JP2021037888A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室外熱交換器の除霜時の圧縮機制御を適切に行うことで、車両の航続可能距離の短縮を抑制しながら、快適性も向上させることができる車両用空気調和装置を提供する。【解決手段】コントローラにより、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器７にて吸熱させて車室内を暖房する暖房モードを有する。コントローラは、圧縮機２から吐出された高温冷媒を室外熱交換器７に流して除霜する除霜モードを有すると共に、車両の状態に応じて、除霜モードにおける圧縮機２の制御上の上限回転数を決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の車両用空気調和装置に関するものである。

近年の環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、車両に搭載されたバッテリから給電されて冷媒を圧縮する電動式の圧縮機と、車室内の空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器（室内熱交換器）と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させる室外熱交換器等から構成される冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させることで車室内を暖房するヒートポンプ方式の車両用空気調和装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−４６５８９号公報

ここで、車室内を暖房する場合には室外熱交換器にて冷媒が外気中から吸熱する。即ち、室外熱交換器が蒸発器となるため、室外熱交換器には外気中の水分が霜となって付着し、成長するようになる。室外熱交換器に霜が生じるとそれが断熱材となって外気と冷媒との熱交換を阻害するため、係る場合には室外熱交換器に圧縮機から吐出された高温冷媒を流して除霜することになる（特許文献１）。

ここで、電気自動車の場合には室外熱交換器の除霜はバッテリの充電中のみに実施されるものであった。また、その場合の圧縮機の上限回転数も或る固定された値であった。一方、室外熱交換器の着霜量が多く、車室内の空調に支障が生じる場合には、室外熱交換器の除霜を車両の走行中（停車を含む。以下、同じ）や駐車中（バッテリの充電時以外）にも実施する必要が出てくる。

その場合、従来の如く除霜時の圧縮機の上限回転数が固定値であると、車両の状態によっては必要以上にバッテリの電力を消費してしまい、航続可能距離を短くしてしまうと云う問題がある。また、車中において仮眠中である場合や、夜間に住宅密集地を運転する場合等、静音性が重視される状況においては、室外熱交換器の除霜時に圧縮機が発生する騒音が問題となる場合もあった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、室外熱交換器の除霜時の圧縮機制御を適切に行うことで、車両の航続可能距離の短縮を抑制しながら、快適性も向上させることができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用空気調和装置は、車両に搭載されたバッテリから給電されて冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備え、この制御装置により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房するものであって、制御装置は、圧縮機から吐出された高温冷媒を室外熱交換器に流して除霜すると共に、車両の状態に応じて、除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を決定することを特徴とする。

請求項２の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において車両の状態は、停車状態を含む車両の走行状態、車両の駐車状態、バッテリの充電状態のうちの二つ、又は、全てであることを特徴とする。

請求項３の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、車両の状態に応じて除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を決定するための判断条件を変更することを特徴とする。

請求項４の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において圧縮機の制御上の上限回転数を決定するための判断条件は、バッテリを充電する際の充電方式、バッテリの充電残量、次回走行開始するまでの時間、除霜中における室外熱交換器の温度上昇の状況、省電力での運転が設定されているか否か、静音運転が設定されているか否か、のうちから選択されることを特徴とする。

請求項５の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、バッテリの充電状態において室外熱交換器の除霜を行う際、急速充電方式である場合には、普通充電方式の場合に比して圧縮機の制御上の上限回転数を上げる方向で変更することを特徴とする。

請求項６の発明の車両用空気調和装置は、請求項４又は請求項５の発明において制御装置は、車両の走行状態、及び／又は、車両の駐車状態において室外熱交換器の除霜を行う際、バッテリの充電残量が所定値未満である場合には、所定値以上である場合に比して除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする。

請求項７の発明の車両用空気調和装置は、請求項４乃至請求項６の発明において制御装置は、車両の駐車状態、及び／又は、バッテリの充電状態において室外熱交換器の除霜を行う際、次回走行開始するまでに室外熱交換器の除霜が終了するように圧縮機の制御上の上限回転数を変更することを特徴とする。

請求項８の発明の車両用空気調和装置は、請求項４乃至請求項７の発明において制御装置は、室外熱交換器の除霜中に圧縮機の消費電力量が所定値以上となった時点で、室外熱交換器の温度と所定の除霜終了温度との差が所定値より大きい場合、所定値以下である場合に比して圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする。

請求項９の発明の車両用空気調和装置は、請求項４乃至請求項７の発明において制御装置は、室外熱交換器の除霜中に圧縮機の消費電力量が所定値以上となった時点で、室外熱交換器の温度上昇率が所定値未満である場合、所定値以上である場合に比して圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする。

請求項１０の発明の車両用空気調和装置は、請求項４乃至請求項９の発明において制御装置は、省電力での運転が設定されている場合、当該省電力での運転が設定されていない場合に比して、除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする。

請求項１１の発明の車両用空気調和装置は、請求項４乃至請求項１０の発明において制御装置は、静音運転が設定されている場合、当該静音運転が設定されていない場合に比して、除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする。

請求項１２の発明の車両用空気調和装置は、請求項２乃至請求項１１の発明において室外熱交換器への走行風の流入を阻止するためのグリルシャッタを備え、制御装置は、車両の走行状態において室外熱交換器の除霜を行う際、グリルシャッタを閉じることを特徴とする。

請求項１３の発明の車両用空気調和装置は、請求項１又は請求項２の発明において制御装置は、車両の状態に応じて除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を変更することを特徴とする。

請求項１４の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、所定の入力操作により、室外熱交換器の除霜実施の可否を選択可能とされていることを特徴とする。

ここで、図１５はこの種の車両用空気調和装置の室外熱交換器の除霜時の圧縮機の回転数と消費電力量の関係を示している。横軸は時間、縦軸は圧縮機の回転数と消費電力量である。圧縮機の制御上の上限回転数を所定の高い値（Ａ：例えば５０００ｒｐｍ）として室外熱交換器の除霜を行った場合、除霜は短い時間で終了するが、上限回転数を低い値（Ｂ：例えば３５００ｒｐｍ）とした場合には、当然に除霜に要する時間は長くなる。

一方、除霜時の圧縮機の上限回転数を高い値（Ａ）とした場合と、低い値（Ｂ）とした場合の圧縮機の消費電力量を比較すると、図１５の下側にハッチング（ハッチング部分の面積が消費電力量）で示すように、上限回転数が高い値（Ａ）の場合の方が、低い値（Ｂ）の場合よりも消費電力量が大きくなることが分かっている。

即ち、圧縮機の上限回転数を高くすると、室外熱交換器の除霜は早く終了するが、その分圧縮機の消費電力量が大きくなり、バッテリの電力を多く消費して車両の航続可能距離を縮めてしまうことになる。逆に、上限回転数を低くすれば、圧縮機の消費電力量は減少するものの、除霜に時間を要するようになる。

そこで、本発明では車両に搭載されたバッテリから給電されて冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備え、この制御装置により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房する車両用空気調和装置において、制御装置が、圧縮機から吐出された高温冷媒を室外熱交換器に流して除霜すると共に、車両の状態に応じて、除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を決定するようにした。

これにより、例えば、請求項２の発明の如き、停車状態を含む車両の走行状態、車両の駐車状態、バッテリの充電状態のうちの二つ、又は、全てに応じて圧縮機の上限回転数を決定することで、車両の状態にあった除霜時の圧縮機制御を行い、室外熱交換器の除霜に必要以上の電力を消費してしまう不都合を未然に回避することが可能となるので、車両の航続可能距離を延ばしながら、快適な車室内空調を実現することができるようになる。

この場合、例えば請求項３の発明の如く制御装置は、車両の状態に応じて除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を決定するための判断条件を変更するとよい。そして、この圧縮機の制御上の上限回転数を決定するための判断条件は、例えば、請求項４の発明の如き、バッテリを充電する際の充電方式、バッテリの充電残量、次回走行開始するまでの時間、除霜中における室外熱交換器の温度上昇の状況、省電力での運転が設定されているか否か、静音運転が設定されているか否か、のうちから選択するとよい。

具体的には、例えば請求項５の発明の如く制御装置が、バッテリの充電状態において室外熱交換器の除霜を行う際、急速充電方式である場合には、普通充電方式の場合に比して圧縮機の制御上の上限回転数を上げる方向で変更することで、急速充電方式でバッテリを充電する際に室外熱交換器の除霜を行う場合には、当該室外熱交換器の除霜を早期に終了させ、急速充電によるメリットを最大限に生かすことができるようになる。

また、例えば請求項６の発明の如く制御装置が、車両の走行状態、及び／又は、車両の駐車状態において室外熱交換器の除霜を行う際、バッテリの充電残量が所定値未満である場合には、所定値以上である場合に比して除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することで、バッテリの充電残量が少ない場合には、室外熱交換器の除霜に伴う電力消費を抑え、或いは、無くして（上限回転数を零とした場合）、車両が走行できなくなる不都合を回避することができるようになる。

また、例えば請求項７の発明の如く制御装置が、車両の駐車状態、及び／又は、バッテリの充電状態において室外熱交換器の除霜を行う際、次回走行開始するまでに室外熱交換器の除霜が終了するように圧縮機の制御上の上限回転数を変更することで、次回走行開始するまでの時間が分かっている場合には、走行開始するまでに室外熱交換器の除霜を終えておくことができるようになる。

ここで、室外熱交換器が着氷状態である場合には、除霜に或る程度の電力量を投入しても室外熱交換器の温度上昇は鈍化する。このような場合に室外熱交換器を完全に除霜するには、多大な電力量が必要となり、バッテリの充電残量が著しく低下してしまうことになるので、バッテリを充電していないときには、却って除霜を行わないほうが、効率的なエネルギー使用となる場合もある。

そこで、例えば請求項８の発明の如く制御装置が、室外熱交換器の除霜中に圧縮機の消費電力量が所定値以上となった時点で、室外熱交換器の温度と所定の除霜終了温度との差が所定値より大きい場合、所定値以下である場合に比して圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することで、室外熱交換器が着氷状態等である場合に、室外熱交換器の除霜に伴う電力消費を抑え、或いは、無くして（上限回転数を零とした場合）、無用なバッテリの電力消費を回避することができるようになる。

同様に、例えば請求項９の発明の如く制御装置が、室外熱交換器の除霜中に圧縮機の消費電力量が所定値以上となった時点で、室外熱交換器の温度上昇率が所定値未満である場合、所定値以上である場合に比して圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することでも、室外熱交換器が着氷状態等である場合に、室外熱交換器の除霜に伴う電力消費を抑え、或いは、無くして（上限回転数を零とした場合）、無用なバッテリの電力消費を回避することができるようになる。

また、請求項１０の発明の如く制御装置が、省電力での運転が設定されている場合、当該省電力での運転が設定されていない場合に比して、除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更するようにすれば、車両の省電力での運転に効果的に寄与することができるようになる。

また、請求項１１の発明の如く制御装置が、静音運転が設定されている場合、当該静音運転が設定されていない場合に比して、除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更するようにすれば、例えば車中での仮眠中や住宅密集地を走行する際等に、圧縮機から生じる騒音レベルを低くして、静音性を確保することができるようになる。

また、請求項１２の発明の如く制御装置が、車両の走行状態において室外熱交換器の除霜を行う際、室外熱交換器への走行風の流入を阻止するためのグリルシャッタを閉じるようにすれば、除霜時の室外熱交換器の温度上昇が走行風で阻害される不都合を解消して、除霜をより早期に終了させることができるようになる。

また、請求項１３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明において制御装置が、車両の状態に応じて除霜時における圧縮機の制御上の上限回転数を変更するようにしたので、これにより、同様に例えば、請求項２の発明の如き、停車状態を含む車両の走行状態、車両の駐車状態、バッテリの充電状態のうちの二つ、又は、全てに応じて圧縮機の上限回転数を変更することで、車両の状態にあった除霜時の圧縮機制御を行い、室外熱交換器の除霜に必要以上の電力を消費してしまう不都合を未然に回避することが可能となるので、車両の航続可能距離を延ばしながら、快適な車室内空調を実現することができるようになる。

更に、請求項１４の発明の如く制御装置を、所定の入力操作により、室外熱交換器の除霜実施の可否を選択可能とすることで、使用者の都合に合わせて室外熱交換器の除霜を行うか否かが選択できるようになり、利便性が向上する。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である（暖房モード）。 図１の車両用空気調和装置のコントローラの電気回路のブロック図である。 図２のコントローラが実行する除湿暖房モードを説明する構成図である。 図２のコントローラが実行する除湿冷房モードを説明する構成図である。 図２のコントローラが実行する冷房モードを説明する構成図である。 図２のコントローラによる室外熱交換器の着霜検知の一例を説明する図である。 図２のコントローラが実行する除霜モードを説明する構成図である。 図７の除霜モードにおけるＰ−ｈ線図である。 図２のコントローラによる除霜モードでの圧縮機制御に関する制御ブロック図である。 車両に搭載されたバッテリの充電状態において図７の除霜モードを実行するときの図２のコントローラの圧縮機の上限回転数決定に関するフローチャートである。 車両の駐車状態において図７の除霜モードを実行するときの図２のコントローラの圧縮機の上限回転数決定に関するフローチャートである。 車両の走行状態において図７の除霜モードを実行するときの図２のコントローラの圧縮機の上限回転数決定に関するフローチャートである。 図７の除霜モードを開始した後の室外熱交換器の温度上昇率に基づく図２のコントローラの圧縮機の上限回転数決定に関するフローチャートである。 図７の除霜モードを実行するときに省電力での運転や静音運転が設定されている場合の図２のコントローラの圧縮機の上限回転数決定に関するフローチャートである。 室外熱交換器の除霜時の圧縮機の上限回転数と消費電力量の関係を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例の車両用空気調和装置１の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）を有さない電気自動車（ＥＶ）であって、車両に搭載されたバッテリの電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり（何れも図示せず）、本発明の車両用空気調和装置１も、バッテリの電力で駆動されるものとする。即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房、除湿暖房、除湿冷房、冷房等の各運転モードを選択的に実行するものである。

尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。

実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、バッテリから給電されて冷媒を圧縮する電動式の圧縮機（電動コンプレッサ）２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられて圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁６と、冷房時には放熱器（冷媒を放熱）として機能し、暖房時には蒸発器（冷媒を吸熱）として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、吸熱器９における蒸発能力を調整する蒸発能力制御弁１１と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。

尚、室外熱交換器７には、外気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機１５が設けられている。また、図中３０はグリルシャッタであり、このグリルシャッタ３０が閉じられると、走行風が室外熱交換器７に流入することが阻止される構成とされている。

また、室外熱交換器７は冷媒下流側にレシーバドライヤ部１４と過冷却部１６を順次有し、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは冷房時に開放される電磁弁（開閉弁）１７を介してレシーバドライヤ部１４に接続され、過冷却部１６の出口に接続された冷媒配管１３Ｂは、逆止弁１８を介して室内膨張弁８に接続されている。尚、レシーバドライヤ部１４及び過冷却部１６は構造的に室外熱交換器７の一部を構成しており、逆止弁１８は室内膨張弁８側が順方向とされている。

また、過冷却部１６と逆止弁１８間の冷媒配管１３Ｂは、吸熱器９の出口側に位置する冷媒配管１３と熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器１９を構成している。これにより、冷媒配管１３Ｂを経て室内膨張弁８に流入する冷媒は、吸熱器９を出た低温の冷媒により冷却（過冷却）される構成とされている。また、この内部熱交換器１９より下流側の冷媒配管１３Ｃには蒸発能力制御弁１１が設けられている。

また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房時に開放される電磁弁（開閉弁）２１を介して蒸発能力制御弁１１の下流側における冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。更に、圧縮機２の吐出側に位置する冷媒配管１３Ｇが放熱器４の入口側に接続され、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅにはストレーナ４０が接続されている。このストレーナ４０の下流側の冷媒配管１３Ｅは、室外膨張弁６が接続された冷媒配管１３Ｉの手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｆは除湿時に開放される電磁弁（開閉弁）２２を介して逆止弁１８と室内膨張弁８の間の冷媒配管１３Ｂに連通接続されている。

また、冷媒配管１３Ｅと室外熱交換器７の間に位置して室外膨張弁６が接続された冷媒配管１３Ｉには、室外膨張弁６と並列となるかたちでバイパス配管１３Ｊが接続されており、このバイパス配管１３Ｊには、冷房モードにおいて開放され、室外膨張弁６をバイパスして冷媒を流すための電磁弁（開閉弁）２０が介設されている。

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

また、放熱器４の空気下流側における空気流通路３内には補助ヒータ２３が設けられ、この補助ヒータ２３の空気下流側における空気流通路３内には、内気や外気の放熱器４への流通度合いを調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。更に、放熱器４や補助ヒータ２３の空気下流側における空気流通路３には、フット（乗員の足下に向けて吹き出す）、ベント（乗員の上半身に向けて吹き出す）、デフ（フロントガラスの内面に吹き出す）の各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口からの空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。

次に、図２において３２はマイクロコンピュータから構成された制御装置としてのコントローラ（ＥＣＵ）であり、このコントローラ３２の入力には車両の外気温度を検出する外気温度センサ３３と、外気湿度を検出する外気湿度センサ３４と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる空気の温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６と、車室内の空気（内気）の温度を検出する内気温度センサ３７と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ３８と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内ＣＯ₂濃度センサ３９と、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１と、圧縮機２の吐出冷媒圧力を検出する吐出圧力センサ４２と、圧縮機２の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ４３と、圧縮機２の吸込冷媒圧力を検出する吸込圧力センサ４４と、放熱器４の温度（放熱器４から出た直後の冷媒の温度、又は、放熱器４自体の温度、又は、放熱器４にて加熱された直後の空気の温度）を検出する放熱器温度センサ４６と、放熱器４の冷媒圧力（放熱器４内、又は、放熱器４を出た直後の冷媒の圧力）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の温度（吸熱器９から出た直後の冷媒の温度、又は、吸熱器９自体、又は、吸熱器９にて冷却された直後の空気の温度）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力（吸熱器９内、又は、吸熱器９を出た直後の冷媒の圧力）を検出する吸熱器圧力センサ４９と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ５１と、車両の移動速度（車速）を検出するための車速センサ５２と、設定温度や運転モードの切り換えを設定するための空調操作部５３と、室外熱交換器７の温度（室外熱交換器７から出た直後の冷媒の温度、又は、室外熱交換器７自体の温度：室外熱交換器温度ＴＸＯ）を検出する室外熱交換器温度センサ５４と、室外熱交換器７の冷媒圧力（室外熱交換器７内、又は、室外熱交換器７から出た直後の冷媒の圧力）を検出する室外熱交換器圧力センサ５６の各出力が接続されている。

一方、コントローラ３２の出力には、前記圧縮機２と、室外送風機１５と、室内送風機（ブロワファン）２７と、吸込切換ダンパ２６と、エアミックスダンパ２８と、吹出口切換ダンパ３１と、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、各電磁弁２２、１７、２１、２０と、蒸発能力制御弁１１と、補助ヒータ２３と、グリルシャッタ３０が接続されている。そして、コントローラ３２は各センサの出力と空調操作部５３にて入力された設定に基づいてこれらを制御する。

以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。コントローラ３２は実施例では暖房モードと、除湿暖房モードと、除湿冷房モードと、冷房モードの各空調運転モードと、除霜モードを切り換えて実行する。先ず、各空調運転モードについて説明する。尚、コントローラ３２は通常グリルシャッタ３０を開いておくものとする。

（１）暖房モード
コントローラ３２により（オート）、或いは、空調操作部５３へのマニュアル操作により暖房モードが選択されると、コントローラ３２は電磁弁２１を開放し、電磁弁１７、電磁弁２２及び電磁弁２０を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４及び補助ヒータ２３に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は図１に矢印で示す如く放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。

放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅ、ストレーナ４０を経て室外膨張弁６に至る。室外膨張弁６に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（ヒートポンプ）。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ｄ及び電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃからアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

コントローラ３２は、実施例では放熱器圧力センサ４７（又は吐出圧力センサ４２）が検出する放熱器４の冷媒圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）と目標放熱器圧力ＰＣＯに基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器４の通過風量と後述する目標吹出温度に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度を制御する。尚、目標放熱器圧力ＰＣＯは、放熱器４の風下側の空気温度の目標値（推定値）である目標ヒータ温度ＴＣＯから算出される。また、室外膨張弁６の弁開度は、それらの代わりに或いはそれらに加えて放熱器４の温度や外気温度に基づいて制御してもよい。

（２）除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、コントローラ３２は上記暖房モードの状態において電磁弁２２を開放する。これにより、図３に矢印で示す如く放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆ及び冷媒配管１３Ｂを経て室内膨張弁８に至るようになる。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃに入る。冷媒配管１３Ｃに入った冷媒は内部熱交換器１９、蒸発能力制御弁１１を経た後、冷媒配管１３Ｄからの冷媒と合流した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。

コントローラ３２は実施例では放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力センサ４７（又は吐出圧力センサ４２）が検出する放熱器４の冷媒圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）と目標放熱器圧力ＰＣＯに基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）と吸熱器９の温度の目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（３）除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、コントローラ３２は電磁弁１７を開放し、電磁弁２１、電磁弁２２、及び、電磁弁２０を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４及び補助ヒータ２３に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、図４に矢印で示す如く放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。

放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は冷媒配管１３Ｂに入る。冷媒配管１３Ｂに入った冷媒は内部熱交換器１９，逆止弁１８を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃに入る。冷媒配管１３Ｃに入った冷媒は内部熱交換器１９、蒸発能力制御弁１１を経てアキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱（暖房時よりも放熱能力は低い）されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。

コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器温度Ｔｅに基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ）を制御する。

（４）冷房モード
次に、冷房モードでは、コントローラ３２は上記除湿冷房モードの状態において電磁弁２０を開く（この場合、室外膨張弁６は全開（弁開度を制御上限）を含む何れの弁開度でもよい）。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は図５に矢印で示す如く放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され（冷房時のリヒートのみ）、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化し始める。この放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て電磁弁２０及び室外膨張弁６に至る。

このとき電磁弁２０は開放されているので冷媒は室外膨張弁６を迂回してバイパス配管１３Ｊを通過し、そのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は冷媒配管１３Ｂに入る。冷媒配管１３Ｂに入った冷媒は内部熱交換器１９，逆止弁１８を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃに入る。冷媒配管１３Ｃに入った冷媒は内部熱交換器１９、蒸発能力制御弁１１を経てアキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は吹出口２９から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器温度Ｔｅに基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

（６）空調運転モードの切換制御
コントローラ３２は起動時には外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍと目標吹出温度ＴＡＯに基づいて運転モードを選択する。目標吹出温度ＴＡＯは、吹出口２９から車室内に吹き出される空気温度の目標値であり、下記式（Ｉ）からコントローラ３２が算出する。
ＴＡＯ＝（Ｔｓｅｔ−Ｔｉｎ）×Ｋ＋Ｔｂａｌ（ｆ（Ｔｓｅｔ、ＳＵＮ、Ｔａｍ））
・・（Ｉ）
ここで、Ｔｓｅｔは空調操作部５３で設定された車室内の設定温度、Ｔｉｎは内気温度センサ３７が検出する車室内空気の温度、Ｋは係数、Ｔｂａｌは設定温度Ｔｓｅｔや、日射センサ５１が検出する日射量ＳＵＮ、外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度ＴＡＯは外気温度Ｔａｍが低い程高く、外気温度Ｔａｍが上昇するに伴って低下する。また、コントローラ３２は、この目標吹出温度ＴＡＯから前記目標ヒータ温度ＴＣＯを算出する。そして、コントローラ３２は、起動後は外気温度Ｔａｍや目標吹出温度ＴＡＯ等の環境や設定条件の変化に応じて前記各運転モードを選択し、切り換えていく。

（７）室外熱交換器７の着霜検知
ここで、上記暖房モードや除湿暖房モードでは室外熱交換器７で冷媒が蒸発するため、霜が成長する。室外熱交換器７に霜が成長すると外気との熱交換が阻害されるため、以下に説明する方法で室外熱交換器７の着霜状態を検知し、それに基づいて後述する室外熱交換器７の除霜モード（図７）を実行する。

次に、室外熱交換器７の着霜状態の検知例について説明する。実施例の場合、コントローラ３２は室外熱交換器温度センサ５４から得られる室外熱交換器７の室外熱交換器温度ＴＸＯ（例えば、室外熱交換器７の出口の冷媒蒸発温度）と、外気が低湿環境で室外熱交換器７に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器７の室外熱交換器温度ＴＸＯｂａｓｅ（同じく室外熱交換器７の出口の冷媒蒸発温度）に基づき、室外熱交換器７の着霜状態を検知する。この場合のコントローラ３２は、無着霜時における室外熱交換器温度ＴＸＯｂａｓｅを、次式（ＩＩ）を用いて決定する。
ＴＸＯｂａｓｅ＝ｆ（Ｔａｍ、ＮＣ、ＢＬＶ、ＶＳＰ）
＝ｋ１×Ｔａｍ＋ｋ２×ＮＣ＋ｋ３×ＢＬＶ＋ｋ４×ＶＳＰ・・（ＩＩ）
ここで、式（ＩＩ）のパラメータであるＴａｍは外気温度センサ３３から得られる外気温度、ＮＣは圧縮機２の回転数、ＢＬＶは室内送風機２７のブロワ電圧、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速であり、ｋ１〜ｋ４は係数で、予め実験により求めておく。

上記外気温度Ｔａｍは室外熱交換器７の吸込空気温度を示す指標であり、外気温度Ｔａｍ（室外熱交換器７の吸込空気温度）が低くなる程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ１は正の値となる。尚、室外熱交換器７の吸込空気温度を示す指標としては外気温度Ｔａｍに限られない。
また、上記圧縮機２の回転数ＮＣは冷媒回路Ｒ内の冷媒流量を示す指標であり、回転数ＮＣが高い程（冷媒流量が多い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ２は負の値となる。
また、上記ブロワ電圧ＢＬＶは放熱器４の通過風量を示す指標であり、ブロワ電圧ＢＬＶが高い程（放熱器４の通過風量が大きい程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ３は負の値となる。尚、放熱器４の通過風量を示す指標としてはこれに限らず、室内送風機２７のブロワ風量やエアミックスダンパ２８の開度ＳＷでもよい。
また、上記車速ＶＳＰは室外熱交換器７の通過風速を示す指標であり、車速ＶＳＰが低い程（室外熱交換器７の通過風速が低い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ４は正の値となる。尚、室外熱交換器７の通過風速を示す指標としてはこれに限らず、室外送風機１５の電圧でもよい。

尚、実施例では式（ＩＩ）のパラメータとして外気温度Ｔａｍ、圧縮機２の回転数ＮＣ、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶ、及び、車速ＶＳＰを用いているが、これらに車両用室外熱交換器１の負荷をパラメータとして加えてもよい。この負荷を示す指標としては、目標吹出温度ＴＡＯ、圧縮機２の回転数ＮＣ、室内送風機２７のブロワ風量、放熱器４の入口空気温度、放熱器４の放熱器温度ＴＣＩが考えられ、負荷が大きい程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。更に、車両の経年劣化（運転年数や運転回数）をパラメータに加えてもよい。また、式（ＩＩ）のパラメータとしては、上記全てに限らず、それらのうちの何れか一つ、若しくは、それらの組み合わせでもよい。

次に、コントローラ３２は式（ＩＩ）に現在の各パラメータの値を代入することで得られる無着霜時における室外熱交換器温度ＴＸＯｂａｓｅと現在の室外熱交換器温度ＴＸＯとの差ΔＴＸＯ（ΔＴＸＯ＝ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）を算出し、室外熱交換器温度ＴＸＯが無着霜時における室外熱交換器温度ＴＸＯｂａｓｅより低下して、その差ΔＴＸＯが所定の着霜検知閾値以上となった状態が所定時間以上継続した場合、室外熱交換器７に着霜が生じているものと判定する。

図６の実線は室外熱交換器温度ＴＸＯの変化を示し、破線は無着霜時における室外熱交換器温度ＴＸＯｂａｓｅの変化を示している。運転開始当初は室外熱交換器温度ＴＸＯは高く、無着霜時における室外熱交換器温度ＴＸＯｂａｓｅを上回っている。暖房モードの進行に伴って車室内の温度は暖められ、車両用空気調和装置１の負荷は低下してくるので、前述した冷媒流量や放熱器４の通過風量も低下し、式（ＩＩ）で算出されるＴＸＯｂａｓｅ（図６の破線）は上昇してくる。

一方、室外熱交換器７に着霜が生じると外気との熱交換性能が悪化してくるので、室外熱交換器温度ＴＸＯ（実線）は低下していき、やがてＴＸＯｂａｓｅを下回る。そして室外熱交換器温度ＴＸＯの低下が更に進行して、その差ΔＴＸＯ（ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）が着霜検知閾値以上となり、その状態が所定時間以上継続した場合、コントローラ３２は室外熱交換器７に霜が発生し、除霜が必要であると判定して除霜要求を出す。

尚、実施例では室外熱交換器温度ＴＸＯを採り上げて着霜状態の検知を行ったが、それに限らず、室外熱交換器圧力センサ５６から得られる室外熱交換器７の現在の冷媒蒸発圧力ＰＸＯ（室外熱交換器圧力）と、外気が低湿環境で室外熱交換器７に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器圧力ＰＸＯｂａｓｅとに基づき、室外熱交換器７の着霜状態を検知するようにしてもよい。

また、室外熱交換器７の着霜状態を検知する手段としては上記に限らず、外気温度センサ３３と外気湿度センサ３４が検出する露点温度と室外熱交換器７の冷媒蒸発温度（室外熱交換器温度ＴＸＯ）に基づいてコントローラ３２が室外熱交換器７の着霜状態を検知（推定）するようにしてもよい。

（８）除霜モード
次に、図７を参照しながら室外熱交換器７の除霜モードについて説明する。上述した如く室外熱交換器７の着霜が検知され、除霜要求を出した場合、コントローラ３２は所定の条件下、室外熱交換器７の除霜モードを実行する。この除霜モードでは、コントローラ３２は電磁弁２１を開放し、電磁弁１７、電磁弁２０、及び、電磁弁２２を閉じる。また、室外膨張弁６は全開とする。そして、圧縮機２を運転し、室外送風機１５及び室内送風機２７は停止し、エアミックスダンパ２８は放熱器４及び補助ヒータ２３に空気が通風されない状態とする。

これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は図７に矢印で示す如く放熱器４に流入するが、放熱器４には空気流通路３内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅ、ストレーナ４０を経て室外膨張弁６に至る。このとき室外膨張弁６は全開とされているので、冷媒は室外膨張弁６、冷媒配管１３Ｉを通過し、そのまま室外熱交換器７に流入して放熱し、凝縮液化する。このときの放熱で室外熱交換器７に付着した霜を融解する。

室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから冷媒配管１３Ｄに入り、電磁弁２１を経て蒸発能力制御弁１１の下流側の冷媒配管１３Ｃに流入する。そして、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる。即ち、この除霜モードでは吸熱器９には冷媒は流れず、放熱器４から出た冷媒を全て室外熱交換器７の除霜に用いるようにする。図８はこの除霜モードにおけるＰ−ｈ線図を示しており、この場合は同図に示すような三角形のかたちとなる。

（９）除霜モードでの圧縮機２の制御
次に、図９は上記除霜モード用の圧縮機２の目標回転数（圧縮機目標回転数）ＴＧＮＣｈを決定するコントローラ３２の制御ブロック図を示している。コントローラ３２のＦ／Ｆ操作量演算部８２は外気温度センサ３３から得られる外気温度Ｔａｍと、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶ（停止）と、前述したエアミックスダンパ２８のエアミックスダンパ開度ＳＷ（放熱器４に通風しない）と、目標ヒータ温度ＴＣＯと、目標放熱器圧力ＰＣＯに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｈｆｆを演算する。

前記目標放熱器圧力ＰＣＯは上記目標ヒータ温度ＴＣＯに基づいて目標値演算部８２が演算する。更に、Ｆ／Ｂ操作量演算部８３はこの目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力ＰＣＩに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｂ操作量ＴＧＮＣｈｆｂを演算する。そして、Ｆ／Ｆ操作量演算部８２が演算したＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｈｆｆとＦ／Ｂ操作量演算部８３が演算したＴＧＮＣｈｆｂは加算器８４で加算され、リミット設定部８６で制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉと下限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＬｏのリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｈとして決定される。除霜モードにおいては、コントローラ３２はこの圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｈに基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

（１０）除霜モードでの圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定
次に、図１０〜図１４のフローチャートを参照しながら、上記除霜モード（図７）におけるコントローラ３２による圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定制御について説明する。コントローラ３２は、車両の状態に応じて、除霜モード（除霜時）における圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを決定する。

更に実施例の場合、車両の走行状態（停車状態を含む）、車両の駐車状態、前記バッテリの充電状態（何れも車両の状態）に応じて上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを決定するための判断条件を変更する。この判断条件としては、実施例ではバッテリを充電する際の充電方式、バッテリの充電残量、次回走行開始するまでの時間、除霜中における室外熱交換器温度ＴＸＯの上昇状況、省電力での運転が設定されているか否か、静音運転が設定されているか否か、を採用している。以下、各車両の状態に応じてコントローラ３２が実行する圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定制御について、具体的に説明する。

（１０−１）バッテリの充電状態において除霜モードを実行する場合の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定
先ず、図１０を参照しながら、バッテリの充電状態であるときに除霜モードを実行する際の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定について説明する。車両のバッテリを充電している充電状態では、バッテリの充電残量（枯渇）を危惧する必要は無い。また、専用の施設等に設置された急速充電器にバッテリを接続して充電する急速充電方式の場合には、家庭等に設置された普通充電器による普通充電方式の場合に比してバッテリの充電は早期に達成される。

そこで、コントローラ３２は図１０のフローチャートのステップＳ１で充電方式が急速充電方式か否か判断する。このバッテリの充電方式に関する情報は車両側からコントローラ３２に供給される。現在の充電方式が急速充電方式である場合には、ステップＳ１からステップＳ２に進み、次回走行開始までの時間が所定時間ｔ１以上あるか否か判断する。この次回走行開始するまでの時間は空調操作部５３で使用者により設定されるものとする。

次回走行開始するまでの時間が使用者により設定されていて、所定時間ｔ１以上ある場合、コントローラ３２はステップＳ２からステップＳ３に進み、圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ１として除霜モードを実行する。一方、次回走行開始するまでの時間が所定時間ｔ１未満の場合か次回走行開始するまでの時間が設定されていない場合、コントローラ３２はステップＳ２からステップＳ４に進んで圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ２として除霜モードを実行する。

この場合、所定値Ｘ１と所定値Ｘ２の大小関係はＸ１＜Ｘ２である。また、所定値Ｘ１は次回走行開始するまで、即ち、所定時間ｔ１で室外熱交換器７の除霜が終了する上限回転数であり、予め実験により求めておく。また、所定値Ｘ２は最も早く除霜を終了させるのに十分な上限回転数であり、通常は圧縮機２を運転可能な最大値となる。

一方、現在の充電方式が普通充電方式である場合、コントローラ３２はステップＳ１からステップＳ５に進み、今度は次回走行開始までの時間が所定時間ｔ２以上あるか否か判断する。この次回走行開始するまでの時間は同様に空調操作部５３で使用者により設定されるものであるが、普通充電方式であるので、翌日まで走行開始しない等、所定時間ｔ１より長い時間（ｔ１＜ｔ２）となる。

次回走行開始するまでの時間が使用者により設定されていて、所定時間ｔ２以上ある場合、コントローラ３２はステップＳ５からステップＳ６に進み、圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｙ１として除霜モードを実行する。一方、次回走行開始するまでの時間が所定時間ｔ２未満の場合か次回走行開始するまでの時間が設定されていない場合、コントローラ３２はステップＳ５からステップＳ７に進んで圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｙ２として除霜モードを実行する。

この場合、所定値Ｙ１と所定値Ｙ２の大小関係はＹ１＜Ｙ２である。また、所定値Ｙ１は次回走行開始するまで、即ち、所定時間ｔ２で室外熱交換器７の除霜が終了する上限回転数であり、予め実験により求めておく。また、所定値Ｙ２は比較的早く除霜を終了させるための上限回転数であるが、普通充電方式であるので、所定値Ｙ２＜所定値Ｘ１の関係となる。

このように、コントローラ３２がバッテリの充電状態において室外熱交換器７の除霜を行う際、急速充電方式である場合には、普通充電方式の場合に比して圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを上げる方向で変更することで、急速充電方式でバッテリを充電する際に室外熱交換器７の除霜を行う場合には、当該室外熱交換器７の除霜を早期に終了させ、急速充電によるメリットを最大限に生かすことができるようになる。

また、実施例のようにバッテリの充電状態において室外熱交換器７の除霜を行う際、次回走行開始するまでに室外熱交換器７の除霜が終了するように圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを変更することになるので、次回走行開始するまでの時間が分かっている場合には、走行開始するまでに室外熱交換器７の除霜を終えておくことができるようになる。

（１０−２）車両の駐車状態において除霜モードを実行する場合の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定
次に、図１１を参照しながら、車両が駐車状態であるときに除霜モードを実行する際の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定について説明する。尚、車両の駐車状態とは、走行用モータでの電力消費は無いが、バッテリは充電器に接続されていない状態とする。従って、圧縮機２を駆動することにより、その分バッテリの充電残量は少なくなっていくことになる。

そこで、コントローラ３２は図１１のフローチャートのステップＳ８でバッテリの充電残量が所定値Ｃ１以上であるか否か判断する。このバッテリの充電残量に関する情報も車両側からコントローラ３２に供給される。現在のバッテリの充電残量が所定値Ｃ１以上ある場合には、ステップＳ８からステップＳ９に進み、次回走行開始までの時間が所定時間ｔ３以上あるか否か判断する。この次回走行開始するまでの時間も空調操作部５３で使用者により設定されるものとする。

次回走行開始するまでの時間が使用者により設定されていて、所定時間ｔ３以上ある場合、コントローラ３２はステップＳ９からステップＳ１０に進み、圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ３として除霜モードを実行する。一方、次回走行開始するまでの時間が所定時間ｔ３未満の場合か次回走行開始するまでの時間が設定されていない場合、コントローラ３２はステップＳ９からステップＳ１１に進んで圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ４として除霜モードを実行する。

この場合、所定値Ｘ３と所定値Ｘ４の大小関係はＸ３＜Ｘ４である。また、所定値Ｘ３は次回走行開始するまで、即ち、所定時間ｔ３で室外熱交換器７の除霜が終了する上限回転数であり、予め実験により求めておく。また、所定値Ｘ４はバッテリに充電していない状態で、比較的早期に除霜を終了させることができる上限回転数である。更に、これら所定値Ｘ３、Ｘ４は充電状態での所定値Ｘ１、Ｘ２、又は、所定値Ｙ１、Ｙ２とそれぞれ同一でも良いが、それらよりもそれぞれ低い値にするとよい（Ｘ３＜Ｘ１、且つ、Ｘ４＜Ｘ２、或いは、Ｘ３＜Ｙ１、且つ、Ｘ４＜Ｙ２）。それにより、除霜に要する時間は充電状態よりも延びるものの、圧縮機２によるバッテリの電力消費を抑制することができる。

一方、バッテリの充電残量が所定値Ｃ１未満である場合、コントローラ３２はステップＳ８からステップＳ１２に進み、圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｙ３として除霜モードを実行する。この所定値Ｙ３は所定値Ｘ３より低い値であって（Ｙ３＜Ｘ３）、除霜を行ってもバッテリの電力が枯渇しない上限回転数であり、予め実験により求めておくものであるが、車両用空気調和装置によっては零とする場合も考えられる。所定値Ｙ３が零ということは、圧縮機２は停止されるので、除霜モードを実行しないことを意味する。

このように、コントローラ３２が車両の駐車状態において室外熱交換器７の除霜を行う際、バッテリの充電残量が所定値Ｃ１未満である場合には、所定値Ｃ１以上である場合に比して除霜時における圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを下げる方向で変更することで、バッテリの充電残量が少ない場合には、室外熱交換器７の除霜に伴う電力消費を抑え、或いは、無くして（上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを零とした場合）、車両が走行できなくなる不都合を回避することができるようになる。

また、この場合の実施例でも次回走行開始するまでに室外熱交換器７の除霜が終了するように圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを変更するようにしているので、次回走行開始するまでの時間が分かっている場合には、走行開始するまでに室外熱交換器７の除霜を終えておくことができるようになる。

（１０−３）車両の走行状態において除霜モードを実行する場合の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定
次に、図１２を参照しながら、車両が走行状態（停車状態を含む）であるときに除霜モードを実行する際の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定について説明する。車両が走行状態である場合、走行用モータも電力を消費していると共に、バッテリも充電器に接続されていない。従って、圧縮機２を駆動することは、走行用モータに加えてバッテリの電力を消費することになる。

そこで、コントローラ３２は図１２のフローチャートのステップＳ１３でバッテリの充電残量が所定値Ｃ２以上であるか否か判断する。この所定値Ｃ２は例えば前述した駐車状態での所定値Ｃ１より多い値である。このバッテリの充電残量に関する情報も車両側からコントローラ３２に供給される。現在のバッテリの充電残量が所定値Ｃ２以上ある場合には、ステップＳ１３からステップＳ１４に進み、先ず、グリルシャッタ３０を閉じる。これにより、室外熱交換器７には走行風は流入しなくなり、除霜時の室外熱交換器７の温度上昇が走行風で阻害される不都合を解消することができるようになるので、除霜をより早期に終了させることができるようになる。

次に、ステップＳ１５に進んで圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ５として除霜モードを実行する。また、この所定値Ｘ５は駐車状態での所定値Ｘ４や所定値Ｘ３よりも低い値とするとよい。それにより、走行状態では駐車状態よりも除霜に要する時間は延びるものの、圧縮機２の駆動によるバッテリの電力消費をできるだけ抑制することができるようになる。

一方、バッテリの充電残量が所定値Ｃ２未満である場合、コントローラ３２はステップＳ１３からステップＳ１６に進み、圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ６として除霜モードを実行する。この所定値Ｘ６は所定値Ｘ５より低い値であって（Ｘ６＜Ｘ５）、除霜を行ってもバッテリの電力が枯渇しない上限回転数であり、予め実験により求めておくものであるが、装置によっては零である場合もある。所定値Ｘ６が零ということは、圧縮機２は停止されるので、除霜モードを実行しないことを意味する。

このように、コントローラ３２が車両の走行状態において室外熱交換器７の除霜を行う際、バッテリの充電残量が所定値Ｃ２未満である場合には、所定値Ｃ２以上である場合に比して除霜時における圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを下げる方向で変更することで、バッテリの充電残量が少ない場合には、室外熱交換器７の除霜に伴う電力消費を抑え、或いは、無くして（上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを零とした場合）、車両が走行できなくなる不都合を回避することができるようになる。

（１０−４）除霜モードを開始した後の室外熱交換器７の温度上昇の状況に基づく圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定（その１）
ここで、室外熱交換器７が着氷状態である場合には、除霜に或る程度の電力量を投入しても室外熱交換器７の温度上昇は鈍化する。このような場合に室外熱交換器７を完全に除霜するには、多大な電力量が必要となり、バッテリの充電状態である場合を除き、バッテリの充電残量が枯渇してしまう危険性があるので、却って除霜を行わないほうが、効率的なエネルギー使用となる場合もある。

そこで、コントローラ３２は、例えば車両の駐車状態や走行状態において、室外熱交換器７の除霜モードを開始した後（室外熱交換器７の除霜中）、圧縮機２の消費電力量が所定値Ｗ１以上となった時点で、室外熱交換器温度ＴＸＯと所定の除霜終了温度ＤＥＦｅｎｄとの差が所定値ΔＴ１より大きい場合、所定値ΔＴ１以下である場合に比して圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを下げる方向で変更する。この変更した上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉは零も含まれる。

これにより、室外熱交換器７が着氷状態等である場合に、室外熱交換器７の除霜に伴う電力消費を抑え、或いは、無くして（上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを零とした場合）、無用なバッテリの電力消費を回避することができるようになる。

（１０−５）除霜モードを開始した後の室外熱交換器７の温度上昇の状況に基づく圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定（その２）
次に、図１３のフローチャートを参照しながら、除霜モードを開始した後の室外熱交換器７の温度上昇の状況に基づく圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定制御の他の例を説明する。この場合、同様に車両の駐車状態や走行状態において室外熱交換器７の除霜を開始した後（室外熱交換器７の除霜中）、コントローラ３２は図１３のフローチャートのステップＳ１７で圧縮機２の消費電力量が所定値Ｗ１以上となったか否か判断する。そして、消費電力量が所定値Ｗ１以上となった時点でステップＳ１８に進み、例えば除霜モードを開始してから現時点までの室外熱交換器温度ＴＸＯの上昇率が所定値ｄＴＸＯ１以上か否か判断する。

ステップＳ１８で室外熱交換器温度ＴＸＯの上昇率が所定値ｄＴＸＯ１以上である場合、コントローラ３２はステップＳ１９に進んで圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ７とし、除霜モードを実行する。この所定値Ｘ７は例えば前述した所定値Ｘ３（駐車状態）や所定値Ｘ５（走行状態）と同様の値である。一方、ステップＳ１８で室外熱交換器温度ＴＸＯの上昇率が所定値ｄＴＸＯ１未満である場合、コントローラ３２はステップＳ１８からステップＳ２０に進んで圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ８とし、除霜モードを実行する。この所定値Ｘ８は所定値Ｘ７より低い値であり（Ｘ８＜Ｘ７）、零も含まれる。

この例によっても、室外熱交換器７が着氷状態等である場合に、室外熱交換器７の除霜に伴う電力消費を抑え、或いは、無くして（上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを零とした場合）、無用なバッテリの電力消費を回避することができるようになる。

（１０−６）除霜モードを実行するときに省電力での運転や静音運転が設定されている場合の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定
ここで、空調操作部５３で使用者により省電力での運転や静音運転が設定されている場合について、図１４を参照しながら説明する。前述した如く、コントローラ３２は除霜モードにおいて、車両の状態に応じた圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉの決定を行うものであるが、空調操作部５３で省電力での運転（所謂エコモード）や静音運転（所謂静音モード）が設定されている場合（車両側で設定される場合も含む）には、それらを全うするように更に上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを変更する。

即ち、コントローラ３２は図１４のステップＳ２１で、省電力での運転が設定（ＯＮ）されているか否か判断し、設定（ＯＮ）されている場合には、ステップＳ２２に進んで圧縮機２の圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｘ９とし、除霜モードを実行する。この所定値Ｘ９は前述した所定値Ｘ１（充電状態）や所定値Ｘ３（駐車状態）、所定値Ｘ５（走行状態）よりも低い値とする。

一方、ステップＳ２１で省電力での運転が設定されていない場合、コントローラ３２はステップＳ２３に進み、今度は静音運転が設定（ＯＮ）されているか否か判断する。ステップＳ２３で静音運転が設定（ＯＮ）されている場合には、コントローラ３２はステップＳ２４に進み、圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｙ４として除霜モードを実行する。また、ステップＳ２３で静音運転が設定されていない場合には、ステップＳ２５に進み、圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを所定値Ｚとして除霜モードを実行する。この所定値Ｚと所定値Ｙ４、所定値Ｘ９の関係は、Ｘ９＜Ｙ４＜Ｚであり、所定値Ｚは例えば前述した車両の各状態における所定値Ｘ１（充電状態）や所定値Ｘ３（駐車状態）、所定値Ｘ５（走行状態）と同様の値である。即ち、省電力での運転及び静音運転が設定されていない場合には、上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを変更しない。

このように、省電力での運転が設定されている場合、コントローラ３２が省電力での運転が設定されていない場合に比して、除霜時における圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを下げる方向で変更するようにすれば、車両の省電力での運転に効果的に寄与することができるようになる。

また、コントローラ３２が、静音運転が設定されている場合、当該静音運転が設定されていない場合に比して、除霜時における圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを下げる方向で変更するようにすれば、例えば車中での仮眠中や住宅密集地を走行する際等に、圧縮機２から生じる騒音レベルを低くして、静音性を確保することができるようになる。

（１１）除霜モードの実施可否のマニュアル設定
また、実施例の車両用空気調和装置１は、コントローラ３２に接続された空調操作部５３への所定の入力操作により、前述した如き室外熱交換器７の除霜モードを実施するか否か、マニュアルで選択することができるように構成されている。これにより、例えば室外熱交換器７の除霜よりも車室内の空調を優先した場合等、使用者の都合に合わせて室外熱交換器７の除霜を行うか否かが選択できるようになるので、利便性が向上する。

以上詳述した如く本発明では、コントローラ３２が圧縮機２から吐出された高温冷媒を室外熱交換器７に流して除霜すると共に、車両の状態に応じて、除霜時における圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを決定するようにしたので、実施例の如く停車状態を含む車両の走行状態、車両の駐車状態、バッテリの充電状態等の車両の状態に応じて圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを決定することで、車両の状態にあった除霜時の圧縮機制御を行い、室外熱交換器７の除霜に必要以上の電力を消費してしまう不都合を未然に回避することが可能となる。これにより、車両の航続可能距離を延ばしながら、快適な車室内空調を実現することができるようになる。

ここで、上述した実施例では車両の状態に応じて上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを決定するための判断条件を変更するようにしたが、請求項１の発明ではそれに限らず、例えば車両の走行状態では除霜モードでの圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを最も低い値Ａ１（例えば、３５００ｒｐｍ等）とし、バッテリの充電状態では最も高い値Ａ３（例えば、５０００ｒｐｍ等）とし、車両の駐車状態ではそれらの中間の値Ａ２（例えば、４０００ｒｐｍ等）とするようにしてもよい。

前述した如く、車両の駐車状態ではバッテリを充電していないために充電残量を考慮する必要があり、車両の走行状態ではバッテリの電力消費が多いためにバッテリの枯渇を危惧する必要がある。また、バッテリの充電状態ではバッテリの枯渇を危惧する必要は無いので、上記の如く車両の状態に応じて圧縮機２の制御上の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを変更することにより、車両の航続可能距離を延ばしながら、快適な車室内空調を実現することが可能となる。

尚、実施例では車両の走行状態、駐車状態、バッテリの充電状態に応じて除霜モードでの圧縮機２の上限回転数ＥＣＮｐｄＬｉｍＨｉを決定するようにしたが、請求項１乃至請求項４の発明では何れか二つの組み合わせでもよい。

また、実施例では暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する車両用空気調和装置１について本発明を適用したが、それに限らず、暖房モードのみ行うものにも本発明は有効である。

更に、上記実施例で説明した冷媒回路Ｒの構成や各数値はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。

１ 車両用空気調和装置
２ 圧縮機
３ 空気流通路
４ 放熱器
６ 室外膨張弁
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
１７、２０、２１、２２ 電磁弁
３０ グリルシャッタ
３２ コントローラ（制御装置）
５３ 空調操作部
Ｒ 冷媒回路

Claims (14)

1. 車両に搭載されたバッテリから給電されて冷媒を圧縮する圧縮機と、
   冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
   車室外に設けられた室外熱交換器と、
   制御装置を備え、
   該制御装置により、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させて前記車室内を暖房する車両用空気調和装置において、
   前記制御装置は、前記圧縮機から吐出された高温冷媒を前記室外熱交換器に流して除霜すると共に、
   車両の状態に応じて、前記除霜時における前記圧縮機の制御上の上限回転数を決定することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記車両の状態は、停車状態を含む前記車両の走行状態、前記車両の駐車状態、前記バッテリの充電状態のうちの二つ、又は、全てであることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記制御装置は、前記車両の状態に応じて前記除霜時における前記圧縮機の制御上の上限回転数を決定するための判断条件を変更することを特徴とする請求項２に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記圧縮機の制御上の上限回転数を決定するための判断条件は、前記バッテリを充電する際の充電方式、前記バッテリの充電残量、次回走行開始するまでの時間、除霜中における前記室外熱交換器の温度上昇の状況、省電力での運転が設定されているか否か、静音運転が設定されているか否か、のうちから選択されることを特徴とする請求項３に記載の車両用空気調和装置。
5. 前記制御装置は、前記バッテリの充電状態において前記室外熱交換器の除霜を行う際、急速充電方式である場合には、普通充電方式の場合に比して前記圧縮機の制御上の上限回転数を上げる方向で変更することを特徴とする請求項４に記載の車両用空気調和装置。
6. 前記制御装置は、前記車両の走行状態、及び／又は、前記車両の駐車状態において前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記バッテリの充電残量が所定値未満である場合には、所定値以上である場合に比して前記除霜時における前記圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の車両用空気調和装置。
7. 前記制御装置は、前記車両の駐車状態、及び／又は、前記バッテリの充電状態において前記室外熱交換器の除霜を行う際、次回走行開始するまでに前記室外熱交換器の除霜が終了するように前記圧縮機の制御上の上限回転数を変更することを特徴とする請求項４乃至請求項６のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
8. 前記制御装置は、前記室外熱交換器の除霜中に前記圧縮機の消費電力量が所定値以上となった時点で、前記室外熱交換器の温度と所定の除霜終了温度との差が所定値より大きい場合、所定値以下である場合に比して前記圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする請求項４乃至請求項７のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
9. 前記制御装置は、前記室外熱交換器の除霜中に前記圧縮機の消費電力量が所定値以上となった時点で、前記室外熱交換器の温度上昇率が所定値未満である場合、所定値以上である場合に比して前記圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする請求項４乃至請求項７のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
10. 前記制御装置は、前記省電力での運転が設定されている場合、当該省電力での運転が設定されていない場合に比して、前記除霜時における前記圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする請求項４乃至請求項９のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
11. 前記制御装置は、前記静音運転が設定されている場合、当該静音運転が設定されていない場合に比して、前記除霜時における前記圧縮機の制御上の上限回転数を下げる方向で変更することを特徴とする請求項４乃至請求項１０のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
12. 前記室外熱交換器への走行風の流入を阻止するためのグリルシャッタを備え、
    前記制御装置は、前記車両の走行状態において前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記グリルシャッタを閉じることを特徴とする請求項２乃至請求項１１のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
13. 前記制御装置は、前記車両の状態に応じて前記除霜時における前記圧縮機の制御上の上限回転数を変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空気調和装置。
14. 前記制御装置は、所定の入力操作により、前記室外熱交換器の除霜実施の可否を選択可能とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。

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