JPH071951A - 電気自動車用空気調和装置の制御装置 - Google Patents

電気自動車用空気調和装置の制御装置

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JPH071951A
JPH071951A JP17110493A JP17110493A JPH071951A JP H071951 A JPH071951 A JP H071951A JP 17110493 A JP17110493 A JP 17110493A JP 17110493 A JP17110493 A JP 17110493A JP H071951 A JPH071951 A JP H071951A
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JP
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temperature
sub
control
compressor
condenser
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JP17110493A
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Kazuo Fujii
一夫 藤井
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Zexel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンプレッサによる制御を有効に行い、電力
の消費を抑制する。 【構成】 サブコンデンサの目標温度と実温度とを比較
判定する優先順位判定手段によって、実温度が目標温度
より所定値以上低いと判定された場合、第1の制御手段
を選択して、ミックスドア開度を小さくする制御を行う
と共に、ミックスドア開度が所定値に至った後に、コン
プレッサの回転数を上げるコンプレッサ制御を実行して
サブコンデンサの温度を上昇させる。また、前記優先順
位判定手段において、実温度が目標温度より所定値以上
高いと判定された場合、第2の制御手段を選択して、コ
ンプレッサ回転数を少なくするコンプレッサ制御を行う
と共に、コンプレッサ回転数が所定値に至った後に、ミ
ックスドアの開度を大きくするミックスドア制御を実行
してサブコンデンサの温度を下降させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車に利用さ
れる空気調和装置、特にコンプレッサから流出した冷媒
を、冷房運転時においては、少なくともメインコンデン
サ、サブコンデンサ、膨張弁、エバポレータの順で循環
させ、暖房運転時においては、メインコンデンサをバイ
パスして循環させるようにした冷暖房サイクルを有する
空気調和装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車用の空気調和装置としては、
例えば特開昭59─49439号公報や実公昭62─1
8484号公報等に示されるヒートポンプ式の空気調和
装置を利用することが考えられるが、近年においては、
空調ダクトのクーリングユニットの下流にサブコンデン
サを設け、メインコンデンサの流入側に設けられた三方
弁の切り換えによって、コンプレッサから流出した冷媒
を、冷房運転時にはメインコンデンサ、サブコンデン
サ、クーリングユニット、コンプレッサの順で循環さ
せ、暖房運転時にはメインコンデンサをバイパスさせ
て、サブコンデンサ、クーリングユニット、コンプレッ
サの順で循環させるようにしたシステムが考えられてい
る。
【0003】このシステムにおいて冷房運転時には、コ
ンプレッサから吐出された冷媒は、メインコンデンサを
通過し、ここで外気に放熱して液化する。このために、
サブコンデンサを通過する冷媒は低温になっており、サ
ブコンデンサによる加熱量は少なくなっている。また、
空調ダクト内を通過する空気への影響を少なくするため
に、ミックスドアはサブコンデンサ前面を全閉してお
り、エバポレータで冷却された空気が直接車室内に吹き
出すようになっている。
【0004】一方、暖房運転時には、コンプレッサから
吐出された冷媒は、メインコンデンサをバイパスしてサ
ブコンデンサに供給され、ここで通過する空気に放熱す
る。この空気はエバポレータを通過する時に吸熱されて
低温になっているが、サブコンデンサによる加熱の方が
エバポレータによる吸熱よりもコンプレッサの仕事分多
いため、全体として空調ダクト内の空気は加熱されるよ
うになっている。
【0005】この暖房時にあってサブコンデンサの温度
は、ミックスドア開度若しくはコンプレッサ回転数によ
って変化する。ミックスドアが開かれた場合、サブコン
デンサを通過する空気量が増大するために冷媒の放熱量
は多くなり、サブコンデンサの温度は低下する。また、
ミックスドアが閉じられた場合、サブコンデンサを通過
する空気量が減少して放熱量が減少し、サブコンデンサ
の温度は増加する。
【0006】また、コンプレッサ回転数を増加させると
冷媒供給量が増大するためにサブコンデンサの温度は上
昇し、コンプレッサ回転数が減少すると冷媒供給量が減
少するためにサブコンデンサの温度は減少する。つま
り、サブコンデンサの温度を上昇させるためには、ミッ
クスドア開度を閉じる方向に動かす方法、コンプレッサ
回転数を増加させる方法があり、またサブコンデンサの
温度を下降させるためには、ミックスドア開度を開く方
向に動かす方法、コンプレッサ回転数を減少させる方法
がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
ステムにおいては暖房制御時に、サブコンデンサの温度
を制御するために、ミックスドアによる制御とコンプレ
ッサによる制御が同時に実行されており、制御相互間の
干渉によるオーバーシュート等、制御が不安定にあると
いう問題点がある。また電気自動車においてはコンプレ
ッサによる制御が実行される場合の電力消費の大きさが
問題となっている。
【0008】このために、この発明は、コンプレッサに
よる制御を有効に行い、電力の消費を抑制することので
きる電気自動車用空気調和装置の制御装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨を図1により説明すると、空調ダクト内にエバポレー
タと、ミックスドア10で通風量が調節されるサブコン
デンサ9とを配し、コンプレッサ22、メインコンデン
サ、前記サブコンデンサ9、膨張弁及び前記エバポレー
タを少なくともこの順で接続し、暖房運転時には前記コ
ンプレッサ22から供給される冷媒を前記メインコンデ
ンサをバイパスして循環させる冷暖房サイクル100
と、車室の環境因子を検出する環境因子検出手段110
と、前記サブコンデンサ9の実温度を検出するサブコン
温度検出手段120と、前記環境因子検出手段110に
よって検出された環境因子から熱負荷信号としての総合
信号を演算する総合信号演算手段130と、この総合信
号演算手段130によって演算された総合信号から前記
サブコンデンサ9の目標温度を演算するサブコン目標温
度演算手段140と、前記ミックスドア10を閉じる方
向に制御すると共に、このミックスドア10の開度が所
定値に至った場合に、コンプレッサ回転数を上昇させる
方向に制御する第1の制御手段160と、コンプレッサ
回転数を減少させる方向に制御すると共に、このコンプ
レッサ回転数が所定値に至った場合に、ミックスドア1
0を開く方向に制御する第2の制御手段170と、前記
サブコン目標温度演算手段140によって演算された目
標温度と前記サブコン温度検出手段120によって検出
された実温度とを比較し、実温度が目標温度より所定値
以上低いと判定された場合には第1の制御手段160を
選択し、実温度が目標温度より所定値以上高いと判定さ
れた場合には第2の制御手段170を選択し、実温度と
目標温度との差が所定範囲内の場合には前回の制御を継
続する制御選択手段150とを具備することにある。
【0010】
【作用】したがってこの発明においては、サブコン目標
温度演算手段140によって総合信号より演算したサブ
コンデンサ9の目標温度とサブコン温度検出手段120
によって検出されたサブコンデンサ9の実温度とを比較
判定し、制御選択手段150によって実温度が目標温度
より所定値以上低いと判定された場合、つまりサブコン
デンサの温度を上昇させる必要がある場合には、第1の
制御手段160を選択し、ミックスドア10の開度を小
さくする制御を行ってサブコンデンサ9の温度を上昇さ
せると共に、ミックスドア開度が下限値に至った後に、
コンプレッサ22の回転数を上げるコンプレッサ制御を
実行してサブコンデンサ9の温度を上昇させる。また、
前記優先順位判定手段150において、実温度が目標温
度より所定値以上高いと判定された場合、つまりサブコ
ンデンサ9の温度を下降させる必要がある場合には、第
2の制御手段170を選択し、コンプレッサ回転数を少
なくするコンプレッサ制御を行ってサブコンデンサ9の
温度を下降させると共に、コンプレッサ回転数が下限値
に至った後に、ミックスドア10の開度を大きくするミ
ックスドア制御を実行してサブコンデンサ9の温度を下
降させることができるため、コンプレッサ22の回転数
を抑制した制御が可能となり、上記課題を達成できる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。
【0012】図2において示されるこの発明に係る空気
調和装置1は、電気自動車に搭載されるもので、空調ダ
クト2の最上流側にはインテーク装置3が設けられ、内
気入口4と外気入口5との開口割合がアクチュエータ1
6によって駆動されるインテークドア6によって調整さ
れるようになっている。このインテーク装置3を介して
送風機7の回転により吸引された空気は、エバポレータ
8およびサブコンデンサ9に送られ、ここで熱交換され
るようになっている。サブコンデンサ9は、エバポレー
タ8よりも下流側に配置され、そこを通過する空気とバ
イパスする空気との割合を、ミックスドア10の開度を
アクチュエータ17で調節することによって可変できる
ようになっている。
【0013】尚、ミックスドア10は、開度0%で破線
で示すα位置にあり、サブコンデンサ9の通風量が最小
となり、開度100%で実線で示すβ位置にあり、サブ
コンデンサ9の通風量が最大となる。
【0014】そして、空調ダクト2の最下流側は、デフ
ロスト吹出口11、ベント吹出口12、およびヒート吹
出口13に分かれて車室に開口し、その分かれた部分に
モードドア15a,15b,15cが設けられ、このモ
ードドア15a,15b,15cをアクチュエータ18
で操作することにより吹出モードがベントモード、バイ
レベルモード、ヒートモードに切り換えられるようにな
っている。
【0015】前記サブコンデンサ9の流出側は、リキッ
ドタンク20及び膨張弁21を介してエバポレータ8の
流入側に接続され、エバポレータ8の流出側は、コンプ
レッサ22の吸入側に配管接続されている。また、コン
プレッサ22の吐出側は電磁弁23を介してメインコン
デンサ24の流入側に接続され、メインコンデンサ24
の流出側は、逆止弁25を介してサブコンデンサ9の流
入側に接続されている。更に、コンプレッサ22の吐出
側と逆止弁25の流出側との間には、電磁弁26にて開
閉され、メインコンデンサ24をバイパスするバイパス
通路27が配管接続されている。
【0016】しかして、電磁弁23,26の開閉制御に
より、コンプレッサ22から吐出した冷媒をメインコン
デンサ24、逆止弁25、サブコンデンサ9、リキッド
タンク20、膨張弁21、エバポレータ8とこの順で循
環する第1経路と、メインコンデンサ24をバイパスし
てサブコンデンサ9、リキッドタンク20、膨張弁2
1、エバポレータ8とこの順で循環する第2経路とが切
り換えれるようになっている。
【0017】これによって、暖房制御においては、電磁
弁23を閉、電磁弁26を開とし、冷媒は前記第2経路
を流れる。これによって、コンプレッサ22から吐出さ
れた高圧高温の気体冷媒は、先ずサブコンデンサ9に送
られてこのサブコンデンサ9を通過する空気に放熱して
液化し高圧高温の液体冷媒となる。リキッドタンク20
にて気液分離された液体冷媒は、膨張弁21を通過して
低温低圧の霧状冷媒となり、エバポレータ8にて通過す
る空気から熱を吸収して蒸発し低圧の気体冷媒となって
コンプレッサ8に回帰する。この熱交換に際しては、エ
バポレータ8での吸熱とサブコンデンサ9での放熱のバ
ランスは、コンプレッサ22の仕事分放熱が多いため、
総合的に吹出空気温度は上昇するものである。これによ
って暖房制御が実行される。
【0018】また、冷房制御においては、電磁弁23を
開、電磁弁26を閉とし、冷媒は前記第2通路を流れ
る。これによって、コンプレッサ22から吐出された高
圧高温の気体冷媒は、メインコンデンサ24を流れてサ
ブコンデンサ9に至るもので、メインコンデンサ24に
おいてほとんどの気体冷媒は放熱して液化しているため
に、サブコンデンサ9の温度は前記暖房時に比べて低く
なる。しかし、サブコンデンサ9の温度はエバポレータ
8の温度に比べるとかなり高いために、冷房制御時には
基本的にミックスドア10を全閉としてサブコンデンサ
9を使用しないようにして、エバポレータ8の吹出温度
をコンプレッサ制御によって制御することで吹出空気温
度を調節する。これによって、エバポレータ8を通過し
て冷却された空気がサブコンデンサ9を迂回するため
に、冷気が車室内に吹き出し、冷房制御が行われる。し
かし、微妙な温度調節が要求される場合、例えば車室内
温度が所定温度に到達した後の温度調節の場合、ミック
スドア10を開閉することによって吹出温度を繊細に調
整することができる。
【0019】尚、サブコンデンサ8の温度TSCは、図4
(a)及び図5(a)で示すように、ミックスドア開度
θによって制御することができる。具体的には、ミック
スドア開度θが小さくなるとサブコンデンサ8を通過す
る空気量が減少して放熱量がすくなくなるために、サブ
コンデンサ8の温度TSCは高くなり、またミックスドア
開度θが大きくなるとサブコンデンサを通過する空気量
が増大して放熱量が多くなるために、サブコンデンサ8
の温度TSCは低くなる。この結果、図5(a)で示すよ
うに、コンプレッサ回転数rpm が一定の場合、ミックス
ドア開度θが小さい程車室内への実吹出温度TOFは少し
では有るが高くなり、ミックスドア開度θが大きい程実
吹出温度TOFは低くなる。
【0020】また、サブコンデンサ8の温度TSCは、図
4(b)及び図5(a)で示すように、コンプレッサ回
転数によっても制御することができる。具体的には、コ
ンプレッサ回転数rpm が高くなると、供給冷媒量が増え
るためにサブコンデンサ8の温度TSCは高くなり、コン
プレッサ回転数rpm が低くなると、供給冷媒量が減るた
めにサブコンデンサ8の温度TSCは低くなる。この結
果、図5(a)及び(b)で示すように、ミックスドア
開度θが一定の場合、コンプレッサ回転数rpm が高くな
る程実吹出温度TOFは高くなり、コンプレッサ回転数rp
m が低くなる程実吹出温度TOFは低くなる。
【0021】以上の構成の空気調和装置1を制御するた
めに、コントロールユニット33が設けられている。こ
のコントロールユニット33は、図示しない中央演算処
理装置(CPU)、読出専用メモリ(ROM)、ランダ
ムアクセスメモリ(RAM)、入出力ポート(I/O)
等よりなるもので、後術するセンサ28,29,30,
40の出力信号の他に、車室内の目標温度を設定する温
度設定器32からの出力信号が入力され、所定のプログ
ラムにしたがって各信号を処理し、コンプレッサ22の
駆動用電動機34、送風機7のモータ、アクチュエータ
16,17,18に駆動回路35,36,37,38,
39を介して制御信号を出力し、コンプレッサ22の吐
出能力、送風機7の回転速度、ミックスドア10の開
度、吸入モードおよび吹出モードの切り換えを制御する
ようになっている。尚、28は車室内の温度を検出する
室内温度センサ、29は外気温を検出する外気温セン
サ、30はエバポレータ8直後の吹出温度を検出するエ
バ温度センサ、40はサブコンデンサ9の冷媒出口側の
配管に装着され、サブコンデンサ9を通過した冷媒温度
を検出するか、サブコンデンサ9直後の吹出温度を検出
するかのいずれかの温度センサである。
【0022】以下、このコントロールユニット33にお
いて実行されるサブコンデンサ9を使用した暖房制御時
の制御内容をフローチャート図として図3に示し、この
フローチャートにしたがって制御動作例を説明する。
【0023】ステップ200から開始されるミックスド
ア開度制御及びコンプレッサ回転数制御は、先ずステッ
プ210において目標ミックスドア開度θ’及び目標コ
ンプレッサ回転数rpm'の初期値を設定する(例えば、
θ’=50%,rpm'=min )。
【0024】ステップ220において、前記センサ2
8,29,30,40からの信号、車室内温度Tr 、外
気温度TAMB 、エバポレータ吹出温度Te ,サブコンデ
ンサ9の実温度TSCが入力され、また温度設定器32か
らの設定温度TSET が入力される。
【0025】ステップ230においては、前記環境因子
としての信号から、熱負荷信号としての総合信号Tが下
記する数式1により演算される。
【0026】
【数1】T=Tr +K1 AMB −K2 SET +K3
【0027】尚、K1 ,K2 ,K3 は演算定数である。
この式によって総合信号Tは、熱負荷が大きい場合に大
きくなり、熱負荷が小さい場合に小さくなる。
【0028】ステップ240においては、この総合信号
Tよりサブコン(サブコンデンサ)目標温度TSC’が下
記する数式2により演算される。
【0029】
【数2】TSC’=−K4 T+K5
【0030】尚、K4 は演算定数で、K5 は補正項であ
る。このために、目標温度TSC’は、総合信号Tが大き
い場合に小さく、総合信号Tが小さい場合に大きくな
る。
【0031】ステップ250においては、この目標温度
SC’と実温度TSCから温度差ΔTSCを演算(ΔTSC
SC−TSC’)し、この温度差ΔTSCによりステップ2
60において、サブコンデンサ9の温度を上昇させる制
御、サブコンデンサ9の温度を下降させる制御、若しく
は前回の制御の継続を判定選択するものである。
【0032】ステップ260の判定において、温度差Δ
SCが所定値−t1 (−3°)以下の値を有する場合に
は、サブコンデンサ9の温度TSCを上昇させる必要があ
るために、ルートAを選択する。
【0033】このルートAのステップ270において
は、ミックスドア開度補正値Δθ’に−α(例えばα=
2%)を与え、ステップ280において目標ミックスド
ア開度θ’が最小値min (例えば20%)でない場合に
は、ステップ330において目標ミックスドア開度θ’
にΔθ’を加える(θ’=θ' +Δθ’)。これによっ
て、ミックスドア開度θは所定値小さくなり、サブコン
デンサ9の温度TSCは所定値増加する。
【0034】また、前記ステップ280において、目標
ミックスドア開度θ’が最小値min(20%)に到達し
た場合には、ステップ290に進んで、コンプレッサ回
転数補正値Δrpm'に所定値+β(例えばβ=100(rp
m))を与え、ステップ340においてコンプレッサ22
の目標回転数rpm'にΔrpm'を加える(rpm'= rpm'+Δrp
m')。これによってコンプレッサ22の回転数は所定値
上昇し、サブコンデンサ9の温度TSCも所定値上昇す
る。
【0035】以上のように、サブコンデンサ9の温度を
上昇させることが要求される場合、ルートAが選択さ
れ、コンプレッサ制御に優先してミックスドア制御を実
行するために、コンプレッサ回転数の上昇を抑制した温
度制御を実行できるようになる。
【0036】また、前記ステップ260の判定におい
て、温度差ΔTSCが所定値+t4 (+3°)以上の値を
有すると共に、正の値を示す場合には、サブコンデンサ
9の温度を下降させる必要があるために、ルートCを選
択する。暖房要求時において、サブコンデンサ9の温度
を下げることを目的とした制御であることは、コンプレ
ッサ回転数が最小値以上の回転をしていることを示して
おり、サブコンデンサ9の温度TSCが必要以上に上昇し
ていることが考えられる。このために、ステップ300
において、先ずコンプレッサ回転数補正値Δrpm'に−β
(例えば−100(rpm))を与え、ステップ340にお
いてコンプレッサ回転数rpm を下げる制御を行う。これ
によってサブコンデンサ9の温度TSCは下降する。
【0037】ステップ310の判定においてコンプレッ
サ22の目標回転数rpm'が最小値min に到達した場合、
ステップ320においてミックスドア開度補正値Δθ’
に+α(例えば+2%)を与え、ステップ330におい
て目標ミックスドア開度θ’を大きくする制御を行い、
サブコンデンサの温度TSCを下降させるものである。
【0038】以上のように、サブコンデンサ9の温度を
下降させることが要求される場合、ルートCが選択さ
れ、ミックスドア制御に優先してコンプレッサ制御を実
行するために、コンプレッサ回転数を減少させる制御が
優先して実行されることから、コンプレッサによる電力
損失を抑制できるものである。
【0039】また、前記ステップ260の判定におい
て、ルートBが選択された場合、つまり温度差ΔTSC
−t2 (例えば−1°)若しくは+t3 (例えば+1
°)に至った場合、コンプレッサ回転数及びミックスド
ア開度はその状態を維持するように、目標回転数rpm'及
び目標ミックスドア開度θ’は変化させずにステップ3
50から他の制御に移行するものである。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、サブコンデンサの温度を上昇させる制御を行う場合
には、コンプレッサ制御に優先してミックスドア制御を
実行するためにコンプレッサ回転数の増加を抑制でき、
またサブコンデンサの温度を下降させる制御を行う場合
には、ミックスドア制御に優先してコンプレッサ制御を
実行するために積極的にコンプレッサ回転数を減少する
ことができ、コンプレッサによる電力損失を抑制できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示した機能ブロック図である。
【図2】本発明の実施例に係る空気調和装置の構成を説
明した概略図である。
【図3】本発明の実施例に係る空気調和装置のコントロ
ールユニットで実行される制御を示したフローチャート
図である。
【図4】(a)はコンプレッサ回転数を一定とした場合
のミックスドア開度とサブコンデンサ温度との特性を示
した特性線図、(b)はミックスドア開度を一定とした
場合のコンプレッサ回転数とサブコンデンサ温度との関
係を示した特性線図である。
【図5】(a)はミックスドア開度とコンプレッサ回転
数とによるサブコンデンサ温度、実吹出温度、エバポレ
ータ温度との関係を示した特性線図、(b)はコンプレ
ッサ回転数とエバポレータ温度、サブコンデンサ温度及
び実吹出温度の関係を表にしたものである。
【符号の説明】
1 空気調和装置 2 空調ダクト 3 インテーク装置 4 内気入口 5 外気入口 6 インテークドア 7 送風機 8 エバポレータ 9 サブコンデンサ 10 ミックスドア 20 リキッドタンク 21 膨張弁 22 コンプレッサ 23,26 電磁弁 24 メインコンデンサ 25 逆止弁 27 バイパス通路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空調ダクト内にエバポレータと、ミック
    スドアで通風量が調節されるサブコンデンサとを配し、
    コンプレッサ、メインコンデンサ、前記サブコンデン
    サ、膨張弁及び前記エバポレータを少なくともこの順で
    接続し、暖房運転時には前記コンプレッサから供給され
    る冷媒を前記メインコンデンサをバイパスして循環させ
    る冷暖房サイクルと、 車室の環境因子を検出する環境因子検出手段と、 前記サブコンデンサの実温度を検出するサブコン温度検
    出手段と、 前記環境因子検出手段によって検出された環境因子から
    熱負荷信号としての総合信号を演算する総合信号演算手
    段と、 この総合信号演算手段によって演算された総合信号から
    前記サブコンデンサの目標温度を演算するサブコン目標
    温度演算手段と、 前記ミックスドアを閉じる方向に制御すると共に、この
    ミックスドアの開度が所定値に至った場合に、コンプレ
    ッサ回転数を上昇させる方向に制御する第1の制御手段
    と、 コンプレッサ回転数を減少させる方向に制御すると共
    に、このコンプレッサ回転数が所定値に至った場合に、
    ミックスドアを開く方向に制御する第2の制御手段と、 前記サブコン目標温度演算手段によって演算された目標
    温度と前記サブコン温度検出手段によって検出された実
    温度とを比較し、実温度が目標温度より所定値以上低い
    と判定された場合には第1の制御手段を選択し、実温度
    が目標温度より所定値以上高いと判定された場合には第
    2の制御手段を選択し、実温度と目標温度との差が所定
    範囲内の場合には前回の制御を継続する制御選択手段と
    を具備することを特徴とする電気自動車用空気調和装置
    の制御装置。
JP17110493A 1993-06-17 1993-06-17 電気自動車用空気調和装置の制御装置 Pending JPH071951A (ja)

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