DE112014003874T5 - Fahrzeugklimaanlage - Google Patents

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Abstract

Es ist eine Fahrzeugklimaanlage eines Wärmepumpensystems offenbart, bei der eine Vereisung an einem Außenwärmetauscher verhindert oder gehemmt wird, wenn ein Fahrzeuginneres während eine Plug-in's im Voraus geheizt wird, wodurch ein komfortables Heizen des Fahrzeuginneren während der Fahrt verwirklicht wird und außerdem eine Reichweite erweitert wird. Die Fahrzeugklimaanlage hat einen Heizmediumzirkulationskreislauf (23) zum Heizen von Luft, die von einem Luftströmungskanal (3) zu einem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, eine Steuervorrichtung hat eine Vereisungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Vereisung an dem Außenwärmetauscher (7), und wenn ein Heizmodus in einem Zustand ausgeführt wird, in dem eine Leistung von einer externen Leistungsquelle zu einem Verdichter (2) oder einer Batterie zugeführt wird, die die Leistung zum Antreiben des Verdichters (2) zuführt, führt die Steuervorrichtung das Heizen durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf (23) aus, falls die Vereisung an dem Außenwärmetauscher (7) auf der Grundlage der Schätzung der Vereisungsschätzeinrichtung vorhergesagt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage eines so genannten Wärmepumpensystems, die Luft in einem Fahrzeuginneren eines Fahrzeugs konditioniert, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Klimaanlage eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, zu der eine Leistung von einer externen Leistungsquelle zugeführt werden kann.
  • STAND DER TECHNIK
  • Aufgrund der aktuellen Umweltprobleme in den letzten Jahren wurden Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge weit verbreitet. Als eine Klimaanlage, die bei einem derartigen Fahrzeug anwendbar ist, wurde darüber hinaus eine Klimaanlage 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 (siehe zum Beispiel Patentdruckschrift 1).
  • Zusätzlich wird ein Elektrofahrzeug oder ein Teil eines Hybridfahrzeugs mit einer externen Leistungsquelle (einer Ladevorrichtung) verbunden, die zu Hause oder in einer Stromversorgungseinrichtung (einem Stromversorgungspunkt) installiert ist, wodurch eine Batterie geladen werden kann (ein so genanntes Plug-in). Wenn die Batterie durch ein derartiges Plug-in geladen wird, kann die vorliegende Erfindung einen Beitrag zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs insbesondere bei dem Hybridfahrzeug haben.
  • LISTE DER DRUCKSCHRIFTEN
  • Patentdruckschriften
    • Patentdruckschrift 1: Japanisches Patent JP 3985384
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind
  • Wenn hierbei ein Verdichter während einer Fahrt angetrieben wird, wird eine Leistung einer Batterie verbraucht. Wenn daher ein Fahrzeuginneres im Voraus (vorläufiger Klimaanlagenbetrieb) vor der Fahrt in einem angeschlossenen Zustand an der externen Leistungsquelle (ein Plug-in-Zustand) geheizt wird, ist es möglich, die nachfolgende Reichweite zu erweitern.
  • In dem vorstehend beschriebenen Heizmodus dient jedoch ein Außenwärmetauscher als ein Verdampfer eines Kühlmittels. Wenn der Verdichter direkt oder über die Batterie durch die externe Leistungsquelle während eines Plug-in's betrieben wird, um den Heizmodus auszuführen, haftet daher Wasser in der Außenluft als eine Vereisung an dem Außenwärmetauscher in Abhängigkeit von Bedingungen einer Temperatur/Feuchtigkeit der Außenluft, und sie wächst dort an. Falls die Vereisung an dem Außenwärmetauscher in dem Heizmodus auftritt, wird die Vereisung zu einem Isoliermaterial, eine Wärmetauschfunktion mit der Außenluft verschlechtert sich daher bedeutend, Wärme kann nicht von der Außenluft absorbiert werden, und ein gefordertes Heizvermögen kann nicht erhalten werden.
  • Wenn die Fahrt in einem derartigen Zustand startet, verlängert sich die Verdichterbetriebszeit zum Heizen während der Fahrt, so dass der Leistungsverbrauch erhöht ist. Zusätzlich muss eine elektrische Hilfsheizvorrichtung zum Ausgleichen des Heizvermögens verwendet werden, und somit steigt der Leistungsverbrauch in jedem Fall an, wodurch jenes Problem verursacht wird, dass die Reichweite verkürzt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen eines derartigen, herkömmlichen, technischen Problems entwickelt, und es ist ihre Aufgabe, eine Fahrzeugklimaanlage eines so genannten Wärmepumpensystems vorzusehen, bei der eine Vereisung an einem Außenwärmetauscher verhindert oder gehemmt wird, wenn das Heizen eines Fahrzeuginneren im Voraus während eines Plug-in's durchgeführt wird, wodurch ein komfortables Heizen des Fahrzeuginneren während der Fahrt verwirklicht wird und außerdem eine Reichweite erweitert wird.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Eine Fahrzeugklimaanlage 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 zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einen Wärmeabsorber, der das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme veranlasst, um die Luft zu kühlen, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginneren angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme oder zum Absorbieren von Wärme zu veranlassen; und eine Steuereinrichtung, und die Fahrzeugklimaanlage führt zumindest einen Heizmodus aus, in dem diese Steuereinrichtung das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme in dem Heizkörper veranlasst, das Kühlmittel, von dem Wärme abgestrahlt wurde, entspannt und dann das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme in dem Außenwärmetauscher veranlasst, und die Fahrzeugklimaanlage hat eine Hilfsheizeinrichtung zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, wobei die Fahrzeugklimaanlage dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinrichtung eine Vereisungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Vereisung an dem Außenwärmetauscher hat, und wenn der Heizmodus in einem Zustand ausgeführt wird, in dem eine Leistung von einer externen Leistungsquelle zu dem Verdichter oder einer Batterie zugeführt wird, die die Leistung zum Antreiben des Verdichters zuführt, führt die Steuereinrichtung das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung aus, falls die Vereisung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage der Schätzung der Vereisungsschätzeinrichtung vorhergesagt wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Steuereinrichtung das Heizen durch den Heizkörper ausführt, falls ein Heizvermögen durch die Hilfsheizeinrichtung bezüglich eines geforderten Heizvermögens Qtgt knapp wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Steuereinrichtung das geforderte Heizvermögen Qtgt mit einem maximalen Heizvermögen vergleicht, das durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugt werden kann, und die Knappheit des maximalen Heizvermögens von dem geforderten Heizvermögen Qtgt durch das Heizen des Heizkörpers ausgleicht.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Steuereinrichtung den Verdichter so steuert, dass eine Kühlmittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher kleiner ist als eine Außenlufttemperatur und eine Differenz zwischen den Temperaturen innerhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Erfindungen die Steuereinrichtung das Heizen durch den Heizkörper ausführt, ohne dass das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung durchgeführt wird, falls auf der Grundlage der Schätzung der Vereisungsschätzeinrichtung vorhergesagt wird, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Erfindungen die Vereisungsschätzeinrichtung einen vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung berechnet, der ein Sollwert des maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper in einem Bereich erzeugt werden kann, in dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und die Vereisungsschätzeinrichtung sagt vorher, dass der Außenwärmetauscher vereist ist, falls der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung kleiner als das geforderte Heizvermögen Qtgt oder ein Wert nahe dem geforderten Heizvermögen Qtgt ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Vereisungsschätzeinrichtung einen vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung auf der Grundlage einer Außenlufttemperatur oder einer Zeit, einer Sonnenbestrahlung, eines Regenfalls, eines Ortes und Wetterbedingungen zusätzlich zu der Außenlufttemperatur berechnet.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den Erfindungen nach Anspruch 1 bis Anspruch 5 die Vereisungsschätzeinrichtung eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung berechnet, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers ist, wenn das geforderte Heizvermögen Qtgt erreicht wird, und die Vereisungsschätzeinrichtung sagt vorher, dass der Außenwärmetauscher vereist ist, falls die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner als Frostpunkt Tfrost oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt Tfrost ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehend beschriebenen Erfindung die Vereisungsschätzeinrichtung die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung auf der Grundlage der Außenlufttemperatur und des geforderten Heizvermögens Qtgt berechnet.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Erfindungen die Hilfsheizeinrichtung durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf gebildet ist, die einen Heizmedium/Luft-Wärmetauscher zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, eine elektrische Heizvorrichtung und eine Zirkulationseinrichtung hat, und die ein durch die elektrische Heizvorrichtung geheiztes Heizmedium durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher durch die Zirkulationseinrichtung zirkuliert.
  • Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Fahrzeugklimaanlage 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 zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einen Wärmeabsorber, der das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme veranlasst, um die Luft zu kühlen, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginneren angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme oder zum Absorbieren von Wärme zu veranlassen; und eine Steuereinrichtung, und die Fahrzeugklimaanlage führt zumindest einen Heizmodus aus, in dem diese Steuereinrichtung das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme in dem Heizkörper veranlasst, das Kühlmittel, von dem Wärme abgestrahlt wurde, entspannt und dann das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme in dem Außenwärmetauscher veranlasst, und die Fahrzeugklimaanlage hat eine Hilfsheizeinrichtung zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, wobei die Fahrzeugklimaanlage dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinrichtung eine Vereisungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Vereisung an dem Außenwärmetauscher hat, und wenn der Heizmodus in einem Zustand ausgeführt wird, in dem eine Leistung von einer externen Leistungsquelle zu dem Verdichter oder einer Batterie zugeführt wird, die die Leistung zum Antreiben des Verdichters zuführt, führt die Steuereinrichtung das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung aus, falls die Vereisung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage der Schätzung der Vereisungsschätzeinrichtung vorhergesagt wird. Wenn das Fahrzeuginnere im Voraus während eines so genannten Plug-in's geheizt wird (ein vorläufiger Klimaanlagenbetrieb), führt die Hilfsheizeinrichtung das Heizen des Fahrzeuginneren durch, während die Vereisung an dem Außenwärmetauscher verhindert oder gehemmt wird, und es ist möglich, Lasten während der nachfolgenden Fahrt zu verringern.
  • Folglich ist es möglich, eine Reichweite eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs zu erweitern, während das Fahrzeuginnere nach dem Start der Fahrt auf eine komfortable Temperatur aufrecht erhalten wird.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 führt die Steuereinrichtung in diesem Fall das Heizen durch den Heizkörper aus, falls ein Heizvermögen durch die Hilfsheizeinrichtung bezüglich eines geforderten Heizvermögens Qtgt knapp wird, so dass es möglich ist, einen so genannten vorläufigen Klimaanlagenbetrieb (das Heizen) in einer kalten Jahreszeit oder nachts ohne Hindernis zu erreichen. Falls das Heizvermögen durch die Hilfsheizeinrichtung das geforderte Heizvermögen Qtgt erfüllt, wird zusätzlich der Verdichter nicht betrieben, und somit kann die Vereisung an dem Außenwärmetauscher sicher verhindert werden.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 vergleicht die Steuereinrichtung darüber hinaus das geforderte Heizvermögen Qtgt mit einem maximalen Heizvermögen, das durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugt werden kann, und sie gleicht die Knappheit des maximalen Heizvermögens von dem geforderten Heizvermögen Qtgt durch das Heizen des Heizkörpers aus, so dass es möglich ist, den Ausgleich des Heizvermögens durch den Heizkörper genau zu erreichen.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 steuert die Steuereinrichtung auch in diesem Fall den Verdichter derart, dass eine Kühlmittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher kleiner ist als eine Außenlufttemperatur und eine Differenz zwischen den Temperaturen innerhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, so dass die Vereisung an dem Außenwärmetauscher wirksam verhindert oder gehemmt werden kann.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 führt die Steuereinrichtung zusätzlich das Heizen durch den Heizkörper aus, ohne dass das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung durchgeführt wird, falls und zwar auf der Grundlage der Schätzung von der Vereisungsschätzeinrichtung vorhergesagt wird, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, so dass es möglich ist, eine Einsparung des Leistungsverbrauchs zum Heizen während eines so genannten Plug-in's ohne Hindernis zu erreichen.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 berechnet die Vereisungsschätzeinrichtung des Weiteren einen vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung, der ein Sollwert des maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper in einem Bereich erzeugt werden kann, in dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und die Vereisungsschätzeinrichtung sagt vorher, dass der Außenwärmetauscher vereist ist, falls der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung kleiner ist als das geforderte Heizvermögen Qtgt, so dass es auch in einem Fall, in dem ein so genannter Frostpunkt nicht erfasst werden kann, bei dem der Außenwärmetauscher vereist, möglich ist, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher während des Plug-in's wirksam zu verhindern oder zu hemmen.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 berechnet die Vereisungsschätzeinrichtung in diesem Fall den vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung auf der Grundlage einer Außenlufttemperatur oder einer Zeit, einer Sonnenbestrahlung, eines Regenfalls, eines Ortes und Wetterbindungen zusätzlich zu der Außenlufttemperatur. Folglich kann der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung, bei dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, genau geschätzt werden. Infolge dessen kann nämlich der Frostpunkt genau geschätzt werden, wodurch es möglich ist, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher während des Plug-in's noch wirksamer zu verhindern oder zu hemmen.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 8 berechnet die Vereisungsschätzeinrichtung andererseits eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers ist, wenn das geforderte Heizvermögen Qtgt erreicht wird, und die Vereisungsschätzeinrichtung sagt vorher, dass der Außenwärmetauscher vereist ist, falls die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner ist als ein Frostpunkt Tfrost oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt Tfrost. Folglich ist es möglich, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher während des Plug-in's auf der Grundlage des Frostpunktes wirksam zu verhindern oder zu hemmen, bei dem der Außenwärmetauscher vereist ist.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 9 berechnet die Vereisungsschätzeinrichtung in diesem Fall die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung auf der Grundlage der Außenlufttemperatur und des geforderten Heizvermögens Qtgt. Folglich ist es möglich, die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung genau zu schätzen, die das geforderte Heizvermögen Qtgt erreicht, wenn der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und es ist möglich, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher während des Plug-in's noch wirksamer zu verhindern oder zu hemmen.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 10 ist die Hilfsheizeinrichtung des Weiteren durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf gebildet, der einen Heizmedium/Luft-Wärmetauscher zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, eine elektrische Heizverrichtung und eine Zirkulationseinrichtung hat, und die ein durch die elektrische Heizvorrichtung geheiztes Heizmedium durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher durch die Zirkulationseinrichtung zirkuliert, wodurch es möglich ist, ein elektrisch noch sichereres Heizen des Fahrzeuginneren zu erreichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage von einem Ausführungsbeispiel, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung einer Steuervorrichtung der Fahrzeugklimaanlage 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 Flussdiagramm einer Vereisungsvorhersage der Steuervorrichtung der 2, wenn ein Frostpunkt nicht erfasst werden kann;
  • 6 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;
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm der Vereisungsvorhersage der Steuervorrichtung der 2, wenn der Frostpunkt erfasst werden kann;
  • 8 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage eines anderen Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 9 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 10 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 11 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 12 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 13 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird; und
  • 14 zeigt eine Aufbausicht einer Fahrzeugklimaanlage eines weiteren Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird.
  • MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Die 1 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimaanlage 1 von einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug des Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein Elektrofahrzeug (EV), das keine Kraftmaschine (Brennkraftmaschine) hat, und das durch Antreiben eines Elektromotors durch eine Leistung fährt, die in einer Batterie von einer externen Leistungsquelle (die nicht gezeigt ist) geladen wird (Plug-in), und die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung wird außerdem durch die Leistung der Batterie angetrieben. Bei dem Elektrofahrzeug, bei dem das Heizen durch Abwärme der Kraftmaschine nicht durchgeführt werden kann, führt die Fahrzeugklimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels nämlich das Heizen durch einen Wärmepumpenbetrieb durch, bei dem ein Kühlkreislauf verwendet wird, und sie führt des Weiteren wahlweise verschiedene Betriebsmodi zum Entfeuchten und Heizen, Kühlen und Entfeuchten, Kühlen und dergleichen aus.
  • 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 bei dem ein so genanntes Plug-in zum Laden der Batterie von der externen Leistungsquelle möglich ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels führt eine Konditionierung der Luft (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften) eines Fahrzeuginneren des Elektrofahrzeugs durch, und es sind hintereinander durch ein Kühlmittelrohr 13 verbunden ein elektrischer Verdichter 2 eines elektrischen Systems, der ein Kühlmittel verdichtet; ein Heizkörper 4, der in einem Luftströmungskanal 3 einer HVAC-Einheit 10 angeordnet ist, in dem Luft in dem Fahrzeuginneren hindurchtritt und zirkuliert wird, um das Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, zum Strömen in den Heizkörper über 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 einer Außenluft bewirkt, um so als der Heizkörper während des Kühlens zu dienen und 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 Verdampfungsvermögenssteuerventil 11, das ein Verdampfungsvermögen des Wärmeabsorbers 9 einstellt, ein Akkumulator 12 und dergleichen, so dass ein Kühlkreislauf 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 hindurch, wodurch der Wärmetausch zwischen der Außenluft und dem Kühlmittel bewirkt wird, und folglich wird die Außenluft durch den Außenwärmetauscher 7 auch dann hindurchgeleitet, wenn das Fahrzeug stoppt (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, ein Kühlmittelrohr 13A, das sich von dem Außenwärmetauscher 7 erstreckt, ist mit dem Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 über ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 17 verbunden, das während des Kühlens geöffnet ist, und ein Ausgang 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 zum Innenexpansionsventil 8 ist eine Vorwärtsrichtung.
  • Zusätzlich ist ein Kühlmittelrohr 13B zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenexpansionsventil 8 in einer Wärmetauschbeziehung mit einem Kühlmittelrohr 13C angeordnet, das sich von dem Verdampfungsvermögenssteuerventil 11 erstreckt, das an einer Ausgangsseite des Wärmeabsorbers 9 positioniert ist, und beide Rohre bilden einen Innenwärmetauscher 19. Folglich wird das durch das Kühlmittelrohr 13B in das Innenexpansionsventil 8 strömende Kühlmittel durch das Kühlmittel mit niedriger Temperatur gekühlt (unterkühlt), das aus dem Wärmeabsorber 9 durch das Verdampfungsvermögenssteuerventil 11 strömt.
  • Zusätzlich verzweigt das Kühlmittelrohr 13A, das sich von dem Außenwärmetauscher 7 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 verbunden, das während des Heizens geöffnet wird. Darüber hinaus verzweigt ein Kühlmittelrohr 13E an einer Ausgangsseite des Heizkörpers 4 vor dem Außenexpansionsventil 6, und dieses verzweigte Kühlmittelrohr 13F ist mit dem Kühlmittelrohr 13B an der stromabwärtigen Seite des Rückschlagventils 18 über ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 22 verbunden, das während der Entfeuchtung geöffnet wird.
  • Zusätzlich ist ein Umgehungsrohr 13J parallel zu dem Außenexpansionsventil 6 angeschlossen, und in dem Umgehungsrohr 13J ist ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 20 angeordnet, das in einem Kühlmodus geöffnet wird und das Außenexpansionsventil 6 umgeht, um das Kühlmittel umzuleiten. Darüber hinaus verzweigt das Kühlmittelrohr 13G an einer Auslassseite des Verdichters 2, und dieses verzweigte Kühlmittelrohr 13H wird in einem Enteisungsmodus (ein Enteisungsbetrieb) des Außenwärmetauschers 7 geöffnet, und das Kühlmittelrohr ist mit einem Kühlmittelrohr 13I zwischen einer Parallelschaltung des Außenexpansionsventils mit dem Umgehungsrohr 13J und dem Außenwärmetauscher 7 über ein Solenoidventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 24 und ein Rückschlagventil 45 verbunden, das so angeordnet ist, dass ein Kühlmittel mit hoher Temperatur (ein heißes Gas), das von dem Verdichter 2 ausgelassen wird, direkt in den Außenwärmetauscher 7 strömt. Das Solenoidventil 24 bildet eine Enteisungseinrichtung. Es ist zu beachten, dass bei dem Rückschlagventil 45 eine Richtung zum Kühlmittelrohr 13I eine Vorwärtsrichtung ist.
  • Zusätzlich sind in dem Luftströmungskanal 3 an einer luftstromaufwärtigen Seite des Wärmeabsorbers 9 verschiedene Sauganschlüsse, wie zum Beispiel ein Außenluftsauganschluss und ein Innenluftsauganschluss ausgebildet (dargestellt durch einen Sauganschluss 25 in der 1), 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 die Luft in dem Fahrzeuginneren wird (ein Innenluftzirkulationsmodus), und zu Außenluft, die Luft außerhalb des Fahrzeuginneren wird (ein Außenlufteinführungsmodus). Des Weiteren ist an einer luftstromabwärtigen Seite des Saugänderungsdämpfers 26 ein Innengebläse (ein Gebläselüfter) 27 angeordnet, um die eingeführte Innenluft oder Außenluft zu dem Luftströmungskanal 3 zuzuführen.
  • Zusätzlich gibt das Bezugszeichen 23 in der 1 einen Heizmediumzirkulationskreislauf als eine Hilfsheizeinrichtung an, die in der Fahrzeugklimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels angeordnet ist. Der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 hat eine Zirkulationspumpe 30, die eine Zirkulationseinrichtung bildet, eine elektrische Heizmediumheizvorrichtung (als Hilfs-HTR in der Zeichnung gezeigt) 35 und einen Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40, der in dem Luftströmungskanal 3 an einer luftstromaufwärtigen Seite des Heizkörpers 4 zu der Strömung der Luft des Luftströmungskanals 3 angeordnet ist, und diese Komponenten sind hintereinander ringartig miteinander durch ein Heizmediumrohr 23A verbunden. Es ist zu beachten, dass als das Heizmedium, das in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 zirkulieren soll, zum Beispiel Wasser, ein Kühlmittel wie zum Beispiel HFO-1234yf, ein Kältemittel oder dergleichen verwendet wird.
  • Wenn die Zirkulationspumpe 30 betrieben wird und die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 erregt wird, um Wärme zu erzeugen, wird des Weiteren das Heizmedium, das durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 erwärmt wird, durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 zirkuliert. Der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 wird nämlich ein so genannter Heizkern und ergänzt das Heizen des Fahrzeuginneren. Wenn der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 verwendet wird, 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 einzustellen. Darüber hinaus ist in dem Luftströmungskanal 3 an der luftstromabwärtigen Seite des Heizkörpers 4 jeweils ein Ausgang für einen Fußraum, eine Lüftung oder einen Enteiser (durch einen Ausgang 29 in der 1 dargestellt) ausgebildet, und in dem Ausgang 29 ist ein Ausgangsänderungsdämpfer 31 angeordnet, um eine Änderungssteuerung durchzuführen, um die Luft aus dem entsprechenden vorstehend beschriebenen Ausgang herauszublasen.
  • Als nächstes bezeichnet das Bezugszeichen 32 in der 2 eine Steuervorrichtung (ECU) als eine Steuereinrichtung und Enteisgungsschätzeinrichtung, die durch einen Mikrocomputer gebildet ist, und eine Eingabe der Steuervorrichtung 32 ist mit verschiedenen Abgaben verbunden eines Außenlufttemperatursensors 33, der eine Außenlufttemperatur des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit des Fahrzeugs erfasst, eines HVAC-Saugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der Luft erfasst, die von dem Sauganschluss 25 zu dem Luftströmungskanal 3 zu saugen ist, eines Innenlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft in dem Fahrzeuginneren (die Innenluft) erfasst, eines Innenluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft in dem Fahrzeuginneren erfasst, eines Innenluft-CO2-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration in dem Fahrzeuginneren erfasst, eines Ausgangstemperatursensors 41, der eine Temperatur der Luft erfasst, die von dem Ausgang 29 in das Fahrzeuginnere geblasen wird, eines Auslassdrucksensors 42, der einen Druck des Kühlmittels erfasst, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, eines Auslasstemperatursensors 43, der eine Temperatur des Kühlmittels erfasst, das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, eines Saugdrucksensors 44, der einen Saugkühlmitteldruck des Verdichters 2 erfasst, eines Heizkörpertemperatursensors 46, der eine Temperatur des Heizkörpers 4 (die Temperatur der Luft, die durch den Heizkörper 4 hindurchtritt, oder die Temperatur des Heizkörpers 4 selbst) erfasst, eines Heizkörperdrucksensors 47, der einen Kühlmitteldruck des Heizkörpers 4 (der Druck in dem Heizkörper 4 oder der Druck des Kühlmittels, das gerade aus dem Heizkörper 4 herausgeströmt ist) erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (die Temperatur der Luft, die durch den Wärmeabsorber 9 hindurchtritt, oder die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst) erfasst, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kühlmitteldruck des Wärmeabsorbers 9 (der Druck in dem Wärmeabsorber 9 oder der Druck des Kühlmittels, das gerade aus dem Wärmeabsorber 9 herausgeströmt ist) erfasst, eines Sonnenbestrahlungssensors 51 wie zum Beispiel ein Fotosensorsystem zum Erfassen einer Sonnenbestrahlungsmenge in das Fahrzeug, eines Geschwindigkeitssensors 52 zum Erfassen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (einer Geschwindigkeit), eines Klimaanlagenbetätigungsabschnitts 53 zum Einstellen der Änderung der vorbestimmten Temperatur oder des Betriebsmodus, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (die Temperatur des Kühlmittels, das gerade aus dem Außenwärmetauscher 7 herausgeströmt ist, oder die Temperatur des Außenwärmetauschers 7 selbst) erfasst und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, der den Kühlmitteldruck des Außenwärmetauschers 7 (der Druck des Kühlmittels in dem Außenwärmetauscher 7 oder des Kühlmittels, das gerade aus dem Außenwärmetauscher 7 herausgeströmt ist) erfasst.
  • Zusätzlich ist die Eingabe der Steuervorrichtung 32 des Weiteren verbunden mit verschiedenen Abgaben eines elektrischen Heizmediumheizvorrichtungstemperatursensors 50, der eine Temperatur der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 erfasst, (die Temperatur des Heizmediums, unmittelbar nachdem das Heizmedium durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 erwärmt wurde, oder eine Temperatur einer nicht-gezeigten elektrischen Heizvorrichtung selbst, die in der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 enthalten ist), und eines Heizmedium/Luft-Wärmetauschertemperatursensors 55, der eine Temperatur des Heizmedium/Luft-Wärmetauschers 40 erfasst (die Temperatur der Luft, die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurchgetreten 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 Sauganschlussänderungsdämpfer 31, dem Außenexpansionsventil 6, dem Innenexpansionsventil 8, den verschiedenen Solenoidventilen 22, 17, 21, 20 und 24, der Zirkulationspumpe 30, der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und dem Verdampfungsvermögenssteuerventil 11. Des Weiteren steuert die Steuervorrichtung 32 diese Komponenten auf der Grundlage der Abgaben von den verschiedenen Sensoren und der eingestellten Eingabe durch den Klimaanlagenbetätigungsabschnitt 53.
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben. Die Steuervorrichtung 32 ändert 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. Zuerst 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 des Klimageanlagenbetätigungsabschnitts 53 ausgewählt wird, öffnet die Steuervorrichtung 32 das Solenoidventil 21 und schließt das Solenoidventil 17, das Solenoidventil 22, das Solenoidventil 20 und das Solenoidventil 24. Des Weiteren werden der Verdichter 2 und die verschiedenen Gebläse 15 und 27 betrieben, und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand, in dem die aus dem Innengebläse 27 herausgeblasene Luft durch den Heizkörper 4 und den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurchtritt. Folglich strömt ein 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 erwärmt, wohingegen das Kühlmittel in dem Heizkörper 4 die Wärme hat, die von der Luft genommen wird, und es wird gekühlt, so dass es kondensiert und sich verflüssigt.
  • Das in dem Heizkörper 4 verflüssigte Kühlmittel strömt aus dem Heizkörper 4 heraus, und dann strömt es durch das Kühlmittelrohr 13E, so dass es das Außenexpansionsventil 6 erreicht. Es ist zu beachten, dass ein Betrieb und eine Funktion des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 später beschrieben werden. Das in das Außenexpansionsventil 6 hineinströmende Kühlmittel wird darin entspannt und strömt dann in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 hineinströmende Kühlmittel verdampft, und die Wärme wird aus der Außenluft herausgepumpt, die während der Fahrt dort hindurchstreicht, oder durch das Außengebläse 15. Der Kühlkreislauf R wird nämlich eine 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 herausströmt, durch das Kühlmittelrohr 13D und das Solenoidventil 21, so dass es aus dem Kühlmittelrohr 13C in den Akkumulator 12 strömt, in dem eine Gas/Flüssigkeits-Separation bewirkt wird, und dann wird das Kühlmittelgas in den Verdichter 2 gesaugt, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Heizkörper 4 erwärmte Luft wird aus dem Ausgang 29 durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 4 herausgeblasen, und somit wird das Heizen des Fahrzeuginneren bewirkt.
  • Die Steuervorrichtung 32 steuert eine Drehzahl des Verdichters 2 auf der Grundlage eines hohen Drucks des Kühlkreislaufs R, der durch den Auslassdrucksensor 42 oder den Heizkörperdrucksensor 47 erfasst wird, und sie steuert auch eine Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Grundlage der Temperatur des Heizkörpers, 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 Ausgang 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 verteilt, das durch den Heizkörper 4 und das Kühlmittelrohr 13E strömt, und es strömt durch das Solenoidventil 22, so dass es aus den Kühlmittelrohren 13F und 13B durch den Innenwärmetauscher 19 strömt, wodurch es das Innenexpansionsventil 8 erreicht. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, so dass es verdampft. Wasser in der aus dem Innengebläse 27 herausgeblasenen Luft koaguliert, so dass es an dem Wärmeabsorber 9 durch einen Wärmeabsorptionsbetrieb zu diesem Zeitpunkt haftet, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsvermögenssteuerventil 11 und den Innenwärmetauscher 19, so dass es auf das Kühlmittel aus dem Kühlmittelrohr 13D in dem Kühlmittelrohr 13C trifft, 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 erwärmt, in dem sie durch den Heizkörper 4 hindurchtritt, 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 Kühlkreislaufs R, der durch den Auslassdrucksensor 42 oder den Heizkörperdrucksensor 47 erfasst wird, und sie steuert auch 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 durch das Kühlmittelrohr 13F strömende Kühlmittel aus dem Kühlmittelrohr 13B durch den Innenwärmetauscher 19, so dass es das Innenexpansionsventil 8 erreicht. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, so dass es verdampft. Das Wasser in der aus dem Innengebläse 27 herausgeblasenen Luft koaguliert, so dass es an dem Wärmeabsorber 9 durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu dieser Zeit haftet, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsvermögenssteuerventil 11, den Innenwärmetauscher 19, das Kühlmittelrohr 13C und 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 erwärmt, in dem sie durch den Heizkörper 4 hindurchtritt, und somit werden das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginneren bewirkt. In diesem internen Zyklusmodus zirkuliert das Kühlmittel jedoch zwischen dem Heizkörper 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), die in dem Luftströmungskanal 3 an einer Innenseite vorhanden sind, und somit wird die Wärme nicht aus der Außenluft herausgepumpt, aber ein Heizvermögen für verbrauchte Leistung des Verdichters 2 wird genutzt. Die gesamte Menge des Kühlmittels strömt durch den Wärmeabsorber 9, wodurch ein Entfeuchtungsbetrieb ausübt wird, und somit ist verglichen mit dem vorstehend beschriebenen Entfeuchtungs- und Heizmodus ein Entfeuchtungsvermögen hoch, aber das Heizvermögen wird abgesenkt.
  • Die Steuervorrichtung 32 steuert die Drehzahl des Verdichters 2 auf der Grundlage der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des vorstehend beschriebenen hohen Drucks des Kühlkreislaufs R. Dabei wählt die Steuervorrichtung 32 eine kleinere Verdichtersolldrehzahl aus Verdichtersolldrehzahlen aus, die durch Berechnungen aus der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder dem 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 Solenoidventil 17 und schließt das Solenoidventil 21, das Solenoidventil 22, das Solenoidventil 20 und das Solenoidventil 24. 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 herausgeblasene Luft durch den Heizkörper 4 und den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurchtritt. 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 erwärmt, wohingegen das Kühlmittel in dem Heizkörper 4 die Wärme hat, die durch die Luft genommen wird, und es wird gekühlt, so dass es kondensiert und sich verflüssigt.
  • Das aus dem Heizkörper 4 herausströmende Kühlmittel strömt durch das Kühlmittelrohr 13E, so dass es das Außenexpansionsventil 6 erreicht, und es strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das so gesteuert wird, dass das Ventil eine Tendenz hat, dass es sich öffnet, so dass es in den Außenwärmetauscher 7 strömt. Das in den Außenwärmetauscher 7 hineinströmende Kühlmittel wird durch die Fahrt darin gekühlt oder durch die Außenluft, die durch das Außengebläse 15 hindurchtritt, so dass es kondensiert. Das aus dem Außenwärmetauscher 7 herausströmende Kühlmittel strömt aus dem Kühlmittelrohr 13A durch das Solenoidventil 17, so dass es nacheinander in den Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 strömt. Hierbei wird das Kühlmittel unterkühlt.
  • Das aus dem Unterkühlabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 herausströmende Kühlmittel strömt durch das Rückschlagventil 18, so dass es in das Kühlmittelrohr 13B eintritt, und es strömt durch den Innenwärmetauscher 19, so dass es das Innenexpansionsventil 8 erreicht. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, so dass es verdampft. Das Wasser der aus dem Innengebläse 27 herausgeblasenen Luft koaguliert, so dass es an dem Wärmeabsorber 9 durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu dieser Zeit haftet, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsvermögenssteuerventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kühlmittelrohr 13C, so dass es den Akkumulator 12 erreicht, und es strömt dort hindurch, so dass es in den Verdichter 2 gesaugt wird, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird in einem Prozess erneut erwärmt, in dem sie durch den Heizkörper 4 hindurchtritt (ein Abstrahlungsvermögen 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 Kühlkreislaufs R, und sie steuert einen Kühlmitteldruck (einen Heizkörperdruck Pci) des Heizkörpers 4.
  • (5) Strömung des Kühlmittels im Kühlmodus
  • Als nächstes öffnet die Steuervorrichtung 32 in dem 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 (die Ventilposition ist auf eine obere Grenze der Steuerung eingestellt) haben, und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand, in dem die Luft nicht durch den Heizkörper 4 und den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 4 hindurchtritt. 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 nicht durch den Heizkörper 4 hindurch, daher tritt nur das Kühlmittel durch den Heizkörper hindurch, und das aus dem Heizkörper 4 herausströmende Kühlmittel strömt durch das Kühlmittelrohr 13E, so dass es das Solenoidventil 20 und das Außenexpansionsventil 6 erreicht.
  • Dabei wird das Solenoidventil 20 geöffnet, und somit umgeht das Kühlmittel das Außenexpansionsventil 6, so dass es durch das Umgehungsrohr 13J hindurchtritt, und es strömt so wie es ist in den Außenwärmetauscher 7, in dem das Kühlmittel durch die Fahrt darin gekühlt wird, oder durch die Außenluft, die das Außengebläse 15 hindurchtritt, so dass es kondensiert und sich verflüssigt. Das aus dem Außenwärmetauscher 7 herausströmende Kühlmittel strömt aus dem Kühlmittelrohr 13A durch das Solenoidventil 17, um nacheinander in den Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 zu strömen. Hierbei wird das Kühlmittel unterkühlt.
  • Das aus dem Unterkühlabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 herausströmende Kühlmittel strömt durch das Rückschlagventil 18, so dass es in das Kühlmittelrohr 13B eintritt, und es strömt durch den Innenwärmetauscher 19, so dass es das Innenexpansionsventil 8 erreicht. Das Kühlmittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 entspannt und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, so dass es verdampft. Das Wasser der aus dem Innengebläse 27 herausgeblasenen Luft koaguliert, so dass es an dem Wärmeabsorber 9 durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu dieser Zeit haftet, so dass die Luft gekühlt wird.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel strömt durch das Verdampfungsvermögenssteuerventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kühlmittelrohr 13C, so dass es den Akkumulator 12 erreicht, und es strömt dort hindurch, so dass es in den Verdichter 2 gesaugt wird, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft tritt nicht durch den Heizkörper 4 hindurch, sondern wird aus dem Ausgang 29 in das Fahrzeuginnere herausgeblasen, und somit wird das Kühlen des Fahrzeuginneren durchgeführt. 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 während der Fahrzeugfahrt und Hilfsheizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf (Hilfsheizeinrichtung in dem Heizmodus)
  • Als nächstes wird eine Steuerung des Verdichters 2 und des Außenexpansionsventils 6 in dem Heizmodus während der Fahrt des Fahrzeugs (des Elektrofahrzeugs) und das Hilfsheizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 in dem Heizmodus beschrieben.
  • (6-1) Steuerung des Verdichters und des Außenexpansionsventils während der Fahrt des Fahrzeugs
  • Die Steuervorrichtung 32 berechnet eine Soll-Ausgangstemperatur TAO aus einer nachfolgend beschriebenen Gleichung (I). Die Soll-Ausgangstemperatur TAO ist ein Sollwert der Temperatur der aus dem Ausgang 29 zu dem Fahrzeuginneren herausgeblasenen Luft. 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. Im Allgemeinen ist die Soll-Ausgangstemperatur TAO des Weiteren umso größer, je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, und die Soll-Ausgangstemperatur ist umso kleiner, je größer die Außenlufttemperatur Tam ist.
  • Die Steuervorrichtung 32 berechnet eine Soll-Heizkörpertemperatur TCO aus der Soll-Ausgangstemperatur TAO, und als nächstes berechnet sie einen Soll-Heizkörperdruck PCO auf der Grundlage der Sollheizkörpertemperatur TCO. Auf der Grundlage des Soll-Heizkörperdrucks PCO und des Kühlmitteldrucks (des Heizkörperdrucks) Pci des Heizkörpers 4, der durch den Heizkörperdrucksensor 47 erfasst wird, berechnet die Steuervorrichtung 32 des Weiteren 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 Soll-Heizkörperunterkühlgrad TGSC des Heizkörpers 4 auf der Grundlage der Soll-Ausgangstemperatur TAO. Andererseits berechnet die Steuervorrichtung 32 den Unterkühlgrad (einen Heizkörperunterkühlgrad SC) des Kühlmittels in dem Heizkörper 4 auf der Grundlage des Heizkörperdrucks Pci und einer Temperatur (einer Heizkörpertemperatur Tci) des Heizkörpers 4, die durch den Heizkörpertemperatursensor 46 erfasst wird. Auf der Grundlage des Heizkörperunterkühlgrads SC und des Soll-Heizkörperunterkühlgrads TGSC berechnet die Steuervorrichtung des Weiteren eine Soll-Ventilposition (eine Soll-Außenexpansionsventilposition TGECCV) des Außenexpansionsventils 6. Des Weiteren steuert die Steuervorrichtung 32 die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf die Soll-Außenexpansionsventilposition TGECCV.
  • Die Steuervorrichtung 32 führt die Berechnung in einer derartigen Richtung durch, dass sich der Soll-Heizkörperunterkühlgrad TGSC erhöht, wenn die Soll-Ausgangstemperatur TAO größer wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, und der Bereich kann die Berechnung auf der Grundlage einer nachfolgend beschriebenen Differenz (einer Vermögensdifferenz) zwischen dem geforderten Heizvermögen Qtgt und einem Heizvermögen Qhp, des Heizkörperdrucks Pci oder einer Differenz (einer Druckdifferenz) zwischen dem Soll-Heizkörperdruck PCO und dem Heizkörperdruck Pci durchführen. In diesem Fall senkt die Steuervorrichtung 32 den Soll-Heizkörperunterkühlgrad TGSC ab, 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 während der Fahrt des Fahrzeugs
  • Falls 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 betreibt die Zirkulationspumpe 30, wodurch das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 ausgeführt wird.
  • Wenn die Zirkulationspumpe 30 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 betrieben 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 erwärmt wird, durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 zirkuliert, und somit wird die Luft erwärmt, die durch den Heizkörper 4 des Luftströmungskanals 3 hindurchtritt. Die 3 zeigt Temperaturen und dergleichen der verschiedenen Komponenten des Luftströmungskanals 3 zu dieser Zeit. In dieser Zeichnung ist Ga eine Luftvolumenmasse der Luft, die in den Luftströmungskanal 3 hineinströmt, Te ist eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird (die Temperatur der aus dem Wärmeabsorber 9 herausströmenden Luft), Ga × SW ist ein Volumen, das durch Multiplizieren der Luftvolumenmasse Ga mit einer Öffnung des Luftmischdämpfers 28 erhalten wird, THhp ist eine Temperatur der Luft, die durch den Heizkörper 4 hindurchtritt, die durch den Heizkörpertemperatursensor 46 erfasst wird (eine ungefähre Heizkörperdurchschnittstemperatur), TH ist eine Temperatur der Luft, die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurchtritt, die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauschersensor 55 erfasst wird, und in dem Heizmodus ist ein Sollwert der Temperatur der aus dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 durch den Ausgang 29 des Fahrzeuginneren herausgeblasenen Luft die Soll-Heizkörpertemperatur TCO. Es ist zu beachten, dass TH = THhp, wenn der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 nicht betrieben wird.
  • Als nächstes wird eine Steuerung des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 in dem Heizmodus während der Fahrt des Fahrzeugs beschrieben. Die Steuervorrichtung 32 berechnet das geforderte Heizvermögen Qtgt als das Heizvermögen des Heizkörpers 4, das gefordert wird, unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen Gleichung (II), und die Steuervorrichtung sagt einen vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung vorher und berechnet diesen, der ein Sollwert eines maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper 4 in einem Bereich erzeugt werden kann, in dem der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, d. h. ein Sollwert des maximalen Heizvermögens, das durch den Heizkörper 4 ohne Vereisung des Außenwärmetauschers 7 erzeugt werden kann, falls 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 dem das Fahrzeug gegenwärtig platziert ist, und zwar unter Verwendung der Gleichung (III). Qtgt = (TCO – Te) × Cpa × ρ × Qair (II) TGQhpNfst = f(Tam) (III) 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 Luft ist, die in den Heizkörper 4 hineinströmt, ρ eine Dichte (ein spezifisches Volumen) [kg/m3] der Luft ist, die in den Heizkörper 4 hineinströmt, und Qair ein Volumen [m3/h] der Luft ist, die durch den Heizkörper 4 hindurchtritt (aus einer elektrischen Gebläsespannung BLV des Innengebläses 27 oder dergleichen geschätzt).
  • Es ist zu beachten, dass in der Gleichung (II) die Temperatur der in den Heizkörper 4 hineinströmenden Luft oder die Temperatur der aus dem Heizkörper 4 herausströmenden Luft anstelle oder zusätzlich zu TCO oder Te verwendet werden kann. Zusätzlich kann in der Gleichung (III) der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung unter Bezugnahme auf entsprechende Umgebungsbedingungen oder externen Informationen wie z. B. die Zeit, die durch den Sonnenbestrahlungssensor 51 erfasste Sonnenbestrahlungsmenge, ein Regenfall, ein Ort oder ein meteorologisches Phänomen zusätzlich zu der Außenlufttemperatur Tam korrigiert werden kann.
  • Die 6 zeigt eine Beziehung zwischen dem vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens 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, vergrößert sich proportional zu einem Anstieg der Außenlufttemperatur Tam. Wenn die Außenlufttemperatur, bei der der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, ungefähr +5°C beträgt und wenn die Fahrzeugklimaanlage mit dem maximalen Heizvermögen Qhp wie es ist bei +5° oder weniger betrieben wird, ist der Außenwärmetauscher 7 des Weiteren vereist, und somit gibt es eine Tendenz, wie sie durch eine gestrichelte Linie in der 6 gezeigt ist, dass der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung bei einem Abfall der Außenlufttemperatur mit einem größeren Winkel verkleinert wird als das maximale Heizvermögen Qhp.
  • Die Steuervorrichtung 32 berechnet den vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung gemäß der Gleichung (III), und dann berechnet sie ein Soll-Heizvermögen TGQhtr des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23. Das Soll-Heizvermögen TGQhtr des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 wird gemäß einer nachfolgend beschriebenen Gleichung (IV) berechnet. TGQhtr = Qtgt – TGQhpNfst (IV)
  • Die Knappheit des vorhergesagten Werts TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung bezüglich des geforderten Heizvermögens Qtgt wird nämlich als das Soll-Heizvermögen TGQhtr des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 definiert.
  • Als nächstes vergleicht die Steuervorrichtung 32 den vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung mit dem geforderten Heizvermögen Qtgt, und falls der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung kleiner ist als das geforderte Heizvermögen Qtgt (TGQhpNfst < Qtgt), definiert die Steuervorrichtung ein Soll-Heizvermögen Qhpr des Heizkörpers 4 als den vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung (Qhpr = TGQhpNfst), und die Steuervorrichtung betreibt den Verdichter 2 und die anderen Vorrichtungen des Kühlkreislaufs R derart, dass der Heizkörper 4 den vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung erzeugt.
  • Auf der Grundlage von Abgaben des elektrischen Heizmediumheizvorrichtungstemperatursensors 50 und des Heizmedium/Luft-Wärmetauschertemperatursensors 55 steuert die Steuervorrichtung 32 darüber hinaus die Erregung der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und den Betrieb der Zirkulationspumpe 30 derart, dass das Soll-Heizvermögen TGQhtr des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 = das geforderte Heizvermögen Qtgt – das Sollheizvermögen Qhp des Heizkörpers 4 (das Soll-Heizvermögen Qhpr = der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung). Die Steuervorrichtung 32 gleicht nämlich die Knappheit des vorhergesagten Werts TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung bezüglich des geforderten Heizvermögens Qtgt durch das Heizen mit dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 aus. Folglich kann ein komfortables Heizen des Fahrzeuginneren erreicht werden, und die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 kann verhindert werden.
  • Wenn zum Beispiel andererseits die Außenlufttemperatur vergleichsweise hoch ist und der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung das geforderte Heizvermögen Qtgt oder mehr ist (Qtgt ≤ TGQhpNfst), stoppt die Steuervorrichtung 32 das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 (sie stoppt die Zirkulationspumpe 30 und erregt die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 nicht, um HTR zu stoppen: TGQhtr = 0), und sie betreibt den Verdichter 2 und die anderen Vorrichtungen des Kühlkreislaufs R derart, dass der Heizkörper 4 das geforderte Heizvermögen Qtgt erzeugt (Qhpr = Qtgt). Folglich wird ein überflüssiges Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 vermieden, um einen Anstieg des Leistungsverbrauchs zu verhindern.
  • (7) Vorläufiger Klimaanlagenbetrieb während des Plug-In's (Heizmodus)
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 eine Steuerung des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 und des Kühlkreislaufs R beschrieben, wenn der vorstehend beschriebene Heizmodus während des Plug-In des Fahrzeugs (des Elektrofahrzeugs) definiert ist, und das Fahrzeuginnere einem vorläufigen Klimaanlagenbetrieb ausgesetzt (geheizt) wird.
  • Die Steuervorrichtung 32 kann den Heizmodus auch während des Plug-In's ausführen, in dem das Fahrzeug mit der externen Leistungsquelle verbunden ist und die Batterie geladen wird. In diesem Fall bestimmt die Steuervorrichtung 32 bei einem Schritt S1 in der 4, ob das Fahrzeug gegenwärtig angeschlossen ist oder nicht und ob eine Heizanforderung durch einen Benutzer vorhanden ist oder nicht (eine Eingabetätigung zum Starten des Heizmodus). Zunächst schreitet die Steuervorrichtung von dem Schritt S1 zu dem Schritt S13, falls das Fahrzeug nicht angeschlossen ist oder falls keine Heizanforderung vorhanden ist, um zu bestimmen, ob der Außenwärmetauscher 7 vereist ist oder nicht, und falls der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, stoppt die Steuervorrichtung den Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 bei einem Schritt S14. Falls der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, schreitet die Steuervorrichtung zusätzlich zu einen Schritt S15, um zu dem Enteisungsmodus zu wechseln, um den Enteisungsbetrieb des Außenwärmetauschers 7 auszuführen. Es ist zu beachten, dass die Vereisungsbestimmung des Außenwärmetauschers 7 bei dem Schritt S13 und der Enteisungsmodus bei dem Schritt S15 später im Einzelnen beschrieben werden.
  • Falls andererseits das Fahrzeug gegenwärtig angeschlossen ist und die Heizanforderung durch den Benutzer vorhanden ist, schreitet die Steuervorrichtung 32 von dem Schritt S1 zu einen Schritt S2, sie liest Daten von den jeweiligen Sensoren, und sie bestimmt bei einem Schritt S3, ob der Außenwärmetauscher 7 vereist ist oder nicht, und zwar in der gleichen Weise wie bei dem Schritt S13. Während der Fahrt, bevor das Fahrzeug angeschlossen wird, haftet Wasser in der Außenluft als eine 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 wird verschlechtert.
  • (7-1) Vereisungsbestimmung des Außenwärmetauschers
  • Bei dem Schritt S3 bestimmt (schätzt) die Steuervorrichtung 32 (ähnlich wie bei dem Schritt S13) einen Vereisungszustand an dem Außenwärmetauscher 7 durch die Vereisungsschätzeinrichtung als deren Funktion. Als nächstes wird ein Bestimmungsbeispiel des Vereisungszustands des Außenwärmetauschers 7 beschrieben.
  • Die Steuervorrichtung 32 bestimmt den Vereisungszustand des Außenwärmetauschers 7 auf der Grundlage einer gegenwärtigen Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7, die von dem Außenwärmetauscherdrucksensor 56 erhalten werden kann, und einer Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 bei Nicht-Vereisung, wenn die Außenluft eine Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit bildet und der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist. In diesem Fall bestimmt die Steuervorrichtung 32 die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 bei Nicht-Vereisung unter Verwendung einer Gleichung (V), die nachfolgend beschrieben ist. TXObase = f(Tam, NC, BLV, VSP) = k1 × Tam + k2 × NC + k3 × BLV + k4 × VSP (V), wobei Tam, der ein Parameter in der Gleichung (V) ist, die vorstehend genannte Außenlufttemperatur ist, die von dem Außenlufttemperatursensor 33 erhalten werden kann, NC die Drehzahl des Verdichters 2 ist, BLV die elektrische Gebläsespannung des Innengebläses 27 ist, VSP eine Geschwindigkeit ist, die von dem Geschwindigkeitssensor 52 erhalten werden kann, und k1 bis k4 Koeffizienten sind, die anhand von Experimenten im Voraus erhalten werden.
  • Die Außenlufttemperatur Tam ist ein Index, der eine Sauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7 angibt, und wenn die Außenlufttemperatur Tam (die Sauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7) kleiner wird, hat TXObase eine Tendenz, kleiner zu werden. Daher ist der Koeffizient k1 ein positiver Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der die Sauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7 angibt, nicht auf die Außenlufttemperatur Tam beschränkt ist. Zusätzlich ist die Drehzahl NC des Verdichters 2 ein Index, der eine Kühlmitteldurchsatzrate in dem Kühlkreislauf R angibt, und wenn die Drehzahl NC größer wird (die Kühlmitteldurchsatzrate größer wird), hat TXObase eine Tendenz, kleiner zu werden. Daher ist der Koeffizient k2 ein negativer Wert. Zusätzlich ist die elektrische Gebläsespannung BLV ein Index, der das Volumen der Luft angibt, die durch den Heizkörper 4 hindurchtreten soll, und wenn die elektrische Gebläsespannung BLV größer wird (das Volumen der Luft wird größer, die durch den Heizkörper 4 hindurchtreten soll), hat TXObase eine Tendenz, kleiner zu werden. Daher ist der Koeffizient k3 ein negativer Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der das Volumen der Luft angibt, die durch den Heizkörper 4 hindurchtreten soll, nicht auf diesen Index beschränkt ist, und er kann ein Gebläseluftvolumen des Innengebläses 27 oder eine Öffnung SW des Luftmischdämpfers 28 sein. Zusätzlich ist die Geschwindigkeit VSP ein Index, der die Geschwindigkeit der Luft angibt, die durch den Außenwärmetauscher 7 hindurchtreten soll, und wenn die Geschwindigkeit VSP kleiner wird (die Geschwindigkeit der Luft wird kleiner, die durch den Außenwärmetauscher 7 hindurchtreten soll), hat TXObase eine Tendenz, kleiner zu werden. Daher ist der Koeffizient k4 ein positiver Wert.
  • Es ist zu beachten, dass während des Plug-In's die Geschwindigkeit VSP gleich 0 ist, und somit wird in diesem Fall eine elektrische Außenlüfterspannung FANVout des Außengebläses 15 als der Index substituiert, der die Geschwindigkeit der Luft angibt, die durch den Außenwärmetauscher 7 hindurchtreten soll. Zusätzlich werden in dem Ausführungsbeispiel als die Parameter in der Gleichung (V) die Außenlufttemperatur Tam, die Drehzahl NC des Verdichters 2, die elektrische Gebläsespannung BLV des Innengebläses 27 und die Geschwindigkeit VSP verwendet, aber eine Last der Fahrzeugklimaanlage 1 kann als ein anderer Parameter zu diesen Parametern hinzugefügt werden. Es wird angenommen, dass Indizes, die diese Last angeben, die Soll-Ausgangstemperatur TAO, die Drehzahl NC des Verdichters 2, das Gebläseluftvolumen des Innengebläses 27, eine Einlasslufttemperatur des Heizkörpers 4 und die Heizkörpertemperatur Tci des Heizkörpers 4 sind, und wenn die Last größer wird, hat TXObase eine Tendenz, kleiner zu werden. Darüber hinaus kann eine Alterungsverschlechterung (die Anzahl der Jahre des Betriebs oder die Anzahl der Betätigungen des Betriebs) des Fahrzeugs zu den Parametern hinzugefügt werden. Zusätzlich sind die Parameter in der Gleichung (V) nicht auf alle vorstehend beschriebenen Parameter beschränkt, und nur einer der Parameter oder irgendeine Kombination davon kann verwendet werden.
  • Als nächstes berechnet die Steuervorrichtung 32 eine Differenz (ΔTXO = TXObase – TXO) zwischen der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObase bei Nicht-Vereisung, die durch Substituieren eines gegenwärtigen Wertes des jeweiligen Parameters in die Gleichung (V) erhalten werden kann, und der gegenwärtigen Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO, und die Steuervorrichtung bestimmt, dass der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, wenn zum Beispiel in einer vorbestimmten Vereisungszustandsschätzzeit ein Zustand andauert, in dem die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO kleiner ist als die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObase bei Nicht-Vereisung und die Differenz ΔTXO größer ist als ein vorbestimmter Vereisungserfassungsschwellwert ΔT1 (ΔTXO > ΔT1).
  • (7-2) Enteisungsmodus des Außenwärmetauschers
  • Falls der Außenwärmetauscher 7 bei dem Schritt S3 (ähnlich dem Schritt S13) vereist ist, schreitet die Steuervorrichtung zu einen Schritt S10 (ähnlich dem Schritt S15), um den Enteisungsmodus auszuführen. In dem Enteisungsmodus bei dem Schritt S10 (dem Schritt S15) öffnet die Steuervorrichtung 32 das Solenoidventil 24 und das Solenoidventil 21, und sie schließt das Solenoidventil 22 und das Solenoidventil 17. Des Weiteren wird der Enteisungsbetrieb durchgeführt, um den Verdichter 2 durch die Leistung von der externen Leistungsquelle oder die Leistung von der Batterie zu betreiben, die durch die externe Leistungsquelle geladen wird. Folglich strömt das Kühlmittelgas mit hoher Temperatur und hohem Druck (ein heißes Gas), das aus dem Verdichter 2 ausgelassen wird, durch das Solenoidventil 24 und das Kühlmittelrohr 13H, und es strömt direkt in den Außenwärmetauscher 7 aus dem Kühlmittelrohr 13I durch das Rückschlagventil 45. Folglich wird der Außenwärmetauscher 7 erwärmt, und somit wird die Vereisung geschmolzen und beseitigt.
  • Das aus dem Außenwärmetauscher 7 herausströmende Kühlmittel strömt aus dem Kühlmittelrohr 13A durch das Solenoidventil 21, um in das Kühlmittelrohr 13D einzutreten, und es strömt durch das Kühlmittelrohr 13B, damit es in den Verdichter 2 gesaugt wird. Falls des Weiteren eine vorbestimmte Zeit nach dem Start des Enteisungsmodus verstreicht, beendet die Steuervorrichtung 32 den Enteisungsmodus, um zu dem Schritt S1 zurückzukehren, und sie springt zu dem Heizmodus zurück.
  • (7-3) Vereisungsvorhersage des Außenwärmetauschers
  • Falls andererseits bei dem Schritt S3 bestimmt wird, dass die Differenz ΔTXO der Vereisungserfassungsschwellwert ΔT1 oder kleiner ist (ΔTXO ≤ ΔT1), und dass der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, schreitet die Steuervorrichtung 32 zu einen Schritt S4, um zu bestimmen, ob vorhergesagt wird oder nicht, dass der Außenwärmetauscher 7 zu dieser Zeit vereist ist. Die 5 zeigt ein Beispiel eines Flussdiagramms der Vereisungsvorhersage bei dem Schritt S4.
  • Zunächst berechnet die Steuervorrichtung 32 bei einem Schritt S16 in der 5 den vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung durch die Berechnung der vorstehend beschriebenen Gleichung (III). Als nächstes berechnet die Steuervorrichtung das geforderte Heizvermögen Qtgt durch die vorstehend beschriebene Gleichung (II), und bei einem Schritt S17 bestimmt die Steuervorrichtung, ob der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung kleiner ist als das geforderte Heizvermögen Qtgt – α1 (TGQhpNfst < (QTGT – α1)). Dieses α1 ist ein Wert, um eine Spannne bei der Vereisung festzusetzen, und Qtgt – α1 ist ein Wert, der kleiner ist als das geforderte Heizvermögen Qtgt, aber nahe daran. Es ist zu beachten, dass α1 = 0 definiert wird, falls die Spanne nicht erforderlich ist, und die Bestimmung bei dem Schritt S17 kann mit TGQhpNfst < Qtgt durchgeführt werden.
  • Falls des Weiteren bei diesem Ausführungsbeispiel der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung kleiner ist als der nahe Wert (Qtgt – α1) an dem geforderten Heizvermögen, schreitet die Steuervorrichtung zu einen Schritt S18, um vorherzusagen, dass der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, wenn das Heizen in dem Heizkörper 4 durch den Betrieb des Verdichters 2 durchgeführt wird. Es ist zu beachten, dass im Falle von TGQhpNfst ≥ (Qtgt – α1) die Steuervorrichtung zu einen Schritt S19 schreitet, um vorherzusagen, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist.
  • Falls die Steuervorrichtung 32 bei erneuter Bezugnahme auf die 4 bei dem Schritt S18 vorhersagt, dass der Außenwärmetauscher vereist ist, schreitet die Steuervorrichtung von dem Schritt S4 zu einen Schritt S5, um das geforderte Heizvermögen Qtgt durch die vorstehend beschriebene Gleichung (II) erneut zu berechnen, und sie nimmt ein maximales Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs bei einem Schritt S6 an, das das maximale Heizvermögen ist, das durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 erzeugt werden kann. Es ist zu beachten, dass das maximale Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs im Voraus in der Steuervorrichtung 32 eingestellt wird.
  • Als nächstes vergleicht die Steuervorrichtung 32 bei einem Schritt S7 das geforderte Heizvermögen Qtgt mit dem maximalen Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs. Falls zum Beispiel das maximale Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs bezüglich des geforderten Heizvermögens Qtgt in einer kalten Jahreszeit oder dergleichen knapp wird (Qtgt > QmaxHTR), schreitet die Steuervorrichtung zu einen Schritt S8, um das Soll-Heizvermögen Qhpr des Heizkörpers 4 zu berechnen, das das geforderte Heizvermögen für den Heizkörper 4 ist, und zwar durch die nachfolgend beschriebene Gleichung (VI). Qhpr = Qtgt – QmaxHTR (VI).
  • Die Gleichung (VI) erhält nämlich die Knappheit des maximalen Heizvermögens QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs bezüglich des geforderten Heizvermögens Qtgt als das Soll-Heizvermögen Qhpr des Heizkörpers 4.
  • Die Steuervorrichtung 32 führt des Weiteren das Heizen des Fahrzeuginneren durch erzeugte Wärme von dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 und dem Heizkörper 4 bei einem Schritt 59 durch. In diesem Fall steuert die Steuervorrichtung die Erregung der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und den Betrieb der Zirkulationspumpe 30 derart, dass das Soll-Heizvermögen des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 ist TGQHTR = das maximale Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs, und die Steuervorrichtung betreibt außerdem den Verdichter 2 und die anderen Vorrichtungen des Kühlkreislaufs R derart, dass der Heizkörper 4 das Soll-Heizvermögen Qhpr erzeugt (Qtgt – QmaxHTR).
  • Die Steuervorrichtung 32 gleicht nämlich die Knappheit des maximalen Heizvermögens QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs bezüglich des geforderten Heizvermögens Qtgt durch das Heizen mit dem Heizkörper 4 des Kühlkreislaufs R aus. Folglich wird ein vorläufiger Klimaanlagenbetrieb (das Heizen) des Fahrzeuginneren sicher erreicht. Zusätzlich begrenzt die Steuervorrichtung 32 dabei die Drehzahl des Verdichters 2, um den Verdichter so zu betreiben, dass die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 kleiner ist als die Außenlufttemperatur Tam, und dass eine Differenz dazwischen innerhalb eines vorbestimmten Wertes A (ein positiver Wert) liegt ((Tam – TXO) ≤ A). Wenn nämlich die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 nicht übermäßig kleiner ist als die Außenlufttemperatur Tam und das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 durch das Heizen mit dem Heizkörper 4 ausgeglichen wird, wird die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 verhindert.
  • Falls das geforderte Heizvermögen Qtgt aufgrund dieser Begrenzung der Drehzahl des Verdichters 2 nicht erfüllt werden kann, ist zu beachten, dass ein Betrieb zum Verlängern eines vorläufigen Klimaanlagenbetriebs (Heizen) zum Erhöhen der Temperatur des Fahrzeuginneren durchgeführt werden kann.
  • Falls andererseits bei dem Schritt 7 das maximale Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs das geforderte Heizvermögen Qtgt erfüllt (Qtgt < QmaxHTR), schreitet die Steuervorrichtung zu einen Schritt S11, sie führt nur das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 durch, und sie stoppt den Verdichter 2 des Kühlkreislaufs R. In diesem Fall definiert die Steuervorrichtung 32 das Soll-Heizvermögen TGQHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 als das geforderte Heizvermögen Qtgt wie in der nachfolgend beschriebenen Gleichung (VII), um die Erregung der elektrischen Heizmediumheizvorrichtung 35 und den Betrieb der Zirkulationspumpe 30 zu steuern. TGQHTR = Qtgt (VII) Falls zusätzlich bei dem Schritt S19 in der 5 vorhergesagt wird, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, schreitet die Steuervorrichtung 32 von dem Schritt S4 in der 4 zu einen Schritt S12 zum Definieren des Soll-Heizvermögens Qhpr des Heizkörpers 4 = das geforderte Heizvermögen Qtgt, wodurch der Verdichter 2 betrieben wird, und sie führt das Heizen des Fahrzeuginneren durch einen gewöhnlichen Wärmepumpenbetrieb durch den Heizkörper 4 durch. In diesem Fall wird das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 gestoppt (die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 und die Zirkulationspumpe 30 werden nicht erregt).
  • Wie dies vorstehend beschrieben ist, wenn der Heizmodus in dem so genannten Plug-in-Zustand ausgeführt wird, wenn die Leistung von der externen Leistungsquelle zu dem Verdichter 2 oder zu der Batterie zugeführt wird, die die Leistung zum Antreiben des Verdichters 2 zuführt, führt die Steuervorrichtung 32 das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 aus, falls die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 vorhergesagt wird. Wenn das Fahrzeuginnere im Voraus während des Plug-in geheizt wird (vorläufiger Klimaanlagenbetrieb), führt daher der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 das Heizen des Fahrzeuginneren durch, während die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 verhindert oder gehemmt wird, und es ist möglich, Lasten während der nachfolgenden Fahrt zu verringern. Folglich ist es möglich, eine Reichweite des Fahrzeugs (des Elektrofahrzeugs oder des Hybridfahrzeugs) zu erweitern, während das Fahrzeuginnere nach dem Start der Fahrt auf eine komfortable Temperatur aufrecht erhalten wird.
  • In diesem Fall führt die Steuervorrichtung 32 das Heizen durch den Heizkörper 4 aus, falls das Heizvermögen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 bezüglich des geforderten Heizvermögens Qtgt knapp wird, so dass es möglich ist, einen so genannten vorläufigen Klimaanlagenbetrieb (das Heizen) in einer kalten Jahreszeit oder nachts ohne Hindernis zu erreichen. Falls zusätzlich das maximale Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 das geforderte Heizvermögen Qtgt erfüllt, wird der Verdichter 2 nicht betrieben, und somit kann die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 sicher verhindert werden.
  • Darüber hinaus vergleicht die Steuervorrichtung 32 das geforderte Heizvermögen Qtgt mit dem maximalen Heizvermögen QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs, das durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 erzeugt werden kann, und sie gleicht den Mangel des maximalen Heizvermögens QmaxHTR des Heizmediumzirkulationskreislaufs bezüglich des geforderten Heizvermögens Qtgt durch das Heizen (Qhpr) des Heizkörpers 4 aus, so dass es möglich ist, den Ausgleich des Heizvermögens durch den Heizkörper 4 genau zu erreichen.
  • Auch in diesem Fall steuert die Steuervorrichtung 32 die Drehzahl des Verdichters 2 derart, dass die Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO in dem Außenwärmetauscher 7 kleiner ist als die Außenlufttemperatur Tam und eine Differenz zwischen den Temperaturen innerhalb eines vorbestimmten Wertes A liegt, so dass die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 wirksam verhindert oder gehemmt werden kann.
  • Zusätzlich führt die Steuervorrichtung 32 das Heizen durch den Heizkörper 4 aus, ohne dass das Heizen durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 durchgeführt wird, falls vorhergesagt wird, dass der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, so dass eine Einsparung des Leistungsverbrauchs zum Heizen währen des Plug-in durch den Wärmepumpenbetrieb ohne Hindernis erreicht werden kann.
  • Des Weiteren berechnet die Steuervorrichtung 32 den vorhergesagten wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung, der der Sollwert des maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper 4 in dem Bereich erzeugt werden kann, in dem der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, und die Steuervorrichtung sagt vorher, dass der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, falls der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung kleiner ist als der Wert nahe dem geforderten Heizvermögen Qtgt (oder das geforderte Heizvermögen Qtgt), so dass auch in einem Fall, in dem ein so genannter Frostpunkt nicht erfasst werden kann, an dem der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, oder in jenem Fall, in dem der Frostpunkt nicht erfasst wird, möglich ist, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 während des Plug-in wirksam zu verhindern oder zu hemmen.
  • In diesem Fall berechnet die Steuervorrichtung 32 den vorhergesagten Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam, oder einer Zeit, einer Sonnenbestrahlung, eines Regenfalls, eines Ortes und Wetterbindungen zusätzlich zu der Außenlufttemperatur. Folglich kann der vorhergesagte Wert TGQhpNfst des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung, bei dem der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, genau geschätzt werden. Infolge dessen kann nämlich der Frostpunkt genau geschätzt werden, wodurch es möglich ist, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 während des Plug-in's noch wirksamer zu verhindern oder zu hemmen.
  • Zusätzlich ist bei dem Ausführungsbeispiel die Hilfsheizeinrichtung durch den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 gebildet, der den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 4 zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zugeführt wird, die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 und die Zirkulationspumpe 30 hat, und der das durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 geheizte Heizmedium durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 durch die Zirkulationspumpe 30 zirkuliert, wodurch es möglich ist, ein elektrisch sicheres Heizen des Fahrzeuginneren zu erreichen.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Als nächstes zeigt die 7 ein Flussdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels einer Vereisungsvorhersage bei dem Schritt S4 in der 4, die in der 5 gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass die weitere Steuerung gleich wie in den 1 bis 6 ist.
  • (7-4) Anderes Beispiel der Vereisungsvorhersage des Außenwärmetauschers
  • In diesem Fall sagt eine Steuervorrichtung 32 zunächst bei einem Schritt S20 in der 7 eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung vorher und berechnet diese, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur eines Außenwärmetauschers 7 ist, um ein gefordertes Heizvermögen Qtgt bei Nicht-Vereisung des Außenwärmetauschers zu erreichen, d. h., wenn der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, und zwar unter Verwendung einer nachfolgend beschriebenen Gleichung (VIII). TXObaseQtgt = f(Tam, Qtgt) (VIII), wobei Tam die vorstehend beschriebene Außenlufttemperatur ist, die durch einen Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel berechnet die Steuervorrichtung 32 zusätzlich einen Frostpunkt Tfrost als eine Temperatur einer Außenluft um den Außenwärmetauscher 7, bei dem der Außenwärmetauscher 7 vereist ist (eine Temperatur, bei der ein Dampfdruck in der Außenluft gleich einem gesättigten Dampfdruck von Eis ist), und zwar aus der Außenlufttemperatur Tam des Fahrzeugs, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird, und einer Außenluftfeuchtigkeit des Fahrzeugs, die durch einen Außenluftfeuchtigkeitssensor 34 erfasst wird. Ein Berechnungsverfahren des Frostpunkts Tfrost ist herkömmlich, und somit wird dessen Beschreibung weggelassen.
  • Des Weiteren wird bei einem Schritt S21 bestimmt, ob die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TKObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt Tfrost + α2 (TXObaseQtgt < (Tfrost + α2)). Dieses α2 ist ein Wert zum Festsetzen einer Spanne bei der Vereisung, und Tfrost + α2 ist ein Wert, der größer als oder gleich dem Frostpunkt Tfrost ist. Es ist zu beachten, dass, α2 = 0 definiert werden kann, falls die Spanne nicht erforderlich ist, um TXObaseQtgt < Tfrost bei dem Schritt S21 zu bestimmen.
  • Falls des Weiteren bei diesem Ausführungsbeispiel die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Wert (Tfrost + α2) nahe dem Frostpunkt Tfrost, schreitet die Steuervorrichtung zu einen Schritt S22, um vorherzusagen, dass der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, wenn das Heizen in dem Heizkörper 4 durch einen Betrieb des Verdichters 2 durchgeführt wird. Es ist zu beachten, dass im Falle von TXObaseQtgt ≥ (Tfrost + α2) die Steuervorrichtung zu einen Schritt S23 schreitet, um vorherzusagen, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist.
  • Auf diese Weise berechnet die Steuervorrichtung 32 die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung, die die Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers ist, wenn das geforderte Heizvermögen Qtgt erreicht wird, und sie sagt vorher, dass der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, falls die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObaseQtgt bei Nicht-Vereisung kleiner ist als der Frostpunkt Tfrost oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt Tfrost. Auf der Grundlage des Frostpunktes Tfrost, bei dem der Außenwärmetauscher 7 vereist ist, ist es folglich möglich, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 während des Plug-in's wirksam zu verhindern oder zu hemmen.
  • 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, um das geforderte Heizvermögen Qtgt zu erreichen, wenn der Außenwärmetauscher 7 nicht vereist ist, und es ist möglich, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 während des Plug-in's noch wirksamer zu verhindern oder zu hemmen.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Als nächstes zeigt die 8 eine andere Aufbauansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in einem Außenwärmetauscher 7 ein Aufnahmetrockungsabschnitt 14 und ein Unterkühlabschnitt 16 nicht angeordnet, und ein Kühlmittelrohr 13A, das sich von dem Außenwärmetauscher 7 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 weitere Aufbau ist ähnlich dem Beispiel der 1. Die vorliegende Erfindung ist auch bei einer Fahrzeugklimaanlage 1 eines Kühlkreislaufs R wirksam, in dem der Außenwärmetauscher 7 auf diese Weise verwendet wird, der den Aufnahmetrocknungsabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 nicht hat.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Als nächstes zeigt die 9 eine weitere Aufbauansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass ein Kühlkreislauf R von diesem Ausführungsbeispiel gleich jenem der 8 ist. Zusätzlich ist in diesem Fall ein Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 eines Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 an einer stromaufwärtigen Seite eines Heizkörpers 4 zu einer Strömung der Luft eines Luftströmungskanals 3 angeordnet, die eine stromabwärtige Seite eines Luftmischdämpfers 28 ist. Der weitere Aufbau ist ähnlich jenem der 8.
  • 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 erwärmt, und dann strömt sie in den Heizkörper 4. Die vorliegende Erfindung ist auch bei der Fahrzeugklimaanlage 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 überhaupt kein Problem aufgrund einer niedrigen Temperatur eines Heizmediums in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 auf. Folglich wird ein koordiniertes Heizen mit dem Heizkörpers 4 erleichtert, und ein so genannter vorläufiger Betrieb zum Erwärmen des Heizmediums im Voraus ist nicht erforderlich, aber die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 hindurchtretende Luft strömt in den Heizkörper 4, und somit verringert sich eine Temperaturdifferenz zum Heizkörper 4, wodurch die Gefahr verursacht wird, dass sich ein Wärmetauschwirkungsgrad verschlechtert. Wenn andererseits der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 an der stromabwärtigen Seite des Heizkörpers 4 zu der Strömung der Luft des Luftströmungskanals 3 angeordnet ist, wie dies in den 1 und 8 gezeigt ist, strömt die durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 erwärmte Luft nicht in den Heizkörper 4, und die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Heizkörpers 4 und jener der Luft kann akquiriert werden, um eine Verschlechterung der Wärmetauschfunktion in dem Heizkörper 4 zu verhindern, wenn dies mit jenem Fall verglichen wird, in dem der Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 an der stromaufwärtigen Seite des Heizkörpers angeordnet ist, wie dies in der 9 gezeigt ist.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Als nächstes zeigt die 10 eine weitere Aufbauansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. Die Basisaufbauten eines Kühlkreislaufs R und eines Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 von diesem Ausführungsbeispiel sind gleich jenen der 1, aber in dem Heizmediumzirkulationskreislauf 23 ist ein Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 angeordnet. Der Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 bewirkt einen Wärmetausch zwischen einem Heizmediumrohr 23A, das sich von einer Zirkulationspumpe 30 erstreckt, und einem Kühlmittelrohr 13E, das sich von einem Heizkörper 4 des Kühlkreislaufs R erstreckt, und in dem Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 wird ein aus der Zirkulationspumpe 30 ausgelassenes Heizmedium einem Erwärmungsbetrieb von einem Kühlmittel ausgesetzt, das aus dem Heizkörper 4 herausströmt. Folglich kann Wärme von dem durch den Heizkörper 4 hindurchtretenden Kühlmittel 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 hindurchtritt, 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 zu einem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 gefördert, so dass es möglich ist, das Heizen noch wirksamer zu unterstützen.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Als nächstes zeigt die 11 eine weitere Aufbauansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. Ein Kühlkreislauf R und ein Heizmediumzirkulationskreislauf 23 von diesem Ausführungsbeispiel sind ähnlich jenen der 10, 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 einer Strömung der Luft eines Luftströmungskanals 3 angeordnet. Gemäß einem derartigen Aufbau wird außerdem Wärme, die ein aus dem Heizkörper 4 herausströmendes Kühlmittel hat, durch ein in den Heizmediumzirkulationskreislauf 23 hineinströmendes Heizmedium in einem Heizmedium/Kühlmittel-Wärmetauscher 70 gesammelt und zu dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 gefördert, so dass es möglich ist, das Heizen noch wirksamer zu unterstützen.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Als nächstes zeigt die 12 eine weitere Aufbauansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. Rohraufbauten eines Kühlkreislaufs R und eines Heizmediumzirkulationskreislaufs 23 von diesem Ausführungsbeispiel sind hauptsächlich gleich wie jene 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 40 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 aus der Zirkulationspumpe 30 ausgelassenem Heizmedium und einem durch den Heizkörper 4 strömenden Kühlmittel bewirkt, und das Heizmedium wird durch das Kühlmittel erwärmt, als nächstes wird es durch die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 erwärmt (falls die Heizvorrichtung erregt wird, um Wärme zu erzeugen), und dann strahlt es Wärme in dem Heizmedium/Luft-Wärmetauscher 40 ab, wodurch Luft erwärmt wird, die von dem Luftströmungskanal 3 in ein Fahrzeuginneres zuzuführen ist.
  • Auch bei der Fahrzeugklimaanlage 1 mit einem derartigen Aufbau wird die elektrische Heizmediumheizvorrichtung 35 erregt, damit das in den Heizmediumkreislauf 23A strömende Heizmedium erwärmt wird, wenn ein Heizvermögen durch den Heizkörper 4 knapp wird, so dass es möglich ist, das Heizen zu unterstützen und ein elektrisch sichereres Heizen des Fahrzeuginneren zu erreichen, wenn dies mit einem Fall verglichen wird, in dem die elektrische Heizvorrichtung in dem Luftströmungskanal 3 angeordnet ist, wie dies später beschrieben wird.
  • Ausführungsbeispiel 8
  • Es ist bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zu beachten, dass ein Heizmediumzirkulationskreislauf 23 als eine Hilfsheizeinrichtung verwendet wird, aber die Hilfsheizeinrichtung kann durch eine gewöhnliche elektrische Heizvorrichtung (z. B. eine PTC-Heizvorrichtung) 73 gebildet sein. Die 13 zeigt ein Aufbaubeispiel entsprechend der 1 in diesem Fall, und die 14 zeigt ein Aufbaubeispiel entsprechend der 8. In den 13 und 14 wird der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 der 1 und 8 in diesem Fall durch die elektrische Heizvorrichtung 73 ausgetauscht.
  • Der weitere Aufbau und die Steuerung sind hauptsächlich 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 erzeugt wird, und zwar in der gleichen Weise, wie dies vorstehend beschrieben ist, so dass eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird. Somit kann Luft, die in ein Fahrzeuginneres zuzuführen ist, durch die elektrische Heizvorrichtung 73 erwärmt werden, und ein derartiger Aufbau ist in vorteilhafter Weise vereinfacht, wenn dies mit jenem Fall verglichen wird, in dem der Heizmediumzirkulationskreislauf 23 verwendet wird.
  • Es muss nicht gesagt werden, dass die elektrische Heizvorrichtung 73 an einer luftstromaufwärtigen Seite eines Heizkörpers 4 der 13 oder 14 wie im Falle der 9 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 dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, in einer Anfangsstufe eines Starts einer Erregung der elektrischen Heizvorrichtung 73 abgesenkt ist.
  • Es ist bei den Ausführungsbeispielen zu beachten, dass die Steuervorrichtung 32 als die Vereisungsschätzeinrichtung des Außenwärmetauschers 7 die Vereisung an dem Außenwärmetauscher 7 auf der Grundlage des Frostpunktes Tfrost und der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 schätzt (der Schritt S4 der 4), aber die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, und die Schätzung kann durch eine Prozedur durchgeführt werden, die ähnlich jener im Falle von Tfrost und TXO ist, und zwar auf der Grundlage der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXO (oder des Kühlmittelverdampfungsdrucks PXO) des Außenwärmetauschers 7, und zum Beispiel der Kühlmittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 bei Nicht-Vereisung (oder des Kühlmittelverdampfungsdrucks PXObase). Zusätzlich wird zum Beispiel ein Ist-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 Ist-Heizvermögen kleiner ist als das Heizvermögen bei Nicht-Vereisung.
  • Bei den Ausführungsbeispielen wird die vorliegende Erfindung zusätzlich auf die Fahrzeugklimaanlage 1 angewendet, die die verschiedenen Betriebsmodi des Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Kühlmodus und des Kühlmodus ändert und ausführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, und die vorliegende Erfindung ist auch für eine Fahrzeugklimaanlage wirksam, die nur den Heizmodus durchführt.
  • Darüber hinaus sind der Aufbau oder jeder numerische Wert des Kühlkreislaufs R, die bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, und es muss nicht gesagt werden, dass sie geändert werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugklimaanlage
    2
    Verdichter
    3
    Luftströmungskanal
    4
    Heizkörper
    6
    Außenexpansionsventil
    7
    Außenwärmetauscher
    8
    Innenexpansionsventil
    9
    Wärmeabsorber
    11
    Verdampfungsvermögenssteuerventil
    17, 20, 21, 22, und 24
    Solenoidventil
    23
    Heizmediumzirkulationskreislauf (Hilfsheizeinrich- tung)
    26
    Saugänderungsdämpfer
    27
    Innengebläse (Gebläselüfter)
    28
    Luftmischdämpfer
    30
    Zirkulationspumpe (Zirkulationseinrichtung)
    32
    Steuervorrichtung (Steuereinrichtung)
    35
    elektrische Heizmediumheizvorrichtung (elektrische Heizvorrichtung)
    40
    Heizmedium/Luft-Wärmetauscher
    R
    Kühlkreislauf

Claims (10)

  1. Fahrzeugklimaanlage mit: einem Verdichter, der ein Kühlmittel verdichtet; einem Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, die einem Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einem Heizkörper, der ein Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme veranlasst, um die Luft zu heizen, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einem Wärmeabsorber, der das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme veranlasst, um die Luft zu kühlen, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist; einem Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginneren angeordnet ist, um das Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme oder zum Absorbieren von Wärme zu veranlassen; und einer Steuereinrichtung, wobei die Fahrzeugklimaanlage zumindest einen Heizmodus ausführt, in dem die Steuereinrichtung das aus dem Verdichter ausgelassene Kühlmittel zum Abstrahlen von Wärme in dem Heizkörper veranlasst, das Kühlmittel, von dem Wärme abgestrahlt wurde, entspannt, und dann das Kühlmittel zum Absorbieren von Wärme in dem Außenwärmetauscher veranlasst, wobei die Fahrzeugklimaanlage folgendes aufweist: eine Hilfsheizeinrichtung zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, wobei die Steuereinrichtung eine Vereisungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Vereisung an dem Außenwärmetauscher hat, und wenn der Heizmodus in einem Zustand ausgeführt wird, in dem eine Leistung von einer externen Leistungsquelle zu dem Verdichter oder einer Batterie zugeführt wird, die die Leistung zum Antreiben des Verdichters zuführt, die Steuereinrichtung das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung ausführt, falls die Vereisung an dem Außenwärmetauscher auf der Grundlage der Schätzung der Vereisungsschätzeinrichtung vorhergesagt wird.
  2. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung das Heizen durch den Heizkörper ausführt, falls ein Heizvermögen durch die Hilfsheizeinrichtung bezüglich eines geforderten Heizvermögens (Qtgt) knapp wird.
  3. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung das geforderte Heizvermögen (Qtgt) mit einem maximalen Heizvermögen vergleicht, das durch die Hilfsheizeinrichtung erzeugt werden kann, und die Knappheit des maximalen Heizvermögens bezüglich des geforderten Heizvermögens (Qtgt) durch das Heizen des Heizkörpers ausgleicht.
  4. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung den Verdichter so steuert, dass eine Kühlmittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher kleiner ist als eine Außenlufttemperatur und eine Differenz zwischen den Temperaturen innerhalb eines vorbestimmten wertes liegt.
  5. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung das Heizen durch den Heizkörper ausführt, ohne das Heizen durch die Hilfsheizeinrichtung durchzuführen, falls auf der Grundlage der Schätzung der Vereisungsschätzeinrichtung vorhergesagt wird, dass der Außenwärmetauscher nicht vereist ist.
  6. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vereisungsschätzeinrichtung einen vorhergesagten Wert (TGQhpNfst) des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung berechnet, der ein Sollwert des maximalen Heizvermögens ist, das durch den Heizkörper in einem Bereich erzeugt werden kann, in dem der Außenwärmetauscher nicht vereist ist, und die Vereisungsschätzeinrichtung vorhersagt, dass der Außenwärmetauscher vereist ist, falls der vorhergesagte Wert (TGQhpNfst) des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung kleiner als das geforderte Heizvermögen (Qtgt) oder ein Wert nahe dem geforderten Heizvermögen (Qtgt) ist.
  7. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 6, wobei die Vereisungsschätzeinrichtung den vorhergesagten Wert (TGQhpNfst) des maximalen Heizvermögens ohne Vereisung auf der Grundlage einer Außenlufttemperatur oder einer Zeit, einer Sonnenbestrahlung, eines Regenfalls, eines Ortes und von Wetterbedingungen zusätzlich zu der Außenlufttemperatur berechnet.
  8. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vereisungschätzeinrichtung eine geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung berechnet, die eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers ist, wenn das geforderte Heizvermögen (Qtgt) erreicht wird, und die Vereisungsschätzeinrichtung vorhersagt, dass der Außenwärmetauscher vereist ist, falls die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung kleiner als ein Frostpunkt (Tfrost) oder eine Temperatur nahe dem Frostpunkt (Tfrost) ist.
  9. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 8, wobei die Vereisungsschätzeinrichtung die geforderte Kühlmittelverdampfungstemperatur (TXObaseQtgt) bei Nicht-Vereisung auf der Grundlage der Außenlufttemperatur und des geforderten Heizvermögens (Qtgt) berechnet.
  10. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hilfsheizeinrichtung durch einen Heizmediumzirkulationskreislauf gebildet ist, der einen Heizmedium/Luft-Wärmetauscher zum Heizen der Luft, die von dem Luftströmungskanal zu dem Fahrzeuginneren zuzuführen ist, eine elektrische Heizvorrichtung und eine Zirkulationseinrichtung hat, und der ein durch die elektrische Heizvorrichtung geheiztes Heizmedium durch den Heizmedium/Luft-Wärmetauscher durch die Zirkulationseinrichtung zirkuliert.
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