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CN110997371B - 车用空调装置 - Google Patents

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CN110997371B
CN110997371B CN201880051404.XA CN201880051404A CN110997371B CN 110997371 B CN110997371 B CN 110997371B CN 201880051404 A CN201880051404 A CN 201880051404A CN 110997371 B CN110997371 B CN 110997371B
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Abstract

提供一种车用空调装置，能消除从外部气体吸热切换为从热介质吸热时的由制热能力的下降导致的不良情况。发热设备温度调节装置(61)具有热介质加热器(66)和制冷剂‑热介质热交换器(64)。具有第一、第二热介质吸热/制热模式，在其中，使从压缩机(2)排出的制冷剂在散热器(4)中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使制冷剂在制冷剂‑热介质热交换器中吸热，当在从制热运转切换为第一、第二热介质吸热/制热模式时，热介质的温度为规定的阈值(T1)以下的情况下，在切换之前通过热介质加热器对热介质进行加热。

Description

车用空调装置
技术领域
本发明涉及能对车辆的车室内进行空气调节的热泵式的空调装置，尤其涉及能适用于包括电池等发热设备的混合动力汽车、电动汽车的车用空调装置。
背景技术
因近年来的环境问题显现，以致利用从电池供给的电力对行驶用电动机进行驱动的混合动力汽车、电动汽车普及。此外，作为能适用于这种车辆的空调装置，开发出一种空调装置，包括：压缩机，上述压缩机对制冷剂进行压缩并排出；散热器，上述散热器设置于车室内侧并使制冷剂散热；吸热器，上述吸热器设于车室内侧并使制冷剂吸热；以及制冷剂回路，上述制冷剂回路设于车室外侧并供外部气体通风，并且连接有使制冷剂吸热或散热的室外热交换器，上述空调装置切换执行制热模式(制热运转)和制冷模式(制冷运转)，在上述制热模式(制热运转)中，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并使在该散热器中散热后的制冷剂在室外热交换器中吸热，在上述制冷模式(制冷运转)中，使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器中散热，并在吸热器中吸热(例如，参照专利文献1)。
另一方面，装设于车辆的例如电池(发热设备)因充电中或放电中的自我发热而变成高温。若在这种状态下进行充放电，则存在劣化会加重，并最终引起工作不良而发生破损的危险。因而，开发出一种装置，通过使被在制冷剂回路中循环的制冷剂冷却后的空气(热介质)在电池中循环，从而能对二次电池(电池)的温度进行调节(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-213765号公报
专利文献2：日本专利特开2016-90201号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在此，由于制冷剂能从热介质吸热，因此，若将电池等发热设备的热利用于车室内的制热，则能延迟室外热交换器的结霜的进行，并且在室外热交换器结霜而无法从外部气体吸热的情况下，也能通过从热介质的吸热来进行车室内的制热。
然而，在从通过室外热交换器从外部气体吸热的运转状态切换为从热介质吸热的运转状态时，上述热介质的温度下降的情况下，制热能力会显著下降，使得吹出到车室内的空气的温度暂时下降，从而存在给乘客带来不舒服和不适感的问题。
本发明为解决上述现有的技术问题而作，其目的在于提供一种车用空调装置，能消除从外部气体吸热切换为从热介质吸热时的由制热能力的下降导致的不良情况。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车用空调装置包括：压缩机，所述压缩机对制冷剂进行压缩；空气流通路径，所述空气流通路径供向车室内供给的空气流通；散热器，所述散热器用于使制冷剂散热来对从空气流通路径供给至车室内的空气进行加热；室外热交换器，所述室外热交换器设置于车室外并用于使制冷剂吸热；以及控制装置，通过所述控制装置至少执行制热运转，在所述制热运转中，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使制冷剂在室外热交换器中吸热，其特征是，包括发热设备温度调节装置，所述发热设备温度调节装置用于使热介质在装设于车辆的发热设备中循环以对所述发热设备的温度进行调节，所述发热设备温度调节装置具有加热装置和制冷剂-热介质热交换器，其中，所述加热装置用于对热介质进行加热，所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换，控制装置具有热介质吸热/制热模式，在所述热介质吸热/制热模式下，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使制冷剂在制冷剂-热介质热交换器中吸热，当从制热运转切换为热介质吸热/制热模式时，热介质的温度为规定的阈值T1以下的情况下，在切换为热介质吸热/制热模式之前通过加热装置对热介质进行加热，并在使所述热介质的温度上升之后，切换为热介质吸热/制热模式。
技术方案2的车用空调装置在上述技术方案的基础上，其特征是，在制热运转中，规定的预测无法从外部气体吸热的判定条件满足的情况下，控制装置判定为存在无法通过室外热交换器从外部气体吸热的可能性，并对热介质的温度是否为阈值T1以下进行判断，若为所述阈值T1以下，则开始通过加热装置对热介质进行加热，并待所述热介质的温度上升至至少比阈值T1高的温度后，转换为热介质吸热/制热模式。
技术方案3的车用空调装置在上述技术方案的基础上，其特征是，预测无法从外部气体吸热的判定条件包括以下条件中的至少一个：压缩机的吸入制冷剂温度Ts下降至第一规定制冷剂温度值Ts1以下；室外热交换器的结霜量增加至第一规定结霜量Fr1以上；室外热交换器的结霜的进行速度上升至第一规定进行速度值X1以上；外部气体温度Tam下降至第一规定外部气体温度值Tam1以下；外部气体温度Tam的下降速度上升至第一规定下降速度值Y1以上。
技术方案4的车用空调装置在上述各技术方案的基础上，其特征是，控制装置基于散热器的目标制热能力TGQhp、吹出到车室内的空气温度的目标值即目标吹出温度TAO、通风至空气流通路径的室内送风机的电压BLV、散热器的下风侧的空气的温度的目标值即目标加热器温度TCO中的至少一个来确定阈值T1。
技术方案5的车用空调装置在上述各技术方案的基础上，其特征是，控制装置在执行热介质吸热/制热模式时，在规定的能从外部气体吸热的判定条件满足的情况下判定为能通过室外热交换器从外部气体吸热，并使在散热器中散热后的制冷剂在室外热交换器和制冷剂-热介质热交换器中吸热。
技术方案6的车用空调装置在上述技术方案的基础上，其特征是，能从外部气体吸热的判定条件包括以下条件中的至少一个，压缩机的吸入制冷剂温度Ts为比第一规定制冷剂温度值Ts1低的第二规定制冷剂温度值Ts2以上；室外热交换器的结霜量为比第一规定结霜量Fr1高的第二规定结霜量Fr2以下；室外热交换器的结霜的进行速度为比第一规定进行速度值X1快的第二规定进行速度值X2以下；外部气体温度Tam为比第一规定外部气体温度值Tam1低的第二规定外部气体温度值Tam2以上；外部气体温度Tam的下降速度为比第一规定下降速度值Y1快的第二规定下降速度值Y2以下。
发明效果
根据本发明，由于车用空调装置包括：压缩机，所述压缩机对制冷剂进行压缩；空气流通路径，所述空气流通路径供向车室内供给的空气流通；散热器，所述散热器用于使制冷剂散热来对从空气流通路径供给至车室内的空气进行加热；室外热交换器，所述室外热交换器设置于车室外并用于使制冷剂吸热；以及控制装置，通过所述控制装置至少执行制热运转，在所述制热运转中，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使所述制冷剂在室外热交换器中吸热，包括发热设备温度调节装置，所述发热设备温度调节装置用于使热介质在装设于车辆的发热设备中循环以对所述发热设备的温度进行调节，所述发热设备温度调节装置具有加热装置和制冷剂-热介质热交换器，其中，所述加热装置用于对热介质进行加热，所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换，控制装置具有热介质吸热/制热模式，在所述热介质吸热/制热模式下，使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使所述制冷剂在制冷剂-热介质热交换器中吸热，因此，若切换为所述热介质吸热/制热模式，则能从发热设备温度调节装置的热介质吸热，以高效地进行车室内的制热，例如能一边抑制室外热交换器的结霜，一边适当地进行发热设备的冷却，或者在室外热交换器发生结霜而无法从外部气体吸热的情况下也能从发热设备温度调节装置的热介质吸热，以对车室内进行制热。
尤其，当控制装置从制热运转切换为热介质吸热/制热模式时，热介质的温度为规定的阈值T1以下的情况下，在切换为热介质吸热/制热模式之前通过加热装置对热介质进行加热，并在使所述热介质的温度上升之后，切换为热介质吸热/制热模式，因此，能充分地确保从制热运转切换为热介质吸热/制热模式时的制热能力。由此，能消除在热介质的温度低的状态下切换为热介质吸热/制热模式，使吹出温度暂时下降而使得乘客感觉到不舒服和不适感这样的不良情况。
此外，如果像技术方案2那样，在制热运转中，规定的预测无法从外部气体吸热的判定条件满足的情况下，控制装置判定为存在无法通过室外热交换器从外部气体吸热的可能性，并对热介质的温度是否为阈值T1以下进行判断，若为所述阈值T1以下，则开始通过加热装置对热介质进行加热，并待所述热介质的温度上升至至少比阈值T1高的温度后，转换为热介质吸热/制热模式，便能顺利地进行从制热运转向热介质吸热/制热模式的切换。
另外，作为此时的预测无法从外部气体吸热的判定条件，优选的是，像技术方案3那样，包括以下条件中的至少一个：压缩机的吸入制冷剂温度Ts下降至第一规定制冷剂温度值Ts1以下；室外热交换器的结霜量增加至第一规定结霜量Fr1以上；室外热交换器的结霜的进行速度上升至第一规定进行速度值X1以上；外部气体温度Tam下降至第一规定外部气体温度值Tam1以下；外部气体温度Tam的下降速度上升至第一规定下降速度值Y1以上。
此外，如果像技术方案4那样，控制装置基于散热器的目标制热能力TGQhp、吹出到车室内的空气温度的目标值即目标吹出温度TAO、通风至空气流通路径的室内送风机的电压BLV、散热器的下风侧的空气的温度的目标值即目标加热器温度TCO中的至少一个来决定阈值T1，便能恰当地判定是否需要通过加热装置对热介质进行加热，并且能避免不必要的加热装置的加热。
此外，如果像技术方案5那样，控制装置在执行热介质吸热/制热模式时，在规定的能从外部气体吸热的判定条件满足的情况下判定为能通过室外热交换器从外部气体吸热，并使在散热器中散热后的制冷剂在室外热交换器和制冷剂-热介质热交换器中吸热，则在能在室外热交换器中从外部气体吸热的情况下，与来自热介质的吸热配合地，还从外部气体吸热，从而能对车室内进行制热。
另外，作为此时的能从外部气体吸热的判定条件，优选的是，像技术方案6那样为以下条件中的至少一个：压缩机的吸入制冷剂温度Ts为比第一规定制冷剂温度值Ts1低的第二规定制冷剂温度值Ts2以上；室外热交换器的结霜量为比第一规定结霜量Fr1高的第二规定结霜量Fr2以下；室外热交换器的结霜的进行速度为比第一规定进行速度值X1快的第二规定进行速度值X2以下；外部气体温度Tam为比第一规定外部气体温度值Tam1低的第二规定外部气体温度值Tam2以上；外部气体温度Tam的下降速度为比第一规定下降速度值Y1快的第二规定下降速度值Y2以下。
附图说明
图1是适用了本发明的一实施方式的车用空调装置的结构图。
图2是图1的车用空调装置的控制器的电路的框图。
图3是对由图2的控制器进行的制热运转进行说明的图。
图4是对由图2的控制器进行的除湿制热运转进行说明的图。
图5是对由图2的控制器进行的内部循环运转进行说明的图。
图6是对由图2的控制器进行的除湿制冷运转进行说明的图。
图7是对由图2的控制器进行的制冷运转进行说明的图。
图8是对由图2的控制器进行的第一热介质吸热/制热模式进行说明的图。
图9是对由图2的控制器进行的第二热介质吸热/制热模式进行说明的图。
图10是对从存在无法从外部气体吸热的可能性时的由图2的控制器进行的制热运转向第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式切换的切换控制进行说明的流程图。
图11是对图2的控制器所具有的能转换为从热介质吸热的热介质温度映射进行说明的图。
图12是对从存在无法从外部气体吸热的可能性的制热运转切换为第二制冷剂吸热/制热模式时的各部件的温度变化进行说明的图。
图13是实施热介质预热运转时的制冷剂回路的p-h线图。
图14是未实施热介质预热运转时的制冷剂回路的p-h线图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的一实施例的车用空调装置1的结构图。适用本发明的实施例的车辆是未装设发动机(内燃机)的电动汽车(EV)，车辆装设有电池55，并通过将充电至上述电池55的电力供给至行驶用的电动马达(未图示)来进行驱动并行驶，本发明的车用空调装置1也是通过电池55的电力驱动的。
即，实施例的车用空调装置1在无法实现由发动机废热进行的制热的电动汽车中，通过使用了制冷剂回路R的热泵运转进行制热运转，并且通过选择性地执行除湿制热运转、内部循环运转、除湿制冷运转、制冷运转的各空调运转，以进行车室内的空气调节。
另外，作为车辆并不局限于电动汽车，本发明在并用发动机和行驶用的电动马达的所谓混合动力汽车中也是有效的，另外在通过发动机行驶的通常的汽车中也能适用，这一点是自不必言的。
实施例的车用空调装置1进行电动汽车的车室内的空气调节(制热、制冷、除湿和换气)，在该车用空调装置1中，电动式的压缩机2、散热器4、室外膨胀阀6、室外热交换器7、室内膨胀阀8、吸热器9和储罐12等通过制冷剂配管13依次连接而构成制冷剂回路R，其中，上述压缩机2对制冷剂进行压缩，上述散热器4设置在供车室内空气通气循环的HVAC单元10的空气流通路径3内，使从压缩机2排出的高温高压的制冷剂经由制冷剂配管13G流入，并使该制冷剂在车室内散热，上述室外膨胀阀6在制热时使制冷剂减压膨胀并由电动阀构成，上述室外热交换器7在制冷剂与外部气体之间进行热交换，以在制冷时作为使制冷剂散热的散热器发挥功能，在制热时作为使制冷剂吸热的蒸发器发挥功能，上述室内膨胀阀8使制冷剂减压膨胀并由电动阀(机械式膨胀阀亦可)构成，上述吸热器9设置在空气流通路径3内，在制冷时和除湿时使制冷剂从车室内外吸热。室外膨胀阀6使从散热器4流出并流入室外热交换器7的制冷剂减压膨胀，并且能够设为全闭。
另外，在室外热交换器7设有室外送风机15。上述室外送风机15构成为通过强制性地将外部气体通风至室外热交换器7而使外部气体与制冷剂进行热交换，由此，在停车过程中(即、车速为0km/h)，外部气体也通风至室外热交换器7。此外，在图中，符号23是称为进气格栅的格栅构成为：当关闭上述格栅23时，可阻止行驶风流入室外热交换器7的情况。
此外，连接到室外热交换器7的制冷剂出口侧的制冷剂配管13A经由止回阀18连接于制冷剂配管13B。另外，止回阀18将制冷剂配管13B一侧设为顺时针方向。上述制冷剂配管13B经由作为在制冷时打开的开闭阀的电磁阀17连接于室内膨胀阀8。在实施例中，上述电磁阀17和室内膨胀阀8构成用于对制冷剂向吸热器9的流入进行控制的阀装置。
此外，从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A分岔，上述分岔后的制冷剂配管13D经由在制热时打开的电磁阀21而与位于吸热器9的出口侧的制冷剂配管13C连通并连接。此外，制冷剂配管13D汇流后的制冷剂配管13C经由止回阀40连接于储罐12，储罐12连接于压缩机2的制冷剂吸入侧。另外，止回阀40将储罐12一侧设为顺时针方向。
另外，散热器4的出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6的近前(制冷剂上游侧)分岔为制冷剂配管13J和制冷剂配管13F，分岔出的一个制冷剂配管13J经由室外膨胀阀6而连接于室外热交换器7的制冷剂入口侧。此外，分岔出的另一个制冷剂配管13F经由在除湿时打开的电磁阀22而与位于止回阀18的制冷剂下游侧且位于电磁阀17的制冷剂上游侧的、制冷剂配管13A和制冷剂配管13B的连接部连通并连接。
由此，制冷剂配管13F变成与室外膨胀阀6、室外热交换器7以及止回阀18的串联回路并联连接的形态，并成为绕过室外膨胀阀6、室外热交换器7以及止回阀18的回路。此外，电磁阀20与室外膨胀阀6并联连接。
此外，在吸热器9的空气上游侧的空气流通路径3形成有外部气体吸入口和内部气体吸入口的各吸入口(在图1中以吸入口25为代表进行表示)，在上述吸入口25设有吸入切换挡板26，上述吸入切换挡板26将导入至空气流通路径3内的空气切换为车室内的空气、即内部气体(内部气体循环)和车室外的空气、即外部气体(外部气体导入)。此外，在上述吸入切换挡板26的空气下游侧设有室内送风机(鼓风扇)27，上述室内送风机27将导入的内部气体或外部气体送至空气流通路径3。
此外，在散热器4的空气上游侧的空气流通路径3内设有空气混合挡板28，上述空气混合挡板28对流入到上述空气流通路径3内并经过吸热器9后的空气流通路径3内的空气(内部气体或外部气体)通风至散热器4的比例进行调节。此外，在散热器4的空气下游侧的空气流通路径3形成有吹脚(日文：フット)、自然风(日文：ベント)、前挡风除雾(日文：デフ)的各吹出口(在图1中用吹出口29为代表表示)，在上述吹出口29设有吹出口切换挡板31，上述吹出口切换挡板31对空气从各上述吹出口的吹出进行切换控制。
此外，本发明的车用空调装置1包括发热设备温度调节装置61，上述发热设备温度调节装置61用于使热介质在电池55中循环以对上述电池55的温度进行调节。另外，在实施例中采用电池55作为本发明的发热设备的一例，但作为发热设备并不局限于此，也可以为行驶用的电动马达或对该行驶用的电动马达进行控制的逆变器等。
本实施例的发热设备温度调节装置61包括：作为循环装置的循环泵62，上述循环泵62用于使热介质在电池55(发热设备)中循环；作为加热装置的热介质加热器66；以及制冷剂-热介质热交换器64，该制冷剂-热介质热交换器64和电池55通过热介质配管68连接成环状。
在实施例的情况下，在循环泵62的排出侧连接有热介质加热器66，在热介质加热器66的出口连接有制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A的入口，在上述热介质流路64A的出口连接有电池55的入口，电池55的出口连接于循环泵62的吸入侧。
作为在上述发热设备温度调节装置61中使用的热介质，例如能采用水、HFO-1234f这样的制冷剂、冷却液等液体、空气等气体。另外，在实施例中，将水用作热介质。此外，热介质加热器66由PTC加热器等电加热器构成。另外，在电池55的周围实施使热介质以能与上述电池55进行热交换的关系流通的套结构。
此外，当循环泵62运转时，从循环泵62排出的热介质流至热介质加热器66，并在热介质加热器66发热的情况下在随后被加热之后，接着流入制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A。从上述制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A流出的热介质流至电池55。热介质在随后与电池55进行热交换之后，通过被吸入至循环泵62以在热介质配管68内循环。
另一方面，在制冷剂回路R的制冷剂配管13F的出口、即制冷剂配管13F与制冷剂配管13A及制冷剂配管13B的连接部，连接有位于止回阀18的制冷剂下游侧(顺时针方向一侧)且位于电磁阀17的制冷剂上游侧并作为分岔回路的分岔配管72的一端。在上述分岔配管72设有由电动阀构成的辅助膨胀阀73。上述辅助膨胀阀73使流入制冷剂-热介质热交换器64的后述制冷剂流路64B的制冷剂减压膨胀，并且能实现全闭。此外，分岔配管72的另一端连接于制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B，在上述制冷剂流路64B的出口连接有制冷剂配管74的一端，制冷剂配管74的另一端连接于储罐12的近前(储罐12的制冷剂上游侧且止回阀40的制冷剂下游侧)的制冷剂配管13C。此外，这些辅助膨胀阀73等还在构成制冷剂回路R的一部分的同时，也构成发热设备温度调节装置61的一部分。
在辅助膨胀阀73打开的情况下，从制冷剂配管13F、室外热交换器7流出的制冷剂(一部分或全部的制冷剂)在上述辅助膨胀阀73中减压，之后流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B，并在该制冷剂流路64B中蒸发。制冷剂在制冷剂流路64B中流动的过程中从在热介质流路64A中流动的热介质中吸热，之后经过储罐12被吸入至压缩机2。
接着，在图2中，符号32是作为控制装置的控制器(ECU)。上述控制器32由作为包括处理器的计算机的一例的微型计算机构成，在该控制器32的输入连接有外部气体温度传感器33、外部气体湿度传感器34、HVAC吸入温度传感器36、内部气体温度传感器37、内部气体湿度传感器38、室内CO2浓度传感器39、吹出温度传感器41、排出压力传感器42、排出温度传感器43、吸入温度传感器44、散热器温度传感器46、散热器压力传感器47、吸热器温度传感器48、吸热器压力传感器49、例如光敏式的日照传感器51、车速传感器52、空调(空气调节)操作部53、室外热交换器温度传感器54、室外热交换器压力传感器54的各输出，其中，上述外部气体温度传感器33对车辆的外部气体温度(Tam)进行检测，上述外部气体湿度传感器34对外部气体湿度进行检测，上述HVAC吸入温度传感器36对从吸入口25吸入至空气流通路径3的空气的温度进行检测，上述内部气体温度传感器37对车室内的空气(内部气体)的温度进行检测，上述内部气体湿度传感器38对车室内的空气的湿度进行检测，上述室内CO2浓度传感器39对车室内的二氧化碳浓度进行检测，上述吹出温度传感器41对从吹出口29吹出至车室内的空气的温度进行检测，上述排出压力传感器42对压缩机2的排出制冷剂压力(排出压力Pd)进行检测，上述排出温度传感器43对压缩机2的排出制冷剂温度进行检测，上述吸入温度传感器44对压缩机2的吸入制冷剂温度Ts进行检测，上述散热器温度传感器46对散热器4的温度(在实施例中刚从散热器4流出后的制冷剂的温度：散热器温度TCI)进行检测，上述散热器压力传感器47对散热器4的制冷剂压力(散热器4内的压力或刚从散热器4流出后的制冷剂的压力：散热器压力PCI)进行检测，上述吸热器温度传感器48对吸热器9的温度(流过吸热器9的空气的温度或吸热器9自身的温度：吸热器温度Te)进行检测，上述吸热器压力传感器49对吸热器9的制冷剂压力(吸热器9内的压力或刚从吸热器9流出后的制冷剂的压力)进行检测，上述日照传感器51用于对向车室内照射的日照量进行检测，上述车速传感器52用于对车辆的移动速度(车速)进行检测，上述空调操作部53用于对设定温度及空调运转的切换进行设定，上述室外热交换器温度传感器54对室外热交换器7的温度(刚从室外热交换器7流出后的制冷剂的温度或室外热交换器7自身的温度：室外热交换器温度TXO。在室外热交换器作为蒸发器起作用时，室外热交换器温度TXO成为室外热交换器7中的制冷剂的蒸发温度)进行检测，上述室外热交换器压力传感器56对室外热交换器7的制冷剂压力(室外热交换器7内的压力、或刚从室外热交换器7流出后的制冷剂的压力：室外热交换器压力PXO。室外热交换器7中的制冷剂的蒸发压力)进行检测。
此外，控制器32的输入还与电池温度传感器76、热介质加热器温度传感器77、热介质温度传感器80、第一出口温度传感器78和第二出口温度传感器79的各输出连接，其中，上述电池温度传感器76对电池55的温度(电池55自身的温度或从电池55流出的热介质的温度、或是流入到电池55的热介质的温度)进行检测，上述热介质加热器温度传感器77对热介质加热器66的温度(热介质加热器66自身的温度)进行检测，上述热介质温度传感器80对从热介质加热器66流出的热介质的温度(热介质温度Tw)进行检测，上述第一出口温度传感器78对从制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A流出的热介质的温度进行检测，上述第二出口温度传感器79对从制冷剂流路64B流出的制冷剂的温度进行检测。
另一方面，控制器32的输出与上述压缩机2、室外送风机15、室内送风机(鼓风扇)27、吸入切换挡板26、空气混合挡板28、吹出口切换挡板31、室外膨胀阀6、室内膨胀阀8、电磁阀22(除湿)、电磁阀17(制冷)、电磁阀21(制热)、电磁阀20(旁通)的各电磁阀、格栅23、循环泵62、热介质加热器66和辅助膨胀阀73连接。此外，控制器32根据各传感器的输出和在空调操作部53中输入的设定，对上述构件进行控制。
基于以上结构，接着对实施例的车用空调装置1的动作进行说明。控制器32在实施例中切换并执行制热运转、除湿制热运转、内部循环运转、除湿制冷运转和制冷运转的各空调运转，并且将电池55的温度调节在规定的适温范围内。首先，对制冷剂回路R的各空调运转进行说明。
(1)制热运转
最初，参照图3对制热运转进行说明。图3表示制热运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。当通过控制器32(自动模式)或对空调操作部53的手动操作(手动模式)选择制热运转时，控制器32将电磁阀21(制热用)打开，并将电磁阀17(制冷用)关闭。此外，将电磁阀22(除湿用)、电磁阀20(旁通用)关闭。另外，将格栅23打开。
此外，使压缩机2及各送风机15、27运转，空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4的比例进行调节的状态。由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4中通风有空气流通路径3内的空气，因此，空气流通路径3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热，另一方面，散热器4内的制冷剂被空气夺取热量而被冷却，并冷凝、液化。
在散热器4内液化后的制冷剂在从散热器4流出后，经过制冷剂配管13E、13J流至室外膨胀阀6。流入到室外膨胀阀6的制冷剂在该室外膨胀阀6中减压后，流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂蒸发，并从通过行驶或利用室外送风机15而通风的外部空气中汲取热量(吸热)。即，制冷剂回路R成为热泵。然后，从室外热交换器7流出的低温的制冷剂依次经过制冷剂配管13A以及制冷剂配管13D、电磁阀21、止回阀40而从制冷剂配管13C流入储罐12，在该储罐12中被气液分离后，气体制冷剂被吸入压缩机2，并且反复进行上述循环。由于在散热器4中加热后的空气从吹出口29吹出，因此，进行车室内的制热。
控制器32根据从后述的目标吹出温度TAO计算出的目标加热器温度TCO(散热器4的下风侧的温度、即后述的加热温度TH的目标值)对目标散热器压力PCO(散热器4的压力PCI的目标值)进行计算，上述控制器32基于上述目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47所检测出的散热器4的制冷剂压力(散热器压力PCI。制冷剂回路R的高压压力)来对压缩机2的转速进行控制，并且基于散热器温度传感器46所检测出的散热器4的温度(散热器温度TCI)以及散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI来对室外膨胀阀6的阀开度进行控制，并对散热器4的出口处的制冷剂的过冷却度进行控制。上述目标加热器温度TCO基本上设为TCO＝TAO，但设有控制方面的规定限制。
(2)除湿制热运转
接着，参照图4对除湿制热运转进行说明。图4表示除湿制热运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。在除湿制热运转中，控制器32在上述制热运转的状态下将电磁阀22和电磁阀17打开。另外，将格栅23打开。由此，经过散热器4而在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂的一部分被分流，上述分流后的制冷剂经过电磁阀22流入制冷剂配管13F，并从制冷剂配管13B流至室内膨胀阀8，剩余的制冷剂流至室外膨胀阀6。即，分流后的一部分制冷剂在室内膨胀阀8中减压后，流入吸热器9而蒸发。
控制器32对室内膨胀阀8的阀开度进行控制以将吸热器9的出口处的制冷剂的过热度(SH)维持于规定值，但此时，吸热器9中产生的制冷剂的吸热作用下从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却且被除湿。分流后并流入制冷剂配管13J的剩余的制冷剂在室外膨胀阀6中被减压后，在室外热交换器7中蒸发。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在从制冷剂配管13C流出并与来自制冷剂配管13D的制冷剂(来自室外热交换器7的制冷剂)汇流之后，依次经过止回阀40和储罐12而被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中被除湿后的空气在经过散热器4的过程中被再次加热，由此进行车室内的除湿制热。
控制器32基于从目标加热器温度TCO计算出的目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)来对压缩机2的转速进行控制，并且基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)来对室外膨胀阀6的阀开度进行控制。
(3)内部循环运转
接着，参照图5对内部循环运转进行说明。图5表示内部循环运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。在内部循环运转中，控制器32在上述除湿制热运转的状态下将室外膨胀阀6设为全闭(全闭位置)。但是，电磁阀21维持打开的状态，预先使室外热交换器7的制冷剂出口与压缩机2的制冷剂吸入侧连通。即，上述内部循环运转处于在除湿制热运转中的室外膨胀阀6的控制下将上述室外膨胀阀6设为全闭的状态，因此，上述内部循环运转还能被看作除湿制热运转的一部分(格栅23开)。
但是，通过将室外膨胀阀6关闭使得制冷剂向室外交换器7的流入受到阻止，因此，经过散热器4并在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂经过电磁阀22全部流到制冷剂配管13F。接着，在制冷剂配管13F中流动的制冷剂从制冷剂配管13B开始经过电磁阀17流至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中减压后，流入吸热器9而蒸发。在此时的吸热作用下，从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却且被除湿。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂在制冷剂配管13C中流动，并经过止回阀40及储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。由于在吸热器9中除湿后的空气在经过散热器4的过程中被再次加热，因此，虽然进行车室内的除湿制热，但由于在上述内部循环运转下，制冷剂在位于室内侧的空气流通路径3内的散热器4(散热)与吸热器9(吸热)之间循环，因此，不从外部气体汲取热量，而是发挥与压缩机2的消耗动力相应程度的制热能力。由于全部量的制冷剂在发挥除湿作用的吸热器9中流动，因此，与上述除湿制热模式相比，除湿能力高，但制热能力低。
此外，虽然室外膨胀阀6关闭，但电磁阀21打开，室外热交换器7的制冷剂出口与压缩机2的制冷剂吸入侧连通，因此，室外热交换器7内的液体制冷剂经过制冷剂配管13D及电磁阀21流出至制冷剂配管13C，并回收到储罐12，使得室外热交换器7内变成气体制冷剂的状态。由此，与将电磁阀21关闭时相比，在制冷剂回路R内循环的制冷剂量增加，从而能提高散热器4的制热能力与吸热器9的除湿能力。
控制器32基于吸热器9的温度或前述的散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)来对压缩机2的转速进行控制。此时，控制器32选择根据吸热器9的温度或是根据散热器压力PCI通过任意的运算获得的压缩机目标转速中较低的一方，来对压缩机2进行控制。
(4)除湿制冷运转
接着，参照图6对除湿制冷运转进行说明。图6表示除湿制冷运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。在除湿制冷运转下，控制器32将电磁阀17打开，并将电磁阀21关闭。此外，将电磁阀22、电磁阀20关闭。此外，使压缩机2及各送风机15、27运转，空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4的比例进行调节的状态。另外，将格栅23打开。由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4中通风有空气流通路径3内的空气，因此，空气流通路径3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热，另一方面，散热器4内的制冷剂被空气夺取热量而被冷却，从而冷凝、液化。
从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流至室外膨胀阀6，经过以稍许打开的方式控制的室外膨胀阀6而流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂随后被通过行驶或利用室外送风机15而通风的外部气体空气冷却，从而冷凝。从室外热交换器7流出的制冷剂经过制冷剂配管13A、止回阀18流入制冷剂配管13B，然后经过电磁阀17流至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中减压后，流入吸热器9而蒸发。在此时的吸热作用下，从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却且被除湿。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过制冷剂配管13C并经过止回阀40流至储罐12，经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。在吸热器9中冷却且除湿后的空气在经过散热器4的过程中被再次加热(再加热：散热能力比制热时低)，由此，进行车室内的除湿制冷。
控制器32基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)及作为其目标值的目标吸热器温度TEO，对压缩机2的转速进行控制，以使吸热器温度Te变为目标吸热器温度TEO，并且基于散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)和从目标加热器温度TCO计算出的目标散热器压力PCO(散热器压力PCI的目标值)，对室外膨胀阀6的阀开度进行控制，以使散热器压力PCI变为目标散热器压力PCO，从而获得由散热器4实现的必要的再次加热量。
(5)制冷运转
接着，参照图7对制冷运转进行说明。图7表示制冷运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。在制冷运转中，控制器32在上述除湿制冷运转的状态下将电磁阀20打开(室外膨胀阀6的阀开度自由)。另外，空气混合挡板28处于对空气通风至散热器4的比例进行调节的状态。另外，将格栅23打开。
由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。虽然空气流通路径3内的空气被通风至散热器4，但由于上述比例小(仅用于制冷时的再次加热)，因此，在散热器4处几乎只是经过而已，从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流至室外膨胀阀6。此时，由于电磁阀20打开，因此，制冷剂经过电磁阀20并经过制冷剂配管13J，直接流入室外热交换器7，随后被通过行驶或是利用室外送风机15而通风的外部气体空气冷却，并冷凝、液化。从室外热交换器7流出的制冷剂经过制冷剂配管13A、止回阀18流入制冷剂配管13B，然后经过电磁阀17流至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中减压后，流入吸热器9而蒸发。在此时的吸热作用下，从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9，因此，空气被冷却。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂流出至制冷剂配管13C并经过止回阀40流至储罐12，经过储罐12被吸入至压缩机2，并且反复进行上述循环。被吸热器9冷却、除湿后的空气从吹出口29吹出至车室内，由此进行车室内的制冷。在上述制冷运转中，控制器32基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)来对压缩机2的转速进行控制。
(6)空调运转的切换和空气混合挡板28的控制
控制器32根据下述式(I)计算出前述的目标吹出温度TAO。上述目标吹出温度TAO是从吹出口29吹出到车室内的空气的温度的目标值。
TAO＝(Tset－Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))……(I)
此处，Tset是通过空调操作部53设定的车室内的设定温度，Tin是内部气体温度传感器37检测出的室内温度，K是系数，Tbal是基于设定温度Tset、日照传感器51检测出的日照量SUN、外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam计算出的平衡值。此外，一般而言，外部气体温度Tam越低，则上述目标吹出温度TAO越高，并随着外部气体温度Tam上升而下降。
此外，控制器32在启动时基于外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam和目标吹出温度TAO选择上述各空调运转中的任一个空调运转。此外，启动后，根据外部气体温度Tam、目标吹出温度TAO等环境及设定条件的变化来选择上述各空调运转，并进行切换。
此外，控制器32以由SW＝(TAO－Te)/(TH－Te)的式子得到的风量比例SW来对空气混合挡板28进行控制。上述风量比例SW是经过吸热器9的空气通风至散热器4的比例，其在0(未通风至散热器4)至1(空气全部通风至散热器4)之间变化。
对上述空气混合挡板28的风量比例SW进行计算的TH为前述的散热器4的下风侧的空气的温度(加热温度)，控制器32根据下述的一阶滞后运算的式(II)来估算。
TH＝(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL)……(II)
此处，INTL是运转周期(常数)，Tau是一阶滞后的时间常数，TH0是一阶滞后运算前的恒定状态下的加热温度TH的恒定值，THz是加热温度TH的前次值。通过上述方式估算加热温度TH，从而无需设置专门的温度传感器。另外，控制器32通过根据前述的运转模式来改变上述时间常数Tau和恒定值TH0，从而将上述估算式(II)设为根据运转模式而不同的估算式，并对加热温度TH进行估算。
(7)电池55的温度调节
接着，参照图8、图9，对控制器32对电池55进行的温度调节控制进行说明。如前所述，若电池55在温度因自身发热等而变高的状态下进行充放电，则劣化会加重。因而，实施例的车用空调装置1的控制阀32一边执行上述那样的空调运转，一边通过发热设备温度调节装置61将电池55的温度冷却至适温范围内。上述电池55的适温范围一般来说设为+25℃以上且+45℃以下，因此，在实施例中，在上述适温范围内设定电池55的温度(电池温度Tb)的目标值、即目标电池温度TBO(例如+35℃)。
(7-1)第一热介质吸热/制热模式(热介质吸热/制热模式)
控制器32在制热运转(图3)中，例如使用下述式(III)、(IV)对散热器4所要求的车室内的制热能力、即目标制热能力TGQhp和散热器4所能产生的制热能力Qhp进行计算。
TGQhp＝(TCO-Te)×Cpa×ρ×Qair……(III)
Qhp＝f(Tam、NC、BLV、VSP、FANVout、Te)……(IV)
此处，Te是吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度，Cpa是流入散热器4的空气的比热(kj/kg·K)，ρ是流入散热器4的空气的密度(比体积)(kg/m3)，Qair是经过散热器4的风量(m3/h)(根据室内送风机27的鼓风电压BLV等估算)，VSP是从车速传感器52获得的车速，FANVout是室外送风机15的电压。
此外，控制阀32基于电池温度传感器76所检测出的电池55的温度(电池温度Tb)和上述目标电池温度TBO，例如使用下述式(V)对发热设备温度调节装置61所要求的电池55的冷却能力、即要求电池冷却能力Qbat进行计算。
Qbat＝(Tb－TBO)×k1×k2……(V)
在此，k1是在发热设备温度调节装置61内循环的热介质的比热(kj/kg·K)，k2是热介质的流量(m3/h)。另外，计算要求电池冷却能力Qbat的式子并不局限于上述式子，也可以加入上述以外的与电池冷却相关的其他因素进行计算。
在电池温度Tb比目标电池温度TBO低(Tb＜TBO)的情况下，根据上述式(V)计算出的要求电池冷却能力Qbat为负，因此，在实施例中，控制器32将辅助膨胀阀73设为全闭，发热设备温度调节装置61也停止。另一方面，在前述的制热运转中，电池温度Tb因充放电等而上升并比目标电池温度TBO更高(TBO＜Tb)的情况下，根据式(V)计算出的要求电池冷却能力Qbat变为正，因此，在实施例中，控制器32将辅助膨胀阀73打开，使发热设备温度调节装置61运转，以开始电池55的冷却。
在这种情况下，控制器32基于上述目标制热能力TGQhp和要求电池冷却能力Qbat并对两者进行比较，在实施例中切换执行此处说明的第一热介质吸热/制热模式和后述的第二热介质吸热/制热模式(均为本发明的热介质吸热/制热模式)。
首先，在车室内的制热负荷大(例如内部气体的温度低)且电池55的发热量小(冷却负荷小)的状况下，在目标制热能力TGQhp大于要求电池冷却能力Qbat(TGQhp＞Qbat)的情况下，控制器32执行第一热介质吸热/制热模式。图8表示上述第一热介质吸热/制热模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)和发热设备温度调节装置61的热介质的流动(虚线箭头)。
在上述第一热介质吸热/制热模式下，控制器32设为如下的状态：在图3所示的制冷剂回路R的制热运转的状态下，进一步打开电磁阀22，还打开辅助膨胀阀73，并对其阀开度进行控制。接着，使电池温度调节装置61的循环泵62运转。由此，从散热器4流出的制冷剂的一部分在室外膨胀阀6的制冷剂上游侧分流，并经过制冷剂配管13F流至电磁阀17的制冷剂上游侧。制冷剂接着进入到分岔配管72，并在辅助膨胀阀73中减压之后，经过分岔配管72并流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B而蒸发。此时，发挥吸热作用。在上述制冷剂流路64B中蒸发后的制冷剂依次经过制冷剂配管74、制冷剂配管13C以及储罐12并被吸入至压缩机2，并且重复上述循环(在图8中用实线箭头表示)。
另一方面，从循环泵62排出的热介质经过热介质加热器66并在热介质配管68内流至制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A，并在该热介质流路64A中被在制冷剂流路64B内蒸发的制冷剂吸热，从而热介质被冷却。在制冷剂的吸热作用下被冷却的热介质从制冷剂-热介质热交换器64流出并流至电池55，并在对上述电池55进行冷却之后被吸入至循环泵62，并且重复上述循环(在图8中用虚线箭头表示)。
如此，在第一热介质吸热/制热模式下，制冷剂回路R的制冷剂在室外热交换器7和制冷剂-热介质热交换器64中蒸发，而从外部气体吸热，同时也从发热设备温度调节装置61的热介质(电池55)吸热。由此，能一边经由热介质从电池55吸取热量并对电池55进行冷却，一边将吸取到的热量输送至散热器4，并利用于车室内的制热。
在上述第一热介质吸热/制热模式下，在即使如上所述通过来自外部气体的吸热以及从电池55吸热也无法使前述的散热器4的制热能力Qhp实现目标制热能力TGQhp(TGQhp＞Qhp)的情况下，控制器32使热介质加热器66发热(通电)。
当热介质加热器66发热时，从发热设备温度调节装置61的循环泵62排出的热介质在热介质加热器66中加热之后，流入制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A，因此，热介质加热器66的热量也能被在制冷剂流路64B中蒸发的制冷剂吸取，散热器4的制热能力Qhp增大，从而能实现目标制热能力TGQhp。另外，控制器32在制热能力Qhp能实现目标制热能力TGQhp的时刻停止热介质加热器66的发热(非通电)。
(7-2)第二热介质吸热/制热模式
接着，在车室内的制热负荷与电池55的冷却负荷大致相同的情况，即目标制热能力TGQhp与要求电池冷却能力Qbat相等或近似(TGQhp≈Qbat)的情况下，控制器32执行第二热介质吸热/制热模式。图9表示上述第二热介质吸热/制热模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)和发热设备温度调节装置61的热介质的流动(虚线箭头)。
在上述第二热介质吸热/制热模式下，控制器32设为如下的状态：将电磁阀17、20、21关闭，将室外膨胀阀6设为全闭，并将电磁阀22打开，还将辅助膨胀阀73打开并对其阀开度进行控制。接着，使压缩机2和室内送风机27运转，并使发热设备温度调节装置61的循环泵62也运转。由此，从散热器4流出的所有制冷剂流至电磁阀22，并经过制冷剂配管13F流至电磁阀17的制冷剂上游侧。制冷剂接着进入到分岔配管72，并在辅助膨胀阀73中减压之后，经过分岔配管72并流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B而蒸发。此时，发挥吸热作用。在上述制冷剂流路64B中蒸发后的制冷剂依次经过制冷剂配管74、制冷剂配管13C以及储罐12并被吸入至压缩机2，并且重复上述循环(在图9中用实线箭头表示)。
另一方面，从循环泵62排出的热介质经过热介质加热器66并在热介质配管68内流至制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A，并在该热介质流路64A中被在制冷剂流路64B内蒸发的制冷剂吸热，从而热介质被冷却。在制冷剂的吸热作用下被冷却的热介质从制冷剂-热介质热交换器64流出并流至电池55，并在对上述电池55进行冷却之后被吸入至循环泵62，并且重复上述循环(在图9中用虚线箭头表示)。
如此，在第二热介质吸热/制热模式下，制冷剂回路R的制冷剂在制冷剂-热介质热交换器64中蒸发，并从发热设备温度调节装置61的仅热介质(电池55)吸热。由此，制冷剂并未流入室外热交换器7，制冷剂经由热介质从仅电池55吸取热量，因此，能一边消除室外热交换器7的结霜问题，一边对电池55进行冷却，并将从上述电池55吸取的热量输送至散热器4以对车室内进行制热。
另外，在前述的除湿制热运转(图4)、内部循环运转(图5)、除湿制冷运转(图6)以及制冷运转(图7)的情况下，也均通过将辅助膨胀阀73打开且对其阀开度进行控制，并使循环泵62运转，来使制冷剂在制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B中蒸发并从热介质吸热，从而能对电池55进行冷却并对其温度进行调节。
(8)从存在无法从外部气体吸热的可能性的制热运转向第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式切换的切换控制
接着，参照图10至图14，对从在制热运转(图3)中存在无法通过室外热交换器7从外部气体吸热(无法从外部气体吸热)的可能性的制热运转向第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式切换的切换控制进行说明。
控制器32在图10的步骤S1中开始前述的制热运转之后，在步骤S2中执行制热运转，在此期间，执行步骤S3并对是否存在制冷剂无法通过室外热交换器7从外部气体吸热的可能性进行判断。将上述步骤S3中的判定条件称为预测无法从外部气体吸热的判定条件。上述预测无法从外部气体吸热的判定条件例如是以下所示的(i)～(V)中的任一个或他们的组合、或者他们的全部。
(i)吸入温度传感器44所检测出的压缩机2的吸入制冷剂温度Ts下降至第一规定制冷剂温度值Ts1以下。
(ii)室外热交换器7的结霜量增加至第一规定结霜量Fr1以上。
(iii)室外热交换器7的结霜的进行速度上升至第一规定进行速度值X1以上。
(iv)外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam下降至第一规定外部气体温度值Tam1以下。
(v)外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam的下降速度上升至第一规定下降速度值Y1以上。
在室外热交换器7中结霜产生的状态和外部气体温度Tam下降的环境下，会出现制冷剂无法通过室外热交换器7从外部气体吸热的可能性。另外，上述条件(i)是基于下述情况的：若外部气体温度Tam下降、或者室外热交换器7中结霜产生而使得从外部气体的吸热变得困难，则压缩机2的吸入制冷剂温度Ts会下降。此外，上述条件(ii)、(iii)中的结霜量及结霜的进行速度例如能根据室外热交换器7的室外热交换器温度TXO及室外热交换器压力PXO与室外热交换器7中未结霜时的他们的值(无结霜时室外热交换器温度TXObase、无结霜时室外热交换器压力PXObase，预先求出)之差求得。
上述各第一规定制冷剂温度值Ts1、第一规定结霜量Fr1、第一规定进行速度值X1、第一规定外部气体温度值Tam1、第一规定下降速度值Y1作为会出现无法通过室外热交换器7从外部气体吸热的可能性的值，预先通过试验求得。此外，在步骤S3中,上述条件(i)～(v)中的任一个或他们的组合、或是他们的全部满足的情况下，控制器32判定为预测无法从外部气体吸热的判定条件满足，并存在无法通过室外热交换器7从外部气体吸热的可能性，并进入步骤S4，首先使发热设备温度调节装置61的循环泵62运转，并使热介质在热介质配管68中循环。
接着，在步骤S5中，控制器32基于热介质温度传感器80的输出来对从热介质加热器66流出的热介质的温度(热介质温度Tw)是否为规定的阈值T1以下进行判断。在这种情况下，控制器32保有图11所示能转换为从热介质吸热的热介质温度映射。上述能转换为从热介质吸热的热介质温度映射表示前述的目标制热能力TGQhp与无法实现上述目标制热能力TGQhp的热介质温度Tw即上述阈值T1之间的关系，散热器4的目标制热能力TGQhp越高，则阈值T1也越高。
另外，除了上述的目标制热能力TGQhp以外，也可以基于前述的目标吹出温度TAO、室内送风机27的鼓风电压BLV、前述的目标加热器温度TCO中的任一个、或他们与目标制热能力TGQhp的组合、或是他们的全部来确定阈值T1。
在步骤S5中，控制器32根据上述能转换为从热介质吸热的热介质温度映射和上述时刻的目标制热能力TGQhp来确定阈值T1，并对热介质温度Tw是否为上述阈值T1以上进行判断。此外，在热介质温度Tw低且为阈值T1以下的情况下，控制器32判断为在从热介质的吸热中无法对车室内进行制热，并从步骤S5进入步骤S9，并且开始热介质预热运转。
在上述热介质预热运转中，控制器32使热介质加热器66通电并使其发热。由此，通过循环泵62循环的热介质被热介质加热器66加热，因此，热介质温度Tw上升。此外，在热介质温度Tw高于阈值T1(也可以为具有规定的迟滞α1的值(T1+α1))的情况下，控制器32进入步骤S6。
在上述步骤S6中，控制器32对制冷剂是否尚能通过室外热交换器7从外部气体吸热进行判断。将上述步骤S6中的判定条件称为能从外部气体吸热的判定条件。上述预测无法从外部气体吸热的判定条件例如是以下所示的(vi)～(x)中的任一个或他们的组合、或者他们的全部。
(vi)吸入温度传感器44所检测出的压缩机2的吸入制冷剂温度Ts为比上述第一规定制冷剂温度值Ts1低的第二规定制冷剂温度值Ts2以上。
(vii)室外热交换器7的结霜量为比上述第一规定结霜量Fr1高的第二规定结霜量Fr2以下。
(viii)室外热交换器7的结霜的进行速度为比上述第一规定进行速度值X1快的第二规定结霜量Fr2以下。
(ix)外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam下降至比上述第一规定外部气体温度值Tam1低的第二规定外部气体温度值Tam2以上。
(x)外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam的下降速度为比上述第一规定下降速度值Y1快的第二规定下降速度值Y2以下。
上述各第二规定制冷剂温度值Ts2、第二规定结霜量Fr2、第二规定进行速度值X2、第二规定外部气体温度值Tam2、第二规定下降速度值Y2作为尚能通过室外热交换器7从外部气体吸热的值，预先通过试验求得。此外，在步骤S6中，在上述条件(vi)～(x)中的任一个或他们的组合、或是他们的全部满足的情况下，控制器32判定为能从外部气体吸热的判定条件满足，制冷剂尚能通过室外热交换器7从外部气体吸热，并进入步骤S7，执行前述的第一热介质吸热/制热模式(图8)(能切换为第一热介质吸热/制热模式)。
在上述第一热介质吸热/制热模式下，如前所述，制冷剂回路R的制冷剂在室外热交换器7和制冷剂-热介质热交换器64中蒸发，并从外部气体吸热，并且还从发热设备温度调节装置61的热介质吸热，因此，能经由热介质从电池55、热介质加热器66(被通电时)吸取热量，并将吸取到的热量输送至散热器4，并且利用于车室内的制热。
另一方面，在步骤S6中，在能从外部气体吸热的判定条件不满足的情况下，判定为在室外热交换器7中无法从外部气体吸热，并进入步骤S8执行前述的第二热介质吸热/制热模式(图9)(能切换为第二热介质吸热/制热模式)。此外，根据需要使热介质加热器66发热。由此，能将从电池55、热介质加热器66吸取到的热量输送至散热器4，以对车室内进行制热。
在此，图12表示从制热运转转换为上述第二热介质吸热/制热模式时的目标吹出温度TAO、加热温度TH、热介质温度Tw的变化。此外，NC是压缩机2的转速，L1表示室外热交换器7的结霜量，L2表示压缩机2的转速NC的最大值MAXNC。此外，图12中的时刻t1表示图10的步骤S9中开始热介质预热运转的时刻，t2表示步骤S8中开始第二热介质吸热/制热模式的时刻。
在热介质温度Tw低的状态(前述的阈值T1以下的例如0℃等)、且不进行实施例的步骤S9这种热介质预热运转的情况下，热介质温度Tw如图12中的虚线所示那样从时刻t1开始上升，因此，如图14的p-h线图中的P1所示，压缩机2的排出压力变低，即使在时刻t2开始第二热介质吸热/制热模式，加热温度TH也会如图12中的虚线所示那样暂时下降(压缩机2的转速NC也下降)。因此，乘客会有不适感。
另一方面，若如本发明那样在从制热运转切换为第二热介质吸热/制热模式之前在步骤S9中执行热介质预热运转，则热介质温度Tw从时刻t1开始便会上升，在时刻t2变得比阈值T1更高(例如+20℃)，因此，如图13的p-h线图中的P2所示那样压缩机2的排出压力会变大，通过在时刻t2开始第二热介质吸热/制热模式，以使加热温度TH不会如图12中实线所示那样从目标吹出温度TAO大幅下降，而是上升(压缩机2的转速NC也上升)。
如上详细所述，在本发明中，包括发热设备温度调节装置61，所述发热设备温度调节装置61用于使热介质在装设于车辆的电池55(发热设备)中循环，以对所述电池55的温度进行调节，上述发热设备温度调节装置61包括：热介质加热器66，上述热介质加热器66用于对热介质进行加热；以及制冷剂-热介质热交换器64，上述制冷剂-热介质热交换器64用于使制冷剂与热介质进行热交换，控制器32具有使从压缩机2排出的制冷剂在散热器4中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使所述制冷剂在制冷剂-热介质热交换器64中吸热的第一热介质吸热/制热模式和第二热介质吸热/制热模式，若切换为第一热介质吸热/制热模式和第二热介质吸热/制热模式，则能从发热设备温度调节装置61的热介质吸热以高效地进行车室内的制热，例如能一边抑制室外热交换器7的结霜，一边适当地进行电池55的冷却，或是在室外热交换器7发生结霜而无法从外部气体吸热的情况下，也能从发热设备温度调节装置61的热介质吸热以对车室内进行制热。
尤其，当在控制器32从制热运转切换为第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式时，热介质的温度Tw为规定的阈值T1以下的情况下，在切换为第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式之前通过热介质加热器66对热介质进行加热，并在使所述热介质的温度上升之后切换为第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式，因此，能充分地确保从制热运转切换为第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式时的制热能力。由此，能消除在热介质的温度较低的状态下切换为第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式，使从吹出口29向车室内吹出的空气的温度(吹出温度。与加热温度TH一致)暂时下降而使得乘客感觉到不舒服和不适感这样的不良情况。
此外，在实施例中，在制热运转中规定的预测无法从外部气体吸热的判定条件满足的情况下，控制器32判定为存在无法通过室外热交换器7从外部气体吸热的可能性，并对热介质的温度是否为阈值T1以下进行判断，若为所述阈值T1以下则开始通过热介质加热器66对热介质进行加热，并待所述热介质的温度上升至至少比阈值T1高的温度(比阈值T1高、或是比T1+α1高的温度)而转换为第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式，因此，能顺利地进行从制热运转向第一热介质吸热/制热模式、第二热介质吸热/制热模式的切换。
另外，优选的是，上述预测无法从外部气体吸热的判定条件如实施例那样包括以下条件中的至少一个：压缩机2的吸入制冷剂温度Ts下降至第一规定制冷剂温度值Ts1以下；室外热交换器7的结霜量增加至第一规定结霜量Fr1以上；室外热交换器7的结霜的进行速度上升至第一规定进行速度值X1以上；外部气体温度Tam下降至第一规定外部气体温度值Tam1以下；外部气体温度Tam的下降速度上升至第一规定下降速度值Y1以上。
此外，在实施例中，控制器32基于散热器4的目标制热能力TGQhp、吹出到车室内的空气温度的目标值即目标吹出温度TAO、通风至空气流通路径3的室内送风机27的鼓风电压BLV、散热器4的下风侧的空气的温度(加热温度TH)的目标值即目标加热器温度TCO中的至少一个来确定阈值T1，因此，能恰当地判定是否需要通过热介质加热器66对热介质进行加热，并且能避免不必要的热介质加热器66的加热。
此外，在实施例中，控制器32执行第一热介质吸热/制热模式，在上述第一热介质吸热/制热模式下，在规定的能从外部气体吸热的判定条件满足的情况下判定为能通过室外热交换器7从外部气体吸热，并使在散热器4中散热后的制冷剂在室外热交换器7和制冷剂-热介质热交换器64中吸热，因此，在能在室外热交换器7中从外部气体吸热的情况下，与来自热介质的吸热配合，还从外部气体吸热，从而能对车室内进行制热。
另外，作为上述能从外部气体吸热的判定条件，优选如实施例那样为以下条件中的至少一个：压缩机的吸入制冷剂温度Ts为比第一规定制冷剂温度值Ts1低的第二规定制冷剂温度值Ts2以上；室外热交换器7的结霜量为比第一规定结霜量Fr1高的第二规定结霜量Fr2以下；室外热交换器7的结霜的进行速度为比第一规定进行速度值X1快的第二规定进行速度值X2以下；外部气体温度Tam为比第一规定外部气体温度值Tam1低的第二规定外部气体温度值Tam2以上；外部气体温度Tam的下降速度为比第一规定下降速度值Y1快的第二规定下降速度值Y2以下。
此外，上述各实施例中说明的制冷剂回路R和发热设备温度调节装置61的结构并不限定于此，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行改变，这点是自不必言的。
(符号说明)
1车用空调装置；
2压缩机；
3空气流通路径；
4散热器；
6室外膨胀阀；
7室外热交换器；
8室内膨胀阀；
9吸热器；
17、20、21、22电磁阀；
27室内送风机；
28空气混合挡板；
32控制器(控制装置)；
55电池(发热设备)；
61发热设备温度调节装置；
62循环泵；
64制冷剂-热介质热交换器；
66热介质加热器(加热装置)；
72分岔配管(分岔回路)；
73辅助膨胀阀；
80热介质温度传感器；
R制冷剂回路。

Claims (6)

1.一种车用空调装置，包括：
压缩机，所述压缩机对制冷剂进行压缩；
空气流通路径，所述空气流通路径供向车室内供给的空气流通；
散热器，所述散热器用于使所述制冷剂散热来对从所述空气流通路径供给至所述车室内的空气进行加热；
室外热交换器，所述室外热交换器设于车室外，并用于使所述制冷剂吸热；以及
控制装置，
通过所述控制装置至少执行制热运转，在所述制热运转中，使从所述压缩机排出的所述制冷剂在所述散热器中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使所述制冷剂在所述室外热交换器中吸热，
其特征在于，
包括发热设备温度调节装置，所述发热设备温度调节装置用于使热介质在装设于车辆的发热设备中循环以对所述发热设备的温度进行调节，
所述发热设备温度调节装置具有加热装置和制冷剂-热介质热交换器，其中，所述加热装置用于对所述热介质进行加热，所述制冷剂-热介质热交换器用于使所述制冷剂与所述热介质进行热交换，
所述控制装置具有热介质吸热/制热模式，在所述热介质吸热/制热模式下，使从所述压缩机排出的所述制冷剂在所述散热器中散热，并对散热后的所述制冷剂进行减压之后，使所述制冷剂在所述制冷剂-热介质热交换器中吸热，
当从所述制热运转切换为所述热介质吸热/制热模式时，所述热介质的温度为规定的阈值(T1)以下的情况下，在切换为所述热介质吸热/制热模式之前通过所述加热装置对所述热介质进行加热，并在使所述热介质的温度上升之后，切换为所述热介质吸热/制热模式。
2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述制热运转中，规定的预测无法从外部气体吸热的判定条件满足的情况下，控制装置判定为存在无法通过所述室外热交换器从外部气体吸热的可能性，并对所述热介质的温度是否为所述阈值(T1)以下进行判断，若为所述阈值(T1)以下，则开始通过所述加热装置对所述热介质进行加热，并待所述热介质的温度上升至至少比所述阈值(T1)高的温度后，转换为所述热介质吸热/制热模式。
3.如权利要求2所述的车用空调装置，其特征在于，
所述预测无法从外部气体吸热的判定条件包括以下条件中的至少一个：所述压缩机的吸入制冷剂温度(Ts)下降至第一规定吸入制冷剂温度值(Ts1)以下；所述室外热交换器的结霜量增加至第一规定结霜量(Fr1)以上；所述室外热交换器的结霜的进行速度上升至第一规定进行速度值(X1)以上；外部气体温度(Tam)下降至第一规定外部气体温度值(Tam1)以下；外部气体温度(Tam)的下降速度上升至第一规定下降速度值(Y1)以上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制装置基于所述散热器的目标制热能力(TGQhp)、吹出到所述车室内的空气温度的目标值即目标吹出温度(TAO)、通风至所述空气流通路径的室内送风机的电压(BLV)、所述散热器的下风侧的空气的温度的目标值即目标加热器温度(TCO)中的至少一个来确定所述阈值(T1)。
5.如权利要求3所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制装置在执行所述热介质吸热/制热模式时，在规定的能从外部气体吸热的判定条件满足的情况下判定为能通过所述室外热交换器从外部气体吸热，并使在所述散热器中散热后的制冷剂在所述室外热交换器和所述制冷剂-热介质热交换器中吸热。
6.如权利要求5所述的车用空调装置，其特征在于，
所述能从外部气体吸热的判定条件包括以下条件中的至少一个：所述压缩机的吸入制冷剂温度(Ts)为比所述第一规定吸入制冷剂温度值(Ts1)低的第二规定吸入制冷剂温度值(Ts2)以上；所述室外热交换器的结霜量为比所述第一规定结霜量(Fr1)高的第二规定结霜量(Fr2)以下；所述室外热交换器的结霜的进行速度为比所述第一规定进行速度值(X1)快的第二 规定进行速度值(X2)以下；外部气体温度(Tam)为比所述第一规定外部气体温度值(Tam1)低的第二规定外部气体温度值(Tam2)以上；外部气体温度(Tam)的下降速度为比所述第一规定下降速度值(Y1)快的第二规定下降速度值(Y2)以下。
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