DE112018000713T5

DE112018000713T5 - Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018000713T5
Application number: DE112018000713.8T
Authority: DE
Inventors: Ryo Miyakoshi; Kouhei Yamashita
Original assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-11-14
Also published as: JP6855267B2; WO2018147039A1; JP2018127048A

Abstract

Es wird eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung geschaffen, die in der Lage ist, eine stabile Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums durchzuführen, auch wenn sich ein Verhältnis zwischen Außenluft und Innenraumluft, die in einen Luftströmungskanal strömen, verändert. Eine Steuervorrichtung führt eine erste Betriebsart aus, um ein von einem Kompressor (1) ausgelassenes Kältemittel in einen Außenwärmetauscher (7) strömen zu lassen, um das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in einem Wärmeabsorber (9) Wärme aufnehmen zu lassen. Die Steuervorrichtung schätzt eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber (9) strömenden Luft ist, auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen Außenluft und Innenraumluft, welches durch eine Ansaugumschaltklappe (26) eingestellt wird, und sie steuert die Drehzahl des Kompressors (2) auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, die Luft in einem Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs konditioniert, und insbesondere auf eine Klimatisierungsvorrichtung, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen Außenluft und Innenraumluft einzustellen, die in einen Luftströmungskanal strömen.
Stand der Technik
Durch die Verwirklichung von Umweltproblemen in den letzten Jahren haben sich Hybridautos und Elektrofahrzeuge verbreitet. Dann wurde als eine Klimatisierungsvorrichtung, die für ein solches Fahrzeug verwendbar ist, eine solche entwickelt, die einen elektrischen Kompressor umfasst, um ein Kältemittel zu verdichten und auszustoßen, einen in einem Luftströmungskanal vorgesehenen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen, einen innerhalb des Luftströmungskanals auf einer luftstromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers vorgesehenen Radiator, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen, und einen außerhalb eines Fahrzeuginnenraums vorgesehenen Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abgeben oder Wärme aufnehmen zu lassen, und die entsprechende Betriebsmodi wechselt und ausführt, wie beispielsweise einen Heizmodus, um das vom Kompressor ausgelassene Kältemittel Wärme im Radiator abgeben zu lassen und um das Kältemittel, von dem die Wärme in diesem Radiator abgegeben wurde, in dem Außenwärmetauscher Wärme aufnehmen zu lassen, einen Entfeuchtungs- und Heizmodus, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel in dem Radiator Wärme abgeben zu lassen und um das Kältemittel, von welchem die Wärme abgegeben wurde, in dem Wärmeabsorber und dem Außenwärmetauscher Wärme aufnehmen zu lassen, einen Entfeuchtungs- und Kühlmodus, um das vom Kompressor ausgelassene Kältemittel im Radiator und im Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen und um das vom Kompressor ausgelassene Kältemittel im Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, einen Kühlmodus, um das vom Kompressor ausgelassene Kältemittel im Au-ßenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen und um das Kältemittel im Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, etc. (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
In dem vorliegenden Patentdokument 1 ist eine Ansaugumschaltklappe auf einer luftstromaufwärtigen Seite des Wärmeabsorbers vorgesehen. Die Ansaugumschaltklappe wurde so angepasst, dass sie umschaltet, ob Außenluft in den Luftströmungskanal (Außenlufteinleitungsmodus) oder Innenraumluft (Luft im Fahrzeuginnenraum) in den Luftströmungskanal (Innenraumluftkreislaufmodus) eingeleitet wird. Es wurde allerdings auch eine entwickelt, die es ermöglicht, ein Verhältnis zwischen Außenluft und Innenraumluft, die dem Luftströmungskanal (Luftmischkammer) zugeführt werden sollen, einzustellen (z.B. siehe Patentdokument 2).
Liste der Referenzdokumente
Patentdokumente

Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-94673
Patentdokument 2: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 10 (1998)-16684545

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Hier variieren die Temperatur der Außenluft und die Temperatur der Innenraumluft abhängig von Umgebungsbedingungen oder Betriebsbedingungen, und wenn sich also in der Luft, die durch den Luftströmungskanal zu führen ist, das Verhältnis (Rate) zwischen der Außenluft und Innenraumluft ändert, ändert sich die Last der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung stark, was zu Übermaß- und Mangelleistung führt. Insbesondere wenn der Wechsel zwischen der Außenlufteinleitung und der Innenraumluftzirkulation nach Stabilisierung der Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum erfolgt, variiert die Drehzahl des Kompressors stark, so dass auch die Steuerbarkeit beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche herkömmlichen technischen Probleme zu lösen, und es ist ihre Aufgabe, eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine stabile Luftklimatisierungssteuerung eines Fahrzeuginnenraums durchzuführen, selbst wenn sich das Verhältnis zwischen Außenluft und Innenraumluft, die in einen Luftströmungskanal strömen, ändert.
Mittel zur Lösung der Probleme
Eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 1 umfasst einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen, wodurch die Luft gekühlt wird, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen, und eine Steuervorrichtung. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung einen ersten Betriebsmodus ausführt, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel durch den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, und die Steuervorrichtung schätzt eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, und steuert die Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung in der obigen Erfindung zumindest die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, der ein Sollwert einer Temperatur Te des Wärmeabsorbers ist, berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors zu berechnen, und dadurch, dass die Steuervorrichtung den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain verschiebt.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung bei den jeweiligen obigen Erfindungen einen Radiator umfasst, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen, dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, und dadurch, dass der erste Betriebsmodus ein Kühlmodus ist, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel vom Radiator zum Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmetauscher Wärme aufnehmen zu lassen, und/oder ein Entfeuchtungs- und Kühlmodus ist, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel vom Radiator zum Au-ßenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel im Radiator und im Au-ßenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung bei den jeweiligen obigen Erfindungen einen Radiator umfasst, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, eine Bypassvorrichtung, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel direkt in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, ohne zu dem Radiator zu strömen, und eine Zusatzheizvorrichtung, um die Luft zu heizen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, und dadurch, dass der erste Betriebsmodus ein MAX-Kühlmodus ist, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel durch die Bypassvorrichtung in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel darin Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, und/oder ein Entfeuchtungs- und Heizmodus ist, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel durch die Bypassvorrichtung in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel darin Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen und die Zusatzheizvorrichtung Wärme erzeugen zu lassen.
Eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 5 umfasst einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen und dadurch die Luft zu kühlen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen, und eine Steuervorrichtung. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung einen Heizmodus ausführt, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel in den Radiator strömen zu lassen, das Kältemittel darin Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme aufnehmen zu lassen, und dadurch, dass die Steuervorrichtung eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schätzt, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain eine erforderliche Heizleistung TGQ berechnet, die eine erforderliche Heizleistung des Radiators ist, und auf der Grundlage der erforderlichen Heizleistung TGQ die Drehzahl des Kompressors steuert.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung in der obigen Erfindung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNChff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf der erforderlichen Heizleistung TGQ berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf einem hohen Druck und einem Sollwert davon berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNChff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors zu berechnen.
Eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 7 umfasst einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen und dadurch die Luft zu kühlen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, ein Außen-Expansionsventil, um das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren, eine Bypassschaltung, die parallel zu einer Reihenschaltung des Außenwärmetauschers und des Außen-Expansionsventils angeschlossen ist, ein Innen-Expansionsventil zum Dekomprimieren des in den Wärmeabsorber strömenden Kältemittels, eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen, und eine Steuervorrichtung. Das Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung einen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um das vom Kompressor ausgelassene Kältemittel im Radiator Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, welches Wärme abgegeben hat, zu verteilen, um einen Teil des Kältemittels von der Bypassschaltung zu dem Innen-Expansionsventil strömen zu lassen, das Kältemittel im Innen-Expansionsventil zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in den Wärmeabsorber strömen zu lassen und im Wärmeabsorber Wärme zu absorbieren zu lassen, und um das restliche Kältemittel im Außen-Expansionsventil zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen und im Außenwärmetauscher Wärme aufzunehmen zu lassen, und dadurch, dass die Steuervorrichtung eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schätzt, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, und auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain eine Ventilstellung des Außen-Expansionsventils und/oder die Drehzahl des Kompressors steuert.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung in der obigen Erfindung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff einer Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die ein Sollwert einer Temperatur Te des Wärmeabsorbers ist, berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb der Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und den F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb addiert, um eine Soll-Ventilposition TGECCVte des Außen-Expansionsventils zu berechnen, und dass die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors zu berechnen, und dadurch, dass die Steuervorrichtung den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und/oder den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain verschiebt.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung des Anspruchs 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung bei den vorstehenden jeweiligen Erfindungen die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain durch eine Verzögerungsberechnung erster Ordnung basierend auf dem Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft berechnet.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
In einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, die einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen, wodurch die Luft gekühlt wird, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Au-ßenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen, und eine Steuervorrichtung umfasst, wobei die Steuervorrichtung einen ersten Betriebsmodus ausführt, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel durch den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, schätzt die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, und steuert die Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. Selbst wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft, die im Luftströmungskanal strömen, durch die Ansaugumschaltklappe verändert, kann folglich die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain basierend auf dem Verhältnis geschätzt werden und die Drehzahl des Kompressors kann gesteuert werden.
Dadurch ist es in dem ersten Betriebsmodus, um das Kältemittel im Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, wie in dem Kühlmodus und dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus der Erfindung nach Anspruch 3 und wie in dem maximalen Kühlmodus und dem Entfeuchtungs- und Heizmodus der Erfindung nach Anspruch 4, möglich, eine Lastfluktuation mit einer Änderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und eine übermaß- und mangelfreie Luftklimatisierungsleistung zu erreichen und dadurch die Temperatur des Fahrzeuginnenraums zufriedenstellend auf einen Sollwert zu bringen und sowohl Komfort als auch Energieeinsparung zu verbessern.
In diesem Fall, wie in der Erfindung nach Anspruch 2, wenn die Steuervorrichtung, zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, der ein Sollwert einer Temperatur Te des Wärmeabsorbers ist, berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors zu berechnen, verschiebt die Steuervorrichtung den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. Folglich ist es möglich, eine Lastfluktuation mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und eine Kühl-/Entfeuchtungsleistung durch den Wärmeabsorber adäquat zu steuern.
In einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, die einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen und dadurch die Luft zu kühlen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen, und eine Steuervorrichtung umfasst, wobei die Steuervorrichtung einen Heizmodus ausführt, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel in den Radiator strömen zu lassen, das Kältemittel darin Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme aufnehmen zu lassen, schätzt die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, auf berechnet auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain eine erforderliche Heizleistung TGQ, die eine erforderliche Heizleistung des Radiators ist, und steuert auf der Grundlage der erforderlichen Heizleistung TGQ die Drehzahl des Kompressors. Folglich ist es möglich, selbst wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft, die in den Luftströmungskanal strömen, durch die Ansaugumschaltklappe verändert, die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain auf der Grundlage des Verhältnisses zu schätzen und die erforderliche Heizleistung TGQ auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain zu berechnen, um dadurch die Drehzahl des Kompressors zu steuern.
Dadurch ist es im Heizmodus möglich, eine Lastfluktuation mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und eine übermaß- und mangelfreie Heizleistung zu erreichen, um die Temperatur des Fahrzeuginnenraums zufriedenstellend auf einen Sollwert zu bringen und sowohl den Komfort als auch die Energieeinsparung zu verbessern.
In diesem Fall berechnet die Steuervorrichtung, wie in der Erfindung des Anspruchs 6, zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNChff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf der erforderlichen Heizleistung TGQ, berechnet einen F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf einem hohen Druck und einem Sollwert davon und addiert den F/F-Steuerungsbetrag TGNChff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb, um eine Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors zu berechnen. Folglich ist es möglich, eine Lastfluktuation mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und dadurch eine Heizleistung durch den Radiator adäquat zu steuern.
In einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, die einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen und dadurch die Luft zu kühlen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, ein Außen-Expansionsventil, um das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren, eine Bypassschaltung, die parallel zu einer Reihenschaltung des Außenwärmetauschers und des Außen-Expansionsventils angeschlossen ist, ein Innen-Expansionsventil zum Dekomprimieren des in den Wärmeabsorber strömenden Kältemittels, eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen, und eine Steuervorrichtung umfasst, wobei die Steuervorrichtung einen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um das vom Kompressor ausgelassene Kältemittel im Radiator Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, welches Wärme abgegeben hat, zu verteilen, um einen Teil des Kältemittels von der Bypassschaltung zu dem Innen-Expansionsventil strömen zu lassen, das Kältemittel im Innen-Expansionsventil zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in den Wärmeabsorber strömen zu lassen und im Wärmeabsorber Wärme zu absorbieren zu lassen, und um das restliche Kältemittel im Außen-Expansionsventil zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen und im Außenwärmetauscher Wärme aufzunehmen zu lassen, schätzt die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, und steuert auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain eine Ventilstellung des Außen-Expansionsventils und/oder die Drehzahl des Kompressors. Folglich ist es möglich, selbst wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft, die in den Luftströmungskanal strömen, durch die Ansaugumschaltklappe verändert, die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain auf der Grundlage des Verhältnisses zu schätzen und die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils und/oder die Drehzahl des Kompressors zu regeln.
Dadurch ist es im Entfeuchtungs- und Heizmodus möglich, eine Lastfluktuation mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und eine übermaß- und mangelfreie Entfeuchtungsleistung des Wärmeabsorbers zu erreichen.
In diesem Fall, wie in der Erfindung des Anspruchs 8, wenn die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff einer Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die ein Sollwert einer Temperatur Te des Wärmeabsorbers ist, berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb der Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und den F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb addiert, um eine Soll-Ventilposition TGECCVte des Außen-Expansionsventils zu berechnen, und wenn die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors zu berechnen, verschiebt die Steuervorrichtung den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und/oder den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. Folglich ist es möglich, eine Lastfluktuation mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und so eine Entfeuchtungsleistung durch den Wärmeabsorber adäquat zu steuern und komfortable Entfeuchtung und Heizung zu erreichen.
Wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft ändert, dauert es hier einige Zeit, bis sich dies in der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain widergespiegelt. Das heißt, die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain ändert sich nicht sofort, auch wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft verändert. Wenn die Steuervorrichtung deshalb, wie in der Erfindung des Anspruchs 9, die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain durch die Verzögerungsberechnung erster Ordnung basierend auf dem Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft berechnet, ist es möglich, die Drehzahl des Kompressors und die Ventilstellung des Außentemperatur-Ausgleichsventils entsprechend einer Änderung der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain zu steuern.
Figurenliste

1 ist eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung einer Ausführungsform, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung von 1;
3 ist eine Vertikalschnitt-Seitenansicht einer HLK-Einheit der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung von 1;
4 ist ein Steuerungsblockdiagramm betreffend eine Kompressorsteuerung durch eine Wärmepumpensteuerung von 2 in einem Kühlmodus oder dergleichen;
5 ist ein Diagramm, um einen Zusammenhang zwischen einem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis und einer Kühllast im Kühlmodus zu beschreiben;
6 ist eine weitere Vertikalschnitt-Seitenansicht der HLK-Einheit der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung von 1;
7 ist ein Steuerungsblockdiagramm betreffend die Kompressorsteuerung in einem Heizmodus durch die Wärmepumpensteuerung von 2;
8 ist ein Diagramm, um ein Verhältnis zwischen einem Verhältnis Innen-/Außenluft und einer Heizlast in einem Heizmodus zu beschreiben;
9 ist eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
10 ist ein Steuerungsblockdiagramm zur Steuerung des Außen-Expansionsventil-Steuerung im einem Entfeuchtungs- und Heizmodus durch einen Wärmepumpenregler im Falle von 9.

Weg zur Durchführung der Erfindung
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein Elektrofahrzeug (EV), in dem kein Motor (ein Verbrennungsmotor) nicht montiert ist, und das mit einem Elektromotor zum Antreiben läuft, der durch eine in einer Batterie geladene Energie angetrieben wird (beides ist in der Zeichnung nicht dargestellt), und die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls durch die Energie der Batterie angetrieben. Das heißt, bei dem Elektrofahrzeug, das nicht in der Lage ist, eine Erwärmung durch Motorabwärme durchzuführen, führt die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform einen Heizmodus durch einen Wärmepumpenbetrieb durch, bei dem ein Kältemittelkreislauf verwendet wird. Weiterhin führt die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 selektiv die jeweiligen Betriebsmodi eines Entfeuchtungs- und Heizmodus, eines Entfeuchtungs- und Kühlmodus, eines Kühlmodus, eines MAX-Kühlmodus (Maximal-Kühlmodus) und eines Zusatzheizmodus aus. In der Ausführungsform sind der Entfeuchtungs- und Heizmodus, der Entfeuchtungs- und Kühlmodus, der Kühlmodus und der MAX-Kühlmodus ein erster Betriebsmodus in der vorliegenden Anwendung.
Im Übrigen ist das Fahrzeug nicht auf das Elektrofahrzeug beschränkt und die vorliegende Erfindung ist auch für ein sogenanntes Hybridauto wirkungsvoll, bei dem der Motor zusammen mit dem Elektromotor zum Fahren verwendet wird. Darüber hinaus ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung auch für ein gewöhnliches Auto gilt, das mit dem Motor läuft.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 der Ausführungsform führt eine Klimatisierung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Belüften) eines Fahrzeuginnenraums des Elektrofahrzeugs durch. Ein Kompressor 2 elektrischen Typs zum Verdichten eines Kältemittels, ein Radiator 4 (ein Heizer), der in einem Luftströmungskanal 3 einer HLK-Einheit 10 (HVAC-Einheit) vorgesehen ist, in welchem Außenluft oder Luft im Fahrzeuginnenraum belüftet und umgewälzt wird, um das aus dem Kompressor 2 ausgelassene Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks über eine Kältemittelleitung 13G darin strömen zu lassen und das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen, um die dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft zu erwärmen, ein Außen-Expansionsventil 6 (eine Druckmindereinheit), das aus einem elektrischen Ventil gebildet ist, welches das Kältemittel während der Erwärmung dekomprimiert und expandiert, ein Außenwärmetauscher 7, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist und den Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft durchführt, um während des Kühlens als der Radiator und während des Heizens als der Verdampfer zu fungieren, ein Innen-Expansionsventil 8 (eine Druckmindereinheit), das aus einem elektrischen Ventil zum Dekomprimieren und Expandieren des Kältemittels gebildet ist, ein Wärmeabsorber 9, der im Luftströmungskanal 3 vorgesehen ist, um das Kältemittel während des Kühlens und des Entfeuchtens Wärme aufnehmen zu lassen, um die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen, ein Akkumulator 12 und andere werden nacheinander durch eine Kältemittelleitung 13 verbunden, wodurch ein Kältemittelkreislauf R gebildet ist. In diesem Fall ist der Radiator 4 auf einer zum Luftstrom im Luftströmungskanal 3 stromabwärtigen Seite (stromabwärtigen Seite der Luft) des Wärmeabsorbers 9 angeordnet.
Anschließend wird der Kältemittelkreislauf R mit einer vorgegebenen Menge an Kältemittel und Öl zur Schmierung gefüllt. Im Übrigen ist in dem Außenwärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 vorgesehen. Das Außengebläse 15 leitet die Außenluft zwangsweise durch den Außenwärmetauscher 7, um so den Wärmetausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel durchzuführen, wobei die Außenluft auch während des Anhaltens des Fahrzeugs (d.h. seine Geschwindigkeit beträgt 0 km/h) durch den Außenwärmetauscher 7 geführt wird.
Weiterhin weist der Außenwärmetauscher 7 auf einer stromabwärtigen Seite des Kältemittels nacheinander einen Sammel-Trocknungs-Abschnitt 14 und einen Unterkühlungsabschnitt 16 auf. Eine Kältemittelleitung 13A, die sich aus dem Au-ßenwärmetauscher 7 heraus erstreckt, ist über ein Magnetventil 17, das während des Kühlen zu öffnen ist, mit dem Sammel-Trocknungs-Abschnitt 14 verbunden. Eine Kältemittelleitung 13B auf einer Auslassseite des Unterkühlungsabschnitts 16 ist über das Innen-Expansionsventil 8 mit einer Einlassseite des Wärmeabsorbers 9 verbunden. Im Übrigen bilden der Sammel-Trocknungs-Abschnitt 14 und der Unterkühlungsabschnitt 16 strukturell einen Teil des Außenwärmetauschers 7.
Zusätzlich ist eine Kältemittelleitung 13B zwischen dem Unterkühlungsabschnitt 16 und dem Innen-Expansionsventil 8 in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer Kältemittelleitung 13C auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 vorgesehen, und beide Leitungen bilden einen Innenwärmetauscher 19. Folglich wird das Kältemittel, das durch die Kältemittelleitung 13B in das Innen-Expansionsventil 8 strömt, durch das aus dem Wärmeabsorber 9 ausgelassene Kältemittel niedriger Temperatur gekühlt (unterkühlt).
Zusätzlich verzweigt sich die Kältemittelleitung 13A, die sich aus dem Außenwärmetauscher 7 erstreckt, zu einer Kältemittelleitung 13D erstreckt, und diese abgezweigte Kältemittelleitung 13D kommuniziert und verbindet sich über ein Magnetventil 21, das während des Heizens zu öffnen ist, mit der Kältemittelleitung 13C auf einer stromabwärtigen Seite des Innenwärmetauschers 19. Die Kältemittelleitung 13C ist mit dem Akkumulator 12 verbunden, und der Akkumulator 12 ist mit einer Kältemittel-Ansaugseite des Kompressors 2 verbunden. Weiterhin ist eine Kältemittelleitung 13E auf einer Auslassseite des Radiators 4 über das Außen-Expansionsventil 6 mit einer Einlassseite des Außenwärmetauschers 7 verbunden.
Darüber hinaus ist in der Kältemittelleitung 13G zwischen einer Auslassseite des Kompressors 2 und einer Einlassseite des Radiators 4 ein Magnetventil 30 (das eine Strömungsdurchgangsänderungsvorrichtung darstellt) angeordnet, welches während des Entfeuchtens und Heizens und des MAX-Kühlens zu schließen ist und später zu beschreiben ist. In diesem Fall verzweigt sich die Kältemittelleitung 13G auf einer stromaufwärtigen Seite des Magnetventils 30 zu einer Bypassleitung 35. Diese Bypassleitung 35 kommuniziert und verbindet sich, über ein Magnetventil 40 (das auch eine Strömungsdurchgangsänderungsvorrichtung darstellt), welches während des Entfeuchtens und Heizens sowie des MAX-Kühlens zu öffnen ist, auf einer stromabwärtigen Seite des Außen-Expansionsventils 6 mit der Kältemittelleitung 13E. Eine Bypassvorrichtung 45 besteht aus dieser Bypassleitung 35, dem Magnetventil 30 und dem Magnetventil 40.
Die Bypassvorrichtung 45 besteht aus einer solchen Bypassleitung 35, einem Magnetventil 30 und einem Magnetventil 40, um dadurch eine reibungslose Wechsel des Entfeuchtungs- und Heizmodus sowie des MAX-Kühlmodus zu ermöglichen, um das vom Kompressor 2 ausgelassene Kältemittel direkt in den Au-ßenwärmetauscher 7 strömen zu lassen, und des Heizmodus, dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus sowie dem Kühlmodus, um das vom Kompressor 2 ausgelassene Kältemittel in den Radiator 4 strömen zu lassen, wie später beschrieben.
Zusätzlich sind im Luftströmungskanal 3 auf eine luftstromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers 9 jeweils Ansauganschlüsse eines Außenluftansauganschlusses 25A und eines Innenluftansauganschlusses 25B ausgebildet. Außenluft, welche die Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist, wird von dem Außenluftansauganschluss 25A angesaugt, und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, wird von dem Innenluftansauganschluss 25B angesaugt. Darüber hinaus sind im Luftströmungskanal 3 eine Ansaugumschaltklappe 26 und, auf einer luftstromabwärtigen Seite der Ansaugumschaltklappe 26, ein Innengebläse (Gebläselüfter) 27 zur Zufuhr der Außenluft und Innenraumluft, die von den jeweiligen Ansauganschlüssen 25A und 25B zum Luftströmungskanal 3 angesaugten werden, vorgesehen.
Die Ansaugumschaltklappe 26 ist derart ausgebildet, dass ein Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft, die in den Wärmeabsorber 9 im Luftströmungskanal 3 strömen, durch Öffnen und Schließen der Außenluftansauganschluss 25A und der Innenluftansauganschluss 25B auf ein beliebiges Verhältnis zwischen 0 und 100% eingestellt werden kann. Im Übrigen wird in der vorliegenden Anwendung das Verhältnis zwischen der Außenluft und der Innenraumluft, welches durch die Ansaugumschaltklappe 26 eingestellt wird, als Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate bezeichnet. Wenn das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate = 1 ist, wird ein Innenraumluftkreislaufmodus verwendet, bei welchem die Innenraumluft 100 % ist und die Außenluft 0 % ist. Wenn das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate = 0 ist, wird ein Außenlufteinleitungsmodus verwendet, bei welchem die Außenluft 100 % ist und die Innenraumluft 0 % ist. Wenn 0 < Innenraum-/Außenluft-Verhältnis < 1, wird eine Innenraum-/Außenluft-Zwischenposition verwendet, bei der 0 % < Innenraumluft < 100 % und 100 % > Außenluft > 0 % ist. Das heißt, in der vorliegenden Anwendung bezeichnet das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate den Anteil der Innenraumluft an der Luft, die in den Wärmeabsorber 9 in dem Luftströmungskanal 3 strömt.
Die Ansaugumschaltklappe 26 wird von einem später zu beschreibenden Klimatisierungssteuerung 20 gesteuert, und der obige Innenraumluftkreislaufmodus, der Außenlufteinleitungsmodus und die Innenraum-/Außenluft-Zwischenposition werden durch einen Automatikmodus oder einen Handbetrieb (ein manueller Modus) an einem Klimatisierungsbedienabschnitt 53 ausgewählt. In dem Fall, wenn eine Kühllast in einer Abkühlzeit oder dergleichen groß ist oder Bedenken hinsichtlich der Außenluftgerüche in Stadtteilen oder dergleichen bestehen, wird der Innenraumluftkreislaufmodus gewählt. Wenn eine Belüftung erforderlich ist oder ein Beschlagen der Fenster beim Heizen verhindert wird, wird der Betriebsmodus des Außenlufteinleitungsmodus in Verbindung mit einem Enteisungsschalter (vorgesehen im später zu beschreibenden Klimatisierungsbedienabschnitt 53) oder dergleichen gewählt. Weiterhin wird die Innenraum-/Außenluft-Zwischenposition gewählt, wenn beim Heizen sowohl eine Reduzierung der Heizlast als auch das Verhindern des Beschlagens von Fenstern durchgeführt wird.
Des Weiteren bezeichnet 23 in 1 einen Zusatzheizer als eine Zusatzheizvorrichtung, die in der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 der Ausführungsform vorgesehen ist. Der Zusatzheizer 23 der Ausführungsform besteht aus einer PTC-Heizung (einer elektrischen Heizung) und ist im Luftströmungskanal 3 auf einer zum Luftstrom im Luftströmungskanal 3 stromaufwärtigen Seite (einer stromaufwärtigen Seite der Luft) des Radiators 4 und auf einer stromabwärtigen Seite (einer stromabwärtigen Seite der Luft) des Wärmeabsorbers 9 vorgesehen. Wenn der Zusatzheizer 23 dann eingeschaltet wird, um Wärme zu erzeugen, wird die Luft im Luftströmungskanal 3 erwärmt, bevor sie durch den Wärmeabsorber 9 in den Radiator 4 strömt. Das heißt, der Zusatzheizer 23 wird zu einem sogenannten Heizkern, um die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums durchzuführen oder zu ergänzen.
Hier wird der Luftströmungskanal 3 auf einer weiter stromabwärtigen Seite (einer stromabwärtigen Seite der Luft) als der Wärmeabsorber 9 der HLK-Einheit 10, durch eine Trennwand 10A unterteilt, um einen Wärmetauschdurchgang 3A und einen Bypassdurchgang 3B zu dessen Umgehung auszubilden. Der vorgenannte Radiator 4 und der Zusatzheizer 23 sind im Wärmetauschdurchgang 3A angeordnet.
Zusätzlich sind im Luftströmungskanal 3 auf einer stromaufwärtigen Seite des Zusatzheizers 23 Luftmischklappen 28Dr und 28As vorgesehen, um ein Verhältnis einzustellen, in welchem dem die Luft (die Innenraumluft oder Außenluft) im Luftströmungskanal 3, die in den Luftströmungskanal 3 einströmt und durch den Wärmeabsorber 9 geführt wird, durch den Wärmetauschdurchgang 3A geleitet werden soll, in welchem der Zusatzheizer 23 und der Radiator 4 angeordnet sind.
Des Weiteren ist die HVAC-Einheit 10 auf einer stromaufwärtigen Seite des Radiators 4 mit jeweiligen Ausgängen eines FOOT (Fuß)-Auslasses 29A, eines VENT (Belüftungs)-Auslasses 29B und eines DEF (Defrost)-Auslasses 29C ausgebildet. Der FOOT-Auslass 29A ist ein Auslass zum Ausblasen der Luft zum Fuß des Fahrzeuginnenraums und befindet sich in der untersten Position. Weiterhin ist der VENT-Auslass 29B ein Auslass zum Ausblasen der Luft in die Nähe der Brust oder des Gesichts eines Fahrers im Fahrzeuginnenraum und befindet sich über dem FOOT-Auslass 29A. Dann ist der DEF-Auslass 29C ein Auslass zum Ausblasen der Luft zu einer Innenfläche einer Frontscheibe des Fahrzeugs und befindet sich an der höchsten Position über anderen Auslässen 29A und 29B.
Dann sind der FOOT-Auslass 29A, der VENT-Auslass 29B und der DEF-Auslass 29C mit einer FOOT-Auslassklappen 31A, einer VENT-Auslassklappe 31B bzw. einer DEF-Auslassklappe 31C zum Steuern einer Ausblasmenge der Luft versehen.
Im Übrigen ist die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 zur rechts-links unabhängigen Klimatisierungssteuerung an einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz des Fahrzeugs in der Lage. Das Innere des Luftströmungskanals 3, in dem der Radiator 4 und der Zusatzheizer 23 vorgesehen sind, ist durch eine nicht veranschaulichte Trennplatte in rechte und linke Teile unterteilt. Dann dient die vorgenannte Luftmischklappe 28Dr als Luftmischklappe für den Fahrersitz (rechts) und ist im rechten Luftströmungskanal 3 vorgesehen, und die Luftmischklappe 28As dient als Luftmischklappe für den Beifahrersitz (links) und ist im linken Luftströmungskanal 3 vorgesehen. Weiter wird davon ausgegangen, dass die jeweiligen Auslässe der obigen FOOT-Auslassklappe 31A, der VENT-Auslassklappe 31B und der DEF-Auslassklappe 31C auch in den rechten und linken Luftströmungskanälen 3, die durch die Trennplatte getrennt sind, weil sie für den Fahrersitz (rechts) und den Beifahrersitz (links) vorgesehen sind. Diese Klappen ermöglichen dann, dass eine identische Klimatisierungssteuerung für den Fahrersitz/Beifahrersitz (rechts/links-identische Klimatisierungssteuerung) und eine unabhängige Klimatisierungssteuerung für den Fahrersitz/Beifahrersitz (rechts/links-unabhängige Klimatisierungssteuerung) auszuführen sind.
Das heißt, wenn die identische Klimatisierungssteuerung für den Fahrersitz/Beifahrersitz (rechts/links-identische Klimatisierungssteuerung) durch eine Einstellung des später zu beschreibenden Klimatisierungsbedienabschnitts 53 zum Funktionieren gebracht wird, führen die Luftmischklappe 28Dr und der die Luftmischklappe 28As den gleichen Betrieb aus, und die jeweiligen Auslassklappen 31A bis 31C für den Fahrersitz und den Beifahrersitz führen ebenfalls den gleichen Betrieb aus. Wenn andererseits unabhängige Klimatisierungssteuerung für den Fahrersitz/Beifahrersitz (rechts/links-unabhängige Klimatisierungssteuerung) zum Funktionieren gebracht wird, werden die Luftmischklappe 28Dr und die Luftmischklappe 28As unabhängig betrieben, und die jeweiligen Auslassklappen 31A bis 31C für den Fahrersitz und den Beifahrersitz werden ebenfalls unabhängig betrieben.
Als nächstes zeigt 2 ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung 11 der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 der Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 11 besteht aus einer Klimatisierungssteuerung 20 und einer Wärmepumpensteuerung 32, die beide aus einem Mikrocomputer als Beispiel für einen Computer mit einem Prozessor gebildet sind. Diese sind mit einem Fahrzeugkommunikationsbus 65 verbunden, der ein CAN (Controller Area Network) oder ein LIN (Local Interconnect Network) bildet. Weiterhin sind der Kompressor 2 und der Zusatzheizer 23 ebenfalls mit dem Fahrzeugkommunikationsbus 65 verbunden. Diese Klimatisierungssteuerung 20, die Wärmepumpensteuerung 32, der Kompressor 2 und der Zusatzheizer 23 sind zum Senden und Empfangen von Daten über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 ausgebildet.
Die Klimatisierungssteuerung 20 ist eine Steuerung hoher Ordnung, welche die Regelung der Fahrzeuginnenraumklimatisierung des Fahrzeugs durchführt. Ein Eingang der Klimatisierungssteuerung 20 ist mit entsprechenden Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33, der eine Außenlufttemperatur Tam (eine Temperatur der Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums) des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtesensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit erfasst, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur (eine Innenraumlufttemperatur Tin) der Luft des Fahrzeuginnenraums (die Innenraumluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtesensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Innenraumluft-CO2-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft erfasst, eines Auslassdrucksensors 42, der einen Auslasskältemitteldruck (einen Auslassdruck Pd) des Kompressors 2 erfasst, eines Sonnenstrahlungssensors 51, beispielsweise eines Fotosensorsystems zum Erfassen einer Sonneneinstrahlungsmenge in den Fahrzeuginnenraum, und eines Geschwindigkeitssensors 52 zum Erfassen einer Bewegungsgeschwindigkeit (einer Geschwindigkeit) des Fahrzeugs und des Klimatisierungs-(Klimaanlagen-)bedienabschnitts 53 zum Einstellen der Änderung einer vorgegebenen Temperatur oder des Betriebsmodus verbunden.
Weiterhin ist ein Ausgang der Klimatisierungssteuerung 20 mit dem Außengebläse 15, dem Innengebläse (dem Gebläseventilator) 27, der Ansaugumschaltklappe 26, den Luftmischklappen 28Dr und 28As und den jeweiligen Auslassklappen 31A bis 31C verbunden und jene werden von der Klimatisierungssteuerung 20 gesteuert.
Die Wärmepumpensteuerung 32 ist eine Steuerung, die hauptsächlich eine Steuerung des Kältemittelkreislaufs R durchführt. Ein Eingang der Wärmepumpensteuerung 32 ist mit den jeweiligen Ausgängen eines Auslasstemperatursensors 43 verbunden, der eine Temperatur des aus dem Kompressor 2 ausgelassenen Kältemittels erfasst, eines Ansaugdrucksensors 44, der einen Druck des in den Kompressor 2 anzusaugenden Kältemittels erfasst, eines Ansaugtemperatursensors 55, der eine Temperatur Ts des in den Kompressor 2 anzusaugenden Kältemittels erfasst, eines Radiatortemperatursensors 46, der eine Kältemitteltemperatur (eine Radiatortemperatur TCI) des Radiators 4 erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck (einen Radiatordruck PCI) des Radiators 4 erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Kältemitteltemperatur (eine Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 erfasst, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeabsorbers 9 erfasst, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Kältemitteltemperatur (eine Außenwärmetauschertemperatur TXO) eines Auslasses des Außenwärmetauschers 7 erfasst, und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, der einen Kältemitteldruck (einen Außenwärmetauscherdruck PXO) des Auslasses des Außenwärmetauschers 7 erfasst.
Weiter ist ein Eingang der Wärmepumpensteuerung 32 auch mit den jeweiligen Ausgängen von Zusatzheizertemperatursensoren 50Dr und 50As als mehreren Temperatursensoren verbunden, die jeweils eine Temperatur (eine Zusatzheizertemperatur Tptc) des Zusatzheizers 23 erfassen. In diesem Fall wird der Zusatzheizertemperatursensor 50Dr so montiert, dass er eine Temperatur des Zusatzheizers 23 auf dem rechten (Fahrersitzseite) Teil, der durch die Trennplatte abgeteilt ist, erfassen kann. Der Zusatzheizertemperatursensor 50As ist so montiert, dass er eine Temperatur des Zusatzheizers 23 im linken (Beifahrersitzseite) Teil erfassen kann.
Weiterhin ist ein Ausgang der Wärmepumpensteuerung 32 mit dem Außen-Expansionsventil 6, dem Innen-Expansionsventil 8 und den entsprechenden Magnetventilen des Magnetventils 30 (für die Wiedererwärmung), des Magnetventils 17 (für die Kühlung), des Magnetventils 21 (für die Heizung) und des Magnetventils 40 (für den Bypass) verbunden und jene werden von der Wärmepumpensteuerung 32 gesteuert. Im Übrigen weisen der Kompressor 2 und der Zusatzheizer 23 jeweils eingebaute Steuerungen auf, und die Steuerungen des Kompressors 2 und des Zusatzheizers 23 führen die Übertragung und den Empfang von Daten zur und von der Wärmepumpensteuerung 32 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 durch und werden von der Wärmepumpensteuerung 32 gesteuert.
Die Wärmepumpensteuerung 32 und die Klimatisierungssteuerung 20 führen gemeinsam das Senden und Empfangen der Daten über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 durch und steuern die jeweiligen Geräte auf der Grundlage der Ausgänge der jeweiligen Sensoren und der durch das Klimatisierungsbedienabschnitt 53 eingegebenen Einstellungen. In der Ausführungsform werden allerdings in diesem Fall ein tatsächliches volumetrisches Luftvolumen Ga (ein tatsächliches Systemluftvolumen, das von der Klimatisierungssteuerung 20 berechnet wird) der in den Außenlufttemperatursensor 33, den Auslassdrucksensor 42, den Geschwindigkeitssensor 52 und den Luftströmungskanal 3 strömenden Luft, Luftvolumenverhältnisse SWDr und SWAs (berechnet von der Klimatisierungssteuerung 20) durch die Luftmischklappen 28Dr und 28As, das obige Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate (eingestellt durch die Klimatisierungssteuerung 20) und die Ausgabe des Klimatisierungsbedienabschnitt 53 von der Klimasteuerung 20 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 an die Wärmepumpensteuerung 32 und dazu angepasst, zur Steuerung durch die Wärmepumpensteuerung 32 bereitgestellt zu werden.
Mit dem obigen Aufbau wird nun ein Betrieb der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 der Ausführungsform beschrieben. In der Ausführungsform wechselt und die Steuervorrichtung 11 (die Klimatisierungssteuerung 20 und die Wärmepumpensteuerung 32) die jeweiligen Betriebsmodi des Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Kühlmodus, des Kühlmodus, des MAX-Kühlmodus (maximaler Kühlmodus) und des Zusatzheizmodus und führt sie aus. Zunächst wird ein Überblick über eine Strömung und die Steuerung des Kältemittels in jedem Betriebsmodus gegeben.
Heizmodus
Wenn der Heizmodus von der Wärmepumpensteuerung 32 (Automatikmodus) oder durch Handbedienung am Klimatisierungsbedienabschnitt 53 (manueller Modus) gewählt wird, öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 das Magnetventil 21 (für die Heizung) und schließt das Magnetventil 17 (für die Kühlung). Die Wärmepumpensteuerung 32 öffnet auch das Magnetventil 30 (für die Wiedererwärmung) und schließt das Magnetventil 40 (für den Bypass). Dann betreibt die Wärmepumpensteuerung 32 den Kompressor 2. Die Klimatisierungssteuerung 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und jede der Luftmischklappen 28Dr und 28As weist grundsätzlich einen Zustand auf, um die gesamte Luft in dem Luftströmungskanal 3, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird und dann durch den Wärmeabsorber 9 strömt, durch den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4 in dem Wärmetauschdurchgang 3A strömt, aber sie kann ein Luftvolumen einstellen.
Folglich strömt ein von dem Kompressor 2 ausgelassenes Kältemittelgas hoher Temperatur und hohen Drucks aus der Kältemittelleitung 13G über das Magnetventil 30 in den Radiator 4. Die Luft im Luftströmungskanal 3 strömt durch den Radiator 4, und deshalb wird die Luft in dem Luftströmungskanal 3 durch das Kältemittel hoher Temperatur im Radiator 4 (bei Betrieb des Zusatzheizers 23 durch den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4) erwärmt. Andererseits hat das Kältemittel im Radiator 4 die Wärme, die von der Luft aufgenommen wird, und wird gekühlt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das im Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt aus dem Radiator 4 und strömt dann durch die Kältemittelleitung 13E zum Außen-Expansionsventil 6. Das in das Außen-Expansionsventil 6 einströmende Kältemittel wird darin dekomprimiert und strömt dann in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 einströmende Kältemittel verdampft, und die Wärme wird durch die durch den Betrieb oder das Außengebläse 15 durchgeführte Außenluft nach herausgepumpt. Mit anderen Worten funktioniert der Kältemittelkreislauf R wie eine Wärmepumpe. Dann strömt das aus dem Außenwärmetauscher 7 ausgelassene Kältemittel niedriger Temperatur durch die Kältemittelleitung 13A, das Magnetventil 21 und die Kältemittelleitung 13D und strömt aus der Kältemittelleitung 13C in den Akkumulator 12, um dort eine Gas-Flüssigkeitstrennung durchzuführen, und danach wird das Kältemittel-Gas in den Kompressor 2 angesaugt und dadurch wird dieser Kreislauf wiederholt. Die vom Radiator 4 erwärmte Luft (bei Betrieb des Zusatzheizers 23 von dem Zusatzheizer 23 und dem Radiator 4) wird aus den jeweiligen Auslässen 29A bis 29C ausgeblasen und dadurch wird das Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt.
Die Wärmepumpensteuerung 32 berechnet aus einer Soll-Heizungstemperatur TCO (ein Sollwert der Radiatortemperatur TCI), die durch die Klimatisierungssteuerung 20 aus einer Soll-Auslasstemperatur TAO berechnet wird, einen Soll-Radiatordruck PCO (ein Sollwert des Radiatordrucks PCI), und steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage des Soll-Radiatordrucks PCO und des Kältemitteldrucks (der Radiatordruck PCI, der ist ein hoher Druck des Kältemittelkreislaufs R ist) des Radiators 4, der von dem Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, um das Heizen durch den Radiator 4 zu steuern. Weiter steuert die Wärmepumpensteuerung 32 eine Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 auf der Grundlage der Kältemitteltemperatur (die Radiatortemperatur TCI) des Radiators 4, die von dem Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, und dem Radiatordruck PCI der von dem Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, und steuert einen Unterkühlungsgrad SC des Kältemittels in dem Ausgang des Radiators 4 auf einen Soll-Unterkühlungsgrad TGSC, der ein Sollwert des Unterkühlungsgrades SC ist.
Wenn die Heizleistung des Radiators 4 kleiner wird als eine Heizleistung (erforderliche Heizleistung TGQ), die zur Fahrzeuginnenraumklimatisierung im Heizmodus erforderlich ist, steuert die Wärmepumpensteuerung 32 die Energiezufuhr des Zusatzheizers 23, um ihren Mangel durch die Erzeugung von Wärme durch den Zusatzheizer 23 zu ergänzen. Dadurch wird eine komfortable Erwärmung des Fahrzeuginnenraums erreicht und auch die Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 unterdrückt. Da der Zusatzheizer 23 auf der luftstromaufwärtigen des Radiators 4 angeordnet ist, strömt die durch den Luftströmungskanal 3 strömende Luft in der Ausführungsform vor dem Radiator 4 durch den Zusatzheizer 23.
In diesem Fall steuert die Wärmepumpensteuerung 32 in der Ausführungsform die Energieversorgung des Zusatzheizers 23 unter Annahme eines Mittelwertes eines Messwerts TptcDr des Zusatzheizertemperatursensors 50Dr und eines Messwerts TptcAs des Zusatzheizertemperatursensors 50As als einen Zusatzheizertemperatur Tptc.
Entfeuchtungs- und Heizmodus
Anschließend öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 im Entfeuchtungs- und Heizmodus das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21. Weiterhin schließt die Wärmepumpensteuerung 32 das Magnetventil 30 und öffnet das Magnetventil 40 und schließt die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 vollständig. Anschließend betreibt die Wärmepumpensteuerung 32 den Kompressor 2. Die Klimatisierungssteuerung 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und jede der Luftmischklappen 28Dr und 28As weist grundsätzlich einen Zustand auf, um die gesamte Luft im Luftströmungskanal 3, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird und dann durch den Wärmeabsorber 9 strömt, durch den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4 im Wärmetauschdurchgang 3A zu führen, aber führt jeweils auch eine Einstellung des Luftvolumens durch.
Folglich strömt das vom Kompressor 2 in die Kältemittelleitung 13G ausgelassene Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks in die Bypassleitung 35, ohne zu dem Radiator 4 zu strömen, und gelangt über das Magnetventil 40 in die Kältemittelleitung 13E auf der stromabwärtigen Seite des Außen-Expansionsventils 6. Da das Außen-Expansionsventil 6 vollständig geschlossen ist, strömt das Kältemittel zu diesem Zeitpunkt in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird darin durch den Betrieb oder die Außenluft durch das Außengebläse 15 durchzuführende Außenluft gekühlt, um zu kondensieren. Das aus dem Außenwärmetauscher 7 ausgelassene Kältemittel strömt aus der Kältemittelleitung 13A durch das Magnetventil 17, um nacheinander in den Sammel-Trocknungs-Abschnitt 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das aus dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausgelassene Kältemittel tritt in die Kältemittelleitung 13B ein und erreicht über den Innenwärmetauscher 19 das Innen-Expansionsventil 8. Nachdem das Kältemittel im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert wurde, strömt das Kältemittel in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasene Luft wird zu diesem Zeitpunkt durch den Wärmeabsorptionsvorgang gekühlt, und das Wasser in der Luft koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und dadurch wird die Luft in dem Luftströmungskanal 3 gekühlt und entfeuchtet. Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um über die Kältemittelleitung 13C den Akkumulator 12 zu erreichen, und wird dadurch in den Kompressor 2 gesaugt, wodurch dieser Kreislauf wiederholt wird.
Da die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 vollständig geschlossen ist, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich, den Nachteil zu unterdrücken oder zu verhindern, dass das aus dem Kompressor 2 ausgelassene Kältemittel umgekehrt vom Außen-Expansionsventil 6 in den Radiator 4 strömt. Dadurch wird das Absinken einer Kältemittelkreislaufmenge unterdrückt oder eliminiert, um eine Klimatisierungsleistung sicherzustellen. Weiter versorgt die Wärmepumpensteuerung 32 im Entfeuchtungs- und Heizmodus den Zusatzheizer 23 zur Wärmeerzeugung mit Energie. Folglich wird die im Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft bei in dem Prozess des Durchleitens durch den Zusatzheizers 23 weiter erwärmt und die Temperatur steigt an, so dass die Entfeuchtung und das Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt werden.
Die Wärmepumpensteuerung 32 steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage einer vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfassten Temperatur (die Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 und einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die ein von der Klimatisierungssteuerung 20 berechneter Sollwert der Wärmeabsorbertemperatur Te ist, nimmt einen Mittelwert aus dem Messwert TptcDr des Zusatzheizertemperatursensors 50Dr und dem Messwert TptcAs des Zusatzheizertemperatursensors 50As als Zusatzheizertemperatur Tptc, und steuert die Energiezufuhr (Heizen durch Wärmeerzeugung) des Zusatzheizers 23 auf der Grundlage der Zusatzheizertemperatur Tptc und der Soll-Heizungstemperatur TCO (die in diesem Fall zu einem Sollwert der Zusatzheizertemperatur Tptc wird), und dadurch verhindert sie adäquat das Absinken einer Temperatur der Luft, die aus den jeweiligen Auslässen 29A bis 29C in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, durch das Heizen durch den Zusatzheizer 23, während sie gleichzeitig durch den Wärmeabsorber 9 die Kühlung und Entfeuchtung der Luft adäquat durchdurchführt. Folglich ist es möglich, während des Entfeuchtens der Luft die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft auf eine passende Heiztemperatur zu regeln sowie komfortables und effizientes Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums zu erreichen.
Da der Zusatzheizer 23 auf der luftstromaufwärtigen Seite des Radiators 4 angeordnet ist, strömt die in dem Zusatzheizer 23 erwärmte Luft übrigens durch den Radiator 4, aber das Kältemittel wird im Entfeuchtungs- und Heizmodus nicht in den Radiator 4 geleitet. Somit entfällt auch der Nachteil, dass der Radiator 4 Wärme aus der durch den Zusatzheizer 23 erwärmten Luft aufnimmt. Das heißt, die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft wird durch den Radiator 4 davon abgehalten, von dem Radiator 4 gesenkt zu werden, und ein COP wird auch verbessert.
Entfeuchtungs- und Kühlmodus
Anschließend öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 im Entfeuchtungs- und Kühlmodus das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21. Weiterhin öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 das Magnetventil 30 und schließt das Magnetventil 40. Anschließend betreibt die Wärmepumpensteuerung 32 den Kompressor 2. Die Klimatisierungssteuerung 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und jede der Luftmischklappen 28Dr und 28As weist grundsätzlich einen Zustand auf, um die gesamte Luft in den Luftströmungskanal 3, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird und dann durch den Wärmeabsorber 9 strömt, durch den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4 im Wärmetauschdurchgang 3A durchzuführen, aber führt außerdem eine Einstellung des Luftvolumens durch.
Somit strömt das aus dem Kompressor 2 ausgelassene Kältemittel-Gas hoher Temperatur und hohen Drucks aus der Kältemittelleitung 13G über das Magnetventil 30 in den Radiator 4. Da die Luft in dem Luftströmungskanal 3 den Radiator 4 durchströmt, wird die Luft in dem Luftströmungskanal 3 im Radiator 4 durch das Kältemittel hoher Temperatur erwärmt, während das Kältemittel im Radiator 4 die Wärme aufweist, die von der Luft aufgenommen wird, und gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das aus dem Radiator 4 ausgelassene Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 13E, um das Außen-Expansionsventil 6 zu erreichen, und strömt durch das Außen-Expansionsventil 6, das so gesteuert wird, dass es leicht öffnet, um in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen. Das in den Außenwärmetauscher 7 einströmende Kältemittel wird durch den darin durch den Betrieb die durch das Außengebläse 15 geführte Außenluft gekühlt, um zu kondensieren. Das aus dem Au-ßenwärmetauscher 7 ausgelassene Kältemittel strömt aus der Kältemittelleitung 13A durch das Magnetventil 17, um nacheinander in den Sammel-Trocknungs-Abschnitt 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das aus dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel tritt in die Kältemittelleitung 13B ein und strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innen-Expansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der aus dem Innengebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch den Wärmeabsorptionsvorgang zu diesem Zeitpunkt am Wärmeabsorber 9 zu haften, und dadurch wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um durch die Kältemittelleitung 13C den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt dort durch, um in den Kompressor 2 angesaugt zu werden, wodurch dieser Kreislauf wiederholt wird. Da die Wärmepumpensteuerung 32 im Entfeuchtungs- und Kühlmodus keine Energieversorgung des Zusatzheizers 23 durchführt, wird die vom Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft beim Passieren des Radiators 4 wieder erwärmt (Abstrahlungsleistung ist geringer als jene während des Heizens). Dadurch erfolgen die Entfeuchtung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums.
Die Wärmepumpensteuerung 32 steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 in auf der Grundlage der Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO (übertragen von der Klimatisierungssteuerung 20), welche deren Sollwert ist. Außerdem berechnet die Wärmepumpensteuerung 32 aus der oben beschriebenen Soll-Heizungstemperatur TCO einen Soll-Radiatordruck PCO und steuert die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 auf der Grundlage des Soll-Radiatordrucks PCO und des Kältemitteldrucks (der Radiatordruck PCI, der ein hoher Druck des Kältemittelkreislaufs R ist) des Radiators 4, der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, um das Heizen durch den Radiator 4 zu steuern.
Kühlmodus
Anschließend öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 im Kühlmodus die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 im obigen Zustand des Entfeuchtungs- und Kühlmodus vollständig. Dann betreibt die Wärmepumpensteuerung 32 den Kompressor 2 und führt keine Energieversorgung des Zusatzheizers 23 durch. Die Klimatisierungssteuerung 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und jede der Luftmischklappen 28Dr und 28As weist einen Zustand auf, um ein Verhältnis einzustellen, mit welchem die Luft im Luftströmungskanal 3, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen und durch den Wärmeabsorber 9 geführt wird, durch den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4 im Wärmetauschdurchgang 3A durchzuführen ist.
Folglich strömt das vom Kompressor 2 ausgelassene Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks aus der Kältemittelleitung 13G durch das Magnetventil 30 in den Radiator 4, und das aus dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch die Kältemittelleitung 13E, um das Außen-Expansionsventil 6 zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Außen-Expansionsventil 6 vollständig geöffnet, und deshalb durchströmt das Kältemittel dort hindurch und strömt wie es ist in den Außenwärmetauscher 7, worin das Kältemittel durch den Betrieb oder durch die von dem Außengebläse 15 durchzuführende Außenluft luftgekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Das aus dem Außenwärmetauscher 7 ausgelassene Kältemittel strömt aus der Kältemittelleitung 13A durch das Magnetventil 17, um nacheinander in den Sammel-Trocknungs-Abschnitt 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Dabei wird das Kältemittel unterkühlt.
Das aus dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel tritt in die Kältemittelleitung 13B ein und erreicht über den Innenwärmetauscher 19 das Innen-Expansionsventil 8. Das Kältemittel wird im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasene Luft wird zu diesem Zeitpunkt durch den Wärmeabsorptionsvorgang gekühlt. Weiterhin koaguliert das Wasser in der Luft, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften.
Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um den Akkumulator 12 durch die Kältemittelleitung 13C zu erreichen, und strömt dort hindurch, um in den Kompressor 2 angesaugt zu werden, wodurch dieser Kreislauf wiederholt wird. Die im Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird aus den jeweiligen Auslässen 29A bis 29C in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen (ein Teil davon durchläuft den Radiator 4, um Wärmeaustausch durchzuführen), und dadurch wird die Kühlung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt. Weiter steuert die Wärmepumpensteuerung 32 in diesem Kühlmodus die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage der Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die von dem Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und der oben beschriebenen Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, welche deren Sollwert ist.
MAX-Kühlmodus (Maximaler Kühlmodus)
Anschließend öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 im MAX-Kühlmodus als dem maximalen Kühlmodus das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21. Weiterhin schließt die Wärmepumpensteuerung 32 das Magnetventil 30 und öffnet das Magnetventil 40 und schließt die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 vollständig. Dann betreibt die Wärmepumpensteuerung 32 den Kompressor 2 und führt keine Energieversorgung des Zusatzheizers 23 durch. Die Klimatisierungssteuerung 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und jede der Luftmischklappen 28Dr und 28As weist einen Zustand auf, um ein Verhältnis, in welchem die Luft im Luftströmungskanal 3, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen und durch den Wärmeabsorber 9 geführt wird, durch den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4 im Wärmetauschdurchgang 3A durchzuführen ist.
Deshalb strömt das vom Kompressor 2 in die Kältemittelleitung 13G ausgelassene Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks in die Bypassleitung 35, ohne zu dem Radiator 4 zu strömen, und erreicht über das Magnetventil 40 die Kältemittelleitung 13E auf der stromabwärtigen Seite des Außen-Expansionsventils 6. Da das Außen-Expansionsventil 6 vollständig geschlossen ist, strömt das Kältemittel zu diesem Zeitpunkt in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Au-ßenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird darin durch den Betrieb oder die durch das Außengebläse 15 durchzuführende Außenluft luftgekühlt, um zu kondensieren. Das aus dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt aus der Kältemittelleitung 13A durch das Magnetventil 17, um nacheinander in den Sammel-Trocknungs-Abschnitt 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das aus dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel tritt in die Kältemittelleitung 13B ein und erreicht über den Innenwärmetauscher 19 das Innen-Expansionsventil 8. Das Kältemittel wird im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasene Luft wird zu diesem Zeitpunkt durch den Wärmeabsorptionsvorgang gekühlt. Da das Wasser in der Luft koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, wird die Luft im Luftströmungskanal 3 entfeuchtet. Es wird ein Kreislauf wiederholt, in welchem das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel durch den Innenwärmetauscher 19 strömt, um über die Kältemittelleitung 13C den Akkumulator 12 zu erreichen, und dort durchströmt, um in den Kompressor 2 angesaugt zu werden. Da das Außen-Expansionsventil 6 vollständig geschlossen ist, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich, gleichermaßen den Nachteil ebenfalls zu unterdrücken oder zu verhindern, dass das aus dem Kompressor 2 ausgelassene Kältemittel umgekehrt vom Außen-Expansionsventil 6 zum Radiator 4 strömt. Somit wird das Absinken einer Kältemittelkreislaufmenge unterdrückt oder eliminiert, um eine Klimatisierungsleistung sicherzustellen.
Da das Kältemittel hoher Temperatur im oben beschriebenen Kühlmodus in den Radiator 4 strömt, erfolgt hier eine direkte Wärmeleitung vom Radiator 4 zur HLK-Einheit 10 in nicht geringer Weise. Da das Kältemittel im MAX-Kühlmodus jedoch nicht in den Radiator 4 strömt, wird die Luft vom Wärmeabsorber 9 im Luftströmungskanal 3 nicht durch die vom Radiator 4 auf die HLK-Einheit 10 übertragene Wärme erwärmt. Daher wird die starke Kühlung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt, und unter einer solchen Umgebung, dass insbesondere die Außenlufttemperatur Tam hoch ist, wird der Fahrzeuginnenraum schnell gekühlt, um eine komfortable Fahrzeuginnenraumklimatisierung zu ermöglichen. Weiterhin steuert die Wärmepumpensteuerung 32 auch im MAX-Kühlmodus die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage der Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und der oben beschriebenen Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, welche deren Sollwert ist.
Zusatzheizer-Einzelmodus
Im Übrigen hat die Steuervorrichtung 11 der Ausführungsform in den Fällen, wenn beispielsweise übermäßige Frostbildung in dem Außenwärmetauscher 7 auftritt usw., einen Zusatzheizer-Einzelmodus, des Stoppens des Kompressor 2 und des Außengebläse 15 im Kältemittelkreislauf R und der Energieversorgung des Zusatzheizers 23, um den Fahrzeuginnenraum nur durch den Zusatzheizer 23 zu erwärmen. Auch in diesem Fall nimmt die Wärmepumpensteuerung 32 einen Mittelwert aus dem Messwert TptcDr des Zusatzheizertemperatursensors 50Dr und dem Messwert TptcAs des Zusatzheizertemperatursensors 50As als Zusatzheizertemperatur Tptc an und steuert die Energieversorgung (Wärmeerzeugung) des Zusatzheizers 23 auf der Grundlage der Zusatzheizertemperatur Tptc und der oben beschriebenen Soll-Heizungstemperatur TCO.
Weiter betreibt die Klimatisierungssteuerung 20 das Innengebläse 27, und jede der Luftmischklappen 28Dr und 28As weist einen Zustand auf, um die Luft in dem Luftströmungskanal 3, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird, durch den Zusatzheizer 23 des Wärmetauschdurchgang 3A durchzuführen, um eine Luftvolumen einzustellen. Die durch den Zusatzheizer 23 erwärmte Luft wird aus den jeweiligen Auslässen 29A bis 29C in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen und dadurch wird das Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt.
Änderung des Betriebsmodus
Die Klimatisierungssteuerung 20 berechnet die vorgenannte Soll-Auslasstemperatur TAO aus der folgenden Gleichung (I). Die Soll-Auslasstemperatur TAO ist ein Sollwert für die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft. $TAO = (Tset - Tin) \times K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam))$
wobei Tset eine vorgegebene Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, die durch den Klimatisierungsbedienabschnitt 53 eingestellt wird, Tin eine Innenraumlufttemperatur ist, die durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist und Tbal ein Ausgleichswert ist, der aus dem vorgegebenen Wert Tset, der vom Sonnenstrahlungssensors 51 erfassten Sonneneinstrahlungsmenge SUN und der vom Außenlufttemperatursensor 33 erfassten Außenlufttemperatur Tam berechnet wird. Je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, desto höher wird ferner im Allgemeinen die Soll-Auslasstemperatur TAO werden, und die Soll-Auslasstemperatur TAO wird mit steigender Außenlufttemperatur Tam gesenkt.
Die Wärmepumpensteuerung 32 wählt bei der Inbetriebnahme aus den jeweiligen obigen Betriebsmodi einen Betriebsmodus auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam (erfasst durch den Außenlufttemperatursensor 33) und der von der Klimatisierungssteuerung 20 über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 übertragenen Soll-Auslasstemperatur TAO aus und sendet die jeweiligen Betriebsmodi über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 an die Klimaanlagensteuerung 20. Weiter wechselt die Wärmepumpensteuerung 32 nach der Inbetriebnahme die jeweiligen Betriebsmodi auf der Grundlage von Parametern wie der Außenlufttemperatur Tam, der Luftfeuchtigkeit des Fahrzeuginnenraums, der Soll-Auslasstemperatur TAO, einer später zu beschreibenden Heiztemperatur TH (einer Temperatur der Luft auf der stromabwärtigen Seite des Radiators 4, die ein Schätzwert ist), der Soll-Heizungstemperatur TCO, der Wärmeabsorbertemperatur Te, der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, dem Vorhandensein oder Fehlen einer Entfeuchtungsanforderung für den Fahrzeuginnenraum, etc. und wechselt dadurch den Heizmodus, den Entfeuchtungs- und Heizmodus, den Entfeuchtungs- und Kühlmodus, den Kühlmodus, den MAX-Kühlmodus und den Zusatzheizer-Einzelmodus adäquat je gemäß Umgebungsbedingungen oder der Notwendigkeit der Entfeuchtungsanforderung, um die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft auf die Soll-Auslasstemperatur TAO zu regeln, und erreicht dadurch eine komfortable und effiziente Fahrzeuginnenraumklimatisierung.
Hier ist die obige Heiztemperatur TH eine Temperatur der Luft auf der stromabwärtigen Seite des Radiators 4. Die Wärmepumpensteuerung 32 schätzt die Heiztemperatur TH aus einer der nachfolgend dargestellten Verzögerungsberechnungsformeln (II) erster Ordnung: $TH = (INTL1 \times TH0 + Tau1 \times THz) / (Tau1 + INTL1)$
wobei INTL1 eine Berechnungsperiode (konstant) ist, Tau1 eine Zeitkonstante einer Verzögerungsberechnung erster Ordnung ist, TH0 ein stationärer Wert der Heiztemperatur TH in einem stationären Zustand vor einer Verzögerung erster Ordnung ist und THz ein vorheriger Wert der Heiztemperatur TH ist. Die Schätzung der Heiztemperatur TH in dieser Weise macht es überflüssig, einen speziellen Temperatursensor vorzusehen. Weiterhin ändert die Wärmepumpensteuerung 32 die obige Zeitkonstante Tau1 und den stationären Wert TH0 gemäß den vorgenannten Betriebsmodi, um dadurch die vorstehend beschriebene Schätzformel (II) je nach Betriebsmodus unterschiedlich zu machen, um die Heiztemperatur TH zu schätzen. Anschließend wird die Heiztemperatur TH über den Fahrzeugkommunikationsbus 65 an die Klimatisierungssteuerung 20 übertragen.
Steuerung des Kompressors 2 im Kühlmodus, Entfeuchtungs- und Kühlmodus, Entfeuchtungs- und Heizmodus und MAX-Kühlmodus mit Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 im Detail beschrieben, wie der Kompressors 2 in den jeweiligen Betriebsmodi (erster Betriebsmodus) des Kühlmodus, des Entfeuchtungs- und Kühlmodus, des Entfeuchtungs- und Heizmodus und des MAX-Kühlmodus mit dem vorgenannten Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate zu steuern ist. 3 ist eine Vertikalschnitt-Seitenansicht der HLK-Einheit 10, 4 ist ein Steuerungsblockdiagramm betreffend eine Kompressorsteuerung durch die Wärmepumpensteuerung 32 im Kühlmodus, im Entfeuchtungs- und Kühlmodus, im Entfeuchtungs- und Heizmodus und im MAX-Kühlmodus, und 5 ist eine Ansicht, um einen Zusammenhang zwischen dem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate und der Kühllast im Kühlmodus zu beschreiben.
Wenn sich das Verhältnis (Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate) zwischen der Außenluft und der Innenraumluft in der durch den Luftströmungskanal 3 zu leitenden Luft ändert, ändert sich die Temperatur (eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain) der in den Wärmeabsorber 9 strömenden Luft. Daher ändert sich die Kühllast der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 stark, was zu Über- und Minderleistungen führt. Deshalb berechnet und schätzt die Wärmepumpensteuerung 32 die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain unter Nutzung der folgenden Formeln (III) und (IV) auf der Grundlage des Innenraum-/Außenluft-Verhältnisses RECrate, wie später beschrieben wird. $Tevain = (INTL2 \times Tevain0 + Tau2 \times Tevainz) / (Tau2 + INTL2)$
$Tevain0 = Tam \times (1 - RECrate) + Tin \times RECrate$
wobei INTL2 eine Berechnungsperiode (konstant) ist, Tau2 eine Zeitkonstante einer Verzögerung erster Ordnung ist, Tevain0 ein stationärer Wert der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain in einem stationären Zustand vor einer Verzögerungsberechnung erster Ordnung ist und Tevainz ein vorheriger Wert der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain ist. Weiter ist Tam eine Außenlufttemperatur und Tin eine Innenraumlufttemperatur. Wenn beispielsweise in einem Zustand, in dem die Außenlufttemperatur Tam +40 °C und die Innenlufttemperatur Tin +25 °C beträgt, wie es in dem obersten Bereich in 5 dargestellt ist, das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 0 beträgt (der Außenlufteinleitungsmodus), wird die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain schließlich +40 °C und die Kühllast wird groß. Wenn in dem gleichen Zustand das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 1 beträgt (der Innenraumluftkreislaufmodus), wie es in dem untersten Bereich in 5 dargestellt ist, wird die Absorber-Ansauglufttemperatur Tevain schließlich +25 °C und die Kühllast wird klein. Wenn in dem gleichen Zustand das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 0,5 beträgt (die Innenraum-/Außenluft-Zwischenposition), wie es in dem mittleren Bereich in 5 gezeigt ist, wird die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain schließlich +32,5 °C und die Kühllast wird mittel (dasselbe gilt auch für die anderen ersten Betriebsmodi außer dem Kühlmodus). Insbesondere, wenn sich das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate ändert, nachdem die Innenraum lufttemperatur Tin (die Temperatur der Luft im Fahrzeuginnenraum) stabil gemacht wurde, ändert sich deshalb die Drehzahl NC des Kompressors 2 stark, und deshalb führt die Wärmepumpensteuerung 32 eine Steuerung zur Verschiebung der Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain durch.
Die Beschreibung der spezifischen Steuerung erfolgt unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm der 4. Ein F/F-(Feedforward)-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 63 der Wärmepumpensteuerung 32 berechnet einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff0 einer Kompressor-Solldrehzahl auf der Grundlage der Außenlufttemperatur Tam, des volumetrischen Luftvolumens Ga der in den Luftströmungskanal 3 strömenden Luft, des Soll-Radiatordruck PCO, der ein Sollwert des Drucks (der Radiatordruck PCI, der ein hoher Druck ist) des Radiators 4 ist, und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO (übertragen von der Klimatisierungssteuerung 20), die ein Sollwert der Wärmeabsorbertemperatur Te ist.
Hier ist im Folgenden ein Beispiel für eine Formel (V) für die Vorsteuerungsberechnung des F/F-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitts 63 dargestellt:

• Im Falle des Kühlmodus $TGNCcff0 = K1 \times Tam + K2 \times Ga + K3 \times TEO + K4$
• Im Falle des Entfeuchtungs- und Kühlmodus $TGNCcff0 = K5 \times Tam + K6 \times Ga + K7 \times TEO + K8 \times PCO + K9$
• Im Falle des Entfeuchtungs- und Heizmodus/MAX-Kühlmodus $TGNCcff0 = K10 \times Tam + K11 \times Ga + K12 \times TEO + K13$

Im Übrigen sind K1 bis K3, K5 bis K8 und K10 bis K12 Koeffizienten, und K4, K9 und K13 sind Konstanten.
Weiter berechnet ein Offsetwertberechnungsabschnitt 71 der Wärmepumpensteuerung 32 unter Verwendung der obigen Formeln (III) und (IV) aus der Außenlufttemperatur Tam, der Innenraumlufttemperatur Tin und dem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain und berechnet einen Offsetwert TGNCcffHos unter Verwendung der folgenden Formel (VI) auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. $TGNCcffHos = K14 \times Tevain$
wobei K14 ein Koeffizient ist, um die Temperatur in die Drehzahl zu konvertieren.
Anschließend werden der aus dem F/F-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 63 berechnete F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff0 und der aus dem Offsetwertberechnungsabschnitt 71 berechnete Offsetwert TGNCcffHos in einem Addierer 72 addiert, um schließlich einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff (TGNCcff=TGNCcffO+TGNCcffHos) zu erhalten. Das heißt, der aus dem F/F-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 63 berechnete F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff0 wird um den Offsetwert TGNCcffHos verschoben, um als der F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff festgelegt zu werden.
Wenn die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain höher wird, d.h. wenn sich das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 0 nähert, und wenn die Kühllast größer wird, wie in 5 beschrieben, wird hier der Offsetwert TGNCcffHos groß, und auch der F/F-Steuerungsbetrag TGNCcffff wird in seiner Anstiegsrichtung verschoben.
Weiter berechnet ein F/B-(Feedback-)Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 64 einen F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb einer Soll-Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und der Wärmeabsorbertemperatur Te. Dann werden der im Addierer 72 bestimmte F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und der im F/B-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 64 berechnete F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb in einem Addierer 66 addiert, und das Ergebnis wird in einem Grenzwerteinstellungsabschnitt 67 mit den Grenzen einer oberen Grenze der Steuerung und einer unteren Grenze der Steuerung versehen, und wird nachfolgend als die Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors festgelegt.
Da die Wärmepumpensteuerung 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 im Kühlmodus, im Entfeuchtungs- und Kühlmodus, im Entfeuchtungs- und Heizmodus und im MAX-Kühlmodus auf der Grundlage der Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors steuert, wird die Drehzahl NC des Kompressors 2 in ihrer Anstiegsrichtung verschoben, wenn die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain höher ist, und die Kühl-/Entfeuchtungsleistung des Wärmeabsorbers 9 wird ebenfalls erhöht. Da insbesondere der F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff verschoben wird, ist die Wärmepumpensteuerung 32 in der Lage, einer Änderung der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain schnell zu folgen.
Um das Kältemittel durch den Wärmeabsorber 9 strömen zu lassen, schätzt die Wärmepumpensteuerung 32 im Kühlmodus, im Entfeuchtungs- und Kühlmodus, im Entfeuchtungs- und Kühlmodus, im Entfeuchtungs- und Heizmodus und im MAX-Kühlmodus (jeweils entsprechend der erste Betriebsmodus) deshalb die in den Wärmeabsorber 9 einströmende Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain auf der Grundlage des durch den Ansaugumschaltklappe 26 eingestellten Innenraum-/Außenluft-Verhältnisses RECrate und steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. Selbst wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft, die in den Luftströmungskanal 3 strömen, durch die Ansaugumschaltklappe 26 ändert, ist die Wärmepumpensteuerung 32 daher in der Lage, die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain auf der Grundlage des Innenraum-/Außenluft-Verhältnisses RECrate zu schätzen und die Drehzahl NC des Kompressors 2 zu steuern.
Folglich ist es möglich, eine Fluktuation der Kühllast mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und eine Klimatisierungsleistung ohne Übermaß und Mangel zu erreichen, um dadurch die Temperatur des Fahrzeuginnenraums zufriedenstellend auf einen Sollwert zu bringen und sowohl den Komfort als auch die Energieeinsparung zu verbessern.
Die Wärmepumpensteuerung 32 macht in diesem Fall in der Ausführungsform zumindest: Sie berechnet den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff der Soll-Drehzahl des Kompressors 2 durch die Vorsteuerungsberechnung basierend auf der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, welcher der Sollwert der Wärmeabsorbertemperatur Te ist, sie berechnet den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors 2 durch die Rückkopplungsberechnung basierend auf der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, und sie addiert diesen F/F-Steuerungsbetraf TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb, um die Soll-Drehzahl TGNCcc des Kompressors 2 zu berechnen, und verschiebt den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, und sie macht es dadurch möglich, die Fluktuation der Kühllast mit der Änderung des Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate schnell zu bewältigen und damit die Kühl- und Entfeuchtungsleistung durch den Wärmeabsorber 9 adäquat zu steuern.
Wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft ändert, dauert es hier einige Zeit, bis dies in der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain wiederspiegelt wird. Das heißt, die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain ändert sich nicht sofort, auch wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft ändert. In der Ausführungsform berechnet die Wärmepumpensteuerung 32 die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain jedoch durch die Verzögerungsberechnung erster Ordnung basierend auf dem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate (Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft) und macht es dadurch möglich, die Drehzahl NC des Kompressors 2 im Einklang mit einer Änderung der tatsächlichen Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain zu steuern.
Steuerung des Kompressors 2 im Heizmodus mit Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate
Als nächstes wird die Steuerung des Kompressors 2 im Heizmodus unter Nutzung des vorgenannten Innenraum-/Außenluft-Verhältnisses RECrate mit Bezugnahme auf die 6 bis 8 ausführlich beschrieben. 6 ist eine Vertikalschnitt-Seitenansicht der HLK-Einheit 10, in der kein Wärmeabsorbertemperatursensor 48 vorgesehen ist, 7 ist ein Steuerungsblockdiagramm betreffend die Kompressorsteuerung durch die Wärmepumpensteuerung 32 im Heizmodus und 8 ist eine Ansicht, um einen Zusammenhang zwischen dem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate und der Heizlast im Heizmodus zu beschreiben.
Steuerung des Kompressors 2 im Heizmodus, wenn der Wärmeabsorbertemperatursensor vorgesehen ist
Zunächst wird zum Vergleich mit der Referenz in 7 die Steuerung des Kompressors 2, bei welcher der Wärmeabsorbertemperatursensor 48 vorgesehen ist, wie es im Beispiel von 2 oder 3 dargestellt ist, beschrieben. Ein F/F-(Feedforward)-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 58 der Wärmepumpensteuerung 32 berechnet einen F/F-Steuerungsbetrag TGNChff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung (Feedforward-Berechnung) basierend auf einer später zu beschreibenden erforderlichen Heizleistung TGQ, die eine erforderliche Heizleistung des Radiators 4 ist, einem volumetrisches Luftvolumen Ga der in den Luftströmungskanal 3 strömenden Luft, einer Außenlufttemperatur Tam, die von dem Außenlufttemperatursensor 33 erhalten werden kann, wobei die vorgenannte Soll-Heizungstemperatur TCO der Sollwert der Temperatur des Radiators 4 ist, und einem Soll-Radiatordruck PCO, der ein Sollwert des Drucks des Radiators 4 ist.
Im Folgenden ist hier ein Beispiel einer Formel (VII) für die Vorsteuerungsberechnung, die im F/F-(Feedforward)-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 58 ausgeführt wird, dargestellt. $TGNCcff = K15 \times TGQ + K16 \times Ga + K17 \times Tam + K18$
Übrigens sind K15 bis K17 Koeffizienten, und K18 ist eine Konstante.
Weiter wird die obige erforderliche Heizleistung TGQ durch einen Erforderliche-Heizleistung-Berechnungsabschnitt 74 unter Verwendung der folgenden Formel (VIII) berechnet in den F/F-Steuerbetragsberechnungsabschnitt 58 eingegeben. $TGQ = (TCO - Te) \times Cpa \times Ga \times γ aTe \times 1,16$
Im Übrigen ist Te eine Wärmeabsorbertemperatur, Cpa ist eine spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck [kJ/m³·K], Ga ist ein volumetrisches Luftvolumen der durch den Luftströmungskanal 3 strömenden Luft, yaTe ist eine spezifische Dichte der Luft und 1,16 ist ein Koeffizient, um Einheiten miteinander abzustimmen. Die Wärmeabsorbertemperatur Te des kann erfasst werden, wenn der Wärmeabsorbertemperatursensor 48 vorgesehen ist. Da der Wärmeabsorber 9 auf der stromaufwärtigen Seite des Radiators 4 vorgesehen ist, wird die Wärmeabsorbertemperatur Te in diesem Fall zur Temperatur der Luft, die in den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4 strömt. Somit berechnet der Erforderliche-Heizleistung-Berechnungsabschnitt 74 die erforderliche Heizleistung TGQ aus der Differenz zwischen der Soll-Heizungstemperatur TCO und der Wärmeabsorbertemperatur Te.
Weiterhin wird der Soll-Radiatordruck PCO durch einen Sollwertberechnungsabschnitt 59 berechnet auf der Grundlage des Soll-Unterkühlungsgrads TGSC, der ein Sollwert des Unterkühlungsgrades SC des Kältemittels im Auslass des Radiators 4 ist, und der Soll-Radiatortemperatur TCO berechnet. Weiterhin berechnet ein F/B-(Feedback-)Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 60 einen F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung (Feedback-Berechnung) basierend auf dem Soll-Radiatordruck PCO und einem Radiatordruck PCI (ein hoher Druck des Kältekreislaufs R), der ein Kältemitteldruck des Radiators 4 ist. Anschließend wird der durch den F/F-Steuerbetragsberechnungsabschnitt 58 berechnete F/F-Steuerungsbetrag TGNChff und der durch den F/B-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 60 berechnete TGNChfb in einem Addierer 61 addiert und das Ergebnis wird in einem Grenzwerteinstellungsabschnitt 62 mit den Grenzen einer oberen Grenze der Steuerung und einer unteren Grenze der Steuerung versehen und nachfolgend als Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors festgelegt. Im Heizmodus steuert die Wärmepumpensteuerung 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage der Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors.
Steuerung des Kompressors 2 im Heizmodus, wenn der Wärmeabsorbertemperatursensor 48 nicht vorgesehen ist
Wenn der Wärmeabsorbertemperatursensor 48 andererseits, wie es in 6 dargestellt ist, nicht vorgesehen ist, ist die Wärmeabsorbertemperatur Te, d.h. die Temperatur der in den Radiator 4 strömenden Luft, nicht bekannt. Da ferner das Kältemittel im Heizmodus nicht in den Wärmeabsorber 9 strömt, wird die vorgenannte Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain zur Temperatur der in den Zusatzheizer 23 und den Radiator 4 strömenden Luft. Ändert sich jedoch das Verhältnis (Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate) zwischen der Außenluft und Innenraumluft in der durch den Luftströmungskanal 3 zu leitenden Luft in gleicher Weise wie oben beschrieben, so ändert sich die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain und dadurch ändert sich die Heizlast der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 stark, wodurch Übermaß und Mangel der Leistung verursacht werden.
Wenn beispielsweise in einem Zustand, in welchem die Außenlufttemperatur Tam -10 °C und die Innenlufttemperatur Tin +25 °C beträgt, das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 0 beträgt (der Außenlufteinleitungsmodus), wie in dem obersten Bereich in 8 dargestellt ist, wird die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain schließlich -10 °C und die Heizlast wird groß. Wenn in dem gleichen Zustand das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 1 beträgt (der Innenraumluftkreislaufmodus), wie es auf in dem untersten Bereich in 8 dargestellt ist, wird die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain außerdem schließlich +25 °C und die Heizlast wird gering. Wenn in dem gleichen Zustand das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 0,5 beträgt (die Innenraum-/Außenluft-Zwischenposition), wie in es dem mittleren Bereich in 8 dargestellt ist, wird die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain schließlich +7,5 °C und die Heizlast wird mittel. Folglich ändert sich insbesondere dann, wenn sich das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate verändert, nachdem die Innenraumlufttemperatur Tin (die Temperatur der Luft im Fahrzeuginnenraum) stabil gemacht wurde, die Drehzahl NC des Kompressors 2 stark.
Wenn der Wärmeabsorbertemperatursensor 48 also nicht vorgesehen ist, berechnet der Erforderliche-Heizleistung-Berechnungsabschnitt 74 von 7 eine erforderliche Heizleistung TGQ unter Verwendung der in den obigen Formeln (III) und (IV) berechneten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain auf der Grundlage des Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate durch die folgende Formel (IX) und gibt jene an den F/F-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 58 aus. $TGQ = (TCO - Tevain) \times Cpa \times Ga \times γ aTe \times 1.16$
Übrigens ist jeder andere Zahlenwert als Tevain in jeder Formel ähnlich wie in der obigen Formel (VIII).
Wenn die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain kleiner wird, d.h. wenn das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate sich 0 nähert und die Heizlast wie in 8 beschrieben größer wird, wird die erforderliche Heizleistung TGQ groß. Deshalb wird auch der F/F-Steuerungsbetrag TGNChff groß, und die Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors wird ebenfalls höher. Da die Wärmepumpensteuerung 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 im Heizmodus auf der Grundlage Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors steuert, wird die Drehzahl NC des Kompressors 2 hoch, wenn die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain kleiner wird, und deshalb wird auch die Heizleistung des Radiators 4 verbessert. Da der F/F-Steuerungsbetrag TGNChff entsprechend der erforderlichen Heizleistung TGQ berechnet wird, ist die Wärmepumpensteuerung 32 insbesondere in der Lage, einer Veränderung der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain schnell zu folgen.
Wenn der Wärmeabsorbertemperatursensor 48 nicht vorgesehen ist, schätzt die Wärmepumpensteuerung 32 daher im Heizmodus die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain auf der Grundlage des Verhältnisses (das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate) zwischen der Außenluft und Innenraumluft, welches durch die Ansaugumschaltklappe 26 eingestellt wird, berechnet die erforderliche Heizleistung TGQ auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain und steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 anhand der erforderlichen Heizleistung TGQ. Selbst wenn sich das Verhältnis RECrate zwischen der Außenluft und Innenraumluft, die in den Luftströmungskanal 3 strömen, durch die Ansaugumschaltklappe 26 verändert, ist die Wärmepumpensteuerung 32 daher in der Lage, die Temperatur der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain auf der Grundlage des Verhältnisses zu schätzen und die erforderliche Heizleistung TGQ aus der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain zu berechnen, um die Drehzahl NC des Kompressors 2 zu steuern.
Folglich ist es im Heizmodus möglich, eine Fluktuation der Heizlast mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und eine übermaß- und mangelfreie Heizleistung zu erreichen, um dadurch die Temperatur des Fahrzeuginnenraums zufriedenstellend auf einen Sollwert zu bringen und sowohl den Komfort als auch die Energieeinsparung zu verbessern. Insbesondere macht die Wärmepumpensteuerung 32 in der Ausführungsform zumindest: Sie berechnet den F/F-Steuerungsbetrag TGNChff der Soll-Drehzahl des Kompressors 2 durch die Vorsteuerberechnung (Feedforward-Berechnung) basierend auf der erforderlichen Heizleistung TGQ, sie berechnet den F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb der Soll-Drehzahl des Kompressors 2 durch die Rückkopplungsberechnung (Feedback-Berechnung) basierend auf dem hohen Druck und seinem Sollwert (PCO), und addiert den F/F-Steuerungsbetrag TGNChff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb, um die Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors 2 zu berechnen. Deshalb ist es möglich, eine Fluktuation der Heizlast mit einer Änderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schnell zu bewältigen und damit die Heizleistung durch den Radiator 4 adäquat zu regeln.
Auch in diesem Fall berechnet die Wärmepumpensteuerung 32 in der Ausführungsform die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain durch die Verzögerungsberechnung erster Ordnung basierend auf dem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate (Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft). Somit ist es möglich, die Drehzahl NC des Kompressors 2 im Einklang mit einer Veränderung der tatsächlichen Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain zu regeln.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes zeigt 9 eine Aufbauansicht einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 einer anderen Ausführungsform, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird. Im Übrigen haben in dieser Zeichnung Komponenten, die mit den gleichen Referenznummern wie in 1 bezeichnet werden, die gleiche oder ähnliche Funktion. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform ist ein Auslass eines Unterkühlungsabschnitts 16 mit einem Rückschlagventil 18 verbunden. Ein Auslass des Rückschlagventils 18 ist mit einer Kältemittelleitung 13B verbunden. Im Übrigen weist das Rückschlagventil 18 eine Seite mit der Kältemittelleitung 13B (ein Innen-Expansionsventil 8) auf, die als eine Vorwärtsrichtung dient.
Weiterhin verzweigt sich eine Kältemittelleitung 13E an einer Auslassseite eines Radiators 4 vor einem Außen-Expansionsventil 6, und die abgezweigte Kältemittelleitung (im Folgenden Bypassschaltung genannt) 13F kommuniziert und verbindet sich über ein Magnetventil 22 (für die Entfeuchtung) mit einer Kältemittelleitung 13B auf einer stromabwärtigen Seite des Rückschlagventils 18. Zusätzlich ist ein Verdampfungsdruckregelventil 70 mit einer Kältemittelleitung 13C auf einer Auslassseite eines Wärmeabsorbers 9 mit einer Kältemittel-stromabwärtigen Seite eines Innenwärmetauschers 19 verbunden und zwar auf einer Kältemittelstromaufwärtigen Seite bezüglich einer Verbindungsstelle mit einer Kältemittelleitung 13D. Dann sind dieses Magnetventil 22 und das Verdampfungsdruckregelventil 70 ebenfalls an einen Ausgang einer Wärmepumpensteuerung 32 angeschlossen und gesteuert. Im Übrigen ist die aus der Bypassleitung 35, dem Magnetventil 30 und dem Magnetventil 40 bestehende Bypassvorrichtung 45 in 1 der vorgenannten Ausführungsform nicht vorgesehen. Da andere Elemente ähnlich denen in 1 sind, entfällt deren Beschreibung.
Mit dem obigen Aufbau wird ein Betrieb der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform beschrieben. In dieser Ausführungsform wechselt und führt die Wärmepumpensteuerung 32 die jeweiligen Betriebsmodi eines Heizmodus, eines Entfeuchtungs- und Heizmodus, eines Internkreismodus, eines Entfeuchtungs- und Kühlmodus, eines Kühlmodus und eines Zusatzheizmodus aus (ein MAX-Kühlmodus existiert in dieser Ausführungsform nicht). In dieser Ausführungsform dienen dann der Entfeuchtungs- und Heizmodus, der Internkreismodus, der Entfeuchtungs- und Kühlmodus und der Kühlmodus als erster Betriebsmodus in der vorliegenden Anwendung.
Da im Übrigen der Betrieb und eine Strömung eines Kältemittels bei Auswahl des Heizmodus, des Entfeuchtungs- und Kühlmodus und des Kühlmodus sowie des Zusatzheizer-Einzelmodus denjenigen in der oben beschriebenen Ausführungsform (Ausführungsform 1) ähnlich sind, entfällt deren Beschreibung. In der vorliegenden Ausführungsform (Ausführungsform 2) wird jedoch davon ausgegangen, dass das Magnetventil 22 in den Betriebsmodi Heizmodus, Entfeuchtungs- und Kühlmodus sowie im Kühlmodus geschlossen ist.
Entfeuchtungs- und Heizmodus der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 in Fig. 9
Wird dagegen der Entfeuchtungs- und Heizmodus gewählt, öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 in dieser Ausführungsform (Ausführungsform 2) ein Magnetventil 21 (für die Heizung) und schließt ein Magnetventil 17 (für die Kühlung). Außerdem öffnet die Wärmepumpensteuerung 32 das Magnetventil 22 (für die Entfeuchtung). Anschließend betreibt die Wärmepumpensteuerung 32 einen Kompressor 2. Eine Klimatisierungssteuerung 20 betreibt die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und eine Luftmischklappe 28 hat im Wesentlichen den Zustand, um die gesamte Luft in einem Luftströmungskanal 3, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird und dann durch den Wärmeabsorber 9 strömt, durch einen Zusatzheizer 23 und einen Radiator 4 in einem Wärmetauschdurchgang 3A durchzuführen, aber führt außerdem eine Einstellung des Luftvolumens durch.
Folglich strömt ein vom Kompressor 2 ausgelassenes Kältemittel-Gas hoher Temperatur und hohen Drucks aus einer Kältemittelleitung 13G in den Radiator 4. Da die Luft in dem Luftströmungskanal 3, die in den Wärmetauschdurchgang 3A strömt, den Radiator 4 passiert, wird die Luft in dem Luftströmungskanal 3 durch das Kältemittel hoher Temperatur im Radiator 4 erwärmt, während das Kältemittel im Radiator 4 die Wärme aufweist, die von der Luft aufgenommen wird, und gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das im Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt aus dem Radiator 4 und erreicht dann über die Kältemittelleitung 13E das Außen-Expansionsventil 6. Das in das Außen-Expansionsventil 6 einströmende Kältemittel wird darin dekomprimiert und strömt dann in einen Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 einströmende Kältemittel verdampft, und die Wärme wird von der durch den Betrieb oder das Außengebläse 15 durchgeleitete Außenluft herausgepumpt. Mit anderen Worten funktioniert ein Kältemittelkreislauf R funktioniert wie eine Wärmepumpe. Anschließend wird ein Kreislauf wiederholt, in welchem das aus dem Au-ßenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel niedriger Temperatur über eine Kältemittelleitung 13A, das Magnetventil 21 und die Kältemittelleitung 13D aus der Kältemittelleitung 13C in einen Akkumulator 12 strömt, wo es einer Gas-Flüssigkeitstrennung unterzogen wird, und dann wird das Kältemittel-Gas in den Kompressor 2 gesaugt.
Weiter wird ein Teil des kondensierten Kältemittels, das durch den Radiator 4 zur Kältemittelleitung 13E strömt, verteilt und strömt durch das Magnetventil 22, um von der Bypassschaltung 13F und der Kältemittelleitung 13B durch den Innenwärmetauscher 19 zu dem Innen-Expansionsventil 8 zu gelangen. Das Kältemittel wird durch das Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der aus dem Innengebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert zu diesem Zeitpunkt durch einen Wärmeabsorptionsvorgang, um am Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und dadurch wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Ein Kreislauf wird wiederholt, in welchem das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel nacheinander durch 13D den Innenwärmetauscher 19 und das Verdampfungsdrucksteuerventil 70 und die Kältemittelleitung 13C geht und sich mit dem Kältemittel aus der Kältemittelleitung 13D vereinigt, und dann durch den Akkumulator 12 in den Kompressor 2 angesaugt wird. Die im Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird beim Durchströmen des Radiators 4 wieder erwärmt, wodurch das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt werden.
Die Klimatisierungssteuerung 20 überträgt eine Soll-Heizungstemperatur TCO (ein Sollwert einer Radiatoraustrittstemperatur TCI), die aus einer Soll-Auslasstemperatur TAO berechnet wird, an die Wärmepumpensteuerung 32. Die Wärmepumpensteuerung 32 steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage eines Soll-Radiatordrucks PCO und eines Radiatordrucks PCI (ein hoher Druck des Kältemittelmittelkreislaufs R) in einer Weise ähnlich dem Fall des in 7 beschriebenen Heizmodus oder sie steuert die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Grundlage einer Wärmeabsorbertemperatur Te und einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO in einer Weise ähnlich dem Fall des in 4 beschriebenen Kühlmodus. Die Wärmepumpensteuerung 32 wählt in diesem Fall von einer Soll-Drehzahl TGNCh und einer Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors eine kleinere (MIN) aus, um die Drehzahl NC des Kompressors 2 zu steuern.
Das heißt, falls der Wärmeabsorbertemperatursensor 48 nicht vorgesehen ist, wird, wenn die Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors ausgewählt ist, eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben geschätzt und eine erforderliche Heizleistung TGQ wird auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain berechnet (7). Weiterhin wird, wenn die Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors ausgewählt ist, ein F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff basierend auf der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain verschoben (4).
Weiter steuert die Wärmepumpensteuerung 32 eine Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 auf der Grundlage der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, aber dies wird nachfolgend im Detail beschrieben. Zusätzlich öffnet (um einen Strömungspfad zu vergrößern) / schließt (um wenig Kältemittel zu erlauben, zu strömen) die Wärmepumpensteuerung 32 das Verdampfungsdruckregelventil 70 auf der Grundlage der Wärmeabsorbertemperatur Te, um zu verhindern, dass der Wärmeabsorber 9 aufgrund eines übermäßigen Abfall seiner Temperatur eingefroren wird.
Internkreismodus der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 aus Fig. 9
Weiter schließt die Wärmepumpensteuerung 32 im Internkreismodus im Zustand des obigen Entfeuchtungs- und Heizmodus das Außen-Expansionsventil 6 (vollständig geschlossene Position) vollständig und schließt das Magnetventil 21. Mit dem Schließen des Außen-Expansionsventils 6 und des Magnetventils 21 werden das Einströmen des Kältemittels in den Außenwärmetauscher 7 und das Ausströmen des Kältemittels aus dem Außenwärmetauscher 7 verhindert, und deshalb strömt das durch den Radiator 4 in die Kältemittelleitung 13E strömende, kondensierte Kältemittel durch das Magnetventil 22 vollständig in die Bypassschaltung 13F. Das durch die Bypassschaltung 13F strömende Kältemittel gelangt dann von der Kältemittelleitung 13B durch den Innenwärmetauscher 19 zu dem Innen-Expansionsventil 8. Das Kältemittel wird durch das Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der aus dem Innengebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert zu diesem Zeitpunkt durch einen Wärmeabsorptionsvorgang, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und die Luft wird gekühlt und entfeuchtet.
Ein Kreislauf wird wiederholt, in dem das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel nacheinander über den Innenwärmetauscher 19 und das Verdampfungsdruckregelventil 70 in die Kältemittelleitung 13C strömt und durch den Akkumulator 12 in den Kompressor 2 angesaugt wird. Die im Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird beim Durchströmen des Radiators 4 wieder erwärmt, wodurch das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird. Da jedoch das Kältemittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmestrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), der im Luftströmungskanal 3 auf der Innenseite liegt, im Internkreismodus zirkuliert wird, wird das Hereinpumpen von Wärme aus der Außenluft nicht durchgeführt und es wird eine Heizleistung entsprechend einem Stromverbrauch des Kompressors 2 bereitgestellt. Da die gesamte Kältemittelmenge durch den Wärmeabsorber 9 strömt, der einen Entfeuchtungsvorgang vorweist, ist eine Entfeuchtungsleistung im Vergleich zum obigen Entfeuchtungs- und Heizmodus hoch, aber die Heizleistung wird gering. Die Steuerung des Kompressors 2 durch die Wärmepumpensteuerung 32 ist ähnlich zu derjenigen im Entfeuchtungs- und Heizmodus.
Steuerung des Außentemperatur-Ausgleichsventils 6 im Entfeuchtungs- und Heizmodus der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 aus Fig. 9
Als nächstes wird die spezifische Steuerung des Außen-Expansionsventils 6 im oben genannten Entfeuchtungs- und Heizmodus dieser Ausführungsform (Ausführungsform 2) unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm von 10 beschrieben. Ein F/F-(Feedforward)-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 76 der Wärmepumpensteuerung 32 berechnet einen F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff0 der Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils auf der Grundlage der vorgenannten Soll-Heizungstemperatur TCO, des volumetrischen Luftvolumens Ga der in den Luftströmungskanal 3 strömenden Luft, der Außenlufttemperatur Tam und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO.
Weiter berechnet ein Offsetwertberechnungsabschnitt 81 der Wärmepumpensteuerung 32 aus der Außenlufttemperatur Tam, der Innenraumlufttemperatur Tin und dem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain und berechnet einen Offsetwert TGECCVteffHos unter Nutzung der folgenden Formel (X) auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. $TGECCVteffHos = K1 9 \times Tevain$
wobei K19 ein Koeffizient ist, um die Temperatur in die Ventilstellung zu konvertieren.
Dann wird der durch den Offsetwertberechnungsabschnitt 81 berechnete Offsetwert TGECCVteffHos in einem Subtraktor 82 von dem durch den F/F-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 76 berechneten F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff0 abgezogen, um schließlich einen F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff (TGECCVteff=TGECCVteff0-TGECCVteffHos) zu erhalten. Das heißt, der aus dem F/F-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 76 berechnete F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff0 wird um den Offsetwert TGECCVteffHos verschoben, der als der F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteffHos zu bestimmen ist.
Wenn die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain höher wird, d.h. wenn sich das Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate 0 nähert, und die Kühllast wie in 5 beschrieben größer wird, wird hier der Offsetwert TGECCVteffHos groß, und der F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff wird in seiner abnehmenden Richtung (Richtung zum Schließen des Außen-Expansionsventils 6) verschoben.
Weiter berechnet ein F/B-(Feedback-)Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 77 einen F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb der Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils auf der Grundlage der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und der Wärmeabsorbertemperatur Te. Anschließend werden der im Subtrahierer 82 bestimmte F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und der im F/B-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt 77 berechnete F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb in einem Addierer 78 addiert, und sein Ergebnis wird in einem Grenzwerteinstellungsabschnitt 79 mit den Begrenzungen einer oberen Steuerungsgrenze und einer unteren Steuerungsgrenze versehen und nachfolgend als Soll-Position TGECCVte des Außen-Expansionsventils festgelegt.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Wärmepumpensteuerung 32 die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 im Entfeuchtungs- und Heizmodus auf der Grundlage der Soll-Position TGECCVte des Außen-Expansionsventils. Wenn die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain größer wird, wird das Außen-Expansionsventil 6 deshalb in eine Schließrichtung verschoben. Da die Menge des durch die Bypassschaltung 13F und die Kältemittelleitung 13B in den Wärmeabsorber 9 strömenden Kältemittels zunimmt, wenn das Außen-Expansionsventil 6 in die Schließrichtung verschoben ist, wird die Kühl-/Entfeuchtungsleistung des Wärmeabsorbers 9 erhöht. Insbesondere weil der F/F-Steuerungsbetrags TGECCVteff verschoben wird, ist die Wärmepumpensteuerung 32 in der Lage, einer Änderung der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain schnell zu folgen.
Im Übrigen werden in der obigen Ausführungsform (Ausführungsform 2) die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 und die Drehzahl des Kompressors 2 basierend auf der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain gesteuert, sind aber nicht darauf beschränkt. Es kann nur einer von beiden basierend auf der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain gesteuert sein.
Somit schätzt die Wärmepumpensteuerung 32 auch bei der vorliegenden Ausführungsform die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, welche die Temperatur der in den Wärmeabsorber 9 strömenden Luft ist, auf der Grundlage des durch die Ansaugumschaltklappe 26 eingestellten Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate und steuert die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 und/oder die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. Selbst wenn sich das Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft, die in den Luftströmungskanal 3 strömen, durch die Ansaugumschaltklappe 26 verändert, ist die Wärmepumpensteuerung 32 deshalb in der Lage, die Temperatur der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain anhand des Verhältnisses zu schätzen und die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 und/oder die Drehzahl des Kompressors 2 zu steuern.
Dadurch ist es im Falle der Ausführungsform auch im Entfeuchtungs- und Heizmodus möglich, eine Lastfluktuation mit einer Veränderung des Verhältnisses zwischen der Außenluft und der Innenraumluft schnell zu bewältigen und durch den Wärmeabsorber 9 eine übermaß- und mangelfreie Entfeuchtungsleistung zu erreichen.
Auch in diesem Fall macht die Wärmepumpensteuerung 32 zumindest: Sie berechnet den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff der Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils 6 durch die Vorsteuerungsberechnung (Feedforward-Berechnung) auf der Grundlage der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TE, welcher der Sollwert der Wärmeabsorbertemperatur Te ist, sie berechnet den F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb der Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils 6 durch die Rückkopplungsberechnung (feedback-Berechnung) basierend auf der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und addiert den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und den F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb, um die Soll-Ventilposition TGECCVte des Außen-Expansionsventils 6 zu berechnen. Die Wärmepumpensteuerung 32 macht zumindest: Sie berechnet den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff der Soll-Drehzahl des Kompressors 2 durch die Vorsteuerungsberechnung basierend auf der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, sie berechnet den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors 2 durch die Rückführberechnung basierend auf der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und addiert diesen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb, um die Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors 2 zu berechnen. Die Wärmepumpenregelung wählt die Soll-Drehzahl TGNCc aus, wenn TGNCc kleiner als die Soll-Drehzahlen TGNCh und TGNCc des Kompressors ist, und verschiebt den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und/oder den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain. Somit ist es möglich, die Lastfluktuation mit der Veränderung des Innenraum-/Außenluft-Verhältnisses RECrate schnell zu bewältigen, um dadurch die Entfeuchtungsleistung durch den Wärmeabsorber 8 adäquat zu steuern und eine komfortable Entfeuchtung und Heizung zu erreichen.
Auch in diesem Fall berechnet die Wärmepumpensteuerung 32 in der Ausführungsform die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain durch die Verzögerungsberechnung erster Ordnung basierend auf dem Innenraum-/Außenluft-Verhältnis RECrate (Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft) und ist deshalb in der Lage, die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 entsprechend einer Veränderung der tatsächlichen Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain zu steuern.
Im Übrigen sind die Parameter, die Zahlenwerte und dergleichen, die für die gezeigte Steuerung in der jeweiligen Ausführungsform verwendet werden, nicht hierauf beschränkt und sollten, abhängig von einer anzuwendenden Vorrichtung, in einem Umfang, der nicht vom Geist der vorliegenden Erfindung abweicht, adäquat ausgewählt/eingestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
2: Kompressor
3: Luftströmungskanal
4: Radiator
6: Außen-Expansionsventil
7: Außenwärmetauscher
8: Innen-Expansionsventil
9: Wärmeabsorber
10: HLK-Einheit
11: Steuervorrichtung
13F: Bypassschaltung
20: Klimatisierungssteuerung
23: Zusatzheizer (Zusatzheizvorrichtung)
25A: Außenluftansauganschluss
25B: Innenluftansauganschluss
26: Ansaugumschaltklappe
27: Innengebläse (Gebläse)
32: Wärmepumpensteuerung
45: Bypassvorrichtung
48: Wärmeabsorbertemperatursensor
58, 63, 76: F/F-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt
60, 64, 77: F/B-Steuerungsbetragsberechnungsabschnitt
71, 81: Offsetwertberechnungsabschnitt
R: Kältemittelkreislauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014 [0003]

Claims

Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, umfassend: einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten; einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden; einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen und dadurch die Luft zu kühlen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist; einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist; eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung einen ersten Betriebsmodus ausführt, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel durch den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, wobei die Steuervorrichtung eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schätzt, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, und die Drehzahl des Kompressors auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain steuert.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, der ein Sollwert einer Temperatur Te des Wärmeabsorbers ist, berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors zu berechnen, und wobei die Steuervorrichtung den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain verschiebt.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, wobei der erste Betriebsmodus ein Kühlmodus ist, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel vom Radiator zum Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmetauscher Wärme aufnehmen zu lassen, und/oder ein Entfeuchtungs- und Kühlmodus, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel vom Radiator zum Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel im Radiator und im Außenwärmetauscher Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist, eine Bypassvorrichtung, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel direkt in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, ohne zu dem Radiator zu fließen, und eine Zusatzheizvorrichtung, um die Luft zu heizen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist, wobei der erste Betriebsmodus ein MAX-Kühlmodus ist, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel durch die Bypassvorrichtung in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel darin Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen, und/oder ein Entfeuchtungs- und Heizmodus, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel durch die Bypassvorrichtung in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen, das Kältemittel darin Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme aufnehmen zu lassen und die Zusatzheizvorrichtung Wärme erzeugen zu lassen.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, umfassend: einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten; einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden; einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen und dadurch die Luft zu kühlen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist; einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist; einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist; eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung einen Heizmodus ausführt, um das aus dem Kompressor ausgelassene Kältemittel in den Radiator strömen zu lassen, das Kältemittel darin Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgegeben wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme aufnehmen zu lassen, wobei die Steuervorrichtung eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schätzt, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain eine erforderliche Heizleistung TGQ berechnet, die eine erforderliche Heizleistung des Radiators ist, und auf der Grundlage der erforderlichen Heizleistung TGQ die Drehzahl des Kompressors steuert.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNChff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf der erforderlichen Heizleistung TGQ berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf einem hohen Druck und einem Sollwert davon berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNChff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNChfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCh des Kompressors zu berechnen.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, umfassend: einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten; einen Luftströmungskanal, durch den Luft strömt, um einem Fahrzeuginnenraum zugeführt zu werden; einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme aufnehmen zu lassen und dadurch die Luft zu kühlen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus dem Luftströmungskanal zuzuführen ist; einen Radiator, der auf einer zu dem Luftstrom in dem Luftströmungskanal stromabwärtigen Seite des Wärmeabsorbers angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abgeben zu lassen und dadurch die Luft zu erwärmen, welche dem Fahrzeuginnenraum aus den Luftströmungskanal zuzuführen ist; einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist; ein Außen-Expansionsventil, um das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren; eine Bypassschaltung, die parallel zu einer Reihenschaltung des Außenwärmetauschers und des Außen-Expansionsventils angeschlossen ist; ein Innen-Expansionsventil zum Dekomprimieren des in den Wärmeabsorber strömenden Kältemittels; eine Ansaugumschaltklappe, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen der in den Luftströmungskanal strömenden Außenluft und Innenraumluft, welche die Luft im Fahrzeuginnenraum ist, einzustellen; und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung einen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um das vom Kompressor ausgelassene Kältemittel im Radiator Wärme abgeben zu lassen, das Kältemittel, welches Wärme abgegeben hat, zu verteilen, um einen Teil des Kältemittels von der Bypassschaltung zu dem Innen-Expansionsventil strömen zu lassen, das Kältemittel im Innen-Expansionsventil zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in den Wärmeabsorber strömen zu lassen und im Wärmeabsorber Wärme zu absorbieren zu lassen, und um das restliche Kältemittel im Außen-Expansionsventil zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in den Außenwärmetauscher strömen zu lassen und im Außenwärmetauscher Wärme aufzunehmen zu lassen, wobei die Steuervorrichtung eine Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain, die eine Temperatur der in den Wärmeabsorber strömenden Luft ist, auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenluft und Innenraumluft schätzt, welches durch die Ansaugumschaltklappe eingestellt wird, und auf der Grundlage der geschätzten Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain eine Ventilstellung des Außen-Expansionsventils und/oder die Drehzahl des Kompressors steuert.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff einer Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die ein Sollwert einer Temperatur Te des Wärmeabsorbers ist, berechnet, einen F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb der Soll-Ventilposition des Außen-Expansionsventils durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und den F/B-Steuerungsbetrag TGECCVtefb addiert, um eine Soll-Ventilposition TGECCVte des Außen-Expansionsventils zu berechnen, wobei die Steuervorrichtung zumindest einen F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff einer Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Vorsteuerungsberechnung basierend auf der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet, einen F/B- Steuerungsbetrag TGNCcfb der Soll-Drehzahl des Kompressors durch eine Rückkopplungsberechnung basierend auf der Temperatur Te des Wärmeabsorbers und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff und den F/B-Steuerungsbetrag TGNCcfb addiert, um eine Soll-Drehzahl TGNCc des Kompressors zu berechnen, und wobei die Steuervorrichtung den F/F-Steuerungsbetrag TGECCVteff und/oder den F/F-Steuerungsbetrag TGNCcff auf der Grundlage der Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain verschiebt.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuervorrichtung die Wärmeabsorber-Ansauglufttemperatur Tevain durch eine Verzögerungsberechnung erster Ordnung basierend auf dem Verhältnis zwischen der Außenluft und Innenraumluft berechnet.