JP2019130945A - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の一実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、車両にバッテリ55が搭載され、このバッテリ55に充電された電力を走行用の電動モータ(図示せず)に供給することで駆動し、走行するものであり、本発明の車両用空気調和装置1も、バッテリ55の電力で駆動されるものとする。
最初に、図3〜図5を参照しながら暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れと、熱媒体循環装置61の熱媒体の流れについて説明する。
(1−1)暖房運転(室外熱交換器7のみに冷媒を流す状態)
先ず、図3を参照しながら暖房運転において室外熱交換器7のみに冷媒を流す状態の冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を説明する。コントローラ32により(オートモード)、或いは、空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房運転が選択され、且つ、コントローラ32が後述する外気吸熱優先運転モードを実行することを決定した場合、コントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、室内膨張弁8を全閉(全閉位置)とする。また、室外膨張弁6は開放して冷媒の減圧制御を行う状態とし、電磁弁22(除湿用)は閉じ、補助膨張弁73は全閉(全閉位置)とする。
次に、図4を参照しながら暖房運転において室外熱交換器7と冷媒−熱媒体熱交換器64の双方に冷媒を流す状態における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)と熱媒体循環装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を説明する。室外熱交換器7に関する冷媒の流れは図3の場合と同様である。コントローラ32はこれに加えて、電磁弁22を開き、補助膨張弁73も開いて冷媒の減圧制御を行う状態とする。
次に、図5を参照しながら暖房運転において冷媒−熱媒体熱交換器64のみに冷媒を流す状態における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)と熱媒体循環装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を説明する。冷媒−熱媒体熱交換器64への冷媒の流れ(実線矢印)と熱媒体循環装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)は図4の場合と同様である。
次に、除湿暖房運転について説明する。除湿暖房運転では、コントローラ32は図3の暖房運転(室外熱交換器7のみに冷媒を流す状態)において電磁弁22を開放する。また、室内膨張弁8も開放して冷媒の減圧制御を行う状態とする。これにより、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bから室内膨張弁8に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁6に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁8にて減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。
次に、除湿冷房運転について説明する。除湿冷房運転では、コントローラ32は室外膨張弁6と室内膨張弁8を開放してそれぞれ冷媒の減圧制御を行う状態とし、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁22を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気が放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
次に、冷房運転について説明する。冷房運転では、コントローラ32は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁6を全開とする(全開位置)。尚、エアミックスダンパ28は放熱器4に空気が通風される割合を調整する状態とする。
コントローラ32は下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する車室内空気の温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
次に、前述した暖房運転においてコントローラ32が実行する外気吸熱優先運転モードとヒータ優先運転モード、及び、それらの切換制御について説明する。コントローラ32は外気吸熱優先運転モードとヒータ優先運転モードを有しており、前述した暖房運転においては後述する如くこれらの何れを選択するかを決定し、切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける動作について説明する。
暖房運転における外気吸熱優先運転モードでは、車両用空気調和装置1が暖房運転で起動するとき、又は、他の前記空調運転(除湿暖房運転、除湿冷房運転、冷房運転)から暖房運転に切り換わり、暖房運転が開始されるとき(何れも暖房運転の起動)、当該暖房運転の起動時は、前述した図3の暖房運転(室外熱交換器7のみに冷媒を流す状態)を実行して室外熱交換器7のみで冷媒が蒸発し、外気から冷媒が熱を汲み上げる状態とする。
一方、暖房運転におけるヒータ優先運転モードでは、同様に車両用空気調和装置1が暖房運転で起動するとき、又は、他の前記空調運転(除湿暖房運転、除湿冷房運転、冷房運転)から暖房運転に切り換わり、暖房運転が開始されるとき、当該暖房運転の起動時は、前述した図5の暖房運転(冷媒−熱媒体熱交換器64のみに冷媒を流す状態)を実行して冷媒−熱媒体熱交換器64のみで冷媒が蒸発し、電気ヒータ66の発熱やバッテリ55の廃熱を熱媒体を介して冷媒が汲み上げる状態とする。
次に、図6〜図8を参照しながら暖房運転においてコントローラ32がどのように上記外気吸熱優先運転モード及びヒータ優先運転モードを選択/決定し、実行するかについて説明する。図6はコントローラ32の外気吸熱優先運転モードとヒータ優先運転モードの選択/決定制御に関する機能ブロック図、図7はコントローラ32による外気吸熱優先運転モードとヒータ優先運転モードの選択/決定制御のフローチャート、図8はコントローラ32が実行する成績係数COPhp(外気吸熱優先運転モードを実行した場合の成績係数)と成績係数COPhtr(ヒータ優先運転モードを実行した場合の成績係数)の蓄積学習及び優劣判定を説明する図である。
COPhp(実測)=Qr/(Wc+We) ・・(II)
(COPhtrは推定する)
COPhtr(実測)=Qr/(Wc+We) ・・(III)
(COPhpは推定する)
尚、実行していない方の運転モードの成績係数COPhp、成績係数COPhtrの推定方法としては上記に限らず、下記図8に示すように実際に運転して蓄積したデータ(バックデータ)から実行していない方の運転モードの成績係数COPhp、成績係数COPhtrを推定するようにしてもよい。この場合、図9に示されるように、実線L1、L2のヒートポンプ運転時の成績係数のピーク値は一致するため、運転している方の成績係数のピーク値を参考として、運転していない方の成績係数を推定(バックデータから抽出)することで、より正確に推定することが可能となる。更に、データの蓄積には時間を要するため、運転開始初期には前述したデータテーブルから抽出し、その後、十分なデータが蓄積された時点で、バックデータから推定する方法に切り換えてもよい。
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
21、22 電磁弁
32 コントローラ(制御装置)
55 バッテリ(発熱機器)
61 熱媒体循環装置
62 循環ポンプ
64 冷媒−熱媒体熱交換器
66 電気ヒータ
73 補助膨張弁
R 冷媒回路
Claims (7)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
前記冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
車室外に設けられて前記冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、
電気ヒータと、
制御装置を備え、前記車室内を暖房する暖房運転を実行する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、
起動時より冷媒が前記室外熱交換器で外気から熱を汲み上げる外気吸熱優先運転モードと、
起動時より前記電気ヒータを発熱させ、当該電気ヒータが発生する熱を冷媒が汲み上げるヒータ優先運転モードと、
前記外気吸熱優先運転モードを実行した場合の成績係数COPhpと前記ヒータ優先運転モードを実行した場合の成績係数COPhtrを各起動回毎に算出するCOP算出部と、
該COP算出部が算出した前記成績係数COPhpと前記成績係数COPhtrを蓄積する記憶部と、
該記憶部に蓄積された所定起動回数分、又は、所定期間分の前記成績係数COPhpと前記成績係数COPhtrからそれらの優劣を判定し、当該判定結果に基づいて次回起動時に何れの前記運転モードを実行するかを決定する運転モード決定部と、
を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記記憶部に蓄積された所定起動回数分、又は、所定期間分の前記成績係数COPhpと前記成績係数COPhtrを比較し、前記成績係数COPhpよりも前記COPhtrの方が優位であった回数が、当該成績係数COPhtrよりも前記成績係数COPhpの方が優位であった回数より多かった場合、次回起動時に前記ヒータ優先運転モードを実行することを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は前記外気吸熱優先運転モードにおいて、起動時には冷媒が前記室外熱交換器で外気から熱を汲み上げる状態とし、前記放熱器の暖房能力が不足する場合、前記電気ヒータを発熱させ、当該電気ヒータが発生する熱を冷媒が汲み上げる状態を追加し、又は、前記電気ヒータが発生する熱を冷媒が汲み上げる状態に切り換えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は前記ヒータ優先運転モードにおいて、起動時には前記電気ヒータを発熱させて当該電気ヒータが発生する熱を冷媒が汲み上げる状態とし、起動から所定時間経過後に冷媒が前記室外熱交換器で外気から熱を汲み上げる状態を追加し、又は、冷媒が前記室外熱交換器で外気から熱を汲み上げる状態に切り換えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
- 前記COP算出部は、実行している前記運転モードは実測により前記成績係数を算出し、実行していない前記運転モードについては前記成績係数を推定することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記運転モード決定部における前記運転モードの決定に際して運転状況、及び/又は、外気温度を示す指標を加味する機能、若しくは、運転状況、及び/又は、外気温度を示す指標に基づき、前記運転モード決定部が決定した前記運転モードをキャンセルし、異なる前記運転モードに変更する機能を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
- 車両に搭載された発熱機器に熱媒体を循環させるための循環ポンプと、
冷媒と前記循環ポンプにより循環される熱媒体とを熱交換させるための冷媒−熱媒体熱交換器を備え、
前記電気ヒータは発熱して前記循環ポンプにより循環される熱媒体を加熱すると共に、
前記制御装置は、前記放熱器を経た冷媒を前記室外熱交換器に流して吸熱させ、及び/又は、前記放熱器を経た冷媒を前記冷媒−熱媒体熱交換器に流して吸熱させることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
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---|---|---|---|---|
JPH05116526A (ja) * | 1991-10-30 | 1993-05-14 | Zexel Corp | 電気ヒータを有する空気調和装置の制御装置 |
JP2014062667A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Daikin Ind Ltd | 熱源制御装置 |
JP2015028391A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | パナソニック株式会社 | 空調システム |
WO2016013193A1 (ja) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | 株式会社デンソー | 車両用空調装置 |
-
2018
- 2018-01-29 JP JP2018012822A patent/JP6925287B2/ja active Active
- 2018-12-20 WO PCT/JP2018/046911 patent/WO2019146326A1/ja active Application Filing
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