JP6729313B2 - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、プレ空調を実行可能に構成された車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner configured to execute pre-air conditioning.
従来、特許文献1に、乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を開始するプレ空調を実行可能に構成された車両用空調装置が開示されている。この特許文献1の車両用空調装置は、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する温度調整装置として、電動式の圧縮機を有する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置を備えている。
BACKGROUND ART Conventionally,
そして、特許文献1の車両用空調装置では、プレ空調の実行時に、冷凍サイクル装置の消費電力の上限値を設定することで、プレ空調のために消費される電力が増加してしまうことを抑制している。
Then, in the vehicle air conditioner of
さらに、特許文献1の車両用空調装置では、消費電力の上限値をプレ空調の開始から時間経過とともに低下させるように設定することで、消費電力の増加を抑制するだけでなく、プレ空調として車室内の冷房を行う際に、プレ空調の開始直後であっても即効性の高い冷房を実現しようとしている。
Further, in the vehicle air conditioner of
しかし、特許文献1の車両用空調装置のように、プレ空調の実行時に、時間経過とともに消費電力の上限値を低下させると、プレ空調として車室内の暖房を行う際には、圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。その理由は、暖房時は外気温が低くなり、冷媒とともにサイクルを循環する冷凍機油の量が減少してしまうので、圧縮機の潤滑のために充分な量の冷凍機油を圧縮機へ戻すことができなくなってしまうからである。
However, like the vehicle air conditioner of
また、暖房初期にはサイクルの高圧側冷媒の圧力が上昇しにくいため、圧縮機の消費電力も比較的少なくなる。そして、暖房の開始から時間経過とともに高圧側冷媒圧力が上昇すると、圧縮機の消費電力も増加する。このため、特許文献1の車両用空調装置のように、プレ空調の開始から時間経過とともに消費電力の上限値を低下させてしまうと、プレ空調として暖房を行う際に、暖房能力が時間経過とともに不充分になってしまう。
In addition, since the pressure of the refrigerant on the high pressure side of the cycle does not easily rise in the early stage of heating, the power consumption of the compressor is relatively low. Then, when the pressure of the high-pressure side refrigerant increases with the lapse of time from the start of heating, the power consumption of the compressor also increases. For this reason, if the upper limit of the power consumption is lowered with the passage of time from the start of pre-air conditioning as in the vehicle air conditioner of
本発明は、上記点に鑑み、プレ空調を実行可能に構成された車両用空調装置において、プレ空調時の暖房感の悪化を招くことなく、冷凍サイクル装置の圧縮機の保護を図ることを目的とする。 In view of the above points, the present invention aims to protect a compressor of a refrigeration cycle device in a vehicle air conditioner configured to be capable of performing pre-air conditioning without deteriorating a feeling of heating during pre-air conditioning. And
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、外部電源から供給される外部電力および車両に搭載されたバッテリ(B)から供給される電力のうち少なくとも一方によって、乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を開始するプレ空調を実行可能に構成された車両用空調装置であって、
バッテリから供給される電力によって作動する電動式の圧縮機(11)、圧縮機から吐出された高圧冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させる室内凝縮器(12)、室内凝縮器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置(14a)、および減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(20)を有する冷凍サイクル装置(10)と、圧縮機の冷媒吐出能力の上限値(Nc_LIM)、および圧縮機の冷媒吐出能力の下限値(Nc_OIL)を決定する上下限値決定部(S61、S62)と、圧縮機の冷媒吐出能力を制御する吐出能力制御部(40a)と、を備え、
外部電源は、車両に接続されている際に、外部電力をバッテリに充電可能であり、
上下限値決定部は、外気温(Tam)および室外熱交換器における冷媒温度(Ts)の少なくとも一方の低下に伴って、下限値(Nc_OIL)を増加させるように決定するとともに、プレ空調として車室内の暖房を行う際であって、かつ、車両に外部電源が接続されていない際に、プレ空調の開始から時間経過とともに上限値(Nc_LIM)を増加させるように決定するものであり、
吐出能力制御部は、下限値(Nc_OIL)が上限値(Nc_LIM)よりも高くなっている際には、下限値(Nc_OIL)以上となるように冷媒吐出能力を制御する車両用空調装置である。
In order to achieve the above object, in the invention according to
Electric compressor (11) operated by electric power supplied from a battery, indoor condenser (12) for exchanging heat between high-pressure refrigerant discharged from the compressor and blast air blown into the passenger compartment, indoor condenser Of the compressor, a decompression device (14a) for decompressing the refrigerant flowing out of the compressor, and an outdoor heat exchanger (20) for exchanging heat between the low pressure refrigerant decompressed by the decompression device and the outside air, and a compressor. Upper and lower limit value determination units (S61, S62) that determine the upper limit value (Nc_LIM) of the refrigerant discharge capacity and the lower limit value (Nc_OIL) of the refrigerant discharge capacity of the compressor, and discharge capacity control that controls the refrigerant discharge capacity of the compressor. And a part (40a),
The external power supply can charge the battery with external power when connected to the vehicle,
The upper and lower limit value determination unit determines to increase the lower limit value (Nc_OIL) in accordance with a decrease in at least one of the outside air temperature (Tam) and the refrigerant temperature (Ts) in the outdoor heat exchanger, and the vehicle is used as pre-air conditioning. When heating the room and when an external power supply is not connected to the vehicle, the upper limit value (Nc_LIM) is determined to increase with the lapse of time from the start of pre-air conditioning.
The discharge capacity control unit is a vehicle air conditioner that controls the refrigerant discharge capacity to be equal to or higher than the lower limit value (Nc_OIL) when the lower limit value (Nc_OIL) is higher than the upper limit value (Nc_LIM).
これによれば、吐出能力制御部(40a)が、下限値(Nc_OIL)以上となるように冷媒吐出能力を制御するので、圧縮機(11)の潤滑のために充分な量の冷凍機油を圧縮機(11)へ戻すことができるように下限値(Nc_OIL)を設定しておくことで、圧縮機(11)の保護を図ることができる。 According to this, since the discharge capacity control unit (40a) controls the refrigerant discharge capacity so as to be equal to or higher than the lower limit value (Nc_OIL), a sufficient amount of refrigerating machine oil for lubricating the compressor (11) is compressed. By setting the lower limit value (Nc_OIL) so that the compressor (11) can be returned to the compressor (11), the compressor (11) can be protected.
さらに、上限値(Nc_LIM)が、プレ空調の開始から時間経過とともに増加するように決定される。従って、プレ空調として車室内の暖房を行う際に、プレ空調の開始から時間経過とともに高圧側冷媒圧力が上昇しても、圧縮機(11)の回転数を増加させて、暖房能力の不足を抑制することができる。 Further, the upper limit value (Nc_LIM) is determined so as to increase with time from the start of pre-air conditioning. Therefore, when the vehicle interior is heated as pre-air conditioning, even if the high-pressure side refrigerant pressure rises with time from the start of pre-air conditioning, the rotation speed of the compressor (11) is increased to reduce the heating capacity. Can be suppressed.
その結果、請求項1に記載の発明によれば、プレ空調時の暖房感の悪化を招くことなく、冷凍サイクル装置(10)の圧縮機(11)の保護を図ることができる。
As a result, according to the invention described in
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 It should be noted that the reference numerals in parentheses for each means described in this column and in the claims are an example showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
図1〜図9を用いて、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る車両用空調装置1を、内燃機関(すなわち、エンジン)および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the
本実施形態のハイブリッド車両は、車両の停車時に外部電源(商用電源)から供給される外部電力を車両に搭載されたバッテリBに充電することのできる、いわゆるプラグイン型のハイブリッド車両として構成されている。バッテリBは、充電することによって繰り返し電力を放電することのできる二次電池である。本実施形態では、バッテリBとして、リチウムイオン電池を採用している。 The hybrid vehicle of the present embodiment is configured as a so-called plug-in type hybrid vehicle capable of charging the battery B mounted on the vehicle with the external power supplied from the external power source (commercial power source) when the vehicle is stopped. There is. The battery B is a secondary battery that can be repeatedly discharged by being charged. In this embodiment, a lithium ion battery is adopted as the battery B.
外部電源から供給される外部電力およびバッテリBに蓄電された電力は、車両用空調装置1の構成機器をはじめとする各種の電動式の車載機器に供給することができる。
The external electric power supplied from the external power source and the electric power stored in the battery B can be supplied to various electric vehicle-mounted devices including the constituent devices of the
車両用空調装置1は、乗員が車両に搭乗している際に行われる通常空調の他に、乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を開始するプレ空調を実行可能に構成されている。車両用空調装置1は、外部電源から供給される外部電力およびバッテリBから供給される電力のうち少なくとも一方によって、プレ空調を実行することができる。
The
車両用空調装置1は、車室内に送風される送風空気の温度を調整する温度調整装置として冷凍サイクル装置10を備えている。
The
冷凍サイクル装置10は、冷房モードの冷媒回路(図1参照)、直列除湿暖房モードの冷媒回路(図1参照)、並列除湿暖房モードの冷媒回路(図2参照)、および暖房モードの冷媒回路(図3参照)を切り替え可能に構成されている。図1〜図3では、それぞれの運転モードにおける冷媒の流れを太実線矢印で示している。
The
車両用空調装置1において、冷房モードは、送風空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。除湿暖房モードは、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。暖房モードは、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
In the
冷凍サイクル装置10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、圧縮機11吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油としては、液相冷媒に相溶性を有するPAGオイル(ポリアルキレングリコールオイル)が採用されている。冷凍機油の一部は、冷媒とともにサイクルを循環している。
The
冷凍サイクル装置10において、圧縮機11は、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機11は、車両のボンネット内に配置されている。圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機11は、後述する空調制御装置40から出力される制御信号によって、回転数(すなわち、冷媒吐出能力)が制御される。
In the
圧縮機11の吐出口には、室内凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器12は、後述する車両用空調装置1の室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置されている。室内凝縮器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と、後述する室内蒸発器23を通過した送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
室内凝縮器12の冷媒出口側には、互いに連通する3つの流入出口を有する第1三方継手13aの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。
The refrigerant outlet side of the
さらに、冷凍サイクル装置10では、後述するように、第2〜第4三方継手13b〜13d等の複数の三方継手を備えている。第2〜第4三方継手13b〜13d等の基本的構成は、第1三方継手13aと同様である。
Further, the
第1三方継手13aの一方の流出口には、第1膨張弁14aの入口側が接続されている。また、第1三方継手13aの他方の流出口には、第2三方継手13bの一方の流入口側が接続されている。第1三方継手13aの他方の流出口側と第2三方継手13bの一方の流入口側とを接続する第1冷媒通路18aには、第1開閉弁15aが配置されている。
The inlet side of the
第1開閉弁15aは、第1冷媒通路18aを開閉する電磁弁である。さらに、冷凍サイクル装置10では、後述するように、第2開閉弁15bを備えている。第2開閉弁15bの基本的構成は、第1開閉弁15aと同様である。
The first opening/
第1、第2開閉弁15a、15bは、冷媒通路を開閉することで、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第1、第2開閉弁15a、15bは、サイクルの冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置である。第1、第2開閉弁15a、15bは、空調制御装置40から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。
The first and second on-off
第1膨張弁14aは、少なくとも暖房モード時に、室内凝縮器12から流出した高圧冷媒を減圧させる減圧装置である。第1膨張弁14aは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
The
さらに、冷凍サイクル装置10では、後述するように、第2膨張弁14bを備えている。第2膨張弁14bの基本的構成は、第1膨張弁14aと同様である。これらの第1、第2膨張弁14a、14bは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
Further, the
そして、この全開機能および全閉機能によって、第1、第2膨張弁14a、14bは、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第1、第2膨張弁14a、14bは、冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。第1、第2膨張弁14a、14bは、空調制御装置40から出力される制御信号(制御パルス)によって、その作動が制御される。
The fully open function and the fully closed function allow the first and
第1膨張弁14aの出口には、室外熱交換器20の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器20は、第1膨張弁14aから流出した冷媒と外気ファン20aから送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器20は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。
The refrigerant inlet side of the
室外熱交換器20は、少なくとも冷房モード時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能し、少なくとも暖房モード時には、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。外気ファン20aは、空調制御装置40から出力される制御電圧によって回転数(すなわち、送風能力)が制御される電動式の外気送風機である。
The
室外熱交換器20の冷媒出口には、第3三方継手13cの流入口側が接続されている。第3三方継手13cの一方の流出口には、第2三方継手13bの他方の流入口側が接続されている。第3三方継手13cの他方の流出口には、第4三方継手13dの一方の流入口側が接続されている。
The refrigerant outlet of the
第3三方継手13cの他方の流出口側と第4三方継手13dの一方の流入口側とを接続する第2冷媒通路18bには、第2冷媒通路18bを開閉する第2開閉弁15bが配置されている。
A second on-off
第3三方継手13cの一方の流出口側と第2三方継手13bの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、逆止弁21が配置されている。逆止弁21は、第3三方継手13c側(すなわち、室外熱交換器20側)から第2三方継手13b側(すなわち、第2膨張弁14b側)へ冷媒が流れることを許容し、第2三方継手13b側から第3三方継手13c側へ冷媒が流れることを禁止する機能を果たすものである。
A
第2三方継手13bの流出口には、第2膨張弁14bの入口側が接続されている。第2膨張弁14bは、少なくとも冷房モード時に、室外熱交換器20から流出した冷媒を減圧させる電気式の可変絞り機構である。第2膨張弁14bの出口には、室内蒸発器23の冷媒入口側が接続されている。
The inlet side of the
室内蒸発器23は、室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置されている。室内蒸発器23は、少なくとも冷房モード時に、第2膨張弁14bにて減圧された低圧冷媒と送風機32から送風された送風空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
The
室内蒸発器23の冷媒出口側には、蒸発圧力調整弁26の入口側が接続されている。この蒸発圧力調整弁26は、機械的機構で構成されており、室内蒸発器23の着霜を抑制するために、室内蒸発器23における冷媒蒸発圧力を、予め定めた基準圧力以上に調整する機能を果たす。換言すると、蒸発圧力調整弁26は、室内蒸発器23における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器23の着霜を抑制可能な基準温度以上に調整する機能を果たす。
An inlet side of the evaporation
蒸発圧力調整弁26の出口には、第4三方継手13dの他方の流入口側が接続されている。第4三方継手13dの流出口には、アキュムレータ24の入口側が接続されている。アキュムレータ24は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ24の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。
The outlet of the evaporation
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されている。室内空調ユニット30は、冷凍サイクル装置10によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すために、その外殻を形成する空調ケース31内に形成された空気通路内に送風機32、室内蒸発器23、ヒータコア39、室内凝縮器12等を収容したものである。
Next, the indoor
ヒータコア39は、エンジン冷却水と室内蒸発器23通過後の送風空気とを熱交換させることによって、送風空気を補助的に加熱する補助加熱用熱交換器である。ヒータコア39は、エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水回路に接続されている。
The
空調ケース31は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成するもので、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。空調ケース31の送風空気流れ最上流側には、空調ケース31内へ内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する内外気切替装置33が配置されている。
The air-
内外気切替装置33は、空調ケース31内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The inside/outside
内外気切替装置33の送風空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機32が配置されている。送風機32は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機32は、空調制御装置40から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、送風能力)が制御される。
On the downstream side of the blown air flow of the inside/outside
送風機32の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器23、ヒータコア39、室内凝縮器12が、送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器23は、ヒータコア39および室内凝縮器12よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。
The
空調ケース31内には、室内蒸発器23通過後の送風空気を、ヒータコア39および室内凝縮器12を迂回して流すバイパス通路35が設けられている。また、空調ケース31内の室内蒸発器23の送風空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア39および室内凝縮器12の送風空気流れ上流側には、エアミックスドア34が配置されている。
In the
エアミックスドア34は、室内蒸発器23通過後の送風空気のうち、室内凝縮器12側を通過する送風空気の風量とバイパス通路35を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア34は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The
室内凝縮器12およびバイパス通路35の送風空気流れ下流側には、ヒータコア39および室内凝縮器12にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気とバイパス通路35を通過して加熱されていない送風空気が合流する合流空間36が形成されている。このため、エアミックスドア34が、風量割合を調整することによって、合流空間36にて合流した送風空気の温度が調整される。
On the downstream side of the blower air flow of the
空調ケース31の送風空気流れ最下流部には、合流空間36にて温度調整された送風空気を、車室内へ吹き出す開口穴が配置されている。具体的には、この開口穴としては、フット開口穴37a、フェイス開口穴37b、デフロスタ開口穴37cが設けられている。
At the most downstream portion of the blast air flow of the
フット開口穴37aは、空調風を乗員の足元に向けて吹き出すための開口穴である。フェイス開口穴37bは、空調風を車室内の乗員の上半身に向けて吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴37cは、空調風を車両前面窓ガラス内側面に向けて吹き出すための開口穴である。
The
さらに、フット開口穴37a、フェイス開口穴37b、およびデフロスタ開口穴37cの送風空気流れ上流側には、それぞれ、フット開口穴37aの開口面積を調整するフットドア38a、フェイス開口穴37bの開口面積を調整するフェイスドア38b、デフロスタ開口穴37cの開口面積を調整するデフロスタドア38cが配置されている。
Further, on the upstream side of the blown air flow of the
フットドア38a、フェイスドア38b、およびデフロスタドア38cは、各開口穴37a〜37cを開閉して、吹出モードを切り替える吹出モードドアであり、吹出モード切替装置を構成している。各ドア38a〜38cは、リンク機構等を介して、吹出モードドア用の電動アクチュエータ61によって回転操作される。この電動アクチュエータ61は、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The
フット開口穴37a、フェイス開口穴37bおよびデフロスタ開口穴37cの送風空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。
On the downstream side of the
また、吹出モード切替装置によって切り替えられる吹出モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。 Further, as the blowout modes switched by the blowout mode switching device, specifically, there are a face mode, a bi-level mode, a foot mode, and the like.
フェイスモードは、フェイス開口穴37bを全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて送風空気を吹き出す吹出モードである。バイレベルモードは、フェイス開口穴37bとフット開口穴37aの両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて送風空気を吹き出す吹出モードである。フットモードは、フット開口穴37aを全開するとともにデフロスタ開口穴37cを小開度だけ開口して、主にフット吹出口から送風空気を吹き出す吹出モードである。
The face mode is a blowing mode in which the
さらに、乗員が操作パネル50に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ開口穴37cを全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に送風空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。
Further, the occupant may manually operate the blowout mode changeover switch provided on the
次に、図4を用いて、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置40は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器の作動を制御する。
Next, the electrical control unit of this embodiment will be described with reference to FIG. The air-
空調制御装置40の出力側には、圧縮機11、第1、第2膨張弁14a、14b、第1、第2開閉弁15a、15b、外気ファン20a、送風機32、その他の電動アクチュエータ等が接続されている。
The output side of the
空調制御装置40の入力側には、内気温センサ41、外気温センサ42、日射センサ43、流入空気温度センサ44、第1〜第3冷媒温度センサ45a〜45c、高圧センサ46a、室外器圧力センサ46b、蒸発器温度センサ47、空調風温度センサ48等が接続されている。そして、空調制御装置40には、これらの空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。
On the input side of the
内気温センサ41は、車室内温度(内気温)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサ42は、車室外温度(外気温)Tamを検出する外気温検出部である。日射センサ43は、車室内へ照射される日射量Asを検出する日射量検出部である。流入空気温度センサ44は、室内凝縮器12へ流入する送風空気の流入空気温度TAinを検出する流入空気温度検出部である。
The inside air temperature sensor 41 is an inside air temperature detection unit that detects a vehicle interior temperature (inside air temperature) Tr. The outside
第1冷媒温度センサ45aは、圧縮機11から吐出されて室内凝縮器12へ流入する冷媒の入口側冷媒温度Tdを検出する第1冷媒温度検出部である。第2冷媒温度センサ45bは、室内凝縮器12から流出した冷媒の出口側冷媒温度Thを検出する第2冷媒温度検出部である。第3冷媒温度センサ45cは、室外熱交換器20から流出した冷媒の温度(室外熱交換器温度)Tsを検出する第3冷媒温度検出部である。
The first refrigerant temperature sensor 45a is a first refrigerant temperature detection unit that detects an inlet side refrigerant temperature Td of the refrigerant discharged from the
高圧センサ46aは、圧縮機11の吐出口側から第1膨張弁14aの入口側へ至る冷媒通路の高圧側冷媒圧力Phを検出する高圧冷媒圧力検出部である。室外器圧力センサ46bは、室外熱交換器20から流出した室外冷媒圧力Psを検出する室外器圧力検出部である。蒸発器温度センサ47は、室内蒸発器23における冷媒蒸発温度(蒸発器温度)Tefinを検出する蒸発器温度検出部である。空調風温度センサ48は、合流空間36から車室内へ送風される送風空気温度TAVを検出する空調風温度検出部である。
The high pressure sensor 46a is a high pressure refrigerant pressure detection unit that detects the high pressure side refrigerant pressure Ph of the refrigerant passage extending from the discharge side of the
さらに、空調制御装置40の入力側には、図4に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル50が接続され、この操作パネル50に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
Further, as shown in FIG. 4, an
操作パネル50に設けられた各種操作スイッチとしては、作動スイッチ、オートスイッチ、運転モード切替スイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等がある。
The various operation switches provided on the
作動スイッチは、車両用空調装置1の作動を要求する作動要求設定部である。オートスイッチは、車両用空調装置1の自動制御を設定あるいは解除する自動制御設定部である。運転モード切替スイッチは、冷房モード等の運転モードを設定する運転モード設定部である。風量設定スイッチは、送風機32の風量をマニュアル設定する風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Tsetをマニュアル設定する温度設定部である。吹出モード切替スイッチは、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード設定部である。
The operation switch is an operation request setting unit that requests operation of the
なお、本実施形態の空調制御装置40は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。
Although the air-
例えば、空調制御装置40のうち、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)は、吐出能力制御部40aである。第1膨張弁14aの絞り開度を制御する構成は、減圧装置制御部40bである。第1、第2開閉弁15a、15b等の冷媒回路切替装置の作動を制御する構成は、冷媒回路制御部40cである。送風機32の送風能力を制御する構成は、送風機制御部40dである。
For example, in the
また、空調制御装置40は、乗員が携帯する無線端末であるリモコン60と制御信号の送受信を行うためのプレ空調送受信部40eを有している。リモコン60は、乗員が前述のプレ空調を実行することを要求するプレ空調要求信号等を出力するプレ空調信号発信部である。これにより、乗員は車両から離れた場所にて、プレ空調のために車両用空調装置1を始動させることができる。
Further, the air
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、車室内の冷房、除湿暖房、および暖房を行うことができる。これに応じて、冷凍サイクル装置10では、冷房モードの運転、直列除湿暖房モードの運転、並列除湿暖房モードの運転、および暖房モードの運転を切り替えることができる。
Next, the operation of the present embodiment having the above configuration will be described. The
これらの各運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。空調制御プログラムは、車両システムが停止している場合でも、バッテリBから空調制御装置40に電力が供給されていれば実行される。また、各運転モードの切り替えは、通常空調のみならず、プレ空調時にも行われる。
Switching of these operation modes is performed by executing the air conditioning control program. The air conditioning control program is executed even when the vehicle system is stopped as long as the battery B supplies power to the air
図5のフローチャートを用いて、空調制御プログラムのメインルーチンについて説明する。なお、図5、図6のフローチャートに示す各制御ステップは、空調制御装置40が有する各種の機能実現部である。
The main routine of the air conditioning control program will be described with reference to the flowchart of FIG. The control steps shown in the flowcharts of FIGS. 5 and 6 are various function realizing units included in the air
まず、図5のステップS1では、車両用空調装置1の作動スイッチが投入(ON)されているか否か、およびプレ空調のスタートスイッチが投入されているか否かを判定する。そして、車両用空調装置1の作動スイッチ、あるいはプレ空調のスタートスイッチが投入されていると判定されるとステップS2へ進む。
First, in step S1 of FIG. 5, it is determined whether the operation switch of the
ステップS2では、空調制御装置40の記憶回路によって構成されるフラグ、タイマ等の初期化、上述した電動アクチュエータを構成するステッピングモータの初期位置合わせ等のイニシャライズが行われる。ステップS3では、空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネル50の操作信号を読み込む。
In step S2, initialization such as initialization of flags and timers configured by the storage circuit of the
ステップS4では、ステップS3で読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOを、以下数式1に基づいて算出する。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×As+C…(F1)
ここで、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気温センサ41によって検出された内気温、Tamは外気温センサ42によって検出された外気温、Asは日射センサ43によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
In step S4, based on the values of the detection signal and the operation signal read in step S3, the target outlet temperature TAO, which is the target temperature of the outlet air blown into the vehicle compartment, is calculated based on the following
TAO=Kset*Tset-Kr*Tr-Kam*Tam-Ks*As+C... (F1)
Here, Tset is the vehicle interior temperature set by the temperature setting switch, Tr is the inside air temperature detected by the inside air temperature sensor 41, Tam is the outside air temperature detected by the outside
ステップS5では、運転モードを決定する。具体的には、操作パネル50の運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度TAOが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、冷房モードに決定される。
In step S5, the operation mode is determined. Specifically, in the state where the cooling mode is set by the operation mode changeover switch of the
また、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度TAOが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Tamが予め定めた除湿暖房基準温度βよりも高くなっている場合には、直列除湿暖房モードに決定される。 Further, when the cooling mode is set by the operation mode changeover switch, the target outlet temperature TAO is equal to or higher than the cooling reference temperature α, and the outside air temperature Tam is higher than the predetermined dehumidification heating reference temperature β. If so, the series dehumidification heating mode is determined.
また、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度TAOが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Tamが除湿暖房基準温度β以下になっている場合には、並列除湿暖房モードでの運転に決定される。また、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定されていない場合には、暖房モードに決定される。 Further, when the target outlet temperature TAO is equal to or higher than the cooling reference temperature α and the outside air temperature Tam is equal to or lower than the dehumidification heating reference temperature β when the cooling mode is set by the operation mode changeover switch. , It is decided to operate in parallel dehumidification heating mode. When the cooling mode is not set by the operation mode changeover switch, the heating mode is determined.
これにより、冷房モードは、主に夏季のように比較的外気温が高い場合に実行される。直列除湿暖房モードは、主に春季あるいは秋季に実行される。並列除湿暖房モードは、主に早春季あるいは晩秋季のように直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で送風空気を加熱する必要のある場合に実行される。暖房モードは、主に冬季の低外気温時に実行される。 As a result, the cooling mode is mainly executed when the outside air temperature is relatively high, such as in summer. The series dehumidification heating mode is mainly executed in spring or autumn. The parallel dehumidification heating mode is mainly executed when it is necessary to heat the blast air with a higher heating capacity than the series dehumidification heating mode, such as in early spring or late autumn. The heating mode is mainly executed during the low outside temperature in winter.
次に、ステップS6〜S13では、各種空調制御機器の制御状態が決定される。ステップS6では、送風機32の送風能力、すなわち、送風機32の電動モータに印可する制御電圧を決定する。送風機32に出力される制御電圧は、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。
Next, in steps S6 to S13, control states of various air conditioning control devices are determined. In step S6, the blowing capacity of the
この制御マップでは、目標吹出温度TAOの極低温域(最大冷房域)および極高温域(最大暖房域)で風量を増加させ、目標吹出温度TAOが中間温度域に近づくに伴って風量を減少させるように制御電圧を決定する。 In this control map, the air volume is increased in the extremely low temperature region (maximum cooling region) and extremely high temperature region (maximum heating region) of the target outlet temperature TAO, and is decreased as the target outlet temperature TAO approaches the intermediate temperature region. To determine the control voltage.
ステップS7では、外気ファン20aの送風能力、すなわち、外気ファン20aの電動モータに印可する制御電圧を決定する。外気ファン20aに出力される制御電圧は、外気温Tamに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、外気温Tamの低下に伴って、外気ファン20aの送風量を増加させるように制御電圧を決定する。
In step S7, the blowing capacity of the
ステップS8では、吸込モード、すなわち内外気切替ドア用の電動アクチュエータに出力される制御信号を決定する。吸込モードは、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、目標吹出温度TAOが極低温域あるいは極高温域となっている場合には、内気を導入する内気モードが選択される。
In step S8, the suction mode, that is, the control signal output to the electric actuator for the inside/outside air switching door is determined. The suction mode is determined based on the target outlet temperature TAO with reference to a control map stored in advance in the
ステップS9では、吹出モード、すなわち吹出モードドア用の電動アクチュエータ61に出力される制御信号を決定する。吹出モードは、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。
In step S9, the control signal output to the electric actuator 61 for the blowing mode, that is, the blowing mode door is determined. The blowout mode is determined based on the target blowout temperature TAO by referring to a control map stored in advance in the
この制御マップでは、目標吹出温度TAOが低温域から高温域へと上昇するに伴って、吹出モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替える。従って、夏季は主にフェイスモード、春秋季は主にバイレベルモード、そして冬季は主にフットモードが選択されやすい。 In this control map, as the target outlet temperature TAO increases from the low temperature region to the high temperature region, the outlet mode is sequentially switched to face mode→bilevel mode→foot mode. Therefore, it is easy to select the face mode mainly in the summer, the bi-level mode mainly in the spring and autumn, and the foot mode mainly in the winter.
ステップS10では、各運転モードに応じて、第1、第2膨張弁14a、14bの作動状態、すなわち第1、第2膨張弁14a、14bへ出力される制御信号(制御パルス)が決定される。
In step S10, the operating state of the first and
ステップS11では、各運転モードに応じて、第1、第2開閉弁15a、15bの開閉状態、すなわち第1、第2開閉弁15a、15bへ出力される制御電圧が決定される。
In step S11, the open/closed states of the first and second on-off
ステップS12では、各運転モードに応じて、エアミックスドア34の開度、すなわちエアミックスドア用の電動アクチュエータへ出力される制御信号が決定される。
In step S12, the opening degree of the
ステップS13では、各運転モードに応じて、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータへ出力される制御信号が決定される。
In step S13, the refrigerant discharge capacity of the
そして、ステップS14では、上述のステップS6〜S13で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置40より各種空調制御機器に対して制御信号および制御電圧が出力される。続くステップS15では、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップS2へ戻る。以下に、各運転モードの詳細作動について説明する。
Then, in step S14, a control signal and a control voltage are output from the air
(a)冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置40が、第1膨張弁14aを全開状態とし、第2膨張弁14bを減圧作用を発揮する絞り状態する。また、空調制御装置40は、第1開閉弁15aを閉じ、第2開閉弁15bを閉じる。また、空調制御装置40は、ヒータコア39および室内凝縮器12側の通風路が全閉となり、バイパス通路35側が全開となるようにエアミックスドア34を変位させる。
(A) Cooling Mode In the cooling mode, the air
これにより、冷房モードでは、図1の太実線矢印に示すように、圧縮機11(→室内凝縮器12→第1膨張弁14a)→室外熱交換器20→第2膨張弁14b→室内蒸発器23→蒸発圧力調整弁26→アキュムレータ24→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
As a result, in the cooling mode, as shown by the thick solid line arrow in FIG. 1, the compressor 11 (→
このサイクル構成で、空調制御装置40は、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち、圧縮機11の電動モータへ出力される制御信号を決定する。通常空調の冷房モードでは、室内蒸発器23から吹き出される送風空気が目標蒸発器温度TEOとなるように、圧縮機11の作動を制御する。目標蒸発器温度TEOは、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。
With this cycle configuration, the air
この制御マップでは、目標吹出温度TAOの低下に伴って、目標蒸発器温度TEOが低下するように決定される。さらに、目標蒸発器温度TEOは、室内蒸発器23の着霜を抑制可能な範囲(具体的には、1℃以上)で決定される。
In this control map, it is determined that the target evaporator temperature TEO decreases with the decrease of the target outlet temperature TAO. Furthermore, the target evaporator temperature TEO is determined within a range (specifically, 1° C. or higher) in which frost formation on the
さらに、プレ空調として冷房を行うプレ空調の冷房モードでは、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、回転数)の上限値を決定する。より具体的には、図6の制御特性図に示すように、プレ空調の開始から時間経過とともに上限値Nc_LIMを段階的に減少させるように決定する。そして、実際の圧縮機11の回転数が上限値Nc_LIMを超えない範囲で、通常空調の冷房モードと同様に、圧縮機11の作動を制御する。
Further, in the cooling mode of the pre-air conditioning that performs cooling as the pre-air conditioning, the upper limit value of the refrigerant discharge capacity (specifically, the rotation speed) of the
また、空調制御装置40は、第2膨張弁14bへ流入する冷媒の過冷却度が冷房用の目標過冷却度となるように、第2膨張弁14bの絞り開度を調整する。冷房用の目標過冷却度は、室外器圧力センサ46bによって検出された室外冷媒圧力Psに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、サイクルのCOPが極大値に近づくように冷房用の目標過冷却度を決定する。
Further, the air
このため、冷房モードの冷凍サイクル装置では、室外熱交換器20が放熱器として機能し、室内蒸発器23が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。そして、室内蒸発器23にて冷媒が蒸発する際に送風空気から吸熱した熱を室外熱交換器20にて外気に放熱させることができる。これにより、送風空気を冷却することができる。
Therefore, in the refrigeration cycle device in the cooling mode, the
従って、冷房モードでは、室内蒸発器23にて冷却された送風空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
Therefore, in the cooling mode, the air in the vehicle interior can be cooled by blowing the blown air cooled by the
(b)直列除湿暖房モード
直列除湿暖房モードでは、空調制御装置40が、第1膨張弁14aを絞り状態とし、第2膨張弁14bを絞り状態とし、第1開閉弁15aを閉じ、第2開閉弁15bを閉じる。また、空調制御装置40は、ヒータコア39および室内凝縮器12側の通風路が全開となり、バイパス通路35側が全閉となるようにエアミックスドア34を変位させる。
(B) Series dehumidification heating mode In the series dehumidification heating mode, the
これにより、直列除湿暖房モードでは、図1の太実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→第1膨張弁14a→室外熱交換器20→第2膨張弁14b→室内蒸発器23→蒸発圧力調整弁26→アキュムレータ24→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
As a result, in the series dehumidifying and heating mode, as shown by the thick solid line arrow in FIG. 1, the
このサイクル構成で、空調制御装置40は、冷房モードと同様に圧縮機11の作動を制御する。
With this cycle configuration, the
また、空調制御装置40は、目標吹出温度TAO等に基づいて、予め空調制御装置40に記憶されている制御マップを参照して、サイクルのCOPが極大値に近づくように第1膨張弁14aおよび第2膨張弁14bの作動を制御する。より具体的には、空調制御装置は、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、第1膨張弁14aの絞り開度を減少させ、第2膨張弁14bの絞り開度を増加させる。
Further, the air
このため、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、室内凝縮器12が放熱器として機能し、室内蒸発器23が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。さらに、室外熱交換器20における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも高い場合には、室外熱交換器20は放熱器として機能し、室外熱交換器20における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも低い場合には、室外熱交換器20は蒸発器として機能する。
Therefore, in the
そして、室外熱交換器20における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも高い場合には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って室外熱交換器20の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器20における冷媒の放熱量を減少させることができる。これにより、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させて加熱能力を向上させることができる。
Then, when the saturation temperature of the refrigerant in the
また、室外熱交換器20における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも低い場合には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って室外熱交換器20の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器20における冷媒の吸熱量を増加させることができる。これにより、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させて加熱能力を向上させることができる。
Further, when the saturation temperature of the refrigerant in the
従って、直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された送風空気を、室内凝縮器12にて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。さらに、第1膨張弁14aおよび第2膨張弁14bの絞り開度を調整することによって、室内凝縮器12における送風空気の加熱能力を調整することができる。
Therefore, in the series dehumidifying and heating mode, dehumidification and heating of the vehicle interior can be performed by reheating the blown air that has been cooled and dehumidified by the
(c)並列除湿暖房モード
並列除湿暖房モードでは、空調制御装置40が、第1膨張弁14aを絞り状態とし、第2膨張弁14bを絞り状態とし、第1開閉弁15aを開き、第2開閉弁15bを開く。また、空調制御装置40は、ヒータコア39および室内凝縮器12側の通風路が全開となり、バイパス通路35側が全閉となるようにエアミックスドア34を変位させる。
(C) Parallel dehumidification heating mode In the parallel dehumidification heating mode, the air
これにより、並列除湿暖房モードでは、図2の太実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→第1膨張弁14a→室外熱交換器20→アキュムレータ24→圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11→室内凝縮器12→第2膨張弁14b→室内蒸発器23→蒸発圧力調整弁26→アキュムレータ24→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。すなわち、室外熱交換器20と室内蒸発器23が冷媒流れに対して並列的に接続される冷凍サイクルが構成される。
As a result, in the parallel dehumidifying and heating mode, as shown by the thick solid line arrow in FIG. 2, the refrigerant is in the order of
このサイクル構成で、空調制御装置40は、冷房モードと同様に圧縮機11の作動を制御する。
With this cycle configuration, the
また、空調制御装置40は、目標吹出温度TAO等に基づいて、予め空調制御装置40に記憶されている制御マップを参照して、サイクルのCOPが極大値に近づくように第1膨張弁14aおよび第2膨張弁14bの作動を制御する。より具体的には、空調制御装置は、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、第1膨張弁14aの絞り開度を減少させる。
Further, the air
このため、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、室内凝縮器12が放熱器として機能し、室外熱交換器20および室内蒸発器23が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。室外熱交換器20および室内蒸発器23にて冷媒が蒸発する際に吸熱した熱を室内凝縮器12にて送風空気に放熱させることができる。これにより、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された送風空気を再加熱することができる。
Therefore, in the parallel dehumidification heating mode
従って、並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された送風空気を、室内凝縮器12にて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。さらに、室外熱交換器20における冷媒の飽和温度(蒸発温度)を、室内蒸発器23における冷媒の飽和温度(蒸発温度)よりも低下させることができるので、直列除湿暖房モードよりも送風空気の加熱能力を増加させることができる。
Therefore, in the parallel dehumidifying and heating mode, dehumidification and heating of the vehicle interior can be performed by reheating the blown air that has been cooled and dehumidified by the
(d)暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置40が、第1膨張弁14aを絞り状態とし、第2膨張弁14bを全閉状態とし、第1開閉弁15aを閉じ、第2開閉弁15bを開く。また、空調制御装置40は、ヒータコア39および室内凝縮器12側の通風路が全開となり、バイパス通路35側が全閉となるようにエアミックスドア34を変位させる。
(D) Heating Mode In the heating mode, the air
これにより、暖房モードでは、図3の太実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→第1膨張弁14a→室外熱交換器20→アキュムレータ24→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
As a result, in the heating mode, the refrigerant circulates in the order of the
このサイクル構成で、空調制御装置40は、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち、圧縮機11の電動モータへ出力される制御信号を決定する。通常空調の暖房モードでは、室内凝縮器12へ流入する冷媒の圧力が目標凝縮圧力PDOとなるように、圧縮機11の作動を制御する。目標凝縮圧力PDOは、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。
With this cycle configuration, the air
この制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標凝縮圧力PDOが上昇するように決定される。さらに、目標凝縮圧力PDOは、圧縮機11の回転数が冷媒とともにサイクルを循環する冷凍機油を圧縮機11の吸入口に戻すことができる範囲で決定される。
In this control map, it is determined that the target condensing pressure PDO rises as the target outlet temperature TAO rises. Further, the target condensing pressure PDO is determined within a range in which the rotation speed of the
さらに、プレ空調として暖房を行うプレ空調の暖房モードでは、図7に示すように、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、回転数)の上限値および下限値を決定する。図7に示すフローチャートは、空調制御プログラムのメインルーチンの制御ステップS6にて、圧縮機11の冷媒吐出能力を決定する際に、サブルーチンとして実行される制御処理である。
Further, in the heating mode of the pre-air conditioning that performs heating as the pre-air conditioning, as shown in FIG. 7, the upper limit value and the lower limit value of the refrigerant discharge capacity (specifically, the rotation speed) of the
ステップS61では、車両に外部電源が接続されているか否かを判定する。ステップS61にて、車両に外部電源が接続されていると判定された際には、メインルーチンに戻る。ステップS61にて、車両に外部電源が接続されていないと判定された際には、すなわち、バッテリBに外部電力が充電されていない際には、ステップS62へ進む。 In step S61, it is determined whether an external power source is connected to the vehicle. When it is determined in step S61 that the vehicle is connected to the external power source, the process returns to the main routine. When it is determined in step S61 that the vehicle is not connected to the external power source, that is, when the battery B is not charged with the external power, the process proceeds to step S62.
ステップS62では、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、回転数)の上限値を決定する。より具体的には、図8の制御特性図に示すように、プレ空調の開始から時間経過とともに上限値Nc_LIMを段階的に増加させるように決定する。
In step S62, the upper limit value of the refrigerant discharge capacity (specifically, the rotation speed) of the
ステップS63では、冷媒とともにサイクルを循環する冷凍機油を確実に圧縮機11の吸入口に戻すことができるように、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、回転数)の下限値Nc_OILを決定する。
In step S63, the lower limit value Nc_OIL of the refrigerant discharge capacity (specifically, the number of revolutions) of the
より具体的には、ステップS63では、外気温Tamおよび第3冷媒温度センサ45cによって検出された室外熱交換器温度Tsに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、図9の制御特性図に示すように、外気温Tamおよび室外熱交換器温度Tsの少なくとも一方の低下に伴って、下限値Nc_OILを連続的に増加させるように決定する。
More specifically, in step S63, it is determined based on the outside air temperature Tam and the outdoor heat exchanger temperature Ts detected by the third refrigerant temperature sensor 45c by referring to a control map stored in advance in the
従って、本実施形態の制御ステップS62、S63は、圧縮機11の冷媒吐出能力の上限値(Nc_LIM)および下限値(Nc_OIL)を決定する上下限値決定部を構成している。
Therefore, the control steps S62 and S63 of the present embodiment configure an upper and lower limit value determination unit that determines the upper limit value (Nc_LIM) and the lower limit value (Nc_OIL) of the refrigerant discharge capacity of the
ステップS64では、実際の圧縮機11の回転数が上限値Nc_LIM以下となり、かつ、下限値Nc_OIL以上となる範囲で、通常空調の暖房モードと同様に、圧縮機11の作動を制御する。但し、下限値Nc_OILが上限値Nc_LIMよりも高くなっている際には、上限値Nc_LIMを超えても下限値Nc_OIL以上となるように圧縮機11の作動を制御する。
In step S64, the operation of the
ステップS65では、プレ空調の暖房モードが実行されていることによる積算消費電力SWtが算出される。そして、ステップS66にて、積算消費電力SWtが予め定めた基準積算消費電力KWt以上となっているか否かを判定する。ステップS66にて、積算消費電力SWtが予め定めた基準積算消費電力KWt以上となってないと判定された際には、ステップS67へ進み、プレ空調の暖房モードが継続されてメインルーチンに戻る。 In step S65, the integrated power consumption SWt due to the execution of the pre-air conditioning heating mode is calculated. Then, in step S66, it is determined whether or not the integrated power consumption SWt is equal to or larger than a predetermined reference integrated power consumption KWt. When it is determined in step S66 that the integrated power consumption SWt is not greater than or equal to the predetermined reference integrated power consumption KWt, the process proceeds to step S67, the heating mode for pre-air conditioning is continued, and the process returns to the main routine.
一方、ステップS66にて、積算消費電力SWtが予め定めた基準積算消費電力KWt以上となっていると判定された際には、ステップS68へ進み、プレ空調が終了されて、メインルーチンへ戻る。 On the other hand, when it is determined in step S66 that the integrated power consumption SWt is equal to or greater than the predetermined reference integrated power consumption KWt, the process proceeds to step S68, the pre-air conditioning is terminated, and the process returns to the main routine.
また、空調制御装置40は、第1膨張弁14aへ流入する冷媒の過冷却度が暖房用の目標過冷却度となるように、第1膨張弁14aの絞り開度を調整する。暖房用の目標過冷却度は、高圧センサ46aによって検出された高圧側冷媒圧力Phに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、サイクルのCOPが極大値に近づくように暖房用の目標過冷却度を決定する。
Further, the air
このため、暖房モードの冷凍サイクル装置では、室内凝縮器12が放熱器として機能し、室外熱交換器20が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。そして、室外熱交換器20にて冷媒が蒸発する際に外気から吸熱した熱を室内凝縮器12にて送風空気に放熱させることができる。これにより、送風空気を加熱することができる。
Therefore, in the refrigeration cycle apparatus in the heating mode, the
従って、暖房モードでは、室内凝縮器12にて加熱された送風空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
Therefore, in the heating mode, the air in the vehicle compartment can be heated by blowing the blast air heated by the
以上の如く、本実施形態の車両用空調装置1によれば、車室内の冷房、除湿暖房、および暖房を行うことができる。
As described above, according to the
さらに、本実施形態のプレ空調の冷房モード時では、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、回転数)に上限値Nc_LIMが設定されているので、プレ空調のために消費される電力の増加を抑制することができる。さらに、上限値Nc_LIMをプレ空調の開始から時間経過とともに低下させるように設定しているので、プレ空調の開始直後に即効性の高い冷房を実現することができる。
Further, in the pre-air conditioning cooling mode of the present embodiment, since the upper limit value Nc_LIM is set for the refrigerant discharge capacity (specifically, the number of revolutions) of the
ここで、プレ空調の暖房モード時に、プレ空調の冷房モード時と同様に、時間経過とともに上限値Nc_LIMを低下させてしまうと、圧縮機11の耐久寿命に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。その理由は、暖房モード時には、外気温が低くなっているので、圧縮機の潤滑のために充分な量の冷凍機油を圧縮機へ吸入させにくくなってしまうからである。
Here, when the upper limit value Nc_LIM is decreased with time in the heating mode of the pre-air conditioning, as in the cooling mode of the pre-air conditioning, the durable life of the
より詳細には、暖房モード時のように外気温が低くなると、サイクルの低圧側冷媒の圧力が低下する。このため、冷凍機油が冷媒に溶け込みにくくなってしまい、冷媒とともにサイクルを循環する冷凍機油の量が減少してしまう。その結果、充分な量の冷凍機油を圧縮機へ吸入させることができなくなり、圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼしてしまう。 More specifically, when the outside air temperature becomes low as in the heating mode, the pressure of the low pressure side refrigerant in the cycle decreases. Therefore, the refrigerating machine oil is less likely to dissolve in the refrigerant, and the amount of refrigerating machine oil circulating in the cycle together with the refrigerant is reduced. As a result, a sufficient amount of refrigerating machine oil cannot be sucked into the compressor, which adversely affects the durable life of the compressor.
また、車室内の暖房初期には、冷凍サイクル装置10の高圧側冷媒圧力が上昇しにくいため、圧縮機11の消費電力も比較的少なくなる。そして、暖房の開始から時間経過とともに高圧側冷媒圧力が上昇すると、圧縮機11の消費電力も増加する。このため、プレ空調の開始から時間経過とともに上限値Nc_LIMを低下させてしまうと、プレ空調の暖房モード時には、暖房能力が時間経過とともに不充分になってしまうおそれがある。
Further, since the high-pressure side refrigerant pressure of the
これに対して、本実施形態の車両用空調装置1によれば、少なくとも圧縮機11の回転数が下限値Nc_OIL以上となるので、圧縮機11の潤滑のために充分な量の冷凍機油を圧縮機11へ戻すことができる。従って、冷凍サイクル装置10の圧縮機11の保護を図ることができる。
On the other hand, according to the
さらに、上限値Nc_LIMが、プレ空調の開始から時間経過とともに増加するように決定される。従って、プレ空調の暖房モード時に、プレ空調の開始から時間経過とともに高圧側冷媒圧力が上昇しても、圧縮機11の回転数を増加させて、暖房能力の不足を抑制することができる。
Further, upper limit value Nc_LIM is determined so as to increase with time from the start of pre-air conditioning. Therefore, in the heating mode of the pre-air conditioning, even if the high-pressure side refrigerant pressure rises with time from the start of the pre-air conditioning, the rotation speed of the
その結果、本実施形態の車両用空調装置1によれば、プレ空調として冷房を行う際には、消費電力の増加を招くことなく即効冷房を実現することができ、さらに、プレ空調としての暖房を行う際には、乗員の暖房感の悪化を招くことなく、圧縮機11の保護を図ることができる。
As a result, according to the
また、本実施形態の車両用空調装置1では、外部電源が接続された状態のプレ空調の暖房モード時には、上限値Nc_LIMを決定しない。外部電源が接続されている場合には、バッテリBの蓄電残量を低下させることなく、外部電力によって車室内の暖房を行うことができる。従って、プレ空調時に暖房感が悪化してしまうことを、より効果的に抑制することができる。
Further, in the
また、本実施形態の車両用空調装置1では、外部電源が接続されていない状態のプレ空調の暖房モード時には、積算消費電力SWtが基準積算消費電力KWt以上になるとプレ空調を終了させる。従って、プレ空調のためにバッテリBの蓄電残量が大きく減少してしまうことを抑制することができる。そして、車両の継続走行距離を低減させてしまうことを抑制することができる。
Further, in the
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置10をハイブリッド車両の車両用空調装置に適用した例を説明したが、冷凍サイクル装置10の適用はこれに限定されない。もちろん、エンジンから車両走行用の駆動力を得る通常のエンジン車両や、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車用の車両用空調装置に適用してもよい。
(1) In the above-described embodiment, an example in which the
(2)上述の実施形態のプレ空調の冷房モードでは、時間経過とともに上限値Nc_LIMを段階的に減少させるように決定した例を説明したが、もちろん、時間経過とともに連続的に減少させてもよい。同様に、上述の実施形態のプレ空調の暖房モードでは、時間経過とともに上限値Nc_LIMを段階的に増加させるように決定した例を説明したが、もちろん、時間経過とともに連続的に増加させてもよい。 (2) In the cooling mode of the pre-air conditioning of the above-described embodiment, the example in which the upper limit value Nc_LIM is determined to be decreased stepwise with the passage of time has been described, but of course, it may be decreased continuously with the passage of time. .. Similarly, in the pre-air-conditioning heating mode of the above-described embodiment, an example is described in which the upper limit value Nc_LIM is determined to be increased stepwise with the passage of time, but of course, it may be continuously increased with the passage of time. ..
また、上述の実施形態のプレ空調の暖房モードでは、外気温Tamおよび室外熱交換器温度Tsの少なくとも一方の低下に伴って、下限値Nc_OILを連続的に増加させるように決定した例を説明したが、もちろん、外気温Tamおよび室外熱交換器温度Tsの少なくとも一方の低下に伴って段階的に増加させてもよい。さらに、室外熱交換器温度Tsに代えて、室外冷媒圧力Psの低下に伴って下限値Nc_OILを増加させてもよい。 Further, in the heating mode of the pre-air conditioning of the above-described embodiment, the example in which the lower limit value Nc_OIL is determined to be continuously increased with the decrease of at least one of the outside air temperature Tam and the outdoor heat exchanger temperature Ts has been described. However, of course, the temperature may be increased stepwise with a decrease in at least one of the outside air temperature Tam and the outside heat exchanger temperature Ts. Further, instead of the outdoor heat exchanger temperature Ts, the lower limit value Nc_OIL may be increased as the outdoor refrigerant pressure Ps decreases.
ここで、プレ空調の冷房モード時には、サイクルの低圧側冷媒圧力(すなわち、室内蒸発器23における冷媒蒸発圧力)が、プレ空調の暖房モード時の低圧側冷媒圧力(すなわち、室外熱交換器20における冷媒蒸発圧力)よりも高くなる。このため、プレ空調の冷房モード時には、プレ空調の暖房モード時のように、サイクルを循環する冷凍機油の量が減少してしまうことが少ない。 Here, in the pre-air conditioning cooling mode, the low-pressure side refrigerant pressure of the cycle (that is, the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 23) is the low-pressure side refrigerant pressure in the pre-air conditioning heating mode (that is, in the outdoor heat exchanger 20). Refrigerant evaporation pressure). Therefore, in the cooling mode of the pre-air conditioning, unlike the heating mode of the pre-air conditioning, the amount of refrigerating machine oil circulating in the cycle is less likely to decrease.
このため、上述の実施形態のプレ空調の冷房モードでは、下限値Nc_OILを決定していないが、もちろん、プレ空調の冷房モード時にも、プレ空調の暖房モードと同様に下限値Nc_OILを決定してもよい。そして、下限値Nc_OILが上限値Nc_LIMよりも高くなっている際には、上限値Nc_LIMを超えても下限値Nc_OIL以上となるように圧縮機11の作動を制御すればよい。
Therefore, the lower limit value Nc_OIL is not determined in the pre-air conditioning cooling mode of the above-described embodiment, but, of course, the lower limit value Nc_OIL is determined in the pre-air conditioning cooling mode as in the pre-air conditioning heating mode. Good. Then, when the lower limit value Nc_OIL is higher than the upper limit value Nc_LIM, the operation of the
(3)上述の実施形態では、無線端末としてリモコン60を採用した例を説明したが、無線端末はこれに限定されない。例えば、携帯電話基地局を介して空調制御装置40のプレ空調送受信部40eへ信号を発信する移動体通信装置(具体的には、携帯電話、スマートフォン)等を採用してもよい。さらに、無線端末は複数であってもよい。また、操作パネル50あるいは無線端末に予め定めた時刻にプレ空調を開始するタイマ作動を設定するタイマ設定機能を設けてもよい。
(3) In the above embodiment, an example in which the
(4)上述の実施形態では、プレ空調時に圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、回転数)に上限値Nc_LIMを設定した例を説明したが、圧縮機11と同様に送風機32の送風能力(具体的には、回転数)に対して、圧縮機11と同様の上限値を設定してもよい。これによれば、プレ空調のために消費される消費電力を低減させることができる。
(4) In the above-described embodiment, an example in which the upper limit value Nc_LIM is set for the refrigerant discharge capacity (specifically, the number of revolutions) of the
(5)冷凍サイクル装置10は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、冷凍サイクル装置は、暖房モード(すなわち、通常暖房モードおよび低流量暖房モード)時に、ガスインジェクションサイクルを構成するものであってもよい。
(5) The
この場合は、圧縮機11として、冷媒を吸入する吸入ポート、圧縮した冷媒を吐出させる吐出ポート、サイクル内で生成された中間圧冷媒を圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポートを有する二段昇圧式のものを採用すればよい。
In this case, the
さらに、第1膨張弁14aにて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離部を設ける。この気液分離部の気相冷媒出口側と圧縮機の中間圧ポート側とを接続し、気相冷媒出口側と圧縮機の中間圧ポート側とを接続する冷媒通路に、冷媒回路切替装置として上述の実施形態と同様の開閉弁を配置する。
Further, a gas-liquid separation unit for separating the gas-liquid of the intermediate pressure refrigerant decompressed by the
気液分離部の液相冷媒出口側と室外熱交換器20の入口側とを接続し、液相冷媒出口側と室外熱交換器20の入口側とを接続する冷媒通路に、気液分離部から流出した液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧装置として上述の実施形態と同様の膨張弁を配置すればよい。
The liquid-phase refrigerant outlet side of the gas-liquid separator is connected to the inlet side of the
また、上述の実施形態では、冷媒回路を切替可能に構成された冷凍サイクル装置10について説明したが、冷媒回路の切り替えは必須ではない。少なくとも暖房モードでの運転が可能な冷凍サイクル装置が適用された車両用空調装置であれば、プレ空調時の暖房感の悪化を招くことなく、圧縮機の保護を図ることができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置10の冷媒としてR134aを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、R1234yf、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which R134a is adopted as the refrigerant of the
10 冷凍サイクル装置
11 圧縮機
12 室内凝縮器(加熱用熱交換器)
14a 第1膨張弁(減圧装置)
20 室外熱交換器
40a 吐出能力制御部
S61、S62 上下限値決定部
10
14a First expansion valve (pressure reducing device)
20
Claims (2)
前記バッテリから供給される電力によって作動する電動式の圧縮機(11)、前記圧縮機から吐出された高圧冷媒と前記車室内へ送風される送風空気とを熱交換させる室内凝縮器(12)、前記室内凝縮器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置(14a)、および前記減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(20)を有する冷凍サイクル装置(10)と、
前記圧縮機の冷媒吐出能力の上限値(Nc_LIM)、および前記圧縮機の冷媒吐出能力の下限値(Nc_OIL)を決定する上下限値決定部(S61、S62)と、
前記圧縮機の冷媒吐出能力を制御する吐出能力制御部(40a)と、を備え、
前記外部電源は、前記車両に接続されている際に、前記外部電力を前記バッテリに充電可能であり、
前記上下限値決定部は、外気温(Tam)および前記室外熱交換器における冷媒温度(Ts)の少なくとも一方の低下に伴って、前記下限値(Nc_OIL)を増加させるように決定するものであり、
さらに、前記上下限値決定部は、前記プレ空調として前記車室内の暖房を行う際であって、かつ、前記車両に前記外部電源が接続されていない際に、前記プレ空調の開始から時間経過とともに前記上限値(Nc_LIM)を増加させるように決定するものであり、
前記吐出能力制御部は、前記下限値(Nc_OIL)が前記上限値(Nc_LIM)よりも高くなっている際には、前記下限値(Nc_OIL)以上となるように前記圧縮機の冷媒吐出能力を制御するものである車両用空調装置。 By at least one of the electric power supplied from a battery mounted on the external power and the vehicle is supplied from an external power source (B), executable configured pre-air conditioning the passenger starts air-conditioning the cabin before boarding the vehicle A vehicle air conditioner,
An electric compressor (11) operated by electric power supplied from the battery, an indoor condenser (12) for exchanging heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor and the blast air blown into the vehicle interior, A refrigeration cycle apparatus (10) having a decompression device (14a) for decompressing the refrigerant flowing out from the indoor condenser, and an outdoor heat exchanger (20) for exchanging heat between the low pressure refrigerant decompressed by the decompression device and the outside air. When,
An upper and lower limit value determination unit (S61, S62) that determines an upper limit value (Nc_LIM) of the refrigerant discharge capacity of the compressor and a lower limit value (Nc_OIL) of the refrigerant discharge capacity of the compressor;
A discharge capacity control unit (40a) for controlling the refrigerant discharge capacity of the compressor,
The external power source is capable of charging the battery with the external power when connected to the vehicle,
The upper and lower limit value determination unit determines to increase the lower limit value (Nc_OIL) with a decrease in at least one of the outside air temperature (Tam) and the refrigerant temperature (Ts) in the outdoor heat exchanger. ,
Further, the upper and lower limit value determination unit is a time elapsed from the start of the pre-air conditioning when heating the vehicle interior as the pre-air conditioning and when the external power supply is not connected to the vehicle. And the upper limit value (Nc_LIM) is increased.
When the lower limit value (Nc_OIL) is higher than the upper limit value (Nc_LIM), the discharge capacity control unit controls the refrigerant discharge capacity of the compressor so as to be equal to or higher than the lower limit value (Nc_OIL). A vehicle air conditioner that does.
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