DE112014002644T5 - Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung - Google Patents

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Kenichi Suzuki
Ryo Miyakoshi
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Sanden Holdings Corp
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Abstract

Es ist eine Klimaanlagenvorrichtung eines so genannten Wärmepumpensystems offenbart, die ein komfortables Heizen eines Fahrzeuginneren durch Verhindern oder Unterbinden einer Eisbildung an einem Außenwärmetauscher bereitstellt. Bei einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung (1) berechnet eine Steuereinrichtung eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur eines Außenwärmetauschers (7) ist, wenn ein gefordertes Heizvermögen (Qtgt) als ein Heizvermögen, das für einen Heizkörper (4) gefordert wird, bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers (7) verwirklicht wird, und die Steuervorrichtung steuert das Heizen durch den Heizkörper (4) und das Heizen durch einen Heizmedium/Luft-Wärmetauscher (40) eines Heizmediumzirkulationskreislaufs (23) auf der Grundlage einer geforderten Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung und eines Frostpunktes (Tfrost), um das geforderte Heizvermögen (Qtgt) zu erreichen, ohne dass eine Eisbildung an dem Außenwärmetauscher (7) verursacht wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlagenvorrichtung eines Wärmepumpensystems, die Luft in einem Fahrzeuginneren konditioniert, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Klimaanlagenvorrichtung, die bei einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug anwendbar ist.
  • Stand der Technik
  • Aufgrund der aktuellen Umweltprobleme in den letzten Jahren wurden Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge weit verbreitet. Darüber hinaus wurde als eine Klimaanlagenvorrichtung, die bei einem derartigen Fahrzeug anwendbar ist, eine Klimaanlagenvorrichtung entwickelt, mit einem Verdichter zum Verdichten und Auslassen eines Kühlmittels, einem Heizkörper (einem Kondensator), der an einer Fahrzeuginnenseite angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme zu veranlassen, einem Wärmeabsorber (einem Verdampfer), der an der Fahrzeuginnenseite angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme zu veranlassen, und einem Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginneren angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen oder Absorbieren von Wärme zu veranlassen, und die verschiedene Modi ändert und ausführt, wie zum Beispiel einen Heizmodus, in dem das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel Wärme in dem Heizkörper abstrahlt und das Kühlmittel, von dem Wärme in diesem Heizkörper abgestrahlt wurde, Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, einen Entfeuchtungsmodus, in dem das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel Wärme in dem Heizkörper abstrahlt und das Kühlmittel, von dem Wärme in dem Heizkörper abgestrahlt wurde, Wärme in dem Wärmeabsorber absorbiert, und einen Kühlmodus, in dem das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel Wärme in dem Außenwärmetauscher abstrahlt und Wärme in dem Wärmeabsorber absorbiert (wie zum Beispiel Patendruckschrift 1).
  • Druckschriftenliste
  • Patentdruckschriften
    • Patentdruckschrift 1: Japanisches Patent JP 3985384
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind
  • In dem vorstehend beschriebenen Heizmodus dient hierbei ein Außenwärmetauscher als ein Verdampfer eines Kühlmittels. Wenn daher der Heizmodus durch Starten einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung ausgeführt wird, haftet Wasser in der Außenluft als eine Vereisung an dem Außenwärmetauscher, und diese wächst in Abhängigkeit von den Zuständen einer Temperatur und einer Feuchtigkeit der Außenluft an. Wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher in dem Heizmodus auftritt, wird die Vereisung ein Isoliermaterial. Daher verschlechtert sich eine Wärmetauschfunktion mit der Außenluft bedeutend, Wärme kann aus der Außenluft nicht absorbiert werden, und somit gibt es das Problem, dass ein gefordertes Heizvermögen nicht erhalten werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen derartiger herkömmlicher, technischer Probleme entwickelt, und es ist ihre Aufgabe, ein komfortables Heizen eines Fahrzeuginneren bereitzustellen, indem eine Eisbildung an einem Außenwärmetauscher in einer Klimaanlagenvorrichtung eines so genannten Wärmepumpensystems verhindert oder unterbunden wird.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Eine Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat einen Verdichter, der ein Kühlmittel verdichtet, einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, die einem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, einen Heizkörper, der das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme veranlasst, um die Luft zu heizen, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, einen Wärmeabsorber, der das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme veranlasst, um die Luft zu kühlen, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginneren angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen oder Absorbieren von Wärme zu veranlassen, und eine Steuereinrichtung, wobei diese Steuereinrichtung dazu konfiguriert ist, zumindest einen Heizmodus auszuführen, in dem das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel Wärme in dem Heizkörper abstrahlt und das Kühlmittel, von dem Wärme abgestrahlt wurde, entspannt wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, wobei die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eine Hilfsheizeinrichtung zum Heizen der Luft aufweist, die aus dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung berechnet, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers ist, wenn ein gefordertes Heizvermögen (Qtgt) als ein Heizvermögen, das für den Heizkörper gefordert wird, bei einer Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers verwirklicht wird, und die Steuereinrichtung das Heizen durch den Heizkörper und das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung auf der Grundlage dieser geforderten Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung und eines Frostpunktes Tfrost steuert, um das geforderte Heizvermögen (Qtgt) zu erreichen, ohne dass eine Eisbildung an dem Außenwärmetauscher verursacht wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Steuereinrichtung die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung auf der Grundlage der Außenlufttemperatur und des geforderten Heizvermögens (Qtgt) berechnet.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Erfindungen die Steuereinrichtung einen vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung berechnet, der ein Sollwert eines maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper in einem Bereich zu erzeugen ist, in dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und die Steuereinrichtung ein Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers als den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung definiert und einen Mangel des vorhergesagten Wertes des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung zu dem geforderten Heizvermögen (Qtgt) durch das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung ausgleicht, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt (Tfrost) oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Steuereinrichtung den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung auf der Grundlage des Frostpunktes (Tfrost) oder der Temperatur nahe dem Frostpunkt und einer Außenlufttemperatur berechnet.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen, vorstehend beschriebenen Erfindungen die Steuereinrichtung das Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers als das geforderte Heizvermögen (Qtgt) definiert und das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung stoppt, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung der Frostpunkt (Tfrost) oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt oder größer ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung die Steuerung der jeweiligen vorstehend beschriebenen Erfindungen unmittelbar nach dem Start ausführt.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Erfindungen die Steuereinrichtung eine Eisbildungszustandsschätzeinrichtung zum Schätzen eines Zustands einer Eisbildung an dem Außenwärmetauscher hat, und die Steuereinrichtung führt das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung aus, wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auftritt oder wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage der Schätzung von dieser Eisbildungszustandsschätzeinrichtung in einem Fall vorhergesagt wird, in dem sie sich nicht unmittelbar nach dem Start befindet.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Steuereinrichtung ein Sollheizvermögen (TGQech) der Hilfsheizeinrichtung zum Unterbinden oder Verhindern der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage eines Maßes der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher berechnet und einen Wert des Sollheizvermögens (TGQhp) des Heizkörpers durch Subtrahieren des Sollheizvermögens (TGQech) der Hilfsheizeinrichtung von dem geforderten Heizvermögen (Qtgt) erhält.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Steuereinrichtung einen Betrieb des Verdichters stoppt, wenn das Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den Erfindungen nach Anspruch 7 bis Anspruch 9 die Steuereinrichtung das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung allmählich oder in Stufen absenkt und das Heizen schließlich stoppt, wenn sie auf der Grundlage der Schätzung der Eisbildungszustandsschätzeinrichtung schätzt, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den Erfindungen nach Anspruch 7 bis Anspruch 10 die Steuereinrichtung den Eisbildungszustand oder das Maß der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage des Frostpunktes (Tfrost) und einer Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXO) des Außenwärmetauschers schätzt.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 12 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Erfindungen die Hilfsheizeinrichtung durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf gebildet ist, der einen Heizmedium/Luft-Wärmetauscher zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, eine elektrische Heizvorrichtung und eine Zirkulationseinrichtung hat, und der ein Heizmedium, das durch die elektrische Heizvorrichtung geheizt wird, durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher durch die Zirkulationseinrichtung zirkuliert.
  • Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung mit einem Verdichter, der ein Kühlmittel verdichtet, einem Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, die einem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, einem Heizkörper, der das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme veranlasst, um die Luft zu heizen, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, einem Wärmeabsorber, der das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme veranlasst, um die Luft zu kühlen, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, einem Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginneren angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen oder Absorbieren von Wärme zu veranlassen, und einer Steuereinrichtung, wobei diese Steuereinrichtung dazu konfiguriert ist, zumindest einen Heizmodus auszuführen, in dem das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel Wärme in dem Heizkörper abstrahlt und das Kühlmittel, von dem Wärme abgestrahlt wurde, entspannt wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, eine Hilfsheizeinrichtung zum Heizen der Luft angeordnet, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, und die Steuereinrichtung berechnet eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers ist, wenn ein gefordertes Heizvermögen (Qtgt) als ein Heizvermögen, das für den Heizkörper gefordert wird, bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers verwirklicht wird, und die Steuereinrichtung steuert das Heizen durch den Heizkörper und das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung auf der Grundlage dieser geforderten Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung und eines Frostpunktes (Tfrost), um das geforderte Heizvermögen (Qtgt) zu erreichen, ohne dass eine Eisbildung an dem Außenwärmetauscher verursacht wird. Daher kann das geforderte Heizvermögen (Qtgt) durch ein koordiniertes Heizen des Heizkörpers und der Hilfsheizeinrichtung erreicht werden, ohne dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher verursacht wird, und zwar auf der Grundlage des Frostpunktes, bei dem die Vereisung an dem Außenwärmetauscher gebildet wird, und es ist möglich, ein komfortables Heizen des Fahrzeuginneren zu verwirklichen.
  • In diesem Fall berechnet die Steuereinrichtung wie bei der Erfindung nach Anspruch 2 die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung auf der Grundlage einer Außenlufttemperatur und des geforderten Heizvermögens (Qtgt), so dass es möglich ist, die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung genau zu schätzen, die das geforderte Heizvermögen (Qtgt) bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers verwirklicht, und es ist möglich, die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher effektiv zu verhindern.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 3 berechnet die Steuereinrichtung zusätzlich einen vorhergesagten Wert eines maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung, der ein Sollwert des maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper in einem Bereich zu erzeugen ist, in dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und die Steuereinrichtung definiert ein Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers als den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung, und sie gleicht einen Mangel des vorhergesagten Wertes des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung zu dem geforderten Heizvermögen (Qtgt) durch das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung aus, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt (Tfrost) oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt. Wie bei der Erfindung nach Anspruch 5 definiert die Steuereinrichtung das Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers als das geforderte Heizvermögen (Qtgt), und sie stoppt das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung der Frostpunkt (Tfrost) oder eine Temperatur nach dem Frostpunkt oder größer ist. In diesem Fall ist es möglich, eine Verschlechterung eines Wirkungsgrads aufgrund des Heizens durch die Hilfsheizeinrichtung zu minimieren. Folglich ist es möglich, jenen Nachteil wirksam zu unterbinden, dass sich eine Reichweite insbesondere bei einem Elektrofahrzeug verringert.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 4 berechnet die Steuereinrichtung zusätzlich den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung auf der Grundlage des Frostpunktes (Tfrost) oder der Temperatur nahe dem Frostpunkt und einer Außenlufttemperatur, so dass es möglich ist, den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung genau zu schätzen, bei dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher noch effektiver zu verhindern.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 6 führt die Steuereinrichtung des Weiteren die vorstehend beschriebene Steuerung unmittelbar nach dem Start aus, und somit ist es möglich, jenen Nachteil zu verhindern, dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher durch das Starten aus einem gestoppten Zustand beginnt, das heißt, aus einem Zustand, in dem der Außenwärmetauscher noch nicht vereist ist, und es ist möglich, das Anwachsen der Eisbildung aufgrund der nachfolgenden Fahrt so stark wie möglich zu unterbinden. Zusätzlich wird der Ausgleich durch die Hilfsheizeinrichtung durch Schätzen der geforderten Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung nur unmittelbar nach dem Start durchgeführt, und somit ist es auch möglich, eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs zu erreichen.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 7 hat die Steuereinrichtung zusätzlich eine Eisbildungszustandsschätzeinrichtung, um einen Zustand einer Eisbildung an dem Außenwärmetauscher zu schätzen, und die Steuereinrichtung führt das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung aus, wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auftritt oder wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher vorhergesagt wird, und zwar auf der Grundlage der Schätzung von dieser Eisbildungszustandsschätzeinrichtung in einem Fall, in dem sie sich nicht unmittelbar nach dem Start befindet. In diesem Fall ist es möglich, das Heizvermögen in dem Fahrzeuginneren bereitzustellen, während die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher während der Fahrt nach dem Start effektiv verhindert oder unterbunden wird.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 8 berechnet die Steuereinrichtung des Weiteren auf der Grundlage eines Maßes der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher ein Sollheizvermögen (TGQech) der Hilfsheizeinrichtung, um die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher zu unterbinden oder zu verhindern, und sie erhält einen Wert des Sollheizvermögens (TGQhp) des Heizkörpers durch Subtrahieren des Sollheizvermögens (TGQech) der Hilfsheizeinrichtung von dem geforderten Heizvermögen (Qtgt), so dass das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung genau gesteuert werden kann, während die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher verhindert oder unterbunden wird, und das komfortable Heizen des Fahrzeuginneren kann verwirklicht werden.
  • Auch in diesem Fall ist es möglich, die Verschlechterung des Wirkungsgrads aufgrund des Heizens durch die Hilfsheizeinrichtung zu minimieren, und somit ist es auch möglich, die Verringerung der Reichweite des Elektrofahrzeugs wirksam zu unterbinden.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 9 stoppt die Steuereinrichtung in diesem Fall einen Betrieb des Verdichters, wenn das Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, und somit kann die Verschlechterung des Wirkungsgrads in einer Situation im Voraus vermieden werden, in der das Heizen des Heizkörpers übermäßig gering ist.
  • Es ist zu beachten, dass wie bei der Erfindung nach Anspruch 10 die Steuereinrichtung das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung allmählich oder in Stufen verringert und schließlich das Heizen stoppt, wenn geschätzt wird, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und zwar auf der Grundlage der Schätzung von der Eisbildungszustandsschätzeinrichtung, und in diesem Fall ist es möglich, eine schnelle Änderung einer Temperatur der Luft zu unterbinden, die in das Fahrzeuginnere heraus zu blasen ist, und es ist auch möglich, jenen Nachteil zu verhindern oder zu unterbinden, dass der Außenwärmetauscher in einem Übergang zum Vereisen steht, und zwar gemäß dem schnellen Anstieg des Heizvermögens des Heizkörpers.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 11, schätzt die Steuereinrichtung insbesondere den Eisbildungszustand oder das Maß der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage des Frostpunktes (Tfrost) und einer Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXO) des Außenwärmetauschers, und in diesem Fall ist es möglich, die vorstehend beschriebene Steuerung durch genaues Bestimmen der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auszuführen. Folglich ist es möglich, das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung genau zu steuern und eine Erhöhung des Leistungsverbrauchs zu unterbinden.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 12 ist die vorstehend beschriebene Hilfsheizeinrichtung des Weiteren durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf gebildet, mit einem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, einer elektrischen Heizvorrichtung und einer Zirkulationseinrichtung, und die ein Heizmedium, das durch die elektrische Heizvorrichtung geheizt wird, durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher durch die Zirkulationseinrichtung zirkuliert, und somit ist es möglich, ein elektrisch sicheres Heizen des Fahrzeuginneren zu verwirklichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung von einem Ausführungsbeispiel, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung einer Steuervorrichtung der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der 1;
  • 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Luftströmungskanalabschnitts der 1;
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs der Steuervorrichtung der 2;
  • 5 zeigt ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem vorhergesagten Wert eines maximalen Heizvermögens ohne Vereisung eines Heizkörpers, bei dem ein Außenwärmetauscher der 1 nicht vereist ist, und einer Außenlufttemperatur;
  • 6 zeigt ein Diagramm zum Erläutern eines Betriebs der Steuervorrichtung der 2;
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs eines anderen Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung der 2;
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs eines anderen Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung der 2;
  • 9 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines anderen Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 10 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 11 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 12 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 13 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 14 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird; und
  • 15 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird.
  • AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
  • Die 1 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 von einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug des Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein Elektrofahrzeug (EV), bei dem keine Kraftmaschine (Brennkraftmaschine) angebracht ist, und es fährt durch einen Antrieb eines Elektromotors, indem es durch eine Leistung fährt, die in einer Batterie (nicht gezeigt) geladen ist, und die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wird durch die Leistung der Batterie angetrieben. Bei dem Elektrofahrzeug, bei dem das Heizen nicht durch Abwärme der Kraftmaschine durchgeführt werden kann, führt die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels nämlich das Heizen durch einen Wärmepumpenbetrieb durch, bei dem ein Kühlmittelkreislauf verwendet wird, und es führt des Weiteren wahlweise verschiedene Betriebsmodi zum Entfeuchten und Heizen, Kühlen und Entfeuchten, Kühlen und dergleichen durch.
  • Es ist zu beachten, dass das Fahrzeug nicht auf das Elektrofahrzeug beschränkt ist, und die vorliegende Erfindung ist auch für ein so genanntes Hybridfahrzeug wirksam, bei dem die Kraftmaschine zusammen mit dem Elektromotor für die Fahrt verwendet wird, und es muss nicht gesagt werden, dass sie des Weiteren auch bei einem üblichen Fahrzeug anwendbar ist, das durch die Kraftmaschine fährt.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels führt eine Konditionierung der Luft (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften) in dem Elektrofahrzeug durch, und es sind durch ein Kühlmittelrohr 13 nacheinander angeschlossen ein elektrischer Verdichter 2, der ein Kühlmittel verdichtet, ein Heizkörper 4, der in einem Luftströmungskanal 3 einer HVAC-Einheit 10 angeordnet ist, in dem Luft in dem Fahrzeuginneren hindurch tritt und zirkuliert, um das Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, zum Strömen in das Innere durch ein Kühlmittelrohr 13G und zum Abstrahlen von Wärme in dem Fahrzeuginneren zu veranlassen, ein Außenexpansionsventil 6, das durch ein elektrisches Ventil gebildet ist, das das Kühlmittel während des Heizens entspannt und expandiert, ein Außenwärmetauscher 7, der einen Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft bewirkt, um als der Heizkörper während des Kühlens zu dienen und um als ein Verdampfer während des Heizens zu dienen, ein Innenexpansionsventil 8, das durch ein elektrisches Ventil gebildet ist, das das Kühlmittel entspannt und expandiert, ein Wärmeabsorber 9, der in dem Luftströmungskanal 3 angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme von dem Inneren und dem Äußeren des Fahrzeugs während des Kühlens und während des Entfeuchtens zu veranlassen, ein Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11, das eine Verdampfungsfähigkeit in dem Wärmeabsorber 9 reguliert, ein Akkumulator 12 und dergleichen, so dass ein Kühlmittelkreislauf R gebildet ist. Es ist zu beachten, dass in dem Außenwärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 angeordnet ist. Das Außengebläse 15 treibt die Außenluft zwangsweise durch den Außenwärmetauscher 7 und bewirkt den Wärmetausch zwischen der Außenluft und dem Kühlmittel, wodurch die Außenluft außerdem durch den Außenwärmetauscher 7 hindurch tritt, wenn das Fahrzeug gestoppt ist (d. h. eine Geschwindigkeit VSP beträgt 0 km/h).
  • Zusätzlich hat der Außenwärmetauscher 7 einen Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und einen Unterkühlabschnitt 16 nacheinander an einer kühlmittelstromabwärtigen Seite, wobei ein Kühlmittelrohr 13A, das sich von dem Außenwärmetauscher 7 heraus erstreckt, mit dem Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 über ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 17 verbunden ist, das während des Kühlens geöffnet wird, und ein Auslass des Unterkühlabschnitts 16 ist mit dem Innenexpansionsventil 8 über ein Rückschlagventil 18 verbunden. Es ist zu beachten, dass der Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und der Unterkühlabschnitt 16 strukturell einen Teil des Außenwärmetauschers 7 bilden, und eine Seite des Rückschlagventils 18 zu dem Innenexpansionsventil 8 ist eine Vorwärtsrichtung.
  • Zusätzlich ist ein Kühlmittelrohr 13B zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenexpansionsventil 8 angeordnet, das eine Wärmetauschbeziehung mit einem Kühlmittelrohr 13C hat, das sich von dem Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11 heraus erstreckt, das an einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 positioniert ist, und beide Rohre bilden einen Innenwärmetauscher 19. Folglich wird das durch das Kühlmittelrohr 13B in das Innenexpansionsventil 8 hinein strömende Kühlmittel durch das Kühlmittel mit niedriger Temperatur gekühlt (unterkühlt), das aus dem Wärmeabsorber 9 heraus strömt, und zwar durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11.
  • Zusätzlich ist das Kühlmittelrohr 13A verzweigt, das sich aus dem Außenwärmetauscher 7 heraus erstreckt, und dieses verzweigte Kühlmittelrohr 13D ist mit dem Kühlmittelrohr 13C an der stromabwärtigen Seite des Innenwärmetauschers 19 über ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 21 in Verbindung, das während des Heizens geöffnet wird. Darüber hinaus ist ein Kühlmittelrohr 13E an einer Auslassseite des Heizkörpers 4 vor dem Außenexpansionsventil 6 verzweigt, und dieses verzweigte Kühlmittelrohr 13F ist mit dem Kühlmittelrohr 13B an der stromabwärtigen Seite des Rückschlagventils 18 über ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 22 in Verbindung, das während des Entfeuchtens geöffnet wird.
  • Zusätzlich ist ein Umgehungsrohr 13J parallel mit dem Außenexpansionsventil 6 verbunden, und in dem Umgehungsrohr 13J ist ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 20 angeordnet, das in dem Kühlmodus geöffnet wird und ermöglicht, dass das Kühlmittel strömt und das Außenexpansionsventil 6 umgeht. Es ist zu beachten, dass ein Rohr 13I zwischen dem Außenexpansionsventil 6 und dem Solenoidventil 20 sowie dem Außenwärmetauscher 7 angeordnet ist.
  • Zusätzlich sind in dem Luftströmungskanal 3 an der luftstromaufwärtigen Seite des Wärmeabsorbers 9 verschiedene Sauganschlüsse wie zum Beispiel ein Außenluftsauganschluss und ein Innenluftsauganschluss ausgebildet (durch einen Sauganschluss in der 1 dargestellt), und in dem Sauganschluss 25 ist ein Saugänderungsdämpfer 26 angeordnet, um die Luft, die in den Luftströmungskanal 3 einzuführen ist, zu Innenluft zu ändern, die Luft in dem Fahrzeuginneren ist (ein Innenluftzirkulationsmodus), und zu Außenluft, die Luft außerhalb des Fahrzeuginneren ist (ein Außenlufteinführungsmodus). Darüber hinaus ist an einer luftstromabwärtigen Seite des Saugänderungsdämpfers 26 ein Innengebläse (Gebläselüfter) 27 angeordnet, um die eingeführte Innenluft oder Außenluft zu dem Luftströmungskanal 3 zuzuführen.
  • Zusätzlich ist das Bezugszeichen 23 in der 1 ein Heizmediumzirkulationskreislauf als eine Hilfsheizeinrichtung, die in der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels angeordnet ist. Der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 hat eine Zirkulationspumpe 30, die eine Zirkulationseinrichtung bildet, eine elektrische Heizmediumheizvorrichtung (durch ECH in der Zeichnung gezeigt) 35 und einen Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40, der in dem Luftströmungskanal 3 an der luftstromabwärtigen Seite des Heizkörpers 4 zu der Luftströmung in dem Luftströmungskanal 3 angeordnet ist, und diese Komponenten sind nacheinander durch ein Heizmediumrohr 23A ringartig verbunden. Es ist zu beachten, dass als das Heizmedium, das in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 zu zirkulieren ist, zum Beispiel Wasser, ein Kühlmittel wie zum Beispiel HFO-1234YF, ein Kältemittel oder dergleichen verwendet wird.
  • Wenn des Weiteren die Zirkulationspumpe 30 betrieben wird und die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 erregt wird, um Wärme zu erzeugen, wird das durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 geheizte Heizmedium durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 zirkuliert. Der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 ist nämlich ein so genannter Heizkern und ergänzt das Heizen in dem Fahrzeuginneren. Auf diese Weise wird der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 verwendet, und daher kann die elektrische Sicherheit eines Fahrgastes verbessert werden.
  • In dem Luftströmungskanal 3 an der luftstromaufwärtigen Seite des Heizkörpers 4 ist zusätzlich ein Luftmischdämpfer 28 angeordnet, um eine Durchsatzrate der Innenluft oder der Außenluft durch den Heizkörper 4 zu regulieren. Des Weiteren ist in dem Luftströmungskanal 3 an der luftstromabwärtigen Seite des Heizkörpers 4 jeweils ein Auslass für den Fußraum, die Lüftung oder einen Enteiser (durch einen Auslass 29 in der 1 dargestellt) ausgebildet, und in dem Auslass 29 ist ein Auslassänderungsdämpfer 31 angeordnet, um eine Änderungssteuerung zum Blasen der Luft aus dem entsprechenden Auslass durchzuführen, die vorstehend erwähnt sind.
  • Als nächstes bezeichnet das Bezugszeichen 32 in der 2 eine Steuervorrichtung (ECU) als eine Steuereinrichtung, die durch einen Mikrocomputer gebildet ist, und eine Eingabe der Steuervorrichtung 32 ist verbunden mit jeweiligen Abgaben von einem Außenlufttemperatursensor 33, der eine Außenlufttemperatur des Fahrzeugs erfasst, einem Außenluftfeuchtigkeitssensor 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit des Fahrzeugs erfasst, einem HVAC-Saugtemperatursensor 36, der eine Temperatur der Luft erfasst, die aus dem Sauganschluss 25 zu dem Luftströmungskanal 3 zu saugen ist, einem Innenlufttemperatursensor 37, der eine Temperatur der Luft in dem Fahrzeuginneren (die Innenluft) erfasst, einem Innenluftfeuchtigkeitssensor 38, der eine Feuchtigkeit der Luft in dem Fahrzeuginneren erfasst, einem Innenluft-CO2-Konzentrationssensor 39, der eine Kohlendioxidkonzentration in dem Fahrzeuginneren erfasst, einem Auslasstemperatursensor 41, der eine Temperatur der Luft erfasst, die aus dem Auslass 29 in das Fahrzeuginneren heraus geblasen wird, einem Auslassdrucksensor 42, der einen Druck des Kühlmittels erfasst, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, einem Auslasstemperatursensor 43, der eine Temperatur des Kühlmittels erfasst, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, einem Saugdrucksensor 44, der einen Kühlmittelsaugdruck des Verdichters 2 erfasst, einem Heizkörpertemperatursensor 46, der eine Temperatur des Heizkörpers 4 (die Temperatur der Luft, die durch den Heizkörper 4 tritt, oder die Temperatur des Heizkörpers 4 selbst) erfasst, einem Heizkörperdrucksensor 47, der eine Kühlmitteltemperatur des Heizkörpers 4 (den Druck in dem Heizkörper 4 oder den Druck des Kühlmittels, das gerade aus dem Heizkörper 4 heraus geströmt ist) erfasst, einem Wärmeabsorbertemperatursensor 48, der eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (die Temperatur der Luft, die durch den Wärmeabsorber 9 hindurch getreten ist, oder die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst) erfasst, einem Wärmeabsorberdrucksensor 49, der einen Kühlmitteldruck des Wärmeabsorbers 9 (den Druck in dem Wärmeabsorber 9 oder den Druck des Kühlmittels, das gerade aus dem Wärmeabsorber 9 heraus geströmt ist) erfasst, einem Sonnenbestrahlungssensor 51 wie zum Beispiel ein Fotosensorsystem zum Erfassen einer Sonnenbestrahlungsmenge in dem Fahrzeug, einem Geschwindigkeitssensor 52 zum Erfassen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (einer Geschwindigkeit), einem Klimaanlagenbetätigungsabschnitt 53 zum Einstellen der Änderung der vorbestimmten Temperatur oder des Betriebsmodus, einem Außenwärmetauschertemperatursensor 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (die Temperatur des Kühlmittels, das gerade aus dem Außenwärmetauscher 7 heraus geströmt ist, oder die Temperatur des Außenwärmetauschers 7 selbst) erfasst, und einem Außenwärmetauscherdrucksensor 56, der den Kühlmitteldruck des Außenwärmetauschers 7 (den Druck des Kühlmittels in dem Außenwärmetauscher 7 oder des Kühlmittels, das gerade aus dem Außenwärmetauscher 7 heraus geströmt ist) erfasst.
  • Zusätzlich ist die Eingabe der Steuervorrichtung 32 des Weiteren mit verschiedenen Abgaben verbunden von einem Temperatursensor 50 der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung, der eine Temperatur der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 erfasst (die Temperatur des Heizmediums, unmittelbar nachdem es durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 geheizt wurde, oder eine Temperatur einer nicht-gezeigten elektrischen Heizvorrichtung selbst, die in der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 eingebaut), und einem Temperatursensor 55 des Heizmedium/Luft-Wärmetauschers, der eine Temperatur des Heizmedium/Luft-Wärmetauschers 40 erfasst (die Temperatur der Luft, die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurch getreten ist, oder die Temperatur des Heizmedium/Luft-Wärmetauschers 40 selbst).
  • Andererseits ist eine Abgabe der Steuervorrichtung 32 verbunden mit dem Verdichter 2, dem Außengebläse 15, dem Innengebläse (dem Gebläselüfter) 27, dem Saugänderungsdämpfer 26, dem Luftmischdämpfer 28, dem Auslassänderungsdämpfer 31, dem Außenexpansionsventil 6, dem Innenexpansionsventil 8, den verschiedenen Solenoidventilen 22, 17, 21 und 20, der Zirkulationspumpe 30, der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und dem Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11. Des Weiteren steuert die Steuervorrichtung 32 diese Komponenten auf der Grundlage der Abgaben von den verschiedenen Sensoren und der eingegebenen Einstellung durch den Klimaanlagenbetätigungsabschnitt 53.
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben. Bei dem Ausführungsbeispiel ändert die Steuervorrichtung 32 verschiedene, grob eingeteilte Betriebsmodi und führt diese aus, wie zum Beispiel einen Heizmodus, einen Entfeuchtungs- und Heizmodus, einen internen Zyklusmodus, einen Entfeuchtungs- und Kühlmodus und einen Kühlmodus. Zunächst wird die Strömung des Kühlmittels in dem jeweiligen Betriebsmodus beschrieben.
  • (1) Strömung des Kühlmittels im Heizmodus
  • Wenn der Heizmodus durch die Steuervorrichtung 32 oder durch eine manuelle Betätigung an dem Klimaanlagenbetätigungsabschnitt 53 ausgewählt wird, öffnet die Steuervorrichtung 32 das Solenoidventil 21 und schließt das Solenoidventil 17, das Solenoidventil 22 und das Solenoidventil 20. Des Weiteren werden der Verdichter 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand, in dem die aus dem Innengebläse 27 heraus geblasene Luft durch den Heizkörper 4 und den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurch tritt. Folglich strömt das Kühlmittelgas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, in den Heizkörper 4. Die Luft in dem Luftströmungskanal 3 tritt durch den Heizkörper 4 hindurch, und somit wird die Luft in dem Luftströmungskanal 3 durch das Kühlmittel mit hoher Temperatur in dem Heizkörper 4 geheizt, wohingegen das Kühlmittel in dem Heizkörper 4 jene Wärme hat, die durch die Luft aufgenommen wird, und es wird gekühlt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das in dem Heizkörper 4 verflüssigte Kühlmittel strömt aus dem Heizkörper 4 heraus, und dann strömt es durch das Kühlmittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Es ist zu beachten, dass ein Betrieb und eine Funktion des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 später beschrieben werden. Das Kühlmittel, das in das Außenexpansionsventil 6 hinein strömt, wird entspannt, und dann strömt es in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 hinein strömende Kühlmittel wird verdampft, und die Wärme wird von der hindurchtretenden Außenluft heraus gepumpt, und zwar durch die Strömung oder durch das Außengebläse 15. Der Kühlmittelkreislauf R wird nämlich zu einer Wärmepumpe (durch HP in der Zeichnung gezeigt), und der Außenwärmetauscher 7 dient als ein Verdampfer des Kühlmittels. Des Weiteren strömt das Kühlmittel mit niedriger Temperatur, das aus dem Außenwärmetauscher 7 heraus strömt, durch das Kühlmittelrohr 13D und das Solenoidventil 21, um von dem Kühlmittelrohr 13C in den Akkumulator 12 zu strömen, in dem eine Gas/Flüssigkeits-Separation durchgeführt wird, und dann wird das gasförmige Kühlmittel in den Verdichter 2 gesaugt, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Heizkörper 4 geheizte Luft wird aus dem Auslass 29 durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 heraus geblasen, und somit wird das Heizen des Fahrzeuginneren durchgeführt.
  • Die Steuervorrichtung 32 steuert eine Drehzahl des Verdichters 2 auf der Grundlage eines hohen Drucks des Kühlmittelkreislaufs R, der durch den Auslassdrucksensor 42 oder den Heizkörperdrucksensor 47 erfasst wird, und sie steuert außerdem eine Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Grundlage der Temperatur des Heizkörpers 4, die durch den Heizkörpertemperatursensor 46 erfasst wird, und des Kühlmitteldrucks des Heizkörpers 4, der durch den Heizkörperdrucksensor 47 erfasst wird, und sie steuert einen Unterkühlgrad des Kühlmittels in dem Auslass des Heizkörpers 4.
  • (2) Strömung des Kühlmittels im Entfeuchtungs- und Heizmodus
  • Als nächstes öffnet die Steuervorrichtung 32 in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus das Solenoidventil 22 in dem vorstehend beschriebenen Zustand des Heizmodus. Folglich wird ein Teil des kondensierten Kühlmittels, das durch den Heizkörper 4 und das Kühlmittelrohr 13E strömt, verteilt, und es strömt durch das Solenoidventil 22, um aus den Kühlmittelrohren 13F und 13B durch den Innenwärmetauscher 19 zu strömen, wodurch es das Innenexpansionsventil 8 erreicht. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Wasser in der Luft, die aus dem Innengebläse 27 heraus geblasen wird, koaguliert, so dass es an dem Wärmeabsorber 9 haftet, und zwar durch einen Wärmeabsorptionsbetrieb in diesem Zeitraum, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11 und den Innenwärmetauscher 19, um sich mit dem Kühlmittel aus dem Kühlmittelrohr 13D in dem Kühlmittelrohr 13C zu vermengen, und dann strömt es durch den Akkumulator 12, so dass es in den Verdichter 2 gesaugt wird, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in einem Prozess erneut geheizt, bei dem sie den Heizkörper 4 passiert, und somit werden das Entfeuchten und das Heizen des Fahrzeuginneren bewirkt. Die Steuervorrichtung 32 steuert die Drehzahl des Verdichters 2 auf der Grundlage des hohen Drucks des Kühlmittelkreislaufes R, der durch den Auslassdrucksensor 42 oder den Heizkörperdrucksensor 47 erfasst wird, und sie steuert außerdem die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Grundlage der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • (3) Strömung des Kühlmittels im internen Zyklusmodus
  • Als nächstes unterbricht die Steuervorrichtung 32 in dem internen Zyklusmodus das Außenexpansionsventil 6 in dem vorstehend beschriebenen Zustand des Entfeuchtungs- und Heizmodus (eine Unterbrechungsposition), und sie schließt außerdem das Solenoidventil 21. Das Außenexpansionsventil 6 und das Solenoidventil 21 werden geschlossen, wodurch die Einströmung des Kühlmittels in den Außenwärmetauscher 7 und die Ausströmung des Kühlmittels aus dem Außenwärmetauscher 7 behindert werden, und somit strömt das gesamte kondensierte Kühlmittel, das durch den Heizkörper 4 und das Kühlmittelrohr 13E strömt, durch das Solenoidventil 22 zu dem Kühlmittelrohr 13F. Des Weiteren strömt das Kühlmittel, das durch das Kühlmittelrohr 13F strömt, aus dem Kühlmittelrohr 13B durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, die von dem Innengebläse 27 heraus geblasen wird, koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 zu haften, und zwar durch den Wärmeabsorptionsbetrieb in diesem Zeitraum, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11, den Innenwärmetauscher 19, das Kühlmittelrohr 13C und den Akkumulator 12, um in den Verdichter 2 gesaugt zu werden, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird bei dem Prozess zum Passieren des Heizkörpers 4 erneut geheizt, und somit werden das Entfeuchten und das Heizen des Fahrzeuginneren bewirkt. In diesem internen Zyklusmodus zirkuliert jedoch das Kühlmittel zwischen dem Heizkörper 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), die in dem Luftströmungskanal 3 an einer Innenraumseite vorhanden sind, und somit wird die Wärme nicht aus der Außenluft heraus gepumpt, sondern ein Heizvermögen für verbrauchte Leistung des Verdichters 2 wird zur Geltung gebracht. Die gesamte Menge des Kühlmittels strömt durch den Wärmeabsorber 9, der einen Entfeuchtungsbetrieb ausübt, und somit ist ein Entfeuchtungsvermögen verglichen mit dem vorstehend beschriebenen Entfeuchtungs- und Heizmodus hoch, aber das Heizvermögen ist verringert.
  • Die Steuervorrichtung 32 steuert die Drehzahl des Verdichters 2 auf der Grundlage der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des vorstehend beschriebenen, hohen Drucks des Kühlmittelkreislaufs R. Dabei wählt die Steuervorrichtung 32 eine kleinere Verdichtersolldrehzahl aus Verdichtersolldrehzahlen aus, die durch Berechnungen von der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des hohen Drucks erhalten werden, um den Verdichter 2 zu steuern.
  • (4) Strömung des Kühlmittels im Entfeuchtungs- und Kühlmodus
  • Als nächstes öffnet die Steuervorrichtung 32 in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus das Solneoidventil 17, und sie schließt das Solenoidventil 21, das Solenoidventil 22 und das Solenoidventil 20. Darüber hinaus werden der Verdichter 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und der Luftmischdämpfer 28 hat den Zustand, in dem die aus dem Innengebläse 27 heraus geblasene Luft durch den Heizkörper 4 und den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 4 hindurch tritt. Folglich strömt das Kühlmittelgas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, in den Heizkörper 4. Durch den Heizkörper 4 tritt die Luft in dem Luftströmungskanal 3 hindurch, und somit wird die Luft in dem Luftströmungskanal 3 durch das Kühlmittel mit hoher Temperatur in dem Heizkörper 4 geheizt, wohingegen das Kühlmittel in dem Heizkörper 4 jene Wärme hat, die durch die Luft aufgenommen wird, und es wird gekühlt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das aus dem Heizkörper 4 heraus strömende Kühlmittel strömt durch das Kühlmittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen, und es strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das so gesteuert wird, dass das Ventil eine Tendenz zum Öffnen hat, damit es in den Außenwärmetauscher 7 hinein strömt. Das in den Außenwärmetauscher 7 hinein strömende Kühlmittel wird gekühlt, indem es dort hinein strömt, oder durch die Außenluft, die durch das Außengebläse 15 hindurch tritt, um zu kondensieren. Das aus dem Außenwärmetauscher 7 heraus strömende Kühlmittel strömt aus dem Kühlmittelrohr 13A durch das Solenoidventil 17, um daraufhin in den Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 zu strömen. Hierbei wird das Kühlmittel unterkühlt.
  • Das aus dem Unterkühlabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 heraus strömende Kühlmittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kühlmittelrohr 13B einzutreten, und es strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, die aus dem Innengebläse 27 heraus geblasen wird, koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 zu haften, und zwar durch den Wärmeabsorptionsbetrieb in diesem Zeitraum, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kühlmittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und es strömt dort hindurch, um in den Verdichter 2 hinein gesaugt zu werden, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird bei dem Prozess zum Passieren des Heizkörpers 4 erneut geheizt (ein Heizvermögen ist kleiner als jenes während des Heizens), und somit werden das Entfeuchten und das Kühlen des Fahrzeuginneren bewirkt. Die Steuervorrichtung 32 steuert die Drehzahl des Verdichters 2 auf der Grundlage der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und sie steuert außerdem die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen hohen Drucks des Kühlmittelkreislaufs R, und sie steuert einen Kühlmitteldruck (einen Heizkörperdruck PCI) des Heizkörpers 4.
  • (5) Strömung des Kühlmittels im Kühlmodus
  • Als nächstes öffnet die Steuervorrichtung 32 im Kühlmodus das Solenoidventil 20 in dem vorstehend beschriebenen Zustand des Entfeuchtungs- und Kühlmodus (in diesem Fall kann das Außenexpansionsventil 6 irgendeine Ventilposition einschließlich einer vollständig geöffneten Position haben (die Ventilposition ist auf eine obere Grenze der Steuerung eingestellt), und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand, in dem die Luft nicht durch den Heizkörper 4 und den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurch tritt. Folglich strömt das Kühlmittelgas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das von dem Verdichter 2 ausgelassen wird, in den Heizkörper 4. Die Luft in dem Luftströmungskanal 3 tritt nicht durch den Heizkörper 4 hindurch, die Luft tritt daher nur hier hindurch, und das aus dem Heizkörper 4 heraus strömende Kühlmittel strömt durch das Kühlmittelrohr 13E, um das Solenoidventil 20 und das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen.
  • Dabei wird das Solenoidventil 20 geöffnet und somit umgeht das Kühlmittel das Außenexpansionsventil 6, um durch das Umgehungsrohr 13J hindurchzutreten, und es strömt in den Außenwärmetauscher 7 wie es ist, wobei das Kühlmittel gekühlt wird, indem es hindurch läuft, oder durch die Außenluft, die durch das Außengebläse 15 hindurch tritt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Das aus dem Außenwärmetauscher 7 heraus strömende Kühlmittel strömt aus dem Kühlmittelrohr 13A durch das Solenoidventil 17, um nacheinander in den Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 hineinzuströmen. Hierbei wird das Kühlmittel unterkühlt.
  • Das aus dem Unterkühlabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 heraus strömende Kühlmittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kühlmittelrohr 13B einzutreten, und es strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 8, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, die von dem Innengebläse 27 heraus geblasen wird, koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 zu haften, und zwar durch den Wärmeabsorptionsbetrieb in diesem Zeitraum, so dass die Luft gekühlt wird.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kühlmittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und er strömt dort hindurch, damit es in den Verdichter 2 hinein gesaugt wird, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft passiert nicht den Heizkörper 4, sondern sie wird aus dem Auslass 29 in das Fahrzeuginnere heraus geblasen, und somit wird das Kühlen des Fahrzeuginneren bewirkt. In diesem Kühlmodus steuert die Steuervorrichtung 32 die Drehzahl des Verdichters 2 auf der Grundlage der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • (6) Heizmodus und Hilfsheizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf (Hilfsheizeinrichtung) in dem Heizmodus
  • Als nächstes wird die Steuerung des Verdichters 2 und des Außenexpansionsventils 6 in dem Heizmodus und dem Hilfsheizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 in dem Heizmodus beschrieben.
  • (6-1) Steuerung des Verdichters und des Außenexpansionsventils
  • Die Steuervorrichtung 32 berechnet eine Sollausgangstemperatur TAO aus der Gleichung (I), die nachfolgend genannt ist. Die Sollausgangstemperatur TAO ist ein Sollwert einer Temperatur der Luft, die aus dem Auslass 29 in das Fahrzeuginnere heraus geblasen wird. TAO = (Tset – Tin) × K + Tbal(f(Tset, SUN, Tam)) (I) wobei Tset eine vorbestimmte Temperatur in dem Fahrzeuginneren ist, die durch den Klimaanlagenbetätigungsabschnitt 53 eingestellt wird, Tin eine Temperatur der Luft in dem Fahrzeuginneren ist, die durch den Innenlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist und Tbal ein Gleichgewichtswert ist, der aus der vorbestimmten Temperatur Tset, einer Sonnenbestrahlungsmenge SUN, die durch den Sonnenbestrahlungssensor 51 erfasst wird, und einer Außenlufttemperatur Tam berechnet wird, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird. des Weiteren ist die Sollausgangstemperatur TAO im Allgemeinen umso höher, je kleiner die Außenlufttemperatur Tam ist, und die Sollausgangstemperatur TAO ist umso kleiner, je höher die Außenlufttemperatur Tam ist.
  • Die Steuervorrichtung 32 berechnet eine Heizkörpersolltemperatur TCO aus der Sollausgangstemperatur TAO, und als nächstes berechnet sie einen Heizkörpersolldruck PCO auf der Grundlage der Heizkörpersolltemperatur TCO. Des Weiteren berechnet die Steuervorrichtung 32 auf der Grundlage des Heizkörpersolldrucks PCO und eines Kühlmitteldrucks (ein Heizkörperdruck) Pci des Heizkörpers 4, der durch den Heizkörperdrucksensor 47 erfasst wird, eine Drehzahl Nc des Verdichters 2, und sie betreibt den Verdichter 2 mit der Drehzahl Nc. Die Steuervorrichtung 32 steuert nämlich den Kühlmitteldruck Pci des Heizkörpers 4 gemäß der Drehzahl Nc des Verdichters 2.
  • Zusätzlich berechnet die Steuervorrichtung 32 einen Sollheizkörperunterkühlgrad TGSC des Heizkörpers 4 auf der Grundlage der Sollausgangstemperatur TAO. Andererseits berechnet die Steuervorrichtung 32 einen Unterkühlgrad (einen Heizkörperunterkühlgrad SC) des Kühlmittels in dem Heizkörper 4 auf der Grundlage des Heizkörperdrucks Pci und der Temperatur (einer Heizkörpertemperatur Tci) des Heizkörpers 4, die durch den Heizkörpertemperatursensor 46 erfasst wird. Des Weiteren berechnet die Steuervorrichtung auf der Grundlage des Heizkörperunterkühlgrades SC und des Sollheizkörperunterkühlgrades TGSC eine Sollventilposition des Außenexpansionsventils 6 (eine Sollaußenexpansionsventilposition TGECCV). Des Weiteren steuert die Steuervorrichtung 32 die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 gemäß der Sollaußenexpansionsventilposition TGECVV.
  • Die Steuervorrichtung 32 führt die Berechnung in einer derartigen Richtung durch, dass sich der Sollheizkörperunterkühlgrad TGSC vergrößert, wenn die Sollausgangstemperatur TAO höher wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Steuervorrichtung kann die Berechnung auf der Grundlage einer Differenz (einer Vermögensdifferenz) zwischen einem nachfolgend beschriebenen, geforderten Heizvermögen Qtgt und einem Heizvermögen Qhp (QhpNI), oder des Heizkörperdrucks Pci oder einer Differenz (einer Druckdifferenz) zwischen dem Heizkörpersolldruck PCO und dem Heizkörperdruck Pci durchführen. In diesem Fall verringert die Steuervorrichtung 32 den Sollheizkörperunterkühlgrad TGSC, wenn die Vermögensdifferenz kleiner wird, die Druckdifferenz kleiner wird, ein Luftvolumen des Innengebläses 27 kleiner wird oder der Heizkörperdruck Pci kleiner wird.
  • (6-2) Steuerung des Heizmediumzirkulationskreislaufs
  • Wenn die Steuervorrichtung 32 bestimmt, dass das Heizvermögen durch den Heizkörper 4 in diesem Heizmodus knapp wird, erregt die Steuervorrichtung zusätzlich die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35, um Wärme zu erzeugen, und sie betätigt die Zirkulationspumpe 30, wodurch das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 ausgeführt wird.
  • Wenn die Zirkulationspumpe 30 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 betätigt wird und die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 erregt wird, wird das Heizmedium (das Heizmedium mit hoher Temperatur), das durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 gemäß der vorstehenden Beschreibung geheizt wird, durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 zirkuliert, und somit wird die Luft geheizt, die durch den Heizkörper 4 des Luftströmungskanals 3 hindurch tritt. Die 3 zeigt die Temperaturen der jeweiligen Komponenten in dem Luftströmungskanal 3 in diesem Zeitraum. In dieser Zeichnung ist Ga ein Luftmassenvolumen der Luft, die in den Luftströmungskanal 3 hinein strömt, Te ist die Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird (die Temperatur der Luft, die aus dem Wärmeabsorber 9 heraus strömt), GaxSW ist ein Wert, der durch Multiplizieren des Luftmassenvolumens Ga mit einer Öffnung des Luftmischdämpfers 28 erhalten wird, THhp ist eine Temperatur der Luft, die durch den Heizkörper 4 hindurchgetreten ist, die durch den Heizkörpertemperatursensor 46 erfasst wird (d. h. die Heizkörpertemperatur Tci), und TH ist eine Temperatur der Luft, die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurch getreten ist, die durch den Temperatursensor 55 des Heizmedium/Luft-Wärmetauschers erfasst wird, und in dem Heizmodus ist ein Sollwert der Temperatur der Luft, die aus dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 heraus strömt und aus dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginneren heraus geblasen wird, die Heizkörpersolltemperatur TCO. Es ist zu beachten, dass TH = THp gilt, wenn der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 nicht betrieben wird.
  • Als nächstes wird die Steuerung des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 in dem vorstehend beschriebenen Heizmodus unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben. In dieser Erfindung berechnet die Steuervorrichtung 32 das geforderte Heizvermögen Qtgt, das das Heizvermögen ist, das für den Heizkörper 4 gefordert wird, unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen Gleichung (II), und sie sagt eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung voraus und berechnet diese, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers 7 ist, um das geforderte Heizvermögen Qtgt bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers 7 zu verwirklichen, d. h. wenn der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, indem die nachfolgend genannte Gleichung (III) verwendet wird. Des Weiteren sagt die Steuervorrichtung einen Sollwert eines maximalen Heizvermögens voraus und berechnet diesen, das durch den Heizkörper 4 in einem Bereich zu erzeugen ist, in dem der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, und zwar durch die Gleichung (IV), die nachfolgend genannt ist, das heißt sie sagt einen vorhergesagten Werts des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung vor und berechnet diesen, der der Sollwert des maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper 4 zu erzeugen ist, ohne dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verursacht wird, wenn ein Wärmepumpenbetrieb durchgeführt wird, um das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme in dem Heizkörper 4 zu veranlassen und das Kühlmittel in dem Außenwärmetauscher 7 in einer Umgebung zu verdampfen, in der das Fahrzeug gegenwärtig platziert ist. Qtgt = (TCO – Te) × Cpa × ρ × Qair (II); TXObaseQtgt '' f(Tam, Qtgt) (III); und QmaxNfst = f(Tfrost, Tam) (IV), wobei Tam die vorstehend beschriebene Außenlufttemperatur ist, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird, Te die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 ist, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, Cpa eine spezifische Wärme [kj/kg·K] der in den Heizkörper 4 hinein strömenden Luft ist, ρ eine Dichte (ein spezifisches Volumen) [kg/m3] der in den Heizkörper 4 hinein strömenden Luft ist und Qair ein Volumen [m3/h] der den Heizkörper 4 passierenden Luft ist (aus einer elektrischen Gebläsespannung BLV des Innengebläses 27 oder dergleichen geschätzt). Zusätzlich ist Tfrost ein Frostpunkt, und er wird später beschrieben.
  • Es ist zu beachten, dass in der Gleichung (II) anstelle oder zusätzlich zu Qair die Temperatur der in den Heizkörper 4 hinein strömenden Luft oder die Temperatur der aus dem Heizkörper 4 heraus strömenden Luft verwendet werden kann. Zusätzlich kann der vorhergesagte Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung unter Bezugnahme auf die jeweiligen Umgebungsbedingungen oder externen Informationen korrigiert werden, wie zum Beispiel eine Zeit, die Sonnenbestrahlungsmenge, die durch den Sonnenbestrahlungssensor 51 erfasst wird, einen Regenfall, einen Ort und Wetter zusätzlich zu der Außenlufttemperatur Tam in der Gleichung (IV).
  • Bei dieser Erfindung berechnet die Steuereinrichtung 32 zusätzlich den Frostpunkt Tfrost, der eine Temperatur der Außenluft um den Außenwärmetauscher 7 ist, bei der der Außenwärmetauscher 7 vereist ist (eine Temperatur, bei der ein Wasserdampfdruck in der Außenluft gleich einem gesättigten Wasserdampfdruck von Eis ist), und zwar auf der durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfassten Außenlufttemperatur und der durch den Außenluftfeuchtigkeitssensor 34 erfassten Außenfeuchtigkeit des Fahrzeugs. Ein Berechnungsverfahren des Frostpunktes Tfrost ist herkömmlich, und somit wird dessen Beschreibung weggelassen.
  • Die Steuervorrichtung 32 liest Daten von dem jeweiligen Sensor bei einem Schritt S1 in einem Flussdiagramm der 4, und sie bestimmt bei einem Schritt S2, ob der vorstehend beschriebene Heizmodus ausgewählt ist oder nicht. Wenn der Heizmodus ausgewählt ist, schreitet die Steuervorrichtung 32 des Weiteren zu einen Schritt S3, um das geforderte Heizvermögen Qtgt unter Verwendung der Gleichung (II) zu berechnen, die vorstehend genannt ist.
  • (6-3) Steuerung unmittelbar nach einem Start des Heizmodus
  • Als nächstes bestimmt die Steuervorrichtung 32 bei einem Schritt S4, ob sie sich nun unmittelbar nach dem Start (ON) des Heizmodus befindet oder nicht. Im Winter wird bestimmt, dass das Fahrzeug unmittelbar gestartet wurde, aber diese Bestimmung, ob man sich unmittelbar nach dem Start befindet oder nicht, wird durch Bestimmen dessen durchgeführt, ob eine vorbestimmte Zeit oder weniger nach einem derartigen Start des Fahrzeugs verstrichen ist oder nicht, oder ob eine vorbestimmte Zeit oder weniger nach anderen Modusschaltungen zu dem Heizmodus verstrichen ist oder nicht. Es ist zu beachten, dass die Bestimmung, ob man sich unmittelbar nach dem Start befindet oder nicht, nicht von einer derartigen vorübergehenden Bestimmung abhängt, und diese kann zum Beispiel durch Bestimmen dessen durchgeführt werden, ob eine Differenz Tset – Tin zwischen einer vorbestimmten Temperatur Tset in dem Fahrzeuginneren und einer Temperatur Tin einer Luft in dem Fahrzeuginneren größer ist als ein vorbestimmter Wert oder nicht (Tset – Tin > der vorbestimmte Wert).
  • Wenn sie sich des Weiteren unmittelbar nach dem Start befindet, schreitet die Steuereinrichtung 32 von dem Schritt S4 zu einem Schritt S5, und sie berechnet die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung (ein geschätzter Wert) unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung (III) aus der Außenlufttemperatur Tam und dem geforderten Heizvermögen Qtgt. Als nächstes vergleicht die Steuervorrichtung 32 die berechnete, geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung mit dem Frostpunkt Tfrost, und sie schreitet zu einem Schritt S7, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt Tfrost (TXObaseQtgt < Tfrost).
  • Bei dem Schritt S7 berechnet die Steuervorrichtung 32 den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung (ein geschätzter Wert) aus dem Frostpunkt Tfrost und der Außenlufttemperatur Tam unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichung (IV). Die 5 zeigt eine Beziehung zwischen dem vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung und der Außenlufttemperatur (eine Tendenz einer Änderung des vorhergesagten Werts des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung). Das maximale Heizvermögen Qhp, das durch den Heizkörper 4 erzeugt werden kann, erhöht sich proportional zu einem Anstieg der Außenlufttemperatur Tam. Wenn des Weiteren die Außenlufttemperatur, bei der der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, als ungefähr +5°C definiert wird und der Betrieb mit dem maximalen Heizvermögen Qhp so wie er ist bei +5°C oder weniger durchgeführt wird, ist der Außenwärmetauscher 7 vereist. Wie dies durch gestrichelte Linien in der 5 gezeigt ist, gibt es daher eine Tendenz, dass sich der vorhergesagte Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung in einem Winkel verringert, der größer ist als das maximale Heizvermögen Qhp gemäß der Absenkung der Außenlufttemperatur.
  • Bei einem Schritt S7 wird der vorhergesagte Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung berechnet (geschätzt), und dann berechnet die Steuervorrichtung 32 als nächstes ein Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23. Das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 wird gemäß einer nachfolgend beschriebenen Gleichung (V) berechnet. TGQech = Qtgt – QmaxNfst (V)
  • Ein Mangel des vorhergesagten Wertes des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung zu dem geforderten Heizvermögen Qtgt ist nämlich das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23.
  • Des Weiteren definiert die Steuervorrichtung 32 bei einem Schritt S7 das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 als den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung zu definieren (TGQhp = QmaxNfst), und sie betreibt den Verdichter 2 des Kühlmittelkreislaufs R und dergleichen, so dass der Heizkörper 4 den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung erzeugt.
  • Bei dem Schritt S7 steuert die Steuervorrichtung 32 darüber hinaus die Erregung der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und den Betrieb der Zirkulationspumpe 30, so dass gilt das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 = das geforderte Heizvermögen Qtgt – der vorhergesagte Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung (der vorhergesagte Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung = das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4), auf der Grundlage von Abgaben von dem Temperatursensor 50 der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung und des Temperatursensors 55 des Heizmedium/Luft-Wärmetauschers. Die Steuervorrichtung 32 gleicht nämlich den Mangel des vorhergesagten Wertes des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung zu dem geforderten Heizvermögen Qtgt durch das Heizen durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 aus. Folglich kann ein komfortables Heizen des Fahrzeuginneren verwirklicht werden und die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 kann verhindert werden.
  • Eine linke Seite von einer mittleren, vertikalen Linie in 6 zeigt eine Situation bei dem Start, und sie zeigt, dass das Heizen (ECH-Abgabe) durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 durchgeführt wird, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt Tfrost. In diesem Fall wird der vorhergesagte Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung durch die Außenlufttemperatur Tam beeinflusst, die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung wird ebenfalls durch die Außenlufttemperatur Tam beeinflusst, und es gibt eine Tendenz, dass sich jeder Wert verringert, wenn sich die Außenlufttemperatur Tam verkleinert. In einer Situation, in der die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner wird, verringert sich daher auch der vorhergesagte Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung, und somit vergrößert sich das Sollheizvermögen TGQech (die ECH-Abgabe in 6) des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23.
  • Wenn zum Beispiel andererseits die Außenlufttemperatur vergleichsweise hoch ist und bei einem Schritt S6 bestimmt wird, dass die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung nicht kleiner ist als der Frostpunkt Tfrost (Tfrost ≤ TXObaseQtgt), schreitet die Steuervorrichtung 32 zu einen Schritt S8, bei dem die Steuervorrichtung das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 stoppt (sie stoppt die Zirkulationspumpe 30 und sie stoppt ECH aufgrund einer Nicht-Erregung der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35: TGQech = 0) und den Verdichter 2 des Kühlmittelkreislaufs R und dergleichen betreibt, so dass der Heizkörper 4 das geforderte Heizvermögen Qtgt erzeugt (TGQhp = Qtgt). Folglich kann ein überflüssiges Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 vermieden werden, um einen Anstieg des Leistungsverbrauchs zu vermeiden.
  • (6-4) Steuerung, wenn man sich nicht unmittelbar nach dem Start des Heizmodus befindet
  • Durch ein derartiges koordiniertes Heizen des Heizkörpers 4 und des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 unmittelbar nach dem Start, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verhindert. Aufgrund der nachfolgenden Fahrt des Fahrzeugs haftet jedoch Wasser in der Außenluft als die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 in dem Heizmodus. Wenn diese Vereisung anwächst, wird der Wärmetausch zwischen dem Außenwärmetauscher 7 und der hindurchtretenden Außenluft bedeutend behindert, und eine Klimaanlagenfunktion verschlechtert sich.
  • (6-5) Schätzen der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher
  • Wenn man sich nicht unmittelbar nach dem Start des Heizmodus bei dem Schritt S4 befindet, zum Beispiel wenn das Fahrzeug in einer vorbestimmten Zeit oder länger nach dem Start fährt, schreitet die Steuervorrichtung 32 somit zu einen Schritt S9, um den Zustand der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 durch die Eisbildungszustandsschätzeinrichtung als eine der Steuervorrichtung 32 innewohnenden Funktion zu schätzen. Als nächstes wird ein Schätzbeispiel der Eisbildungsbestimmung an dem Außenwärmetauscher 7 bei diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine rechte Seite von der mittleren, vertikalen Linie der 6 beschrieben.
  • Die Steuereinrichtung 32 schätzt den Zustand der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auf der Grundlage des Frostpunktes Tfrost und einer gegenwärtigen Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7, die von dem Außenwärmetauscherdrucksensor 56 erhalten wird. Die Steuervorrichtung 32 berechnet nämlich eine Differenz (Tfrost – TXO) zwischen dem Frostpunkt Tfrost und der gegenwärtigen Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO, und sie bestimmt, dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 fortschreitet, wenn sich die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO unter den Frostpunkt Tfrost absenkt und ein Zustand andauert, in dem die Differenz größer ist als ein vorbestimmter Eisbildungserfassungsschwellwert ΔT1, zum Beispiel in einer vorbestimmten Eisbildungszustandsschätzzeit.
  • Eine gestrichelte Linie in 6 zeigt eine Änderung der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7. Beim Beginn des Betriebsstarts (beim Start) (die linke Seite von der mittleren, vertikalen Linie) ist die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 größer als der Frostpunkt Tfrost. Wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 gemäß dem Fortschreiten des Heizmodus beginnt, verschlechtert sich nach und nach eine Wärmetauschfunktion mit der Außenluft, und somit sinkt die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO (die gestrichelte Linie) ab, und schließlich fällt sie unter den Frostpunkt Tfrost an der rechten Seite der mittleren, vertikalen Linie.
  • Wenn des Weiteren das Absinken der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO weiter fortschreitet und die Differenz (Tfrost – TXO) größer ist als der Eisbildungserfassungsschwellwert ΔT1, und dieser Zustand in der vorbestimmten Schätzzeit oder länger andauert, bestimmt die Steuervorrichtung 32 den Fortschritt der Eisbildung. Der Begriff des Fortschrittes der Eisbildung beinhaltet sowohl einen Fall, in dem die Vereisung tatsächlich an dem Außenwärmetauscher 7 gebildet ist, als auch einen Fall, in dem eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auftritt, das heißt ein Fall, in dem die Eisbildung mit einer hohen Wahrscheinlichkeit vorhergesagt wird.
  • (6-6) Unterbindung der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher
  • Wenn die Steuervorrichtung 32 das Fortschreiten der Eisbildung des Außenwärmetauschers 7 bei dem Schritt S9 bestimmt, schreitet die Steuervorrichtung zu einen Schritt S10, um das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 unter Verwendung einer nachfolgend beschriebenen Gleichung (VI) zu berechnen. TGQech = f(Tfrost – TXO) (VI), wobei TGQech ≥ 0. Die Differenz (Tfrost – TXO) zwischen dem Frostpunkt Tfrost und der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 meint ein Maß der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 aus einem derartigen Grund, wie er vorstehend beschrieben ist. Die Steuervorrichtung 32 berechnet nämlich das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 auf der Grundlage des Maßes der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7.
  • Bei dem Schritt S10 definiert die Steuervorrichtung 32 des Weiteren das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 als einen Wert (Qtgt – TGQech), der durch Subtrahieren des Sollheizvermögens TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 von dem geforderten Heizvermögen Qtgt erhalten wird. Somit wird das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 verringert, und somit wird das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 zu einem Heizvermögen zum Unterbinden oder Verhindern der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7.
  • Die rechte Seite von der vertikalen, mittleren Linie der 6 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Sollheizvermögens TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 zeigt. In diesem Fall erfasst die Steuervorrichtung 32 den Eisbildungszustand oder das Maß der Eisbildung gemäß dem Wert des Frostpunktes Tfrost – die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO. Wenn des Weiteren der Zustand, in dem TXO kleiner ist als Tfrost, für die vorbestimmte Zeit andauert, wie dies vorstehend beschrieben ist, vergrößert die Steuervorrichtung 32 TGQech gemäß der Vergrößerung der Differenz (Tfrost – TXO).
  • Es ist zu beachten, dass die Steuervorrichtung 32 bei einem Schritt S11 bestimmt, ob das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4, das bei dem Schritt S10 berechnet wird, größer ist als ein deutlich kleiner, vorbestimmter Wert Q1 oder nicht. Wenn TGQhp > Q1 gilt, schreitet die Steuervorrichtung 32 des Weiteren zu einen Schritt S12 und steuert die Erregung der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und den Betrieb der Zirkulationspumpe 30, um das Sollheizvermögen TGQech (= f(Tfrost – TXO)) zu erreichen, das gemäß der vorstehend beschriebenen Gleichung (VI) berechnet wird, und zwar auf der Grundlage von den Abgaben von dem Temperatursensor 50 der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung und dem Temperatursensor 55 des Heizmedium/Luft-Wärmetauschers.
  • Die Steuervorrichtung 32 steuert nämlich das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 auf der Grundlage des Maßes der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7, und das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 wird als ein Wert (Qtgt – TGQech) erhalten, indem das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 von dem geforderten Heizvermögen Qtgt subtrahiert wird.
  • Wenn andererseits das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4, das bei dem Schritt S10 berechnet wird, übermäßig klein ist und der vorstehend beschriebene Wert Q1 oder kleiner ist, schreitet die Steuervorrichtung 32 von dem Schritt S11 zu dem Schritt S13, sie stoppt den Verdichter 2 des Kühlkreislaufs R, um das Heizen durch den Heizkörper 4 zu stoppen (Stoppen von HP: TGQhp = 0), und sie steuert die Erregung der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und den Betrieb der Zirkulationspumpe 30, so dass der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 das geforderte Heizvermögen Qtgt erzeugt (TGQech = Qtgt).
  • Wenn hierbei das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 übermäßig klein ist, kann das Heizvermögen ignoriert werden, und die Sauglufttemperatur des Heizkörpers 4 stimmt im Wesentlichen mit einer Temperatur der Luft überein, die durch den Heizkörper 4 hindurchtritt, so dass der Kühlmittelkreislauf R uneffizient wird. Wenn das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 übermäßig klein (Q1 oder kleiner) wie bei dem Ausführungsbeispiel ist, wird bei dem Schritt S14 das Sollheizvermögen TGQhp = 0 für den Heizkörper 4 erreicht, und somit kann die Verschlechterung des Wirkungsgrads im Voraus vermieden werden.
  • Es ist zu beachten, dass, wenn bei dem Schritt S9 die Differenz (Tfrost – TXO) gleich ΔT1 oder kleiner ist, die Steuervorrichtung 32 bestimmt, dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 nicht fortschreitet, d. h. die Eisbildung ist noch nicht angewachsen, und die Steuervorrichtung schreitet zu dem Schritt S8, sie stoppt das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 (sie stoppt die Zirkulationspumpe 30 und sie erregt die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 nicht, um ECH zu stoppen (TGQech = 0), und sie betreibt den Verdichter 2 des Kühlmittelkreislaufs R und dergleichen, so dass der Heizkörper 4 das geforderte Heizvermögen Qtgt erzeugt (TGQhp = Qtgt).
  • Wie dies vorstehend im Einzelnen beschrieben ist, ist bei der vorliegenden Erfindung der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 zum Heizen der Luft angeordnet, die von dem Luftströmungskanal 3 in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, und die Steuervorrichtung 32 berechnet die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung, die die Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers 7 ist, wenn das geforderte Heizvermögen Qtgt, das jenes Heizvermögen ist, das für den Heizkörper 4 gefordert wird, bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers 7 verwirklicht wird, und die Steuervorrichtung steuert das Heizen durch den Heizkörper 4 und das Heizen durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 auf der Grundlage der geforderten Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung und des Frostpunktes Tfrost, um das geforderte Heizvermögen Qtgt zu erreichen, ohne die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 zu verursachen. Daher wird das geforderte Heizvermögen Qtgt durch das koordinierte Heizen des Heizkörpers 4 und des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 erreicht, ohne dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verursacht wird, und zwar auf der Grundlage des Frostpunktes Tfrost, bei dem der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, und es ist möglich, das komfortable Heizen des Fahrzeuginneren zu verwirklichen.
  • In diesem Fall berechnet die Steuervorrichtung 32 die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam und des geforderten Heizvermögens Qtgt, und somit ist es möglich, die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung genau zu schätzen, die das geforderte Heizvermögen Qtgt bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers 7 verwirklicht, und die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher effektiv zu verhindern.
  • Zusätzlich berechnet die Steuervorrichtung 32 den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung, der ein Sollwert des maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper 4 in einem Bereich zu erzeugen ist, in dem der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, und die Steuervorrichtung definiert das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 als den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung, und sie gleicht den Mangel des vorhergesagten Wertes des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung zu dem geforderten Heizvermögen Qtgt durch das Heizen durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 aus, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt Tfrost. Wenn des Weiteren die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung der Frostpunkt Tfrost oder größer ist, definiert die Steuervorrichtung das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 als das geforderte Heizvermögen Qtgt, und sie stoppt das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23, und somit ist es möglich, die Verschlechterung des Wirkungsgrads aufgrund des Heizens durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 zu minimieren. Folglich ist es möglich, jenen Nachteil wirksam zu unterbinden, dass sich die Reichweite insbesondere bei dem Elektrofahrzeug verringert.
  • Zusätzlich berechnet die Steuervorrichtung 32 den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung auf der Grundlage des Frostpunktes Tfrost und der Außenlufttemperatur Tam, und somit ist es möglich, den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung genau zu schätzen, bei dem der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, und die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 effektiv zu verhindern.
  • Des Weiteren führt die Steuervorrichtung 32 die vorstehend beschriebene Steuerung auf der Grundlage der geforderten Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung und des Frostpunktes Tfrost unmittelbar nach dem Start aus, so dass es möglich ist, jenen Nachteil zu verhindern, dass die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 durch den Start nach einem Zustand beginnt, in dem das Fahrzeug gestoppt ist, das heißt, ein Zustand, in dem der Außenwärmetauscher 7 noch nicht vereist ist, und es ist möglich, das Anwachsen der Eisbildung aufgrund der nachfolgenden Fahrt so stark wie möglich zu unterbinden. Zusätzlich schätzt die Steuervorrichtung die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung nur unmittelbar nach dem Start, um den Ausgleich durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 durchzuführen, und somit ist es auch möglich, eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs zu erreichen.
  • Zusätzlich schätzt die Steuervorrichtung 32 den Zustand der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7, und sie führt das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 aus, wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auftritt oder wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 in einem Fall vorhergesagt wird, in dem sie sich nicht unmittelbar nach dem Start befindet, und somit ist es möglich, das Heizvermögen des Fahrzeuginneren bereitzustellen, während die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 während der Fahrt nach dem Start effektiv verhindert oder unterbunden wird.
  • Des Weiteren berechnet die Steuervorrichtung 32 das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 auf der Grundlage des Maßes der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7, wodurch die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 unterbunden oder verhindert wird, und die Steuervorrichtung erhält den Wert des Sollheizvermögens TGQhp des Heizkörpers 4 durch Subtrahieren des Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 von dem geforderten Heizvermögen Qtgt. Daher wird das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 genau gesteuert, während die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verhindert oder unterbunden wird, und somit kann das komfortable Heizen des Fahrzeuginneren verwirklicht werden.
  • Auch in diesem Fall ist es zusätzlich möglich, die Verschlechterung des Wirkungsgrads aufgrund des Heizens durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 zu minimieren, und somit ist es auch möglich, eine Verkleinerung der Reichweite des Elektrofahrzeugs wirksam zu unterbinden.
  • Wenn in diesem Fall das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 kleiner ist als der vorbestimmte Wert, stoppt die Steuervorrichtung 32 den Betrieb des Verdichters 2, und somit kann die Verschlechterung des Wirkungsgrads in einer Situation, in der das Heizen des Heizkörpers 4 übermäßig gering ist, im Voraus vermieden werden.
  • Die Steuervorrichtung 32 schätzt insbesondere den Eisbildungszustand an dem Außenwärmetauscher 7 oder das Maß der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auf der Grundlage des Frostpunktes Tfrost und der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7, und somit kann die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 genau bestimmt werden, und die vorstehend beschriebene Steuerung kann ausgeführt werden. Folglich kann das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 genau gesteuert werden, und es ist möglich, die Erhöhung des Leistungsverbrauchs zu unterbinden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel ist des Weiteren die Hilfsheizeinrichtung durch den Heizmediumzirkulationskreislauf gebildet, der den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal 3 in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 und die Zirkulationspumpe 30 hat, und der das Heizmedium, das durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 geheizt wird, durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 durch die Zirkulationspumpe 30 zirkuliert, und somit kann ein elektrisch sicheres Heizen in dem Fahrzeuginneren verwirklicht werden.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Als nächstes zeigt 7 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms einer Steuereinrichtung 32. Es ist bei dieser Zeichnung zu beachten, dass Schritte, die mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, dieselben oder ähnliche Befehle zeigen. In diesem Ausführungsbeispiel wird in einem Vergleich einer geforderten Verdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung mit einem Frostpunkt Tfrost in einem Schritt S6 ein vorbestimmter Wert α1 zu diesem Frostpunkt Tfrost addiert. Außerdem wird ebenfalls in einer Gleichung (IV) einer Berechnung des vorhergesagten Wertes des maximalen Heizvermögens QmaxNfst ohne Vereisung, die bei einem Schritt S7 ausgeführt wird, +α1 zu dem Frostpunkt Tfrost addiert: QmaxNfst = f(Tfrost + α1, Tam) (IV).
  • Wenn +α1 zu dem Frostpunkt Tfrost addiert wird, steigt auch in diesem Ausführungsbeispiel eine Linie des Frostpunktes Tfrost in 6 an, und somit verstärkt sich das Heizen (ECH-Abgabe) durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf 23. Folglich wird bei der Verhinderung der Eisbildung oder dergleichen an dem Außenwärmetauscher 7 eine Spanne vorgegeben, und es ist möglich, die Verhinderung oder Unterbindung der Eisbildung noch sicherer zu verwirklichen.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Als nächstes zeigt die 8 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms einer Steuervorrichtung 32. Es ist in dieser Zeichnung zu beachten, dass dieselben Abschnitte wie jene, die durch F1 und F2 in den Flussdiagrammen der 4 und 7 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, und Einzelheiten werden weggelassen. In diesem Ausführungsbeispiel ist bei einem Schritt S9 eine Differenz (Tfrost – TXO) gleich ΔT1 oder kleiner, und die Eisbildung an einem Außenwärmetauscher 7 schreitet nicht fort. Wenn nämlich bestimmt wird, dass keine Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auftritt, schreitet die Steuervorrichtung direkt zu einen Schritt S8, und sie versetzt eine elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 nicht in einen nicht-erregten Zustand, aber sie führt bei einem Schritt S14 in diesem Fall eine Stufensteuerung aus.
  • Die 8 zeigt die Stufensteuerung des Schrittes S14 von diesem Ausführungsbeispiel in ihrem unteren Teil. Wenn sie sich nicht mehr unmittelbar nach dem Start eines Heizmodus befindet, d. h., wenn die Steuervorrichtung von dem Schritt S4 zu dem Schritt S9 schreitet und die Differenz (Tfrost – TXO) gleich ΔT1 oder kleiner ist, verringert die Steuervorrichtung 32 ein Sollheizvermögen TGQech eines Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 allmählich oder in Stufen bei dem Schritt S14.
  • Andererseits wird ein Sollheizvermögen TGQhp eines Heizkörpers 4 gemäß TGQhp = Qtgt – TGQech ähnlich wie bei dem Schritt S10 berechnet. Daher wird das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 allmählich oder in Stufen erhöht. Des Weiteren schreitet die Steuervorrichtung schließlich zu dem Schritt S8, bei dem ein Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 gestoppt wird (eine Zirkulationspumpe 30 wird gestoppt und die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 ist nicht erregt, um ECH zu stoppen: TGQech = 0), und die Steuervorrichtung betreibt einen Verdichter 2 eines Kühlmittelkreislaufs R und dergleichen, so dass der Heizkörper 4 ein gefordertes Heizvermögen Qtgt erzeugt (TGQhp = Qtgt).
  • Hierbei kann eine Änderung des Heizvermögens, das durch den Heizkörper 4 unter einer Betriebssteuerung des Verdichters 2 zu erzeugen ist, nach einer Verringerung des Heizvermögens durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 aufgrund eines Stopps der Zufuhr des Heizmediums mit hoher Temperatur zu dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 verzögert sein. Wenn zusätzlich die Steuervorrichtung nach dem Schritt S9 zu dem Schritt S8 schreitet, bei dem das Sollheizvermögen TGQech des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 gleich 0 ist und das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 zu dem geforderten Heizvermögen Qtgt schnell ansteigt, besteht eine Gefahr, dass eine Vereisung übergangsweise an dem Außenwärmetauscher 7 in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen gebildet wird.
  • Wenn jedoch die Steuervorrichtung 32 bestimmt, dass die Vereisung nicht an dem Außenwärmetauscher 7 gebildet wird, senkt die Steuervorrichtung wie bei diesem Ausführungsbeispiel bei dem Schritt S14 das Heizen durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 allmählich oder in Stufen ab und stoppt schließlich das Heizen.
  • In diesem Fall ist es möglich, jenen Nachteil zu unterbinden, dass eine Temperatur der Luft, die zu einem Fahrzeuginneren zu blasen ist, aufgrund einer derartigen Verzögerung des Anstiegs des Heizvermögens des Heizkörpers 4 schnell verändert wird. Zusätzlich wird das Sollheizvermögen TGQhp des Heizkörpers 4 allmählich oder in Stufen erhöht, und somit kann eine übergangsweise Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verhindert oder unterbunden werden.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Als nächstes zeigt die 9 eine Aufbauansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in einem Außenwärmetauscher 7 kein Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und kein Unterkühlabschnitt 16 angeordnet, und ein Kühlmittelrohr 13A, das sich von dem Außenwärmetauscher 7 heraus erstreckt, ist mit einem Kühlmittelrohr 13B über ein Solenoidventil 17 und ein Rückschlagventil 18 verbunden. Zusätzlich ist ein Kühlmittelrohr 13D, das von dem Kühlmittelrohr 13A abzweigt, in ähnlicher Weise mit einem Kühlmittelrohr 13C an einer stromabwärtigen Seite eines Innenwärmetauschers 19 über ein Solenoidventil 21 verbunden.
  • Der übrige Aufbau ist ähnlich zu dem Beispiel der 1. Die vorliegende Erfindung ist auch bei der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 mit einem Kühlmittelkreislauf R wirksam, bei dem der Außenwärmetauscher 7, der den Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 nicht benötigt, auf diese Weise verwendet wird.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Als nächstes zeigt die 10 eine Aufbauansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass ein Kühlmittelkreislauf R von diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie in der 9 ist. In diesem Fall ist zusätzlich ein Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 eines Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 an einer stromaufwärtigen Seite eines Heizkörpers 4 zu der Luftströmung eines Luftströmungskanals 3 angeordnet, die eine stromabwärtige Seite eines Luftmischdämpfers 28 ist. Der übrige Aufbau ist ähnlich wie in der 9.
  • In diesem Fall ist der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 an der stromaufwärtigen Seite des Heizkörpers 4 in dem Luftströmungskanal 3 positioniert, und somit wird während eines Betriebs des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 die Luft durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 geheizt, und dann strömt sie in den Heizkörper 4. Die vorliegende Erfindung ist auch bei der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 wirksam, bei der der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 an der stromaufwärtigen Seite des Heizkörpers 4 auf diese Weise angeordnet ist, und insbesondere in diesem Fall tritt kein Problem aufgrund einer niedrigen Temperatur eines Heizmediums in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 auf. Folglich ist das koordinierte Heizen mit dem Heizkörper 4 vereinfacht, und ein so genannter vorläufiger Betrieb, um das Heizmedium im Voraus zu heizen, ist nicht erforderlich, aber die Luft, die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurch getreten ist, strömt in nachteilhafter Weise in den Heizkörper 4, und somit verringert sich eine Temperaturdifferenz von dem Heizkörper 4, was die Gefahr birgt, dass sich ein Wärmetauschwirkungsgrad verschlechtert. Wenn andererseits der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 an der stromabwärtigen Seite des Heizkörpers 4 zu der Luftströmung des Luftströmungskanals 3 angeordnet ist, wie dies in den 1 und 9 gezeigt ist, strömt die Luft, die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 geheizt wird, nicht in den Heizkörper 4, und die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Heizkörpers 4 und jener der Luft kann zum Verhindern einer Verschlechterung einer Wärmetauschfunktion in dem Heizkörper 4 akquiriert werden, wenn dies mit jenem Fall verglichen wird, bei dem der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 an der stromaufwärtigen Seite des Heizkörpers 4 angeordnet ist, wie dies in der 10 gezeigt ist.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Als nächstes zeigt die 11 eine Aufbauansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. Hauptbestandteile eines Kühlmittelkreislaufs R und eines Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 von diesem Ausführungsbeispiel sind ähnlich wie jene in der 1, aber in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 ist ein Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 angeordnet. Der Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 7 bewirkt einen Wärmetausch zwischen einem Heizmediumrohr 23A, das sich von einer Zirkulationspumpe 30 heraus erstreckt, und einem Kühlmittelrohr 13E, das sich von einem Heizkörper 4 des Kühlmittelkreislaufs R heraus erstreckt, und in dem Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 wird ein Heizmedium, das aus der Zirkulationspumpe 30 ausgelassen wird, einem Heizbetrieb von einem Kühlmittel ausgesetzt, das aus dem Heizkörper 4 heraus strömt. Folglich kann die Wärme aus dem Kühlmittel, das durch den Heizkörper 4 hindurch tritt, durch das Heizmedium gesammelt werden, das durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 zirkuliert.
  • Somit ist in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 der Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 angeordnet, der Wärme von dem Kühlmittel sammelt, das durch den Heizkörper 4 hindurch tritt, und somit wird die Wärme, die das durch den Heizkörper 4 hindurchtretende Kühlmittel hat, durch das Heizmedium gesammelt, das in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 strömt, und sie wird zu einem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 gefördert, so dass es möglich ist, das Heizen noch wirksamer zu unterstützen.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Als nächstes zeigt die 12 eine Aufbauansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. Ein Kühlmittelkreislauf R und ein Heizmediumzirkulationskreislauf 23 von diesem Ausführungsbeispiel sind ähnlich wie jene in der 11, aber ein Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 ist an einer stromaufwärtigen Seite eines Heizkörpers 4 und an einer stromabwärtigen Seite eines Luftmischdämpfers 28 zu der Luftströmung eines Luftströmungskanals 3 angeordnet. Gemäß einem derartigen Aufbau wird ebenfalls Wärme, die ein aus dem Heizkörper 4 ausgelassenes Kühlmittel hat, durch ein Heizmedium gesammelt, das in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 in einem Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 strömt, und sie wird zu dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 gefördert, so dass es möglich ist, das Heizen noch wirksamer zu unterstützen.
  • Ausführungsbeispiel 8
  • Als nächstes zeigt die 13 eine Aufbauansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. Rohraufbauten eines Kühlmittelkreislaufs R und eines Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 von diesem Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen gleich wie jene in der 1, aber ein Heizkörper 4 ist nicht in einem Luftströmungskanal 3 angeordnet, und er ist außerhalb des Luftströmungskanals angeordnet. Stattdessen ist in diesem Fall ein Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 74 mit einer Wärmetauschbeziehung in dem Heizkörper 4 angeordnet.
  • Der Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 74 ist mit einem Heizmediumrohr 23A zwischen einer Zirkulationspumpe 30 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 und einer elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 verbunden, und der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 ist in dem Luftströmungskanal 3 angeordnet. Gemäß einem derartigen Aufbau wird ein Wärmetausch zwischen einem Heizmedium, das aus der Zirkulationspumpe 30 ausgelassen wird, und einem Kühlmittel bewirkt, das durch den Heizkörper 4 strömt, und das Heizmedium wird durch das Kühlmittel geheizt, es wird als nächstes durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 geheizt (in einem Fall, wenn die Heizvorrichtung erregt wird, um Wärme zu erzeugen), und dann strahlt es Wärme in einem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 ab, wodurch Luft geheizt wird, die von dem Luftströmungskanal 3 zu einem Fahrzeuginneren zuzuführen ist.
  • Auch bei der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 mit einem derartigen Aufbau wird die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 zum Heizen des Heizmediums erregt, das in dem Heizmediumkreislauf 23A strömt, wenn ein Heizvermögen durch den Heizkörper 4 knapp wird, so dass es möglich ist, das Heizen zu unterstützen und ein elektrisch sicheres Heizen des Fahrzeuginneren zu verwirklichen, wenn dies mit einem Fall verglichen wird, in dem die elektrische Heizvorrichtung in dem Luftströmungskanal 3 angeordnet ist, wie dies später beschrieben wird.
  • Ausführungsbeispiel 9
  • Es ist zu beachten, dass bei dem jeweiligen, vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Heizmediumzirkulationskreislauf 23 als eine Hilfsheizeinrichtung verwendet wird, aber die Hilfsheizeinrichtung kann durch eine gewöhnliche elektrische Heizvorrichtung 73 gebildet sein (z. B. eine PTC-Heizvorrichtung). Die 14 zeigt ein Aufbaubeispiel entsprechend der 1 in diesem Fall, und die 15 zeigt ein Aufbaubeispiel entsprechend der 9. In den 14 und 15 ist in diesem Fall der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 der 1 und 9 durch die elektrische Heizvorrichtung 73 ersetzt.
  • Der übrige Aufbau und die übrige Steuerung sind im Wesentlichen gleich, und eine Steuervorrichtung 32 steuert eine Erregung der elektrischen Heizvorrichtung 73 anstelle der Zirkulationspumpe 30 und der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23, um ein Heizvermögen eines Heizkörpers 4 durch Wärme zu ergänzen, die durch die elektrische Heizvorrichtung in der gleichen Art und Weise erzeugt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, so dass detaillierte Beschreibungen weggelassen werden. Somit kann Luft, die einem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, durch die elektrische Heizvorrichtung 73 geheizt werden, und ein derartiger Aufbau ist in vorteilhafter Weise vereinfacht, wenn dies mit jenem Fall verglichen wird, bei dem der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 verwendet wird.
  • Es muss nicht gesagt werden, dass die elektrische Heizvorrichtung 73 an einer luftstromaufwärtigen Seite eines Heizkörpers 4 der 14 und 15 wie im Falle der 10 angeordnet sein kann, und in diesem Fall gibt es die Wirkung, dass es möglich ist, jenen Nachteil zu beseitigen, dass die Temperatur der Luft, die in das Fahrzeuginneren zuzuführen ist, in einer Anfangsphase eines Starts der Erregung der elektrischen Heizvorrichtung 73 abgesenkt ist.
  • Es ist zu beachten, dass bei den jeweiligen, vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Steuervorrichtung 32 als Eisbildungszustandsschätzeinrichtung des Außenwärmetauschers 7 einen Eisbildungszustand oder ein Maß einer Eisbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auf der Grundlage eines Frostpunktes Tfrost und einer Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 schätzt, aber die Erfindungen außer jener des Anspruchs 11 sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, und die Schätzung kann durch eine Prozedur ähnlich wie jene im Falle von Tfrost und TXO auf der Grundlage einer Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO (oder eines Kühlmittelverdampfungsdrucks PXO) des Außenwärmetauschers 7 und einer Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObase (oder eines Kühlmittelverdampfungsdrucks PXObase) des Außenwärmetauschers 7 bei Nicht-Vereisung durchgeführt werden. Zusätzlich wird zum Beispiel ein tatsächliches Heizvermögen, das das tatsächliche Heizvermögen des Heizkörpers 4 ist, mit einem Heizvermögen bei Nicht-Vereisung verglichen, das das Heizvermögen des Heizkörpers 4 ist, wenn der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, und es kann geschätzt werden, dass der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, wenn das tatsächliche Heizvermögen kleiner ist als das Heizvermögen bei Nicht-Vereisung.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung bei den Ausführungsbeispielen auf die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 angewendet wird, die verschiedene Betriebsmodi, wie zum Beispiel einen Heizmodus, einen Entfeuchtungs- und Heizmodus, einen Entfeuchtungs- und Kühlmodus und einen Kühlmodus ändert und ausführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, und sie ist auch für eine Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung wirksam, die nur den Heizmodus durchführt.
  • Bei den Ausführungsbeispielen wurde darüber hinaus der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 als das Beispiel der Hilfsheizeinrichtung beschrieben, aber die Erfindungen außer jener des Anspruchs 12 sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, und in dem Luftströmungskanal 3 kann zum Beispiel eine elektrische Heizvorrichtung (die Hilfsheizeinrichtung) angeordnet sein.
  • Zusätzlich sind der Aufbau des Kühlmittelkreislaufs R und die jeweiligen numerischen Werte, die bei dem jeweiligen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, nicht einschränkend, und es muss nicht gesagt werden, dass sie geändert werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung
    2
    Verdichter
    3
    Luftströmungskanal
    4
    Heizkörper
    6
    Außenexpansionsventil
    7
    Außenwärmetauscher
    8
    Innenexpansionsventil
    9
    Wärmeabsorber
    11
    Verdampfungsfähigkeitssteuerventil
    17, 20, 21 und 22
    Solenoidventil
    23
    Heizmediumzirkulationskreislauf (Hilfsheizeinrichtung)
    26
    Saugänderungsdämpfer
    27
    Innengebläse (Gebläselüfter)
    28
    Luftmischdämpfer
    30
    Zirkulationspumpe (Zirkulationseinrichtung)
    32
    Steuervorrichtung (Steuereinrichtung)
    35
    elektrische Heizmediumheizvorrichtung (elektrische Heizvorrichtung)
    40
    Heizmedium/Luft-Wärmetauscher
    R
    Kühlmittelkreislauf

Claims (12)

  1. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung mit: einem Verdichter, der ein Kühlmittel verdichtet; einem Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, die einem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, einem Heizkörper, der das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme veranlasst, um die Luft zu heizen, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einem Wärmeabsorber, der das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme veranlasst, um die Luft zu kühlen, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist; einem Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginneren angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen oder Absorbieren von Wärme zu veranlassen; und einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung dazu konfiguriert ist, zumindest einen Heizmodus auszuführen, in dem das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel Wärme in dem Heizkörper abstrahlt und das Kühlmittel, von dem Wärme abgestrahlt wurde, entspannt wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, wobei die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung Folgendes aufweist: eine Hilfsheizeinrichtung zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, wobei die Steuereinrichtung eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauscher ist, wenn ein gefordertes Heizvermögen (Qtgt) als ein Heizvermögen, das für den Heizkörper gefordert wird, bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers verwirklicht wird, und die Steuereinrichtung steuert das Heizen durch den Heizkörper und das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung auf der Grundlage der geforderten Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung und eines Frostpunktes (Tfrost), um das geforderte Heizvermögen (Qtgt) zu erreichen, ohne dass eine Eisbildung an dem Außenwärmetauscher verursacht wird.
  2. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung auf der Grundlage einer Außenlufttemperatur und des geforderten Heizvermögens (Qtgt) berechnet.
  3. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung einen vorhergesagten Wert eines maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung berechnet, der ein Sollwert eines maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper in einem Bereich zu erzeugen ist, in dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und die Steuereinrichtung ein Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers als den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung definiert und einen Mangel des vorhergesagten Wertes des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung zu dem geforderten Heizvermögen (Qtgt) durch das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung ausgleicht, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt (Tfrost) oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt.
  4. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung den vorhergesagten Wert des maximalen Heizvermögens (QmaxNfst) ohne Vereisung auf der Grundlage des Frostpunktes (Tfrost) oder der Temperatur nahe dem Frostpunkt und einer Außenlufttemperatur berechnet.
  5. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung das Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers als das geforderte Heizvermögen (Qtgt) definiert und das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung stoppt, wenn die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung der Frostpunkt (Tfrost) oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt oder größer ist.
  6. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinrichtung die Steuerung unmittelbar nach dem Start ausführt.
  7. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinrichtung eine Eisbildungszustandsschätzeinrichtung zum Schätzen eines Zustands einer Eisbildung an dem Außenwärmetauscher hat, und die Steuereinrichtung das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung ausführt, wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auftritt oder wenn die Eisbildung an dem Außenwärmetauscher vorhergesagt wird auf der Grundlage der Schätzung der Eisbildungszustandsschätzeinrichtung in einem Fall, in dem sie sich nicht unmittelbar nach dem Start befindet.
  8. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinrichtung ein Sollheizvermögen (TGQech) der Hilfsheizeinrichtung zum Unterbinden oder Verhindern der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage eines Maßes der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher berechnet, und einen Wert des Sollheizvermögens (TGQhp) des Heizkörpers durch Subtrahieren des Sollheizvermögens (TGQech) der Hilfsheizeinrichtung von dem geforderten Heizvermögen (Qtgt) erhält.
  9. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung einen Betrieb des Verdichters stoppt, wenn das Sollheizvermögen (TGQhp) des Heizkörpers kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
  10. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Steuereinrichtung das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung allmählich oder in Stufen absenkt und schließlich das Heizen stoppt, wenn auf der Grundlage der Schätzung der Eisbildungszustandsschätzeinrichtung geschätzt wird, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist.
  11. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Steuereinrichtung den Zustand der Eisbildung oder das Maß der Eisbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage des Frostpunktes (Tfrost) und einer Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXO) des Außenwärmetauschers schätzt.
  12. Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Hilfsheizeinrichtung durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf gebildet ist, mit einem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal in das Fahrzeuginnere zuzuführen ist, einer elektrischen Heizvorrichtung und einer Zirkulationseinrichtung, und die ein Heizmedium, das durch die elektrische Heizvorrichtung geheizt wird, durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher durch die Zirkulationseinrichtung zirkuliert.
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