JP6889548B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁30(リヒート用)を開放し、電磁弁40(バイパス用)を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28Dr、28Asは、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28Dr、28Asは、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を開放し、電磁弁40を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28Dr、28Asは、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28Dr、28Asは、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
次に、最大冷房モードとしてのMAX冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28Dr、28Asは、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
尚、実施例の制御装置11は室外熱交換器7に過着霜が生じた場合などに、冷媒回路Rの圧縮機2と室外送風機15を停止し、補助ヒータ23に通電してこの補助ヒータ23のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを有している。この場合にも、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ温度センサ50Drの検出値TptcDrと補助ヒータ温度センサ50Asの検出値TptcAsの平均値を後述する如く補正し、補正したものを補助ヒータ温度Tptcとし、この補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱)を制御する。
空調コントローラ20は、下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
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が検出する室内温度、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。
TH=(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL) ・・(II)
ここで、INTLは演算周期(定数)、Tauは一次遅れの時定数、TH0は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度THの定常値、THzは加熱温度THの前回値である。このように加熱温度THを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。また、ヒートポンプコントローラ32は前述した運転モードによって上記時定数Tau及び定常値TH0を変更することにより、上述した推定式(II)を運転モードによって異なるものとし、加熱温度THを推定する。そして、この加熱温度THは車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信される。
次に、補助ヒータ23の温度を検出する各補助ヒータ温度センサ50Dr、50Asの検出値と正しい温度との差違を是正するための補正制御について説明する。
実施例ではヒートポンプコントローラ32は、前述した如く運転席側用の補助ヒータ温度センサ50Drの検出値TptcDrと助手席側用の補助ヒータ温度センサ50Asの検出値TptcAsの平均値((TptcDr+TptcAs)/2)を補助ヒータ温度Tptcとし、補助ヒータ23の通電を制御するものであるが、各補助ヒータ温度センサ50Dr、50Asはサーミスタから成る温度センサであり、サーミスタには現実的にそれぞれ個体差(バラツキ)がある。また、各補助ヒータ温度センサ50Dr、50Asが取り付けられた箇所と、他の箇所とで補助ヒータ23の温度に差違が生じる場合もある。
Tptc=(TptcDr+TptcAs)/2+TptcHos ・・(III)
TptcHos=k1×Ga×(SWDr+SWAs)/2+k2×HTRpw
+k3×Te+k4 ・・(IV)
ここで、Gaは空気流通路3に流入した空気の実際の体積風量(実システム風量)、HTRpwは補助ヒータ23の消費電力、Teは吸熱器温度である。
但し、上記の如く補正するだけでは、過剰な補正によって却って正しい補助ヒータ平均温度(L1)より逆方向に外れてしまう(図5の如く高い側に外れているときに、逆に低い側に過補正すること)もの(セット)が出てくる。そこで、ヒートポンプコントローラ32は、下記式(V)、(VI)を用いて補正後の補助ヒータ温度Tptcに制限をかける。尚、式(V)は補正前の補助ヒータ温度Tptcが正しい補助ヒータ平均温度(L1)より高い側に外れる場合であり、式(VI)は補正前の補助ヒータ温度Tptcが正しい補助ヒータ平均温度(L1)より低い側に外れる場合である。
TptcHTRpw≦Tptc≦(TptcDr+TptcAs)/2 ・・(V)
(TptcDr+TptcAs)/2≦Tptc≦TptcHTRpw ・・(VI)
TptcHTRpw=(HTRpw×Φ)/(Cpa×Ga×((SWDr+SWAs)/2)×γaTe×1.16)+Te ・・(VII)
尚、Φは補助ヒータ23の温度効率、Cpaは空気の定圧比熱、Teは吸熱器温度、Gaは前述している実システム風量(m3/h)、γaTeは空気比重、1.16は単位を整合させるための係数である。また、SWDrは前述した補助ヒータ23の運転席側の風量比、SWAsは助手席側の風量比であり、従って、上記式(VII)中のGa×(SWDr+SWAs)/2は、補助ヒータ23の運転席側と助手席側の通過風量の平均値となる。また、上記式(V)と(VI)の何れを使用するかは、使用する複数のセットに対して補助ヒータ温度センサ50Dr、50Asの検出値の傾向(正しい値より高い側に外れるか、低い側に外れるか)を予め実験により確認しておき、この傾向によってヒートポンプコントローラ32に設定しておくものとする。
次に、空調操作部53での設定で、運転席・助手席独立空調制御(左右独立空調制御)となったときの補正後の補助ヒータ温度Tptcの制限について説明する。この運転席・助手席独立空調制御の場合には、運転席側用の補助ヒータ温度センサ50Drの検出値TptcDrと助手席側用の補助ヒータ温度センサ50Asの検出値TptcAsについて、前述した運転席側の風量比SWDrと助手席側の風量比SWAsを用い、下記式(VIII)と式(IX)、式(X)と式(XI)から補正し、運転席側の補正後の補助ヒータ温度TptcDrHと助手席側の補正後の補助ヒータ温度TptcAsHをそれぞれ算出する。
TptcDrH=TptcDr+TptcHosDr ・・(VIII)
TptcAsH=TptcAs+TptcHosAs ・・(IX)
TptcHosDr=k1×Ga×SWDr+k2×HTRpw/2
+k3×Te+k4 ・・(X)
TptcHosAs=k1×Ga×SWAs+k2×HTRpw/2
+k3×Te+k4 ・・(XI)
但し、上記各係数k1〜k4はそれぞれの式(X)、(XI)で異なると共に、前述した式(IV)の場合とも異なる値となり、これらも予めヒートポンプコントローラ32に設定しておくものとする。
TptcHTRpwDr={(HTRpw/2)×Φ}/{Cpa×(Ga/2×SWDr)×γaTe×1.16)+Te ・・(XII)
TptcHTRpwAs={(HTRpw/2)×Φ}/{Cpa×(Ga/2×SWAs)×γaTe×1.16)+Te ・・(XIII)
TptcHTRpwDr≦TptcDrH≦TptcDr ・・(XIIII)
TptcHTRpwAs≦TptcAsH≦TptcAs ・・(XV)
TptcDr≦TptcDrH≦TptcHTRpwDr ・・(XVI)
TptcAs≦TptcAsH≦TptcHTRpwAs ・・(XVII)
ここで、温度センサ(補助ヒータ温度センサ)はカタログ等に記載されたスペックからバラツキに関する特性が判明している場合がある。そのときは、当該温度センサ(補助ヒータ温度センサ)の特性に基づいて検出値Tptc等の補正に制限をかけるようにすればよい。それにより、特性から分かるバラツキの最悪値を考慮して、より安全に検出値の補正を行うことができるようになる。
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例(実施例2)ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁22(除湿用)を開放する。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)と共に、電磁弁21を閉じる。この室外膨張弁6と電磁弁21が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入、及び、室外熱交換器7からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て第2のバイパス配管13Fに全て流れるようになる。そして、第2のバイパス配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより内部熱交換器19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。
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
9 吸熱器
10 HVACユニット
11 制御装置
20 空調コントローラ
23 補助ヒータ(電気ヒータ)
27 室内送風機(ブロワファン)
28Dr、28As エアミックスダンパ
32 ヒートポンプコントローラ
50Dr、50As 補助ヒータ温度センサ
R 冷媒回路
Claims (8)
- 車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
該空気流通路に設けられ、前記車室内に供給される空気を加熱する電気ヒータと、
該電気ヒータの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの検出値に基づいて前記電気ヒータの通電を制御する制御装置を備え、
前記電気ヒータにより前記車室内に供給される空気を加熱する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記電気ヒータの通過風量、前記電気ヒータの消費電力、前記電気ヒータに流入する空気の温度のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てに基づいて前記温度センサの検出値を補正すると共に、前記電気ヒータの消費電力から逆算した当該電気ヒータの温度である温度逆算値により、補正後の前記温度センサの検出値に制限をかけることを特徴とする車両用空気調和装置。 - 車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
該空気流通路に設けられ、前記車室内に供給される空気を加熱する電気ヒータと、
該電気ヒータの温度を検出する運転席側用の温度センサと、
前記電気ヒータの温度を検出する助手席側用の温度センサと、
各温度センサの検出値に基づいて前記電気ヒータの通電を制御する制御装置を備え、
前記電気ヒータにより前記車室内に供給される空気を加熱する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記運転席側と助手席側とで前記車室内を独立空調制御可能とされており、
前記運転席側と助手席側の風量比を用い、前記運転席側用の温度センサと助手席側用の温度センサの各検出値をそれぞれ補正し、又は、当該検出値の補正に加えて前記電気ヒータの消費電力から逆算した当該電気ヒータの温度である温度逆算値により、補正後の前記各温度センサの検出値に制限をかけることを特徴とする車両用空気調和装置。 - 車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
該空気流通路に設けられ、前記車室内に供給される空気を加熱する電気ヒータと、
該電気ヒータの温度を検出する温度センサと、
該温度センサの検出値に基づいて前記電気ヒータの通電を制御する制御装置を備え、
前記電気ヒータにより前記車室内に供給される空気を加熱する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記電気ヒータの通過風量、前記電気ヒータの消費電力、前記電気ヒータに流入する空気の温度のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てに基づいて前記温度センサの検出値を補正すると共に、前記温度センサの特性に基づいて前記温度センサの検出値の補正に制限をかけることを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記電気ヒータの消費電力から逆算した当該電気ヒータの温度である温度逆算値により、補正後の前記温度センサの検出値に制限をかけ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。
- 前記温度センサの検出値が、正しい温度よりも高い側に外れる場合、前記温度逆算値を前記補正後の温度センサの検出値の下限とすることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4に記載の車両用空気調和装置。
- 前記温度センサの検出値が、正しい温度よりも低い側に外れる場合、前記温度逆算値を前記補正後の温度センサの検出値の上限とすることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項4又は請求項5に記載の車両用空気調和装置。
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記電気ヒータより流通空気の下流側における前記空気流通路に設けられ、冷媒を放熱させて前記車室内に供給される空気を加熱する放熱器と、前記電気ヒータより流通空気の上流側における前記空気流通路に設けられ、冷媒を吸熱させて前記車室内に供給される空気を冷却する吸熱器を有する冷媒回路を備え、
前記制御装置は、前記電気ヒータの消費電力と前記吸熱器の温度に基づいて前記温度逆算値を算出することを特徴とする請求項1、請求項2、請求項4、請求項5又は請求項6に記載の車両用空気調和装置。 - 運転席側用の前記温度センサと助手席側用の前記温度センサを備え、
これら運転席側用の温度センサの検出値と助手席側用の温度センサの検出値の平均値を、前記温度逆算値により制限される側とは反対側の前記補正後の温度センサの検出値の限界とすることを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の車両用空気調和装置。
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