JP5098948B2

JP5098948B2 - Air conditioner for vehicles

Info

Publication number: JP5098948B2
Application number: JP2008270209A
Authority: JP
Inventors: 石川　　浩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-10-20
Also published as: JP2010095229A

Description

本発明は、車室内の空調に用いられるヒータを制御する車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner that controls a heater used for air conditioning in a passenger compartment.

従来技術の車両用空調装置として、水が循環するヒータ回路を備え、循環する水を電気ヒータによって加熱し、暖房時の熱源とする装置が知られている。電気ヒータは、バッテリからの電力にて駆動される。電気ヒータの出力は、ヒータ回路を循環する水が目標水温となるように、エアコンＥＣＵによってＰＩ制御される（たとえば特許文献１参照）。
特開２００２−２６４６２９号公報 2. Description of the Related Art As a conventional vehicle air conditioner, an apparatus that includes a heater circuit through which water circulates and heats the circulated water with an electric heater to serve as a heat source during heating is known. The electric heater is driven by electric power from the battery. The output of the electric heater is PI-controlled by the air conditioner ECU so that the water circulating through the heater circuit reaches the target water temperature (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-264629 A

図６は、従来技術におけるヒータ回路の水温の変化を示すグラフである。グラフの縦軸は水温を示し、横軸は時間を示す。前述の従来技術では、電気ヒータの水温制御に関して、電気ヒータの出力上昇に対して水温上昇の遅れが大きいので、早期の水温上昇を満足させようとすると、目標水温に対して、オーバーシュート量またはアンダーシュート量が大きくなり、図６に示すように、水温の安定性が悪い。したがって空調風の吹き出し温度の変動が生じ、乗員のフィーリングが悪化するという問題がある。 FIG. 6 is a graph showing changes in the water temperature of the heater circuit in the prior art. The vertical axis of the graph indicates the water temperature, and the horizontal axis indicates time. In the above-described prior art, the water temperature control of the electric heater has a large delay in the water temperature rise with respect to the output increase of the electric heater. Therefore, if an attempt is made to satisfy the early water temperature rise, the overshoot amount or The amount of undershoot increases and the stability of the water temperature is poor as shown in FIG. Accordingly, there is a problem that the temperature of the air-conditioning wind blown out and the occupant's feeling deteriorates.

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、水温の早期上昇と水温の安定性を両立させることができるヒータ回路を有する車両用空調装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a vehicle air conditioner having a heater circuit that can achieve both an early rise in water temperature and stability of the water temperature.

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means in order to achieve the aforementioned object.

請求項１に記載の発明では、空気を送風する送風機（１１）と、
送風機によって送風される空気が流れる空気通路（９）を形成する空調ケース（６）と、
水が循環する循環流路を構成するヒータ回路（３）と、
ヒータ回路に設けられ、ヒータ回路を循環する水を加熱するヒータ（１５）と、
ヒータ回路に設けられ、循環する水を熱源として、送風機によって送風される空気を加熱する加熱用熱交換器（１３）と、
ヒータ回路を循環する水の温度を検出する水温検出手段（３０，３１）と、
空調ケース内に設けられ、送風機によって送風される空気を冷却する冷却用熱交換器（１２）と、
冷却用熱交換器を通過した空気の温度を検出する温度検出手段（３２）と、
車室内の空調要求に応じて、ヒータの出力を制御する制御手段（２５）と、を含み、
制御手段は、空調要求を満足するための目標水温よりも水温検出手段によって検出された実水温が小さい場合であって、目標水温と前記実水温との水温差が予め定める設定値よりも小さいとき、ヒータの出力を最大値よりも小さく一定の値である制限値に制御し、
制御手段は、空調要求を満足するために必要な熱量を、目標吹出温度と温度検出手段によって検出された空気温度とを用いて演算し、演算した熱量が得られるように制限値を設定することを特徴とする車両用空調装置である。 In invention of Claim 1, the air blower (11) which ventilates air,
An air conditioning case (6) forming an air passage (9) through which air blown by a blower flows;
A heater circuit (3) constituting a circulation passage through which water circulates;
A heater (15) provided in the heater circuit for heating water circulating in the heater circuit;
A heating heat exchanger (13) that is provided in the heater circuit and heats the air blown by the blower using the circulating water as a heat source;
Water temperature detecting means (30, 31) for detecting the temperature of the water circulating in the heater circuit;
A cooling heat exchanger (12) that is provided in the air conditioning case and cools the air blown by the blower;
Temperature detection means (32) for detecting the temperature of the air that has passed through the cooling heat exchanger;
Control means (25) for controlling the output of the heater according to the air conditioning requirements in the passenger compartment,
The control means is a case where the actual water temperature detected by the water temperature detection means is smaller than the target water temperature for satisfying the air conditioning request, and the water temperature difference between the target water temperature and the actual water temperature is smaller than a predetermined set value. The heater output is controlled to a limit value that is a constant value smaller than the maximum value ,
The control means calculates the amount of heat necessary to satisfy the air conditioning request using the target blowing temperature and the air temperature detected by the temperature detection means, and sets a limit value so that the calculated amount of heat is obtained. It is the vehicle air conditioner characterized by these.

請求項１に記載の発明に従えば、水温差が設定値よりも小さい場合は、最大値よりも小さい一定の値の制限値となるように、制御手段によってヒータの出力を制御する。水温差が設定値以上の場合、ヒータの出力が最大値であっても、短時間で実水温が上昇して目標水温よりも大きくなる可能性が小さい。水温差が設定値よりも小さい場合には、ヒータの出力が最大値であると実水温が短時間で上昇して目標水温よりも大幅に大きくなる可能性がある。本発明では、水温差が設定値よりも小さい場合、制限値に制御されるので実水温の上昇速度を小さくすることができる。実水温の上昇速度が小さいので、実水温を目標水温にゆっくりと到達させることができ、実水温を目標水温で安定させることができる。また水温差が設定値になるまでは従来と同様の制御をすることによって、実水温を短時間で上昇させることができるので、短時間で目標水温に近づけることができる。このように本発明では、水温の早期上昇と水温の安定性を両立させることができる車両用空調装置を実現することができる。
また、水温差が設定値よりも小さい場合、制御手段によって空調要求を満足するために必要な熱量が演算される。これによって必要な熱量を用いて循環する水を加熱することができるので、実水温が目標水温をおおきく上回ることなく、目標水温に近づけることができる。さらに、必要な熱量を、目標吹出温度と空気温度とを用いて演算するので、高精度に必要な熱量を演算することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the water temperature difference is smaller than the set value, the output of the heater is controlled by the control means so that the limit value is a constant value smaller than the maximum value. When the water temperature difference is equal to or larger than the set value, even if the output of the heater is the maximum value, the possibility that the actual water temperature rises in a short time and becomes higher than the target water temperature is small. When the water temperature difference is smaller than the set value, if the heater output is the maximum value, the actual water temperature may rise in a short time and may be significantly higher than the target water temperature. In the present invention, when the water temperature difference is smaller than the set value, it is controlled to the limit value, so that the rate of increase of the actual water temperature can be reduced. Since the increase rate of the actual water temperature is small, the actual water temperature can be slowly reached the target water temperature, and the actual water temperature can be stabilized at the target water temperature. Further, by performing the same control as before until the water temperature difference reaches the set value, the actual water temperature can be raised in a short time, so that the water temperature can be brought close to the target water temperature in a short time. Thus, according to the present invention, it is possible to realize a vehicle air conditioner that can achieve both an early rise in water temperature and stability of water temperature.
When the water temperature difference is smaller than the set value, the control unit calculates the amount of heat necessary to satisfy the air conditioning request. As a result, the circulating water can be heated using a necessary amount of heat, so that the actual water temperature can be brought close to the target water temperature without significantly exceeding the target water temperature. Furthermore, since the necessary amount of heat is calculated using the target blowing temperature and the air temperature, the necessary amount of heat can be calculated with high accuracy.

また請求項２に記載の発明では、制御手段は、演算された熱量に、予め定める余裕量を加えた熱量が得られるように、制限値を設定することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 2 is characterized in that the control means sets the limit value so as to obtain a heat quantity obtained by adding a predetermined margin to the calculated heat quantity .

請求項２に記載の発明に従えば、演算された熱量に余裕量を加えた熱量が得られるように、ヒータの出力が制御される。したがって実水温が目標水温をやや上回らせるヒータ出力となるので、短時間で目標水温に近づけることができる。 According to the second aspect of the present invention, the output of the heater is controlled so as to obtain a heat quantity obtained by adding a margin to the calculated heat quantity. Therefore, since the actual water temperature becomes a heater output that slightly exceeds the target water temperature, it can be brought close to the target water temperature in a short time.

また請求項３に記載の発明では、制御手段は、目標水温よりも実水温が小さい場合であって、水温差が設定値以上のとき、ヒータの出力が最大となるように制御することを特徴とする。 In the invention according to claim 3, the control means controls the heater output to be maximized when the actual water temperature is lower than the target water temperature and the water temperature difference is equal to or greater than a set value. And

請求項３に記載の発明に従えば、水温差が設定値以上の場合、ヒータの出力が最大となるように制御手段によって制御される。水温差が設定値以上の場合は、前述したように、水温差が大きいので、ヒータの出力が最大値であっても、短時間で実水温が上昇して目標水温よりも大きくなる可能性が小さい。このような場合に、ヒータの出力を最大にすることによって、実水温を目標水温にさらに短時間で近づけることができる。またその後、水温差が設定値未満になると、前述のようにヒータの出力が制限値に制御されるので、短期間で、かつ安定した状態で目標水温に近づけることができる。 According to the third aspect of the present invention, when the water temperature difference is greater than or equal to the set value, the heater is controlled so that the output of the heater is maximized. If the water temperature difference is greater than or equal to the set value, as described above, the water temperature difference is large, so even if the heater output is the maximum value, the actual water temperature may rise in a short time and become higher than the target water temperature. small. In such a case, the actual water temperature can be brought closer to the target water temperature in a shorter time by maximizing the output of the heater. After that, when the water temperature difference becomes less than the set value, the output of the heater is controlled to the limit value as described above, so that it can be brought close to the target water temperature in a short time and in a stable state .

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each above-mentioned means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding section. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図４を用いて説明する。図１は、第１実施形態の車両用空調装置１の全体構成を示す模式図である。車両用空調装置１は、走行用電動モータ（図示せず）を走行用の駆動源とする車両に搭載される。車両用空調装置１は、冷凍サイクル２、ヒータ回路３、室内ユニット４および制御装置５を含む。車両用空調装置１は、たとえば車両の車室内前部の計器盤下部に設置される。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vehicle air conditioner 1 according to the first embodiment. The vehicle air conditioner 1 is mounted on a vehicle using a traveling electric motor (not shown) as a driving source for traveling. The vehicle air conditioner 1 includes a refrigeration cycle 2, a heater circuit 3, an indoor unit 4, and a control device 5. The vehicle air conditioner 1 is installed, for example, in the lower part of the instrument panel in the front part of the vehicle interior of the vehicle.

室内ユニット４を構成する空調ケース６は、一端側に空気の吸入口７，８を有し、他端側に車室内への吹出口（図示せず）を有し、吸入口７，８から吹出口へ空調空気を導く空調空気通路９を構成している。空調ケース６の一端側には内気を吸入する内気吸入口７、および外気を吸入する外気吸入口８が設けられている。内気吸入口７と外気吸入口８は内外気切替ドア１０により切替および開閉される。吸入口７，８に隣接して、空調ケース６内に空気を送風する送風機１１が設置される。空調ケース６の他端側には車室内へ通ずる複数の吹出口（図示せず）が形成されている。これらの吹出口は吹出モード切替ドア（図示せず）によりそれぞれ切替および開閉され、たとえばフェイス、バイレベル、フット、およびデフロスタ等の吹出モードが設定される。 The air conditioning case 6 constituting the indoor unit 4 has air inlets 7 and 8 on one end side and an air outlet (not shown) to the vehicle interior on the other end side. An conditioned air passage 9 that guides conditioned air to the air outlet is configured. On one end side of the air-conditioning case 6, an inside air suction port 7 for sucking inside air and an outside air suction port 8 for sucking outside air are provided. The inside air inlet 7 and the outside air inlet 8 are switched and opened and closed by an inside / outside air switching door 10. A blower 11 that blows air into the air conditioning case 6 is installed adjacent to the suction ports 7 and 8. A plurality of air outlets (not shown) are formed on the other end side of the air conditioning case 6 to communicate with the passenger compartment. These air outlets are respectively switched and opened and closed by a blow mode switching door (not shown), and blow modes such as a face, bi-level, foot, and defroster are set.

送風機１１より空気下流側における空調ケース６内には冷凍サイクル２の室内器１２が設けられている。室内器１２は、冷凍サイクル２の低圧冷媒が空気から吸熱して、空気を冷却するものである。室内器１２より空気下流側にはヒータ回路３のヒータコア１３が設けられている。ヒータコア１３は、温水を加熱源として自身を流通する空調空気を加熱する熱交換器である。室内器１２およびヒータコア１３によって温度調節された空調空気は、選択された吹出口から車室内に吹出される。 An indoor unit 12 for the refrigeration cycle 2 is provided in the air conditioning case 6 on the downstream side of the air from the blower 11. The indoor unit 12 cools the air by the low-pressure refrigerant of the refrigeration cycle 2 absorbing heat from the air. A heater core 13 of the heater circuit 3 is provided on the air downstream side of the indoor unit 12. The heater core 13 is a heat exchanger that heats conditioned air flowing through itself using hot water as a heating source. The conditioned air whose temperature has been adjusted by the indoor unit 12 and the heater core 13 is blown into the vehicle compartment from the selected outlet.

ヒータ回路３は、温水（水）が循環する循環流路を構成する。ヒータ回路３には、温水を循環させる電動式のウォーターポンプ１４、温水を加熱する電気ヒータ１５、循環する温水の温度を検出する水温センサ３０，３１、およびヒータコア１３が設けられる。したがって電気ヒータ１５は、車室内に送風される空気を加熱して空調風を提供するときに、熱源として用いられる。ヒータコア１３は、電気ヒータ１５によって加熱された温水が、内部に流通するように構成される。 The heater circuit 3 constitutes a circulation channel through which hot water (water) circulates. The heater circuit 3 includes an electric water pump 14 that circulates hot water, an electric heater 15 that heats the hot water, water temperature sensors 30 and 31 that detect the temperature of the circulating hot water, and a heater core 13. Therefore, the electric heater 15 is used as a heat source when the air blown into the passenger compartment is heated to provide conditioned air. The heater core 13 is configured such that hot water heated by the electric heater 15 flows inside.

水温センサ３０，３１は、ヒータ回路３を循環する水の温度を検出する水温検出手段である。水温センサ３０，３１は、電気ヒータ１５を通過後、ヒータコア１３に流入前の温水の温度を検出する入口水温センサ３１と、ヒータコア１３を通過後、電気ヒータ１５を通過する前の温水の温度を検出する出口水温センサ３０とが設けられる。水温センサ３０，３１は、検出した温度情報を、制御装置５を構成するエアコンＥＣＵ２５に与える。 The water temperature sensors 30 and 31 are water temperature detecting means for detecting the temperature of the water circulating in the heater circuit 3. The water temperature sensors 30 and 31 detect the temperature of the hot water before passing through the heater core 13 after passing through the heater core 13 and the temperature of the hot water before passing through the heater 15 after passing through the heater core 13. An outlet water temperature sensor 30 for detection is provided. The water temperature sensors 30 and 31 provide the detected temperature information to the air conditioner ECU 25 that constitutes the control device 5.

電気ヒータ１５には、車載のバッテリ１７から得た直流電力が、制御装置５を構成するインバータ部１８によって個別にデューティ制御されて供給される。電気ヒータ１５は、電力が供給されている状態での消費電力は一定であり、たとえばニクロム線を利用したシーズヒータである。 The electric heater 15 is supplied with DC power obtained from the on-vehicle battery 17 under individual duty control by the inverter unit 18 constituting the control device 5. The electric heater 15 has a constant power consumption in a state where electric power is supplied, and is a sheathed heater using a nichrome wire, for example.

冷凍サイクル２は、電動圧縮機１９、膨張弁２０、室外器２１および室内器１２が環状のサイクル流路２２に順次接続される。冷凍サイクル２内を循環する冷媒としては、二酸化炭素（ＣＯ２）を用いており、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力よりも高い状態で使用される場合を有している。 In the refrigeration cycle 2, the electric compressor 19, the expansion valve 20, the outdoor unit 21, and the indoor unit 12 are sequentially connected to an annular cycle channel 22. Carbon dioxide (CO2) is used as the refrigerant circulating in the refrigeration cycle 2, and the refrigerant is used in a state where the refrigerant pressure on the high pressure side is higher than the critical pressure.

電動圧縮機１９は、交流モータ（図示せず）によって駆動されて、空気を冷却して空調風を提供するときに用いられる冷媒を高温高圧に圧縮して室外器２１へ吐出する流体機械である。電動圧縮機１９は、作動回転数によって冷媒の吐出量を可変可能としている。電動圧縮機１９は、制御装置５によってその作動および冷媒吐出量が制御される。電動圧縮機１９の交流モータには、車載のバッテリ１７（本実施形態では定格電圧３００Ｖの直流電源）から得た直流電力がインバータ部１８によって交流電力に変換されて供給される。電動圧縮機１９の吐出側であって、たとえば電動圧縮機１９と室外器２１との間には、冷媒の状態量を検出する冷媒状態検出手段（図示せず）が設けられる。冷媒状態検出手段は、吐出された冷媒の温度を検出する温度センサおよび冷媒の圧力を検出する圧力センサによって実現される。各センサは、検出した温度情報および圧力情報を制御装置５に与える。 The electric compressor 19 is a fluid machine that is driven by an AC motor (not shown), compresses the refrigerant used for cooling the air and providing conditioned air to high temperature and high pressure, and discharges the refrigerant to the outdoor unit 21. . The electric compressor 19 can change the discharge amount of the refrigerant according to the operating rotational speed. The operation and the refrigerant discharge amount of the electric compressor 19 are controlled by the control device 5. The AC motor of the electric compressor 19 is supplied with DC power obtained from the vehicle-mounted battery 17 (DC power supply with a rated voltage of 300 V in this embodiment) converted into AC power by the inverter unit 18. On the discharge side of the electric compressor 19, for example, between the electric compressor 19 and the outdoor unit 21, refrigerant state detection means (not shown) for detecting the refrigerant state quantity is provided. The refrigerant state detection means is realized by a temperature sensor that detects the temperature of the discharged refrigerant and a pressure sensor that detects the pressure of the refrigerant. Each sensor gives the detected temperature information and pressure information to the control device 5.

室外器２１は、凝縮器であって、電動圧縮機１９から吐出された冷媒とエンジンルーム内に流入する外気との間で熱交換する熱交換器である。室外器２１は、車両のエンジンルームの前方、たとえばグリルの後方に配置される。室外器２１の冷媒流出側であって、たとえば室外器２１と膨張弁２０との間には室外器２１から流出される冷媒の温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられる。温度センサは、検出した温度情報を制御装置５に与える。 The outdoor unit 21 is a condenser and is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant discharged from the electric compressor 19 and the outside air flowing into the engine room. The outdoor unit 21 is disposed in front of the engine room of the vehicle, for example, behind the grill. On the refrigerant outflow side of the outdoor unit 21, for example, between the outdoor unit 21 and the expansion valve 20, a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor unit 21 is provided. The temperature sensor gives the detected temperature information to the control device 5.

膨張弁２０は、室外器２１から流出される冷媒を減圧する（低温低圧にする）減圧手段である。膨張弁２０には感温部（図示せず）およびキャピラリ（図示せず）が接続されており、室外器２１から流出される冷媒の温度に応じて膨張弁２０の弁開度が調節される機械式膨張弁としている。具体的には、感温部での冷媒温度が高いと弁開度が小さい側に可変されて室外器２１における冷媒圧力が高い側に維持され、逆に感温部での冷媒温度が低くなると弁開度が大きい側に可変されて室外器２１における冷媒圧力が低い側に維持される。 The expansion valve 20 is a decompression means for decompressing the refrigerant flowing out of the outdoor unit 21 (low temperature and low pressure). A temperature sensing part (not shown) and a capillary (not shown) are connected to the expansion valve 20, and the valve opening degree of the expansion valve 20 is adjusted according to the temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor unit 21. It is a mechanical expansion valve. Specifically, when the refrigerant temperature in the temperature sensing part is high, the valve opening is varied to the small side and the refrigerant pressure in the outdoor unit 21 is maintained on the high side, and conversely, the refrigerant temperature in the temperature sensing part becomes low. The valve opening degree is changed to the larger side, and the refrigerant pressure in the outdoor unit 21 is maintained to the lower side.

室内器１２は、室内ユニット４の空調ケース６内で空調空気通路９全体を横断するように配設される。室内器１２は、蒸発器であって、膨張弁２０で減圧された冷媒と空調ケース６内を流通する空調空気との間で熱交換して、空調空気を冷却する熱交換器である。室内器１２から流出された冷媒は、電動圧縮機１９に与えられる。室内器１２の空調空気流れの下流側には、冷却された空気温度（エバ後空気温度）を検出する室内器温度センサ３２が設けられる。室内器温度センサ３２は、検出した温度情報をエアコンＥＣＵ２５に与える。 The indoor unit 12 is disposed so as to cross the entire conditioned air passage 9 in the air conditioning case 6 of the indoor unit 4. The indoor unit 12 is an evaporator, and is a heat exchanger that cools the conditioned air by exchanging heat between the refrigerant decompressed by the expansion valve 20 and the conditioned air flowing through the air conditioning case 6. The refrigerant flowing out of the indoor unit 12 is given to the electric compressor 19. On the downstream side of the conditioned air flow of the indoor unit 12, an indoor unit temperature sensor 32 that detects a cooled air temperature (post-evaporation air temperature) is provided. The indoor unit temperature sensor 32 provides the detected temperature information to the air conditioner ECU 25.

空調ケース６内には、室内器１２に加えて、暖房器としてのヒータコア１３が配設されている。ヒータコア１３は、室内器１２に対して空調空気流れ下流側に配置されている。ヒータコア１３と空調ケース６との間にはヒータコア１３をバイパスして空調空気が流通するバイパス流路２３が形成されている。 In the air conditioning case 6, in addition to the indoor unit 12, a heater core 13 as a heater is disposed. The heater core 13 is disposed downstream of the conditioned air flow with respect to the indoor unit 12. A bypass passage 23 is formed between the heater core 13 and the air conditioning case 6 to bypass the heater core 13 and through which conditioned air flows.

ヒータコア１３の近傍には通過する空調空気量を調節するエアミックスドア２４が設けられている。エアミックスドア２４は、ヒータコア１３の空調空気流通部を開閉する回動式のドアである。エアミックスドア２４の開度に応じて、ヒータコア１３を流通する加熱空気とバイパス流路２３を流通する冷却空気との流量割合が調節されて、ヒータコア１３の下流側の空調空気温度が調節される。エアミックスドア２４の開度は、制御装置５によって制御される。 In the vicinity of the heater core 13, an air mix door 24 that adjusts the amount of air-conditioned air passing therethrough is provided. The air mix door 24 is a rotary door that opens and closes the conditioned air circulation part of the heater core 13. In accordance with the opening degree of the air mix door 24, the flow rate ratio between the heated air flowing through the heater core 13 and the cooling air flowing through the bypass passage 23 is adjusted, and the conditioned air temperature downstream of the heater core 13 is adjusted. . The opening degree of the air mix door 24 is controlled by the control device 5.

制御装置５は、エアコン電子制御装置（Electronic Control Unit：略称ＥＣＵ）２５とインバータ部１８を含む。エアコンＥＣＵ２５は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。エアコンＥＣＵ２５には、前述したセンサの他に、外気温を検出する外気温度センサ３３、内気温度を検出する内気温度センサ３４および日射量を検出する日射センサ３５からの情報が与えられる。エアコンＥＣＵ２５は、予め設定されたプログラムに従って各種センサから与えられる情報および操作パネル（図示せず）で乗員が設定する設定情報に対する演算処理を行う。エアコンＥＣＵ２５は、空調要求および空調負荷に基づいて、たとえばエアミックスドア２４、電動圧縮機１９、および電気ヒータ１５などを制御する。 The control device 5 includes an air conditioner electronic control unit (abbreviated as ECU) 25 and an inverter unit 18. The air conditioner ECU 25 includes a microcomputer and its peripheral circuits. In addition to the sensors described above, the air conditioner ECU 25 is provided with information from an outside air temperature sensor 33 that detects the outside air temperature, an inside air temperature sensor 34 that detects the inside air temperature, and a solar radiation sensor 35 that detects the amount of solar radiation. The air conditioner ECU 25 performs arithmetic processing on information given from various sensors and setting information set by an occupant on an operation panel (not shown) according to a preset program. The air conditioner ECU 25 controls, for example, the air mix door 24, the electric compressor 19, and the electric heater 15 based on the air conditioning request and the air conditioning load.

インバータ部１８は、エアコンＥＣＵ２５からの指令によって電動圧縮機１９および電気ヒータ１５の作動を制御する。したがってインバータ部１８とエアコンＥＣＵ２５は、電気負荷である電動圧縮機１９および電気ヒータ１５への電力の供給を制御する制御手段を構成する。インバータ部１８には、バッテリ１７の直流電力がヒューズ２９を介して供給されている。バッテリ１７は、電源であって、たとえば水素と酸素との化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（図示せず）にて充電される蓄電手段である。インバータ部１８は、電気ヒータ用インバータ２６および電動圧縮機用インバータ２８を含む。各インバータ２６，２８は、バッテリ１７およびヒューズ２９に対して並列に接続される。 The inverter unit 18 controls the operation of the electric compressor 19 and the electric heater 15 according to a command from the air conditioner ECU 25. Therefore, the inverter unit 18 and the air conditioner ECU 25 constitute control means for controlling the supply of electric power to the electric compressor 19 and the electric heater 15 that are electric loads. The inverter unit 18 is supplied with DC power of the battery 17 via a fuse 29. The battery 17 is a power source and is a power storage means that is charged by a fuel cell (not shown) that generates electric power by using a chemical reaction between hydrogen and oxygen, for example. The inverter unit 18 includes an electric heater inverter 26 and an electric compressor inverter 28. Each inverter 26, 28 is connected in parallel to the battery 17 and the fuse 29.

ヒューズ２９は、ヒューズ許容電流が予め設定され、ヒューズ許容電流以上となるとヒューズ２９が断線し、過電流がバッテリ１７から電気負荷に流れないように動作する。ヒューズ２９の許容電流は、負荷の起動電流と定格電流とに基づいて設定され、負荷の定格電流がヒューズ２９の許容電流以上になるとヒューズ２９が断線する。 The fuse 29 operates so that the fuse allowable current is set in advance and the fuse 29 is disconnected when the fuse allowable current or more is exceeded, so that no overcurrent flows from the battery 17 to the electric load. The allowable current of the fuse 29 is set based on the starting current and the rated current of the load, and the fuse 29 is disconnected when the rated current of the load exceeds the allowable current of the fuse 29.

電動圧縮機用インバータ２８は、直流電力をスイッチングして可変周波数の交流出力（交流電力）を作りだし、その交流出力によって電動圧縮機１９の回転数を可変制御する。電気ヒータ用インバータ２６は、直流電力をスイッチングして、電気ヒータ１５に供給される電力をデューティ制御する。デューティ制御は、電気ヒータなどの負荷への通電を短い周期で繰り返しオン／オフさせ、１周期当たりのオン時間（通電パルスの幅）の比率（デューティ比）を制御することで、負荷電流や負荷電圧を制御することである。このデューティ制御によって、電気ヒータ１５にはバッテリ１７の電圧と等しい電圧が電気ヒータ用インバータ２６を介して印加される。各インバータ２６，２８のスイッチング素子としては、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられる。 The electric compressor inverter 28 switches DC power to produce AC output (AC power) of variable frequency, and variably controls the rotational speed of the electric compressor 19 by the AC output. The electric heater inverter 26 switches DC power and duty-controls the electric power supplied to the electric heater 15. Duty control is a method of repeatedly turning on / off energization of a load such as an electric heater in a short cycle and controlling a ratio (duty ratio) of an on time (width of energization pulse) per cycle, thereby controlling load current and load. It is to control the voltage. By this duty control, a voltage equal to the voltage of the battery 17 is applied to the electric heater 15 via the electric heater inverter 26. As a switching element of each inverter 26, 28, for example, an insulated gate bipolar transistor is used.

次に、エアコンＥＣＵ２５の電気ヒータ用インバータ２６の制御処理に関して説明する。図２は、エアコンＥＣＵ２５における電気ヒータ用インバータ２６のデューティ比の決定手順を示すフローチャートである。エアコンＥＣＵ２５は、図２の制御処理が実行される以前に電動圧縮機１９の動作状態、たとえば運転および停止を決定している。またエアコンＥＣＵ２５は、図２に示す処理を短時間に繰返す。 Next, control processing of the electric heater inverter 26 of the air conditioner ECU 25 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for determining the duty ratio of the electric heater inverter 26 in the air conditioner ECU 25. The air conditioner ECU 25 determines the operating state of the electric compressor 19, for example, operation and stop, before the control process of FIG. 2 is executed. The air conditioner ECU 25 repeats the process shown in FIG. 2 in a short time.

ステップａ１では、ヒータ回路を循環する温水の目標水温を決定し、ステップａ２に移る。目標水温は、たとえば次式（１）によって演算される。 In step a1, the target water temperature of the hot water circulating through the heater circuit is determined, and the process proceeds to step a2. The target water temperature is calculated by the following equation (1), for example.

ＴＷＯ（ｎ）＝｛ＴＡＯ（ｎ）−ＴＥ（ｎ）｝／φ＋ＴＥ（ｎ） …（１）
ここで、ｎは本フローの処理回数を示し、ＴＷＯ（ｎ）は目標水温を示し、ＴＥ（ｎ）は室内器１２を通過した空気の温度を示し、ＴＡＯ（ｎ）は目標吹出温度を示し、φはヒータコア１３の温度効率を示す。このように式（１）では、目標吹出温度ＴＷＯ（ｎ）とエバ後温度ＴＥ（ｎ）との温度差からヒータコア１３にて必要な熱量を演算して、目標水温ＴＷＯ（ｎ）を求めている。 TWO (n) = {TAO (n) −TE (n)} / φ + TE (n) (1)
Here, n indicates the number of times this flow is processed, TWO (n) indicates the target water temperature, TE (n) indicates the temperature of the air that has passed through the indoor unit 12, and TAO (n) indicates the target blowing temperature. , Φ indicates the temperature efficiency of the heater core 13. Thus, in the equation (1), the amount of heat necessary for the heater core 13 is calculated from the temperature difference between the target blowing temperature TWO (n) and the post-evacuation temperature TE (n) to obtain the target water temperature TWO (n). Yes.

ステップａ２では、電気ヒータ１５の出力を決定し、ステップａ３に移る。電気ヒータ１５の出力は、たとえば次式（２）および式（３）によって演算される。 In step a2, the output of the electric heater 15 is determined, and the process proceeds to step a3. The output of the electric heater 15 is calculated by the following equations (2) and (3), for example.

Ｅ（ｎ）＝ＴＷ（ｎ）−ＴＷＯ（ｎ） …（２）
Ｗ（ｎ）＝Ｗ（ｎ−１）＋Ｋｐ｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝＋（θ／Ｔｉ）×Ｅ（ｎ）
…（３）
ここで、Ｗ（ｎ）は電気ヒータ１５の出力を示し、ＴＷは現在の水温（実水温）を示し、
Ｗ（ｎ−１）が電気ヒータ１５の出力の前回値を示し、Ｋｐは比例定数を示し、θはサンプリング周期を示し、Ｔｉは積分定数を示す。式（３）に示すように、電気ヒータ１５の出力がＰＩ制御によって決定される。 E (n) = TW (n) -TWO (n) (2)
W (n) = W (n−1) + Kp {E (n) −E (n−1)} + (θ / Ti) × E (n)
... (3)
Here, W (n) indicates the output of the electric heater 15, TW indicates the current water temperature (actual water temperature),
W (n-1) represents the previous value of the output of the electric heater 15, Kp represents a proportional constant, θ represents a sampling period, and Ti represents an integral constant. As shown in Expression (3), the output of the electric heater 15 is determined by PI control.

ステップａ３では、ヒータ出力の決定処理を実行し、ステップａ４に移る。ヒータ出力の決定処理は、目標水温と実水温との差が小さい場合に、電気ヒータ１５の出力を最大値（最大能力値）よりも小さく、一定の値の制限値に決定し、小さくない場合には、前述のステップａ２で演算したヒータ出力に決定する処理である。 In step a3, a heater output determination process is executed, and the process proceeds to step a4. In the heater output determination process, when the difference between the target water temperature and the actual water temperature is small, the output of the electric heater 15 is determined to be smaller than the maximum value (maximum capacity value) and to a constant limit value, and is not small This is a process for determining the heater output calculated in step a2.

ステップａ４では、ステップａ２およびステップａ３で決定されたヒータ出力と電気ヒータ最大出力（Ｗｍａｘ）から、電気ヒータ１５のデューティ比（Ｄｕｔｙ）は、次式（４）によって演算される。 In step a4, the duty ratio (Duty) of the electric heater 15 is calculated by the following equation (4) from the heater output and the electric heater maximum output (Wmax) determined in step a2 and step a3.

Ｄｕｔｙ＝Ｗ（ｎ）／Ｗｍａｘ …（４）
ステップａ５では、ステップａ４にて算出されたデューティ比（Ｄｕｔｙ）を電気ヒータ用インバータ２６へ出力し、本フローを終了する。これによってデューティ比が与えられた電気ヒータ用インバータ２６は、電気ヒータ１５を与えられたデューティ比でデューティ制御する。 Duty = W (n) / Wmax (4)
In step a5, the duty ratio (Duty) calculated in step a4 is output to the electric heater inverter 26, and this flow is terminated. Thus, the electric heater inverter 26 to which the duty ratio is given controls the duty of the electric heater 15 at the given duty ratio.

このようにエアコンＥＣＵ２５は、ステップａ２にて目標水温に基づいて電気ヒータ１５の出力を仮決定する。エアコンＥＣＵ２５は、ステップａ２にて仮決定した電気ヒータ１５の出力が大きすぎて目標水温を上回るような場合は、ステップａ３にて出力を小さくするように制御し、最終的なヒータ出力を決定する。 As described above, the air conditioner ECU 25 temporarily determines the output of the electric heater 15 based on the target water temperature in step a2. When the output of the electric heater 15 temporarily determined in step a2 is too large and exceeds the target water temperature, the air conditioner ECU 25 performs control to decrease the output in step a3 and determines the final heater output. .

次に、ステップａ３のヒータ出力の決定処理に関してさらに説明する。図３は、エアコンＥＣＵ２５におけるヒータ出力の決定処理を示すフローチャートである。エアコンＥＣＵ２５は、図２のステップａ２の処理がなされると、本フローを開始する。 Next, the heater output determination process in step a3 will be further described. FIG. 3 is a flowchart showing heater output determination processing in the air conditioner ECU 25. The air conditioner ECU 25 starts this flow when the process of step a2 in FIG. 2 is performed.

ステップｂ１では、目標水温ＴＷＯと実水温ＴＷとの水温差が、予め定める設定値（たとえば５度）よりも小さいか否かを判断し、小さい場合、ステップｂ２に移り、大きい場合、本フローを終了する。 In step b1, it is determined whether or not the water temperature difference between the target water temperature TWO and the actual water temperature TW is smaller than a predetermined set value (for example, 5 degrees). finish.

ステップｂ２では、水温差が設定値よりも小さいので、電気ヒータ１５の出力の制限値である必要能力上限値（Ｗｕｐｐｅｒ）を演算し、ステップｂ３に移る。必要能力上限値は、たとえば次式（５）によって演算される。 In step b2, since the water temperature difference is smaller than the set value, a necessary capacity upper limit value (Wupper) that is a limit value of the output of the electric heater 15 is calculated, and the process proceeds to step b3. The required capacity upper limit value is calculated by the following equation (5), for example.

Ｗｕｐｐｅｒ＝｛ＴＡＯ（ｎ）−ＴＥ（ｎ）｝×Ｃ×ρ×Ｖａ＋α …（５）
ここでＣは空気比熱を示し、ρは空気密度を示し、Ｖａは風量を示し、αは余裕量を示す。このように式（５）では、目標吹出温度ＴＡＯとエバ後空気温度ＴＥとの差に、単位時間当たりの空気通過量を乗算して目標吹出温度ＴＡＯに必要な熱量を演算し、この必要な熱量に余裕量αを加算した値が必要能力上限値Ｗｕｐｐｅｒとして演算される。したがって必要能力上限値は、空調要求（目標吹出温度）を満足するために必要な熱量である。また必要能力上限値は、式（５）に示すように、実水温に依存しないので、目標水温ＴＡＯ（ｎ）が変化しない限り、一定の値となる。 Wupper = {TAO (n) −TE (n)} × C × ρ × Va + α (5)
Here, C indicates air specific heat, ρ indicates air density, Va indicates air volume, and α indicates margin. Thus, in the equation (5), the difference between the target blowing temperature TAO and the post-evacuation air temperature TE is multiplied by the air passing amount per unit time to calculate the amount of heat necessary for the target blowing temperature TAO. A value obtained by adding the surplus amount α to the heat amount is calculated as the necessary capacity upper limit value Wupper. Therefore, the necessary capacity upper limit value is the amount of heat necessary to satisfy the air conditioning requirement (target blowout temperature). Moreover, since the required capacity upper limit value does not depend on the actual water temperature as shown in the equation (5), it is a constant value as long as the target water temperature TAO (n) does not change.

ステップｂ３では、ステップａ２にて演算した出力Ｗ（ｎ）と、ステップｂ２にて演算した必要能力上限値Ｗｕｐｐｅｒとを比較し、出力Ｗ（ｎ）が大きい場合、ステップｂ４に移り、大きくない場合、本フローを終了する。ステップｂ４では、出力Ｗ（ｎ）が必要能力上限値Ｗｕｐｐｅｒよりも大きいので、出力Ｗ（ｎ）を必要能力上限値Ｗｕｐｐｅｒに値を書き換え、本フローを終了する。 In step b3, the output W (n) calculated in step a2 is compared with the necessary capacity upper limit value Wupper calculated in step b2. If the output W (n) is large, the process proceeds to step b4, and is not large. This flow is finished. In step b4, since the output W (n) is larger than the necessary capacity upper limit value Wupper, the value of the output W (n) is rewritten to the necessary capacity upper limit value Wupper, and this flow is finished.

このようにエアコンＥＣＵ２５は、ステップｂ２にて必要能力上限値を演算する。必要能力上限値は、前述したように目標吹出温度を達成するためにヒータ回路３によって確保すべき熱量に、余裕量を加算したものである。余裕量によって、実水温が目標水温に無限に近づくことを防止することができる。 In this way, the air conditioner ECU 25 calculates the required capacity upper limit value in step b2. The necessary capacity upper limit value is obtained by adding a margin to the amount of heat to be secured by the heater circuit 3 in order to achieve the target blowing temperature as described above. The marginal amount can prevent the actual water temperature from approaching the target water temperature indefinitely.

次に、図３に示す決定処理を実行することによる効果に関して説明する。図４は、ヒータ回路３を循環する水の水温の変化を示すグラフである。図５は、電気ヒータ１５の出力の変化を示すグラフである。図４の縦軸は水温を示し、横軸は時間を示す。また図５の縦軸は電気ヒータ１５の出力を示し、横軸は時間を示す。また図４および図５では、エアコンＥＣＵ２５の処理の波形を実線で示し、従来技術の制御部の処理（以下、単に「従来制御」ということがある）の波形を破線で示す。従来制御は、図２のステップａ３を除いた、ステップａ１、ステップａ２、ステップａ４、およびステップａ５を順次実行する処理である。 Next, the effect of executing the determination process shown in FIG. 3 will be described. FIG. 4 is a graph showing changes in the temperature of water circulating in the heater circuit 3. FIG. 5 is a graph showing changes in the output of the electric heater 15. The vertical axis in FIG. 4 indicates the water temperature, and the horizontal axis indicates time. Further, the vertical axis in FIG. 5 indicates the output of the electric heater 15, and the horizontal axis indicates time. 4 and 5, the waveform of the process of the air conditioner ECU 25 is indicated by a solid line, and the waveform of the process of the control unit of the prior art (hereinafter simply referred to as “conventional control”) is indicated by a broken line. The conventional control is a process of sequentially executing step a1, step a2, step a4, and step a5, excluding step a3 in FIG.

図４に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、実水温と目標水温との水温差は設定値ΔＴ（たとえば５度）よりも大きいので、エアコンＥＣＵ２５のステップｂ１の判断処理にてステップａ４に移る。したがってエアコンＥＣＵ２５の処理と従来制御とは、同様の処理となる。これによって時刻ｔ０から水温差が設定値ΔＴよりも小さくなる時刻ｔ１までの波形は、互いに等しい。 As shown in FIG. 4, since the water temperature difference between the actual water temperature and the target water temperature is larger than the set value ΔT (for example, 5 degrees) from time t0 to time t1, step a4 is performed in the determination process of step b1 of the air conditioner ECU 25. Move on. Therefore, the process of the air conditioner ECU 25 and the conventional control are the same process. Thus, the waveforms from time t0 to time t1 when the water temperature difference becomes smaller than the set value ΔT are equal to each other.

時刻ｔ１では、水温差がΔＴよりも小さくなるので、エアコンＥＣＵ２５のステップｂ１の判断処理にてステップｂ２に移り、実水温が目標水温よりも小さいのでステップｂ３からステップｂ４に移り、ステップｂ４にて、ヒータ出力が必要能力上限値に決定される。したがって図５に示すように、時刻ｔ１にてヒータ出力が最大値から必要能力上限値まで下げられる。これに対して従来制御では、前述の式（３）に基づくＰＩ制御によってヒータ出力は最大値から多少は小さくなるが、図４に示すように、時刻ｔ２にて目標水温を達し、その後、ヒータ出力を低下するが、水温の上昇がすぐに止まらないので、目標水温を大きく上回る。 At time t1, since the water temperature difference becomes smaller than ΔT, the air conditioner ECU 25 proceeds to step b2 in the determination process of step b1, and since the actual water temperature is smaller than the target water temperature, the process proceeds from step b3 to step b4, and in step b4. The heater output is determined as the required capacity upper limit value. Therefore, as shown in FIG. 5, the heater output is lowered from the maximum value to the required capacity upper limit value at time t1. On the other hand, in the conventional control, the heater output is slightly reduced from the maximum value by the PI control based on the above-described equation (3), but as shown in FIG. Although the output is reduced, the rise in water temperature does not stop immediately, so it greatly exceeds the target water temperature.

これに対してエアコンＥＣＵ２５は、ヒータ出力を早めの段階（時刻ｔ１）で必要能力上限値まで低下させているので、ゆるやかに水温が上昇し、時刻ｔ３にて目標水温に達する。実水温が目標水温に達した時刻ｔ３以降は、ステップｂ３における判断で、ステップａ４に移るので、前述の式（３）に基づくＰＩ制御に再び戻り、目標水温が維持される。したがって図４に示すように、従来制御では温度変化の波形が大きく波打っているが、エアコンＥＣＵ２５による処理では、ゆるやかな曲線で目標水温に達して、維持される。また目標水温に達するまでの時間は、従来制御と大きくかわらないので、ヒータ出力が最大値の従来制御と同様に、短時間で目標水温にすることができる。 On the other hand, since the air conditioner ECU 25 reduces the heater output to the required capacity upper limit value at an early stage (time t1), the water temperature gradually rises and reaches the target water temperature at time t3. After time t3 when the actual water temperature has reached the target water temperature, the determination in step b3 is shifted to step a4, so that the PI control based on the above-described equation (3) is resumed and the target water temperature is maintained. Therefore, as shown in FIG. 4, in the conventional control, the waveform of the temperature change is greatly undulated, but in the processing by the air conditioner ECU 25, the target water temperature is reached and maintained with a gentle curve. Since the time until the target water temperature is reached is not significantly different from that in the conventional control, the target water temperature can be achieved in a short time as in the conventional control with the maximum heater output.

以上説明したように本実施の形態のエアコンＥＣＵ２５は、水温差が設定値ΔＴよりも小さい場合は、電気ヒータ１５の出力を最大値よりも小さく一定の値である必要能力上限値となるように制御する（図５参照）。これによって水温差が設定値ΔＴよりも小さい場合、実水温の上昇速度を小さくすることができる。実水温の上昇速度が小さいので、実水温を目標水温にゆっくりと到達させることができ、実水温を目標水温で安定させることができる。また設定値ΔＴまではＰＩ制御をすることによって、実水温を短時間で上昇させることができるので、短時間で目標水温に近づけることができる。このように本実施形態では、水温の早期上昇と水温の安定性を両立させることができる。したがって乗員のフィーリングが悪化することなく、快適な空調空間を提供することができる。 As described above, when the water temperature difference is smaller than the set value ΔT, the air conditioner ECU 25 of the present embodiment sets the output of the electric heater 15 to a necessary capacity upper limit value that is a constant value smaller than the maximum value. Control (see FIG. 5). As a result, when the water temperature difference is smaller than the set value ΔT, the actual water temperature rise rate can be reduced. Since the increase rate of the actual water temperature is small, the actual water temperature can be slowly reached the target water temperature, and the actual water temperature can be stabilized at the target water temperature. Further, by performing PI control up to the set value ΔT, the actual water temperature can be raised in a short time, and therefore it can approach the target water temperature in a short time. Thus, in this embodiment, the early rise of water temperature and the stability of water temperature can be made compatible. Therefore, a comfortable air-conditioned space can be provided without deteriorating the passenger's feeling.

また本実施の形態では、水温差が設定値ΔＴ以上（時刻ｔ１まで）の場合、電気ヒータ１５の出力が最大となるようにエアコンＥＣＵ２５によって制御される（図５参照）。水温差が設定値ΔＴ以上の場合は、前述したように、水温差が大きいので、電気ヒータ１５の出力が最大値であっても、短時間で実水温が上昇して目標水温よりも大きくなる可能性が小さい。このような場合に、電気ヒータ１５の出力を最大にすることによって、実水温を目標水温に短時間で近づけることができる。したがって実水温をさらに短時間で上昇させることができる。 Further, in the present embodiment, when the water temperature difference is equal to or greater than the set value ΔT (until time t1), the air conditioner ECU 25 controls the output of the electric heater 15 to be maximum (see FIG. 5). When the water temperature difference is equal to or larger than the set value ΔT, as described above, since the water temperature difference is large, even if the output of the electric heater 15 is the maximum value, the actual water temperature rises in a short time and becomes higher than the target water temperature. The possibility is small. In such a case, the actual water temperature can be brought close to the target water temperature in a short time by maximizing the output of the electric heater 15. Therefore, the actual water temperature can be raised in a shorter time.

また本実施の形態では、水温差が設定値ΔＴよりも小さい場合、エアコンＥＣＵ２５によって空調要求を満足するために必要な熱量が式（５）によって演算される。これによって必要な熱量を用いて循環する水を加熱することができる。 Further, in the present embodiment, when the water temperature difference is smaller than the set value ΔT, the air quantity required for satisfying the air conditioning request is calculated by the air conditioner ECU 25 by the equation (5). This makes it possible to heat the circulating water using the necessary amount of heat.

さらに本実施の形態では、式（５）では余裕量αが加算されているので、実水温が目標水温をやや上回るので、短時間で目標水温に近づけることができる。また余裕量αが小さすぎると、実水温が無限に目標水温に近づくような制御となるので、余裕量αは確実に目標水温に達することができる値に設定される。このように余裕量αは、必要な熱量を補正する補正量としての効果も有する。 Further, in the present embodiment, since the margin amount α is added in the equation (5), the actual water temperature is slightly higher than the target water temperature, so that it can be brought close to the target water temperature in a short time. If the margin amount α is too small, control is performed so that the actual water temperature approaches the target water temperature indefinitely, so the margin amount α is set to a value that can reliably reach the target water temperature. As described above, the margin amount α also has an effect as a correction amount for correcting the necessary heat amount.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して説明する。前述の第１実施形態では熱量の演算は式（５）を用いていたが、本実施の形態では、次式（６）によって演算される点に特徴を有する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the calculation of the amount of heat uses Expression (5), but this embodiment is characterized in that it is calculated by the following Expression (6).

Ｗｕｐｐｅｒ＝｛ＴＡＯ（ｎ）−ＴＷｏｕｔ（ｎ）｝×Ｃｗ×ρｗ×Ｇｗ＋α …（６）
ここでＴＷｏｕｔ（ｎ）は出口水温センサ３０によって検出される出口水温を示し、Ｃｗはヒータ回路３を循環する温水の比熱を示し、ρｗは温水の密度を示し、Ｇｗは温水の流量を示し、αは余裕量を示す。このように式（６）では、目標吹出温度ＴＡＯと出口水温ＴＷｏｕｔとの差に、単位時間当たりの流量を乗算して目標吹出温度に必要な熱量を演算し、この必要な熱量に余裕量αを加算した値が必要能力上限値として演算している。したがって必要能力上限値は、空調要求（目標吹出温度）を満足するために必要な熱量となる。このように前述の式（５）に換えて式（６）を用いても、前述の第１実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。 Wupper = {TAO (n) −TWout (n)} × Cw × ρw × Gw + α (6)
Here, TWout (n) indicates the outlet water temperature detected by the outlet water temperature sensor 30, Cw indicates the specific heat of the hot water circulating through the heater circuit 3, ρw indicates the density of the hot water, Gw indicates the flow rate of the hot water, α indicates a margin. Thus, in the equation (6), the difference between the target blowing temperature TAO and the outlet water temperature TWout is multiplied by the flow rate per unit time to calculate the amount of heat necessary for the target blowing temperature, and a margin amount α is added to the necessary amount of heat. The value obtained by adding is calculated as the required capacity upper limit value. Accordingly, the necessary capacity upper limit value is the amount of heat necessary to satisfy the air conditioning requirement (target blowing temperature). As described above, even when the equation (6) is used instead of the aforementioned equation (5), the same operation and effect as those of the first embodiment can be achieved.

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。 (Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

前述の第１実施形態では、電気ヒータ１５はヒータ回路３に１つだけ設けられていたが、１つに限ることはなく、２つ以上であってもよい。 In the first embodiment described above, only one electric heater 15 is provided in the heater circuit 3, but the number is not limited to one, and may be two or more.

また空調要求を満足するために必要な熱量は、前述の第１実施形態では式（５）を用いて演算し、前述の第２実施形態では式（６）を用いて演算しているが、この２つの式に限ることはなく、他のパラメータから必要な熱量を演算してもよく、また予め設定される制御マップなどから熱量を決定してもよい。 The amount of heat necessary to satisfy the air conditioning requirement is calculated using the equation (5) in the first embodiment, and is calculated using the equation (6) in the second embodiment. It is not limited to these two formulas, the necessary heat quantity may be calculated from other parameters, or the heat quantity may be determined from a preset control map or the like.

また前述の第１実施形態では、電気ヒータ１５をデューティ制御しているが、デューティ制御に限ることはなく、デューティ比に依存することなく通電状態と非通電状態を単に切り替えるように制御してもよい。 In the first embodiment described above, the electric heater 15 is duty-controlled. However, the electric heater 15 is not limited to duty control, and may be controlled so as to simply switch between the energized state and the non-energized state without depending on the duty ratio. Good.

第１実施形態の車両用空調装置１の全体構成を示す模式図である。図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the vehicle air conditioner 1 of 1st Embodiment. FIG. エアコンＥＣＵ２５における電気ヒータ用インバータ２６のデューティ比の決定手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination procedure of the duty ratio of the inverter 26 for electric heaters in air-conditioner ECU25. エアコンＥＣＵ２５におけるヒータ出力の決定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination process of the heater output in air-conditioner ECU25. ヒータ回路３を循環する水の水温の変化を示すグラフである。4 is a graph showing a change in the temperature of water circulating in the heater circuit 3. 電気ヒータ１５の出力の変化を示すグラフである。6 is a graph showing changes in the output of the electric heater 15. 従来技術におけるヒータ回路の水温の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the water temperature of the heater circuit in a prior art.

Explanation of symbols

１…車両用空調装置
３…ヒータ回路
５…制御装置（制御手段）
９…空調空気通路（空気通路）
１１…送風機
１２…室内器（冷却用熱交換器）
１３…ヒータコア（加熱用熱交換器）
１５…電気ヒータ（ヒータ）
１７…バッテリ
１８…インバータ部
１９…電動圧縮機
２５…エアコンＥＣＵ（制御手段）
２６…電気ヒータ用インバータ
２８…電動圧縮機用インバータ
２９…ヒューズ
３０…出口水温センサ
３１…入口水温センサ
３２…室内器温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle air conditioner 3 ... Heater circuit 5 ... Control apparatus (control means)
9 ... Air-conditioning air passage (air passage)
11 ... Blower 12 ... Indoor unit (cooling heat exchanger)
13 ... Heater core (heat exchanger for heating)
15 ... Electric heater (heater)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Battery 18 ... Inverter part 19 ... Electric compressor 25 ... Air-conditioner ECU (control means)
26 ... Inverter for electric heater 28 ... Inverter for electric compressor 29 ... Fuse 30 ... Outlet water temperature sensor 31 ... Inlet water temperature sensor 32 ... Indoor unit temperature sensor

Claims

A blower (11) for blowing air;
An air conditioning case (6) forming an air passage (9) through which air blown by the blower flows;
A heater circuit (3) constituting a circulation passage through which water circulates;
A heater (15) provided in the heater circuit for heating water circulating in the heater circuit;
A heating heat exchanger (13) that is provided in the heater circuit and heats the air blown by the blower using the circulating water as a heat source;
Water temperature detecting means (30, 31) for detecting the temperature of the water circulating in the heater circuit;
A cooling heat exchanger (12) that is provided in the air conditioning case and cools the air blown by the blower;
Temperature detection means (32) for detecting the temperature of the air that has passed through the cooling heat exchanger;
Control means (25) for controlling the output of the heater in response to a request for air conditioning in the passenger compartment,
The control means is a case in which the actual water temperature detected by the water temperature detection means is smaller than the target water temperature for satisfying the air conditioning requirement, and a water temperature difference between the target water temperature and the actual water temperature is set in advance. Less than the maximum value, the heater output is controlled to a limit value that is a constant value ,
The control means calculates the amount of heat necessary to satisfy the air conditioning requirement using a target blowing temperature and the air temperature detected by the temperature detection means, and the restriction is made so that the calculated amount of heat is obtained. A vehicle air conditioner characterized by setting a value .

2. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the control unit sets the limit value so that a heat amount obtained by adding a predetermined margin to the calculated heat amount is obtained . 3.

The said control means is a case where the said actual water temperature is smaller than the said target water temperature, Comprising: When the said water temperature difference is more than the said setting value, it controls so that the output of the said heater may become the maximum. The vehicle air conditioner according to 1 or 2.