JP5668704B2 - 車両空調システム - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機を用いて蒸発器に冷媒を送り空調すると共に電池を冷却する車両空調システムに関するものである。

従来、特許文献１に記載の電池温度制御装置が知られている。この特許文献１には、電池の空調に車室内空調用の冷媒を用いる考え方が開示されている。また、電池の加温に要する電力量を低減するために、電池用冷媒流路に強電系部品であるＤＣ／ＤＣコンバータと充電器が配置されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータと充電器からの排熱を利用して電池に供給される冷媒を加熱している。また、電池を迂回して冷媒を循環させるバイパス流路を有している。これにより、電池の加温に要する電力量を削減することができる。

特開２０１０−２７２２８９号公報

上記特許文献１のように、空調用の冷媒を活用して電池を冷却する場合においては、電動圧縮機から吐出された冷媒は、車室内のみを空調するだけでなく、電池も空調しなければならないため、電動圧縮機消費電力が大きくなる。その結果、電池冷却を行う時、同時に冷却している車室内空調用の蒸発器温度の方が下がりすぎ、蒸発器表面の水分が氷結するフロストが起きることがある。フロストが発生すると、蒸発器を空調風が通過できなくなり吹出口から空調風が出なくなったり、凍結臭が発生したりする可能性がある。凍結臭は、氷結した水分の表面に臭い成分が付着することで発生する。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、電池冷却中も、蒸発器のフロストを防止できると共に、電動圧縮機消費電力を少なくできる車両用空調システムを提供することにある。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮する電動圧縮機（２）、電動圧縮機（２）で圧縮された冷媒を蒸発させて冷却され車両の室内へ送風される空調風を冷却する蒸発器（８）、冷媒により冷却される電池（１０１）、および少なくとも電動圧縮機（２）の制御を行う制御装置（５０）を備え、制御装置（５０）は、電池（１０１）の冷却と蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている時、蒸発器（８）の温度の低下に伴い電動圧縮機（２）から吐出される冷媒の吐出量を少なくする吐出量減少手段（Ｓ１０１０、Ｓ１０１３）（Ｓ１３０１、Ｓ１３１６）を有し、制御装置（５０）は、電動圧縮機（２）で電池（１０１）の冷却と蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている場合に蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第１所定温度より低くなったときに電動圧縮機（２）を停止させ、電動圧縮機（２）で電池（１０１）の冷却を行わず蒸発器（８）の冷却を行っている場合に蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第２所定温度より低くなったときに電動圧縮機（２）を停止させる圧縮機停止手段（Ｓ１３０３）を有し、第１所定温度は第２所定温度よりも低いことを特徴としている。

この発明によれば、電池の冷却と蒸発器の冷却とを同時に行っている場合、蒸発器の温度の低下に伴い電動圧縮機の吐出量を少なくするから、蒸発器のフロストを防止しつつ、電動圧縮機の消費動力を少なくできる。また、電池（１０１）の冷却と蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている場合の電動圧縮機停止温度である第１所定温度は、電動圧縮機で蒸発器の冷却のみを行っている場合の電動圧縮機停止温度である第２所定温度よりも低いから、電動圧縮機で蒸発器の冷却のみを行っている場合に車両の室内における空調負荷の減少によるフロストの発生を防止することができる。

請求項２に記載の発明では、冷媒を圧縮する電動圧縮機（２）、電動圧縮機（２）で圧縮された冷媒を蒸発させて冷却され車両の室内へ送風される空調風を冷却する蒸発器（８）、冷媒により冷却される電池（１０１）、および少なくとも電動圧縮機（２）の制御を行う制御装置（５０）を備え、制御装置（５０）は、電池（１０１）の冷却と蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている時、蒸発器（８）の温度の低下に伴い電動圧縮機（２）から吐出される冷媒の吐出量を少なくする吐出量減少手段（Ｓ１０１０、Ｓ１０１３）（Ｓ１３０１、Ｓ１３１６）を有し、更に、蒸発器（８）に送風する送風機（２１）を有し、制御装置（５０）は、車両の速度が低速か高速かを判定する車速判定手段（Ｓ１００３、Ｓ１３０６）と、車両の速度が低速と判定された時に、送風機（２１）の送風量に応じて電動圧縮機（２）の最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）を決定する第１最高回転数決定手段（Ｓ１００４、Ｓ１３０７）と、車両の速度が高速と判定された時に、送風機（２１）の送風量に応じて決定された最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）よりも高い回転数に電動圧縮機（２）の最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）を決定する第２最高回転数決定手段（Ｓ１００５、Ｓ１３０８）と、電池（１０１）の冷却と蒸発器（８）の冷却を同時に行っていない時に、最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）を使用して電動圧縮機（２）の目標回転数を決定する目標回転数決定手段（Ｓ１０１１、Ｓ１３１２）と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、電池の冷却と蒸発器の冷却とを同時に行っている場合、蒸発器の温度の低下に伴い電動圧縮機の吐出量を少なくするから、蒸発器のフロストを防止しつつ、電動圧縮機の消費動力を少なくできる。また、低速時は送風機の送風量に応じて電動圧縮機の最高回転数を決定するから車室内の騒音が大きくなりすぎないように電動圧縮機を駆動することができる。また、高速時においては走行騒音により電動圧縮機の騒音がかき消されるから、低速時に送風機の送風量に応じて決定する最高回転数よりも高い最高回転数を用いて目標回転数を決定することができる。従って、十分に車両の室内における空調を行いながら騒音の発生を抑制できる。

請求項３に記載の発明では、制御装置（５０）は、電動圧縮機（２）で電池（１０１）の冷却と蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている場合に蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第１所定温度より低くなったときに電動圧縮機（２）を停止させ、電動圧縮機（２）で電池（１０１）の冷却を行わず蒸発器（８）の冷却を行っている場合に蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第２所定温度より低くなったときに電動圧縮機（２）を停止させる圧縮機停止手段（Ｓ１３０３）を有し、第１所定温度は第２所定温度よりも低いことを特徴としている。

この発明によれば、電池（１０１）の冷却と蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている場合の電動圧縮機停止温度である第１所定温度は、電動圧縮機で蒸発器の冷却のみを行っている場合の電動圧縮機停止温度である第２所定温度よりも低いから、電動圧縮機で蒸発器の冷却のみを行っている場合に車両の室内における空調負荷の減少によるフロストの発生を防止することができる。

請求項４に記載の発明では、制御装置（５０）は、電動圧縮機（２）で電池（１０１）の冷却を行わず蒸発器（８）の冷却を行っている時に、蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第２所定温度より低くなり蒸発器（８）の温度（ＴＥ）と目標蒸発器温度（ＴＥＯ）との関係が所定関係式を満たす場合に電動圧縮機（２）を停止させる圧縮機停止手段（Ｓ１３０３）を有することを特徴としている。

この発明によれば、電池（１０１）の冷却を行っていない時は、蒸発器（８）の温度（ＴＥ）と目標蒸発器温度（ＴＥＯ）との関係が所定関係式（例えばＴＥＯ−ＴＥ＞１）を満たす時に電動圧縮機を停止させるから、電動圧縮機で電池の冷却を行っている場合においても行っていない場合においても車両の室内における空調負荷の減少により蒸発器にフロストが発生することを確実に防止することができると共に、目標蒸発器温度（ＴＥＯ）を考慮して電動圧縮機の停止を行うことができる。

請求項５に記載の発明では、制御装置（５０）は、電池（１０１）の温度に応じて電動圧縮機（２）の回転数を決定する手段（Ｓ１０１２）を有すると共に、蒸発器（８）の温度に応じて電動圧縮機（２）の回転数を決定する手段（Ｓ１０１３）を有し、決定された回転数のいずれか小さい方で電動圧縮機（８）を制御する手段（Ｓ１０１４）を有することを特徴としている。

この発明によれば、電池の温度に応じて電動圧縮機の回転数を決めると共に、蒸発器の温度が下がりすぎた時は電動圧縮機の回転数を蒸発器の温度に応じて決定して電動圧縮機から吐出される冷媒の吐出量を少なくすることにより、フロストを防止しつつ、電池の冷却を行って電池の温度上昇を軽減することができる。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

本発明の第１実施形態における車両用空調システムのＣＯＯＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。 上記実施形態におけるＨＯＴサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。 上記実施形態におけるＤＲＹ ＥＶＡサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。 上記実施形態におけるＤＲＹ ＡＬＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。 上記実施形態における各サイクルを切替える電磁弁および三方弁の動作状態を示す図表である。 上記実施形態におけるエアコンＥＣＵへの電磁弁等の接続を示すブロック構成図である。 上記実施形態におけるエアコンＥＣＵによる基本的な制御処理を示したフローチャートである。 図７のサイクル・ＰＴＣ選択処理を示すフローチャートである。 図７のブロワ電圧決定処理を示すフローチャートである。 図７の圧縮機回転数等決定処理を示すフローチャートである。 図１０に示す圧縮機回転数変化量決定処理の詳細を示す一部フローチャートである。 上記実施形態に用いる目標蒸発器温度と目標吹出温度との関係を示す特性図である。 本発明の第２実施形態における圧縮機回転数等決定処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における車両用空調システムの冷媒の流れを説明する一部模式図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図１２を用いて詳細に説明する。第１実施形態は、蒸気圧縮式冷凍機をハイブリッド車両用の空調装置と電池冷却装置からなる車両用空調システムに適用したものである。

ハイブリッド車両は、ガソリン等の液体燃料を爆発燃焼させて動力を発生させる走行用内燃機関をなすエンジン３０（図１）、走行補助用電動機機能および発電機機能を備える図示しない走行補助用の電動発電機、エンジン３０への燃料供給量や点火時期等を制御するエンジン用電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵ６０（図６）ともいう）、電動発電機やエンジンＥＣＵ６０等に電力を供給する電池（車載用蓄電装置）１０１、電動発電機の制御および無断変速機等の制御を行うと共にエンジンＥＣＵ６０に制御信号を出力するハイブリッド電子制御装置（以下、ハイブリッドＥＣＵ７０（図６）ともいう）を備えている。

したがってハイブリッド車両は、走行するための駆動源としてエンジン３０と電動発電機とを有する。ハイブリッドＥＣＵ７０は、電動発電機およびエンジン３０のいずれの駆動力を駆動輪に伝達するかの駆動切替えを制御する機能、および電池１０１の充放電を制御する機能を備えている。

また電池１０１は、車載用蓄電装置であって、車室内空調、走行等によって消費した電力を充電するための充電装置を備えており、例えばニッケル水素蓄電池、リチウムイオン電池等が用いられる。この充電装置は、電力供給源としての電気スタンドや商業用電源（家庭用電源）に接続されるコンセントを備えており、このコンセントに電源供給源を接続することにより、電池の充電を行うこともできる。

車両用空調システム１００は、乗員の乗車前に行われる車室内空調運転（以下、乗車前空調運転またはプレ空調運転という）が実施可能な空調システムである。車両のユーザーが、乗車前空調運転を行いたいときに携帯する携帯機５２（図６）を操作すると、制御装置をなすエアコンＥＣＵ５０は、携帯機５２から送信される乗車前空調運転の命令信号を受信し、所定のプログラムによる演算を行って乗車前空調運転を実行するものである。

ユーザーは、車両に乗車しようとする前に車室内の空調環境を快適にしておくために、携帯機５２を操作して、車両の空調システムに対して乗車前空調運転の指令を送信する。この乗車前空調運転は、原則として、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態であること、あるいはエアコンＥＣＵ５０に対して乗員が乗車している信号が送信されていないことが許容条件となる。

図１から図４に示す各サイクルにおいて、各電磁弁１１〜１４および三方弁４の動作状態を図５の図表に示している。また、図１から図４において、各サイクルにおける冷媒が流れる経路は太字実線で示し、冷媒が流れない経路は破線で示している。図１において、車両用空調システム１００は、アキュムレータ式冷凍サイクルであるヒートポンプサイクル１（以下、単にヒートポンプとも言う）を用いた装置であり、車室内に送風空気を導く空調ケース２０、この空調ケース２０内に空気を導入して車室内へ送る室内用ブロワ２１（空調用送風機、又は単に送風機ともいう）、および図６のように、エンジンＥＣＵ６０に接続されたエアコン電子制御装置（以下、エアコンＥＣＵ５０ともいう）を備える。

送風機２１は、ブロワケース（図示せず）、ファン、ブロワモータよりなり、このブロワモータへの印加電圧に応じて、ブロワモータの回転速度が決定される。ブロワモータへの印加電圧は、上記エアコンＥＣＵ５０からの制御信号に基づいている。この結果、送風量がエアコンＥＣＵ５０により制御される。

送風機２１のブロワケースの一方側には、空気を取り入れる空気取入口として、車室内空気（内気）を導入する内気導入口（図示せず）と、車室外空気（外気）を導入する外気導入口（図示せず）とが形成されるとともに、内気導入口と外気導入口との開口割合を調節する内外気切替手段を成す内外気切替ドア２５（図６）が設けられている。

送風機２１よりも送風空気の下流側における空調ケース２０内の通風路には、上流側から下流側に進むにしたがい順に、図１の蒸発器８（冷却用熱交換器）、エアミックスドア２２、ヒータコア２３、凝縮器３（加熱用熱交換器）、ＰＴＣヒータ２４（電気式補助熱源）が配置されている。

空調ケース２０の他方側の下流端（図１の上方）は、車両のフロントウィンドウ（窓ガラス）の内表面に向かって送風空気を吐出するデフロスタ吹出口（図示せず）、乗員の上半身に向かって送風空気を吐出するフェイス吹出口（図示せず）、乗員足元に向かって送風空気を吐出するフット吹出口（図示せず）に接続されている。

蒸発器８は、送風機２１直後の通路（通風路）全体を横断するように配置されており、送風機２１から吹き出された空気全部が通過するようになっている。蒸発器８は、ＣＯＯＬサイクル運転時や除湿サイクル運転時において、内部を流れる冷媒の吸熱作用によって、送風空気を除湿したり冷却したりする冷却用熱交換器として機能する。

ヒータコア２３は、少なくともその伝熱部分が空調ケース２０内の温風側通路のみに位
置するように蒸発器８よりも送風空気の下流側に配置されている。ヒータコア２３は、Ｈ
ＯＴサイクル運転時において、内部を流れるエンジン３０の冷却水の熱（水温）を利用して、周囲の空気を加熱する加熱用熱交換器として機能する。

凝縮器３は、少なくともその伝熱部分が、空調ケース２０内の温風側通路のみに位置して配置されており、ヒータコア２３よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。凝縮器３はＨＯＴ（暖房）サイクル運転時、除湿サイクル運転時およびＣＯＯＬサイクル運転時において内部を流れる冷媒の放熱作用によって温風側通路を流れる送風空気を加熱する熱交換器として機能する。

ＰＴＣ（positive temperature coefficient）ヒータ２４は、少なくともその伝熱部分が温風側通路のみに位置して設置されており、凝縮器３よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。ＰＴＣヒータ２４は、ＨＯＴサイクル運転（ヒートポンプ運転）やＣＯＯＬサイクル運転（クーラ運転）において、温風側通路を流れる送風空気を加熱する補助的な加熱手段である。ＰＴＣヒータ２４は、複数本の通電発熱素子部を備え、スイッチまたはリレーにて任意の本数の通電発熱素子部に通電されることによって発熱し、周囲の空気を暖めることができる。

この通電発熱素子部は、耐熱性を有する樹脂材料（例えば、６６ナイロンやポリブタジエンテレフタレート等）で成形された樹脂枠の中にＰＴＣ素子を嵌め込むことにより構成したものである。また、ＰＴＣヒータ２４は、さらに通電発熱素子部からの発熱を伝達する熱交換フィン部を有してもよい。この熱交換フィン部は、アルミニウムの薄板を波形状に成形したコルゲートフィンと、このコルゲートフィンを一定の形状に保つとともにＰＴＣ素子や電極板との接触面積を確保するアルミニウムプレートとを有している。コルゲートフィンとアルミニウムプレートとは、ろう付により接合されている。

蒸発器８よりも下流側であってヒータコア２３や凝縮器３よりも上流側の通風路には、蒸発器８を通過した空気を、凝縮器３を通る空気と凝縮器３を迂回する空気とに分けたり、切り替えたりして、これらの空気の風量比を調整できるエアミックスドア２２が設けられている。

エアミックスドア２２は、アクチュエータ等によりそのドア本***置を変化させることで、空調ケース２０内の二分された通路である温風側通路および冷風側通路のそれぞれの一部または全部を塞ぐことができる。そして、エアミックスドア２２による温風側通路の開度は、温風側通路の横断方向の開口が開放される割合のことであり、０から１００％の範囲で調整可能である。また、エアミックスドア２２による冷風側通路の開度は、冷風側通路の横断方向の開口が開放される割合のことであり、０から１００％の範囲で調整可能である。

ヒートポンプは、電動圧縮機（単に圧縮機とも言う）２、凝縮器３、三方弁４、室外熱交換器５、第１膨張弁１０、第２膨張弁７、蒸発器８、アキュムレータ９、および各電磁弁１１〜１４を備える。このヒートポンプは、冷凍サイクル内を流れる冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ、ＣＯ２等）の状態変化を利用することにより、冷房用の蒸発器８と暖房用の凝縮器３によって冷房、暖房および除湿を行うことができる。また、蒸発器８と凝縮器３とは、室外熱交換器５に対して、室内熱交換器を構成する。

ＣＯＯＬサイクル運転時の冷媒は、図１の太字実線の経路を白抜き矢印の向きに流れる。このＣＯＯＬサイクルは、除湿能力が大きく、図１に示すように、冷媒を吸入して吐出する電動圧縮機２と、電動圧縮機２から吐出された冷媒が流入する凝縮器３と、ＣＯＯＬサイクル運転時に、凝縮器３から流入する冷媒が空気と熱交換して放熱する室外熱交換器５と、凝縮器３を流出した冷媒を室外熱交換器５に向かわせる三方弁４と、室外熱交換器５から蒸発器８への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１１と、電磁弁１１によって開放された流路を通ってきた冷媒を減圧する第２膨張弁７とを備える。

更に、ＣＯＯＬサイクルは、第２膨張弁７で減圧された冷媒が蒸発して送風空気を冷却する蒸発器８と、冷媒を気液分離するアキュムレータ９とを備え、これらを配管により環状に接続することにより形成されている。ＣＯＯＬサイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→室外熱交換器５→電磁弁１１→第２膨張弁７→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。

このようにＣＯＯＬサイクル運転経路は、三方弁４を室外熱交換器５側の流路と連通するように切り替えることによって、ＣＯＯＬサイクル運転時に、凝縮器３で送風空気と熱交換して冷却された冷媒が、第１膨張弁１０を通らないで室外熱交換器５に流入し、更に電磁弁１１によって開放された流路を通り、第２膨張弁７で減圧された後、蒸発器８に流入し、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される。

ＣＯＯＬサイクル運転では、凝縮器として機能する室外熱交換器５から、熱が室外に放出され、蒸発器８から熱が吸収される。このとき、凝縮器３も発熱しているが、エアミックスドア２２の位置制御で、車室内空気との熱交換量を少なくすることができる。また、電磁弁１１と第２膨張弁７との間の通路には、逆流防止用の逆止弁１５が設けられている。

電池用熱交換器１０２によって冷却される冷却水（ブライン）によって電池１０１が冷却される。冷却水はウォータポンプ１０３によって電池１０１と電池用熱交換器１０２とを循環する。電池用熱交換器１０２への冷媒の流入は電池用電磁弁１０４によって制御される。

電池の温度は、電池内を流れる冷却水の温度を検出するセンサ信号で判定する。電池が所定温度（４０℃）以上であり高温と判定された場合は、制御装置をなす図示しない電池ＥＣＵ、またはエアコン制御装置５０は、電池用電磁弁１０４を開放し、ウォータポンプ１０３を回転させて電池冷却中の状態とする。このように電池１０１を冷却する電池用熱交換器１０２は、蒸発器８とは並列に接続された冷媒回路に設けられている。よって、電池冷却中は、冷媒流量が電池側に取られるために、蒸発器８による空調風の冷却作用が低下し、空調風の温度が上昇する。

次に、ヒートポンプのＨＯＴサイクル運転時の冷媒は、図２の太字実線の経路を黒塗り矢印の向きに流れる。ＨＯＴサイクルは、暖房性能が大であり、除湿能力無しの運転である。図２に示すように、電動圧縮機２と、ＨＯＴサイクル運転時に電動圧縮機２から吐出された冷媒と空気とを熱交換させて空気を加熱する凝縮器３と、凝縮器３から流入した冷媒を減圧する減圧装置としての第１膨張弁１０と、第１膨張弁１０から室外熱交換器５への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１４と、第１膨張弁１０で減圧された冷媒を蒸発させる室外熱交換器５と、室外熱交換器５から電動圧縮機２への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１２と、アキュムレータ９とを配管により環状に接続することにより、ＨＯＴサイクルが形成されている。

ＨＯＴサイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１４→室外熱交換器５→電磁弁１２→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。また、電磁弁１２とアキュムレータ９との間の通路には、逆流防止用の逆止弁１６が設けられている。

なお、室外空気が極めて低いときは、ＨＯＴサイクルによる暖房は効率が悪いので、ＣＯＯＬサイクルにてエンジン３０を稼動させ、エンジン冷却水（温水）の温度を上げて、ヒータコア２３の熱で車室内が暖房される。また、図２のホットサイクルによる暖房時は、電池用電磁弁１０４が閉じており、ウォータポンプ１０３が回転していない。

次に、第１の除湿（ＤＲＹ ＥＶＡ）サイクル運転時の冷媒は、図３の太字実線の経路を斜線太矢印の向きに流れる。ヒートポンプの第１の除湿サイクルは、暖房性能が小、除湿能力が中レベルの運転であり、例えば、操作パネル５１（図６）の操作等により、暖房能力が小レベルで車室内の除湿を行うときに選択されて実行される。

第１の除湿サイクルは、図３に示すように電動圧縮機２、凝縮器３、第１膨張弁１０、第１膨張弁１０から蒸発器８への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１３、第１膨張弁１０で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器８、およびアキュムレータ９を配管により環状に接続することにより形成されている。

第１の除湿サイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１３→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。この第１の除湿サイクル運転経路は、第１膨張弁１０で減圧された冷媒が室外熱交換器５に流入しないで蒸発器８に流入して送風空気を冷却した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路である。

次に、第２の除湿（ＤＲＹ ＡＬＬ）サイクル運転時の冷媒は、図４の太字実線の経路を斜線太矢印の向きに流れる。ヒートポンプの第２の除湿サイクルは、暖房性能が中レベル、除湿能力が小レベルの運転であり、例えば、操作パネル５１の操作等により、暖房能力が中レベルで車室内の除湿を行うときに選択されて実行される。

第２の除湿サイクルは、図４に示すように第１の除湿サイクル運転経路に加え、第１膨張弁１０と電磁弁１３の間で分岐した冷媒経路を有する。この分岐する冷媒経路は、第１膨張弁１０と電磁弁１３の間の通路から電磁弁１４、室外熱交換器５および電磁弁１２を通り、蒸発器８とアキュムレータ９の間の通路に合流するようになっている。

これにより、第２の除湿サイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１３→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２の経路と、第１膨張弁１０→室外熱交換器５→電磁弁１２→アキュムレータ９の経路とで構成される。

この第２の除湿サイクル運転経路は、第１膨張弁１０で減圧された冷媒が、室外熱交換器５に流入しないで蒸発器８に流入して送風空気を冷却した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路と、室外熱交換器５に流入して空気から吸熱した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路とを有している。

電動圧縮機２は、内蔵された電動機２ａにより駆動され、回転数制御が可能であり、回転数に応じて冷媒吐出流量が可変である。電動圧縮機２はインバータ９０（図６）により周波数が調整された交流電圧が印加されて、その電動機２ａの回転速度が制御される。インバータ９０は車載電池から直流電源の供給を受け、エアコンＥＣＵ５０により制御される。

室外熱交換器５は、エンジンコンパートメント等の車室外に配置されて、外気と冷媒との熱交換を行うもので、室外ファン６から強制的に送風を受けてＨＯＴサイクル運転時には蒸発器として機能し、ＣＯＯＬサイクル運転時には凝縮器として機能する。第１膨張弁１０は固定絞り等の固定式膨張弁（例えばキャピラリチューブ）、定圧式膨張弁、機械式膨張弁等で構成される。第１膨張弁１０は、ＨＯＴサイクル運転時に室外熱交換器５へ供給される冷媒を減圧膨脹させる。

第２膨張弁７は感温筒を備え、蒸発器８出口の冷媒の蒸発状態が適度な過熱度をもつように出口冷媒温度をフィードバックし適切な弁開度によって冷媒流量を制御する温度作動方式を採用している。ＨＯＴサイクルおよび各除湿サイクルでは、第２膨張弁７で減圧された低圧冷媒を蒸発器８で吸熱して蒸発させ、蒸発器８を通過した冷媒をアキュムレータ９に流入させ、アキュムレータ９で蒸発器８の出口冷媒の気液を分離し、アキュムレータ９内のガス冷媒を電動圧縮機２に吸入させる。

蒸発器（エバポレータ）８は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器であり、ＣＯＯＬサイクル運転時に空調風を冷却する部材として機能する。この蒸発器８は、第２膨張弁７で減圧膨脹された低温低圧の冷媒と空気との熱交換を行うことにより、コア部を通過する空気を冷却する。

凝縮器３は、送風空気を加熱する加熱用熱交換器であり、空調ケース２０内で蒸発器８の下流（風下）に配設されて、電動圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒と空気との熱交換を行うことにより、コア部を通過する空気を加熱する。エンジン冷却水用のウォータポンプ３１は、エンジン冷却水が循環する回路に設けられ、エンジン冷却水から成る温水をヒータコア２３に供給する。このヒータコア２３は、凝縮器３と共に送風空気を加熱する加熱器として機能する。

エアミックスドア２２は、蒸発器８からの冷風と凝縮器３等（加熱器）との暖風との混合割合を制御する。アキュムレータ９は、冷凍サイクル内の過剰冷媒を一時蓄えると共に、気相冷媒のみを送り出して、電動圧縮機２に液冷媒が吸い込まれるのを防止する。三方弁４、常開型の電磁弁１１、常閉型の電磁弁１２、常閉型の電磁弁１３、および常開型の電磁弁１４は、流路切替手段であり、これらの上記各サイクルにおける動作状態は図５に示すとおりである。

冷媒圧力センサ４０は、ヒートポンプの高圧側の流路に設けられ、凝縮器３よりも上流の冷媒の高圧圧力、すなわち電動圧縮機２の吐出圧力Ｐｒｅを検出する。また、冷媒吸入温度センサ４１は、室外熱交換器５の冷媒流れの下流側に設けられ、冷媒吸入温度を検出する。

図６のエアコンＥＣＵ５０は、車室内の空調運転を制御する制御手段であり、マイクロコンピュータと、車室内前面に設けられた操作パネル５１上の各種スイッチからの信号や、冷媒圧力センサ４０、冷媒吸入温度センサ４１、内気センサ４２、外気センサ（外気温検出手段）４３、日射センサ４４、入口温度センサ４５等からセンサ信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータに出力信号を送る出力回路とを備えている。

マイクロコンピュータは、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、操作パネル５１等から送信された運転命令に基づいた演算に使用される各種プログラムを有している。

また、エアコンＥＣＵ５０は、上記の各サイクル運転時に、エアコン環境情報、エアコン運転条件情報および車両環境情報を受信してこれらを演算し、電動圧縮機２の設定容量を算出する。そして、エアコンＥＣＵ５０は、演算結果に基づいてインバータ９０に対して制御信号を出力し、インバータ９０によって電動圧縮機２の出力電力量が制御される。

このように乗員による操作パネル５１や携帯機５２の操作によって、空調システムの運転・停止等の操作信号および設定温度等がエアコンＥＣＵ５０に入力されて各種センサの検出信号が入力されると、エアコンＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ６０、ハイブリッドＥＣＵ７０、ナビゲーションＥＣＵ８０等と通信し、各種の演算結果に基づいて、電動圧縮機２、室内用ブロワ（空調用送風機または単に送風機とも言う）２１、室外ファン６、ＰＴＣヒータ２４、三方弁４、電磁弁１１〜１４、内外気切替ドア２５、吹出口切替ドア２６等の各機器の運転を制御する。ナビゲーションＥＣＵ８０は、たとえば自車の位置情報等をエアコンＥＣＵ５０に送信する。

図７は、上記実施形態におけるエアコンＥＣＵ５０による基本的な制御処理を示したフローチャートである。イグニッションスイッチが投入されてエアコンＥＣＵ５０に電源が供給されると図７の制御がスタートする。以降の各ステップに係る処理は、エアコンＥＣＵ５０によって実行されるものである。

（プレ空調判定）
エアコンＥＣＵ５０は、上記の各種センサからの信号、操作パネル５１に設けられた各種操作部材からの信号、または遠隔操作可能な操作手段である携帯機５２からの信号等に基づいて、車室内を空調するように構成されている。車両が継続的に停止して乗員が搭乗していないときには、エアコンＥＣＵ５０は、上記携帯機５２からのプレ空調要求の有無、または予め設定されたプレ空調運転指令を監視している。

図７は、上記実施形態によるエアコンＥＣＵにおける全体制御を示すフローチャートである。この図７のステップＳ１では、携帯機５２からプレ空調要求があった場合、または予め送信入力された空調要求時刻に基づいてプレ空調を開始するタイミングとなった場合には、車両が停止状態であるか否かを判断するとともに、電源電力がプレ空調作動時の要求電力に対し大きいか否か判断する。車両が停止状態であり、電源電力がプレ空調要求電力より大きいことを確認したら、プレ空調の実施を許可するためにプレ空調フラグを立てる。

次に、ステップＳ２で図６のエアコンＥＣＵ５０内のＲＡＭ等に記憶されている各パラメータ等を初期化（イニシャライズ）する。次に、ステップＳ３で操作パネル５１等からのスイッチ信号等を読み込む。次に、ステップＳ４で上記の各種センサからの信号を読み込む。

（ＴＡＯ算出・目標蒸発器温度演算）
次に、ステップＳ５で、ＲＯＭに記憶された下記の数式１を用いて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
（数式１）ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
ここで、Ｔｓｅｔは、温度設定スイッチにて設定された設定温度、Ｔｒは内気センサ４２にて検出された内気温度、Ｔａｍは外気センサ４３にて検出された外気温度、Ｔｓは日射センサ４４にて検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、ＫａｍおよびＫｓは各ゲインであり、Ｃは全体にかかる補正用の定数である。

そして、このＴＡＯおよび上記各種センサからの信号により、エアミックスドア２２のアクチュエータの制御値およびウォータポンプ３１の回転数の制御値等を算出する。また、このステップＳ５では、目標吹出温度ＴＡＯに応じて、目標蒸発器温度ＴＥＯを、目標吹出温度ＴＡＯと目標蒸発器温度ＴＥＯとの関係を規定したマップ（図１２）を用いて決定する。例えば、目標吹出温度ＴＡＯが１０℃になると、それまで一定であった目標蒸発器温度ＴＥＯが目標吹出温度ＴＡＯに比例して大きくなるように設定される。

（サイクル・ＰＴＣ選択）
次に、図７のステップＳ６で、サイクルとＰＴＣヒータ選択との処理を行う。図８は、図７のサイクル・ＰＴＣ選択処理を示すフローチャートである。図８において、ステップＳ８０１において、プレ空調か否かを判定する。プレ空調の場合は、ステップＳ８０２にて外気温が−３℃より低いか否かを判定する。

外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプの効率が悪くなり、かつ、着霜しやすくなるので、ステップＳ８０３にてＰＴＣヒータに通電することによるプレ空調を行う。外気温が−３℃より低くない場合は、ステップＳ８０４にて、自動選択されている吹出口モードがフェイス（ＦＡＣＥ）か否かを判定する。

自動選択されている吹出口モードがフェイスの場合は、ＨＯＴサイクルによる暖房の必要が無いと判断して、ステップＳ８０５にてＣＯＯＬサイクルでのプレ空調を行う。吹出口モードがフェイスでない場合は、ステップＳ８０６にて、ＨＯＴサイクルでのプレ空調を行う。

ステップＳ８０１において、プレ空調か否かを判定して、プレ空調ではないと判定された場合は、ステップＳ８０７にて、外気温が−３℃より低いか否かを判定する。−３℃より低い場合は、ヒートポンプの効率が悪くなり、かつ着霜しやすくなるので、ステップＳ８０８にて、ＣＯＯＬサイクルによる空調を行い、エンジン３０を稼動（エンジンＯＮ）させる。

ステップＳ８０７にて、外気温が−３℃より低いか否かを判定した結果、外気温が−３℃より低くない場合は、ステップＳ８０９にて、吹出口モードがフェイスか否かを判定する。フェイスの場合は、ＨＯＴサイクルの必要が無いと判断して、ステップＳ８１０にてＣＯＯＬサイクルの空調を行う。ステップＳ８０９にて、吹出口モードがフェイスか否かを判定した結果、フェイスでない場合は、ステップＳ８１１にて、ＨＯＴサイクルの空調を行う。

以上のように、たとえばプレ空調フラグが立っており、外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプによる暖房の効率が悪くなり、かつ室外熱交換器５に着霜しやすくなるため、ＰＴＣヒータ２４によるプレ空調を実施するため、ＰＴＣヒータ２４に通電する。また、外気温が−３℃以上の場合は、自動運転での吹出口モードがフェイスモードの場合には、ヒートポンプによる暖房の必要なしと判断して、ＣＯＯＬサイクルによるプレ空調を実施する。外気温が−３℃以上であり、フェイスモード以外の場合には、ＨＯＴサイクルによる暖房のプレ空調を実施する。

プレ空調フラグが立っておらず、プレ空調でなく、外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプによる暖房の効率が悪くなり、かつ、室外熱交換器５に着霜しやすくなるため、ＣＯＯＬサイクルによる空調を実施する。なお、このときは、エンジン３０を稼動し、温水およびヒータコア２３の温度を上昇させるようにする。なお、図１〜図４に示した各サイクルの選定は、操作パネル５１を介して、マニュアル操作でも行うことができる。

（ブロワ電圧決定）
次に、図７に示すステップＳ７において、ＲＯＭに記憶されたマップを用いて目標吹出温度ＴＡＯに対応するブロワ電圧（室内用ブロワ２１のブロワモータに印加する電圧）を決定する。このステップＳ７は、具体的には図９に基づいて実行される。図９は、図７のステップＳ７におけるブロワ電圧決定処理を示すフローチャートである。図９に示すように、ステップＳ９０１において、ブロワ制御がオートか否かを判定する。オートの場合、ステップＳ９０２にて、ベースとなる仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を算出する。

次に、ステップＳ９０３において、ヒータコア２３の水温およびＰＴＣヒータ２４の作動本数に応じて、ウオームアップ風量ｆ（ＴＷ）を算出する。更に、ステップＳ９０４にて、吹出口がフット（ＦＯＯＴ）、バイレベル（Ｂ／Ｌ）、フットデフ（Ｆ／Ｄ）のいずれかであるか否かを判定する。いずれかであるときは、ステップＳ９０５に進み、いずれでもないときは、ステップＳ９０６に進む。

ステップＳ９０５では、ブロワレベルを、その時のｆ（ＴＡＯ）の最小値とｆ（ＴＷ）とを比較し、そのうちの大きい方をブロワレベルとして決定する。次に、ステップＳ９０７では、決定されたブロワレベルをブロワ電圧に変換する。一方、ステップＳ９０６では、ブロワレベルを、ｆ（ＴＡＯ）で決定し、次に、ステップＳ９０８では決定されたブロワレベルをブロワ電圧に変換する。

ステップＳ９０１でブロワ風量の制御がオートでないと判定されたときは、ステップＳ９０９でＬｏからＨｉまでのマニュアル操作で、指定されたブロワレベルに従って４ボルトから１２ボルトの電圧をブロワモータに印加する。

（吸込口モード決定）
次に、図７のステップＳ８で、ＲＯＭに記憶されたマップから、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吸込口モードを決定する。具体的には、周知のように、目標吹出温度ＴＡＯが高いときには、内気循環モードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低いときには、外気導入モードが選択される。

（吹出口モード決定）
次に、図７のステップＳ９で、ＲＯＭに記憶されたマップから、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吹出口モードを周知のように決定する。目標吹出温度ＴＡＯが高いときには、フットモード（ＦＯＯＴ）が選択され、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴ってバイレベルモード（Ｂ／Ｌ）、さらにはフェイスモード（ＦＡＣＥ）の順に選択され、本制御を終了する。

（圧縮機回転数等決定）
次に、図７のステップＳ１０で電動圧縮機回転数等の決定処理を実行する。ステップＳ１０は、具体的には図１０に基づいて決定される。図１０は、図７の電動圧縮機回転数等の決定処理を示すフローチャートである。

以下のフローチャートでは、まず、特開２０００−３１８４３５号公報等に開示されたファジィ制御により、クーラ運転時にフロストを防止するための圧縮機回転数変化量を演算する。次に、ヒートポンプ時に異常高圧を防止するための圧縮機回転数変化量を演算する。以下具体的に図１０および図１１を用いて説明する。図１１に示すマップは、温度偏差Ｅｎと偏差変化量ＥＤＯＴとの関係を示すマップであり、予めＲＯＭに記憶されている。なお、この温度偏差Ｅｎ及び偏差変化量ＥＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数およびルールに基づいて、上記ファジィ制御にて求められる。

図１０および図１１において、ステップＳ１００１において、ＣＯＯＬサイクル時にフロストを防止するための圧縮機回転数変化量ΔｆＣを演算する。まず、エアコンＥＣＵ５０は、ステップＳ１００１において、各種センサの検出信号を用いて算出した目標蒸発器温度ＴＥＯと、実際の蒸発器温度ＴＥ（図示しない蒸発器温度センサによって検出された温度）との温度偏差Ｅｎを以下の数式２を用いて演算する。なお、ＴＥＯは図１２に示すマップに従って目標吹出温度ＴＡＯから求められる。この図１２から判明するように、ＴＥＯは２℃から１０℃の範囲で選ばれる。
（数式２） Ｅｎ＝ＴＥＯ−ＴＥ
さらに、以下の数式３を用いて偏差変化量ＥＤＯＴを演算する。
（数式３） ＥＤＯＴ＝Ｅｎ−Ｅｎ−１
ここで、Ｅｎは、１秒に１回更新されるため、Ｅｎ−１は、Ｅｎに対して１秒前の値と
なる。

さらに、エアコンＥＣＵ５０は、算出したＥｎ及びＥＤＯＴと、図１０のステップＳ１００１に示すマップ（後述する図１１に一例として記載のマップ）とを用いて、１秒前の電動機２ａの「ＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣを算出する。このＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＣＯＯＬサイクル時の熱交換器のフロスト防止に貢献する値である。

次に、図１０および図１１のステップＳ１００２において、同様に、ＨＯＴサイクル時に異常高圧を防止するための圧縮機回転数変化量ΔｆＨを演算する。このステップＳ１００２では、目標圧力ＰＤＯ、高圧圧力Ｐｒｅ（Ｐｒｅは冷媒圧力センサ４０（図１、図６）にて測定した高圧圧力）、偏差Ｐｎ、偏差変化量ＰＤＯＴを用いて、電動圧縮機２の圧縮機回転数変化量ΔｆＨを以下のように求める。

ヒートポンプによるＨＯＴサイクル運転時において、図１０のステップＳ１００２において、先に求められた目標吹出温度ＴＡＯを、冷凍サイクルの高圧側を流れる冷媒の目標圧力ＰＤＯ（以下、単にＰＤＯともいう）に変換する。この変換は、周知の方法を用いればよく、目標吹出温度ＴＡＯを変換用マップでＰＤＯに変換してもよい。

また、目標吹出温度ＴＡＯと、室内用ブロワ２１の風量Ｖによって異なる温度効率φと、凝縮器３の吸入側空気温度とから飽和冷媒温度Ｔｃを求め、この飽和冷媒温度Ｔｃと飽和圧力Ｐｃ（凝縮器３の凝縮圧力）との関係に基づいて、上記飽和冷媒温度Ｔｃに対応する飽和圧力Ｐｃを求めて、この飽和圧力Ｐｃを目標圧力ＰＤＯとしてもよい。次に、目標圧力ＰＤＯと、冷媒圧力センサ４０にて検出された高圧圧力Ｐｒｅとの圧力偏差Ｐｎを下記数式４によって算出する。
（数式４） Ｐｎ＝ＰＤＯ−Ｐｒｅ
また、偏差変化量ＰＤＯＴを下記数式５によって算出する。
（数式５） ＰＤＯＴ＝Ｐｎ−Ｐｎ−１
なお、Ｐｎ−１は、偏差Ｐｎの先回の値である。また、ｎは自然数である。

図１１のステップＳ１００２には、圧力偏差Ｐｎと、偏差変化量ＰＤＯＴと、圧縮機回転数変化量ΔｆＨとの関係を示すマップの一例を記載している。次に、このＰｎとＰＤＯＴと、エアコンＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶された図１１に示すマップとを用いて、１秒前の圧縮機回転数ｆｎ−１に対して増減する圧縮機回転数変化量ΔｆＨを求める。なお、この圧力偏差Ｐｎおよび偏差変化量ＰＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＨは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数及び所定のルールに基づいて、ファジィ制御にて求める。

更に、図１０の車速判定手段をなすステップＳ１００３において、車速が３０（ｋｍ／ｈ）を超えているか否かを判定する。車速が３０（ｋｍ／ｈ）以下の低速の場合は、第１最高回転数決定手段をなすステップＳ１００４にて、ブロワ電圧に応じた最高回転数ＩＶＯｍａｘ（ｒｐｍ）を演算する。車速が３０（ｋｍ／ｈ）以上の高速走行で騒音や振動が気にならない場合は、第２最高回転数決定手段をなすステップＳ１００５にて圧縮機最高回転数ＩＶＯｍａｘ＝７０００（ｒｐｍ）を設定する。

次に、ステップＳ１００６にて、クーラ（つまりＣＯＯＬサイクル）か否かを判定する。クーラの場合は、ステップＳ１００７にてΔｆとしてΔｆＣを選択することで、フロスト防止できる。ヒートポンプサイクル（つまりＨＯＴサイクル）の場合は、ステップＳ１００８にて、ΔｆとしてΔｆＨを選択することで、異常高圧防止を図ることができる。

更に、ステップＳ１００９にて、仮の圧縮機回転数ＩＶＯｄが、前回の圧縮機回転数にΔｆを加えた値か、Ｓ１００４で設定されたＩＶＯｍａｘのうちいずれか小さいほうが選択されることで、今回の圧縮機回転数がＳ１００４で設定されたＩＶＯｍａｘで制限される。

次に、ステップＳ１０１０において電池冷却中か否かを判定する。電池冷却中か否かは、図１の電池用電磁弁１０４が開放されて冷媒が電池用熱交換器１０２に流入しており、かつ電池用のウォータポンプ１０３が回転して電池用熱交換器１０２で冷却された冷却水が電池１０１に流れ込んでいる場合を電池冷却中と判定し、そうでない場合を電池冷却中でないと判定する。

ステップＳ１０１０において、電池冷却中でない場合、目標回転数決定手段をなすステップＳ１０１１にて今回の圧縮機の目標回転数をステップＳ１００９で求めた圧縮機回転数ＩＶＯｄに設定する。電池冷却用の冷却水の温度が例えば４０℃を超え、電池冷却中の場合は、ステップＳ１０１２にて、電池温度に応じた圧縮機目標回転数ｆ（ＢＡＴ）を決定する。更に、ステップＳ１０１３では蒸発器のフィン温度（エバフィン温度）に応じた圧縮機最高回転数ＩＶＯｍａｘを決定する。

最後に、ステップＳ１０１４で、今回の圧縮機目標回転数を、ステップＳ１０１２の圧縮機目標回転数ｆ（ＢＡＴ）と、ステップＳ１０１３の圧縮機最高回転数ＩＶＯｍａｘのうちいずれか小さい方の値として決定する。そして、ステップＳ１０１０からステップＳ１０１３、Ｓ１０１４は、電池１０１の冷却と蒸発器８の冷却を同時に行っている時、蒸発器８の温度の低下に伴い電動圧縮機２から吐出される冷媒の最高吐出量を少なくする吐出量減少手段を構成している。

この図１０に示した制御においては、走行性能を確保するために電池冷却を行うが、空調負荷が少ないと、電池１０１（図１）の冷媒回路に対して並列の冷媒回路で冷やしている蒸発器８の温度が下がりすぎてフロストを起こす可能性がある。そのため、基本的には電池温度に応じて圧縮機回転数を決めるが、蒸発器温度が下がりすぎた時には蒸発器温度の低下に応じて圧縮機回転数を制限することにより、フロストを防止しつつ、圧縮機消費電流を少なくできる、これにより電動圧縮機２の電動機２ａに供給される電池１０１の出力電流が減少するため、電池１０１の温度上昇が軽減される。

（各弁ＯＮ／ＯＦＦ決定）
次に、図７のステップＳ１１において、サイクル中の三方弁４および電磁弁１１〜１４等のＯＮまたはＯＦＦ作動について決定する。この制御では、図５に示した各サイクルに対応する各弁の動作状態となるように、各弁の作動をオン、オフする出力信号を決定する。

（制御信号出力）
次に、図７のステップＳ１２において、上記各ステップＳ１〜Ｓ１１で算出または決定された各制御状態が得られるように、エンジンＥＣＵ６０、インバータ９０、ＰＴＣヒータ２４、各種アクチュエータ、三方弁４および電磁弁１１〜１４等に対して制御信号を出力する。そして、図７のステップＳ１３において所定時間の経過を待って、ステップＳ３に戻り、継続して各ステップが実行される。

（第１実施形態の作用）
この第１実施形態では、電池１０１の冷却と蒸発器８の冷却を同時に行っている時、蒸発器温度の低下に伴い、ステップＳ１０１３のように、電動圧縮機２の吐出量を少なくするから、蒸発器８のフィンに水分が氷結するフロストを防止しつつ、電動圧縮機２の消費動力を少なくできる。

また、制御装置５０は、電池温度に応じて電動圧縮機２の回転数を決定する手段Ｓ１０１２を有すると共に、蒸発器温度に応じて電動圧縮機２の回転数を決定する手段Ｓ１０１３を有し、決定されたいずれか小さい方の回転数で電動圧縮機２を制御する手段Ｓ１０１４を有する。これにより、電池温度に応じて圧縮機回転数を決めると共に、蒸発器温度が下がりすぎた時は電動圧縮機２の回転数を蒸発器温度に応じて決定して電動圧縮機２から吐出される冷媒の吐出量を少なくすることができるから、フロストを防止しつつ、電池冷却をおこなうので、電池１０１の温度上昇を軽減することができる。

車速判定手段をなすステップＳ１００３で車速を判定し、低速時は送風機２１の送風量（ブロワ電圧）に応じて電動圧縮機２の最高回転数を決定する第１最高回転数決定手段（ステップＳ１００４）を有するから車室内の騒音が大きくなりすぎないように電動圧縮機２を駆動することができる。一方、高速時においては、走行騒音により電動圧縮機２の騒音がかき消されるので、送風機２１の送風量に応じて決定するよりも高い電動圧縮機２の最高回転数を第２最高回転数決定手段をなすステップＳ１００５で決定することができる。従って、十分に車両の室内における空調を行いながら騒音の発生を抑制できる。

ステップＳ１０１０で電池冷却中と判断されたときに、ステップＳ１０１３において蒸発器温度を監視し、蒸発器温度が所定温度より低くなる場合には、圧縮機回転数を低下させることで、電池冷却中も、蒸発器８のフロストを防止できると共に、圧縮機消費電力を少なくできる。

本発明によらない場合は、走行性能を確保するために電池冷却を行うと、空調負荷が少ない場合に、蒸発器の温度が下がりすぎてフロストを起こす可能性がある。本発明による第１実施形態では、基本的には電池温度に応じて圧縮機回転数を決定するが、蒸発器温度が下がりすぎた時には、圧縮機回転数を制限することにより、フロストを防止しつつ、圧縮機消費電力を少なくできるので、電池の温度上昇も少なくできる。

（第１実施形態の変形例）
なお、図１０のステップＳ１０１２では、電池温度に応じて圧縮機目標回転数ｆ（ＢＡＴ）を演算したが、電池の出力（ｋｗ）または出力電流（アンペア）や、電池冷却用の冷却水の水温・流量、気温、車速、アクセル開度、モータトルク等の他の電池温度に関わる要因で、圧縮機目標回転数ｆ（ＢＡＴ）を決めてもよい。また車両がハイブリッド車でなく電気自動車（ＥＶ）の場合は現時点の電池の残存電力量による走行可能距離に応じて圧縮機目標回転数を決めてもよい。

また、図１０のステップＳ１０１２では、電池温度に応じて圧縮機目標回転数ｆ（ＢＡＴ）を演算し、かつステップをＳ１０１３で、蒸発器フィン温度で最高回転数ＩＶＯｍａｘ２を演算し、次に、ステップＳ１０１４で、電池冷却に必要な今回の目標回転数（ｒｐｍ）をｆ（ＢＡＴ）とＩＶＯｍａｘ２とのうちいずれか小さいほうを選択することで決定したが、ステップＳ１０１２のｆ（ＢＡＴ）を演算せずに、ステップＳ１０１３のＩＶＯｍａｘ２を今回の目標回転数（ｒｐｍ）としても良い。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図１３において、ステップＳ１３０１において、電池１０１を冷却中か否かを判定する。電池１０１の冷却中でない場合、ステップＳ１３０２で目標蒸発器温度ＴＥＯとセンサで検出した蒸発器温度ＴＥとを比較し、蒸発器温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの関係が所定関係式をなす（ＴＥＯ−ＴＥ＞１）を満たす時には、圧縮機停止手段をなすステップＳ１３０３にて、省電力のため、電動圧縮機２を停止する。

一方、ステップＳ１３０１において、電池１０１の冷却中と判定された場合は、ステップＳ１３１５で蒸発器温度ＴＥと−２℃とを比較し、蒸発器温度ＴＥが（ＴＥ＜−２℃）を満たす第１所定温度よりも低くなった時には、ステップＳ１３０３にて、省電力のため、電動圧縮機２を停止する。また、ステップＳ１３１５で蒸発器温度ＴＥが（ＴＥ＜−２℃）を満たさない時には、ステップＳ１３１６にて、蒸発器８のフィン温度（エバフィン温度）に応じて今回の電動圧縮機２の目標回転数を決定する。

このように、図１３において、制御装置をなすエアコンＥＣＵ５０は、蒸発器（８）の温度ＴＥに応じて電動圧縮機２を停止させる圧縮機停止手段であるステップＳ１３０３を有している。そして、電動圧縮機２で電池１０１の冷却と蒸発器８の冷却を同時に行っている時（ステップＳ１３０１においてＹＥＳの時）は、電動圧縮機２で電池１０１の冷却を行わず蒸発器８の冷却を行っている時（ステップＳ１３０１においてＮＯの時）に比べて、蒸発器８の温度ＴＥを低く設定している。また、目標蒸発器温度ＴＥＯは、この実施形態においては図１２のように、２℃から１０℃の範囲内で目標吹出温度ＴＡＯに応じて選定される。

ステップＳ１３０１において、電池冷却中でないとき（ＮＯの時）は、蒸発器温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとが所定関係式をなす（ＴＥＯ−ＴＥ＞１）を満たさない時（ステップＳ１３０２においてＮＯの時）には、ステップＳ１３０４において、特開２０００−３１８４３５号公報等に開示されたファジィ制御により、クーラ運転時にフロストを防止するための圧縮機回転数変更量を演算する。この演算は、図１１のステップＳ１００１と同じである。次に、ステップＳ１３０５において、同様に、ヒートポンプ時に異常高圧を防止するための圧縮機回転数変更量を演算する。この演算は、図１１のステップＳ１００２と同じである。

次に、ステップＳ１３０６において、車速が３０（ｋｍ／ｈ）を超えているか否かを判定する。車速が３０（ｋｍ／ｈ）超えていない低速の場合は、第１最高回転数決定手段を成すステップＳ１３０７にて、ブロワ電圧（送風機風量または回転数に関係する値）に応じた最高回転数ＩＶＯｍａｘを演算する。車速が３０（ｋｍ／ｈ）を超えている高速の場合、第２最高回転数決定手段をなすステップＳ１３０８において、最高回転数ＩＶＯｍａｘを７０００ｒｐｍに設定する。

ステップＳ１３０９では、クーラ（ＣＯＯＬサイクル）か否かを判定する。クーラの場合、ステップＳ１３１０にてΔｆＣを選択することで、フロスト防止できる。ヒートポンプサイクルの場合は、ステップＳ１３１１にて、ΔｆＨを選択することで、異常高圧防止が図れる。

次に、目標回転数決定手段をなすステップＳ１３１２にて、前回の圧縮機回転数に上記Δｆを加えた値と最高回転数ＩＶＯｍａｘの値のうちいずれか小さいほうを選択し、今回の目標回転数とする。これにより、設定されたＩＶＯｍａｘで電動圧縮機２の今回の目標回転数が制限される。

これによれば、車室内の騒音が大きくなりすぎないように電動圧縮機２を駆動することができる。また、高速時においては、走行騒音により電動圧縮機２の騒音がかき消されるから、低速時に送風機２１の送風量に応じて決定するよりも高い最高回転数を用いて目標回転数を決定することができる。従って、十分に車両の室内における空調を行いながら騒音の発生を抑制できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。上述の実施形態では、電池側の冷媒流路のみに電池用電磁弁を設けたが、図１４のように、蒸発器８側にも蒸発器用電磁弁１０７を設けても良い。このように蒸発器用電磁弁１０７と電池用電磁弁１０４を設けて、それら電磁弁１０４、１０７の作動を組み合わせることにより、蒸発器８のみの冷却、電池１０１のみの冷却、蒸発器８および電池１０１の両方の冷却を選択できる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。前述の実施形態では、ハイブリッド自動車に本発明を適用しているが、ハイブリッド自動車に限るものではなく、内燃機関よりなるエンジンの無い電気自動車（ＥＶ）であってもよい。更に、前述の実施形態では、電気式補助熱源としてＰＴＣヒータ２４を採用しているが、これに限定するものではない。電気式補助熱源は、通電されることにより、発熱体等から発熱して周囲の空気や物体を加熱できれば他の装置でもよいし、ＰＴＣヒータ２４を省略しても良い。

また、ヒートポンプサイクルの車両用空調システムを実施形態にて示したが、本発明は、クーラサイクル（エアコンサイクルとも呼ばれる）を使用した車両用空調システムにも適用できる。なお、クーラサイクルとは、ヒータコアでエンジン冷却水温を使用して暖房を行い、かつ高圧、かつ液体の冷媒を車内にある膨張弁で減圧して気化を開始させた状態で空調ケース内の蒸発器へ導き、気化した冷媒を電動圧縮機で圧縮して、空調ケース外部のコンデンサへ送るサイクルである。

次に、上記実施形態では、電動圧縮機から吐出された冷媒を利用して電池の冷却を行っている時は、電池の冷却を行っていない時に比べて、電動圧縮機の最高回転数を高く設定したが、電動圧縮機の回転数を大きくすると電動圧縮機の冷媒吐出量も多くなる。従って、電動圧縮機から吐出された冷媒を利用して電池の冷却を行っている時は、電池の冷却を行っていない時に比べて、電動圧縮機が吐出する冷媒の最高吐出量が多くなるように設定しても同じ結果が得られる。

なお、蒸発器の温度の低下に伴い電動圧縮機から吐出される冷媒の吐出量を少なくするとは、蒸発器の温度の低下に応じて図１０のステップＳ１０１３のように吐出量（最高回転数）を減少させることだけでなく、蒸発器の温度が所定量まで低下したときに、冷媒の吐出量を所定量以下に制限することも含まれる。

２ 電動圧縮機
８ 蒸発器
２１ 送風機
５０ 制御装置
１０１ 電池
Ｓ１０１０、Ｓ１０１３、Ｓ１３０１、Ｓ１３１６ 吐出量減少手段
Ｓ１０１２ 電池温度に応じて電動圧縮機の回転数を決定する手段
Ｓ１０１３ 蒸発器温度に応じて電動圧縮機の回転数を決定する手段
Ｓ１０１４ 小さい方の回転数で電動圧縮機を制御する手段
Ｓ１３０３ 圧縮機停止手段
Ｓ１００３、Ｓ１３０６ 車速判定手段
Ｓ１００４、Ｓ１３０７ 第１最高回転数決定手段
Ｓ１００５、Ｓ１３０８ 第２最高回転数決定手段
Ｓ１０１１、Ｓ１３１２ 目標回転数決定手段
ＩＶＯｍａｘ 最高回転数
ＴＥ 蒸発器の温度

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する電動圧縮機（２）、
   前記電動圧縮機（２）で圧縮された冷媒を蒸発させて冷却され車両の室内へ送風される空調風を冷却する蒸発器（８）、
   前記冷媒により冷却される電池（１０１）、および
   少なくとも前記電動圧縮機（２）の制御を行う制御装置（５０）を備え、
   前記制御装置（５０）は、前記電池（１０１）の冷却と前記蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている時、前記蒸発器（８）の温度の低下に伴い前記電動圧縮機（２）から吐出される前記冷媒の吐出量を少なくする吐出量減少手段（Ｓ１０１０、Ｓ１０１３）（Ｓ１３０１、Ｓ１３１６）を有し、
   前記制御装置（５０）は、前記電動圧縮機（２）で前記電池（１０１）の冷却と前記蒸発器（８）の冷却を同時に行っている場合に前記蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第１所定温度より低くなったときに前記電動圧縮機（２）を停止させ、前記電動圧縮機（２）で前記電池（１０１）の冷却を行わず前記蒸発器（８）の冷却を行っている場合に前記蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第２所定温度より低くなったときに前記電動圧縮機（２）を停止させる圧縮機停止手段（Ｓ１３０３）を有し、前記第１所定温度は前記第２所定温度よりも低いことを特徴とする車両用空調システム。
2. 冷媒を圧縮する電動圧縮機（２）、
   前記電動圧縮機（２）で圧縮された冷媒を蒸発させて冷却され車両の室内へ送風される空調風を冷却する蒸発器（８）、
   前記冷媒により冷却される電池（１０１）、および
   少なくとも前記電動圧縮機（２）の制御を行う制御装置（５０）を備え、
   前記制御装置（５０）は、前記電池（１０１）の冷却と前記蒸発器（８）の冷却とを同時に行っている時、前記蒸発器（８）の温度の低下に伴い前記電動圧縮機（２）から吐出される前記冷媒の吐出量を少なくする吐出量減少手段（Ｓ１０１０、Ｓ１０１３）（Ｓ１３０１、Ｓ１３１６）を有し、
   更に、前記蒸発器（８）に送風する送風機（２１）を有し、
   前記制御装置（５０）は、
   前記車両の速度が低速か高速かを判定する車速判定手段（Ｓ１００３、Ｓ１３０６）と、
   前記車両の速度が低速と判定された時に、前記送風機（２１）の送風量に応じて前記電動圧縮機（２）の最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）を決定する第１最高回転数決定手段（Ｓ１００４、Ｓ１３０７）と、
   前記車両の速度が高速と判定された時に、前記送風機（２１）の送風量に応じて決定された前記最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）よりも高い回転数に前記電動圧縮機（２）の前記最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）を決定する第２最高回転数決定手段（Ｓ１００５、Ｓ１３０８）と、
   前記電池（１０１）の冷却と前記蒸発器（８）の冷却を同時に行っていない時に、前記最高回転数（ＩＶＯｍａｘ）を使用して前記電動圧縮機（２）の目標回転数を決定する目標回転数決定手段（Ｓ１０１１、Ｓ１３１２）と、を有することを特徴とする車両用空調システム。
3. 前記制御装置（５０）は、前記電動圧縮機（２）で前記電池（１０１）の冷却と前記蒸発器（８）の冷却を同時に行っている場合に前記蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第１所定温度より低くなったときに前記電動圧縮機（２）を停止させ、前記電動圧縮機（２）で前記電池（１０１）の冷却を行わず前記蒸発器（８）の冷却を行っている場合に前記蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が第２所定温度より低くなったときに前記電動圧縮機（２）を停止させる圧縮機停止手段（Ｓ１３０３）を有し、前記第１所定温度は前記第２所定温度よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調システム。
4. 前記制御装置（５０）は、前記電動圧縮機（２）で前記電池（１０１）の冷却を行わず前記蒸発器（８）の冷却を行っている時に、前記蒸発器（８）の温度（ＴＥ）が前記第２所定温度より低くなり前記蒸発器（８）の温度（ＴＥ）と目標蒸発器温度（ＴＥＯ）との関係が所定関係式を満たす場合は、前記電動圧縮機（２）を停止させる圧縮機停止手段（Ｓ１３０３）を有することを特徴とする請求項１又は３に記載の車両用空調システム。
5. 前記制御装置（５０）は、前記電池（１０１）の温度に応じて前記電動圧縮機（２）の回転数を決定する決定手段（Ｓ１０１２）を有すると共に、前記蒸発器（８）の温度に応じて前記電動圧縮機（２）の回転数を決定する決定手段（Ｓ１０１３）を有し、決定された回転数のいずれか小さい方で前記電動圧縮機を制御する手段（Ｓ１０１４）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。

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