S63 bestimmten Gebläsepegel f(TAO) unter Bezug auf ein in einem ROM der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichertes Steuerkennfeld. Anschließend geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S7.
Als nächstes bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 bei dem in 3 gezeigten Schritt S7 eine Lufteinlassbetriebsart, d. h. ein Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator 62 für die Innen-Außenumschaltklappe ausgegeben wird. Die Lufteinlassbetriebsart wird auch basierend auf der Zielblastemperatur TAO unter Bezug auf ein in der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichertes Steuerkennfeld bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Außenluftbetriebsart, in der die Außenluft eingeleitet wird, grundsätzlich und vorzugsweise ausgewählt, aber eine Innenluftbetriebsart, in der die Innenluft eingeleitet wird, wird zum Beispiel ausgewählt, wenn eine hohe Kühlkapazität in dem äußerst niedrigen Temperaturbereich der Zielblastemperatur TAO erforderlich ist.
Bei Schritt S8 bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 die Luftauslassbetriebsart, d. h. ein Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator 64 zum Antreiben der Luftauslassbetriebsartklappen ausgegeben wird Die Luftauslassbetriebsart wird auch unter Bezug auf ein in der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichertes Steuerkennfeld basierend auf der Zielblastemperatur TAO bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Luftauslassbetriebsart mit zunehmender Zielblastemperatur TAO von dem Niedertemperaturbereich zu dem Hochtemperaturbereich in dieser Reihenfolge umgeschaltet: die Gesichtsbetriebsart → die Zweihöhenbetriebsart → die Fußbetriebsart.
Daher wird die Gesichtsbetriebsart hauptsächlich in einer Sommerjahreszeit ausgewählt, in der die Zielblastemperatur TAO wahrscheinlich in den Niedertemperaturbereich fällt. Die Zweihöhenbetriebsart wird hauptsächlich in einer Frühlings- oder Herbstjahreszeit, in der die Zielblastemperatur wahrscheinlich in den Zwischentemperaturbereichs fällt, ausgewählt. Die Fußbetriebsart wird hauptsächlich in einer Winterjahreszeit, in der die Zielblastemperatur TAO wahrscheinlich in den hohen Temperaturbereich fällt, ausgewählt.
Ferner kann eine Feuchtigkeitserfassungseinrichtung, die eine relative Feuchte in einer Nachbarschaft eines Fahrzeugglasfensters erfasst, bereitgestellt werden Wenn basierend auf einer relativen Feuchte RHW auf einer Oberfläche des Glasfensters, die aus einem Erfassungswert der Feuchtigkeitserfassungseinrichtung berechnet wird, bestimmt wird, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Beschlagen des Glasfensters besteht, kann eine Fußentfrosterbetriebsart oder die Entfrosterbetriebsart ausgewählt werden.
Bei Schritt S9 bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 einen Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34, d. h. ein Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator 63 zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Position der Luftmischklappe 34 in der Heizbetriebsart derart geändert, dass eine gesamte Strömungsmenge der Blasluft, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat, in den Innenkondensator 13, den Heizungskern 21 und die PTC-Heizung 22 strömt.
In der Entfrostungsbetriebsart wird die Position der Luftmischklappe 34 geändert, so dass die gesamte Strömungsmenge der Blasluft, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat, den Innenkondensator 13, den Heizungskern 21 und die PTC-Heizung 22 umgeht. In der Kühlbetriebsart wird die Position der Luftmischklappe 34 derart geändert, dass sich eine Temperatur (Luftblastemperatur im Fahrzeugraum) von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen wird, der Zielblastemperatur TAO nähert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wert, der aus der Verdampfertemperatur TE und der Kältemittelausstoßtemperatur Td berechnet wird, als die Luftblastemperatur im Fahrzeugraum verwendet Außerdem kann eine Luftblastemperaturerfassungseinrichtung, die die Luftblastemperatur im Fahrzeugraum erfasst, bereitgestellt sein, und ein von der Luftblastemperaturerfassungseinrichtung erfasster Wert kann als die Fahrzeugraumluftblastemperatur verwendet werden.
Bei Schritt S10 bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 eine Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11, d. h. eine Drehzahl des Kompressors 11 Ein grundlegendes Verfahren zum Bestimmen der Drehzahl des Kompressors 11 wird beschrieben Zum Beispiel bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 in der Kühlbetriebsart eine Zielblastemperatur TEO der Kältemittelverdampfungstemperatur TE (Verdampfertemperatur) in dem Innenverdampfer 18 basierend auf der Zielblastemperatur TAO, die bei Schritt S5 bestimmt wurde, unter Bezug auf ein in der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichertes Steuerkennfeld.
Die Klimatisierungssteuerung 50 berechnet eine Abweichung En (TEO – TE) zwischen der Zielblastemperatur TEO und der Luftblastemperatur TE, und erhält unter Verwendung einer Abweichungsänderungsrate Epunkt (En – (En – 1)), die durch Subtrahieren einer letzen berechneten Abweichung En – 1 von einer aktuell berechneten Abweichung En erhalten wird, basierend auf der Fuzzy-Inferenz unter Verwendung einer Mitgliedsunktion und einer Regel, die in der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichert sind, eine Drehzahländerung Δf_C zu einer letzten Kompressordrehzahl fCn – 1.
In der Heizbetriebsart bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 einen Zielhochdruck PDO des Kältemittelausstoßdrucks Pd (hochdruckseitiger Kältemitteldruck) basierend auf der bei Schritt S5 bestimmten Zielblastemperatur TAO unter Bezug auf ein in der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichertes Kennfeld.
Die Klimatisierungssteuerung 50 berechnet eine Abweichung Pn (PDO – Pd) zwischen dem Zielhochdruck PDO und dem Zielausstoßdruck Pd, und erhält unter Verwendung einer Abweichungsänderungsrate Ppunkt (Pn – (Pn – 1)), die durch Subtrahieren einer letzen berechneten Abweichung Pn – 1 von einer aktuell berechneten Abweichung Pn erhalten wird, basierend auf der Fuzzy-Inferenz unter Verwendung einer Mitgliedsunktion und einer Regel, die in der Klimatisierungssteuerung 50 gespeichert sind, eine Drehzahländerung Δf_H zu einer letzten Kompressordrehzahl fHn – 1.
Detaillierte Steuerungen bei Schritt S10 werden unter Bezug auf 6 beschrieben. Zuerst wird bei Schritt S101 die Drehzahländerung Δf_C der Kühlbetriebsart berechnet. In Schritt S101 von 6 wird ein Fuzzy-Regeldiagramm für die Regel beschrieben. Durch dieses Regeldiagramm wird die Änderungsrate Δf_C basierend auf der Abweichung En und der Abweichungsänderungsrate Epunkt, die vorstehend beschrieben sind, bestimmt, so dass verhindert wird, dass der Innenverdampfer 18 Frost bildet.
Bei Schritt S102 wird die Drehzahländerung Δf_H der Heizbetriebsart und der Entfrostungsbetriebsart berechnet. In Schritt S102 von 6 wird ein Fuzzy-Regeldiagramm, das für die Regel verwendet wird, beschrieben. Durch dieses Regeldiagramm wird die Drehzahländerung Δf_H basierend auf der Abweichung Pn und der Abweichungsrate Ppunkt, die vorstehend beschrieben sind, bestimmt, so dass verhindert wird, dass der hochdruckseitige Kältemitteldruck Pd unnormal steigt.
Als nächstes bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 bei Schritt bei Schritt S103, ob die bei Schritt S5 bestimmte Betriebsart die Kühlbetriebsart ist. Wenn bei Schritt S103 die bei Schritt S5 bestimmte Betriebsart als die Kühlbetriebsart bestimmt wird, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S104 und bestimmt die Drehzahländerung Δf_C als eine Drehzahländerung Δf des Kompressors 11 und geht anschließend zu Schritt S106.
Wenn die bei Schritt S5 bestimmte Betriebsart bei Schritt S103 nicht als die Kühlbetriebsart bestimmt wird, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S105 und bestimmt die Drehzahländerung Δf_H als die Drehzahländerung Δf des Kompressors 11 und geht anschließend weiter zu Schritt S106.
Bei Schritt S106 bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50, ob der Sparschalter des Bedienfelds 60 eingeschaltet ist. Wenn bei Schritt S106 der Sparschalter nicht eingeschaltet ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S107 und legt einen oberen Grenzwert IVOmax für die Drehzahl des Kompressors 11 auf 10000 U/min fest. Wenn der Sparschalter eingeschaltet ist, geht die Klimatisierungssteuerung 50 weiter zu Schritt S108 und legt den oberen Grenzwert IVOmax der Drehzahl des Kompressors 11 auf 7000 U/min fest.
Bei dem nächsten Schritt S109 stellt die Klimatisierungssteuerung 50 einen Vergleich zwischen einem Wert, der durch Addieren der Drehzahländerung Δf zu einer letzten Kompressordrehzahl fn – 1 erhalten wird, und dem oberen Grenzwert IVOmax der Drehzahl des Kompressors 11 an. Die Klimatisierungssteuerung 50 bestimmt den unteren Wert als eine aktuelle Kompressordrehzahl fn und geht weiter zu Schritt S11. Die Bestimmung der Kompressordrehzahl fn bei Schritt S10 wird nicht mit einer Wiederholungsteuerungszeitspanne τ der Hauptroutine von 3 ausgeführt, sondern mit vorgegebenen Steuerintervallen (1 Sekunde in der vorliegenden Ausführungsform) ausgeführt.
Als nächstes bestimmt die Klimatisierungssteuerung 50 bei dem in 3 gezeigten Schritt S11 einen Betriebszustand der Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung, d. h. von Betriebszuständen des Öffnungs-Schließventils 15a und des Dreiwegeventils 20 insbesondere ist das Öffnungs-Schließventil 15a der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, in der Kühlbetriebsart und der Entfrostungsbetriebsart offen oder in der Heizbetriebsart geschlossen.
Das Dreiwegeventil 20 wählt in der Kühlbetriebsart einen Kältemittelkreis aus, der die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 und die feste Kühldrossel 17 verbindet, oder wählt einen Kältemittelkreis aus, der die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 und die Kältemitteleinlassseite des Akkumulators 19, der auf der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 angeordnet ist, aus.
Bei Schritt S12 gibt die Klimatisierungssteuerung 50 Steuersignale und Steuerspannungen an die jeweiligen Klimatisierungskomponenten 11 (61), 15a, 20, 16a, 32, 62–64 aus, um Steuerzustände zu bereitzustellen, die bei den vorstehend beschriebenen Schritten S6 bis S12 bestimmt werden. Bei dem nächsten Schritt S13 wartet die Klimatisierungssteuerung 50 während der Steuerzeitspanne τ und kehrt zu Schritt S3 zurück, wenn bestimmt wird, dass die Steuerzeitspanne τ vergangen ist.
Da die Steuerverarbeitung, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt wird, arbeitet die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform gemäß der Betriebsart wie nachstehend.
(a) Heizbetriebsart
In der Heizbetriebsart wird der Kältemittelkreis des Wärmepumpenkreislaufs 10 auf einen Kältemittelkreis geschaltet, in dem das Kältemittel, wie durch die weißen Pfeile von 1 gezeigt, in dieser Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor 11 → der Innenkondensator 13 → die feste Heizdrossel 14 → der Außenwärmetauscher 16 (das Dreiwegeventil 20) → der Akkumulator 19 → der Kompressor 11 Das heißt, ein Kältekreislauf ist derart aufgebaut, dass der Innenkondensator 13 als ein Strahler arbeitet und der Außenwärmetauscher 16 als ein Verdampfer arbeitet.
Daher strahlt in dem Wärmepumpenkreislauf 10 in der Heizbetriebsart das von dem Kompressor 11 komprimierte Kältemittel in dem Innenkondensator 13 Wärme an die Blasluft ab, die von dem Gebläse 32 geblasen wird. folglich wird die Blasluft, die den Innenkondensator 13 durchläuft, geheizt und das Heizen des Fahrzeugraums wird erreicht. Das aus dem Innenkondensator 13 strömende Kältemittel wird von der festen Heizdrossel 14 dekomprimiert und strömt in den Außenwärmetauscher 16.
Das in den Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel verdampft durch aufnehmen von Wärme aus der Luft außerhalb des Fahrzeugraums, die von dem Gebläseventilator 16a geblasen wird. Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt durch das Dreiwegeventil 20 in den Akkumulator 19. Ein gasförmiges Kältemittel, das sich aus der Gas-Flüssigkeitsabscheidung des Akkumulators 19 ergibt, wird in den Kompressor 11 gesaugt, um erneut komprimiert zu werden.
Wie vorstehend beschrieben, schaltet die Kältemittelkreissteuerung 50a das Dreiwegeventil 20 in der Heizbetriebsart, um zu verhindern, dass das Kältemittel in den Innenverdampfer 18 strömt. Folglich wird die Blasluft in dem Innenverdampfer 18 nicht gekühlt. Daher ist die Heizbetriebsart der vorliegenden Ausführungsform eine Betriebsart, die einer Nichtkühlbetriebsart entspricht, in der die Blasluft den Innenverdampfer 18 durchläuft, ohne in dem Innenverdampfer 18 gekühlt zu werden.
(b) Kühlbetriebsart
In der Kühlbetriebsart ist der Kältemittelkreis des Wärmepumpenkreislaufs 10 aufgebaut, so dass er ein Kältekreislauf ist, in dem das Kältemittel, wie durch die schwarzen Pfeile von 1 gezeigt, in dieser Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor 11 → der Innenkondensator 13 (→ der Umleitungsdurchgang 15) → der Außenwärmetauscher 16 (→ das Dreiwegeventil 20) → die feste Kühldrossel 17 → der Innenverdampfer 18 → der Akkumulator 19 → der Kompressor 11 Das heißt, ein Kältekreislauf ist derart aufgebaut, dass der Innenkondensator 13 und der Außenwärmetauscher 16 als ein Strahler wirken, der Wärme an das Kältemittel abstrahlt, und der Innenverdampfer 18 als ein Verdampfer 18 wirkt, der das Kältemittel verdampft.
Daher tauscht das in dem Kompressor 11 komprimierte Hochdruck- und Hochtemperaturkältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 in der Kühlbetriebsart in dem Innenkondensator 13 Wärme mit einem Teil der Blasluft aus, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat. Der Teil der Blasluft wird entsprechend geheizt. Ferner strömt das aus dem Innenverdampfer 18 strömende Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang 15 in den Außenwärmetauscher 16 und strahlt in dem Außenwärmetauscher 16 über den Wärmetausch mit der Außenluft, die von dem Gebläseventilator 16a geblasen wird, Wärme ab.
Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömt, strömt durch das Dreiwegeventil 20 in die feste Kühldrossel 17 und wird in der festen Kühldrossel 17 dekomprimiert und expandiert. Das Niederdruckkältemittel, das in der festen Kühldrossel 17 dekomprimiert wird, strömt in den Innenverdampfer 18 und verdampft durch Aufnehmen von Wärme aus der Blasluft, die von dem Gebläse 32 geblasen wird. Durch eine Wärmeaufnahmewirkung des Kältemittels wird die Blasluft, die den Innenverdampfer 18 durchläuft, gekühlt.
Da, wie vorstehend beschrieben, ein Teil der Blasluft, der in dem Innenverdampfer 18 gekühlt wurde, in dem Innenkondensator 13 geheizt wird, wird eine Temperatur der Blasluft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, derart eingestellt, dass sie sich der Zielblastemperatur TAO nähert. Folglich wird das Kühlen in dem Fahrzeugraum erreicht Das aus dem Innenverdampfer 18 strömende Kältemittel tritt in den Akkumulator 19 ein. Ein gasförmiges Kältemittel, das sich aus der Gas-Flüssigkeitsabscheidung des Akkumulators 19 ergab, wird in den Kompressor 11 gesaugt, um erneut komprimiert zu werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Blasluft in der Kühlbetriebsart der vorliegenden Ausführungsform durch die Verdampfung des Kältemittels in dem Innenverdampfer 18 gekühlt, Daher ist die Kühlbetriebsart der vorliegenden Ausführungsform eine Betriebsart, die einer Kühlbetriebsart entspricht, in der die Blasluft in dem Innenverdampfer 18 gekühlt wird.
(c) Entfrostungsbetriebsart
Die Entfrostungsbetriebsart wird durchgeführt, wenn bei den Steuerschritten S502 und S506, die als eine Frostbestimmungsvorrichtung verwendet werden, bestimmt wird, dass der Außenwärmetauscher 16 Frost gebildet hat, und wenn eine vorläufige Klimatisierung beginnt oder in Betrieb ist. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform einmal die Entfrostungsbetriebsart ausgewählt ist, wird die Entfrostungsbetriebsart nicht auf eine andere Betriebsart geschaltet, bis eine vorbestimmte Zeit (in der vorliegenden Ausführungsform 5 Minuten) vergeht.
In der Entfrostungsbetriebsart ist der Kältemittelkreis des Wärmepumpenkreislaufs 10 derart aufgebaut, dass er ein heißer Gaskreislauf ist, in dem das Kältemittel, wie durch die kreuzschaffierten Pfeile in 1 gezeigt, in dieser Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor 11 (→ der Innenkondensator 13 → der Umleitungsdurchgang 15) → der Außenwärmetauscher 16 (→ Dreiwegeventil 20) → der Akkumulator 19 → der Kompressor 11.
In der Entfrostungsbetriebsart wird ein Betrieb der Luftmischklappe 34 derart gesteuert, dass eine Gesamtströmungsmenge der Blasluft den Innenkondensator 13 umgeht. Folglich strahlt das Kältemittel in dem Innenkondensator 13 sehr wenig Wärme ab Daher wird das Heizen in dem Fahrzeugraum aufgrund des Heizens der Blasluft in dem Innenkondensator 13 nicht erreicht.
Daher strömt in dem Wärmepumpenkreislauf 10 in der Entfrostungsbetriebsart das in dem Kompressor 11 komprimierte Hochdruck- und Hochtemperaturkältemittel in den Außenwärmetauscher 16 und strahlt Wärme ab Folglich wird der Außenwärmetauscher 16 geheizt und das Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 wird erreicht, Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt durch das Dreiwegeventil 20 in den Akkumulator 19 Ein gasförmiges Kältemittel, das sich aus der Gas-Flüssigkeitsabscheidung des Akkumulators 19 ergab, wird in den Kompressor 11 gesaugt.
Wie vorstehend beschrieben, schaltet die Kältemittelkreissteuerung 50a in der Entfrostungsbetriebsart der vorliegenden Ausführungsform das Dreiwegeventil 20, um zu verhindern, dass das Kältemittel in den Innenverdampfer 18 strömt Somit wird die Blasluft in dem Innenverdampfer 18 nicht gekühlt. Daher ist die Entfrostungsbetriebsart der vorliegenden Ausführungsform eine Betriebsart, die der Nichtkühlbetriebsart entspricht, in der die Blasluft den Innenverdampfer 18 durchläuft, ohne in dem Innenverdampfer 18 gekühlt zu werden.
Die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform arbeitet, wie vorstehend beschrieben, und ist fähig, das Kühlen oder das Heizen in dem Fahrzeugraum zu erreichen. Außerdem ist die Fahrzeugklimaanlage 1 fähig, den Außenwärmetauscher 16 durch Betreiben in der Entfrostungsbetriebsart zu entfrosten, wenn der Außenwärmetauscher 16 Frost gebildet hat Wenn der Sparschalter eingeschaltet ist, kann eine für die Klimatisierung verbrauchte Energie in dem Fahrzeugraum verringert werden, indem der obere Grenzwert IVOmax der Drehzahl des Kompressors 11 verringert wird.
Überdies führt die Kältemittelkreissteuerung 50a in der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie in Bezug auf den Steuerschritt S5 beschrieben, nachdem der Kältemittelkreis der Heizbetriebsart in einer vorbestimmten Zeitspanne (genauer, nachdem der Wärmepumpenkreislauf 10 beginnt) ausgewählt ist, die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung aus, die unterbindet, dass der Kältemittelkreis auf den Kältemittelkreis der Kühlbetriebsart geschaltet wird.
Folglich kann das Schalten von dem Kältekreis der Kühlbetriebsart auf den Kältemittelkreis der Heizbetriebsart verhindert werden, und somit können das Beschlagen des Fensters oder die Geruchsbildung, die durch das Verdampfen von Kondenswasser, das an dem Innenverdampfer 18 haftet, verursacht werden, verhindert werden.
Wenn, wie unter Bezug auf den Steuerschritt S5 beschrieben, der Kältemittelkreis der Kühlbetriebsart ausgewählt wird, wird die Anzeige des Klimaanlagenschalters 60a ausgeschaltet (verdunkelt) Wenn die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung durchgeführt wird, wird die Anzeige des Klimaanlagenschalter 60a eingeschaltet (erleuchtet).
Folglich kann ein Insasse informiert werden, dass die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung ausgeführt wird, und der Insasse kann einen Betriebszustand des Wärmepumpenkreislaufs 10 entsprechend kennen.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann wie nachstehend vielfältig modifiziert werden.

(1) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die vorbestimmte Zeitspanne, in der eine Bestimmung (auf die hier nachstehend als eine Kühlungsunzulässigkeitsbestimmung Bezug genommen wird), ob die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung ausgeführt wird, durchgeführt wird, auf eine Zeitspanne festgelegt, die ab einem Betriebsbeginn des Wärmepumpenkreislaufs 10 beginnt, ist aber nicht auf diese beschränkt.

Zum Beispiel kann die Kühlungsunzulässigkeitsbestimmung durchgeführt werden, nachdem der Zündschalter eingeschaltet wird, oder die Kühlungsunzulässigkeitsbestimmung kann durchgeführt werden, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Einschalten des Zündschalters vergangen ist.
Alternativ kann die Kühlungsunzulässigkeitsbestimmung durchgeführt werden, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit der Kältemittelkreis der Heizbetriebsart ausgewählt wurde, durchgeführt werden, oder die Kühlungsunzulässigkeitsbestimmung kann durchgeführt werden, nachdem der auf dem Bedienfeld bereitgestellte Automatikschalter eingeschaltet wurde.

(2) Die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung kann beendet werden, wenn die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung durchgeführt wird und wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Folglich kann der Kältekreis der Kühlbetriebsart abhängig von verschiedenen Situationen ausgewählt werden.

Die folgenden vielfältigen Bedingungen können als die vorbestimmte Bedingung für das Beenden der Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung verwendet werden. Zum Beispiel kann die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung beendet werden, wenn ein Insasse einen auf dem Bedienfeld bereitgestellten vorbestimmten Klimatisierungssteuerschalter bedient. Wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seit die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung ausgewählt wurde, kann die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung beendet werden.
Wenn die Außenlufttemperatur äußerst hoch wird, wobei sie eine vorbestimmte Temperatur übersteigt, so dass das Heizen nicht mehr erforderlich ist, kann die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung beendet werden Wenn die Zielblastemperatur TAO unter eine vorbestimmte Temperatur sinkt und von dem in dem Steuercharakteristikdiagramm von Schritt S504 in 4 gezeigten Heizbereich abweicht, so dass erzwungen wird, dass die Kühlbetriebsart durchgeführt wird, kann die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung beendet werden.

(3) In der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist die Anzeige (Anzeigevorrichtung) auf dem Klimaanlagenschalter 60a bereitgestellt, um einen Insassen zu informieren, ob der Innenverdampfer 18 die Blasluft kühlt Jedoch kann die Anzeige getrennt von dem Klimaanlagenschalter 60a bereitgestellt werden.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Anzeige in einem Zustand, in dem der Innenverdampfer 18 die Blasluft kühlt, erleuchtet und in einem Zustand, in dem der Innenverdampfer 18 die Blasluft nicht kühlt, verdunkelt Ohne jedoch auf dieses beschränkt zu sein, kann ein Anzeigemuster der Anzeige zwischen dem Zustand, in dem der Innenverdampfer 18 die Blasluft kühlt, und dem Zustand, in dem der Innenverdampfer 18 die Blasluft nicht kühlt, geändert werden. Zum Beispiel kann die Anzeige in dem Zustand, in dem der Innenverdampfer 18 die Blasluft nicht kühlt, blinken.

(4) Ein Beispiel, in dem der elektrische Kompressor als der Kompressor 11 verwendet wird, ist vorstehend beschrieben, aber die Art des Kompressors 11 ist nicht auf diesen beschränkt. Zum Beispiel kann der Kompressor 11 eine Antriebskraft über einen Riemen und eine elektromagnetische Kupplung von dem Verbrennungsmotor erhalten. Daher ist die Anwendung der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform nicht auf ein Elektrofahrzeug beschränkt.

Zum Beispiel kann die Fahrzeugklimaanlage 1 auf ein normales Fahrzeug, das durch Gewinnen einer Antriebskraft zum Fahren von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) fährt, ein sogenanntes Hybridfahrzeug, das eine Fahrzeugfahr-Antriebskraft sowohl von der Brennkraftmaschine als auch einem Elektromotor zum Fahren erhält, und ein sogenanntes Plug-in-Hybridfahrzeug, das fähig ist, während einer Stoppzeit des Fahrzeugs eine elektrische Leistung, die von einer externen Elektrizitätsquelle (Netzstromquelle) geliefert wird, in einer Batterie B zu speichern, angewendet werden.
In dem mit dem Verbrennungsmotor versehenen Fahrzeug kann ein Heizwärmetauscher (Heizungskern), der die Blasluft unter Verwendung eines Motorkühlmittels als eine Wärmequelle heizt, neben dem Innenkondensator 13 als eine Hilfsheizvorrichtung für die Blasluft bereitgestellt werden.

(5) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Kühlbetriebsart und die Entfrostungsbetriebsart als umschaltbare Kältemittelkreise des Wärmepumpenkreislaufs 10 beschrieben Der Wärmepumpenkreislauf 10 ist fähig, einen Kältemittelkreis einer Entfeuchtungsheizbetriebsart auszuwählen, in dem die Blasluft, die gekühlt und entfeuchtet wurde, für das Entfeuchten und Heizen in dem Fahrzeugraum erneut geheizt wird.

Insbesondere ist in der Entfeuchtungsheizbetriebsart, das Öffnungs-Schließventil 15a, das ein Beispiel für die Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung ist, geschlossen, und das Dreiwegeventil 20 wird geschaltet, um den Kältemittelkreis auszuwählen, der die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 und die feste Kühldrossel 17 verbindet.
Folglich ist der Kältemittelkreis des Wärmepumpenkreislaufs 10 in der Entfeuchtungsheizbetriebsart als ein Kältekreislauf aufgebaut, in dem das Kältemittel in dieser Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor 11 → der Innenkondensator 13 → die feste Heizdrossel 14 → der Außenwärmetauscher 16 (→ das Dreiwegeventil 20) → die feste Kühldrossel 17 → der Innenverdampfer 18 → der Akkumulator 19 → der Kompressor 11.
Daher tauscht das in dem Kompressor 11 komprimierte Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 in der Entfeuchtungsheizbetriebsart in dem Innenkondensator 13 Wärme mit einem Teil der Blasluft aus, die den Innenverdampfer 18 durchlaufen hat. Folglich wird der Teil der Blasluft geheizt, Ferner wird das aus dem Innenverdampfer 18 strömende Kältemittel durch die feste Heizdrossel 14 dekomprimiert und strömt in den Außenwärmetauscher 16 Das in den Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strahlt über den Wärmeaustausch mit der von dem Gebläseventilator 16a geblasenen Außenluft Wärme ab.
Das aus dem Außenwärmetauscher 16 strömende Kältemittel strömt durch das Dreiwegeventil 20 in die feste Kühldrossel 17 und wird in der festen Kühldrossel 17 dekomprimiert und expandiert. Das in der festen Kühldrossel 17 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Innenverdampfer 18 und verdampft durch Aufnehmen von Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Blasluft. Durch die Wärmeaufnahmewirkung des Kältemittels wird die Blasluft, die den Innenverdampfer 18 durchläuft, gekühlt und entfeuchtet. Die anschließenden Betriebe sind ähnlich denen der Kühlbetriebsart.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Blasluft in der Entfeuchtungsbetriebsart durch die Verdampfung des Kältemittels in dem Innenverdampfer 18, der ein Beispiel für den Innenwärmetauscher ist, gekühlt.

Claims

Fahrzeugklimaanlage, die umfasst: einen Wärmepumpenkreislauf (10) mit einem Innenwärmetauscher (18), der den Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und einer Blasluft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, durchführt, und eine Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung (15a, 20), die zwischen einem Kältemittelkreis einer Kühlbetriebsart, in der die Blasluft in dem Innenwärmetauscher (18) gekühlt wird, und einem Kältemittelkreis einer Nichtkühlbetriebsart, in der die Blasluft den Innenwärmetauscher (18) durchläuft, ohne in dem Innenwärmetauscher (18) gekühlt zu werden, umschaltet; und eine Kältemittelkreissteuerung (50a), die einen Betrieb der Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung (15a, 20) steuert, wobei die Kältemittelkreissteuerung (50a) eine Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung durchführt, in der während einer vorbestimmten Zeitspanne unterbunden wird, dass der Kältemittelkreis der Kühlbetriebsart ausgewählt wird, nachdem die Nichtkühlbetriebsart ausgewählt wurde.
Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei die Kältemittelkreissteuerung (50a) die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung beendet, wenn die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung durchgeführt wird und wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Anzeigevorrichtung (60a) umfasst, die eine Anzeige dazwischen umschaltet, wenn der Kältemittelkreis der Kühlbetriebsart ausgewählt wird, und wenn die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung durchgeführt wird.
Fahrzeugklimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorbestimmte Zeitspanne ab dem Beginn eines Betriebs des Wärmepumpenkreislaufs (10) beginnt.
Fahrzeugklimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kältemittelkreissteuerung (50a) zu arbeiten beginnt, wenn ein Zündschalter eines Fahrzeugs eingeschaltet wird, und die vorbestimmte Zeit beginnt, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird.
Fahrzeugklimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorbestimmte Zeitspanne beginnt, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seit der Kältemittelkreis der Nichtheizbetriebsart ausgewählt wurde.
Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn ein Insasse einen vorbestimmten Klimatisierungssteuerschalter bedient.
Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seit die Kühlbetriebsart-Unzulässigkeitssteuerung begonnen wurde.
Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn eine Außenlufttemperatur eine vorbestimmte Temperatur übersteigt.
Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 2, die ferner umfasst einen Zielblastemperaturbestimmungsabschnitt (S4), der eine Zielblastemperatur (TAO) der in den Fahrzeugraum geblasenen Luft bestimmt, wobei die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn die Zielblastemperatur (TAO) der in den Fahrzeugraum geblasenen Luft unter eine vorbestimmte Temperatur fällt.
Fahrzeugklimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kältemittelkreis-Umschaltvorrichtung (15a, 20) ein Dreiwegeventil (20) umfasst, das in einer Kältemittelströmung strömungsaufwärtig von dem Innenwärmetauscher (18) bereitgestellt ist, und die Kältemittelkreissteuerung (50a) das Dreiwegeventil (20) auf die Nichtkühlbetriebsart schaltet und verhindert, dass das Kältemittel in den Innenwärmetauscher (18) strömt.