DE69629659T2

DE69629659T2 - Fahrzeugklimaanlage mit verbessertem Frostschutz

Info

Publication number: DE69629659T2
Application number: DE69629659T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kariya-city Itoh; Kunio Kariya-city Iritani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: EP0788910A2; US5704217A; JPH09142139A; EP0788910B1; DE69629659D1; EP0788910A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, bei welcher ein Kondensator und ein Verdampfapparat beide zum Bilden eines Kühlkreislaufs als Innenwärmetauscher bzw. Außenwärmetauscher eingesetzt werden, um so eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Kondensationswärme in dem Kondensator zu heizen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In der oben beschriebenen Klimaanlage funktioniert der Außenwärmetauscher im Heizbetrieb als Verdampfapparat. Demgemäß bildet sich in dem Fall, dass die Temperatur der Außenluft niedrig ist (z. B. nahe 0°C) und die Luftfeuchtigkeit hoch ist, Raureif auf dem Außenwärmetauscher. Falls der Heizbetrieb in einem solchen Raureifbildungszustand fortgesetzt wird, wächst der Raureif mit der Betriebszeit, wodurch eine Reduzierung der Heizkapazität (Wirkungsgrad COP) verursacht wird. Um ein solches Problem zu lösen, wurden mehrere Erfindungen vorgeschlagen, wie zum Beispiel in der JP-A-4-278153 und der JP-A-5-77636 offenbart.
Gemäß der in der JP-A-4-278153 offenbarten Erfindung wird, wenn sich Raureif auf einem Außenwärmetauscher bildet, ein Entfrostungsvorgang in einer solchen Weise durchgeführt, dass der Öffnungsgrad eines Expansionsventils vergrößert und die Menge der zu einem Innenwärmetauscher zuzuführenden Luft verringert wird. In diesem Fall funktionieren, da der Öffnungsgrad des Expansionsventils vergrößert ist, sowohl der Innenwärmetauscher als auch der Außenwärmetauscher als Kondensator. Da ferner die Menge der zu dem Innentauscher zuzuführenden Luft verringert wird, wird eine abgestrahlte Wärmemenge in dem Innentauscher reduziert, und demgemäß wird eine abgestrahlte Wärmemenge in dem Außenwärmetauscher erhöht. Auf diese Weise wird der auf dem Außenwärmetauscher gebildete Raureif abgetaut, während die Fahrgastzelle durch den Innenwärmetauscher weiter geheizt wird.
Gemäß der in der JP-A-5-77636 offenbarten Erfindung funktioniert in einem Heizbetrieb zum Heizen der Fahrgastzelle ein Innenwärmetauscher als Kondensator und ein Außen wärmetauscher als Verdampfapparat. In einem Entfrostungsbetrieb für den Außenwärmetauscher wird durch Öffnen eines Nebenrohrs zum Einleiten eines aus einem Kompressor ausgegebenen Kältemittels direkt zu dem Außenwärmetauscher, um so an dem Innenwärmetauscher und einem Expansionsventil vorbei zu strömen, ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels dem Außenwärmetauscher zugeführt. Auf diese Weise funktioniert der Außenwärmetauscher dann als Kondensator, und der Raureif wird durch die Kondensationswärme in dem Außenwärmetauscher abgetaut.
Da zu diesem Zeitpunkt ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in dem Nebenrohr strömt, wird die Wärmeleistung des Innenwärmetauschers reduziert. Demgemäß wird, wenn der Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus zu diesem Zeitpunkt ein Außenlufteinleitungsmodus ist, der Außenlufteinleitungsmodus auf 1/3 Außenlufteinleitungsmodus verändert. Als Ergebnis wird die Menge der von einem Außenlufteinlass eingeleiteten kalten Außenluft auf etwa 1/3 der Luftmenge im vollen Außenlufteinleitungsmodus reduziert, und warme Innenluft wird eingeleitet, deren Menge den übrigen 2/3 der Luftmenge im vollen Außenlufteinleitungsmodus entspricht. Auf diese Weise kann im Vergleich zu dem anfänglichen Heizbetrieb im vollen Außenlufteinleitungsmodus wärmere Luft in die Fahrgastzelle zugeführt werden.
Als Ergebnis kann, obwohl die Heizleistung des Innenwärmetauschers reduziert ist, eine Verringerung der Temperatur in der Fahrgastzelle minimiert werden.
In beiden oben beschriebenen Erfindungen funktionieren sowohl der Innenwärmetauscher als auch der Außenwärmetauscher als Kondensatoren, um den Außenwärmetauscher zu entfrosten. Demgemäß wird eine Wärme des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels sowohl in dem Innenwärmetauscher als auch dem Außenwärmetauscher abgestrahlt. Mit anderen Worten sinkt die abgestrahlte Wärmemenge in dem Innenwärmetauscher entsprechend der abgestrahlten Wärmemenge in dem Außenwärmetauscher. Als Ergebnis wird die Heizleistung für die Fahrgastzelle reduziert, womit die Temperatur in der Fahrgastzelle sinkt.
In einer Klimaanlage für ein Haus ist eine Heizbetriebsperiode im allgemeinen lang (z. B. 10 Stunden). Demgemäß hat ein Entfrostungsvorgang einer relativ kurzen Zeitdauer (z. B. 30 Minuten) einen geringen Einfluss auf eine Reduzierung der Temperatur des Raums. Im Gegensatz dazu entspricht in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug die Heizbetriebsperiode einer Betriebsperiode des Fahrzeugs, welche viel kürzer (z. B. eine Stunde) als die Heizbetriebsperiode der Klimaanlage für das Haus ist. Wenn demgemäß ein Entfrostungsvorgang zum Beispiel 30 Minuten durchgeführt wird, wird im Heizbetrieb für eine solche kurze Zeit der Einfluss auf eine Reduzierung der Temperatur der Fahrgastzelle größer als im Fall der Klimaanlage für das Haus.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug vorzusehen, welche eine Heizbetriebsperiode ausdehnen kann, selbst wenn sich Raureif gebildet hat oder auf dem Außenwärmetauscher bilden kann, indem ein Heizbetrieb gehalten wird, in welchem der Innenwärmetauscher als Kondensator funktioniert und der Außenwärmetauscher als Verdampfapparat funktioniert, und indem eine Raureifbildungsgeschwindigkeit auf dem Außenwärmetauscher reduziert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Heizbetrieb, in dem ein Innenwärmetauscher als Kondensator funktioniert und ein Außenwärmetauscher als Verdampfapparat funktioniert, wenn bestimmt wird, dass sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher gebildet hat oder Bedingungen, dass sich Raureif auf dem Außenwärmetauscher gebildet haben kann, bestimmt werden, der obige Heizbetrieb für wenigstens eine vorgegebene Zeitdauer fortgesetzt und eine Menge Belüftungsluft der aus einem Außenlufteinlass angesaugten und in eine Fahrgastzelle geblasenen Außenluft wird von einer Menge der Belüftungsluft, bevor die Raureifbildung bestimmt worden ist oder bestimmt werden kann, reduziert.
Die obige vorgegebene Zeitdauer kann als Zeitdauer eingestellt werden, bis eine gebildete Raureifmenge auf dem Außenwärmetauscher eine Raureifbildungsgrenze erreicht, d. h. bis die Raureifbildung zu einem solchen Ausmaß fortschreitet, dass eine Temperatur der Fahrgastzelle selbst bei einer maximalen Drehzahl eines Kompressors nicht auf einer eingestellten Temperatur gehalten werden kann.
Es werden nun ein Betrieb und ein Effekt der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung beschrieben.
Im allgemeinen bedeutet eine Heizlast Q der Fahrgastzelle eine zum Halten einer Temperatur der Fahrgastzelle auf einem eingestellten Wert erforderliche Wärmemenge (d. h. erforderliche Heizkapazität), und die Heizlast Q kann wie folgt ausgedrückt werden: Q = K × ΔT + Va × Cp × γ C ΔT (1)wobei K die Wärmeübertragungszahl ist, welche ein Eigenwert in einem Fahrzeug ist, ΔT die Differenz zwischen der Außenlufttemperatur und der Temperatur der Fahrgastzelle ist, Va die Belüftungsluftmenge ist, Cp die spezifische Wärme bei einem konstanten Luftdruck ist und γ das spezifische Gewicht der Luft ist. In Gleichung (1) stellt der erste Ausdruck (K × ΔT) auf der rechten Seite den Wärmeverlust durch Wärmeübertragung dar und der zweite Ausdruck (Va × Cp × γ × ΔT) auf der rechten Seite stellt den Wärmeverlust durch die Belüftung dar.
Wie aus Gleichung (1) offensichtlich, sinkt die Wärmelast Q mit einem Abfall der Belüftungsluftmenge Va. Ferner ist es allgemein bekannt, dass eine Wärmeaufnahmemenge QE in dem als Verdampfapparat funktionierenden Außenwärmetauscher mit einem Abfall der Heizlast Q sinkt.
Die Beziehung zwischen der Raureifbildungsgeschwindigkeit x auf dem Außenwärmetauscher und der oben genannten Wärmeaufnahmemenge QE erfüllt die folgende Gleichung (2): x ∝ QE (2)
Wie aus Gleichung (1) und Gleichung (2) offensichtlich, sinkt die Wärmeaufnahmemenge QE in dem Außenwärmetauscher mit einem Abfall der Belüftungsluftmenge Va, sodass auch die Raureifbildungsgeschwindigkeit x sinkt.
Andererseits erfüllt die Beziehung zwischen der Größe A des Außenwärmetauschers und der absorbierten Wärmemenge QE die Gleichung (3), und die Beziehung zwischen der Raureifbildungsgrenze X und der Größe A des Außenwärmetauschers erfüllt die Gleichung (4). A ∝ QE (3) X ∝ 1/A (4)
Die Raureifbildungsgrenze X wird als gebildete Raureifmenge definiert, bei welcher die Temperatur einer Fahrgastzelle selbst bei der maximalen Drehzahl des Kompressors nicht auf der eingestellten Temperatur gehalten werden kann, wie oben erwähnt.
Wie aus Gleichung (3) und Gleichung (4) offensichtlich, können die Raureifbildungsgrenze X und die Wärmeaufnahmemenge QE miteinander durch die folgende Gleichung (5) in Verbindung gebracht werden. X ∝ 1 / QE (5)
Wie aus Gleichung (5) offensichtlich, steigt die Raureifbildungsgrenze X mit einem Abfall der Wärmeaufnahmemenge QE.
Wie oben erläutert, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der folgende Effekt erzielt werden. Wie in 6 dargestellt, wird angenommen, dass die Raureifbildung auf dem Außenwärmetauscher bei einem Zeitpunkt t3 in einem Heizbetrieb mit der Heizlast Q gleich Q1 beginnt, und dann eine gebildete Raureifmenge X' auf dem Außenwärmetauscher die vorgegebene Menge zu einem Zeitpunkt t4 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt t4 wird die Belüftungsluftmenge reduziert, während der Heizbetrieb fortgesetzt wird, sodass die Heizlast Q zu Q2 (< Q1) wird.
Durch Reduzieren der Belüftungsluftmenge wird die Raureifbildungsgeschwindigkeit auf dem Außenwärmetauscher reduziert, und die Raureifbildungsgrenze wird von X1 auf X2 erhöht, wie durch die durchgezogenen Linien in 6 dargestellt. Demgemäß kann im Vergleich zu dem Fall, dass der Heizbetrieb ohne Reduzieren der Belüftungsluftmenge fortgesetzt wird (wie durch die strichpunktierte Linien in 6 dargestellt), die Zeit, bis die gebildete Raureifmenge X' die Raureifbildungsgrenze erreicht, verlängert werden. D. h. die Zeitdauer, während welcher der Heizbetrieb fortgesetzt wird, kann verlängert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn in einem Heizbetrieb, wenn der Innenwärmetauscher als Kondensator funktioniert und der Außenwärmetauscher als Verdampfapparat funktioniert, bestimmt wird, dass sich eine vorgegebene Raureifmenge auf dem Außenwärmetauscher gebildet hat, oder die Bedingungen, dass sich Raureif auf dem Außenwärmetauscher bilden kann, bestimmt werden, der obige Heizbetrieb für wenigstens eine vorgegebene Zeitdauer fortgesetzt und eine abgestrahlte Wärmemenge in dem Innenwärmetauscher wird von der abgestrahlten Wärmemenge, bevor die Raureifbildung bestimmt worden ist, reduziert.
Die abgestrahlte Wärmemenge in dem Innenwärmetauscher in dem obigen Heizbetrieb kann durch beliebige Verfahren reduziert werden, wie beispielsweise durch Reduzieren einer durch den Innenwärmetauscher strömenden Luftmenge (Außenluft oder Innenluft) oder durch Erhöhen der Temperatur der Luft.
Durch Reduzieren der abgestrahlten Wärmemenge in dem Innenwärmetauscher für wenigstens die vorgegebene Zeitdauer nach der obigen Bestimmung wird ein Hochdruck in dem Kühlkreislauf während der vorgegebenen Zeitdauer erhöht und ein Niederdruck in dem Kühlkreislauf wird demgemäß auch erhöht. Da der Niederdruck erhöht wird, wird die Temperatur des als Verdampfapparat arbeitenden Außenwärmetauschers erhöht. Als Ergebnis wird die Raureifbildungsgeschwindigkeit auf dem Außenwärmetauscher verringert und die Raureifbildungsgrenze wird demgemäß erhöht.
Demgemäß kann im Vergleich zu dem Fall; dass der Heizbetrieb ohne Reduzieren der abgestrahlten Wärmemenge fortgesetzt wird, die Zeit, bis die gebildete Raureifmenge auf dem Außenwärmetauscher die Raureibildungsgrenze erreicht, verlängert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele davon in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher. Darin zeigen:
1 eine Ansicht des allgemeinen Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines Steuersystems in dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine Vorderansicht einer Steuerkonsole in dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens eines durch einen Mikrocomputer ausgeführten Steuerprozesses in dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 eine Graphik der zeitlichen Veränderungen des Saugdrucks in dem Fall, wenn sich Raureif auf einem Außenwärmetauscher bildet, und in dem Fall, wenn sich kein Raureif bildet;
6 ist eine Graphik der zeitlichen Veränderungen der Heizlast Q und der gebildeten Raureifmenge X' auf dem Außenwärmetauscher in dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens eines durch einen Mikrocomputer ausgeführten Steuerprozesses in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Graphik zur Veranschaulichung von Änderungsmengen des Außenlufteinleitungsverhältnisses in dem zweiten Ausführungsbeispiel und einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens eines durch einen Mikrocomputer ausgeführten Steuerprozesses in einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens eines durch einen Mikrocomputer ausgeführten Steuerprozesses in einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
11 ist eine Graphik der Bedingungen, dass sich Raureif auf dem Außenwärmetauscher gebildet haben kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein auf eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug angewendetes erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
Ein Klimakanal 2 in einer in 1 dargestellten Klimaeinheit 1 bildet einen Luftkanal zum Einleiten von Luft in eine Fahrgastzelle. Eine Innenluft/Außenluft-Auswahleinrichtung 3 und eine Gebläseeinrichtung 4 sind an einem Ende des Klimakanals 2 vorgesehen, und mehrere Luftauslässe 14 bis 16 sind an dem anderen Ende des Klimakanals 2 gebildet.
Die Innenluft/Außenluft-Auswahleinrichtung 3 ist so ausgebildet, dass eine Innenluft/ Außenluft-Wechselklappe 7 zum selektiven Öffnen und Schließen der Lufteinlässe 5 und 6 in einem Innenluft/Außenluft-Wechselkasten mit einem Innenlufteinlass 5 zum Ansaugen von Luft in der Fahrgastzelle (Innenluft) und einem Außenlufteinlass 6 zum Ansaugen von Luft außerhalb der Fahrgastzelle (Außenluft) vorgesehen ist. Die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 7 wird durch einen Innenluft/Außenluft-Auswahlschalter 54, wie er in 3 dargestellt ist (welche später beschrieben wird), über einen manuellen Betätigungsmechanismus (nicht dargestellt) angetrieben.
Die Gebläseeinrichtung 4 funktioniert zum Erzeugen eines Luftstroms in dem Klimakanal 2 von dem Innenlufteinlass 5 oder dem Außenlufteinlass 6 zu den Luftauslässen 14 bis 16. Insbesondere ist die Gebläseeinrichtung 4 aus einem Spiralgehäuse 8, einem in dem Spiralgehäuse 8 vorgesehenen Lüfter mit mehreren Blättern 9 und einem Gebläsemotor 10 zum Antreiben des Lüfters 9 aufgebaut.
Ein kühlender Innenwärmetauscher 11 ist in dem Klimakanal 2 an einer stromabwärtigen Luftseite des Lüfters 9 vorgesehen. Der kühlende Innenwärmetauscher 11 ist ein Wärmetauscher zum Bilden eines Teils eines Kühlkreislaufs 20 und funktioniert in einem Kühlbetriebsmodus, der später beschrieben wird, als Verdampfapparat zum Entfeuchten und Kühlen der Luft in dem Klimakanal 2 durch die endotherme Wirkung eines in dem Verdampfapparat strömenden Kältemittels. In einem Heizbetriebsmodus (der später beschrieben wird) strömt kein Kältemittel in dem kühlenden Innenwärmetauscher 11.
Ein heizender Innenwärmetauscher 12 ist in dem Klimakanal 2 an einer stromabwärtigen Luftseite des kühlenden Innenwärmetauschers 11 vorgesehen. Der heizende Innenwärmetauscher 12 ist ein Wärmetauscher zum Bilden eines Teils des Kühlkreislaufs 20 und funktioniert in dem später zu beschreibenden Heizbetriebsmodus als Kondensator zum Heizen der Luft in dem Klimakanal 2 durch die Wärmeabstrahlungswirkung des in dem Kondensator strömenden Kältemittels. In dem kühlenden Betriebsmodus (der später beschrieben wird) strömt kein Kältemittel in dem heizenden Innenwärmetauscher 12.
Eine Luftmischklappe 13 ist in dem Klimakanal 2 an einer Position angrenzend an den heizenden Innenwärmetauscher 12 vorgesehen, um eine Menge der von dem Lüfter 9 zugeführten und in den Innenwärmetauscher 12 zum Heizen strömenden Luft und einer Menge der von dem Lüfter 9 zugeführten und an dem heizenden Innenwärmetauscher 12 vorbei strömenden Luft einzustellen.
Die Luftauslässe 14 bis 16 sind insbesondere ein Entfrostungsluftauslass 14 zum Ausgeben der klimatisierten Luft zu der Innenfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs, ein Gesichtsluftauslass 15 zum Ausgeben der klimatisierten Luft zu der oberen Körperhälfte eines Fahrgasts in der Fahrgastzelle, und ein Fußluftauslass 16 zum Ausgeben der klimatisierten Luft zu der unteren Körperhälfte des Fahrgasts in der Fahrgastzelle. Klappen 17, 18 und 19 zum Öffnen und Schließen der Luftauslässe 14, 15 und 16 sind jeweils an einer stromabwärtigen Luftseite dieser Luftauslässe vorgesehen.
Der Kühlkreislauf 20 ist ein Wärmepumpen-Kühlkreislauf zum Durchführen des Kühlens und Heizens des Innern der Fahrgastzelle durch den kühlenden Innenwärmetauscher 11 und den heizenden Innenwärmetauscher 12. Zusätzlich zu diesen Wärmetauschern 11 und 12 ist der Kühlkreislauf 20 mit einem Kältemittelkompressor 21, einem Außenwärme tauscher 22, einem Expansionsventil 23 zum Kühlen, einem Expansionsventil 24 zum Heizen, einem Auffanggefäß 25, einem Vierwegeventil 26 zum Auswählen eines Kältemittelstroms und einer Kältemittelleitung 27 zum Verbinden dieser Komponenten miteinander versehen. In 1 bezeichnen die Bezugsziffern 28 und 29 ein elektromagnetisches Ventil bzw. einen Außenlüfter.
Der Außenwärmetauscher 22 ist ein im Kühlbetriebsmodus (der später beschrieben wird) als Kondensator funktionierender und im Heizbetriebsmodus (der später beschrieben wird) als Verdampfapparat funktionierender Wärmetauscher.
Der Kältemittelkompressor 21 arbeitet zum Ansaugen, Komprimieren und Ausgeben des Kältemittels, wenn er durch einen Elektromotor 30 angetrieben wird. Der Elektromotor 30 ist integral mit dem Kältemittelkompressor 21 in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet und wird durch einen Wechselrichter 31 gesteuert, um fortlaufend seine Drehzahl zu verändern. Der Wechselrichter 31 wird durch Verändern eines ihm zugeführten elektrischen Stroms mit einem Steuergerät 40 (2) gesteuert.
Das Expansionsventil 23 zum Kühlen arbeitet im Kühlbetriebsmodus (der später beschrieben wird), um das aus dem Außenwärmetauscher 22 in den kühlenden Innenwärmetauscher 11 strömende Kältemittel auszudehnen und den Druck des Kältemittels zu verringern. Das Expansionsventil 24 zum Heizen arbeitet im Heizbetriebsmodus (der später beschrieben wird), um das aus dem heizenden Innenwärmetauscher 12 in den Außenwärmetauscher 22 strömende Kältemittel auszudehnen und den Druck des Kältemittels zu reduzieren.
Wie in 2 dargestellt, empfängt das Steuergerät 40 verschiedene Signale von einem Ausgabedrucksensor 41 zum Erfassen eines Ausgabedrucks des durch den Kompressor 21 ausgegebenen Kältemittels, einem Saugdrucksensor 42 zum Erfassen eines Saugdrucks des durch den Kompressor 21 anzusaugenden Kältemittels, und einem Nachverdampfapparatsensor 43 zum Erfassen eines Luftkühlungsgrades in dem kühlenden Innenwärmetauscher 11 (insbesondere einer Temperatur der Luft unmittelbar nach Durchströmen des Wärmetauschers 11). Das Steuergerät 40 empfängt ferner Signale von Hebeln und Schaltern einer Steuerkonsole 41, die vorne in der Fahrgastzelle vorgesehen ist.
Das Steuergerät 40 beinhaltet einen bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, Eingangs/Ausgangsanschlüssen, usw. (nicht dargestellt). Die Signale von den oben genannten Sensoren 41 bis 43 und der Steuerkonsole 51 werden durch eine Eingangsschaltung (nicht dargestellt) in einer ECU in den Mikrocomputer eingegeben.
Der Mikrocomputer führt einen vorgegebenen Prozess (der später beschrieben wird) gemäß den eingegebenen Signale aus und steuert den Gebläsemotor 10, das Expansionsventil 23 zum Kühlen, das Expansionsventil 24 zum Heizen, das Vierwegeventil 26, das elektromagnetische Ventil 28, den Außenlüfter 29 und den Wechselrichter 31 entsprechend dem Ergebnis des Prozesses. Dem Steuergerät 40 wird von einer Batterie (nicht dargestellt) elektrische Energie zugeführt, wenn ein Zündschalter (nicht dargestellt) in dem Fahrzeug eingeschaltet wird.
Wie in 3 dargestellt, ist die Steuerkonsole 41 mit einem Luftauslassmodus-Einstellschalter 52 zum Einstellen eines Luftauslassmodus, einem Luftströmungs-Einstellschalter 53 zum Einstellen einer in die Fahrgastzelle blasenden Luftströmung, einem Innenluft/ Außenluft-Auswahlschalter 54 zum Einstellen eines Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus, einem Betriebsmodus-Einstellschalter 55 zum Einstellen eines Betriebsmodus des Kühlkreislaufs 20 und einem Temperatureinstellhebel 56 zum Einstellen einer Temperatur der in die Fahrgastzelle blasenden Luft versehen. Der Betriebsmodus-Einstellschalter 55 besteht aus einem Kühlschalter 55a zum Einstellen des Betriebsmodus des Kühlkreislaufs 20 in einem Kühlbetriebsmodus und einem Heizschalter 55b zum Einstellen des Betriebsmodus des Kühlkreislaufs 20 in einen Heizbetriebsmodus.
Der durch den Mikrocomputer ausgeführte Steuerprozess wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, um dem Steuergerät 40 elektrische Energie zuzuführen, wird die in 4 dargestellte Routine gestartet, um in Schritt 105 eine Initialisierung durchzuführen. Als nächstes werden in Schritt 110 Signale von dem Ausgabedrucksensor 41, dem Nachverdampfapparatsensor 43 und den Hebeln und Schaltern der Steuerkonsole 51 eingelesen. Als nächstes wird in Schritt 115 bestimmt, ob der Kühlschalter 55a eingeschaltet ist oder nicht. Falls die Bestimmung in Schritt 115 Y ist, wird in Schritt 120 eine Steuerung für den Kühlbetriebsmodus durchgeführt.
In Schritt 120 werden das Vierwegeventil 26 und das elektromagnetische Ventil 28 so gesteuert, dass das Kältemittel in dem Kühlkreislauf 20 in der Reihenfolge des Kompressors 21, des Außenwärmetauschers 22, des Expansionsventils 23 zum Kühlen, des kühlenden Innenwärmetauschers 11, des Auffanggefäßes 25 und des Kompressors 21 strömt. Ferner wird ein Zielwert eines Luftkühlungsgrades in dem kühlenden Innen wärmetauscher 11 (insbesondere eine Temperatur der gerade durch den Wärmetauscher 11 gelaufenen Luft) entsprechend der eingestellten Position des Temperatureinstellhebels 56 bestimmt, und der Wechselrichter 31 wird gesteuert, um die Drehzahl des Kompressors so zu ändern, dass der Messwert von dem Nachverdampfapparatsensor 43 der obige Zielwert wird.
Als nächstes wird in Schritt 125 eine Zielgebläsespannung entsprechend der eingestellten Position des Luftströmungs-Einstellschalters 53 bestimmt, und der Gebläsemotor 10 wird gesteuert, um die Zielgebläsespannung zu erzielen.
Als nächstes wird in Schritt 130 die Drehzahl des Außenlüfters 29 gesteuert, dann geht es zurück zu Schritt 110.
Falls die Bestimmung in Schritt 115 N ist, geht es weiter zu Schritt 135, in welchem bestimmt wird, ob der Heizschalter 55b eingeschaltet ist oder nicht. Falls die Bestimmung in Schritt 135 N ist, d. h. wenn weder der Kühlbetrieb noch der Heizbetrieb durch den Betriebsmodus-Einstellschalter 55 bestimmt worden ist, wird der Kompressor 21 in Schritt 140 gestoppt. Dann werden die Schritte 125 und 130 durchgeführt, d. h. ein Gebläsemodus wird eingestellt.
Falls die Bestimmung in Schritt 135 Y ist, geht es weiter zu Schritt 145, in welchem das Vierwegeventil 26 und das elektromagnetische Ventil 28 derart gesteuert werden, dass das Kältemittel in dem Kühlkreislauf 20 in der Reihenfolge des Kompressors 21, des heizenden Innenwärmetauschers 12, des Expansionsventils 24 zum Heizen, des Außenwärmetauschers 22, des elektromagnetischen Ventils 28, des Auffanggefäßes 25 und des Kompressors 21 strömt. Ferner wird ein Zielwert eines Luftheizgrades in dem heizenden Innenwärmetauscher 12 (insbesondere ein Druck des aus dem Kompressor 21 ausgegebenen Kältemittels) entsprechend der eingestellten Position des Temperatureinstellhebels 56 bestimmt, und der Wechselrichter 31 wird gesteuert, um die Drehzahl des Kompressors derart zu verändern, dass der Messwert von dem Ausgabedrucksensor 41 zu dem obigen Zielwert wird.
Als nächstes wird in Schritt 150 ein durch den Saugdrucksensor 42 erfasster Saugdruck Ps eingelesen, und als nächstes wird in Schritt 155 durch Vergleichen des obigen Saugdrucks Ps und eines Referenzwerts Ps1 für die Raureifbildungsbestimmung (z.B. 1 kg/cm² in diesem Ausführungsbeispiel) bestimmt, ob sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 gebildet hat oder nicht. Falls Ps größer Ps1, wird angenommen, dass sich die vorgegebene Menge Raureif noch nicht gebildet hat, und es geht weiter zu Schritt 125. Falls Ps = Ps1, wird angenommen, dass sich die vorgegebene Menge Raureif gebildet hat und es geht weiter zu Schritt 160.
Der Referenzwert Ps1 für die Raureifbildungsbestimmung wird nun kurz unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Ein Kältemitteldruck vor dem Betrieb des Kühlkreislaufs 20 ist gleich einem gesättigten Druck Psa einer Außenlufttemperatur. Der Kältemitteldruck beginnt, von einem Zeitpunkt t1 allmählich abzufallen, wenn der Betrieb des Kühlkreislaufs 20 gestartet wird, und wird zu einem Zeitpunkt t2 zu Psb, wenn der Kühlkreislauf 20 stabilisiert ist. Zu diesem Zeitpunkt t2 wird der Saugdruck Ps konstant, falls sich kein Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bildet, wie durch eine strichpunktierte Linie in 5 dargestellt.
Falls sich jedoch Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 zu einem Zeitpunkt t3 zu bilden beginnt, wie durch eine durchgezogene Linie in 5 dargestellt, beginnt der Saugdruck Ps ab dem Zeitpunkt t3 allmählich abzufallen. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Wert des Saugdrucks Ps zu einem Zeitpunkt t4, der um einen vorgegebenen Druck ΔPs niedriger als Psb ist, als Referenzwert Ps1 für die Raureifbildungsbestimmung gesetzt.
Zurück zu 4 wird in Schritt 160 entsprechend der in Schritt 110 eingelesenen Position des Innenluft/Außenluft-Auswahlschalters 54 bestimmt, ob der Innenluft/ Außenluft-Auswahlmodus ein Außenlufteinleitungsmodus ist oder nicht. Falls N in Schritt 160, d. h. ein Innenlufteinleitungsmodus bestimmt wird, geht es weiter zu Schritt 125, um die Luftströmungssteuerung im normalen Betriebszustand (ohne Raureifbildung) durchzuführen.
Falls in Schritt 160 der Außenlufteinleitungsmodus bestimmt wird, geht es weiter zu Schritt 165, in welchem eine Luftströmungssteuerung im Raureifbildungszustand durchgeführt wird. Insbesondere wird in Schritt 165 eine korrigierte Gebläsespannung, die um einen vorgegebenen Wert niedriger als die entsprechend der eingestellten Position des Luftströmungs-Einstellschalters 53 bestimmte Zielgebläsespannung ist, bestimmt. Dann wird der Gebläsemotor 10 gesteuert, um die korrigierte Gebläsespannung zu erzielen, und es geht weiter zu Schritt 130.
Gemäß diesem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird angenommen, wie in 6 dargestellt, dass eine Raureifbildung auf dem Außenwärmetauscher 22 während des Heizbetriebs zu einem Zeitpunkt t3 unter der durch Gleichung (1) ausgedrückten Heizlast Q gleich Q1 beginnt und dass eine gebildete Raureifmenge X' auf dem Außenwärmetauscher 22 zu einem Zeitpunkt t4 zu der oben erwähnten vorgegebenen Menge wird. Der Zeitpunkt t3 und der Zeitpunkt t4, die in 6 dargestellt sind, entsprechen dem Zeitpunkt t3 bzw. dem Zeitpunkt t4, die in 5 dargestellt sind.
Falls zu diesem Zeitpunkt t4 der Außenlufteinleitungsmodus eingestellt ist, wird die ausgeblasene Luftströmung in die Fahrgastzelle durch den Lüfter 9 verringert. Demgemäß wird eine Belüftungsluftmenge reduziert, sodass die Heizlast Q entsprechend Gleichung (1) auf Q2 (< Q 1) reduziert wird.
Durch Reduzieren der Belüftungsluftmenge wird auch eine Raureifbildungsgeschwindigkeit auf dem Außenwärmetauscher 22 reduziert, wie durch eine durchgezogene Linie in 6 dargestellt, und eine Raureifbildungsgrenze wird von X1 auf X2 erhöht.
Demgemäß erreicht in dem Fall, dass der Heizbetrieb ohne Reduzieren der Belüftungsluftmenge fortgesetzt wird (wie durch eine strichpunktierte Linie in 6 dargestellt), die gebildete Raureifmenge X' die Raureifbildungsgrenze X1 bei einem Zeitpunkt t5. Im Gegensatz dazu erreicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel, hier durch eine durchgezogene Linie dargestellt, die gebildete Raureifmenge X' die Raureifbildungsgrenze X2 noch nicht bei einem Zeitpunkt t6 (> t5). Auf diese Weise kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Zeitdauer, während welcher der Heizbetrieb fortgesetzt wird, im Vergleich zu dem Fall, dass die Belüftungsluftmenge nicht verringert wird, verlängert werden.
Wie oben beschrieben, wird in diesem Ausführungsbeispiel, selbst wenn sich die vorgegebene Raureifmenge auf dem Außenwärmetauscher 22 während des Heizbetriebs gebildet hat, ohne Durchführen eines Entfrostungsvorgangs, in welchem der Außenwärmetauscher 22 als Kondensator funktioniert, der Heizbetrieb fortgesetzt, und die Zeitdauer, während welcher der Heizbetrieb fortgesetzt wird, kann solang wie möglich verlängert werden. Demgemäß kann eine gewünschte Heizleistung in der Fahrgastzelle für eine extrem lange Zeit ohne irgendeine Beeinflussung auf eine Reduzierung der Temperatur in der Fahrgastzelle wegen des Entfrostungsvorgangs beibehalten werden.
Ferner ist in dem Fall, dass die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung für ein Elektrofahrzeug benutzt wird, wie in diesem Ausführungsbeispiel, eine erlaubte Fahrzeit des Fahrzeugs begrenzt. Demgemäß ist es durch Steuern einer Reduktionsmenge der Belüftungsluft gemäß der erlaubten Fahrzeit des Fahrzeugs möglich, sowohl die Fahrgastzelle zu heizen als auch das Fahrzeug zu fahren. D. h. in dem Fall, dass die gebildete Raureifmenge zu dem in 6 dargestellten Zeitpunkt t4 die vorgegebene Menge wird und die erlaubte Zeit zum Fahren des Fahrzeugs die Zeit t6 ist, kann der Heizbetrieb während der erlaubten Zeit zum Fahren des Fahrzeugs in diesem Ausführungsbeispiel fortgesetzt werden, sodass sowohl das Heizen der Fahrgastzelle als auch das Fahren des Fahrzeugs realisiert werden können.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten bevorzugten Ausfihrungsbeispiel in dem Antriebsmechanismus für die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 7 und den durch den Mikrocomputer ausgeführten Steuerprozess in dem Steuergerät 40. Nur diese unterschiedlichen Teile werden beschrieben.
Die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 7 wird in diesem Ausfihrungsbeispiel durch eine elektrische Antriebseinrichtung wie beispielsweise einen Servomotor anstelle durch den manuellen Betätigungsmechanismus wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angetrieben.
Der durch den Mikrocomputer in diesem Ausführungsbeispiel ausgeführte Steuerprozess wird nun Bezug nehmend auf 7 beschrieben. In 7 sind die Schritte zum Durchführen der gleichen Schritte wie jene in 4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Nur unterschiedliche Schritte werden beschrieben.
In Schritt 121 werden der in 4 dargestellte Schritt 120 und der in 4 dargestellte Schritt 125 gleichzeitig durchgeführt. Als nächstes wird in Schritt 126 ein Ziel-Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus entsprechend der eingestellten Position des Innenluft/Außenluft-Auswahlschalters 54 bestimmt, und die oben erwähnte elektrische Antriebseinrichtung wird gesteuert, um den Ziel-Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus zu erzielen.
In Schritt 141 werden der in 4 dargestellte Schritt 140 und der in 4 dargestellte Schritt 125 gleichzeitig durchgeführt. In Schritt 146 werden der in 4 dargestellte Schritt 145 und der in 4 dargestellte Schritt 125 gleichzeitig durchgeführt.
In Schritt 166 wird ein Modus, in welchem eine einzuleitende Außenluftmenge um eine vorgegebene Menge gegenüber derjenigen in dem gemäß der eingestellten Position des Innenluft/Außenluft-Auswahlschalters 54 bestimmten Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus reduziert wird, als ein neuer Ziel-Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus bestimmt, und die elektrische Antriebseinrichtung wird gesteuert, um den neuen Ziel-Innenluft/ Außenluft-Luftauswahlmodus zu erzielen.
Zum Beispiel wird angenommen, dass in dem Zustand, in dem der Außenlufteinleitungsmodus durch den Innenluft/Außenluft-Auswahlschalter 54 eingestellt ist (ein Anteil einer Außenlufteinleitung beträgt 100%), ein Heizbetrieb durchgeführt wird (an einem Punkt A in 8). Wenn sich dann eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 gebildet hat und die Bestimmung in dem in 7 dargestellten Schritt 155 N ist, wird der Außenlufteinleitungsmodus gesteuert, um einen neuen Innenluft/ Außenluft-Auswahlmodus zu werden, in welchem der Anteil der Außenlufteinleitung α wird (an einem Punkt B in 8). D. h. zu diesem Zeitpunkt wird der Anteil der Außenlufteinleitung um (100% – α) reduziert.
Auf diese Weise wird, wenn sich die vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 gebildet hat, die Außenlufteinleitungsmenge um eine vorgegebene Menge reduziert, während der Heizbetrieb fortgesetzt wird. Demgemäß wird die Belüftungsluftmenge Va reduziert. Als Ergebnis wird eine Raureifbildungsgeschwindigkeit verringert, und eine Raureifbildungsgrenze wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhöht. Demgemäß kann, wie durch die durchgezogenen Linien in 6 dargestellt, die Heizbetriebszeit in diesem Ausführungsbeispiel länger als diejenige in dem Fall gemacht werden, wenn die Außenlufteinleitungsmenge nicht reduziert wird, selbst wenn sich Raureif bildet (wie durch die strichpunktierte Linie in 6 dargestellt).
Ein drittes Ausfihrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bildet, nicht nur eine Außenlufteinleitungsmenge um eine vorgegebene Menge verringert, sondern auch eine in die Fahrgastzelle zuzuführende Luftmenge wird gleichzeitig um eine vorgegebene Menge reduziert. D. h. die Steuerung in dem in 7 dargestellten Schritt 166 wird so modifiziert, dass der gemäß der eingestellten Position des Innenluft/Außenluft-Auswahlschalters 54 bestimmte Innenluft/ Außenluft-Auswahlmodus so gesteuert wird, dass er zu einem neuen Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus wird, in welchem die Außenlufteinleitungsmenge um eine vorgegebene Menge reduziert ist, und dass der Gebläsemotor 10 so gesteuert wird, dass die in die Fahrgastzelle zuzuführende Luftmenge um eine vorgegebene Menge verringert wird.
Gemäß diesem Ausfihrungsbeispiel wird zum Beispiel angenommen, dass ein Heizbetrieb in dem Zustand durchgeführt wird, wenn der Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus auf den Außenlufteinleitungsmodus (der Anteil der Außenlufteinleitung beträgt 100%) eingestellt ist und die in die Fahrgastzelle zuzuführende Luftmenge auf Va1 gesteuert wird (an einem Punkt A in 8). Wenn sich dann eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bildet und die Bestimmung in dem in 7 dargestellten Schritt 155 N ist, wird die in die Fahrgastzelle zuzuführende Luftmenge auf Va2 gesteuert (durch eine strichpunktierte Linie in 8 dargestellt), und der Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus wird auf einen neuen Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus gesteuert, in welchem der Anteil der Außenlufteinleitung β wird (an einem Punkt C in 8).
Auch gemäß diesem Ausfihrungsbeispiel wird, wenn sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bildet, die Außenlufteinleitungsmenge um eine vorgegebene Menge reduziert und die in die Fahrgastzelle zuzuführende Luftmenge wird ebenfalls um eine vorgegebene Menge reduziert, wenn der Heizbetrieb fortgesetzt wird. Mit dieser Steuerung kann die Heizbetriebszeit erhöht werden, wie durch die durchgezogenen Linien in 6 dargestellt.
Es wird nun ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Während die Raureifbildung in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen in Schritt 155 durch den Vergleich zwischen dem Saugdruck Ps und dem Referenzwert Ps1 bestimmt worden ist, kann die Raureifbildung durch den Vergleich zwischen einer Veränderungsrate des Saugdrucks Ps und einem vorgegebenen Referenzwert, den Vergleich zwischen einer Kältemitteltemperatur THO in dem Außenwärmetauscher 22 und einem vorgegebenen Referenzwert, den Vergleich zwischen einer Veränderungsrate der Kältemitteltemperatur THO und einem vorgegebenem Referenzwert, den Vergleich zwischen einer angesaugten Kältemitteltemperatur Ts in dem Kompressor 21 und einem vorgegebenem Referenzwert und den Vergleich zwischen einer Veränderungsrate der angesaugten Kältemitteltemperatur Ts und einem vorgegebenem Referenzwert bestimmt werden.
D. h. wenn sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bildet, übersteigen die Bedingungen auf der Niederdruckseite des Kühlkreislaufs 20 die vorgegebenen Referenzwerte. Deshalb ist es nur notwendig, dass, wenn dieses Überschreiten erfasst wird, die Steuerung in dem Raureifbildungszustand wie beschrieben in den ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispielen durchgeführt wird.
Es wird nun ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Während in den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen die Raureifbildung in Schritt 155 gemäß den Zuständen auf der Niederdruckseite des Kühlkreislaufs 20 bestimmt worden ist, kann die Raureifbildung gemäß den Zuständen auf der Hochdruckseite des Kühlkreislaufs 20 unter Berücksichtigung der Tatsache, dass eine Veränderung der Zustände auf der Niederdruckseite durch eine Veränderung der Zustände auf der Hochdruckseite gefolgt wird, bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Raureifbildung durch den Vergleich zwischen einem Hochdruck Pd und einem vorgegebenen Referenzwert, den Vergleich zwischen einer Veränderungsrate des Hochdrucks Pd und einem vorgegebenem Referenzwert, den Vergleich zwischen einer Lufttemperatur Tc aus dem heizenden Innenwärmetauscher 12 und einem vorgegebenen Referenzwert und den Vergleich zwischen einer Veränderungsrate der Lufttemperatur Tc und einem vorgegebenen Referenzwert bestimmt werden.
Es werden nun ein sechstes und ein siebtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Während die Raureifbildung in den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen in Schritt 155 durch Bestimmen, ob sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 gebildet hat oder nicht, bestimmt worden ist, kann die Raureifbildung bestimmt werden, indem bestimmt wird, ob die Zustände, dass sich Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bilden kann, erfüllt sind oder nicht. D. h. in dem Fall, dass der allgemeine Aufbau der gleiche wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wird der Prozess durch den Mikrocomputer zu dem in 9 dargestellten (das sechste Ausführungsbeispiel) modifiziert. Ferner wird in dem Fall, dass der allgemeine Aufbau der gleiche wie der in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist, der Prozess durch den Mikrocomputer zu dem in 10 dargestellten (das siebte Ausführungsbeispiel) modifiziert.
In Schritt 156 wird bestimmt, ob die Zustände, dass sich Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bilden kann, erfüllt sind oder nicht. Falls die Zustände erfüllt sind, wird Schritt 165 oder 166 durchgeführt. Insbesondere sind ein Außenluftfeuchtigkeitssensor zum Erfassen einer Außenluftfeuchtigkeit und ein Außenlufttemperatursensor zum Erfassen einer Außenlufttemperatur vorgesehen. In Schritt 156 wird bestimmt, ob ein Messwert Ram von dem Außenluftfeuchtigkeitssensor und ein Messwert Tam von dem Außenlufttemperatursensor die Zustände erfüllen, dass sich Raureif bilden kann (z. B. ein schraffierter Bereich in 11), erfüllen oder nicht.
Es wird nun ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In jedem oben genannten Ausführungsbeispiel wird, wenn bestimmt wird, dass sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 gebildet hat oder die Zustände, dass sich Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bilden kann, erfüllt sind, eine Belüftungsluftmenge so gesteuert, dass sie reduziert wird, während ein Heizbetrieb fortgesetzt wird. Wenn jedoch die Zeit zum Fahren des Fahrzeugs relativ lang wird und die Heizbetriebszeit erhöht wird, besteht eine Möglichkeit, dass die gebildete Raureifmenge auf dem Außenwärmetauscher 22 die Raureifbildungsgrenze erreichen kann.
In diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die gebildete Raureifmenge auf dem Außenwärmetauscher 22 die Raureifbildungsgrenze erreicht hat, ein Entfrostungsbetrieb für den Außenwärmetauscher 22 in der gleichen Weise wie der herkömmliche Entfrostungsbetrieb durchgeführt. D. h. gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird für wenigstens eine vorgegebene Dauer ab der Zeit, wenn die Raureifbildung bestimmt wird, bis zu der Zeit, wenn die gebildete Raureifmenge die Raureifbildungsgrenze erreicht, die Belüftungsluftmenge so gesteuert, dass sie reduziert wird, während der Heizbetrieb fortgesetzt wird. Nach Verstreichen dieser vorgegebenen Zeitdauer wird der Entfrostungsvorgang durchgeführt. Demgemäß kann im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, dass der Entfrostungsvorgang unmittelbar nach Bestimmung der Raureifbildung durchgeführt wird, die Zeitdauer, während welcher der Heizbetrieb fortgesetzt wird, gemäß diesem Ausführungsbeispiel viel länger verlängert werden.
Es wird nun ein neuntes Ausfihrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In jedem oben genannten Ausführungsbeispiel wird, wenn bestimmt wird, dass sich eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 gebildet hat oder die Zustände, dass sich Raureif auf dem Außenwärmetauscher 22 bilden kann, erfüllt sind, die Belüftungsluftmenge so gesteuert, dass sie reduziert wird, während der Heizbetrieb für wenigstens eine vorgegebene Zeitdauer fortgesetzt wird. Das Verfahren des Reduzierens der Belüftungsluftmenge kann durch ein Verfahren des Reduzierens einer durch den Lüfter 9 zugeführten Luftmenge in dem Innenluftzirkulationsmodus ersetzt werden.
In diesem Fall wird eine abgestrahlte Wärmemenge in dem Innenwärmetauscher 12 reduziert. Deshalb wird ein Hochdruck in dem Kühlkreislauf 20 erhöht, und ein Niederdruck in dem Kühlkreislauf 20 wird demgemäß ebenfalls erhöht. Der Anstieg des Niederdrucks bewirkt einen Anstieg der Temperatur des während eines Heizbetriebs als Verdampfapparat arbeitenden Außenwärmetauschers 22. Als Ergebnis wird die Raureifbildungsgeschwindigkeit auf den Außenwärmetauscher 22 verringert, und demgemäß wird die Raureifbildungsgrenze erhöht.
Demgemäß kann im Vergleich zu dem Fall, dass der Heizbetrieb ohne Reduzieren der abgestrahlten Wärmemenge in dem Innenwärmetauscher 12 fortgesetzt wird, die Zeitdauer, bis die gebildete Raureifmenge in dem Außenwärmetauscher 22 die Raureifbildungsgrenze erreicht, erhöht werden. D. h. wie in jedem oben erwähnten Ausführungsbeispiel, kann die Zeitdauer, während welcher der Heizbetrieb fortgesetzt wird, erhöht werden.
Obwohl in dem achten und dem neunten Ausführungsbeispiel die vorgegebene Zeitdauer als eine Dauer von der Zeit, wenn die Raureifbildung bestimmt wird, bis zu der Zeit, wenn die gebildete Raureifmenge die Raureifbildungsgrenze erreicht, definiert ist, ist die in der vorliegenden Erfindung definierte vorgegebene Zeitdauer nicht darauf beschränkt.
Wenn die Außenlufttemperatur niedriger als eine oder gleich einer vorgegebenen niedrigen Temperatur ist, ist die absolute Luftfeuchtigkeit selbst der Außenluft klein, sodass sich auf dem Außenwärmetauscher 22 kein Raureif bildet. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache kann ein Schritt zum Bestimmen, ob die Außenlufttemperatur gleich oder niedriger als die vorgegebene niedrige Temperatur ist, durchgeführt werden. Wenn in diesem Fall in diesem Schritt bestimmt wird, dass die Außenlufttemperatur niedriger oder gleich der vorgegebenen niedrigen Temperatur ist, wird die Steuerung des Raureifbildungszustands (Schritt 165 in 4 oder Schritt 166 in 7) nicht durchgeführt.
Während das erste Ausführungsbeispiel die zwei Innenluft/Außenluft-Auswahlmodi, d. h. den Außenlufteinleitungsmodus, in dem die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 7 den Innenlufteinlass 5 vollständig schließt und den Außenlufteinlass 6 vollständig öffnet, und den Innenluftzirkulationsmodus, in dem die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 7 den Innenlufteinlass 5 vollständig öffnet, und den Außenlufteinlass 6 vollständig schließt, einsetzt, können drei oder mehr Innenluft/Außenluft-Auswahlmodi vorgesehen sein, oder ein Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus kann linear geregelt werden.
In diesen Fällen kann die Bestimmung in Schritt 160 durch Bestimmen, ob der ausgewählte Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus der Außenlufteinleitungsmodus ist oder nicht, oder durch Bestimmen, ob der ausgewählte Innenluft/Außenluft-Auswahlmodus ein Modus ist, in dem die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 7 den Außenlufteinlass in einem vorgegebenen Maß öffnet oder nicht, durchgeführt werden.
Obwohl die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele auf eine Klimaanlage für ein Elektrofahrzeug angewendet sind, kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Klimaanlage für ein motorgetriebenes Fahrzeug angewendet werden.

Claims

Klimagerät für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastzelle, mit einer Luftleitung zum Bilden eines Luftkanals (2), in dem an einem Ende davon ein Lufteinlass (5, 6) gebildet ist und an dem anderen Ende ein mit der Fahrgastzelle in Verbindung stehender Luftauslass (14–16) gebildet ist; einer Gebläseeinrichtung (4) zum Blasen eines Luftstroms von dem Lufteinlass (5, 6) zu dem Luftauslass (14–16); einem Kühlkreislauf (20) mit einem Kompressor (21) zum Komprimieren eines Kältemittels, einem in dem Luftkanal (2) vorgesehenen Innen-Wärmetauscher (12), einer Druchverminderungseinrichtung (24) zum Reduzieren eines Drucks des Kältemittels und einem außerhalb der Fahrgastzelle vorgesehenen Außen-Wärmetauscher (22), wobei der Innen-Wärmetauscher (12) und der Außen-Wärmetauscher (22) in einem Heizbetrieb als Kondensator bzw. Verdampfapparat funktionieren; einer Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung (155) zum Bestimmen, ob sich in dem Heizbetrieb eine vorgegebene Menge Raureif auf dem Außen-Wärmetauscher (22) gebildet hat oder nicht; und einer Steuereinrichtung (160, 165, 166) zum Steuern einer abgestrahlten Wärmemenge in dem Innen-Wärmetauscher (12), wenn die Raureifhildung-Bestimmungseinrichtung (155) bestimmt, dass sich die vorgegebene Menge Raureif auf dem Außen-Wärmetauscher (22) gebildet hat oder haben kann, in einer solchen Weise, dass die Steuereinrichtung (160, 165, 166) die abgestrahlte Wärmemenge für wenigstens eine vorgegebene Zeitdauer von einer abgestrahlten Wärmemenge in dem Innen-Wärmetauscher (12), bevor die vorgegebene Menge Raureifbildung durch die Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung (155) bestimmt worden ist, verringert, während der Innen-Wärmetauscher (12) und der Außen-Wärmetauscher (22) als Verdampfapparat bzw. Kondensator funktionierend gehalten werden.
Klimagerät nach Anspruch 1, bei welchem der Lufteinlass (5, 6) einen Innenlufteinlass (5) und einen Außenlufteinlass (6) enthält.
Klimagerät nach Anspruch 2, ferner mit einer Lufteinlass-Öffnungs/Schließeinrichtung (7) zum selektiven Öffnen und Schließen des Innenlufteinlasses (5) und des Außenlufteinlasses (6); wobei die Steuereinrichtung (160, 165, 166) enthält: eine Lufteinlass-Bestimmungseinrichtung (160) zum Bestimmen, ob die Lufteinlass-Öffnungs/Schließeinrichtung (7) den Außenlufteinlass (6) geöffnet hat oder nicht; und eine Luftmengenreduzierungssteuereinrichtung (165) zum Reduzieren einer Luftmenge durch die Gebläseeinrichtung (4), wenn die Lufteinlassbestimmungseinrichtung (160) bestimmt, dass der Außenlufteinlass (6) offen ist, von einer Luftmenge, bevor die vorgegebene Menge Raureifbildung durch die Raureifhildung-Bestimmungseinrichtung (155) bestimmt worden ist.
Klimagerät nach Anspruch 2, ferner mit einer Lufteinlass-Öffnungs/Schließeinrichtung (7) zum selektiven Öffnen und Schließen des Innenlufteinlasses (6) und des Außenlufteinlasses (6); wobei die Steuereinrichtung (160, 165, 166) enthält: eine Lufteinlass-Steuereinrichtung (160) zum Steuern der Lufteinlass-Öffnungs/ Schließeinrichtung (7), um so einen Anteil einer Außenlufteinleitung, bei der der Außenlufteinlass (6) durch die Lufteinlass-Öffnungs/Schließeinrichtung (7) geöffnet ist, von einem Anteil der Außenlufteinleitung, bevor die vorgegebene Menge Raureifbildung durch die Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung bestimmt worden ist, zu reduzieren.
Klimagerät nach Anspruch 1, ferner mit einer Zustandserfassungseinrichtung der Niederdruckseite (42) zum Erfassen von Zuständen auf einer Niederdruckseite des Kühlkreislaufs (20), wobei die Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung (155) entsprechend den durch die Zustandserfassungseinrichtung der Niederdruckseite (42) erfassten Zuständen bestimmt, ob sich die vorgegebene Menge Raureif auf dem Außen-Wärmetauscher (22) gebildet hat oder nicht.
Klimagerät nach Anspruch 1, ferner mit einer Zustandserfassungseinrichtung der Hochdruckseite zum Erfassen von Zuständen auf einer Hochdruckseite des Kühlkreislaufs, wobei die Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung (155) entsprechend den durch die Zustandserfässungseinrichtung der Hochdruckseite erfassten Zuständen bestimmt, ob sich die vorgegebene Menge Raureif auf dem Außen-Wärmetauscher (22) gebildet hat oder nicht.
Klimagerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist.
Klimagerät nach Anspruch 1, ferner mit einer Außenluftfeuchtigkeit-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Außenluftfeuchtigkeit; und einer Außenlufttemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Außenlufttemperatur, wobei die Raureifbildungsbedingungs-Bestimmungseinrichtung (156) entsprechend der durch die Außenluftfeuchtigkeit-Erfassungeinrichtung erfassten Außenluftfeuchtigkeit und der durch die Außenlufttemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Außenlufttemperatur bestimmt, ob die Bedingungen, dass sich Raureif auf dem Außen-Wärmetauscher (22) gebildet haben kann, erfüllt worden sind oder nicht.
Klimagerät nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinrichtung (160, 165, 166) die abgestrahlte Wärmemenge in dem Innen-Wärmetauscher durch Reduzieren der Menge Belüftungsluft, welche durch die Gebläseeinrichtung von dem Lufteinlass (5, 6) angesaugt und durch den Luftauslass (14–16) in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird, für wenigstens eine vorgegebene Zeitdauer reduziert, wenn die Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung (155) bestimmt, dass sich die vorgegebene Menge Raureif auf dem Außen-Wärmetauscher (22) gebildet hat oder haben kann, während der Heizbetrieb beibehalten wird.
Klimagerät nach Anspruch 1 und 2, bei welchem die Steuereinrichtung (160, 165, 166) eine Menge Belüftungsluft, die durch die Gebläseeinrichtung (4) von dem Außenlufteinlass (6) angesaugt und durch den Luftauslass (14–16) in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird, wenn die Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung (155) bestimmt, dass sich die vorgegebene Menge Raureif auf dem Außen-Wärmetauscher (22) gebildet hat, in einer solchen Weise steuert, dass die Steuereinrichtung (160, 165, 166) die Menge Belüftungsluft für wenigstens eine vorgegebene Zeitdauer von einer Menge Belüftungsluft, bevor die vorgegebene Menge Raureifbildung durch die Raureifbildung-Bestimmungseinrichtung (155) bestimmt worden ist, reduziert, während der Innen-Wärmetauscher (12) und der Außen-Wärmetauscher (22) als Verdampfapparat bzw. Kondensator funktionierend gehalten werden.