JP6925287B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置、特にハイブリッド自動車や電気自動車に好適な車両用空気調和装置に関するものである。

近年の環境問題の顕在化から、バッテリから供給される電力で走行用モータを駆動するハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられて外気が通風されると共に、冷媒を吸熱又は放熱させる室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において外気から吸熱させるヒートポンプ運転による暖房モード（暖房運転）と、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる冷房モード（冷房運転）を切り換えて実行するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電気ヒータにより加熱されたクーラント（熱媒体）を熱源として暖房を行い、低外気温時や暖房の立ち上がり時にも必要な暖房能力が得られるようにしたものも開発されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−２１３７６５号公報 国際公開ＷＯ２０１１／０８６６８３Ａ１号公報

ここで、上記特許文献２のように電気ヒータによる暖房を行った場合、外気から吸熱するヒートポンプ運転による暖房に比して成績係数（ＣＯＰ）は悪化する。一方、電気ヒータを用いた暖房によれば、室外熱交換器における外気からの吸熱を停止し、或いは、削減することができるようになるので、室外熱交換器への着霜は無くなり、或いは、低減される。

この様子について図９を用いて説明する。図９中の実線Ｌ１は暖房運転の起動時（この出願において暖房運転の起動とは、車両用空気調和装置が暖房運転で起動する場合と、他の空調運転から暖房運転に切り換わり、暖房運転が開始される場合の双方を含むものとする。以下、同じ）から圧縮機を運転し、室外熱交換器で外気から吸熱して車室内の暖房を行うヒートポンプ運転を実行した場合の成績係数の変化を示し、実線Ｌ２は起動時から電気ヒータを発熱させ、その熱を汲み上げて暖房を行い、その後ヒートポンプ運転に切り換えた場合の成績係数の変化を示している。

この図からも明らかな如く、電気ヒータを発熱させた場合（Ｌ２）の起動時の成績係数は、ヒートポンプ運転による起動の場合（Ｌ１）に比して悪くなる。しかしながら、特に低外気温時等にヒートポンプ運転で起動した場合には、起動時の圧縮機の温度も低くなると共に、その後の室外熱交換器への着霜も激しくなるため、早期に電気ヒータによる暖房に切り換わってしまうことになる（Ｌ１）。

一方、電気ヒータによる暖房で開始した場合には、起動初期の成績係数は前述した如く悪くなるものの、室外熱交換器への着霜が生じないので、その後ヒートポンプ運転に切り換えた場合にも、長期に渡ってヒートポンプ運転を行えるようになり、平均した成績係数は、図中に破線Ｌ４で示すように、ヒートポンプ運転で起動した場合の破線Ｌ３に比して良くなる。

このような暖房運転の起動時からヒートポンプ運転を行った場合の成績係数と、起動時から電気ヒータを発熱させた場合の成績係数のうちの何れが良くなるかは環境条件や運転状況によって異なって来るため、従来一般的には先ずヒートポンプ運転による暖房を行い、その後、必要に応じて電気ヒータによる暖房に切り換え、或いは、電気ヒータによる暖房を追加する方法が採られるのみであった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、起動時より外気から吸熱する場合と、起動時より電気ヒータを発熱させる場合の何れの成績係数が良くなるかを学習に基づいて的確に判定することで、車室内を暖房する際の成績係数を向上させることができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用空気調和装置は、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、冷媒を放熱させて空気流通路から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、車室内を暖房する暖房運転を実行するものであって、制御装置は、起動時より冷媒が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、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、このＣＯＰ算出部が算出した成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを蓄積する記憶部と、この記憶部に蓄積された所定起動回数分、又は、所定期間分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数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。

請求項２の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、記憶部に蓄積された所定起動回数分、又は、所定期間分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを比較し、成績係数ＣＯＰｈｐよりもＣＯＰｈｔｒの方が優位であった回数が、当該成績係数ＣＯＰｈｔｒよりも成績係数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３の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は外気吸熱優先運転モードにおいて、起動時には冷媒が室外熱交換器で外気から熱を汲み上げる状態とし、放熱器の暖房能力が不足する場合、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、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４の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置はヒータ優先運転モードにおいて、起動時には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５の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明においてＣＯＰ算出部は、実行している運転モードは実測により成績係数を算出し、実行していない運転モードについては成績係数を推定することを特徴とする。

請求項６の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、運転モード決定部における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、運転モード決定部が決定した運転モードをキャンセルし、異なる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７の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において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、電気ヒータは発熱して循環ポンプにより循環される熱媒体を加熱すると共に、制御装置は、放熱器を経た冷媒を室外熱交換器に流して吸熱させ、及び／又は、放熱器を経た冷媒を冷媒−熱媒体熱交換器に流して吸熱させることを特徴とする。

本発明によれば、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、冷媒を放熱させて空気流通路から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、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、制御装置が、起動時より冷媒が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、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、このＣＯＰ算出部が算出した成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを蓄積する記憶部と、この記憶部に蓄積された所定起動回数分、又は、所定期間分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数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、を備えているので、各起動回毎の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを所定起動回数分、又は、所定期間分蓄積して学習し、それらの優劣から次回起動時に何れの運転モードを実行した方が効率が良くなるかを判定することが可能となる。

これにより、平均した成績係数の改善を図って省エネルギーに寄与することができるようになり、特に、バッテリから供給される電力で走行用モータを駆動する車両の場合には、走行距離の延長を図ることができるようになる。

例えば、請求項２の発明の如く制御装置が、記憶部に蓄積された所定起動回数分、又は、所定期間分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを比較し、成績係数ＣＯＰｈｐよりもＣＯＰｈｔｒの方が優位であった回数が、当該成績係数ＣＯＰｈｔｒよりも成績係数ＣＯＰｈｐの方が優位であった回数より多かった場合、次回起動時にヒータ優先運転モードを実行することにより、的確に運転モードを判定して成績係数の改善を図ることができるようになる。

ここで、制御装置は例えば請求項３の発明の如く、外気吸熱優先運転モードにおいて、起動時には冷媒が室外熱交換器で外気から熱を汲み上げる状態とし、放熱器の暖房能力が不足する場合、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、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ものとする。

また、制御装置は、例えば請求項４の発明の如く、ヒータ優先運転モードにおいて、起動時には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ものとする。

尚、請求項５の発明の如くＣＯＰ算出部が、実行している運転モードは実測により成績係数を算出し、実行していない運転モードについては成績係数を推定するようにすれば、各成績係数ＣＯＰｈｐとＣＯＰｈｔｒを支障無く算出して学習することができるようになり、成績係数の比較判定が容易に行えるようになる。また、実測と推定の成績係数を算出することで、より実情に即した運転モードの選択を行えるようになる。

また、請求項６の発明の如く制御装置が、運転モード決定部における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、運転モード決定部が決定した運転モードをキャンセルし、異なる運転モードに変更する機能を有することで、学習に基づいて決定する運転モード、若しくは、学習に基づいて決定した運転モードを、実際の運転状況や外気温度に応じて変更し、より実情に即した運転モードの選択を行うことができるようになる。

そして、以上の発明は請求項７の発明の如く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−熱媒体熱交換器が設けられ、電気ヒータが発熱して循環ポンプにより循環される熱媒体を加熱すると共に、制御装置が、放熱器を経た冷媒を室外熱交換器に流して吸熱させ、及び／又は、放熱器を経た冷媒を冷媒−熱媒体熱交換器に流して吸熱させる制御を行う車両用空気調和装置に極めて好適なものとなる。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図１の車両用空気調和装置のコントローラの電気回路のブロック図である。 図２のコントローラが実行する暖房運転において冷媒を室外熱交換器のみに流す状態を説明する図である。 図２のコントローラが実行する暖房運転において冷媒を室外熱交換器と冷媒−熱媒体熱交換器の双方に流す状態を説明する図である。 図２のコントローラが実行する暖房運転において冷媒を冷媒−熱媒体熱交換器のみに流す状態を説明する図である。 図２のコントローラ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である。 図２のコントローラ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／決定制御を説明するフローチャートである。 図２のコントローラが実行する成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒの蓄積学習及び優劣判定を説明する図である。 起動時より室外熱交換器で外気から吸熱する場合と起動時より電気ヒータを発熱させる場合の成績係数の変化を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
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。

即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Ｒを用いたヒートポンプ運転により暖房運転を行い、更に、除湿暖房運転や除湿冷房運転、冷房運転の各空調運転を選択的に実行することで車室内の空調を行うものである。

尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明が有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。また、本出願ではバッテリ５５を車両に搭載された発熱機器として例示するが、それに限らず、発熱機器としては前述した走行用の電動モータや、当該電動モータの制御用のインバータ等が挙げられる。

実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられ、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管１３Ｇを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁（電子膨張弁）から成る室外膨張弁６と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる電動弁（電子膨張弁）から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。

室外膨張弁６は放熱器４から出て室外熱交換器７に流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。また、室内膨張弁８は吸熱器９に流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。

尚、室外熱交換器７には、室外送風機１５が設けられている。この室外送風機１５は、室外熱交換器７に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中（即ち、車速が０ｋｍ／ｈ）にも室外熱交換器７に外気が通風されるよう構成されている。

また、室外熱交換器７の冷媒出口側に接続された冷媒配管１３Ａは、逆止弁１８を介して冷媒配管１３Ｂに接続されている。この逆止弁１８は冷媒配管１３Ｂ側が順方向とされている。そして、この冷媒配管１３Ｂは室内膨張弁８に接続されている。

また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは逆止弁１８の手前（冷媒上流側）で分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房時に開放される電磁弁２１を介して吸熱器９の出口側に位置する冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。そして、この冷媒配管１３Ｄが接続された箇所より冷媒下流側の冷媒配管１３Ｃは、逆止弁２０を介してアキュムレータ１２に接続され、アキュムレータ１２は圧縮機２の冷媒吸込側に接続されている。尚、逆止弁２０はアキュムレータ１２側が順方向とされている。

更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは、室外膨張弁６の手前（冷媒上流側）で冷媒配管１３Ｊと冷媒配管１３Ｆに分岐しており、分岐した一方の冷媒配管１３Ｊが室外膨張弁６を介して室外熱交換器７の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管１３Ｆは除湿時に開放される電磁弁２２を介して逆止弁１８の冷媒下流側に位置する冷媒配管１３Ａと冷媒配管１３Ｂとの接続部に連通接続されている。これにより、冷媒配管１３Ｆは室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８をバイパスすることになる。

また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており（図１では吸込口２５で代表して示す）、この吸込口２５には空気流通路３内に導入する空気を車室内の空気である内気（内気循環）と、車室外の空気である外気（外気導入）とに切り換える吸込切換ダンパ２６が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。

また、放熱器４の空気上流側における空気流通路３内には、当該空気流通路３内に流入し、吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気（内気や外気）を放熱器４に通風する割合を調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。更に、放熱器４の空気下流側における空気流通路３には、ＦＯＯＴ（フット）、ＶＥＮＴ（ベント）、ＤＥＦ（デフ）の各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口からの空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。

更に、本発明の車両用空気調和装置１は、バッテリ５５（発熱機器）に熱媒体を循環させて当該バッテリ５５を加熱し、或いは、バッテリ５５の廃熱を回収するための熱媒体循環装置６１を備えている。実施例の熱媒体循環装置６１は、バッテリ５５に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ６２と、電気ヒータ６６と、冷媒−熱媒体熱交換器６４を備え、それらとバッテリ５５が熱媒体配管６８にて環状に接続されている。

この実施例の場合、循環ポンプ６２の吐出側にバッテリ５５が接続され、バッテリ５５の出口に電気ヒータ６６が接続されている。そして、この電気ヒータ６６の出口に冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの入口が接続され、この熱媒体流路６４Ａの出口が循環ポンプ６２の吸込側に接続されている。

この熱媒体循環装置６１で使用される熱媒体としては、例えば水、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、電気ヒータ６６はＰＴＣヒータ等から構成されている。更に、バッテリ５５の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ５５と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。

そして、循環ポンプ６２が運転されると、循環ポンプ６２から吐出された熱媒体はバッテリ５５に至り、熱媒体はそこでバッテリ５５と熱交換した後、電気ヒータ６６に至る。熱媒体は電気ヒータ６６が発熱されている場合にはそこで加熱された後、次に冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流入する。そして、この冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを出た熱媒体は循環ポンプ６２に吸い込まれる。このようにして、熱媒体は熱媒体配管６８内を循環される。

一方、冷媒回路Ｒの冷媒配管１３Ｆの電磁弁２２の冷媒下流側には、分岐配管７２の一端が接続されている。この分岐配管７２には電動弁（電子膨張弁）から構成された補助膨張弁７３が設けられている。この補助膨張弁７３は冷媒−熱媒体熱交換器６４の後述する冷媒流路６４Ｂに流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。そして、分岐配管７２の他端は冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに接続されており、この冷媒流路６４Ｂの出口には冷媒配管７４の一端が接続され、冷媒配管７４の他端はアキュムレータ１２の手前（冷媒上流側）であって逆止弁２０の冷媒下流側の冷媒配管１３Ｃに接続されている。そして、これら補助膨張弁７３等も冷媒回路Ｒの一部を構成すると同時に、熱媒体循環装置６１の一部をも構成することになる。

補助膨張弁７３と電磁弁２２が開いている場合、冷媒配管１３Ｆに流入した冷媒はこの補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入し、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれることになる。

次に、図２において３２は制御装置としてのコントローラ（ＥＣＵ）である。このコントローラ３２は、プロセッサを備えたコンピュータの一例としてのマイクロコンピュータから構成されており、その入力には車両の外気温度（Ｔａｍ）を検出する外気温度センサ３３と、外気湿度を検出する外気湿度センサ３４と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる空気の温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６と、車室内の空気（内気）の温度を検出する内気温度センサ３７と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ３８と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内ＣＯ₂濃度センサ３９と、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１と、圧縮機２の吐出冷媒圧力（吐出圧力Ｐｄ）を検出する吐出圧力センサ４２と、圧縮機２の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ４３と、圧縮機２の吸込冷媒温度を検出する吸込温度センサ４４と、放熱器４の温度（放熱器４を経た空気の温度、又は、放熱器４自体の温度：放熱器温度ＴＣＩ）を検出する放熱器温度センサ４６と、放熱器４の冷媒圧力（放熱器４内、又は、放熱器４を出た直後の冷媒の圧力：放熱器圧力ＰＣＩ）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の温度（吸熱器９を経た空気の温度、又は、吸熱器９自体の温度：吸熱器温度Ｔｅ）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力（吸熱器９内、又は、吸熱器９を出た直後の冷媒の圧力）を検出する吸熱器圧力センサ４９と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ５１と、車両の移動速度（車速）を検出するための車速センサ５２と、設定温度や空調運転の切り換えを設定するための空調操作部５３（エアコン操作部）と、室外熱交換器７の温度（室外熱交換器７から出た直後の冷媒の温度、又は、室外熱交換器７自体の温度：室外熱交換器温度ＴＸＯ。室外熱交換器７が蒸発器として機能するとき、室外熱交換器温度ＴＸＯは室外熱交換器７における冷媒の蒸発温度となる）を検出する室外熱交換器温度センサ５４と、室外熱交換器７の冷媒圧力（室外熱交換器７内、又は、室外熱交換器７から出た直後の冷媒の圧力）を検出する室外熱交換器圧力センサ５６の各出力が接続されている。

また、コントローラ３２の入力には更に、バッテリ５５の温度（バッテリ５５自体の温度、又は、バッテリ５５を出た熱媒体の温度、或いは、バッテリ５５に入る熱媒体の温度：バッテリ温度Ｔｂ）を検出するバッテリ温度センサ７６と、電気ヒータ６６の温度（電気ヒータ６６自体の温度、電気ヒータ６６を出た熱媒体の温度）を検出する電気ヒータ温度センサ７７と、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの出口側の熱媒体の温度（出口熱媒体温度Ｔｏｕｔ）を検出する第１出口温度センサ７８と、冷媒流路６４Ｂを出た冷媒の温度を検出する第２の出口温度センサ７９の各出力も接続されている。更に、コントローラ３２の入力には、圧縮機２の消費電力Ｗｃ及び電気ヒータ６６の消費電力Ｗｅを算出するためのセンサ（以下、総括して消費電力用センサ８０と称する）の出力も接続されている。この消費電力用センサ８０の例としては、圧縮機２の消費電力Ｗｃ用としては圧縮機２の運転を制御するインバータ電流を測定する電流センサ、電気ヒータ６６の消費電力Ｗｅ用としては、当該電気ヒータ６６の通電電流を測定する電流センサ等が考えられる。また、電気ヒータ６６の消費電力Ｗｅ用としてはその他に、電気ヒータ６６前後の熱媒体の温度を検出する温度センサと熱媒体の流量を測定する流量センサの組み合わせが考えられる。その場合には、電気ヒータ６６の前後の熱媒体の温度差と流量から消費電力Ｗｅを算出することになる。

一方、コントローラ３２の出力には、前記圧縮機２と、室外送風機１５と、室内送風機（ブロワファン）２７と、吸込切換ダンパ２６と、エアミックスダンパ２８と、吹出口切換ダンパ３１と、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、電磁弁２２（除湿）、電磁弁２１（暖房）の各電磁弁と、循環ポンプ６２、電気ヒータ６６、補助膨張弁７３が接続されている。そして、コントローラ３２は各センサの出力と空調操作部５３にて入力された設定に基づいてこれらを制御するものである。

以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。コントローラ３２は実施例では暖房運転と、除湿暖房運転と、除湿冷房運転と、冷房運転の各空調運転を切り換えて実行する。また、この電気ヒータ６６を用いて暖房補助を行うと共に、バッテリ５５を加熱し、更に、バッテリ５５の廃熱を回収するものであるが、先ず、冷媒回路Ｒの各空調運転における冷媒の流れと、熱媒体循環装置６１の熱媒体の流れについて説明する。

（１）暖房運転
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。

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、図３中実線矢印で示す如く放熱器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、凝縮液化する。

放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅ、１３Ｊを経て室外膨張弁６に至る。室外膨張弁６に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（吸熱）。即ち、冷媒回路Ｒがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び冷媒配管１３Ｄ、電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃに至り、逆止弁２０を経てアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

コントローラ３２は、後述する目標吹出温度ＴＡＯから算出される目標ヒータ温度ＴＣＯ（放熱器４を経た空気の温度ＴＨの目標値）から目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器４の圧力ＰＣＩの目標値）を算出し、この目標放熱器圧力ＰＣＯと、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ。冷媒回路Ｒの高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度（放熱器温度ＴＣＩ）及び放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度を制御する。前記目標ヒータ温度ＴＣＯは基本的にはＴＣＯ＝ＴＡＯとされるが、制御上の所定の制限が設けられる。

（１−２）暖房運転（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）
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。

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て電磁弁２２及び補助膨張弁７３に流れ、この補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入して蒸発する。冷媒はこの冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれるようになる（実線矢印）。

一方、コントローラ３２は循環ポンプ６２を運転し、電気ヒータ６６に通電する。これにより、図４に破線矢印で示す如く循環ポンプ６２から吐出された熱媒体がバッテリ５５、電気ヒータ６６を順次経て冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流れ、循環ポンプ６２に吸い込まれるようになる。バッテリ５５と熱交換し、電気ヒータ６６により加熱された熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを流れる過程で冷媒と熱交換し、電気ヒータ６６の熱量（バッテリ５５の温度が高い場合にはその廃熱）を冷媒に搬送する。そして、冷媒に搬送されたこれらの熱量は室外熱交換器７で外気から汲み上げた熱量と合わせて放熱器４に搬送され、暖房に寄与することになる。

（１−３）暖房運転（冷媒−熱媒体熱交換器６４のみに冷媒を流す状態）
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。

そして、この場合、コントローラ３２は室外膨張弁６を全閉（全閉位置）とし、室外熱交換器７への冷媒の流入を阻止する。これにより、放熱器４を経た冷媒の全てが電磁弁２２及び補助膨張弁７３に流れ、この補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入して蒸発するようになる。冷媒は前述同様に冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる（実線矢印）。

また、コントローラ３２は同様に循環ポンプ６２を運転し、電気ヒータ６６に通電する。これにより、図５に破線矢印で示す如く循環ポンプ６２から吐出された熱媒体がバッテリ５５、電気ヒータ６６を順次経て冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流れ、循環ポンプ６２に吸い込まれる。バッテリ５５と熱交換し、電気ヒータ６６により加熱された熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを流れる過程で冷媒と熱交換し、電気ヒータ６６の熱量（バッテリ５５の温度が高い場合にはその廃熱）を冷媒に搬送する。そして、冷媒に搬送されたこれらの熱量は放熱器４に搬送され、車室内の暖房に利用されることになる。

尚、上述した（１−１）〜（１−３）の暖房運転の切り換えについては後述する（６）の暖房運転におけ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／決定制御において詳述する。

（２）除湿暖房運転
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。

コントローラ３２は吸熱器９の出口における冷媒の過熱度（ＳＨ）を所定値に維持するように室内膨張弁８の弁開度を制御するが、このときに吸熱器９で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。分流されて冷媒配管１３Ｊに流入した残りの冷媒は、室外膨張弁６で減圧された後、室外熱交換器７で蒸発することになる。

吸熱器９で蒸発した冷媒は、冷媒配管１３Ｃに出て冷媒配管１３Ｄからの冷媒（室外熱交換器７からの冷媒）と合流した後、逆止弁２０及びアキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。

コントローラ３２は目標ヒータ温度ＴＣＯから算出される目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（３）除湿冷房運転
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。

放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａ、逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃを経て逆止弁２０に至り、次にアキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程でリヒート（再加熱：暖房時よりも放熱能力は低い）されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。

コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）とその目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯに基づき、吸熱器温度Ｔｅを目標吸熱器温度ＴＥＯにするように圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）と目標ヒータ温度ＴＣＯから算出される目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器圧力ＰＣＩの目標値）に基づき、放熱器圧力ＰＣＩを目標放熱器圧力ＰＣＯにするように室外膨張弁６の弁開度を制御することで放熱器４による必要なリヒート量を得る。

（４）冷房運転
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。

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内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので（冷房時のリヒートのみのため）、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。このとき室外膨張弁６は全開とされているので冷媒は冷媒配管１３Ｊを通過し、そのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａ、逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着し、空気は冷却される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃを経て逆止弁２０からアキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は吹出口２９から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房運転においては、コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

（５）空調運転の切り換え
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。

そして、コントローラ３２は起動時には外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍと目標吹出温度ＴＡＯとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Ｔａｍや目標吹出温度ＴＡＯ等の環境や設定条件の変化に応じて前記各空調運転を選択し、切り換えていくものである。

（６）暖房運転におけ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と決定
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。

（６−１）外気吸熱優先運転モード
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。

そして、その後の室外熱交換器７への着霜等によって外気からの吸熱能力が低下し、放熱器４の暖房能力が不足するようになった場合（車両用空気調和装置１の要求暖房能力を達成できない場合）には、前述した図４の暖房運転（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）に移行し、冷媒−熱媒体熱交換器６４でも冷媒が蒸発して電気ヒータ６６の発熱やバッテリ５５の廃熱を汲み上げる状態を追加することにより、暖房補助を行い、室外熱交換器７への着霜の進行も抑制する。

尚、放熱器４の暖房能力が不足する場合、上記によらず、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）に移行し、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の廃熱を冷媒が汲み上げる状態に切り換えて室外熱交換器７への着霜進行を阻止し、或いは、除霜するようにしてもよい。

（６−２）ヒータ優先運転モード
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。

そして、その後の所定時間が経過した場合、前述した図４の暖房運転（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）に移行し、室外熱交換器７でも冷媒が蒸発し、外気から熱を汲み上げる状態を追加する。電気ヒータ６６の通電量はその分低下させることになるが、起動時から室外熱交換器７に冷媒を流さないので、低外気温時等の起動時に室外熱交換器７に着霜することは阻止されるようになる。

尚、起動から所定時間が経過した場合、上記によらず、前述した図３暖房運転（室外熱交換器７のみに冷媒を流す状態）に移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してもよい。

（６−３）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
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。

図６においてコントローラ３２は、演算部８１と、記憶部８２と、運転モード決定部８３と、外気吸熱優先運転モードキャンセル部８４を有しており、演算部８１は更に、負荷計算部８６と、運転予測部８７と、ＣＯＰ算出部８８を有している。そして、演算部８１に入力される情報（ＩＮＰＵＴデータ）としては、時間帯や曜日（カレンダー情報）、運転者に関する情報（入力可能な場合）、設定温度（空調操作部５３で設定される車室内の設定温度）、外気温度（外気温度センサ３３が検出）、外気湿度（外気湿度センサ３４が検出）、前回の運転終了からどの位時間が経過しているか（前回運転終了からの経過時間）に関する情報が採用される。

記憶部８２には記憶情報として上述したＩＮＰＵＴデータが記憶（蓄積）される他、演算部８１の負荷計算部８６が計算する成績係数（ＣＯＰ）演算用データが記憶される。この成績係数演算用データは、電気ヒータ６６の消費電力Ｗｅと圧縮機２の消費電力Ｗｃと、室外熱交換器７における冷媒の吸熱量Ｑａと、放熱器４における冷媒の放熱量Ｑｒである。また、演算部８１のＣＯＰ算出部８８は、暖房運転の運転時間（駆動時間）を算出し、これも成績係数（ＣＯＰ）演算用データとして記憶部８２に記憶される。

このうち、吸熱量Ｑａは圧縮機２の回転数ＮＣと低圧値Ｐｓ（例えば、吸込温度センサ４４が検出する吸込冷媒温度から算出される冷媒回路Ｒの低圧側圧力）との積：ＮＣ×Ｐｓに比例するので、これらから負荷計算部８６が計算する。放熱量Ｑｒは吹出温度センサ４１が検出する吹出口２９からの吹出空気温度ＴｂｗとＨＶＡＣ吸込温度センサ３６が検出する吸込口２５からの吸込空気温度Ｔｓｕｃとの差に放熱器４を通過する風量Ｑａｉｒを乗算したもの：（Ｔｂｗ−Ｔｓｕｃ）×Ｑａｉｒに比例するので、これらから負荷計算部８６が計算する。

また、演算部８１の運転予測部８７は、例えば記憶部８２に記憶されたＩＮＰＵＴデータ中の外気温度（外気温度を示す指標）や、前回運転終了からの経過時間（運転状況を示す指標）に基づいて、後述する如く運転モード決定部８３が行う運転モードの決定に、これら外気温度や前回運転終了からの経過時間を加味するための重み付け情報を出力する。この重み付け情報については後に詳述する。

更に、演算部８１のＣＯＰ算出部８８は、前述した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、ヒータ優先運転モードを実行した場合の成績係数ＣＯＰｈｔｒを、暖房運転の各起動回毎に以下のように算出する。

この場合、外気吸熱優先運転モードを実行した場合の成績係数ＣＯＰｈｐは実測された圧縮機２の消費電力Ｗｃ及び電気ヒータ６６の消費電力Ｗｅと、放熱器４における冷媒の放熱量Ｑｒから下記式（ＩＩ）で算出する。一方、当該起動回に実行していないヒータ優先運転モードの成績係数ＣＯＰｈｔｒについては、同じ環境条件（外気温度等）、同じ運転条件（設定温度や運転時間）でヒータ優先運転モードを実行した場合の値を推定して求める。この場合の推定方法としては、種々の環境条件、運転条件でヒータ優先運転モードを実行した場合の成績係数ＣＯＰｈｔｒを予め実験により求め、データテーブルとして記憶部８２に記憶させておき、その中から抽出する。
ＣＯＰｈｐ（実測）＝Ｑｒ／（Ｗｃ＋Ｗｅ） ・・（ＩＩ）
（ＣＯＰｈｔｒは推定する）

また、ヒータ優先運転モードを実行した場合の成績係数ＣＯＰｈｔｒは実測された圧縮機２の消費電力Ｗｃ及び電気ヒータ６６の消費電力Ｗｅと、放熱器４における冷媒の放熱量Ｑｒから下記式（ＩＩＩ）で算出する。他方、当該起動回に実行していない外気吸熱優先運転モードの成績係数ＣＯＰｈｐについては、同じ環境条件（外気温度等）、同じ運転条件（設定温度や運転時間）で外気吸熱優先運転モードを実行した場合の値を推定して求める。この場合の推定方法としては、種々の環境条件、運転条件で外気吸熱優先運転モードを実行した場合の成績係数ＣＯＰｈｐを予め実験により求め、データテーブルとして記憶部８２に記憶させておき、その中から抽出する。
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。

このようにＣＯＰ算出部８８が算出した各成績係数ＣＯＰｈｐ及びＣＯＰｈｔｒは記憶部８２に記憶され、総駆動時間（運転時間）等の他の情報と共に図８に示すように蓄積されていく。尚、蓄積される図８の成績係数ＣＯＰｈｐ、成績係数ＣＯＰｈｔｒは、各起動回の平均値（総駆動時間で平均するため、単位時間あたりの成績係数）である。そして、運転モード決定部８３は記憶部８２に蓄積された所定起動回数分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒからそれらの優劣を判定し、判定結果に基づいて次回起動時に何れの運転モードを実行するかを決定する。

この場合、運転モード決定部８３はデフォルト（１回目の起動）では運転モードを外気吸熱優先運転モードとして起動する。その後、所定起動回数分（実施例では１０回分：Ｘ＝１０）の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを比較し、成績係数ＣＯＰｈｔｒよりも成績係数ＣＯＰｈｐの方が優位であった回数が、成績係数ＣＯＰｈｐよりも成績係数ＣＯＰｈｔｒの方が優位であった回数以上であった場合、次回（１１回目）起動時には外気吸熱優先運転モードを実行し、成績係数ＣＯＰｈｐよりも成績係数ＣＯＰｈｔｒの方が優位であった回数が、成績係数ＣＯＰｈｔｒよりも成績係数ＣＯＰｈｐの方が優位であった回数よりも多かった場合、次回（１１回目）起動時にはヒータ優先運転モードを実行するように決定する。図８の例では１回目〜１０回目の起動では、成績係数ＣＯＰｈｐよりも成績係数ＣＯＰｈｔｒの方が優位であった回数が、成績係数ＣＯＰｈｔｒよりも成績係数ＣＯＰｈｐの方が優位であった回数よりも多かったため、１１回目の起動はヒータ優先運転モードとしている。そして、係る判定を初回からＹ番目の起動回毎に実行していく。尚、Ｙは実施例ではＹ＝３＊ｎ＋１（ｎ＝０、１、２・・）としているため、１回目、４回目、７回目を先頭とする１０回分の起動回を基に判定はそれぞれ行われ、それぞれ１１回目、１４回目、１７回目の運転モードが決定される。また、実施例では３回毎に判定するためにＹを上記式としているが、この式中の３は変更可能である。更に、Ｘも実施例の１０回に限定されるものではない。

また、その際運転モード決定部８３は、上記の如き運転モードの決定に際して、運転予測部８７が出力する外気温度や前回運転終了からの経過時間、カーナビゲーションからの情報を加味して運転モードに重み付けを行う。例えば、外気温度が所定の低温値以下である場合には、室外熱交換器７に着霜し易いため、ヒータ優先運転モードに重み付けを行い、上記の回数では外気吸熱優先運転モードの方が優位であった場合にも、ヒータ優先運転モードを実行するように変更する。また、前回運転終了からの経過時間が所定の短い時間以内であった場合にも室外熱交換器７の着霜が融解していない可能性が高いため、同じく回数では外気吸熱優先運転モードの方が優位であった場合にも、ヒータ優先運転モードを実行するように変更する。他方、例えば、総駆動時間が所定の駆動時間より短かった起動回が所定数より多い場合には、着霜の危惧が低いために外気吸熱優先運転モードに重み付けを行い、同じく回数ではヒータ優先運転モードの方が優位であった場合にも、外気吸熱優先運転モードを実行するように変更する。また、カーナビゲーションの位置情報から普段と異なる走行距離・運転になることが予測される場合にも、運転モードの決定に際して重み付けを行う。

また、外気吸熱優先運転モードキャンセル部８４は、運転モード決定部８３が決定した運転モードが外気吸熱優先運転モードであった場合、所定のキャンセル情報に基づいてこれをキャンセルしてヒータ優先運転モードに変更する。この場合のキャンセル情報としては、例えば、カーナビゲーションから情報を取得できる目的地や位置情報が考えられ、例えば道程が長い場合には室外熱交換器７に着霜し易くなるため、外気吸熱優先運転モードをキャンセルする。また、外気温度の変化量が大きい場合（例えば、トンネルに入ったとき等）や外気温度（絶対値）が例えば２℃以下等の極低温時等にも室外熱交換器７に着霜し易くなるため、外気吸熱優先運転モードをキャンセルして、ヒータ優先運転モードを次回の起動時に実行するように変更する。

次に、図７のフローチャートを参照しながらコントローラ３２による上記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／決定制御の流れについて説明する。コントローラ３２は、図７のステップＳ１で暖房運転が起動されたか否か判断し、否である場合にはステップＳ１１に進んで他の空調運転を実行する。ステップＳ１で暖房運転が起動された場合、ステップＳ２で所定起動回数（実施例では１０回：Ｘ＝１０）の成績係数ＣＯＰｈｐ及びＣＯＰｈｔｒのデータ（ＣＯＰ算出部８８が算出）を記憶部８２に収集済みであるか否か判断し、否である場合にはステップＳ１２に進んで外気吸熱優先運転モード（前述したデフォルト）を実行するように決定する。

ステップＳ２で記憶部８２に１０回分の成績係数ＣＯＰｈｐ及びＣＯＰｈｔｒが蓄積された場合、コントローラ３２はステップＳ３に進み、運転モード決定部８３が前述した如く１０回の起動回数分の成績計数ＣＯＰｈｐ及び成績計数ＣＯＰｈｔｒから、それら成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒの優劣を判定する。このステップＳ３の判定時に前述した外気温度や前回運転終了からの経過時間、カーナビゲーションからの情報を加味した重み付けが行われる。そして、外気吸熱優先運転モードを実行することが決定されなかった場合、或いは、外気吸熱優先運転モードが前述の如く外気吸熱優先運転モードキャンセル部８４によりキャンセルされた場合には、ステップＳ１０に進んでヒータ優先運転モードを実行するように決定する。

ステップＳ３で運転モード決定部８３が外気吸熱優先運転モードを決定し、それがキャンセルされなかった場合、コントローラ３２はステップＳ４に進み、冷媒回路Ｒの運転が許可（ＨＰ運転許可）されているか否か判断し、否であれば前記ステップＳ１０に進み、許可されていればステップＳ５に進んで外気吸熱優先運転モードを実行するように決定する。

その後、ステップＳ６で運転データ（前述したＩＮＰＵＴデータや実行した運転状況のデータ）を記憶部８２に記録し、ステップＳ７で運転停止指令が無ければこれを繰り返す。コントローラ３２はステップＳ６において、実測された運転データから成績係数を算出する。そして、運転停止指令があった場合には、ステップＳ８に進んでデータを格納し、ステップＳ９で運転を停止する。ステップＳ７で運転停止と判断されたタイミングで総駆動時間が確定するため、コントローラ３２はステップＳ７において、実測された成績係数の平均値を算出し、ステップＳ８で図８の各起動回毎の成績係数ＣＯＰｈｐ、成績係数ＣＯＰｈｔｒとして格納・記憶する（蓄積）。

以後、コントローラ３２は上記図７の運転モードの選択／決定制御のステップＳ３における優劣判定を、実施例では初回起動から１１回目の起動時と、そこから所定回数（実施例では３回：Ｙ＝３）目の起動であるときに実行して、暖房運転の起動時に実行する運転モードを外気吸熱優先運転モードか、ヒータ優先運転モードに切り換えていく。

以上詳述した如く本発明によればコントローラ３２が、起動時より冷媒が室外熱交換器７で外気から熱を汲み上げる外気吸熱優先運転モードと、起動時より電気ヒータ６６を発熱させ、当該電気ヒータ６６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、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８８と、このＣＯＰ算出部８８が算出した成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを蓄積する記憶部８２と、この記憶部８２に蓄積された所定起動回数分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数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運転モードを実行するかを決定する運転モード決定部８３を備えるようにしたので、各起動回毎の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを所定起動回数分蓄積して学習し、それらの優劣から次回起動時に何れの運転モードを実行した方が効率が良くなるかを判定することが可能となる。

これにより、平均した成績係数の改善を図って省エネルギーに寄与することができるようになり、特に、バッテリ５５から供給される電力で走行用モータを駆動する車両の場合には、走行距離の延長を図ることができるようになる。

また、実施例ではコントローラ３２が、記憶部８２に蓄積された所定起動回数分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒを比較し、成績係数ＣＯＰｈｐよりもＣＯＰｈｔｒの方が優位であった回数が、当該成績係数ＣＯＰｈｔｒよりも成績係数ＣＯＰｈｐの方が優位であった回数より多かった場合、次回起動時にヒータ優先運転モードを実行するようにしているので、的確に運転モードを判定して成績係数の改善を図ることができるようになる。

また、実施例ではＣＯＰ算出部８８が、実行している運転モードは実測により成績係数を算出し、実行していない運転モードについては成績係数を推定するようにしているので、各成績係数ＣＯＰｈｐとＣＯＰｈｔｒを支障無く算出して学習することができるようになる。

また、実施例ではコントローラ３２が、運転モード決定部８３における運転モードの決定に際して運転状況や外気温度を示す指標を加味する機能（運転予測部８７）と、運転状況や外気温度を示す指標に基づき、運転モード決定部８３が決定した運転モードをキャンセルし、異なる運転モードに変更する機能（外気吸熱優先運転モードキャンセル部８４）を有しているので、学習に基づいて決定する運転モード、若しくは、学習に基づいて決定した運転モードを、実際の運転状況や外気温度に応じて変更し、より実情に即した運転モードの選択を行うことができるようになる。

そして、本発明は実施例の如く車両に搭載されたバッテリ５５に熱媒体を循環させるための循環ポンプ６２と、冷媒と循環ポンプ６２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６４が設けられ、電気ヒータ６６が発熱して循環ポンプ６２により循環される熱媒体を加熱すると共に、コントローラ３２が、放熱器４を経た冷媒を室外熱交換器７に流して吸熱させ、及び／又は、放熱器４を経た冷媒を冷媒−熱媒体熱交換器６４に流して吸熱させる制御を行う車両用空気調和装置１に極めて好適なものとなる。

尚、実施例では所定起動回数分（実施例では１０回分）の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒの優劣を判定するようにしたが、それに限らず、所定期間分の成績係数ＣＯＰｈｐと成績係数ＣＯＰｈｔｒの優劣を判定するようにしてもよい。その場合には、当該期間内に入る数のデータの優劣を判定することになる。

また、上記実施例で説明した冷媒回路Ｒや熱媒体循環装置６１の構成、温度や回数等の数値や制御ファクタはそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。

１ 車両用空気調和装置
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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