DE112020002455T5 - Fahrzeuginnenraumgerät-temperatureinstellvorrichtung und fahrzeugklimatisierungseinrichtung ausgerüstet mit dieser - Google Patents

Fahrzeuginnenraumgerät-temperatureinstellvorrichtung und fahrzeugklimatisierungseinrichtung ausgerüstet mit dieser Download PDF

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Ryo Miyakoshi
Takashi Toyama
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Sanden Automotive Climate Systems Corp
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Abstract

Es ist die Aufgabe die Zuverlässigkeit einer Temperatureinstellvorrichtung zu steigern, welche ein Fahrzeuginnenraumgerät, wie eine Batterie, durch Benutzung eines Kältemittels, kühlt. Eine Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61, die eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung ist, regelt die Temperatur einer Batterie 55, welche in einem Fahrzeug angebracht ist, mit einem Kältemittelkreislauf R, der einen Kompressor 2, welcher ein Kältemittel verdichtet, einen Außenwärmetauscher 7, um dem Kältemittel das Abstrahlen von Wärme zu ermöglichen, und ein Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 aufweist, um die Batterie 55 zu kühlen indem das Kältemittel Wärme absorbiert, und einer Steuervorrichtung 11. Die Steuervorrichtung 11 hält den Kompressor 2, auf Grund einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R an.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung, welche die Temperatur eines Gerätes, das in einem Fahrzeug befestigt ist, regelt, und eine wärmepumpenartige Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, welche die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung umfasst und den Fahrzeuginnenraum klimatisiert.
  • Stand der Technik
  • Aufgrund der Aktualität von Umweltproblemen in den letzten Jahren haben sich Fahrzeuge, wie Elektrofahrzeuge und Plug-In Hybridautos, verbreitet, von denen jedes einen Motor hat, der mit Strom betrieben wird, welcher von einer im Fahrzeug montierten Batterie geliefert wird. Ferner wurde als eine für ein solches Fahrzeug geeignete Klimaanlage eine Klimatisierungseinrichtung entwickelt, die einen Kältemittelkreislauf umfasst, an den ein elektrischer Kompressor, welcher durch Stromzufuhr von einer Batterie angetrieben wird, ein Radiator, ein Wärmeabsorber, und ein Außen-Wärmetauscher angeschlossen sind, und welche bewirkt, dass das Kältemittel, das vom Kompressor abgegeben wurde, Wärme im Radiator abstrahlen lässt und das Kältemittel, von dem die Wärme im Radiator abgestrahlt wurde, im Außen-Wärmetauscher Wärme absorbieren lässt, um dadurch eine Erwärmung durchzuführen, das Kältemittel, das vom Kompressor abgegeben wurde, Wärme im Außerwärmetauscher abstrahlen lässt und das Kältemittel verdampfen und Wärme im Wärmeabsorber absorbieren lässt, um eine Kühlung durchzuführen, usw., um dadurch das Innere eines Fahrzeugs zu klimatisieren (siehe z. B. Patentdokument 1).
  • Des Weiteren steigt zum Beispiel die Temperatur einer Batterie, die an einem Fahrzeug befestigt ist, durch die Umgebungstemperatur und Eigenerwärmung. Es wurde außerdem eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung entwickelt, welche, da Zersetzungsprozesse fortschreiten, wenn Lade- und Entladevorgänge in einem solchen Hochtemperaturzustand ausgeführt werden, ein Wärmetauscher für die Batterie separat in einem Kältemittelkreislauf vorgesehen ist, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel, das in einem Kältemittelkreislauf umgewälzt wird und einem Wärmeträger für die Batterie, durchzuführen, und der wärmeausgetauschte Wärmeträger wird in der Batterie umgewälzt, wobei die Batterie gekühlt wird (temperaturreguliert) (siehe z. B. Patentdokument 2 und Patentdokument 3).
  • Zitierliste
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 2014-213765
    • Patentdokument 2: Japanische Patent Nr. 5860360
    • Patentdokument 3: Japanische Patent Nr. 5860361
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
  • Vorliegend wird in dem Gerät, das in der Lage ist, die Batterie mit einem Kältemittel des wie oben beschriebenen Kältemittelkreislaufs zu kühlen, wenn zum Beispiel ein Magnetventil, welches in dem Kreislauf bereitgestellt ist, um es dem Kältemittel zu erlauben, durch den Wärmetauscher für die Batterie zu fließen, defekt ist, der Kältemittelkreislauf blockiert. Wenn der Kältemittelkreislauf blockiert ist, wird das Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben wird, in dem Wärmetauscher (Außen-Wärmetauscher), der auf der Außenseite angebracht ist, angesammelt, wodurch ein Problem verursacht wird, dass das Kältemittel und Öl nicht zum Kompressor zurückgeführt werden und gegebenenfalls zum Einbrennen in den Kompressor führen, so dass dies zu dessen Defekt führt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um solche herkömmlichen technischen Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel davon, die Zuverlässigkeit einer Temperatureinstellvorrichtung zu erhöhen, welche ein Fahrzeuginnenraumgerät, wie zum Beispiel eine Batterie, mittels der Nutzung eines Kältemittels kühlt, und eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung bereitzustellen, die eine solche Temperatureinstellvorrichtung umfasst.
  • Mittel zur Lösung der Aufgaben
  • Es wird eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, die die Temperatur eines in einem Fahrzeug befestigten Geräts einstellt. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, einem wärmeabstrahlenden Wärmetauscher, um dem Kältemittel das Abstrahlen von Wärme zu ermöglichen, und einem wärmeabsorbierenden Wärmetauscher, um dem Kältemittel das Absorbieren von Wärme zu ermöglichen, um das Fahrzeuginnenraumgerät zu kühlen, und eine Steuervorrichtung umfasst, und dadurch, dass die Steuervorrichtung den Kompressor auf Grund einer Blockade des Kältemittelkreislaufs anhält.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung, wenn ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Verringerung eines Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, kleiner ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält, die Steuervorrichtung feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung der Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts ist.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung nach Anspruch 2 das Fahrzeuginnenraumgerät ein Wärmeträgerumwälzgerät umfasst, welches einen Wärmeträger umwälzt, und dadurch, dass der wärmeabsorbierende Wärmetauscher den Wärmeträger mit dem Kältemittel kühlt und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger kühlt, und der Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, die Temperatur des Wärmeträgers ist.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung nach Anspruch 1 das Fahrzeuginnenraumgerät ein Wärmeträgerumwälzgerät umfasst, welches einen Wärmeträger umwälzt, und dadurch, dass der wärmeabsorbierende Wärmetauscher den Wärmeträger mit dem Kältemittel kühlt und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger kühlt, und, wenn ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Verringerung der Temperatur des Wärmeträgers nach dem Wärmeaustausch mit dem Kältemittel, kleiner ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält, die Steuervorrichtung feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung nach Anspruch 1 das Fahrzeuginnenraumgerät ein Wärmeträgerumwälzgerät umfasst, welches einen Wärmeträger umwälzt, und dadurch, dass der wärmeabsorbierende Wärmetauscher den Wärmeträger mit dem Kältemittel kühlt und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger kühlt, und, wenn ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Abweichung einer Kühlkapazität des Wärmeträgerumwälzgeräts von der Kühlkapazität des Kompressors größer ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält, die Steuervorrichtung feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung nach den Ansprüchen 4 bis 6 selbst nach Anhalten des Kompressors die Steuervorrichtung den Wärmeträger mit dem Wärmeträgerumwälzgerät umwälzt.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen obigen Erfindungen der Kältemittelkreislauf ein Ventilgerät umfasst, welches den Einstrom des Kältemittels in den wärmeabsorbierenden Wärmetauscher regelt, und die Steuervorrichtung die Blockade des Kältemittelkreislaufs in Abgrenzung von einer elektrischen Abnormalität des Ventilgeräts feststellt.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen obigen Erfindungen die Steuervorrichtung den Kompressor anhält, wenn die Steuervorrichtung öfter als eine voreingestellte Anzahl an Malen eine Blockade des Kältemittelkreislaufs feststellt.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen obigen Erfindungen nach Anhalten des Kompressors, die Steuervorrichtung das erneute Anfahren des Kompressors nach Ablaufen einer voreingestellten Zeit zulässt.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung nach den Ansprüchen 1 bis 9, wenn die Temperatur des Kältemittels auf der Ansaugseite des Kompressors größer oder gleich einem voreingestellten Wert wird, die Steuervorrichtung das erneute Anfahren des Kompressors zulässt.
  • Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 12 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen obigen Erfindungen die Steuervorrichtung ein voreingestelltes Benachrichtigungsgerät umfasst, und, wenn der Kompressor auf Grund der Blockade des Kältemittelkreislaufs angehalten wird, das Benachrichtigungsgerät eine voreingestellte Benachrichtigungsoperation ausführt.
  • Eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung nach Anspruch 13 weist eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach jeder der oben beschriebenen Erfindungen auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf außerdem einen Innen-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen Luft, die dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird, und dem Kältemittel und einen Außen-Wärmetauscher als den wärmeabstrahlenden Wärmetauscher umfasst, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums angebracht ist und den Fahrzeuginnenraum mit dem Innen-Wärmetauscher klimatisiert.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Temperatureinstellvorrichtung, welche die Temperatur eines Fahrzeuginnenraumgeräts anpasst, einen Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, einen wärmeabstrahlenden Wärmetauscher, um dem Kältemittel das Abstrahlen von Wärme zu ermöglichen, und einen wärmeabsorbierenden Wärmetauscher, um dem Kältemittel das Absorbieren von Wärme, um das Fahrzeuginnenraumgerät zu kühlen, zu ermöglichen, und eine Steuervorrichtung. Da die Steuervorrichtung den Kompressor auf Grund einer Blockade des Kältemittelkreislaufs anhält, wird es möglich, bereits im Vorfeld einen Defekt des Kompressors, der durch die Blockade im Kältemittelkreislauf verursacht ist, zum Kühlen des Fahrzeuginnenraumgeräts, zu vermeiden, und es wird möglich, die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Im Obigen wird es wie zum Beispiel in der Erfindung nach Anspruch 2, wenn die Steuervorrichtung feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist, wobei ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Verringerung eines Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, kleiner ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält, möglich genau festzustellen, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist, und im Vorfeld eine falsche Bestimmung einer Blockade des Kältemittelkreislaufs, wenn dieser gar nicht blockiert ist, und die Unannehmlichkeit, dass er für eine lange Zeit sich selbst überlassen wird, zu verhindern, wenn er blockiert ist.
  • Als der Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts in diesem Fall angibt, kann zusätzlich zu der Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 die Temperatur eines Wärmeträgers als der Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, angenommen werden, wobei gemäß der Erfindung nach Anspruch 4, ein Wärmeträgerumwälzgerät, das den Wärmeträger umwälzt, im Fahrzeuginnenraumgerät angeordnet ist, um den Wärmeträger im wärmeabsorbierenden Wärmetauscher mit dem Kältemittel zu kühlen und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger zu kühlen.
  • Ferner ist die Steuervorrichtung wie in der Erfindung nach Anspruch 5 in der Lage, wenn ein Wärmeträgerumwälzgerät, das einen Wärmeträger umwälzt, in dem Fahrzeuginnenraumgerät angeordnet ist, um den Wärmeträger mit Kältemittel im wärmeabsorbierenden Wärmetauscher zu kühlen und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger zu kühlen , genau festzustellen, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist, selbst wenn der Kältemittelkreislauf als blockiert festgestellt wurde, wobei ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Verringerung der Temperatur des Wärmeträgers nach dem Wärmeaustausch mit dem Kältemittel, kleiner ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält.
  • Gleichermaßen ist die Steuervorrichtung wie in der Erfindung nach Anspruch 6 in der Lage, wenn ein Wärmeträgerumwälzgerät, das einen Wärmeträger umwälzt, in dem Fahrzeuginnenraumgerät angeordnet ist, um den Wärmeträger mit dem Kältemittel im wärmeabsorbierenden Wärmetauscher zu kühlen und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger zu kühlen, genau festzustellen, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist, auch wenn der Kältemittelkreislauf als blockiert festgestellt wurde, wobei ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Abweichung einer Kühlkapazität des Wärmeträgerumwälzgeräts von der Kühlkapazität des Kompressors größer ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält.
  • Ferner wälzt die Steuervorrichtung wie in der Erfindung nach Anspruch 7 den Wärmeträger mittels des Wärmeträgerumwälzgeräts weiterhin um, nachdem der Kompressor angehalten wurde. Folglich ist es möglich, einen Anstieg in der Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts so weit wie möglich durch das Umwälzen des Wärmeträgers zu vermeiden, selbst nachdem der Kompressor durch die Blockade des Kältemittelkreislaufs angehalten wurde.
  • Wenn in diesem Fall im Kältemittelkreislauf einem Ventilgerät angeordnet ist, welches den Einstrom des Kältemittels in den wärmeabsorbierenden Wärmetauscher regelt, ist die Steuervorrichtung dazu in der Lage, eine elektrische Abnormalität des Ventilgeräts zu erfassen. Daher ist es wie in der Erfindung nach Anspruch 8 möglich, wenn die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Blockade des Kältemittelkreislaufs wie oben beschrieben in Abgrenzung zu einer elektrischen Abnormalität des Ventilgeräts zu bestimmen, klarzustellen, dass die Blockade aufgrund einer mechanischen Abnormalität des Ventilgeräts und einer Verstopfung des Kältemittelkreislaufs aufgetreten ist und den Austausch der Teile anzuregen.
  • Weiterhin ist es wie in der Erfindung nach Anspruch 9 möglich, falls der Kompressor angehalten wird, wenn die Steuervorrichtung mehr als eine voreingestellte Anzahl an Malen feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist, effektiv die Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass der Kompressor unnötig aufgrund einer falschen Feststellung angehalten wird.
  • Ferner ist es wie in der Erfindung nach Anspruch 10 möglich, falls nach Abschalten des Kompressors die Steuervorrichtung ein erneutes Anfahren des Kompressors nach Ablauf einer voreingestellten Zeit zulässt, bereits im Voraus die Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass auf der Ansaugseite des Kompressors zum Zeitpunkt des Anfahrens ein negativer Druck vorherrscht. Dies ist gleichermaßen der Fall, auch wenn die Steuervorrichtung das erneute Anfahren des Kompressors zulässt, wenn die Temperatur des Kältemittels auf der Ansaugseite des Kompressors einen voreingestellten Wert erreicht oder größer als dieser ist, wie in der Erfindung nach Anspruch 11.
  • Zusätzlich erlaubt es die Steuervorrichtung wie gemäß der Erfindung nach Anspruch 12, wenn ein voreingestelltes Benachrichtigungsgerät bereitgestellt wird und der Kompressor aufgrund einer Blockade des Kältemittelkreislaufs angehalten wird, dem Benachrichtigungsgerät eine voreingestellte Benachrichtigungsoperation auszuführen. Folglich ermöglicht dies, einen Benutzer darauf hinzuweisen, dass eine Blockade im Kältemittelkreislauf vorliegt und ein zeitnahes Handeln anzuregen.
  • Ferner umfasst die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung nach der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung gemäß der Erfindung nach Anspruch 13eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach jeder oben beschriebenen Erfindung. Der Kältemittelkreislauf umfasst ferner einen Innen-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen Luft, die dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird, und dem Kältemittel, und einen Außen-Wärmetauscher als den wärmeabstrahlenden Wärmetauscher, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums angebracht ist und den Fahrzeuginnenraum mit dem Innen-Wärmetauscher klimatisiert. Es ist daher möglich, eine Temperatursteuerung des Fahrzeuginnengeräts zu realisieren, die zuverlässig ist und den Fahrzeuginnenraum klimatisiert.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine grundlegende Ansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (mit einer Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung) einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
    • 2 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung einer Steuervorrichtung in der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von 1;
    • 3 ist ein Diagramm, das einen Betriebsmodus beschreibt, der von der Steuervorrichtung von 2 ausgeführt wird;
    • 4 ist ein Aufbaudiagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, das einen Heizmodus und einen Entfrostungsmodus durch einen Wärmepumpenregler der Steuervorrichtung von 2 beschreibt;
    • 5 ist ein Aufbaudiagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, das einen Entfeuchtungs- und Heizmodus durch den Wärmepumpenregler der Steuervorrichtung von 2 beschreibt;
    • 6 ist ein Aufbaudiagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, das einen Entfeuchtungs- und Kühlmodus und einen Kühlmodus durch den Wärmepumpenregler der Steuervorrichtung von 2 beschreibt;
    • 7 ist ein Aufbaudiagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, das einen Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus und ein Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus durch den Wärmepumpenregler der Steuervorrichtung von 2 beschreibt;
    • 8 ist ein Aufbaudiagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, das einen Batteriekühlungsmodus (einfach) durch den Wärmepumpenregler der Steuervorrichtung von 2 beschreibt;
    • 9 ist ein Steuerblockdiagramm bezüglich der Kompressorsteuerung des Wärmepumpenreglers der Steuervorrichtung von 2;
    • 10 ist ein weiteres Steuerblockdiagramm bezüglich der Kompressorsteuerung des Wärmepumpenreglers der Steuervorrichtung von 2;
    • 11 ist ein Blockdiagramm, das die Regelung eines Magnetventils 69 im Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus durch den Wärmepumpenregler der Steuervorrichtung von 2 beschreibt;
    • 12 ist ein noch ein weiteres Steuerblockdiagramm bezüglich der Kompressorsteuerung des Wärmepumpenreglers der Steuervorrichtung von 2;
    • 13 ist ein Blockdiagramm, das die Regelung eines Magnetventils 35 im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus durch den Wärmepumpenregler der Steuervorrichtung von 2 beschreibt;
    • 14 ist ein Steuerblockdiagramm bezüglich der Steuerung des Wärmeträgerheizers des Wärmepumpenreglers der Steuervorrichtung von 2;
    • 15 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform der Kompressorschutzsteuerung zum Zeitpunkt einer Blockade des Kühlmittelkreislaufs beschreibt, ausgelöst durch eine mechanische Abnormalität des Magnetventils (Kälteanlage), ausgehend von dem Wärmepumpenregler der Steuerungsvorrichtung von 2 (Ausführungsform 1);
    • 16 ist ein weiteres Flussdiagramm, das eine Ausführungsform der Kompressorschutzsteuerung zum Zeitpunkt einer Blockade des Kältemittelkreislaufs beschreibt, ausgelöst durch eine mechanische Abnormalität des Magnetventils (Kälteanlage), ausgehend von dem Wärmepumpenregler der Steuerungsvorrichtung von 2 (Ausführungsform 2);
    • 17 ist ein Flussdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der Kompressorschutzsteuerung zum Zeitpunkt einer Blockade des Kältemittelkreislaufs beschreibt, ausgelöst durch eine mechanische Abnormalität des Magnetventils (Kälteanlage), ausgehend von dem Wärmepumpenregler der Steuerungsvorrichtung von 2 (Ausführungsform 3); und
    • 18 ist ein Flussdiagramm, das noch eine weitere Ausführungsform der Kompressorschutzsteuerung zum Zeitpunkt einer Blockade des Kältemittelkreislaufs beschreibt, ausgelöst durch eine mechanische Abnormalität des Magnetventils (Kälteanlage), ausgehend von dem Wärmepumpenregler der Steuerungsvorrichtung von 2 (Ausführungsform 4).
  • Modus zum Ausführen der Erfindung
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • [Ausführungsform 1]
  • 1 zeigt ein Aufbaudiagramm einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 einer Ausführungsform mit einer Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird, ist ein elektrisches Fahrzeug (EV), in dem kein Motor (Verbrennungsmotor) montiert ist, und das mit einem Antriebsmotor betrieben wird (Elektromotor und nicht in der Zeichnung dargestellt), der angetrieben wird, indem er mit in einer Batterie 55 (zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie), die in dem Fahrzeug montiert ist, gespeicherter Energie versorgt wird. Ein elektrischer Typ eines Kompressors 2 eines Kältemittelkreislaufs R, welcher später beschrieben wird, in der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung und eine Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 werden ebenso durch die von der Batterie 55 zugeführte Energie angetrieben.
  • Das heißt, in dem Elektrofahrzeug, welches nicht in der Lage ist, eine Beheizung durch Motorabwärme durchzuführen, ändert die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform durch einen Wärmepumpenbetrieb, in dem der Kältemittelkreislauf R verwendet wird, um eine Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums und eine Temperaturregelung der Batterie 55 durchzuführen, jeweilige Betriebsmodi eines Heizmodus, eines Entfeuchtungs- und Heizmodus, eines Entfeuchtungs- und Kühlmodus, eines Kühlmodus, eines Entfrostungsmodus, eines Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus, eines Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus und eines Batteriekühlungsmodus (Einfach) und führt diese aus.
  • Im Übrigen ist das Fahrzeug nicht auf das Elektrofahrzeug beschränkt, und die vorliegende Erfindung ist auch für ein sogenanntes Hybridfahrzeug wirksam, bei dem der Verbrennungsmotor zusammen mit dem Antriebsmotor verwendet wird. Weiterhin ist das Fahrzeug, in dem die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform angewendet wird, eines, in dem die Batterie 55 von einem externen Ladegerät (Schnellladegerät oder normales Ladegerät) geladen werden kann. Ferner sind die Batterie 55, der Antriebsmotor, der Wechselrichter, der diesen steuert, und dergleichen, die oben beschrieben sind, Fahrzeuginnenraumgeräte (Geräte, die in einem Fahrzeug montiert sind) in der vorliegenden Erfindung, aber in den folgenden Ausführungsformen wird die Batterie 55 beispielhaft für die Beschreibung verwendet werden.
  • Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform führt die Klimatisierung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Belüften) des Fahrzeuginnenraums des Elektrofahrzeugs durch. Ein elektrischer Typ eines Kompressors 2 zum Verdichten eines Kältemittels, ein Radiator 4 als Innen-Wärmetauscher, der in einem Luftströmungskanal 3 einer HLK-Einheit 10 vorgesehen ist, in dem die Luft im Fahrzeuginnenraum belüftet und umgewälzt wird, um das vom Kompressor 2 abgegebene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel und Öl über einen Schalldämpfer 5 und eine Kältemittelleitung 13G darin strömen zu lassen und das Kältemittel Wärme an den Fahrzeuginnenraum abstrahlen zu lassen (Abgabe der Wärme des Kältemittels), ein Außen-Expansionsventil 6, das aus einem elektrischen Ventil (elektronisches Expansionsventil) besteht, das das Kältemittel während der Beheizung dekomprimiert und expandiert, ein Außen-Wärmetauscher 7, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft durchführt, um als Radiator zum Abstrahlen zu fungieren, damit das Kältemittel während des Kühlens, oder dergleichen, Wärme abstrahlt, und um als Verdampfer zu fungieren, damit das Kältemittel während des Heizens Wärme absorbiert (das Kältemittel Wärme aufnehmen lässt), ein Innen-Expansionsventil 8, das aus einem mechanischen Expansionsventil besteht, um das Kältemittel zu dekomprimieren und zu expandieren, ein Wärmeabsorber 9 als Innen-Wärmetauscher, der in dem Luftströmungskanal 3 vorgesehen ist, um das Kältemittel zu verdampfen während des Kühlens und des Entfeuchtens und, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen (Aufnahme der Wärme in das Kältemittel) aus dem Innen- und Außenbereich des Fahrzeugs, ein Speicher 12, und andere sind nacheinander durch eine Kältemittelleitung 13 verbunden, wodurch ein Kältemittelkreislauf R gebildet wird.
  • Anschließend dekomprimiert und expandiert das Außen-Expansionsventil 6 das aus dem Radiator 4 ausströmende und in den Außen-Wärmetauscher 7 strömende Kältemittel und kann auch vollständig geschlossen werden. In dieser Ausführungsform dekomprimiert und expandiert das Innen-Expansionsventil 8 ferner mit Hilfe des mechanischen Expansionsventils das in den Wärmeabsorber 9 strömende Kältemittel und stellt einen Überhitzungsgrad des Kältemittels im Wärmeabsorber 9 ein.
  • Im Übrigen ist im Außen-Wärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 vorgesehen. Das Außengebläse 15 leitet die Außenluft zwangsweise durch den Außen-Wärmetauscher 7, um so den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel durchzuführen, wobei die Außenluft auch beim Anhalten des Fahrzeugs (d. h. seine Geschwindigkeit ist 0 km/h) durch den Außen-Wärmetauscher 7 geleitet wird.
  • Weiterhin hat der Außen-Wärmetauscher 7 eine Sammeltrocknereinheit 14 und eine Unterkühlungseinheit 16 nacheinander auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittels. Eine Kältemittelleitung 13A auf der Kältemittelauslassseite des Außen-Wärmetauschers 7 ist mit der Sammeltrocknereinheit 14 über ein Magnetventil 17 (zum Kühlen) verbunden, das als ein Öffnungs-/Schließventil dient, das geöffnet wird, wenn das Kältemittel in den Wärmeabsorber 9 strömen darf. Die Kältemittelleitung 13B auf der Ausgangsseite der Unterkühlungseinheit 16 ist über einen Innen-Wärmetauscher 20, ein Rückschlagventil 18, ein Magnetventil 35 (Fahrzeuginnenraum), und das Innen-Expansionsventil 8 nacheinander mit der Kältemitteleingangsseite des Wärmeabsorbers 9 verbunden. Die Sammeltrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 sind im Übrigen baulich ein Teil des Außen-Wärmetauschers 7. Weiterhin ist das Rückschlagventil 18 so konfiguriert, dass die Richtung des Magnetventils 35 (Innen-Expansionsventils 8) als Vorwärtsrichtung dient.
  • Der oben beschriebene interne Wärmetauscher 20 tauscht Wärme zwischen der Kältemittelleitung 13B und der Kältemittelleitung 13C auf der Kältemittelauslassseite des Wärmeabsorbers 9. Außerdem verzweigt sich die vom Außen-Wärmetauscher 7 ausgehende Kältemittelleitung 13A zu einer Kältemittelleitung 13D, und diese verzweigende Kältemittelleitung 13D kommuniziert und verbindet sich mit einer Kältemittelleitung 13C auf der stromabwärtigen Seite des Innen-Wärmetauschers 20 über ein Magnetventil 21 (zum Heizen), als Öffnungs-/Schließventil, das während des Heizens geöffnet wird. Dann ist die Kältemittelleitung 13C mit der Einlassseite des Speichers 12 verbunden, und die Auslassseite des Speichers 12 ist mit einer Kältemittelleitung 13K auf der Kältemittelansaugseite des Kompressors 2 verbunden.
  • Weiterhin ist ein Schmutzfänger 19 mit einer Kältemittelleitung 13E auf der Kältemittelauslassseite des Radiators 4 verbunden. Außerdem verzweigt sich die Kältemittelleitung 13E in eine Kältemittelleitung 13J und eine Kältemittelleitung 13F vor dem Außen-Expansionsventil 6 (stromaufwärtige Seite des Kältemittels). Die eine verzweigte Kältemittelleitung 13J ist über das Außen-Expansionsventil 6 mit der Kältemitteleingangsseite des Außen-Wärmetauschers 7 verbunden. Die andere verzweigte Kältemittelleitung 13F ist verbunden und kommuniziert mit der Kältemittelleitung 13B an einer Position, die sich auf der stromabwärts gelegenen Seite des Rückschlagventils 18 und der stromaufwärts gelegenen Seite des Magnetventils 35 (Fahrzeuginnenraum) befindet, über ein Magnetventil 22 (für die Entfeuchtung) als Öffnungs-/Schließventil, das während der Entfeuchtung geöffnet wird.
  • Folglich ist die Kältemittelleitung 13F parallel zu einem in Reihe geschalteten Kreislauf aus dem Außen-Expansionsventil 6, dem Außen-Wärmetauscher 7 und dem Rückschlagventil 18 geschaltet und dient als Umgehungskreislauf, die das Außen-Expansionsventil 6, den Außen-Wärmetauscher 7 und das Rückschlagventil 18 umgeht.
  • Darüber hinaus sind in dem Luftströmungskanal 3 auf einer luftstromaufwärts gelegenen Seite des Wärmeabsorbers 9 entsprechende Ansaugöffnungen wie eine Außenluftansaugöffnung und eine Innenluftansaugöffnung ausgebildet (in 1 durch eine Ansaugöffnung 25 dargestellt). In der Ansaugöffnung 25 ist eine Ansaugänderungsklappe 26 angeordnet, um die in den Luftströmungskanal 3 einzuleitende Luft in Innenluft, also die Luft des Fahrzeuginnenraums (Innenluftumwälzung), und Außenluft, also die Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums (Außenlufteinleitung), zu verändern. Des Weiteren ist ein Innenraumgebläse (Lüftergebläse) 27 zur Zuführung der eingeleiteten Innen- oder Außenluft in den Luftströmungskanal 3 auf einer luftstromabwärts gelegenen Seite der Ansaugänderungsklappe 26 angeordnet.
  • Im Übrigen ist die Ansaugänderungsklappe 26 der Ausführungsform so beschaffen, dass das Verhältnis der Innenluft zu der in den Wärmeabsorber 9 im Luftströmungskanal 3 einströmenden Luft (Außen- und Innenluft) durch Öffnen und Schließen der Außenluftansaugöffnung und der Innenluftansaugöffnung der Ansaugöffnung 25 in einem beliebigen Verhältnis zwischen 0% und 100% eingestellt werden kann (das Verhältnis der Außenluft kann ebenfalls zwischen 100% und 0% eingestellt werden).
  • Weiterhin ist in dem Luftströmungskanal 3 auf der Leeseite (luftstromabwärtigen Seite) des Radiators 4 ein Hilfsheizer 23 als Zusatzheizeinrichtung vorgesehen, der in der Ausführungsform aus einem PTC-Heizer (elektrischen Heizer) besteht und in der Lage ist, die dem Fahrzeuginnenraum durch den Radiator 4 zugeführte Luft zu erwärmen. Außerdem ist im Luftströmungskanal 3 auf einer luftstromaufwärts gelegenen Seite des Radiators 4 eine Luftmischklappe 28 vorgesehen, um ein Verhältnis einzustellen, mit dem die Luft im Luftströmungskanal 3 (die Innen- oder Außenluft), die in den Luftströmungskanal 3 strömt und durch den Wärmeabsorber 9 geleitet wird, durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet werden soll.
  • Des Weiteren ist in dem Luftströmungskanal 3 auf einer luftstromabwärts gelegenen Seite des Radiators 4 jeder Auslass (in 1 durch einen Auslass 29 dargestellt) als FOOT (Fuß), VENT (Entlüftung) oder DEF (Entfroster) ausgebildet. In dem Auslass 29 ist eine Auslassänderungsklappe 31 angeordnet, um eine Änderungssteuerung des Ausblasens der Luft von jedem der oben genannten Auslässe auszuführen.
  • Darüber hinaus verfügt die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 über eine Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 als die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung, zum Umwälzen eines Wärmeträgers durch die Batterie 55, um die Temperatur der Batterie 55 einzustellen. Die Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 der Ausführungsform umfasst eine Umwälzpumpe 62 als Umwälzeinrichtung zum Umwälzen des Wärmeträgers durch die Batterie 55, einen Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 als wärmeabsorbierenden Wärmetauscher und einen Wärmeträgerheizer 63 als Heizeinrichtung. Diese und die Batterie 55 sind durch eine Wärmeträgerleitung 66 ringförmig verbunden. Die Umwälzpumpe 62 und die Wärmeträgerleitung 66 der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 bilden eine Wärmeträgerumwälzgerät, das den Wärmeträger, welcher durch den Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 gekühlt wird, durch die Batterie 55 (Fahrzeuginnenraumgerät) umwälzt.
  • Im Falle der Ausführungsform ist ein Einlass eines Wärmeträgerstromkanals 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 mit einer Austrittsseite der Umwälzpumpe 62 verbunden. Ein Auslass des Wärmeträgerstromkanals 64A ist mit einem Einlass des Wärmeträgerheizers 63 verbunden. Ein Auslass des Wärmeträgerheizers 63 ist mit einem Einlass der Batterie 55 verbunden, und ein Auslass der Batterie 55 ist mit einer Saugseite der Umwälzpumpe 62 verbunden.
  • Als Wärmeträger in der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 kann z. B. Wasser, ein Kältemittel wie HFO-1234yf, eine Flüssigkeit, wie ein Kühlmittel oder ähnliches, oder ein Gas, wie Luft oder ähnliches, verwendet werden. Im Übrigen wird in der Ausführungsform Wasser als Wärmeträger verwendet. Außerdem besteht der Wärmeträgerheizer 63 aus einem elektrischen Heizer, wie einem PTC-Heizer oder ähnlichem. Ferner ist beispielsweise um die Batterie 55 herum eine Mantelstruktur vorgesehen, die das Wärmeträgermedium in einer Wärmeaustauschbeziehung mit der Batterie 55 zirkulieren lässt.
  • Beim Betrieb der Umwälzpumpe 62 strömt dann der aus der Umwälzpumpe 62 austretende Wärmeträger in den Wärmeträgerstromkanal 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64. Der aus dem Wärmeträgerstromkanal 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 ausströmende Wärmeträger erreicht den Wärmeträgerheizer 63. Wenn der Wärmeträgerheizer 63 Wärme erzeugt, wird der Wärmeträger dort erwärmt und gelangt dann in die Batterie 55. Dort führt der Wärmeträger einen Wärmeaustausch mit der Batterie 55 durch. Anschließend wird der Wärmeträger, der den Wärmeaustausch mit der Batterie 55 vollzogen hat, in die Umwälzpumpe 62 gesaugt, um in der Wärmeträgerleitung 66 zirkulieren zu können.
  • Andererseits ist ein Ende einer Abzweigleitung 67 als Abzweigkreislauf mit der Kältemittelleitung 13B verbunden, die auf einer kältemittelstromabwärts gerichteten Seite eines Verbindungsteils der Kältemittelleitung 13F und der Kältemittelleitung 13B im Kältemittelkreislauf R und auf der kältemittelstromaufwärts gerichteten Seite des Magnetventils 35 angeordnet ist. In der Ausführungsform ist die Abzweigleitung 67 mit einem Magnetventil 69 (Kälteanlage) als Ventilgerät und einem Hilfsexpansionsventil 68, das aus einem mechanischen Expansionsventil besteht, in dieser Folge versehen. Das Hilfsexpansionsventil 68 dekomprimiert und expandiert das in einen nachgeschalteten Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 strömende Kältemittel und stellt einen Überhitzungsgrad des Kältemittels im Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 ein.
  • Dann wird das andere Ende der Abzweigleitung 67 mit dem Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 verbunden. Ein Ende einer Kältemittelleitung 71 ist mit einem Auslass des Kältemittelströmungskanals 64B verbunden, und das andere Ende der Kältemittelleitung 71 ist mit der Kältemittelleitung 13K auf der für das Kältemittel stromabwärtigen Seite des Speichers 12 verbunden. Dann bilden der Kältemittelkreislauf R der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 mit einem Hilfsexpansionsventil 68, einem Magnetventil 69, einem Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64, einer Abzweigleitung 67, einer Kältemittelleitung 71, einem Kompressor 2, einem Außen-Wärmetauscher 7, usw. ebenfalls einen Teil des Kältemittelkreislaufs R der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 (Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung).
  • Wenn das Magnetventil 69 geöffnet wird, fließt das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel (ein Teil des Kältemittels oder das gesamte Kältemittel) in die Abzweigleitung 67 und wird durch das Hilfsexpansionsventil 68 über das Magnetventil 69 dekomprimiert. Anschließend strömt das Kältemittel in den Kältemittelstromkanal 64B des Kälte-Wärmeträger-Wärmetauschers 64, um dort zu verdampfen. Beim Durchströmen des Kältemittelstromkanals 64B nimmt das Kältemittel Wärme vom Wärmeträger auf, der durch den Wärmeträgerstromkanal 64A strömt, und wird anschließend über die Kältemittelleitung 71 und die Kältemittelleitung 13K zum Kompressor 2 gesaugt.
  • Als nächstes zeigt 2 ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung 11 der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 11 besteht aus einer Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung 11 besteht aus einem Klimaregler 45 und einem Wärmepumpenregler 32, die jeweils aus einem Mikrocomputer bestehen, der ein Beispiel für einen Computer mit einem Prozessor ist. Diese sind mit einem Fahrzeugkommunikationsbus 65 verbunden, der ein CAN (Controller Area Network) oder ein LIN (Local Interconnect Network) darstellt. Des Weiteren sind der Kompressor 2 und der Hilfsheizer 23 sowie die Umwälzpumpe 62 und der Wärmeträgerheizer 63 ebenfalls an den Fahrzeugkommunikationsbus 65 angeschlossen. Klimaregler 45, Wärmepumpenregler 32, Kompressor 2, Hilfsheizer 23, Umwälzpumpe 62 und Wärmeträgerheizer 63 sind so konfiguriert, dass sie Daten über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 senden und empfangen.
  • Weiterhin sind ein Fahrzeugsteuergerät 72 (ECU), das das gesamte Fahrzeug einschließlich des Fahrbetriebs steuert, ein Batterieregler (BMS: Battery Management System) 73, der das Laden und Entladen der Batterie 55 steuert, und ein GPS-Navigationsgerät 74 an den Fahrzeugkommunikationsbus 65 angeschlossen. Die Fahrzeugsteuergerät 72, der Batterieregler 73 und das GPS-Navigationsgerät 74 bestehen ebenfalls aus einem Mikrocomputer, der ein Beispiel für einen Computer mit einem Prozessor ist. Der Klimaregler 45 und der Wärmepumpenregler 32, die die Steuervorrichtung 11 bilden, sind so konfiguriert, dass sie über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 Informationen (Daten) an das Fahrzeugsteuergerät 72, der Batterieregler 73 und das GPS-Navigationsgerät 74 senden und von diesen empfangen.
  • Der Klimaregler 45 ist ein Host-Controller der die Fahrzeuginnenraumklimaanlage des Fahrzeugs steuert. Der Klimaregler 45 ist ein Host-Controller. Ein Eingang des Klimareglers 45 ist mit entsprechenden Ausgängen eines Au-ßenlufttemperatursensors 33 verbunden, der eine Außenlufttemperatur Tam des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit erfasst, eines HLK-Ansaugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der Luft erfasst, die von der Ansaugöffnung 25 zum Luftströmungskanal 3 angesaugt wird und in den Wärmeabsorber 9 strömt, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft des Fahrzeuginnenraums (der Innenraumluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Innenraumluft-CO2-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft erfasst, eines Sonneneinstrahlungssensors 51 z. B. eines Fotosensorsystems, um eine Sonnenstrahlungsmenge im Fahrzeuginnenraum zu erfassen, eines Geschwindigkeitssensors 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit (eine Geschwindigkeit) des Fahrzeugs zu erfassen, und eines Klimatisierungsbetriebsteils 53, um Klimatisierungseinstellvorgänge des Fahrzeuginnenraums, wie das Ändern einer voreingestellten Temperatur und von Betriebsmodi im Fahrzeuginnenraum, sowie die Anzeige von Informationen durchzuführen. Im Übrigen ist 53A in der Figur ein Display, das als Anzeigeausgabegerät dient, das im Klimatisierungsbetriebsteil 53 vorgesehen ist.
  • Weiterhin ist das Außengebläse 15, das Innenraumgebläse (Lüftergebläse) 27, die Ansaugwechselklappe 26, die Luftmischklappe 28 und die Auslassänderungsklappe 31 mit dem Ausgang des Klimareglers 45 verbunden. Sie werden durch den Klimaregler 45 gesteuert.
  • Der Wärmepumpenregler 32 ist ein Regler, der hauptsächlich den Kältemittelkreislauf R steuert. Ein Eingang des Wärmepumpenreglers 32 ist mit den jeweiligen Ausgängen eines Radiatoreinlasstemperatursensors 43 verbunden, der eine Kältemitteleintrittstemperatur Tcxin (die auch eine Kältemittelaustrittstemperatur des Kompressors 2 ist) des Radiators 4 erfasst, eines Radiatorauslasstemperatursensors 44, der eine Kältemittelaustrittstemperatur Tci des Radiators 4 erfasst, eines Saugtemperatursensors 46, der eine Kältemittelsaugtemperatur Ts des Kompressors 2 erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck (den Druck des Radiators 4: Radiatordruck Pci) auf der Kältemittelausgangsseite des Radiators 4 erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur (eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst oder eine Lufttemperatur (die zu kühlen ist) unmittelbar nachdem sie durch den Wärmeabsorber 9 gekühlt wurde: nachfolgend als Wärmeabsorbertemperatur Te bezeichnet) des Wärmeabsorbers 9 erfasst, eines Außen-Wärmetauschertemperatursensors 49, der eine Kältemitteltemperatur (eine Kältemittelverdampfungstemperatur des Außen-Wärmetauschers 7: Außen-Wärmetauschertemperatur TXO) am Auslass des Außen-Wärmetauschers 7 erfasst, und der Hilfsheizungstemperatursensoren 50A (Fahrersitzseite) und 50B (Beifahrersitzseite), die die Temperatur der Hilfsheizung 23 erfassen.
  • Weiterhin ist ein Ausgang des Wärmepumpenreglers 32 mit dem Außen-Expansionsventil 6 und den jeweiligen Magnetventilen des Magnetventils 22 (für Entfeuchtung), des Magnetventils 17 (für Kühlung), des Magnetventils 21 (für Heizung), des Magnetventils 35 (für Fahrzeuginnenraum) und des Magnetventils 69 (für Kälteanlage) verbunden. Sie werden durch den Wärmepumpenregler 32 gesteuert. Im Übrigen haben der Kompressor 2, der Hilfsheizer 23, die Umwälzpumpe 62 und der Wärmeträgerheizer 63 jeweils einen Regler verbaut. In der Ausführungsform übernehmen die Regler des Kompressors 2, des Hilfsheizers 23, der Umwälzpumpe 62 und des Wärmeträgerheizers 63 das Senden/Empfangen von Daten zu dem und von dem Wärmepumpenregler 32 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 und werden vom Wärmepumpenregler 32 gesteuert. Im Übrigen ist 32M ein Speicher (Speichergerät), was im Wärmepumpenregler 32 mit inbegriffen ist.
  • Im Übrigen können die Umwälzpumpe 62 und der Wärmeträgerheizer 63, die die Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 bilden, durch den Batterieregler 73 gesteuert werden. Darüber hinaus ist der Batterieregler 73 mit Ausgängen eines Wärmeträgereinlasstemperatursensor 75 verbunden, der eine Temperatur (eine Wärmeträgereinlasstemperatur Twin: ein Index, der die Temperatur der Batterie 55 (Fahrzeuginnenraumgerät) angibt) des Wärmeträgers auf der Einlassseite des Wärmeträgerstromkanals 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 in der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 erfasst, und eines Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76, der eine Temperatur (eine Wärmeträgertemperatur Tw: ein Index, der die Temperatur der Batterie 55 angibt) des Wärmeträgers auf der Auslassseite des Wärmeträgerstromkanals 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 erfasst, und ein Batterietemperatursensor 77, der eine Temperatur (nachstehend eine Batterietemperatur Tcell: dies ist ebenfalls ein Index, der die Temperatur der Batterie 55 angibt) der Batterie 55 erfasst.
  • Im Übrigen wird in dieser Ausführungsform zusätzlich zu einer Ladungsrate SOC der Batterie 55, die Wärmeträgertemperatur Tw, Wärmeträgereinlasstemperatur Twin, die Batterietemperatur Tcell, und einem Verschlechterungsgrad SOH der Batterie 55, Informationen über die Batterie 55 (Informationen über die Entladetiefe DoD, Zyklenverschlechterung, Speicherverschlechterung, dass die Batterie geladen wird, eine Zeit für die Beendigung des Ladevorgangs, eine verbleibende Ladezeit, usw.) von dem Batterieregler 73 zu dem Klimaregler 45 und der Fahrzeugsteuergerät 72 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 übermittelt.
  • Der Wärmepumpenregler 32 und der Klimaregler 45 übertragen und empfangen über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 Daten und steuern jedes Gerät auf Grundlage des Ausgangssignals jedes Sensors und der vom Klimatisierungsbetriebsteil 53 eingegebenen Einstellung. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch ein Luftmengenverhältnis Ga (berechnet durch den Klimaregler 45) der im Außenlufttemperatursensor 33, dem Außenluftfeuchtigkeitssensor 34, dem HLK-Ansaugtemperatursensor 36, dem Innenraumlufttemperatursensor 37, dem Innenraumluftfeuchtigkeitssensor 38, dem Innenraumluft-CO2-Konzentrationssensor 39, dem Auslasstemperatursensor 41, dem Sonneneinstrahlungssensor 51, dem Geschwindigkeitssensor 52, dem Luftströmungskanal 3 und der in dem Luftströmungskanal 3 zirkulierenden Luft, ein Luftmengenverhältnis SW (berechnet von dem Klimaregler 45) durch die Luftmischklappe 28, eine Spannung (BLV) des Innenraumgebläses 27, jede der Informationen (Informationen über die Wärmeträgertemperatur Tw, Wärmeträgereinlasstemperatur Twin, Batterie-Ladungsrate SOC, Batterietemperatur Tcell, Batterie-Verschlechterungsgrad SOH, usw.) von dem oben beschriebenen Batterieregler 73, Informationen von dem GPS-Navigationsgerät 74 und der Eingabe des Klimatisierungsbetriebsteils 53 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 von dem Klimaregler 45 an den Wärmepumpenregler 32 übertragen und der Steuerung durch den Wärmepumpenregler 32 unterworfen.
  • Weiterhin überträgt der Wärmepumpenregler 32 auch Daten (Informationen) bezüglich der Steuerung des Kältemittelkreislaufs R und des Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 und der Ausgabe des Klimatisierungsbetriebsteils 53 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 an den Klimaregler 45. Im Übrigen liegt das von dem Klimaregler 45 berechnete Luftmengenverhältnis SW durch die oben beschriebene Luftmischklappe 28 im Bereich 0≤SW≤1. Dann wird bei SW=1 die gesamte Luft, die den Wärmeabsorber 9 durchströmt hat, hindurch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 mittels der Luftmischklappe 28 ventiliert.
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform mit der obigen Beschaffenheit beschrieben. In der Ausführungsform wechselt und führt die Steuervorrichtung 11 (der Klimaregler 45 und der Wärmepumpenregler 32) die jeweiligen Klimatisierungsvorgänge des Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Kühlmodus, des Kühlmodus und des Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus, die jeweiligen Batteriekühlungsvorgänge des Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus und des Batteriekühlungsmodus (Einfach) und den Entfrostungsmodus aus. Diese sind in 3 dargestellt.
  • Von diesen werden die Klimatisierungsvorgänge des Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Kühlmodus, des Kühlmodus und des Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus in der Ausführungsform ausgeführt, in der die Batterie 55 nicht geladen ist, die Zündung (IGN) des Fahrzeugs eingeschaltet ist und der Klimatisierungsschalter des Klimatisierungsbetriebsteils 53 eingeschaltet ist. Allerdings, während Fernsteuerbetriebs (Vorklimatisierung oder dergleichen), wird der Klimatisierungsbetrieb selbst bei ausgeschalteter Zündung ausgeführt.
  • Weiterhin, selbst wenn die Batterie 55 geladen wird, wird der Klimatisierungsbetrieb ausgeführt, auch wenn die Batteriekühlung nicht angefragt wurde und der Klimatisierungsschalter eingeschaltet ist. Andererseits werden die jeweiligen Batteriekühlungsvorgänge des Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus und des Batteriekühlungsmodus (Einfach) ausgeführt, wenn ein Stecker für das Schnellladegerät (externe Stromversorgung) angeschlossen ist, um z. B. die Batterie 55 zu laden. Allerdings, wenn der Klimatisierungsschalter ausgeschaltet ist und die Batteriekühlung angefragt wird (während Betrieb bei hohen Außentemperaturen oder dergleichen), selbst während dem Ladevorgang der Batterie 55, wird der Batteriekühlungsmodus (Einfach) ausgeführt.
  • Darüber hinaus betreibt der Wärmepumpenregler 32 in der Ausführungsform, wenn die Zündung eingeschaltet ist oder wenn die Batterie 55 geladen wird, auch wenn die Zündung dabei ausgeschaltet ist, die Umwälzpumpe 62 der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61, um den Wärmeträger in der Wärmeträgerleitung 66 umzuwälzen, wie durch die gestrichelten Linien in 4 bis 8 angedeutet. Weiterhin, obwohl in 3 nicht dargestellt, führt der Wärmepumpenregler 32 der Ausführungsform auch einen Batterieheizmodus zum Aufheizen der Batterie 55 aus, indem er den Wärmeträgerheizer 63 der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 zur Wärmeerzeugung veranlasst.
  • (1) Heizmodus
  • Zunächst wird der Heizmodus unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Steuerung der einzelnen Geräte erfolgt im Übrigen durch das Zusammenwirken des Wärmepumpenreglers 32 und des Klimareglers 45, aber in der folgenden Beschreibung wird der Wärmepumpenregler 32 als Regelungshauptorgan betrachtet und kurz beschrieben. 4 zeigt den Weg des Kältemittels im Kältemittelkreislauf R im Heizmodus (durchgezogene Pfeile).
  • Wenn der Heizmodus durch den Wärmepumpenregler 32 (automatischer Modus) oder die manuelle Klimatisierungseinstelloperation (manueller Modus) am Klimatisierungsbetriebsteil 53 des Klimareglers 45 gewählt wird, öffnet der Wärmepumpenregler 32 das Magnetventil 21 und schließt das Magnetventil 17, das Magnetventil 22, das Magnetventil 35 und das Magnetventil 69. Dann werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und die Luftmischklappe 28 befindet sich im Zustand der Einstellung eines Verhältnisses, in dem die vom Innenraumgebläse 27 eingeblasene Luft durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet werden soll.
  • Infolgedessen strömt ein vom Kompressor 2 ausgestoßenes Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Da die Luft im Luftströmungskanal 3 durch den Radiator 4 strömt, wird die Luft im Luftströmungskanal 3 durch Wärmeaustausch mit dem Hochtemperatur-Kältemittel im Radiator 4 erwärmt. Auf der anderen Seite wird die Wärme des Kältemittels im Radiator 4 durch die Luft aufgenommen, das Kältemittel kühlt ab, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das im Radiator 4 verflüssigte Kältemittel fließt aus dem Radiator 4 heraus und strömt dann durch die Kältemittelleitungen 13E und 13J zum Außen-Expansionsventil 6. Das in das Außen-Expansionsventil 6 strömende Kältemittel wird darin dekomprimiert und strömt dann in den Außen-Wärmetauscher 7. Das in den Außen-Wärmetauscher 7 strömende Kältemittel verdampft, und die Wärme wird aus der vorbeiströmenden Außenluft oder dem Außengebläse 15 hochgepumpt (Wärmeaufnahme). Mit anderen Worten: Der Kältemittelkreislauf R arbeitet als Wärmepumpe. Das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Niedertemperatur-Kältemittel strömt dann durch die Kältemittelleitung 13A und die Kältemittelleitung 13D sowie das Magnetventil 21 zur Kältemittelleitung 13C und fließt weiter in den Speicher 12 durch die Kältemittelleitung 13C, um dort eine Gas-Flüssigkeits-Trennung durchzuführen. Anschließend wird das gasförmige Kältemittel aus der Kältemittelleitung 13K in den Kompressor 2 gesaugt, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Radiator 4 erwärmte Luft wird aus dem Auslass 29 ausgeblasen, wodurch die Beheizung des Fahrzeuginnenraums erfolgt.
  • Der Wärmepumpenregler 32 berechnet den Soll-Radiatordruck PCO, der aus einer Soll-Heizungstemperatur TCO (einer Soll-Temperatur des Radiators 4) berechnet wird, die aus einer später zu beschreibenden Soll-Auslasstemperatur TAO (einem Soll-Wert der Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum eingeblasenen Luft) berechnet wird. Der Wärmepumpenregler 32 steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage des Soll-Radiatordrucks PCO und des Radiatordrucks Pci (Hochdruck des Kältemittelkreislaufs R), die von dem Radiatordrucksensor 47 erfasst werden, und steuert die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 auf der Grundlage der Kältemittelauslasstemperatur Tci des Radiators 4, die von dem Radiatorauslasstemperatursensor 44 erfasst wird, und des Radiatordrucks Pci, der von dem Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, um den Grad der Unterkühlung des Kältemittels am Auslass des Radiators 4 zu steuern.
  • Wenn die Heizleistung (Heizvermögen) des Radiators 4 in Bezug auf die erforderliche Heizleistung nicht ausreicht, ergänzt der Wärmepumpenregler 32 diesen Mangel durch die von dem Hilfsheizer 23 erzeugte Wärme. Dadurch wird der Fahrzeuginnenraum auch bei niedrigen Außenlufttemperaturen etc. problemlos beheizt.
  • (2) Entfeuchtungs- und Heizmodus
  • Als nächstes wird der Entfeuchtungs- und Heizmodus unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 zeigt, wie das Kältemittel im Entfeuchtungs- und Heizmodus im Kältemittelkreislauf R fließt (durchgezogene Linienpfeile). Im Entfeuchtungs- und Heizbetrieb öffnet der Wärmepumpenregler 32 das Magnetventil 21, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 35, und schließt das Magnetventil 17 und das Magnetventil 69. Dann werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und die Luftmischklappe 28 befindet sich in einem Zustand, in dem sie ein Verhältnis einstellt, in dem die vom Innenraumgebläse 27 eingeblasene Luft durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet werden soll.
  • Folglich strömt ein vom Kompressor 2 abgegebenes Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Da die Luft im Luftströmungskanal 3 durch den Radiator 4 strömt, wird die Luft im Luftströmungskanal 3 durch Wärmeaustausch mit dem Hochtemperatur-Kältemittel im Radiator 4 erwärmt. Auf der anderen Seite wird die Wärme des Kältemittels im Radiator 4 durch die Luft aufgenommen, wodurch das Kältemittel abkühlt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das im Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt aus dem Radiator 4 heraus und ein Teil davon strömt in die Kältemittelleitung 13J durch die Kältemittelleitung 13E, um das Außen-Expansionsventil 6 zu erreichen. Das in das Außen-Expansionsventil 6 strömende Kältemittel wird darin dekomprimiert und strömt dann in den Außen-Wärmetauscher 7. Das in den Außen-Wärmetauscher 7 strömende Kältemittel verdampft, und die Wärme wird aus der vorbeiströmenden Außenluft oder dem Außenlüfter hochgepumpt (Wärmeaufnahme). Anschließend gelangt das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Niedertemperaturkältemittel durch die Kältemittelleitung 13A und die Kältemittelleitung 13D sowie das Magnetventil 21 in die Kältemittelleitung 13C und strömt durch diese in den Speicher 12, um dort eine Gas-Flüssigkeits-Trennung durchzuführen. Das gasförmige Kältemittel wird dann aus der Kältemittelleitung 13K in den Kompressor 2 gesaugt, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt.
  • Andererseits wird das restliche kondensierte Kältemittel, das durch den Radiator 4 in die Kältemittelleitung 13E fließt, verteilt, und das verteilte Kältemittel strömt durch das Magnetventil 22 in die Kältemittelleitung 13F, um die Kältemittelleitung 13B zu erreichen. Anschließend erreicht das Kältemittel das Innen-Expansionsventil 8 durch das Magnetventil 35 und wird durch das Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert, und fließt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der vom Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert und haftet am Wärmeabsorber 9 durch den Wärmeaufnahmevorgang des Kältemittels, der zu diesem Zeitpunkt im Wärmeabsorber 9 stattfindet. Dadurch wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt zur Kältemittelleitung 13C aus und passiert den Innen-Wärmetauscher 20. Anschließend wird das Kältemittel mit dem Kältemittel (Kältemittel aus dem Außen-Wärmetauscher 7) aus der Kältemittelleitung 13D zusammengeführt, und strömt dann durch den Speicher 12, um aus der Kältemittelleitung 13K in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird beim Passieren des Radiators 4 und des Hilfsheizers 23 (wenn Wärme erzeugt wird) wieder erwärmt, wodurch die Entfeuchtung und Beheizung des Fahrzeuginnenraums erfolgt.
  • In der Ausführungsform steuert der Wärmepumpenregler 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage des aus der Soll-Heizkörpertemperatur TCO und dem vom Radiatordrucksensor 47 erfassten Radiatordruck Pci (dem Hochdruck des Kältemittelkreislaufs R) berechneten Soll-Radiatordrucks PCO, oder der Wärmepumpenregler 32 steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage der vom Wärmeabsobertemperatursensor 48 erfassten Temperatur (der Wärmeabsorber-Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, wobei die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO sein Sollwert ist. Zu diesem Zeitpunkt wählt der Wärmepumpenregler 32 eine kleinere Soll-Kompressordrehzahl aus den Soll-Kompressordrehzahlen aus, die durch eine der beiden Berechnungen aus dem Radiatordruck Pci und der Wärmeabsorbertemperatur Te erhalten werden, um den Kompressor 2 zu steuern. Weiterhin steuert der Wärmepumpenregler 32 die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 in Abhängigkeit von der Wärmeabsorbertemperatur Te.
  • Wenn die Heizleistung (Heizvermögen) des Radiators 4 auch im Entfeuchtungs- und Heizbetrieb gegenüber der benötigten Heizleistung nicht ausreicht, ergänzt der Wärmepumpenregler 32 diesen Mangel mit der vom Hilfsheizer 23 erzeugten Wärme. Somit wird der Fahrzeuginnenraum auch bei niedrigen Außenlufttemperaturen usw. problemlos entfeuchtet und beheizt.
  • (3) Entfeuchtungs- und Kühlungsmodus
  • Als nächstes wird der Entfeuchtungs- und Kühlmodus unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 zeigt, wie das Kältemittel im Kältemittelkreislauf R im Entfeuchtungs- und Kühlmodus fließt (durchgezogene Linienpfeile). Im Entfeuchtungs- und Kühlmodus öffnet der Wärmepumpenregler 32 das Magnetventil 17 und das Magnetventil 35, und schließt das Magnetventil 21, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 69. Dann werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und die Luftmischklappe 28 befindet sich im Zustand der Einstellung eines Verhältnisses, in dem die vom Innenraumgebläse 27 eingeblasene Luft durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet werden soll.
  • Folglich strömt ein vom Kompressor 2 abgegebenes Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Da die Luft im Luftströmungskanal 3 durch den Radiator 4 strömt, wird die Luft im Luftströmungskanal 3 durch Wärmeaustausch mit dem Hochtemperatur-Kältemittel im Radiator 4 erwärmt. Auf der anderen Seite wird die Wärme des Kältemittels im Radiator 4 durch die Luft aufgenommen, das Kältemittel kühlt ab, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das aus dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel gelangt über die Kältemittelleitungen 13E und 13J zum Außen-Expansionsventil 6 und strömt durch das Außen-Expansionsventil 6, das im Heizbetrieb und im Entfeuchtungs- und Heizbetrieb auf eine leicht geöffnete Stellung (im Bereich einer großen Ventilstellung) geregelt wird, in den Außen-Wärmetauscher 7. Das in den Außen-Wärmetauscher 7 einströmende Kältemittel wird darin durch das Fahren oder die durch das Außengebläse 15 geführte Außenluft abgekühlt, um zu kondensieren.
  • Das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel fließt in die Kältemittelleitung 13B durch die Kältemittelleitung 13A, das Magnetventil 17, die Sammeltrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16, um durch den Innen-Wärmetauscher 20, das Rückschlagventil 18 und das Magnetventil 35 zum Innen-Expansionsventil 8 zu gelangen. Das Kältemittel wird durch das Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der vom Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um sich durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu diesem Zeitpunkt am Wärmeabsorber 9 anzulagern, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel gelangt durch die Kältemittelleitung 13C, um den Innen-Wärmetauscher 20 zu passieren und erreicht dann den Speicher 12, und strömt durch den Speicher 12, um von der Kältemittelleitung 13K in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 abgekühlte und entfeuchtete Luft wird beim Durchströmen des Radiators 4 und des Hilfsheizers 23 (wenn Wärme erzeugt wird) wieder erwärmt (das Heizvermögen ist geringer als beim Entfeuchten und Heizen), wodurch die Entfeuchtung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums erfolgt.
  • Der Wärmepumpenregler 32 steuert, basierend auf der vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfassten Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 und einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO (einem Sollwert der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die Drehzahl NC des Kompressors 2, um die Wärmeabsorbertemperatur Te auf die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO einzustellen, und steuert, basierend auf dem von dem Radiatordrucksensor 47 erfassten Radiatordruck Pci (dem Hochdruck des Kältemittelkreislaufs R) und dem Soll-Radiatordruck PCO (einem Zielwert des Radiatordrucks Pci), die Ventilposition des Außen-Expansionsventils 6, um den Radiatordruck Pci auf den Soll-Radiatordruck PCO einzustellen, wodurch eine erforderliche Nachwärme (Nachwärmmenge) durch den Radiator 4 erhalten wird.
  • Wenn ferner die Heizleistung (Nachheizvermögen) des Radiators 4 bezüglich der erforderlichen Heizleistung selbst im Entfeuchtungs- und Kühlbetrieb nicht ausreicht, ergänzt der Wärmepumpenregler 32 diese Unterversorgung mit der vom Hilfsheizer 23 erzeugten Wärme. Dadurch wird der Fahrzeuginnenraum entfeuchtet und gekühlt, ohne die Temperatur des Fahrzeuginnenraums zu stark abzusenken.
  • (4) Kühlmodus
  • Als nächstes wird der Kühlmodus beschrieben. Die Weise, in der das Kältemittel in den Kältemittelkreislauf R strömt, ist im Kühlmodus ähnlich zu 6. Das bedeutet, dass selbst im Kühlmodus der Wärmepumpenregler 32 das Magnetventil 17 und das Magnetventil 35 öffnet, und das Magnetventil 21, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 69 schließt. Dann werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und die Luftmischklappe 28 befindet sich in einem Zustand, in dem sie ein Verhältnis einstellt, in dem die vom Innenraumgebläse 27 eingeblasene Luft durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet werden soll. Im Übrigen ist der Hilfsheizer 23 nicht eingeschaltet.
  • Folglich strömt das vom Kompressor 2 abgegebene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftströmungskanal3 wird durch den Radiator 4 geleitet, aber ihr Anteil wird klein (weil sie sich während der Kühlung nur wieder erwärmt). Das Kältemittel passiert daher fast nur den Radiator, und das aus dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13E, um die Kältemittelleitung 13J zu erreichen. Dabei ist das Außen-Expansionsventil 6 im Kühlmodus vollständig geöffnet. Demnach strömt in den Außen-Wärmetauscher 7, in dem das Kältemittel, durch die darin fließende oder die durch das Außengebläse 15 klimatisierte Außenluft abgekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13A, das Magnetventil 17, die Sammeltrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16, um in die Kältemittelleitung 13B einzutreten, und fließt durch den Innen-Wärmetauscher 20, das Rückschlagventil 18, das Magnetventil 35, um das Innen-Expansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Die Luft, die aus dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen wird und mit dem Wärmeabsorber 9 Wärme austauscht, wird zu diesem Zeitpunkt durch den Wärmeabsorptionsbetrieb gekühlt.
  • Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel gelangt durch die Kältemittelleitung 13C, um den Innen-Wärmetauscher 20 zu passieren und in den Speicher 12 zu gelangen, und strömt von dort durch die Kältemittelleitung 13K, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 abgekühlte Luft wird aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch die Kühlung des Fahrzeuginnenraums erfolgt. In diesem Kühlbetrieb steuert der Wärmepumpenregler 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 in Abhängigkeit von der Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • (5) Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus
  • Als nächstes wird der Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 zeigt, wie das Kältemittel im Kältemittelkreislauf R in dem Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus fließt (durchgezogene Linienpfeile). In dem Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus öffnet der Wärmepumpenregler 32 das Magnetventil 17, das Magnetventil 35 und das Magnetventil 69 und schließt das Magnetventil 21 und das Magnetventil 22.
  • Dann werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und die Luftmischklappe 28 befindet sich in einem Zustand, in dem sie ein Verhältnis einstellt, in dem die vom Innenraumgebläse 27 eingeblasene Luft durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet werden soll. In dieser Betriebsart ist der Hilfsheizer 23 im Übrigen nicht eingeschaltet. Auch der Wärmeträgerheizer 63 ist nicht eingeschaltet.
  • So strömt das vom Kompressor 2 abgegebene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in dem Luftströmungskanal 3 wird durch den Radiator 4 geleitet, aber ihr Anteil wird klein (weil sie sich während der Kühlung nur wieder erwärmt (Wiedererwärmung)). Das Kältemittel passiert daher fast nur den Radiator, und das aus dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13E, um die Kältemittelleitung 13J zu erreichen. Selbst in diesem Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus ist das Außen-Expansionsventil 6 vollständig geöffnet, und somit strömt das Kältemittel unverändert in den Außen-Wärmetauscher 7, in dem das Kältemittel, durch die darin fließende oder die durch das Außengebläse 15 klimatisierte Außenluft abgekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13A, das Magnetventil 17, die Sammeltrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16, um in die Kältemittelleitung 13B einzutreten. Das in die Kältemittelleitung 13B einströmende Kältemittel wird nach dem Passieren des Innen-Wärmetauschers 20 und des Rückschlagventils 18 verteilt, und das verteilte Kältemittel fließt unverändert durch die Kältemittelleitung 13B, um das Innen-Expansionsventil 8 zu erreichen. Das in das Innen-Expansionsventil 8 strömende Kältemittel wird dort dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Die Luft, die aus dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen wird und mit dem Wärmeabsorber 9 Wärme austauscht, wird zu diesem Zeitpunkt durch den Wärmeabsorptionsbetrieb gekühlt.
  • Das Kältemittel, was in dem Wärmeabsorber 9 verdampft wurde, strömt aus der Kältemittelleitung 13C, um den Innen-Wärmetauscher 30 zu passieren, erreicht den Speicher 12, und strömt von dort durch die Kältemittelleitung 13K, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 abgekühlte Luft wird aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen, wodurch die Kühlung des Fahrzeuginnenraums erfolgt.
  • Andererseits wird das restliche Kältemittel, das das Rückschlagventil 18 passiert, verteilt und strömt in die Abzweigleitung 67, um das Hilfsexpansionsventil 68 durch das Magnetventil 69 zu erreichen. Dort, nachdem das Kältemittel dekomprimiert wurde, strömt es in den Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64, um darin zu verdampfen. Zu diesem Zeitpunkt übt es einen endothermischen Effekt aus. Das Kältemittel, das in dem Kältemittelstromkanal 64B verdampft wurde, erreicht durch die Kältemittelleitung 71 die Kältemittelleitung 13K, und wiederholt damit den Kreislauf von Kältemittel, das in den Kompressor 2 gesaugt wird (angedeutet durch einen durchgezogenen Pfeil in 7).
  • Auf der anderen Seite, dadurch, dass die Umwälzpumpe 62 in Betrieb ist, erreicht der von der Umwälzpumpe 62 abgegebene Wärmeträger den Wärmeträgerstromkanal 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 in der Wärmeträgerleitung 66, wo es Wärme austauscht mit Kältemittel, das im Kältemittelstromkanal 64B verdampft und Wärme absorbiert, um den Wärmeträger zu kühlen. Der aus dem Wärmeträgerstromkanal 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 ausströmende Wärmeträger gelangt in den Wärmeträgerheizer 63. In dieser Betriebsart wird jedoch keine Wärme im Wärmeträgerheizer 63 erzeugt, so dass der Wärmeträger unverändert hindurchfließt und die Batterie 55 erreicht, wo ein Wärmeaustausch mit der Batterie 55 erfolgt. Folglich wird die Batterie 55 gekühlt, und der Wärmeträger wird nach dem Abkühlen der Batterie 55 in die Umwälzpumpe 62 gesaugt, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt (angedeutet durch einen gestrichelten Linienpfeil in 7).
  • In diesem Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus hält der Wärmepumpenregler 32 das Magnetventil 35 in einem offenen Zustand und steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2, was nachfolgend wie in 10 gezeigt, beschrieben wird, basierend auf der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (der Wärmeabsorbertemperatur Te), die vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird. Ferner steuert der Wärmepumpenregler 32 in dieser Ausführungsform das Öffnen und Schließen des Magnetventils 69 auf der Grundlage der vom Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76 erfassten Temperatur des Wärmeträgers (Wärmeträgertemperatur Tw: von dem Batterieregler 73 übermittelt).
  • 11 zeigt ein Blockdiagramm der Öffnungs-/Schließungssteuerung des Magnetventils 69 in dem Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus. Die Wärmeträgertemperatur Tw, erfasst durch den Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76, und die Soll-Wärmeträgertemperatur TWO, als Sollwert der Wärmeträgertemperatur Tw, werden in eine Batterie-Magnetventilsteuereinheit 90 des Wärmepumpenreglers 32 eingegeben. Die Batterie-Magnetventilsteuereinheit 90 besitzt eine voreingestellte Temperaturdifferenz über und unter der Soll-Wärmeträgertemperatur TWO und setzt einen oberen Grenzwert TwUL und einen unteren Grenzwert TwLL, und öffnet das Magnetventil 69 (gibt den Befehl zum Öffnen des Magnetventils 69), wenn die Wärmeträgertemperatur Tw aufgrund von Wärmeentwicklung der Batterie 55 oder dergleichen, in einem Zustand, in dem das Magnetventil 69 geschlossen ist, ansteigt, und erhöht oberen Grenzwert TwUL (wenn der oberen Grenzwert TwUL überschritten wird oder wenn der oberen Grenzwert TwUL oder mehr erreicht wird. Gleiches gilt für die nachfolgenden Ausführungen.). Folglich fließt das Kältemittel in den Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 und verdampft, um den Wärmeträger, der durch den Wärmeträgerstromkanal 64A fließt, zu kühlen. Daher wird die Batterie 55 durch den gekühlten Wärmeträger gekühlt.
  • Wenn im Anschluss die Wärmeträgertemperatur Tw auf den unteren Grenzwert TwLL abfällt (wenn sie unterhalb den unteren Grenzwert TwLL fällt oder sie den unteren Grenzwert TwLL erreicht oder ihn unterschreitet. Gleiches gilt für die nachfolgenden Ausführungen.), wird das Magnetventil 69 geschlossen (gibt den Befehl zum Schließen des Magnetventils 69). Danach wird das Magnetventil 69 in dieser Weise wiederholt geöffnet und geschlossen, um die Wärmeträgertemperatur Tw auf den Soll-Wärmeträgertemperatur TWO zu steuern und die Batterie 55 zu kühlen, wobei der Kühlung des Fahrzeuginnenraums Priorität eingeräumt wird.
  • (6) Umschalten des Klimatisierungsbetriebs
  • Der Wärmepumpenregler 32 berechnet die oben erwähnte Soll-Ausblastemperatur TAO aus der folgenden Gleichung (I). Die Soll-Ausblastemperatur TAO ist ein Sollwert für die Temperatur der Luft, die aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen werden soll. TAO = ( Tset − Tin ) × K + Tbal ( f ( Tset , SUN , Tam ) )
    Figure DE112020002455T5_0001
    wobei Tset eine voreingestellte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, die durch das Klimatisierungsbetriebsteil 53 eingestellt wird, Tin eine Temperatur der Fahrzeuginnenraumluft ist, die durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist und Tbal ein Gleichgewichtswert ist, der aus der voreingestellten Temperatur Tset, einer Sonnenstrahlungsmenge SUN, die durch den Sonneneinstrahlungssensor 51 erfasst wird, und der Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird, berechnet wird. Darüber hinaus gilt im Allgemeinen, je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, desto höher wird die Soll-Auslasstemperatur TAO, und die Soll-Auslasstemperatur TAO verringert sich, wenn sich die Außenlufttemperatur Tam erhöht.
  • Dann wählt der Wärmepumpenregler 32 einen beliebigen Klimatisierungsbetrieb aus den oben genannten jeweiligen Klimatisierungsbetrieben auf der Grundlage der vom Außenlufttemperatursensor 33 erfassten Außenlufttemperatur Tam und der Soll-Auslasstemperatur TAO beim Start aus. Darüber hinaus wählt und ändert der Wärmepumpenregler nach dem Start die oben genannten jeweiligen Klimatisierungsbetriebe entsprechend den Änderungen der Betriebsbedingungen, der Umgebungsbedingungen und der Einstellbedingungen, wie z. B. der Außenlufttemperatur Tam, der Soll-Austrittstemperatur TAO, der Wärmeträgertemperatur Tw, usw. Beispielsweise wird der Übergang vom Kühlmodus zum Klimatisierungs- (Prioriät) + Batteriekühlungsmodus basierend auf der Eingabe einer Batteriekühlungsanfrage durch den Batterieregler 73 ausgeführt. In diesem Fall gibt der Batterieregler 73 eine Batteriekühlungsanfrage aus, wenn, zum Beispiel, die Wärmeträgertemperatur Tw oder die Batterietemperatur Tcell auf einen voreingestellten Wert ansteigt oder diesen übersteigt, und übermittelt diese an den Wärmepumpenregler 32 oder den Klimaregler 45.
  • (7) Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus
  • Als nächstes wird der Betrieb der Batterie 55 während ihres Ladevorgangs beschrieben. Wenn z. B. der Ladestecker an das Schnellladegerät (externe Stromquelle) angeschlossen ist und die Batterie 55 geladen wird (diese Informationen werden von dem Batterieregler 73 übertragen), führt der Wärmepumpenregler 32 den Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus unabhängig davon ob die Fahrzeugzündung (IGN) ein- oder ausgeschaltet ist aus, die Batteriekühlungsanfrage wird gestellt und der Klimatisierungsschalter des Klimatisierungsbetriebsteils 53 wird eingeschaltet. Die Art und Weise, wie das Kältemittel im Kältemittelkreislauf R im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus fließt, ist ähnlich wie im Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus, der in 7 dargestellt ist.
  • Im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus hält der Wärmepumpenregler 32 in der Ausführungsform jedoch das Magnetventil 69 in geöffnetem Zustand und steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2, wie später beschrieben und in 12 gezeigt, auf der Grundlage der Wärmeträgertemperatur Tw, die von dem Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76 erfasst wurde (von dem Batterieregler 73 übertragen). Des Weiteren steuert der Wärmepumpenregler 32 in dieser Ausführungsform das Öffnen und Schließen des Magnetventils 35 wie folgt, basierend auf der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (Wärmeabsorbertemperatur Te), die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • 13 zeigt ein Blockdiagramm der Öffnungs-/Schließungssteuerung des Magnetventils 35 in dem Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus. Die Wärmeabsorbertemperatur Te, erfasst durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48, und die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, als Sollwert der Wärmeabsorbertemperatur Te, werden in die Magnetventilsteuereinheit 95 für den Wärmeabsorber des Wärmepumpenreglers 32 eingegeben. Die Magnetventilsteuereinheit 95 des Wärmeabsorbers besitzt eine voreingestellte Temperaturdifferenz über und unter der Soll-Wärmeabsorgertemperatur TEO und setzt einen oberen Grenzwert TeUL und einen unteren Grenzwert TeLL, und öffnet das Magnetventil 35 (gibt den Befehl zum Öffnen des Magnetventils 35), wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te in einem Zustand, in dem das Magnetventil 35 geschlossen ist, ansteigt, und erhöht oberen Grenzwert TeUL (wenn der oberen Grenzwert TeUL überschritten wird oder wenn der oberen Grenzwert TeUL oder mehr erreicht wird. Gleiches gilt für die nachfolgenden Ausführungen.). Folglich fließt das Kältemittel in den Wärmeabsorber 9 und verdampft, wodurch die Luft, die durch den Luftströmungskanal 3 strömt, gekühlt wird.
  • Danach, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te auf den unteren Grenzwert TeLL fällt (wenn sie unterhalb den unteren Grenzwert TeLL fällt oder sie den unteren Grenzwert TeLL erreicht oder ihn unterschreitet. Gleiches gilt für die nachfolgenden Ausführungen.), wird das Magnetventil 35 geschlossen (gibt den Befehl zum Schließen des Magnetventils 35). Danach wird das Magnetventil 35 wie oben beschrieben wiederholt geöffnet und geschlossen, um die Wärmeabsorbertemperatur Te unter vorrangiger Kühlung der Batterie 55 auf die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO zu regeln und damit den Fahrzeuginnenraum zu kühlen.
  • (8) Batteriekühlungsmodus (Einfach)
  • Als nächstes wird, wenn der Ladestecker des Schnellladegeräts angeschlossen ist und die Batterie 55 in einem ausgeschalteten Zustand des Klimatisierungsschalters des Klimatisierungsbetriebsteils 53 unabhängig davon, ob die Zündung ein- oder ausgeschaltet ist, geladen wird, führt der Wärmepumpenregler 32 den Batteriekühlungsmodus (Einfach) aus, wenn die Batteriekühlungsanfrage gestellt wurde. Nichtsdestotrotz wird der Batteriekühlungsmodus ausgeführt, wenn der Klimatisierungsschalter ausgeschaltet ist und eine Batteriekühlungsanfrage gestellt wird (wenn bei einer hohen Fahrzeugaußentemperatur gefahren wird, usw.), selbst wenn die Batterie 55 nicht geladen wird. 8 zeigt den Weg den das Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf R im Batteriekühlungsmodus (Einfach) durchströmt (durchgezogene Linienpfeile). Im Batteriekühlungsmodus (Einfach) öffnet der Wärmepumpenregler 32 das Magnetventil 17 und das Magnetventil 69, und schließt das Magnetventil 21, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 35.
  • Dann werden der Kompressor 2 und das Außengebläse 15 betrieben. Das Innenraumgebläse 27 wird im Übrigen nicht betrieben und auch die Hilfsheizer 23 ist nicht eingeschaltet. Auch der Wärmeträgerheizer 63 ist in dieser Betriebsart nicht eingeschaltet.
  • So strömt das vom Kompressor 2 abgegebene Hochtemperatur-Hochdruckgas-Kältemittel in den Radiator 4. Da die Luft im Luftströmungskanal 3 nicht durch den Radiator 4 geleitet wird, strömt das Kältemittel nur durch diesen hindurch. Das aus dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13E und erreicht die Kältemittelleitung 13J. Da zu diesem Zeitpunkt das Außen-Expansionsventil 6 selbst in diesem Batteriekühlungsmodus (Einfach) vollständig geöffnet ist, strömt das Kältemittel unverändert in den Außen-Wärmetauscher 7, in dem das Kältemittel, durch die vom Außengebläse 15 angesaugte Außenluft abgekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13A, das Magnetventil 17, die Sammeltrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 in die Kältemittelleitung 13B. Das in die Kältemittelleitung 13B strömende Kältemittel fließt nach dem Passieren des Innen-Wärmetauschers 20 und des Rückschlagventils 18 komplett in die Abzweigleitung 67, um durch das Magnetventil 69 zum Hilfsexpansionsventil 68 zu gelangen. Darin wird das Kältemittel dekomprimiert und strömt dann in den Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64, um dort zu verdampfen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wärmeabsorptionsfunktion ausgeführt. Es wiederholt sich ein Kreislauf, bei dem das im Kältemittelstromkanal 64B verdampfte Kältemittel durch die Kältemittelleitung 71 und die Kältemittelleitung 13K strömt, um in den Kompressor 2 eingesaugt zu werden (dies ist durch die durchgezogenen Linienpfeile in 8 angedeutet).
  • Andererseits, da die Umwälzpumpe 62 in Betrieb ist, strömt der aus der Umwälzpumpe 62 austretende Wärmeträger in die Wärmeträgerleitung 66, um in den Wärmeträgerstromkanal 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 zu gelangen, wo Wärme durch das im Kältemittelstromkanal 64B verdampfte Kältemittel aufgenommen wird, wodurch der Wärmeträger abgekühlt wird. Der aus dem Wärmeträgerstromkanal 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 ausströmende Wärmeträger gelangt in den Wärmeträgerheizer 63. In dieser Betriebsart wird jedoch keine Wärme im Wärmeträgerheizer 63 erzeugt, so dass der Wärmeträger unverändert hindurchfließt und die Batterie 55 erreicht, wo ein Wärmeaustausch mit der Batterie 55 stattfindet. Infolgedessen wird die Batterie 55 gekühlt, und der Wärmeträger wird nach dem Abkühlen der Batterie 55 in die Umwälzpumpe 62 gesaugt, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt (dies ist durch die gestrichelten Linienpfeile in 8 angedeutet).
  • Auch im Batteriekühlungsmodus (Einfach) steuert der Wärmepumpenregler 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 anhand der vom Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76 erfassten Wärmeträgertemperatur Tw, wie später näher erläutert wird, um die Batterie 55 zu kühlen.
  • (9) Entfrostungsmodus
  • Als nächstes wird der Entfrostungsmodus des Außen-Wärmetauschers 7 beschrieben. Im oben beschriebenen Heizbetrieb verdampft das Kältemittel im Außen-Wärmetauscher 7 und nimmt Wärme aus der Außenluft auf, um eine niedrige Temperatur zu erreichen. Daher bildet sich aus dem Wasser in der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 Frost, der daran haftet.
  • Folglich berechnet der Wärmepumpenregler 32 eine Differenz ΔTXO (=TXObase-TXO) zwischen der Außen-Wärmetauschertemperatur TXO (der Kältemittelverdampfungstemperatur im Außen-Wärmetauscher 7), die vom Außen-Wärmetauschertemperatursensor 49 erfasst wird, und einer Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase im nichtvereisten Zustand des Außen-Wärmetauschers 7. Wenn der Zustand, in dem die Außen-Wärmetauschertemperatur TXO niedriger ist als die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase im nichtvereisten Zustand und die Differenz ΔTXO dazwischen sich auf einen voreingestellten Wert oder mehr ausgedehnt hat, für eine voreingestellte Zeit anhält, beurteilt der Wärmepumpenregler 32, dass der Außen-Wärmetauscher 7 vereist ist, und ein festgelegtes Frostwarnsignal wird gesetzt.
  • In dem Zustand, in dem das Frostwarnsignal gesetzt und der vorgenannte Klimatisierungsschalter des Klimatisierungsbetriebsteils 53 ausgeschaltet ist, führt, sofern der Ladestecker mit dem Schnellladegerät verbunden und die Batterie 55 geladen ist, der Wärmepumpenregler 32 den Entfrostungsmodus des Außen-Wärmetauschers 7 auf folgende Weise aus.
  • In diesem Entfrostungsmodus versetzt der Wärmepumpenregler 32 den Kältemittelkreislauf R in den Zustand des in 4 gezeigten und oben beschriebenen Heizbetriebs und öffnet dann die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 vollständig. Der Betrieb des Kompressors 2 durch den Wärmepumpenregler 32, führt dazu, dass das vom Kompressor 2 abgegebene Hochtemperaturkältemittel über den Radiator 4 und das Außen-Expansionsventil 6 in den Außen-Wärmetauscher 7 strömt, um dadurch den am Außen-Wärmetauscher 7 anhaftenden Frost zu schmelzen. Wenn daraufhin die vom Außen-Wärmetauschertemperatursensor 49 erfasste Außen-Wärmetauschertemperatur TXO höher wird als eine vorgegebene Entfrosterendtemperatur (z.B. +3°C oder ähnliches), beendet der Wärmepumpenregler 32 den Entrostungsmodus in der Annahme, dass die Entfrostung des Außen-Wärmetauschers 7 abgeschlossen ist.
  • (10) Batterieheizungsmodus
  • Wenn das Fahrzeug den Klimatisierungsbetrieb während der Fahrt ausführt, oder die Batterie 55 geladen wird, führt der Wärmepumpenregler 32 außerdem den Batterieheizmodus aus. In diesem Batterieheizbetrieb betreibt der Wärmepumpenregler 32 die Umwälzpumpe 62 und versorgt den Wärmeträgerheizer 63 mit Strom. Im Übrigen ist das Magnetventil 69 geschlossen.
  • Folglich strömt der von der Umwälzpumpe 62 abgegebene Wärmeträger in die Wärmeträgerleitung 66, um den Wärmeträgerstromkanal 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 zu erreichen, und durchläuft diesen, um den Wärmeträgerheizer 63 zu erreichen. Da der Wärmeträgerheizer 63 zu diesem Zeitpunkt Wärme erzeugt, wird der Wärmeträger durch den Wärmeträgerheizer 63 erwärmt und steigt in seiner Temperatur an, erreicht dann die Batterie 55 und tauscht Wärme mit der Batterie 55 aus. Dadurch wird ein Kreislauf erzeugt bei der die Batterie 55 erwärmt wird, und der Wärmeträger wird nach dem Erwärmen der Batterie 55 in die Umwälzpumpe 62 gesaugt.
  • Im Batterieheizungsmodus steuert der Wärmepumpenregler 32 die Wärmeerzeugung des Wärmeträgerheizer 63 auf der Grundlage der vom Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76 erfassten Wärmeträgertemperatur Tw, wie nachfolgend beschrieben wird, wodurch die Wärmeträgertemperatur Tw auf eine vorgegebene Soll-Wärmeträgertemperatur TWO eingestellt wird, um die Batterie 55 zu heizen.
  • (11) Steuerung des Kompressors 2 durch den Wärmepumpenregler 32
  • Ferner berechnet der Wärmepumpenregler 32 eine Soll-Drehzahl (Soll-Kompressordrehzahl) TGNCh des Kompressors 2 durch das Steuerblockdiagramm der 9 auf der Grundlage des Radiatordrucks Pci im Heizmodus, und berechnet eine Soll-Drehzahl (Soll-Kompressordrehzahl) TGNCc des Kompressors 2 durch das Steuerblockdiagramm der 10 auf der Grundlage der Wärmeabsorbertemperatur Te im Entfeuchtungs- und Kühlmodus, im Kühlmodus und im Klimatisierungs-(Priorität) + Batteriekühlmodus. Im Entfeuchtungs- und Heizmodus wird im Übrigen die niedrigere der Soll-Kompressordrehzahl TGNCh und der Soll-Kompressordrehzahl TGNCc gewählt. Außerdem wird im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus und im Batteriekühlungsmodus (Einfach) eine Soll-Drehzahl (Soll-Kompressordrehzahl) TGNCw des Kompressors 2 anhand der Temperatur des Wärmeträgers Tw durch ein Steuerblockdiagramm von 12 berechnet.
  • (11-1) Berechnung der Soll-Kompressordrehzahl TGNCh basierend auf dem Radiatordruck Pci
  • Zunächst wird die Steuerung des Kompressors 2 auf der Grundlage des Radiatordrucks Pci unter Bezugnahme auf 9 im Detail beschrieben. 9 ist ein Steuerblockdiagramm des Wärmepumpenreglers 32, der die Soll-Drehzahl (Soll-Kompressordrehzahl) TGNCh des Kompressors 2 auf der Grundlage des Radiatordrucks Pci berechnet. Ein F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 78 (feed forward) des Wärmepumpenreglers 32 berechnet einen F/F-Regelbetrag TGNChff der Soll-Kompressordrehzahl, basierend auf der Außenlufttemperatur Tam, die vom Außenlufttemperatursensor 33 erhalten wird, der Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläses 27 und dem Luftmengenverhältnis SW durch die Luftmischklappe 28, das durch SW=(TAO-Te)/(Thp-Te) erhalten wird, einem Soll-Unterkühlungsgrad TGSC, der ein Zielwert des Unterkühlungsgrades SC des Kältemittels am Auslass des Radiators 4 ist, der oben erwähnten Soll-Heizungstemperatur TCO, die ein Zielwert der Heizungstemperatur Thp ist, und dem Soll-Radiatordruck PCO, der ein Zielwert des Drucks des Radiators 4 ist.
  • Die Heiztemperatur Thp ist im Übrigen eine Lufttemperatur (Schätzwert) auf der Leeseite des Radiators 4 und wird aus dem vom Radiatordrucksensor 47 erfassten Radiatordruck Pci und der vom Radiatorauslasstemperatursensor 44 erfassten Kältemittelausgangstemperatur Tci des Radiators 4 berechnet (geschätzt). Weiterhin wird der Unterkühlungsgrad SC aus der Kältemitteleinlasstemperatur Tcxin und der Kältemittelauslasstemperatur Tci des Radiators 4 berechnet, die von dem Radiatoreinlasstemperatursensor 43 und dem Radiatorauslasstemperatursensor 44 erfasst werden.
  • Der Soll-Radiatordruck PCO wird vom Sollwert-Berechnungsabschnitt 79 auf der Grundlage des oben beschriebenen Soll-Unterkühlungsgrads TGSC und der Soll-Heizungstemperatur TCO berechnet. Weiterhin berechnet ein F/B-(Feedback-) Regelbetragsberechnungsabschnitt 81 einen F/B-Regelbetrag TGNChfb der Soll-Kompressordrehzahl durch PID-Berechnung oder PI-Berechnung basierend auf dem Soll-Radiatordruck PCO und dem Radiatordruck Pci.
  • Dann werden der vom F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 78 berechnete F/F-Regelbetrag TGNChff und der vom F/B-Regelbetragsberechnungsabschnitt 81 berechnete F/B-Regelbetrag TGNChfb von einem Addierer 82 addiert, um als TGNCh00 in einen Grenzwerteinstellungsabschnitt 83 eingegeben zu werden.
  • Im Grenzwerteinstellungsabschnitt 83 werden zu TGNCh00 die Grenzwerte einer unteren Grenzdrehzahl ECNpdLimLo der Regelung und einer oberen Grenzdrehzahl ECNpdLimHi der Regelung addiert und als TGNCh0 gesetzt und dann als Soll-Kompressordrehzahl TGNCh durch einen Kompressor-AUS-Regelabschnitt 84 festgelegt. Das bedeutet, dass die Drehzahl NC des Kompressors 2 höchsten die obere Grenzdrehzahl ECNpdLimHi erreichen kann. Im Normalbetriebsmodus steuert der Wärmepumpenregler 32 den Betrieb des Kompressors 2 anhand der Soll-Kompressordrehzahl TGNCh, welche basierend auf dem Radiatordruck Pci berechnet wurde, so dass der Radiatordruck Pci dem Soll-Radiatordruck PCO entspricht.
  • Wenn im Übrigen der Zustand, in dem die Soll-Kompressordrehzahl TGNCh die oben beschriebene untere Grenzdrehzahl ECNpdLimLo wird und der Radiatordruck Pci auf einen voreingestellten oberen Grenzwert PUL des voreingestellten oberen Grenzwerts PUL und eines voreingestellten unteren Grenzwerts PLL ansteigt, der oberhalb und unterhalb des Soll-Radiatordrucks PCO liegt (ein Zustand, in dem der obere Grenzwert PUL überschritten oder der obere Grenzwert erreicht wird. Dasselbe gilt für nachfolgende Ausführungen), für eine voreingestellte Zeit th1 anhält, hält der Kompressor-AUS-Regelabschnitt 84 den Kompressor 2 an, um in einen EIN-AUS-Modus der EIN-AUS-Steuerung des Kompressors 2 einzutreten.
  • Im EIN-AUS-Modus des Kompressors 2 wird, wenn der Radiatordruck Pci auf den unteren Grenzwert PLL abgesenkt wird (wenn er unter den unteren Grenzwert PLL abfällt oder gleich dem unteren Grenzwert PLL wird oder diesen unterschreitet. Dasselbe gilt für nachfolgende Ausführungen), der Kompressor 2 mit der Soll-Kompressordrehzahl TGNCh als untere Grenzdrehzahl ECNpdLimLo in Betrieb genommen. Wenn der Radiatordruck Pci in diesem Zustand auf den oberen Grenzwert PUL ansteigt, wird der Kompressor 2 wieder angehalten. Das heißt, der Betrieb (EIN) und der Stopp (AUS) des Kompressors 2 bei der unteren Grenzdrehzahl ECNpdLimLo werden wiederholt. Wenn dann der Zustand, in dem der Radiatordruck Pci nicht höher als der untere Grenzwert PUL wird, nachdem der Radiatordruck Pci auf den unteren Grenzwert PUL gesenkt wurde, und der Kompressor 2 gestartet wird, für eine voreingestellte Zeit th2 anhält, wird der EIN-AUS-Modus des Kompressors 2 beendet, um in den Normalbetriebsmodus zurückzukehren.
  • (11-2) Berechnung der Soll-Kompressordrehzahl TGNCc basierend auf der Wärmeabsorbertemperatur Te
  • Als nächstes wird die Regelung des Kompressors 2 auf der Grundlage der Wärmeabsorbertemperatur Te unter Bezugnahme auf 10 detailliert beschrieben. 10 ist ein Steuerblockdiagramm des Wärmepumpenreglers 32, der die Soll-Drehzahl (Soll-Kompressordrehzahl) TGNCc des Kompressors 2 auf der Grundlage der Wärmeabsorbertemperatur Te berechnet. Ein F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 86 des Wärmepumpenreglers 32 berechnet einen F/F-Regelbetrag TGNCcff der Soll-Kompressordrehzahl auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam, der Luftmenge Ga (kann die Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläses 27 sein) der im Luftströmungskanal 3 zirkulierenden Luft, dem Soll-Radiatordruck PCO, und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die der Sollwert der Wärmeabsorbertemperatur Te ist.
  • Weiterhin berechnet ein F/B-Regelbetragsberechnungsabschnitt 87 einen F/B-Regelbetrag TGNCcfb der Soll-Kompressordrehzahl durch PID-Berechnung oder PI-Berechnung auf der Grundlage der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und der Wärmeabsorbertemperatur Te. Dann werden der vom F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 86 berechnete F/F-Regelbetrag TGNCcff und der vom F/B-Regelbetragsberechnungsabschnitt 87 berechnete F/B-Regelbetrag TGNCcfb von einem Addierer 88 addiert, um als TGNCc00 in einen Grenzwerteinstellungsabschnitt 89 eingegeben zu werden.
  • Im Grenzwerteinstellungsabschnitt 89 wird die TGNCc00 mit den Grenzwerten einer unteren Grenzdrehzahl TGNCcLimLo der Regelung und einer oberen Grenzdrehzahl TGNCcLimHi der Regelung addiert und als TGNCc0 festgelegt und dann als Soll-Kompressordrehzahl TGNCc durch einen Kompressor-AUS-Regelabschnitt 91 bestimmt. Demnach, wenn der Wert TGNCc00, der durch den Addierer 88 addiert wird, sich innerhalb der oberen Grenzdrehzahl TGNCcLimHi und der unteren Grenzdrehzahl TGNCcLimLo befindet und der später beschriebene EIN-AUS-Modus nicht gesetzt ist, ist der Wert TGNCc00 die Soll-Kompressordrehzahl TGNCc (der die Drehzahl NC des Kompressors 2 wird). Im Normalbetriebsmodus steuert der Wärmepumpenregler 32 den Betrieb des Kompressors 2 durch die auf Basis dieser Wärmeabsorbertemperatur Te berechnete Soll-Kompressordrehzahl TGNCc, so dass die Wärmeabsorbertemperatur Te gleich der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO wird.
  • Wenn im Übrigen der Zustand, in dem die Soll-Kompressordrehzahl TGNCc die oben beschriebene untere Grenzdrehzahl TGNCcLimLo erreicht und die Wärmeabsorbertemperatur Te auf den unteren Grenzwert TeLL des oberen Grenzwertes TeUL abgesenkt wird und der untere Grenzwert TeLL über und unter der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO liegt, für eine voreingestellte Zeit tc1 anhält, hält der Kompressor-AUS-Regelabschnitt 91 den Kompressor 2 an, um in einen EIN-AUS-Modus der EIN-AUS-Steuerung des Kompressors 2 einzutreten.
  • Im EIN-AUS-Modus des Kompressors 2 wird in diesem Fall, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te auf den oberen Grenzwert TeUL ansteigt, der Kompressor 2 mit der Soll-Kompressordrehzahl TGNCc als untere Grenzdrehzahl TGNCcLimLo in Betrieb genommen. Wenn in diesem Zustand die Wärmeabsorbertemperatur Te auf den unteren Grenzwert TeLL abgesenkt wird, wird der Kompressor 2 wieder angehalten. Das heißt, der Betrieb (EIN) und der Stopp (AUS) des Kompressors 2 bei der unteren Grenzdrehzahl TGNCcLimLo werden wiederholt. Wenn dann der Zustand, in dem die Wärmeabsorbertemperatur Te nicht niedriger als der obere Grenzwert TeUL wird, nachdem die Wärmeabsorbertemperatur Te auf den oberen Grenzwert TeUL gestiegen ist und der Kompressor 2 gestartet wurde, für eine voreingestellte Zeit tc2 anhält, wird der EIN-AUS-Modus des Kompressors 2 beendet, um in den Normalbetriebsmodus zurückzukehren.
  • (11-3) Berechnung der Soll-Kompressordrehzahl TGNCw basierend auf der Wärmeträgertemperatur Tw
  • Nachfolgend wird die Regelung des Kompressors 2 auf Basis der Wärmeträgertemperatur Tw unter Bezugnahme auf 12 detailliert beschrieben. 12 ist ein Regelblockdiagramm des Wärmepumpenreglers 32, der die Soll-Drehzahl (Soll-Kompressordrehzahl) TGNCw des Kompressors 2 auf der Grundlage der Wärmeträgertemperatur Tw berechnet. Ein F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 92 des Wärmepumpenreglers 32 berechnet einen F/F-Regelbetrag TGNCcwff der Soll-Kompressordrehzahl auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam, einer Flußrate Gw (berechnet aus der Leistung der Umwälzpumpe 62) des Wärmeträgers in der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61, der Menge an durch die Batterie 55 erzeugte Wärme (von dem Fahrzeugsteuergerät 72 übertragen), der Batterietemperatur Tcell, der (von dem Fahrzeugsteuergerät 72 übertragen) und der Soll-Wärmeträgertemperatur TWO, die der Sollwert der Wärmeträgertemperatur Tw ist.
  • Weiterhin berechnet ein F/B-Regelbetragsberechnungsabschnitt 93 einen F/B-Regelbetrag TGNCwfb der Soll-Kompressordrehzahl durch PID-Berechnung oder PI-Berechnung auf der Grundlage der Soll-Wärmeträgertemperatur TWO und der Wärmeträgertemperatur Tw (von dem Fahrzeugsteuergerät 72 übertragen). Dann werden der vom F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 92 berechnete F/F-Regelbetrag TGNCwff und der vom F/B-Regelbetragsberechnungsabschnitt 93 berechnete F/B-Regelbetrag TGNCwfb von einem Addierer 94 addiert, um als TGNCw00 in einen Grenzwerteinstellungsabschnitt 96 eingegeben zu werden.
  • Im Grenzwerteinstellungsabschnitt 96 wird TGNCw00 mit den Grenzwerten einer unteren Grenzdrehzahl TGNCwLimLo für die Regelung und einer oberen Grenzdrehzahl TGNCwLimHi für die Regelung addiert und auf TGNCw0 gesetzt und dann als Soll-Kompressordrehzahl TGNCw durch einen Kompressor-AUS-Regelabschnitt 97 bestimmt. Demnach, wenn der Wert TGNCw00, der durch den Addierer 94 addiert wird, sich innerhalb der oberen Grenzdrehzahl TGNCwLimHi und der unteren Grenzdrehzahl TGNCwLimLo befindet und der später beschriebene EIN-AUS-Modus nicht gesetzt ist, ist der Wert TGNCw00 die Soll-Kompressordrehzahl TGNCw (der die Drehzahl NC des Kompressors 2 wird). Im Normalbetriebsmodus steuert der Wärmepumpenregler 32 den Betrieb des Kompressors 2 durch die auf Basis dieser Wärmeträgertemperatur Tw berechnete Soll-Kompressordrehzahl TGNCw, so dass die Wärmeträgertemperatur Tw gleich der Soll-Wärmeträgertemperatur TWO, innerhalb des oben beschriebenen angemessenen Temperaturbereichs, wird.
  • Wenn im Übrigen der Zustand, in dem die Soll-Kompressordrehzahl TGNCw die oben beschriebene untere Grenzdrehzahl TGNCwLimLo erreicht und die Wärmeträgertemperatur Tw auf den unteren Grenzwert TwLL des oberen Grenzwertes TwUL abgesenkt wird und der untere Grenzwert TwLL oberhalb und unterhalb der Soll-Wärmeträgeremperatur TWO liegt, für eine voreingestellte Zeit tw1 anhält, hält der Kompressor-AUS-Regelabschnitt 97 den Kompressor 2 an, um in einen EIN-AUS-Modus der EIN-AUS-Steuerung des Kompressors 2 einzutreten.
  • Im EIN-AUS-Betrieb des Kompressors 2 wird in diesem Fall, wenn die Wärmeträgertemperatur Tw auf den oberen Grenzwert TwUL ansteigt, der Kompressor 2 mit der Soll-Kompressordrehzahl TGNCw als untere Grenzdrehzahl TGNCwLimLo in Betrieb genommen. Wenn die Wärmeträgertemperatur Tw in diesem Zustand auf den unteren Grenzwert TwLL abgesenkt wird, wird der Kompressor 2 wieder angehalten. Das heißt, der Betrieb (EIN) und der Stopp (AUS) des Kompressors 2 bei der unteren Grenzdrehzahl TGNCwLimLo werden wiederholt. Wenn dann der Zustand, in dem die Wärmeträgertemperatur Tw nicht niedriger als der obere Grenzwert TwUL wird, nachdem die Temperatur des Wärmeträgers Tw auf den oberen Grenzwert TwUL angestiegen ist und der Kompressor 2 gestartet wurde, für eine voreingestellte Zeit tw2 anhält, wird der EIN-AUS-Modus des Kompressors 2 beendet, um in den Normalbetriebsmodus zurückzukehren.
  • (12) Steuerung des Wärmeträgerheizers 63 durch den Wärmepumpenregler 32
  • Als nächstes wird die Steuerung des Wärmeträgerheizers 63 basierend auf der Wärmeträgertemperatur Tw im oben beschriebenen Batterieheizungsmodus detailliert anhand 14 beschrieben. 14 ist ein Steuerblockdiagramm des Wärmepumpenreglers 32, welcher einen Wärmeerzeugungs-Sollwert ECHtw des Wärmeträgerheizers 63, basierend auf der Wärmeträgertemperatur Tw, berechnet. Ein F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 98 des Wärmepumpenreglers 32 berechnet einen F/F Regelbetrag ECHtff des Wärmeerzeugungs-Sollwerts basierend auf der Außenlufttemperatur Tam, der Flußrate Gw (berechnet aus der Leistung der Umwälzpumpe 62) des Wärmeträgers in der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61, der Menge an durch die Batterie 55 erzeugte Wärme (von dem Batterieregler 73 übertragen), der Batterietemperatur Tcell, der (von dem Batterieregler 73 übertragen) und der Soll-Wärmeträgertemperatur TWO, die der Sollwert der Wärmeträgertemperatur Tw ist.
  • Ferner berechnet ein F/B-Regelbetragsberechnungsabschnitt 99 einen F/B Regelbetrag ECHtwfb des Wärmeerzeugungs-Sollwerts durch PID oder PI Berechnungen, basierend auf der Soll-Wärmeträgertemperatur TWO und der Wärmeträgertemperatur Tw (von dem Batterieregler 73 übertragen). Nachfolgend werden der F/F Regelbetrag ECHtff, der durch den F/F-Regelbetragsberechnungsabschnitt 98 berechnet wurde, und der F/B Regelbetrag ECHtwfb, der durch den F/B-Regelbetragsberechnungsabschnitt 99 berechnet wurde, durch den Addierer 101 addiert, um durch die Grenzwertsetzeinheit 102 als ECHtw00 gesetzt zu werden.
  • In der Grenzwertsetzeinheit 102 wird ECHtw00 in den Grenzen eines unteren Wärmeerzeugungsgrenzwerts ECHtwLimLo (zum Beispiel, Stromzufuhr abgeschaltet) der Steuerung und eines oberen Wärmeerzeugungsgrenzwerts ECHtwLimHi der Steuerung addiert und als ECHtw0 gesetzt, und dann als Wärmeerzeugungs-Sollwert ECHtw, durch eine Wärmeträgerheizer-Aus-Steuereinheit 103, bestimmt. Daher, wenn der Wert ECHtw00 der durch den Addierer 101 addiert wurde innerhalb des oberen Wärmeerzeugungsgrenzwerts ECHtwLimHi und des unteren Wärmeerzeugungsgrenzwerts ECHtwLimLo ist und der EIN-AUS-Modus, welcher nachfolgend noch beschrieben wird, nicht gesetzt ist, ist der Wert ECHtw00 der Wärmeerzeugungs-Sollwert ECHtw (welcher die Menge an Wärmeerzeugung durch den Wärmeträgerheizer 63 wird). Im Normalbetriebsmodus steuert der Wärmepumpenregler 32 die Wärmeerzeugung des Wärmeträgerheizers 63 durch den Wärmeerzeugungs-Sollwert ECHtw, welcher basierend auf der Wärmeträgertemperatur Tw berechnet wird, so dass die Wärmeträgertemperatur Tw die Soll-Wärmeträgertemperatur TWO wird.
  • Im Übrigen, wenn ein Zustand in welchem der Wärmeerzeugungs-Sollwert ECHtw zu dem oben beschriebenen unteren Wärmeerzeugungsgrenzwert ECHtwLimLo wird, und die Wärmeträgertemperatur Tw steigt auf den oberen Grenzwert TwUL an, und der oberen Grenzwert TwUL sowie der untere Grenzwert TwLL sind über, respektive unter der Soll-Wärmeträgertemperatur TWO eingestellt, für eine voreingestellte Zeit tw1 anhält, schaltet die Wärmeträgerheizer-Aus-Steuereinheit 103 die Stromzufuhr des Wärmeträgerheizers 63 ab, um in einen EIN-AUS-Modus der EIN-AUS Steuerung des Wärmeträgerheizers 63 zu gelangen.
  • Im EIN-AUS-Modus des Wärmeträgerheizers 63 in dem Fall, wenn die Wärmeträgertemperatur Tw auf den unteren Grenzwert TwLL abgesenkt wird, wird der Wärmeträgerheizer 63 so mit Strom versorgt, dass er eine geringe Menge an Wärme erzeugt. Wenn die Wärmeträgertemperatur Tw auf den oberen Grenzwert TwUL ansteigt, wird die Stromzufuhr des Wärmeträgerheizers 63 wieder unterbrochen. In dieser Weise wird die Wärmeerzeugung (AN) des Wärmeträgerheizers und der Stopp (AUS) der Wärmeerzeugung mit einer niedrigen erzeugten Wärmemenge wiederholt. Sollte ein Zustand erreicht werden, in dem die Wärmeträgertemperatur Tw nicht höher wird als der untere Grenzwert TwLL, nachdem die Wärmeträgertemperatur auf den unteren Grenzwert TwLL abgesenkt wurde und die Stromzufuhr des Wärmeträgerheizers 63 eingeschaltet wurde und dieser Zustand für eine voreingestellte Zeit tw2 anhält, wird der EIN-AUS-Modus des Wärmeträgerheizers 63 beendet, um in den Normalbetriebsmodus zurückzukehren.
  • (13) Schutz des Kompressors 2, wenn der Kältemittelkreislauf R blockiert ist
  • Im Anschluss wird unter Bezugnahme auf 15 der Schutz des Kompressors 2 durch den Wärmepumpenregler 32 beschrieben, wenn der Kältemittelkreislauf R, der in Zusammenhang mit der Kühlung der Batterie 55 steht, blockiert ist. Wie oben beschrieben, wenn das Magnetventil 69 (Kälteanlage), welches den Einstrom von Kältemittel in den Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 steuert, aufgrund einer mechanischen Abnormalität oder einer Verstopfung blockiert ist, blockiert dies sofort den Kältemittelkreislauf R im Batteriekühlungsmodus (Einfach) (8). Ferner wird, sogar im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus (7), wenn das Magnetventil 69 (Kälteanlage) aufgrund einer mechanischen Abnormalität oder einer Verstopfung blockiert ist, der Kältemittelkreislauf blockiert, wenn das Magnetventil 35 (Fahrzeuginnenraum) geschlossen ist. Dies trifft außerdem zu, wenn der Kältemittelstromkanal 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64, die Abzweigleitung 67, welche an den Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 angeschlossen ist, und die Kältemittelleitung 71 verstopft sind (nachfolgend werden diese als Peripheriekreise des Magnetventils 69 bezeichnet).
  • Wenn der Kältemittelkreislauf R in dieser Weise blockiert ist, sammelt sich das Kältemittel (inklusive Öl), welches durch den Kompressor ausgestoßen wurde, in großer Menge im Außen-Wärmetauscher 7 an und das Kältemittel und Öl können nicht wieder zum Kompressor 2 zurückgeführt werden. Nach gewisser Zeit treten Verbrennungen im Kompressor 2 auf und ein Ausfall (Defekt) tritt in ihm auf. In solch einem Fall kann der Wärmepumpenregler 32 anhand des Signaltransfers und des Zustands der Spannung, eine elektrische Abnormalität des Magnetventils 69 erkennen, er kann jedoch elektrisch keine mechanische Abnormalität und eine Verstopfung erkennen.
  • (13-1) Kompressor Schutzsteuerung, wenn der Kältemittelkreislauf blockiert ist (Teil 1)
  • Der Wärmepumpenregler 32 der die Steuervorrichtung 11 bildet, führt die Schutzsteuerung folglich aus, um die Blockade des Kältemittelkreislaufs R zu erkennen, welche dann auftritt, wenn das Magnetventil 35 (Fahrzeuginnenraum) im Batteriekühlungsmodus (Einfach) und im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus geschlossen ist, basierend auf dem Grad der Verringerung der Wärmeträgertemperatur Tw (ein Index, der die Temperatur der Batterie 55 (Fahrzeuggerät) angibt), und um in der vorliegenden Ausführungsform den Kompressor 2 anzuhalten.
  • 15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Bestimmung der Blockade im Kältemittelkreislauf R zeigt, die durch den Wärmepumpenregler 32 und mit einer Schutzsteuerung des Kompressors 2 ausgeführt wird, wenn der Kältemittelkreislauf R blockiert ist. Der Wärmepumpenregler 32 bestimmt in Schritt S1 der 15, ob die oben beschriebene Batteriekühlungsanfrage des Batteriereglers 73 eingegeben wurde oder nicht. Wenn die Batteriekühlungsanfrage wie oben beschrieben gestellt wurde, tritt der Wärmepumpenregler 32 in einen Betriebsmodus ein, um die Batterie 55 in jedem der Batteriekühlungsmodus (Einfach), dem Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus, oder dem Klimatisierungs- (Priorität) + Batteriekühlungsmodus zu kühlen. Wenn die Batteriekühlungsanfrage in Schritt S1 gestellt wurde, schreitet der Wärmepumpenregler 32 zu Schritt S2 fort, um zu bestimmt, ob das Magnetventil 69 (Kälteanlage) eine elektrische Abnormalität besitzt oder nicht. das heißt, aufgrund des Vorhandenseins von Schritt S2, stellt der Wärmepumpenregler fest, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, indem dies von einer elektrischen Abnormalität des Magnetventils 69 unterschieden wird.
  • Wenn keine elektrische Abnormalität im Magnetventil 69 im Schritt S2 aufgetreten ist, fährt der Wärmepumpenregler 32 zu Schritt S3 fort, um zu bestimmen, ob beim letzten Mal (vorheriger Abtastzyklus) eine Batteriekühlungsanfrage gestellt wurde oder nicht. Wenn keine Batteriekühlungsanfrage vorliegt, schreitet der Wärmepumpenregler 32 zu Schritt S4 fort, wobei wenn eine Batteriekühlungsanfrage vorliegt, der Wärmepumpenregler 32 zu Schritt S5 fortschreitet. In Schritt S4 wird die aktuelle Wärmeträgertemperatur Tw durch den Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76 gemessen und in einem Speicher 32M als Wärmeträgertemperatur Twinit, unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung, abgespeichert. Der Wärmepumpenregler 32 setzt die Wärmeträgertemperatur Tw, wenn die Batteriekühlungsanfrage in Schritt S4 eingegeben wird (zu Beginn der Kühlung der Batterie 55), auf die Wärmeträgertemperatur Twinit unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung.
  • Als nächstes bestimmt der Wärmepumpenregler 32 in Schritt S5, ob oder nicht festgestellt wurde, dass ein Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als ein voreingestellter Wert der Drehzahl NC1 (zum Beispiel 3000 u/min, usw.), und die Differenz (Twinit-Tw) zwischen der Wärmeträgertemperatur Twinit, die unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung im Speicher 32M abgespeichert wurde und der aktuellen Wärmeträgertemperatur Tw, kleiner ist als ein voreingestellter Wert T1, für eine voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung).
  • Die oben genannte Differenz (Twinit-Tw) drückt den Grad der Verringerung der Wärmeträgertemperatur Tw seit dem Beginn der Kühlung der Batterie 55 aus. Im Übrigen kann an Stelle einer solchen Differenz, zum Beispiel, ein Verhältnis (Twinit/Tw) oder dergleichen als Grad der Verringerung in der Wärmeträgertemperatur Tw übernommen werden, aber in dieser Ausführungsform wird die Differenz genutzt. Als nächstes, wenn die oben genannte Bedingung nicht festgestellt wurde, fährt der Wärmepumpenregler von Schritt S5 zu einer anderen Steuerung fort.
  • Wenn in diesem Fall der Kältemittelkreislauf aufgrund einer mechanischen Abnormalität oder einer Verstopfung des Magnetventils 69 blockiert ist oder dessen Peripheriekreis aufgrund einer Verstopfung blockiert ist, wird das Kältemittel nicht im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 umgewälzt, auch wenn der Kompressor 2 mit einer Drehzahl NC betrieben wird, die höher ist als die Drehzahl NC1. Deshalb wird der Wärmeträger, der durch den Wärmeträgerstromkanal 64A strömt, nicht gekühlt. Folglich weicht die Wärmeträgertemperatur Tw kaum von der Wärmeträgertemperatur Twinit unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung ab, und die oben genannte Differenz (Twinit-Tw) wird kleiner als der voreingestellte Wert T1.
  • Wenn ein solcher Zustand für die voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung wurde festgestellt), fährt der Wärmepumpenregler 32 von Schritt S5 zu Schritt S6 fort, um festzustellen, ob eine Abnormalität (mechanische Abnormalität) im Magnetventil 69 (Kälteanlage) besteht oder ob das Magnetventil 69 und seine Peripheriekreise verstopft sind, so dass der Kältemittelkreislauf R verstopft ist, und inkrementiert die Zahl der Feststellungen (gespeichert in dem Speicher 32M). Als nächstes fährt der Wärmepumpenregler zu Schritt S7 fort, um festzustellen, ob die Anzahl an Feststellungen der Abnormalität (Anzahl der Feststellungen einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R) des Magnetventils 69 einem voreingestellten Wert n1 entspricht oder diesen übertrifft (zum Beispiel: 3-mal), oder nicht. Falls die voreingestellte Anzahl n1 nicht erreicht wurde, schreitet der Wärmepumpenregler zu einer anderen Steuerung fort.
  • Wenn die Anzahl an Feststellungen der Abnormalität des Magnetventils 69 (Anzahl der Feststellungen einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R) den voreingestellten Wert n1 in Schritt S7 erreicht oder diesen überschreitet, fährt der Wärmepumpenregler 32 zu Schritt S8 fort, um festzustellen ob die mechanische Abnormalität im Magnetventil 69 auftritt, oder ob das Magnetventil 69 und seine Peripheriekreise verstopft sind und dadurch den Kältemittelkreislauf R blockieren, und hält dann den Kompressor 2 an.
  • Demnach hält der Wärmepumpenregler 32 den Kompressor 2 basierend auf einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R an. Daher wird es ermöglicht, bereits im Vorfeld den Ausfall des Kompressors 2, welcher durch die Blockade des Kältemittelkreislaufs R zur Kühlung der Batterie 55 verursacht wird, zu vermeiden, und es wird ermöglicht, die Zuverlässigkeit zu steigern.
  • Insbesondere stellt in dieser Ausführungsform, wenn ein Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als eine voreingestellte Drehzahl NC1, und der Grad der Verringerung der Wärmeträgertemperatur Tw (ein Index, der die Temperatur der Batterie 55 angibt) kleiner ist als ein voreingestellter Wert T1, für eine voreingestellte Zeit t1 anhält, der Wärmepumpenregler 32 fest, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist. Daher wird es ermöglicht, dass mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann, dass der Kältemittelkreislauf R, aufgrund einer Abnormalität oder einer Verstopfung des Magnetventils 69 oder dessen Peripheriekreis, blockiert ist. Es ist daher möglich im Vorfeld eine falsche Bestimmung einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R zu verhindern, wenn dieser gar nicht blockiert ist, und die Unannehmlichkeit zu verhindern, dass er für eine lange Zeit sich selbst überlassen wird, wenn er blockiert ist.
  • Ferner wird es in dieser Ausführungsform, da der Wärmepumpenregler 32 die Blockade des Kältemittelkreislaufs R feststellte, indem er sie von einer elektrischen Abnormalität des Magnetventils 69 (Kälteanlage) abgrenzt, ermöglicht klarzustellen, dass die Blockade auf Grund einer mechanischen Abnormalität des Magnetventils 69 und der Verstopfung seiner Peripheriekreise aufgetreten ist und einen Austausch der Teile anzuregen.
  • Ferner stellt in dieser Ausführungsform, wenn der Wärmepumpenregler 32 feststellt, dass die Anzahl der Blockierungen des Kältemittelkreislaufs R größer ist als die voreingestellte Zahl n1, der Wärmepumpenregler 32 die Blockade des Kältemittelkreislaufs R fest und hält den Kompressor 2 an. Es ist daher möglich die Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass der Kompressor 2 auf Grund einer falschen Feststellung angehalten wurde.
  • (13-2) Mitteilung eines Kompressor Schutzhalts auf Grund einer Blockade des Kältemittelkreislaufs
  • Wenn in dieser Ausführungsform der Kompressor 2 basierend auf einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R angehalten wurde, teilt der Wärmepumpenregler 32 das dem Klimaregler 45 mit. Nach Erhalt dieser Mitteilung zeigt der Klimaregler 45 auf dem Display 53A des Klimatisierungsbetriebsteils 53 an, dass der Kompressor 2 auf Grund einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R angehalten wurde (voreingestellte Benachrichtigungsoperation). Folglich ist es möglich einem Benutzer mitzuteilen, dass eine Blockade im Kältemittelkreislauf R auf Grund eines mechanischen Defekts des Magnetventils 69 oder dergleichen aufgetreten ist und diesen zu einer schnellen Reaktion darauf anzuregen.
  • (13-3) Betrieb der Umwälzpumpe nach anhalten des Kompressors
  • Ferner fährt in dieser Ausführungsform der Wärmepumpenregler 32 mit dem Betrieb der Umwälzpumpe 62 der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 fort, selbst wenn der Kompressor 2 auf Grund einer Blockade im Kältemittelkreislauf R, wie oben beschrieben, angehalten wurde. Daher wird die Zirkulation des Wärmeträgers zu der Batterie 55 fortgesetzt. Selbst wenn der Wärmeträger nicht durch das Kältemittel gekühlt wird, zirkuliert es in der Wärmeträgerleitung 66, um von der Außenluft gekühlt zu werden. Aufgrund dessen ist es möglich, selbst nachdem der Kompressor 2, auf Grund einer Blockade im Kältemittelkreislauf R, angehalten worden ist, einen Anstieg in der Temperatur der Batterie 55, durch die Zirkulation des Wärmeträgers, so weit wie möglich zu vermeiden.
  • (13-4) Neustart des Kompressors (Teil 1)
  • Der Wärmepumpenregler 32 erlaubt es den Kompressor 2 nach Ablauf einer voreingestellten Zeit nach dem Anhalten des Kompressors 2 neu zu starten, basierend auf der Tatsache, dass der Kältemittelkreislauf R, wie oben beschrieben, blockiert ist. Folglich ist es möglich im Vorfeld die Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass zum Zeitpunkt des Neustarts auf der Ansaugseite des Kompressors 2 ein negativer Druck entsteht.
  • (13-5) Neustart des Kompressors (Teil 2)
  • Alternativ erlaubt der Wärmepumpenregler 32 den Neustart des Kompressors 2, wenn die Kältemittelsaugtemperatur Ts des Kompressors 2, die von dem Saugtemperatursensor 46 gemessen wird, einen voreingestellten Wert erreicht oder diesen übertrifft. Dies erlaubt überdies im Vorfeld die Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass zum Zeitpunkt des Neustarts auf der Ansaugseite des Kompressors 2 ein negativer Druck entsteht.
  • [Ausführungsform 2]
  • (13-6) Kompressor Schutzsteuerung, wenn der Kältemittelkreislauf geschlossen ist (Teil 2)
  • Als nächstes wird ein weiters Beispiel der Schutzsteuerung des Kompressors 2, wenn der Kältemittelkreislauf R geschlossen ist, mit Bezug auf 16 beschrieben. In dieser Ausführungsform führt der Wärmepumpenregler 32 eine Schutzsteuerung aus, um eine Blockade des Kältemittelkreislaufs R, erzeugt wenn das Magnetventil 35 (Fahrzeuginnenraum) geschlossen ist, im Batteriekühlungsmodus (Einfach) und im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus, basierend auf dem Grad der Verringerung der Temperatur des Wärmeträgers vor und nach dem Wärmetausch mit dem Kältemittel im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64, festzustellen, und um den Kompressor 2 anzuhalten.
  • 16 ist ein Flussdiagramm, das die Feststellung einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R, wie sie durch den Wärmepumpenregler 32 ausgeführt wird und die Schutzsteuerung des Kompressors 2, wenn der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, zeigt. Im Übrigen kann angenommen werden, dass Schritte in 16, die mit den Bezugszeichen wie in 15 bezeichnet werden, dieselben oder ähnliche Operation bezeichnen, weshalb die Beschreibung dieser ausgespart wurde. In dieser Ausführungsform wird der Schritt S5A der 16 an Stelle des Schritts S5 der 15 ausgeführt.
  • In diesem Fall stellt in Schritt S5A der Wärmepumpenregler 32 fest, ob oder ob nicht ein Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als die oben beschriebene voreingestellte Drehzahl NC1, und eine Differenz (Twin-Tw) zwischen der Wärmeträgereinlasstemperatur Twin (Temperatur des Wärmeträgers vor dem Wärmetausch mit dem Kältemittel im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64), welche vom Wärmeträgereinlasstemperatursensor 75 gemessen wird, und der Wärmeträgertemperatur Tw (Temperatur des Wärmeträgers nach dem Wärmetausch mit dem Kältemittel im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64), welche vom Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76 gemessen wird, kleiner ist als ein voreingestellter Wert T2, für eine voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung).
  • Die oben genannte Differenz (Twin-Tw) beschreibt den Grad der Verringerung der Temperatur des Wärmeträgers vor und nach dem Wärmetausch mit dem Kältemittel im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64. Im Übrigen kann an Stelle einer solchen Differenz, zum Beispiel, ein Verhältnis (Twin/Tw) oder dergleichen als Grad der Verringerung in der Wärmeträgertemperatur Tw übernommen werden, aber in dieser Ausführungsform wird die Differenz genutzt. Als nächstes, wenn die oben genannte Bedingung nicht festgestellt wurde, fährt der Wärmepumpenregler von Schritt S5A zu einer an anderen Steuerung fort.
  • Wenn in diesem Fall der Kältemittelkreislauf aufgrund einer mechanischen Abnormalität oder einer Verstopfung des Magnetventils 69 blockiert ist oder dessen Peripheriekreis ist blockiert auf Grund einer Verstopfung, wird das Kältemittel nicht im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 umgewälzt, auch wenn der Kompressor 2 mit einer Drehzahl NC betrieben wird, die höher ist als die Drehzahl NC1. Deshalb wird der Wärmeträger, der durch den Wärmeträgerstromkanal 64A strömt, nicht gekühlt. Folglich weicht die Wärmeträgertemperatur Tw kaum von der Wärmeträgereinlasstemperatur Twin ab, und die oben genannte Differenz (Twin-Tw) wird kleiner als der voreingestellte Wert T2.
  • Wenn ein solcher Zustand für die voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung wurde festgestellt), fährt der Wärmepumpenregler 32 von Schritt S5A zu Schritt S6 fort, und führt danach ein schützendes Anhalten des Kompressors 2 in denselben Schritten S6 bis S8, wie oben beschrieben, aus. Daher ist es möglich, selbst wenn festgestellt wurde, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, in einem Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als die voreingestellte Drehzahl NC1, und der Grad der Verringerung der Wärmeträgertemperatur Tw nach Wärmetausch mit dem Kältemittel kleiner ist als der voreingestellte Wert T2, für eine voreingestellte Zeit n1 anhält, mit Genauigkeit festzustellen, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist und einen Schutz des Kompressors 2 zu ermöglichen.
  • Im Übrigen führt in dieser Ausführungsform der Wärmepumpenregler 32 die Benachrichtigungen über die Schutzabschaltung des Kompressors 2 auf Grund der Blockade des Kältemittelkreislaufs R im oben genannten (13-2) aus, den Betrieb der Umwälzpumpe nach Abschaltung des Kompressors im oben genannten (13-3), und den Neustart des Kompressors in den oben genannten (13-4) und (13-5).
  • [Ausführungsform 3]
  • (13-7) Kompressor Schutzsteuerung, wenn der Kältemittelkreislauf blockiert ist (Teil 3)
  • Als nächstes wird ein weiteres Beispiel der Schutzsteuerung des Kompressors 2, wenn der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, in Bezug auf 17 beschrieben. In dieser Ausführungsform führt der Wärmepumpenregler 32 die Schutzsteuerung aus, um eine Blockade des Kältemittelkreislaufs R festzustellen, wenn das Magnetventil 35 (Fahrzeuginnenraum) geschlossen ist, innerhalb des Batteriekühlungsmodus (Einfach) und im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus, basierend auf dem Grad der Abweichung einer Kühlkapazität Pchiller der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 (mit einem Wärmeträgerumwälzgerät) von einer Kühlkapazität Pcomp des Kompressors 2, und den Kompressor 2 anzuhalten.
  • 17 ist ein Flussdiagramm, das die Feststellung einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R, wie sie durch den Wärmepumpenregler 32 ausgeführt wird und die Schutzsteuerung des Kompressors 2, wenn der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, zeigt. Im Übrigen kann angenommen werden, dass Schritte in 17, die mit den Bezugszeichen wie in 15 bezeichnet werden, dieselben oder ähnliche Operation bezeichnen, weshalb die Beschreibung dieser ausgespart wurde. In dieser Ausführungsform wird der Schritt S5B der 17 an Stelle des Schritts S5 der 15 ausgeführt.
  • In Schritt S5B in dieser Ausführungsform stellt der Wärmepumpenregler 32 fest, ob oder nicht ein Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als die oben beschriebene voreingestellte Drehzahl NC1, und eine Differenz (Pcomp-Pchiller) zwischen der Kühlkapazität Pcomp des Kompressors 2 und der Kühlkapazität Pchiller der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61, größer ist als ein voreingestellter Wert P1, für eine voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung).
  • Die Kühlkapazität Pcomp des Kompressors 2 wird berechnet basierend auf der Drehzahl NC des Kompressors 2. Ferner wird die Kühlkapazität Pchiller der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 basierend auf der Differenz (Twin-Tw) zwischen der Wärmeträgereinlasstemperatur Twin (die Temperatur des Wärmeträgers vor dem Wärmetausch mit dem Kältemittel im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64), welcher von dem Wärmeträgereinlasstemperatursensor 75 gemessen wird, und der Wärmeträgertemperatur Tw (die Temperatur des Wärmeträgers nach Wärmetausch mit dem Kältemittel im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64), welcher von dem Wärmeträgerauslasstemperatursensor 76 gemessen wird, und der Umwälzmenge des Wärmeträgers der durch den Wärmeträgerstromkanal 64A fließt (dies wird aus der Drehzahl der Umwälzpumpe 62 abgeleitet).
  • Im Übrigen kann an Stelle einer solchen Differenz zum Beispiel ein Verhältnis (Pcomp/Pchiller) oder dergleichen als Grad der Verringerung in der Abweichung der Pchiller von Pcomp übernommen werden, aber in dieser Ausführungsform wird die Differenz genutzt. Als nächstes, wenn die oben genannte Bedingung nicht festgestellt wurde, fährt der Wärmepumpenregler von Schritt S5B zu einer an anderen Steuerung fort.
  • Wenn in diesem Fall der Kältemittelkreislauf aufgrund einer mechanischen Abnormalität oder einer Verstopfung des Magnetventils 69 blockiert ist oder dessen Peripheriekreis ist blockiert aufgrund einer Verstopfung, wird das Kältemittel nicht im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 umgewälzt, auch wenn der Kompressor 2 mit einer Drehzahl NC betrieben wird, die höher ist als die Drehzahl NC1. Deshalb wird der Wärmeträger, der durch den Wärmeträgerstromkanal 64A strömt, nicht gekühlt. Dementsprechend weicht die Kühlkapazität Pchiller der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 deutlich von der Kühlkapazität Pcomp des Kompressors 2 ab und die oben genannten Differenz (Pcomp-Pchiller) wird größer als der voreingestellte Wert P1.
  • Wenn ein solcher Zustand für die voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung wurde festgestellt), fährt der Wärmepumpenregler 32 von Schritt S5B zu Schritt S6 fort, und führt danach ein schützendes Anhalten des Kompressors 2 in denselben Schritten S6 bis S8, wie oben beschrieben, aus. Daher ist es möglich, selbst wenn festgestellt wurde, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, in einem Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als die voreingestellte Drehzahl NC1, und der Grad der Abweichung der Kühlkapazität Pchiller der Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61 von der Kühlkapazität Pcomp des Kompressors 2 größer ist als der voreingestellte Wert P1, für eine voreingestellte Zeit t1 anhält, mit Genauigkeit festzustellen, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist und einen Schutz des Kompressors 2 zu ermöglichen.
  • Im Übrigen führt in dieser Ausführungsform der Wärmepumpenregler 32 die Benachrichtigungen über die Schutzabschaltung des Kompressors 2 auf Grund der Blockade des Kältemittelkreislaufs R in dem oben genannten (13-2) aus, den Betrieb der Umwälzpumpe nach Abschaltung des Kompressors in dem oben genannten (13-3), und den Neustart des Kompressors in den oben genannten (13-4) und (13-5).
  • [Ausführungsform 4]
  • (13-8) Kompressor Schutzsteuerung, wenn der Kältemittelkreislauf blockiert ist (Teil 4)
  • Als nächstes wird ein weiteres Beispiel der Schutzsteuerung des Kompressors 2, wenn der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, in Bezug auf 17 beschrieben. In dieser Ausführungsform führt der Wärmepumpenregler 32 die Schutzsteuerung aus, um eine Blockade des Kältemittelkreislaufs R festzustellen, wenn das Magnetventil 35 (Fahrzeuginnenraum) geschlossen ist, innerhalb des Batteriekühlungsmodus (Einfach) und im Batteriekühlungs- (Priorität) + Klimatisierungsmodus, basierend auf dem Grad der Verringerung der Batterietemperatur Tcell (Index der die Temperatur der Batterie 55 (Fahrzeuginnenraumgerät) angibt), und um den Kompressor 2 anzuhalten.
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das die Feststellung einer Blockade des Kältemittelkreislaufs R, wie sie durch den Wärmepumpenregler 32 ausgeführt wird und die Schutzsteuerung des Kompressors 2, wenn der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, zeigt. Im Übrigen kann angenommen werden, dass Schritte in 18, die mit den Bezugszeichen wie in 15 bezeichnet werden, dieselben oder ähnliche Operation bezeichnen, weshalb die Beschreibung dieser ausgespart wurde. In dieser Ausführungsform werden die Schritte S4A und S5C der 18 an Stelle des Schritts S5 der 15 ausgeführt.
  • In diesem Fall wird in Schritt S4A die aktuelle Batterietemperatur Tcell mithilfe des Batterietemperatursensors 77 gemessen und im Speicher 32M als eine Batterietemperatur Tcellinit, unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung, abgespeichert. Demnach setzt der Wärmepumpenregler 32 die Batterietemperatur Tcell, wenn die Batteriekühlungsanfrage in Schritt S4A eingeben wird (zu Beginn der Kühlung der Batterie 55) unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung auf die Batterietemperatur Tcellinit.
  • Als nächstes stellt in diesem Fall in Schritt S5C der Wärmepumpenregler 32 fest, ob oder nicht ein Zustand festgestellt wurde, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als ein voreingestellter Wert der Drehzahl NC1, und die Differenz (Tcellinit-Tcell) zwischen der Batterietemperatur Tcellinit, die unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung im Speicher 32M abgespeichert wurde und der aktuellen Batterietemperatur Tcell, kleiner ist als ein voreingestellter Wert T1, für eine voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung).
  • Die oben genannte Differenz (Tcellinit-Tcell) drückt den Grad der Verringerung der Batterietemperatur Tcell seit dem Beginn der Kühlung der Batterie 55 aus. Im Übrigen kann an Stelle einer solchen Differenz, zum Beispiel, ein Verhältnis (Tcellinit-Tcell) oder dergleichen als Grad der Verringerung in der Batterietemperatur Tcell übernommen werden, aber in dieser Ausführungsform wird die Differenz genutzt. Als nächstes, wenn die oben genannte Bedingung nicht festgestellt wurde, fährt der Wärmepumpenregler von Schritt S5C zu einer an anderen Steuerung fort.
  • Wenn in diesem Fall der Kältemittelkreislauf auf Grund einer mechanischen Abnormalität oder einer Verstopfung des Magnetventils 69 blockiert ist oder dessen Peripheriekreis auf Grund einer Verstopfung blockiert ist, wird das Kältemittel nicht im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 umgewälzt, auch wenn der Kompressor 2 mit einer Drehzahl NC betrieben wird, die höher ist als die Drehzahl NC1. Deshalb wird der Wärmeträger, der durch den Wärmeträgerstromkanal 64A strömt, nicht gekühlt und die Batterie 55 wird ebenfalls nicht gekühlt. Folglich weicht die Batterietemperatur Tcell kaum von der Batterietemperatur Tcellinit unmittelbar vor Beginn der Batteriekühlung ab, und die oben genannte Differenz (Tcellinit-Tcell) wird kleiner als der voreingestellte Wert T1.
  • Wenn ein solcher Zustand für die voreingestellte Zeit t1 oder länger anhält (Entscheidungsbedingung wurde festgestellt), fährt der Wärmepumpenregler 32 von Schritt S5C zu Schritt S6 fort, und führt danach ein schützendes Anhalten des Kompressors 2 in denselben Schritten S6 bis S8, wie oben beschrieben, aus. Daher ist es möglich, selbst wenn festgestellt wurde, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, in einem Zustand, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als die voreingestellte Drehzahl NC1, und der Grad der Verringerung der Batterietemperatur Tcell (Index der die Temperatur der Batterie 55 angibt) kleiner ist als ein voreingestellter Wert T1, für eine voreingestellte Zeit t1 anhält, mit Genauigkeit festzustellen, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist und einen Schutz des Kompressors 2 zu ermöglichen.
  • Im Übrigen führt in dieser Ausführungsform der Wärmepumpenregler 32 die Benachrichtigungen über die Schutzabschaltung des Kompressors 2 auf Grund der Blockade des Kältemittelkreislaufs R in dem oben genannten (13-2) aus, den Betrieb der Umwälzpumpe nach Abschaltung des Kompressors in dem oben genannten (13-3), und den Neustart des Kompressors in den oben genannten (13-4) und (13-5).
  • Im Übrigen ist in dieser Ausführungsform die Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61, welche eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, in einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 enthalten, die das innere eines Fahrzeugs klimatisieren kann, aber die Erfindungen, Anspruch 13 ausgenommen, sind nicht darauf beschränkt und sind zudem wirksam für ein eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung die lediglich die Temperatur der Batterie 55 (Fahrzeuginnenraumgerät) regelt ohne den Innenraum des Fahrzeugs zu klimatisieren.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform die Gerätetemperatureinstellvorrichtung 61, welche den Wärmeträger zwischen der Batterie 55 und dem Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 umwälzt, genutzt und dadurch die Batterie 55 durch das Kältemittel über den Wärmeträger gekühlt. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Anstatt des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 kann auch ein Wärmetauscher für Wärmeabsorption, welcher direkt Wärme mit der Batterie 55 austauscht, bereitgestellt werden und das Kältemittel kann Wärme in diesem Wärmetauscher absorbieren, um die Batterie 55 zu kühlen.
  • In diesem Fall wird wie bereits im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel 4 die Batterietemperatur Tcell genutzt und es kann festgestellt werden, dass der Kältemittelkreislauf R blockiert ist, wenn ein Zustand auftritt, in dem die Drehzahl NC des Kompressors 2 höher ist als die voreingestellte Drehzahl NC1, und der Grad der Verringerung der Batterietemperatur Tcell (Index, der die Temperatur der Batterie 55 angibt) kleiner ist als ein voreingestellter Wert T1, für eine voreingestellte Zeit t1 anhält.
  • Ferner sind die Konfigurationen und die numerischen Werte des Kältemittelkreislaufs R, wie er in den Ausführungsformen beschrieben wurde, nicht auf diese limitiert. Es erübrigt sich zu erwähnen, dass sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung geändert werden können, ohne dass dies zu einer Abweichung von der Grundidee der vorliegenden Erfindung führt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugklimatisierungseinrichtung
    2
    Kompressor
    4
    Radiator (Innen-Wärmetauscher)
    6
    Außen-Expansionsventil
    7
    Außen-Wärmetauscher (Wärmetauscher für Strahlungswärme)
    8
    Innen-Expansionsventil
    9
    Wärmeabsorber
    11
    Steuervorrichtung
    32
    Wärmepumpenregler (bildet ein Bestandteil der Steuervorrichtung)
    35
    Magnetventil (Fahrzeuginnenraum)
    45
    Klimaregler (bildet ein Bestandteil der Steuervorrichtung)
    55
    Batterie (Fahrzeuginnenraumgerät)
    61
    Gerätetemperatureinstellvorrichtung (Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung, Wärmeträgerumwälzkreislauf)
    62
    Umwälzpumpe
    64
    Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher (Wärmetauscher für Wärmeabsorption)
    66
    Wärmeträgerleitung
    68
    Hilfsexpansionsventil
    69
    Magnetventil (Kälteanlage)
    73
    Batterieregler
    75
    Wärmeträgereinlasstemperatursensor
    76
    Wärmeträgerauslasstemperatursensor
    77
    Batterietemperatursensor
    R
    Kältemittelkreislauf
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014213765 [0003]
    • JP 5860360 [0003]
    • JP 5860361 [0003]

Claims (13)

  1. Eine Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung, welche als Temperatureinstellvorrichtung für die Einstellung der Temperatur eines Fahrzeuginnenraumgeräts dient, aufweisend: einen Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, einem wärmeabstrahlenden Wärmetauscher, um dem Kältemittel das Abstrahlen von Wärme zu ermöglichen, und einem wärmeabsorbierenden Wärmetauscher, um dem Kältemittel das Absorbieren von Wärme zu ermöglichen, um das Fahrzeuginnenraumgerät zu kühlen; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung den Kompressor auf Grund einer Blockade des Kältemittelkreislaufs anhält.
  2. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Verringerung eines Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, kleiner ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält, die Steuervorrichtung feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist.
  3. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts ist.
  4. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeuginnenraumgerät ein Wärmeträgerumwälzgerät aufweist, welches einen Wärmeträger umwälzt, wobei der wärmeabsorbierende Wärmetauscher den Wärmeträger mit dem Kältemittel kühlt und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger kühlt, und wobei der Index, der die Temperatur des Fahrzeuginnenraumgeräts angibt, die Temperatur des Wärmeträgers ist.
  5. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeuginnenraumgerät ein Wärmeträgerumwälzgerät aufweist, welches einen Wärmeträger umwälzt, wobei der wärmeabsorbierende Wärmetauscher den Wärmeträger mit dem Kältemittel kühlt und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger kühlt, und wobei, wenn ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen und der Grad der Verringerung der Temperatur des Wärmeträgers nach dem Wärmeaustausch mit dem Kältemittel kleiner ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält, die Steuervorrichtung feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist.
  6. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeuginnenraumgerät ein Wärmeträgerumwälzgerät aufweist, welches einen Wärmeträger umwälzt, wobei der wärmeabsorbierende Wärmetauscher den Wärmeträger mit dem Kältemittel kühlt und das Fahrzeuginnenraumgerät durch den Wärmeträger kühlt, und wobei, wenn ein Zustand, in dem die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors höher ist als eine voreingestellte Anzahl an Umdrehungen, und der Grad der Abweichung einer Kühlkapazität des Wärmeträgerumwälzgeräts von der Kühlkapazität des Kompressors größer ist als ein voreingestellter Wert, eine voreingestellte Zeit anhält, die Steuervorrichtung feststellt, dass der Kältemittelkreislauf blockiert ist.
  7. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei selbst nach Anhalten des Kompressors die Steuervorrichtung den Wärmeträger mit dem Wärmeträgerumwälzgerät umwälzt.
  8. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kältemittelkreislauf ein Ventilgerät aufweist, welches den Einstrom des Kältemittels in den wärmeabsorbierenden Wärmetauscher regelt, und wobei die Steuervorrichtung die Blockade des Kältemittelkreislaufs in Abgrenzung von einer elektrischen Abnormalität des Ventilgeräts feststellt.
  9. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei, wenn die Steuervorrichtung öfter als eine voreingestellte Anzahl an Malen eine Blockade des Kältemittelkreislaufs feststellt, die Steuervorrichtung den Kompressor anhält.
  10. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei nach Anhalten des Kompressors die Steuervorrichtung das erneute Anfahren des Kompressors nach Ablaufen einer voreingestellten Zeit zulässt.
  11. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei, wenn die Temperatur des Kältemittels auf der Ansaugseite des Kompressors größer oder gleich einem voreingestellten Wert wird, die Steuervorrichtung das erneute Anfahren des Kompressors zulässt.
  12. Die Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuervorrichtung ein voreingestelltes Benachrichtigungsgerät umfasst, und wobei, wenn der Kompressor auf Grund der Blockade des Kältemittelkreislaufs angehalten wird, das Benachrichtigungsgerät eine voreingestellte Benachrichtigungsoperation ausführt.
  13. Eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung mit einer Fahrzeuginnenraumgerät-Temperatureinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Kältemittelkreislauf außerdem einen Innenraumwärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen Luft, die dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird, und dem Kältemittel und einen Außenwärmetauscher als den wärmeabstrahlenden Wärmetauscher aufweist, welcher außerhalb des Fahrzeuginnenraums angebracht ist und den Fahrzeuginnenraum mit dem Innenraumwärmetauscher klimatisiert.
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