DE112018004722T5

DE112018004722T5 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE112018004722T5
Application number: DE112018004722.9T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Ishizeki; Ryo Miyakoshi; Kohei Yamashita
Original assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-06-10
Also published as: JP2019038352A; CN110997371B; CN110997371A; JP6997558B2; WO2019039153A1; US11104205B2; US20200207182A1

Abstract

Es wird eine Fahrzeugklimaanlage bereitgestellt, die in der Lage ist, Unannehmlichkeiten durch eine Verringerung der Heizleistung beim Wechsel von der Wärmeaufnahme aus der Außenluft zur Wärmeaufnahme aus einem Wärmeträger zu beseitigen. Eine Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung Steuergerät61 hat eine Wärmeträger-Aufwärmheizung 66 und einen Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64. Die Fahrzeugklimaanlage weist erste und zweite Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodi auf, um ein von einem Kompressor 2 abgegebenes Kältemittel Wärme in einen Kühler 4 abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel Wärme im Kältemittel- Wärmeträger-Wärmetauscher absorbieren zu lassen. Wenn die Temperatur des Wärmeträgers beim Wechsel von einem Heizbetrieb in die ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodi einen vorbestimmten Schwellenwert T1 oder weniger beträgt, wird der Wärmeträger vor dem Wechsel durch die Wärmeträger-Aufwärmheizung erwärmt.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage eines Wärmepumpensystems, die die Luft im Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs aufbereitet, insbesondere eine Fahrzeugklimaanlage, die für ein Hybridfahrzeug und ein Elektrofahrzeug geeignet ist, die jeweils über eine Wärmeerzeugungseinrichtung wie eine Batterie verfügen.
Stand der Technik
Durch die Aktualisierung der Umweltprobleme in den letzten Jahren haben sich Hybridautos und Elektrofahrzeuge verbreitet, die jeweils einen Elektromotor zum Betrieb mit Strom aus einer Batterie antreiben. Weiterhin wurde als eine Klimaanlage, die für ein solches Fahrzeug anwendbar ist, eine Klimaanlage entwickelt, die einen Kältemittelkreislauf enthält, in dem ein Kompressor zum Verdichten und Abgeben eines Kältemittels, ein Kühler, der auf einer Fahrzeuginnenseite angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, ein Wärmeabsorber, der auf der Fahrzeuginnenseite angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und ein Außen-Wärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um Außenluft durchströmen zu lassen und das Kältemittel Wärme absorbieren oder abstrahlen zu lassen, angeschlossen sind, und die einen Heizmodus (einen Heizbetrieb) ändert und ausführt, um das vom Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme im Kühler abstrahlen zu lassen und das Kältemittel, von dem die Wärme im Kühler abgestrahlt wurde, Wärme im Außenwärmeaustauscher absorbieren zu lassen, und einen Kühlmodus (einen Kühlbetrieb), um das vom Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme im Außenwärmeaustauscher abstrahlen zu lassen und das Kältemittel Wärme im Wärmeabsorber absorbieren zu lassen (siehe z.B. Patentdokument 1).
Andererseits wird z.B. die im Fahrzeug eingebaute Batterie (Wärmeerzeugungseinrichtung) während des Ladevorgangs oder durch Eigenerwärmung während der Entladung stark erhitzt. Es besteht die Gefahr, dass beim Laden/Entladen der Batterie in diesem Zustand ihre Verschlechterung fortschreitet und die Batterie bald zu einem Betriebsausfall führt, der zum Bruch führt. So wurde auch eine Batterie entwickelt, die in der Lage ist, die Temperatur einer Sekundärbatterie (Batterie) durch die Zirkulation von Luft (Wärmeträger), die durch ein in einem Kältemittelkreislauf zirkulierendes Kältemittel gekühlt wird, zu regulieren (siehe z.B. Patentdokument 2).
Dokumentenliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-213765
Patentdokument 2: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-90201

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Falls hier die Möglichkeit geschaffen wird, die Wärme der Wärmeerzeugungseinrichtung, wie z.B. der Batterie, für die Beheizung des Fahrzeuginnenraums zu nutzen, indem das Kältemittel Wärme aus dem Wärmeträger aufnehmen kann, kann das Fortschreiten der Vereisung am Außen-Wärmetauscher verzögert werden. Darüber hinaus ist es möglich, auch bei Vereisung im Außen-Wärmetauscher, die eine Wärmeaufnahme aus der Außenluft unmöglich macht, den Fahrzeuginnenraum durch die Wärmeaufnahme aus dem Wärmeträger zu beheizen.
Ein Problem besteht jedoch darin, dass wenn die Temperatur des Wärmeträgers kalt ist, wenn man von einem Betriebszustand der Durchführung der Wärmeaufnahme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher in einen Betriebszustand der Durchführung der Wärmeaufnahme aus dem Wärmeträger übergeht, die Heizfähigkeit deutlich reduziert wird und die Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft vorübergehend abgesenkt wird, wodurch ein Fahrgast sich unbehaglich und unangenehm fühlt.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung solcher herkömmlichen technischen Probleme entwickelt und hat zum Ziel, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die in der Lage ist, Unannehmlichkeiten aufgrund einer Verringerung der Heizleistung beim Wechsel von der Wärmeaufnahme aus der Außenluft zur Wärmeaufnahme aus einem Wärmeträger zu beseitigen.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Es wird eine Fahrzeugklimaanlage nach der Erfindung bereitgestellt, die aufweist: einen Kompressor zum Verdichten eines Kältemittels, einen Luftströmungskanal, durch den die einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Kühler, der das Kältemittel Wärme abstrahlen lässt und damit die vom Luftströmungskanal in den Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmt einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außen-Wärmetauscher, der das Kältemittel Wärme aufnehmen lässt, und ein Steuergerät, und wobei das Steuergerät zumindest einen Heizvorgang ausführt, um das vom Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme im Kühler abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel im Außen-Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen. Die Fahrzeugklimaanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung aufweist, um einen Wärmeträger in einer in einem Fahrzeug montierten Wärmeerzeugungseinrichtung zu zirkulieren, um die Temperatur der Wärmeerzeugungseinrichtung einzustellen, und dass die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers und einen Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeträger aufweist, und dass das Steuergerät einen Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus aufweist, um das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme in den Kühler abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, und wenn die Temperatur des Wärmeträgers beim Wechsel von dem Heizbetrieb zu dem Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus einen vorbestimmten Schwellenwert T1 oder weniger beträgt, erwärmt das Steuergerät den Wärmeträger durch die Heizvorrichtung, um die Temperatur des Wärmeträgers zu erhöhen, bevor es zu dem Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus wechselt, und dann den Wechsel zu dem Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durchführt.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung, wenn eine vorbestimmte Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, im Heizbetrieb festgelegt wird, das Steuergerät bestimmt, dass die Möglichkeit besteht, dass es nicht in der Lage sein wird, Wärme von der Außenluft im Außen-Wärmetauscher zu absorbieren, und beurteilt, ob die Temperatur des Wärmeträgers dem Schwellenwert T1 oder weniger entspricht, und wenn dessen Temperatur der Schwellenwert T1 oder weniger ist, beginnt das Steuergerät mit der Erwärmung des Wärmeträgers durch die Heizvorrichtung und geht in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus über, bis die Temperatur des Wärmeträgers auf mindestens eine Temperatur über dem Schwellenwert T1 angestiegen ist.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung die Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, zumindest eine der folgenden Bedingungen einschließt: Reduzieren einer Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors auf einen vorbestimmten Wert Ts1 oder weniger, Erhöhen einer Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers auf einen vorbestimmten Wert Fr1 oder höher, Erhöhen einer Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers auf einen vorbestimmten Wert X1 oder höher, Reduzieren einer Außenlufttemperatur Tam auf einen vorbestimmten Wert Tam1 oder weniger, und Erhöhen einer Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam auf einen vorbestimmten Wert Y1 oder höher.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder obigen Erfindung das Steuergerät den Schwellenwert T1 auf der Grundlage zumindest eines der folgenden Werte bestimmt: einer Soll-Heizfähigkeit TGQhp des Kühlers, einer Soll-Auslasstemperatur TAO, die ein Sollwert einer Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft ist, einer Spannung BLV eines Innengebläses, mit der die Luft durch den Luftströmungskanal geleitet werden soll, und einer Soll-Heiztemperatur TCO, die ein Sollwert einer Temperatur der Luft auf der Leeseite des Kühlers ist.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder obigen Erfindung, wenn eine vorbestimmte Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, bei der Ausführung des Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus festgelegt wird, das Steuergerät bestimmt, dass die Absorption von Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher möglich ist, und das Kältemittel, von dem die Wärme im Kühler abgestrahlt wurde, Wärme im Außen-Wärmetauscher und im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher absorbieren lässt.
Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung die Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, zumindest eine der folgenden Bedingungen einschließt: die Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors ist um einen vorbestimmten Wert Ts2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Ts1, die Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers ist um einen vorbestimmten Wert Fr2 oder weniger größer als der vorbestimmte Wert Fr1, die Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers ist um einen vorbestimmten Wert X2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert XI, die Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Tam2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Tam1 und die Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Y2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert Y1.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung weist in einer Fahrzeugklimaanlage, die einen Kompressor zum Verdichten eines Kältemittels, einen Luftströmungskanal, durch den einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Kühler, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen und dadurch die aus dem Luftströmungskanal in den Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außen-Wärmetauscher, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und ein Steuergerät enthält, wobei das Steuergerät mindestens einen Heizvorgang ausführt, um das vom Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme in den Kühler abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel Wärme im Außen-Wärmetauscher absorbieren zu lassen, die Fahrzeugklimaanlage eine Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung auf, um einen Wärmeträger in einer in einem Fahrzeug montierten Wärmeerzeugungseinrichtung umzuwälzen, um die Temperatur der Wärmeerzeugungseinrichtung einzustellen. Die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung verfügt über eine Heizvorrichtung zur Erwärmung des Wärmeträgers und einen Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Wärmeträger. Das Steuergerät verfügt über einen Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus, um das vom Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme im Kühler abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel Wärme im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher absorbieren zu lassen. Daher wird, wenn in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus gewechselt wird, die Wärmeaufnahme aus dem Wärmeträger der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung so vorgenommen, dass die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums effizient durchgeführt wird. Selbst wenn zum Beispiel die Kühlung der Heizvorrichtung in geeigneter Weise erfolgt, während die Vereisung am Außen-Wärmetauscher unterdrückt wird, oder wenn sich im Außen-Wärmetauscher Vereisung bildet, so dass er nicht in der Lage ist, die Wärmeaufnahme aus der Außenluft durchzuführen, erfolgt die Wärmeaufnahme aus dem Wärmeträger der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung, um dadurch die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu ermöglichen.
Insbesondere dann, wenn die Temperatur des Wärmeträgers beim Wechsel vom Heizbetrieb in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus ein vorbestimmter Schwellenwert T1 oder kleiner ist, erwärmt das Steuergerät den Wärmeträger durch die Heizvorrichtung, bevor es in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus wechselt, um die Temperatur des Wärmeträgers zu erhöhen, und führt dann den Wechsel in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durch. Dadurch ist es möglich, beim Wechsel vom Heizbetrieb in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus eine ausreichende Heizleistung sicherzustellen. Somit kann auch der Nachteil beseitigt werden, dass der Heizbetrieb in dem Zustand, in dem die Temperatur des Wärmeträgers niedrig ist, auf Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus umgeschaltet wird und die Austrittstemperatur vorübergehend abgesenkt wird, so dass ein Fahrgast sich unwohl und unbehaglich fühlt.
Weiter, wie in der Erfindung des Anspruchs 2, bestimmt das Steuergerät, wenn eine vorbestimmte Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, im Heizbetrieb festgelegt wird, dass die Möglichkeit besteht, dass es nicht in der Lage sein wird, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher zu absorbieren, und beurteilt, ob die Temperatur des Wärmeträgers dem Schwellenwert T1 oder weniger entspricht. Liegt die Temperatur unter dem Schwellenwert T1, beginnt das Steuergerät mit der Erwärmung des Wärmeträgers durch die Heizvorrichtung und geht in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus über, bis die Temperatur des Wärmeträgers mindestens auf eine Temperatur über dem Schwellenwert T1 angestiegen ist, so dass ein sanfter Übergang vom Heizbetrieb Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus möglich ist.
Übrigens beinhaltet die Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, in diesem Fall wie in der Erfindung nach Anspruch 3 vorzugsweise zumindest eine der folgenden Bedingungen einschließt: Reduzierung der Temperatur Ts des Kompressors auf einen vorbestimmten Wert Ts1 oder weniger, Erhöhen einer Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers auf einen vorbestimmten Wert Fr1 oder höher, Erhöhen einer Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers auf einen vorbestimmten Wert X1 oder höher, Reduzierung der Außenlufttemperatur Tam auf einen vorbestimmten Wert Tam1 oder weniger und Erhöhen einer Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam auf einen vorbestimmten Wert Y1 oder höher.
Ferner bestimmt das Steuergerät wie in der Erfindung des Anspruchs 4 den Schwellenwert T1 auf der Grundlage zumindest eines der folgenden Werte: einer Soll-Heizfähigkeit TGQhp des Kühlers, einer Soll-Auslasstemperatur TAO, die ein Sollwert einer Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft ist, einer Spannung BLV des Innengebläses, mit der die Luft durch den Luftströmungskanal geleitet werden soll, und einer Soll-Heiztemperatur TCO, die ein Sollwert einer Temperatur der Luft auf der Leeseite des Kühlers ist. Somit ist das Steuergerät in der Lage, in geeigneter Weise zu bestimmen, ob eine Erwärmung des Wärmeträgers durch die Heizvorrichtung notwendig ist, und eine unnötige Erwärmung durch die Heizvorrichtung zu vermeiden.
Darüber hinaus bestimmt das Steuergerät wie bei der Erfindung des Anspruchs 5, wenn eine vorbestimmte Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, bei der Ausführung des Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus festgelegt wird, dass die Absorption von Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher möglich ist, und lässt das Kältemittel, von dem die Wärme im Kühler abgestrahlt wurde, Wärme im Außen-Wärmetauscher und im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher absorbieren. Wenn also die Aufnahme von Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmeaustauscher möglich ist, ist es möglich, die Wärmeaufnahme auch aus der Außenluft zusammen mit der Wärmeaufnahme aus dem Wärmeträger durchzuführen und damit den Fahrzeuginnenraum zu beheizen.
Übrigens, wie in der Erfindung des Anspruchs 6, ist die Beurteilungsbedingung , dass Außenluftwärme absorbierbar ist, in diesem Fall vorzugsweise zumindest eine der folgenden Bedingungen: die Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors ist um einen vorbestimmten Wert Ts2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Ts1, die Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers ist um einen vorbestimmten Wert Fr2 oder weniger größer als der vorbestimmte Wert Fr1, die Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers ist um einen vorbestimmten Wert X2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert XI, die Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Tam2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Tam1 und die Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Y2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert Y1.
Figurenliste

1 ist eine grundsätzliche Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ist ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung eines Reglers in der Fahrzeugklimaanlage von 1;
3 ist ein Diagramm, das einen Heizbetrieb durch den Regler von 2 beschreibt;
4 ist ein Diagramm, das einen Entfeuchtungs- und Heizbetrieb durch den Regler von 2 beschreibt;
5 ist ein Diagramm, das einen internen Kreislaufbetrieb durch den Regler von ReglerFIG. 2 beschreibt;
6 ist ein Diagramm, das einen Entfeuchtungs- und Kühlbetrieb durch den Regler von 2 beschreibt;
7 ist ein Diagramm, das einen Kühlbetrieb durch den Regler von 2 beschreibt;
8 ist ein Diagramm, das einen ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durch den Regler von 2 beschreibt;
9 ist ein Diagramm, das einen zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durch den Regler von 2 beschreibt;
10 ist ein Flussdiagramm, das den Wechsel der Regelung vom Heizbetrieb zum ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durch den Regler von 2 beschreibt, wenn die Möglichkeit besteht, dass die Wärmeaufnahme aus der Außenluft unmöglich wird;
11 ist ein Diagramm, das eine Wärmeaufnahme-anpassungsfähige Wärmeträgertemperatur MAP beschreibt, die der Regler von 2 hat;
12 ist ein Diagramm, das die Temperaturänderungen der jeweiligen Teile beim Wechsel vom Heizbetrieb in den zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus beschreibt, bei dem die Möglichkeit besteht, dass die Wärmeaufnahme aus der Außenluft unmöglich wird;
13 ist ein p-h-Diagramm eines Kältemittelkreislaufs, in dem eine Wärmeträgervorwärmung durchgeführt wird; und
14 ist ein p-h-Diagramm des Kältemittelkreislaufs, bei dem die Wärmeträgervorwärmung nicht durchgeführt wird.

Modus zur Durchführung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben.
1 zeigt eine grundsätzliche Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein Elektrofahrzeug (EV), in dem ein Motor (ein Verbrennungsmotor) nicht eingebaut ist und das mit einer Batterie 55 verbaut ist und mit einem Elektromotor zum Betrieb (nicht in der Zeichnung dargestellt) läuft, der durch die Versorgung mit in der Batterie 55 geladener Energie angetrieben wird. Die Fahrzeugklimaanlage 1 dieser Erfindung wird ebenfalls durch die Energie der Batterie 55 angetrieben.
Das heißt, im Elektrofahrzeug, das nicht in der Lage ist, die Heizung durch Motorabwärme zu betreiben, führt die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform einen Heizbetrieb durch einen Wärmepumpenbetrieb durch, bei dem ein Kältemittelkreislauf R verwendet wird. Ferner führt die Fahrzeugklimaanlage 1 selektiv jeweils einen Entfeuchtungs- und Heizbetrieb, einen internen Kreislaufbetrieb, einen Entfeuchtungs- und Kühlbetrieb sowie einen Kühlbetrieb zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums durch.
Übrigens ist das Fahrzeug nicht auf das Elektrofahrzeug beschränkt, und die vorliegende Erfindung ist auch für ein sogenanntes Hybridauto wirksam, bei dem der Motor zusammen mit dem Elektromotor zum Betrieb verwendet wird. Ferner ist es überflüssig zu sagen, dass die vorliegende Erfindung auch auf ein gewöhnliches Auto anwendbar ist, das mit dem Motor läuft.
Die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform übernimmt die Klimatisierung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Belüften) des Fahrzeuginnenraums des Elektrofahrzeugs. Ein elektrischer Kompressor 2 zum Verdichten eines Kältemittels, ein Kühler 4, der in einem Luftströmungskanal 3 einer HLK-Einheit 10 vorgesehen ist, in dem Luft im Fahrzeuginnenraum gelüftet und umgewälzt wird, um das vom Kompressor 2 abgegebene Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel über eine Kältemittelleitung 13G darin fließen zu lassen und das Kältemittel Wärme an den Fahrzeuginnenraum abstrahlen zu lassen, ein Außen-Expansionsventil 6, das aus einem elektrischen Ventil besteht, das das Kältemittel während des Heizens dekomprimiert und expandiert, einen Außen-Wärmetauscher 7, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft durchführt, um als Kühler zu fungieren, damit das Kältemittel während der Kühlung Wärme abstrahlen kann, und um als Verdampfer zu fungieren, damit das Kältemittel während des Heizens Wärme aufnehmen kann, ein Innen-Expansionsventil 8, das aus einem elektrischen Ventil (das ein mechanisches Expansionsventil sein kann) besteht, um das Kältemittel zu dekomprimieren und zu expandieren, ein Wärmeabsorber 9, der im Luftströmungskanal 3 vorgesehen ist, damit das Kältemittel während des Kühlens und Entfeuchtens von innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs Wärme aufnehmen kann, ein Speicher 12 und andere sind nacheinander durch eine Kältemittelleitung 13 verbunden, wodurch ein Kältemittelkreislauf R gebildet wird. Das Außen-Expansionsventil 6 dekomprimiert und expandiert das aus dem Kühler 4 ausströmende und in den Außen-Wärmetauscher 7 einströmende Kältemittel und kann auch ganz geschlossen werden.
Übrigens ist im Außen-Wärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 vorgesehen. Das Außengebläse 15 leitet die Außenluft zwangsweise durch den Außen-Wärmetauscher 7, um dadurch den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel zu bewirken, wobei die Außenluft auch beim Anhalten des Fahrzeugs(d.h. ihre Geschwindigkeit beträgt 0 km/h) durch den Außen-Wärmetauscher 7 geleitet wird. Weiter ist 23 in der Zeichnung ein Verschluss, der als Gitterverschluss bezeichnet wird. Wenn der Verschluss 23 geschlossen ist, ist er so konstruiert, dass er verhindert, dass fließende Luft in den Außen-Wärmetauscher 7 strömt.
Weiter ist eine Kältemittelleitung 13A, die an eine Kältemittelausgangsseite des Außen-Wärmetauschers 7 angeschlossen ist, über ein Rückschlagventil 18 mit einer Kältemittelleitung 13B verbunden. Übrigens hat das Rückschlagventil 18 eine Kältemittelleitungsseite 13B, die als Vorwärtsrichtung dient. Die Kältemittelleitung 13B ist über ein Magnetventil 17 als Öffnungs-/Schließventil, das während des Kühlens geöffnet wird, an das Innen-Expansionsventil 8 angeschlossen. In der Ausführung stellen diese Magnetventile 17 und das Innen-Expansionsventil 8 eine Ventileinrichtung zur Steuerung des Kältemittelzuflusses in den Wärmeabsorber 9 dar.
Zusätzlich verzweigt sich die Kältemittelleitung 13A, die sich aus dem Außen-Wärmetauscher 7 erstreckt, und diese abzweigende Kältemittelleitung 13D ist über ein Magnetventil 21, das während der Heizung geöffnet wird, mit einer Kältemittelleitung 13C in Verbindung und angeschlossen, die sich an der Austrittsseite des Wärmeabsorbers 9 befindet. Dann wird die Kältemittelleitung 13C nach dem Anschluss der Kältemittelleitung 13D über ein Rückschlagventil 40 an den Speicher 12 angeschlossen und der Speicher 12 wird an eine Kältemittelsaugseite des Kompressors 2 angeschlossen. Übrigens, das Rückschlagventil 40 hat eine dem Speicher 12 zugewandte Seite, die als Vorwärtsrichtung dient.
Weiter verzweigt sich eine Kältemittelleitung 13E an einer Austrittsseite des Kühlers 4 in eine Kältemittelleitung 13J und eine Kältemittelleitung 13F vor dem Außen-Expansionsventil 6 (auf einer Kältemittel-Aufwärtsseite). Eine abzweigende Kältemittelleitung 13J ist über das Außen-Expansionsventil 6 an eine Kältemitteleintrittsseite des Außen-Wärmetauschers 7 angeschlossen. Zusätzlich kommuniziert und verbindet sich die andere abzweigende Kältemittelleitung 13F mit einem Anschlussteil der Kältemittelleitung 13A und der Kältemittelleitung 13B, die sich auf einer Kältemittelabwärtsseite des Rückschlagventils 18 und einer Kältemittelansaugseite des Magnetventils 17 befinden, über ein Magnetventil 22, das während des Entfeuchtens geöffnet wird.
Folglich ist die Kältemittelleitung 13F parallel zu einer Reihenschaltung des Außen-Expansionsventils 6, des Außen-Wärmetauschers 7 und des Rückschlagventils 18 geschaltet. Die Kältemittelleitung 13F dient als ein Kreislauf, der das Außen-Expansionsventil 6, den Außen-Wärmetauscher 7 und das Rückschlagventil 18 umgeht. Weiter ist ein Magnetventil 20 parallel zum Außen-Expansionsventil 6 geschaltet.
Zusätzlich sind im Luftströmungskanal 3 auf einer Luftstromseite vor dem Wärmeabsorber 9 jeweils Sauganschlüsse wie ein Außenluftsauganschluss und ein Innenluftsauganschluss ausgebildet (in 1 durch einen Sauganschluss 25 dargestellt), und im Sauganschluss 25 ist eine Saugwechselklappe 26 angeordnet, um die in den Luftströmungskanal 3 einzubringende Luft auf Innenluft, die Luft des Fahrzeuginnenraums ist (Innenluftzirkulation), und Außenluft, die Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (Außenlufteinführung), umzuschalten. Weiterhin ist auf einer Luftstromseite hinter der Saugwechselklappe 26 ein Innengebläse (Gebläse) 27 zur Zuführung der eingeleiteten Innen- oder Außenluft in den Luftströmungskanal 3 angeordnet.
Zusätzlich ist im Luftströmungskanal 3 auf einer Luftstromseite vor dem Kühler 4 eine Luftmischklappe 28 vorgesehen, um ein Verhältnis einzustellen, mit dem die Luft im Luftströmungskanal 3 (die Innen- oder Außenluft), die in den Luftströmungskanal 3 einströmt und durch den Wärmeabsorber 9 geleitet wird, durch den Kühler 4 geleitet werden soll. Darüber hinaus ist im Luftströmungskanal 3 auf einer Luftstromabwärtsseite des Kühlers 4 jeweils ein Auslass (dargestellt durch einen Auslass 29 in 1) für FUß (Fuß), VENT (Belüftung) oder DEF (Entfroster) gebildet, und im Auslass 29 ist eine Auslasswechselklappe 31 angeordnet, um die wechselnde Steuerung des Ausblasens der Luft aus jedem der oben genannten Auslässe auszuführen.
Darüber hinaus ist die Fahrzeugklimaanlage 1 dieser Erfindung mit einer Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 zur Umwälzung eines Wärmeträgers durch die Batterie 55 versehen, um die Temperatur der Batterie 55 zu regeln. Übrigens ist die Batterie 55 in der Ausführungsform als Beispiel für die Wärmeerzeugungseinrichtung in die vorliegende Erfindung übernommen worden, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Batterie 55 kann ein Elektromotor zum Antrieb, ein Wechselrichter zur Steuerung oder ähnliches sein.
Die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 dieser Ausführungsform ist mit einer Umwälzpumpe 62 als Umwälzvorrichtung zur Umwälzung des Wärmeträgers durch die Batterie 55 (Wärmeerzeugungseinrichtung), einer Wärmeträgeraufwärmheizung 66 als Heizvorrichtung und einem Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 versehen. Diese und die Batterie 55 sind durch eine Wärmeträgerleitung 68 ringförmig verbunden.
Im Fall der vorliegenden Ausführungsform wird der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 an eine Druckseite der Umwälzpumpe 62 angeschlossen. Ein Eingang eines Wärmeträgerdurchgangs 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 ist mit einem Ausgang der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 verbunden. Ein Eingang der Batterie 55 wird an einen Ausgang des Wärmeträgerdurchgangs 64A angeschlossen, und ein Ausgang der Batterie 55 wird an eine Saugseite der Umwälzpumpe 62 angeschlossen.
Als Wärmeträger in der Temperaturregeleinrichtung 61 der Wärmeerzeuger kann z.B. Wasser, ein Kältemittel wie HFO-1234f, Flüssigkeit wie Kühlmittel o.ä. oder Gas wie Luft o.ä. verwendet werden. Übrigens wird in der Ausführungsform Wasser als Wärmeträger eingesetzt. Auch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 besteht aus einer elektrischen Heizung wie z.B. einem PTC-Heizer oder ähnlichem. Weiterhin ist z.B. um die Batterie 55 herum eine Mantelstruktur vorgesehen, die in der Lage ist, den Wärmeträger im Wärmeaustausch mit der Batterie 55 zirkulieren zu lassen.
Beim Betrieb der Umwälzpumpe 62 gelangt dann der aus der Umwälzpumpe 62 austretende Wärmeträger zur Wärmeträgeraufwärmheizung 66. Wenn die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 Wärme erzeugt, wird der Wärmeträger dort erwärmt und strömt dann als nächstes in den Wärmeträgerdurchgang 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64. Der aus dem Wärmeträgerdurchgang 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 ausströmende Wärmeträger erreicht die Batterie 55. Der Wärmeträger führt dort mit der Batterie 55 einen Wärmeaustausch durch und wird dann in die Umwälzpumpe 62 gesaugt, um in der Wärmeträgerleitung 68 umgewälzt zu werden.
Auf der anderen Seite ist ein Ende einer Abzweigleitung 72 als Abzweigkreislauf, der auf einer Kältemittelabwärtsseite (Vorwärtsseite) des Rückschlagventils 18 und einer Kältemittelaufwärtsseite des Magnetventils 17 angeordnet ist, mit einem Ausgang der Kältemittelleitung 13F des Kältemittelkreislaufs R, d.h. einem Verbindungsteil der Kältemittelleitung 13F, der Kältemittelleitung 13A und der Kältemittelleitung 13B verbunden. In der Abzweigleitung 72 ist ein Hilfsexpansionsventil 73 vorgesehen, das aus einem elektrischen Ventil besteht. Das Hilfsexpansionsventil 73 ist in der Lage, das in einen später zu beschreibenden Kältemitteldurchgang 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 einströmende Kältemittel zu dekomprimieren und zu expandieren und auch voll zu schließen. Dann wird das andere Ende der Abzweigleitung 72 an den Kältemitteldurchgang 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 angeschlossen. Ein Ende einer Kältemittelleitung 74 ist mit einem Ausgang des Kältemitteldurchgangs 64B verbunden, und das andere Ende der Kältemittelleitung 74 ist mit der Kältemittelleitung 13C vor dem Speicher 12 verbunden (eine Kältemittelseite stromaufwärts des Speichers 12 und eine Kältemittelseite stromabwärts des Rückschlagventils 40). Dann ist zu beachten, dass diese, Hilfsexpansionsventil 73 und andere, ebenfalls einen Teil des Kältemittelkreislaufs R und gleichzeitig sogar einen Teil der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 darstellen.
Wenn das Hilfsexpansionsventil 73 geöffnet ist, wird das aus der Kältemittelleitung 13F und dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel (ein Teil oder das gesamte Kältemittel) im Hilfsexpansionsventil 73 entspannt und strömt dann in den Kältemitteldurchgang 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64, um dort zu verdampfen. Das Kältemittel nimmt beim Durchströmen des Kältemitteldurchgangs 64B Wärme aus dem durch den Wärmeträgerdurchgang 64A strömenden Wärmeträger auf und wird anschließend durch den Speicher 12 in den Kompressor 2 gesaugt.
Als nächstes ist in 2, 32 ein Regler (ECU) als Steuergerät. Der Regler 32 besteht aus einem Mikrocomputer, der ein Beispiel für einen Computer mit einem Prozessor ist, und ein Eingang des Reglers ist verbunden mit den entsprechenden Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33, der die Außenlufttemperatur (Tam) des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der die Außenluftfeuchtigkeit erfasst, eines HLK-Ansaugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der von der Saugöffnung 25 zum Luftströmungskanal 3 anzusaugenden Luft erfasst, eines Raumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft des Fahrzeuginnenraums (der Raumluft) erfasst, eines Raumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Innenraumluft-CO2-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft erfasst, eines Austrittsdrucksensors 42, der einen Druck (einen Austrittsdruck Pd) des aus dem Kompressor 2 austretenden Kältemittels erfasst, eines Austrittstemperatursensors 43, der eine Temperatur des aus dem Kompressor 2 austretenden Kältemittels erfasst, eines Ansaugtemperatursensors 44, der eine Temperatur Ts des in den Kompressor 2 anzusaugenden Kältemittels erfasst, eines Kühlertemperatursensors 46, der eine Temperatur des Kühlers 4 (die Temperatur des Kältemittels unmittelbar nach dem Ausströmen des Kältemittels aus dem Kühler 4: eine Kühlertemperatur TCI in der Ausführungsform), eines Kühlerdrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck des Kühlers 4 erfasst (der Druck des Kältemittels im Kühler 4 oder unmittelbar nach dem Ausströmen des Kältemittels aus dem Kühler 4: ein Kühlerdruck PCI), eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 erfasst (die Temperatur der durch den Wärmeabsorber 9 geleiteten Luft oder die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst: eine Wärmeabsorbertemperatur Te), eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeabsorbers 9 erfasst (den Druck des Kältemittels im Wärmeabsorber 9 oder unmittelbar nach dem Ausströmen des Kältemittels aus dem Wärmeabsorber 9), eines Sonnenstrahlungssensors 51 von z.B. einem Fotosensorsystem zum Erfassen einer Sonnenstrahlungsmenge in den Fahrzeuginnenraum, eines Geschwindigkeitssensors 52 zum Erfassen einer Bewegungsgeschwindigkeit (einer Geschwindigkeit) des Fahrzeugs, eines (Aircon) Klimaanlagen-Bedienteils 53 zum Einstellen der Änderung einer vorbestimmten Temperatur oder eines Klimaanlagenbetriebs, eines Außen-Wärmetauscher-Temperatursensors 54, der eine Temperatur des Außen-Wärmetauschers 7 (die Temperatur des Kältemittels unmittelbar nach dem Ausströmen des Kältemittels aus dem Außen-Wärmetauscher 7 oder die Temperatur des Außen-Wärmetauschers 7 selbst: eine Außen-Wärmetauschertemperatur TXO. Wenn der Außen-Wärmetauscher 7 als Verdampfer arbeitet, wird die Außen-Wärmetauschertemperatur TXO zu einer Verdampfungstemperatur des Kältemittels im Außen-Wärmetauscher 7), und eines Außen-Wärmetauscher-Drucksensors 56, der einen Kältemitteldruck des Außen-Wärmetauschers 7 erfasst (der Druck des Kältemittels im Außen-Wärmetauscher 7 oder unmittelbar nach dem Ausströmen des Kältemittels aus dem Außen-Wärmetauscher 7: ein Außen-Wärmetauscher-Druck PXO, der zu einem Verdampfungsdruck des Kältemittels im Außen-Wärmetauscher 7 wird).
Weiter ist der Eingang des Reglers 32 auch verbunden mit entsprechenden Ausgängen eines Batterietemperatursensors 76, der eine Temperatur der Batterie 55 (eine Temperatur der Batterie 55 selbst, oder eine Temperatur des aus der Batterie 55 ausströmenden Heizmittels, oder eine Temperatur des in die Batterie 55 einströmenden Wärmeträgers), eines Temperatursensors 77 der Wärmeträgeraufwärmheizung, der eine Temperatur der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 (eine Temperatur der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 selbst) erfasst, eines Wärmeträger-Temperatursensors 80, der eine Temperatur des aus der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 ausströmenden Wärmeträgers (eine Wärmeträger-Temperatur Tw) erfasst, eines ersten Auslasstemperatursensors 78, der eine Temperatur des aus dem Wärmeträgerdurchgang 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 erfasst, und eines zweiten Auslasstemperatursensors 79, der eine Temperatur des aus dem Kältemitteldurchgang 64B ausströmenden Kältemittels erfasst.
Andererseits ist ein Ausgang des Reglers 32 verbunden mit dem Kompressor 2, dem Außengebläse 15, dem Innengebläse (das Gebläse) 27, der Saugwechselklappe 26, der Luftmischklappe 28, der Auslasswechselklappe 31, dem Außen-Expansionsventil 6, dem Innen-Expansionsventil 8, den jeweiligen Magnetventilen des Magnetventils 22 (Entfeuchten), des Magnetventils 17 (Kühlen), des Magnetventils 21 (Heizen) und des Magnetventils 20 (Bypass), dem Verschluss 23, der Umwälzpumpe 62, der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 und dem Hilfsexpansionsventil 73. Der Regler 32 steuert dann diese Komponenten auf der Basis der Ausgänge der jeweiligen Sensoren und der vom Klimaanlagen-Bedienteil 53 eingegebenen Einstellungen.
Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform mit der oben genannten Beschaffenheit beschrieben. In der Ausführungsform wechselt der Regler 32 und führt die jeweiligen Klimatisierungsbetriebe des Heizbetriebs, des Entfeuchtungs- und Heizbetriebs, des internen Kreislaufbetriebs, des Entfeuchtungs- und Kühlbetriebs und des Kühlbetriebs aus und regelt die Temperatur der Batterie 55 auf innerhalb eines vorgegebenen, angemessenen Temperaturbereichs. Es wird zunächst jeder Klimaanlagenbetrieb des Kältemittelkreislaufs R beschrieben.
Heizmodus
Zunächst wird der Heizmodus anhand von 3 beschrieben. 3 zeigt den Durchfluss (durchgezogene Linienpfeile) des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs R im Heizmodus. Wenn der Heizmodus von dem Regler 32 (Automatikbetrieb) oder eine manuelle Bedienung durch das Klimaanlagen-Bedienteil 53 (Handbetrieb) gewählt wird, öffnet der Regler 32 das Magnetventil 21 (für das Heizen) und schließt das Magnetventil 17 (für das Kühlen). Der Regler schließt auch das Magnetventil 22 (für die Entfeuchtung) und das Magnetventil 20 (für den Bypass). Übrigens ist der Verschluss 23 geöffnet.
Dann betreibt der Regler den Kompressor 2 und die entsprechenden Gebläse 15 und 27, und die Luftmischklappe 28 hat einen Zustand, in dem ein Verhältnis eingestellt wird, bei dem die vom Innengebläse 27 ausgeblasene Luft durch den Kühler 4 geleitet werden soll. Als Folge davon strömt ein aus dem Kompressor 2 austretendes Hochtemperatur-Hochdruckgas-Kältemittel in den Kühler 4. Die Luft im Luftströmungskanal 3 durchströmt den Kühler 4, und somit wird die Luft im Luftströmungskanal 3 durch das Hochtemperatur-Kältemittel im Kühler 4 erwärmt. Andererseits weist das Kältemittel im Kühler 4 die von der Luft aufgenommene Wärme auf und wird gekühlt, um zu kondensieren und zu verflüssigen.
Das im Kühler 4 verflüssigte Kältemittel strömt aus dem Kühler 4 und fließt dann durch die Kältemittelleitungen 13E und 13J zum Außen-Expansionsventil 6. Das in das Außen-Expansionsventil 6 einströmende Kältemittel wird darin dekomprimiert und fließt dann in den Außen-Wärmetauscher 7. Das in den Außen-Wärmetauscher 7 einströmende Kältemittel verdampft, und die Wärme wird aus der durch die Fahrt oder von dem Außengebläse 15 vorbeigeführten Außenluft angehoben (gepumpt)(Wärmeaufnahme). Mit anderen Worten funktioniert der Kältemittelkreislauf R wie eine Wärmepumpe. Dann strömt das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 austretende Niedertemperatur-Kältemittel nacheinander durch die Kältemittelleitung 13A, die Kältemittelleitung 13D, das Magnetventil 21 und das Rückschlagventil 40 und strömt aus der Kältemittelleitung 13C in den Speicher 12, um dort eine Gas-Flüssigkeitstrennung durchzuführen, wobei das gasförmige Kältemittel dann in den Kompressor 2 gesaugt wird, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Kühler 4 erwärmte Luft wird aus dem Auslass 29 ausgeblasen und führt so die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums durch.
Der Regler 32 berechnet einen Kühler-Solldruck PCO (ein Sollwert des Drucks PCI des Kühlers 4) aus einer Soll-Heiztemperatur TCO (ein später zu beschreibender Sollwert einer Heiztemperatur TH, die eine Temperatur der Luft auf der Leeseite des Kühlers 4 ist), der aus einer nachfolgend genannten Soll-Auslasstemperatur TAO berechnet wird, und steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis des Kühler-Solldruck PCO und des vom Kühlerdrucksensor 47 erfassten Kältemitteldrucks des Kühlers 4 (der Kühlerdruck PCI, der ein Hochdruck des Kältemittelkreislaufs R ist). Weiter steuert der Regler eine Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 auf der Grundlage der Temperatur (der Kühlertemperatur TCI) des Kühlers 4, die vom Kühlertemperatursensor 46 und dem Kühlerdruck PCI, der vom Kühlerdrucksensor 47 erfasst wird, und steuert einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in einem Auslass des Kühlers 4. Die Soll-Heiztemperatur TCO ist grundsätzlich TCO = TAO, es ist aber eine vorgegebene Regelungsgrenze vorgesehen.
Entfeuchtungs- und Heizmodus
Als nächstes wird der Entfeuchtungs- und Heizmodus anhand von 4 beschrieben. 4 zeigt den Durchfluss (durchgezogene Linienpfeile) des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs R im Entfeuchtungs- und Heizmodus. Im Entfeuchtungs- und Heizmodus öffnet der Regler 32 das Magnetventil 22 und das Magnetventil 17 im obigen Zustand des Heizmodus. Weiter ist der Verschluss 23 geöffnet. Dadurch wird ein Teil des kondensierten Kältemittels, das durch den Kühler 4 in die Kältemittelleitung 13E fließt, verteilt, das verteilte Kältemittel fließt durch das Magnetventil 22 in die Kältemittelleitung 13F und fließt von der Kältemittelleitung 13B in das Innen-Expansionsventil 8, und das restliche Kältemittel fließt durch das Außen-Expansionsventil 6. Das heißt, der verteilte Teil des Kältemittels wird im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen.
Der Regler 32 steuert eine Ventilstellung des Innen-Expansionsventils 8, um einen Überhitzungsgrad (SH) in einem Auslass des Wärmeabsorbers 9 auf einem vorbestimmten Wert zu halten, aber das Wasser in der aus dem Innengebläse 27 ausgeblasenen Luft schlägt sich nieder, um durch einen zu diesem Zeitpunkt im Wärmeabsorber 9 stattfindenden wärmeabsorbierenden Vorgang des Kältemittels am Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet. Das in die Kältemittelleitung 13J einströmende verteilte Restkältemittel wird im Außen-Expansionsventil 6 dekomprimiert und verdampft dann im Außen-Wärmetauscher 7.
Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt aus zur Kältemittelleitung 13C, um sich mit dem Kältemittel (dem Kältemittel aus dem Außen-Wärmetauscher 7) aus der Kältemittelleitung 13D zu vereinen, und strömt dann nacheinander durch das Rückschlagventil 40 und den Speicher 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird beim Passieren des Kühlers 4 wieder erwärmt und führt so die Entfeuchtung und Erwärmung des Fahrzeuginnenraums durch.
Der Regler 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Grundlage des Kühler-Solldrucks PCO, der aus der Soll-Heiztemperatur TCO und dem vom Kühler-Drucksensor 47 erfassten Kühler-Druck PCI (dem Hochdruck des Kältemittelkreislaufs R) berechnet wird, und der Regler steuert die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 auf der Grundlage der vom Kühler-Temperatursensor 48 erfassten Temperatur (der Wärmeabsorber-Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9.
Interner Kreislaufbetrieb
Als nächstes wird der interne Kreislaufbetrieb anhand von 5 beschrieben. 5 zeigt den Durchfluss (durchgezogene Linienpfeile) des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs R im internen Kreislaufbetrieb. Im internen Kreislaufbetrieb schließt der Regler 32 im obigen Zustand des Entfeuchtungs- und Heizmodus das Außen-Expansionsventil 6 vollständig (eine vollständig geschlossene Stellung). Das Magnetventil 21 wird jedoch in geöffnetem Zustand gehalten und der Kältemittelauslass des Außen-Wärmetauschers 7 wird mit der Kältemittelansaugseite des Kompressors 2 in Verbindung gebracht. D.h. dieser interne Kreislaufbetrieb ist ein Zustand, bei dem das Außen-Expansionsventil 6 durch die Steuerung des Außen-Expansionsventils 6 im Entfeuchtungs- und Heizmodus vollständig geschlossen ist, und somit kann dieser interne Kreislaufbetrieb auch als Teil des Entfeuchtungs- und Heizmodus erfasst werden (wobei der Verschluss 23 geöffnet wird).
Allerdings ist das Außen-Expansionsventil 6 geschlossen, wodurch der Zufluss des Kältemittels in den Außen-Wärmetauscher 7 verhindert wird, und somit fließt das gesamte kondensierte Kältemittel, das durch den Kühler 4 in die Kältemittelleitung 13E fließt, durch das Magnetventil 22 zur Kältemittelleitung 13F. Dann fließt das durch die Kältemittelleitung 13F fließende Kältemittel von der Kältemittelleitung 13B durch das Magnetventil 17 zum Innen-Expansionsventil 8. Das Kältemittel wird im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, die aus dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird, schlägt sich zu diesem Zeitpunkt nieder, um am Wärmeabsorber 9 anzuhaften, durch die Wärmeaufnahme am Wärmeabsorber 9 und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt in die Kältemittelleitung 13C, durchströmt nacheinander das Rückschlagventil 40 und den Speicher 12 und wird in den Kompressor 2 gesaugt, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird beim Durchströmen des Kühlers 4 wieder erwärmt und damit die Entfeuchtung und Erwärmung des Fahrzeuginnenraumes durchgeführt, jedoch zirkuliert bei diesem internen Kreislaufbetrieb das Kältemittel zwischen dem Kühler 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeaufnahme), die sich innenseitig im Luftströmungskanal 3 befinden, und somit wird die Wärme nicht aus der Außenluft hochgepumpt, sondern die Heizleistung durch eine verbrauchte Leistung des Kompressors 2 ausgeübt. Die gesamte Menge des Kältemittels durchströmt den Wärmeabsorber 9, der einen Entfeuchtungsvorgang ausführt, und daher ist im Vergleich zum obigen Entfeuchtungs- und Heizmodus eine Entfeuchtungsleistung höher, aber die Heizleistung wird gering.
Weiter ist das Außen-Expansionsventil 6 geschlossen, aber das Magnetventil 21 ist geöffnet, und der Kältemittelauslass des Außen-Wärmetauschers 7 steht mit der Kältemittelansaugseite des Kompressors 2 in Verbindung. Somit fließt das flüssige Kältemittel im Außen-Wärmetauscher 7 durch die Kältemittelleitung 13D und das Magnetventil 21 zur Kältemittelleitung 13C aus und wird zum Speicher 12 zurückgeführt, so dass der Außen-Wärmetauscher 7 einem Zustand des darin befindlichen gasförmigen Kältemittels ausgesetzt ist. So wird im Vergleich zum Fall, dass das Magnetventil 21 geschlossen ist, die Menge des im Kältemittelkreislauf R zirkulierenden Kältemittels erhöht, wodurch die Heizleistung des Kühlers 4 und die Entfeuchtungsleistung des Wärmeabsorbers 9 erhöht werden kann.
Der Regler 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder dem oben genannten Kühlerdruck PCI (dem Hochdruck des Kältemittelkreislaufs R). Zu diesem Zeitpunkt wählt der Regler 32 eine kleinere Kompressor-Solldrehzahl aus den Kompressor-Solldrehzahlen aus, die sich aus der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 und dem Kühlerdruck PCI rechnerisch ermitteln lassen, um den Kompressor 2 zu steuern.
Entfeuchtungs- und Kühlmodus
Als nächstes wird der Entfeuchtungs- und Kühlmodus anhand von 6 beschrieben. 6 zeigt den Durchfluss (durchgezogene Linienpfeile) des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs R im Entfeuchtungs- und Kühlmodus. Im Entfeuchtungs- und Kühlmodus öffnet der Regler 32 das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21. Der Regler schließt auch das Magnetventil 22 und das Magnetventil 20. Dann steuert der Regler den Kompressor 2 und die entsprechenden Gebläse 15 und 27, und die Luftmischklappe 28 hat einen Zustand, in dem ein Verhältnis eingestellt wird, bei dem die vom Innengebläse 27 ausgeblasene Luft durch den Kühler 4 geleitet werden soll. Weiterhin wird der Verschluss 23 geöffnet. Das aus dem Kompressor 2 austretende Hochtemperatur-Hochdruckgas-Kältemittel strömt somit in den Kühler 4. Die Luft im Luftströmungskanal 3 durchströmt den Kühler 4, und somit wird die Luft im Luftströmungskanal 3 durch das Hochtemperatur-Kältemittel im Kühler 4 erwärmt, während das Kältemittel im Kühler 4 die von der Luft aufgenommene Wärme aufweist und zur Kondensation und Verflüssigung abgekühlt wird.
Das aus dem Kühler 4 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13E zum Außen-Expansionsventil 6 und strömt durch das Außen-Expansionsventil 6, das angesteuert ist, um leicht geöffnet zu sein, in den Außen-Wärmetauscher 7. Das in den Außen-Wärmetauscher 7 einströmende Kältemittel einströmende Kältemittel wird darin durch die Fahrt oder die durch das Außengebläse 15 zugeführte Außenluft gekühlt, um zu kondensieren. Das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13A und das Rückschlagventil 18 in die Kältemittelleitung 13B und fließt weiter durch das Magnetventil 17, um das Innen-Expansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen.
Das Wasser in der aus dem Innengebläse 27 ausgeblasenen Luft schlägt sich nieder, um durch den Wärmeabsorptionsvorgang zu diesem Zeitpunkt am Wärmeabsorber 9 anzuhaften, so dass die Luft gekühlt und entfeuchtet wird.
Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel gelangt über das Rückschlagventil 40 durch die Kältemittelleitung 13C in den Speicher 12 und strömt durch diesen zum Ansaugen in den Kompressor 2, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 abgekühlte und entfeuchtete Luft wird beim Passieren des Kühlers 4 wieder erwärmt (Wiedererwärmung: ein geringeres Strahlungsvermögen als beim Heizen) und führt so die Entfeuchtung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums durch.
Der Regler 32 steuert, ausgehend von der Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO als deren Sollwert, die Drehzahl des Kompressors 2 zur Einstellung der Wärmeabsorbertemperatur Te auf die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und steuert, auf der Grundlage des vom Kühlerdrucksensor 47 erfassten Kühlerdrucks PCI (der Hochdruck des Kältemittelkreislaufs R) und des aus der Soll-Heiztemperatur TCO berechneten Kühler-Solldrucks PCO (der Sollwert des Kühlerdrucks PCI), die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6, um den Kühlerdruck PCI auf den Kühler-Solldruck PCO einzustellen und so eine erforderliche Nacherwärmung durch den Kühler 4 zu erhalten.
Kühlmodus
Als nächstes wird der Kühlmodus anhand von 7 beschrieben. 7 zeigt den Durchfluss (durchgezogene Linienpfeile) des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs R im Kühlmodus. Im Kühlmodus öffnet der Regler 32 im obigen Zustand des Entfeuchtungs- und Kühlmodus das Magnetventil 20 (die Ventilstellung des Außen-Expansionsventils 6 ist frei). Es ist zu beachten, dass die Luftmischklappe 28 in einem Zustand ist, in dem ein Verhältnis eingestellt wird, in dem die Luft durch den Kühler 4 geleitet werden soll. Weiterhin wird der Verschluss 23 geöffnet.
Als Folge davon strömt das aus dem Kompressor 2 austretende Hochtemperatur-Hochdruckgas-Kältemittel in den Kühler 4. Die Luft im Luftströmungskanal 3 wird durch den Kühler 4 geleitet, aber ihr Verhältnis wird klein (weil sie während des Kühlens nur wiedererwärmt wird). Das Kältemittel passiert also nur den Kühler, und das aus dem Kühler 4 austretende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13E zum Außen-Expansionsventil 6. Zu diesem Zeitpunkt ist das Magnetventil 20 geöffnet, und somit strömt das Kältemittel durch das Magnetventil 20, um die Kältemittelleitung 13J zu passieren, und strömt so in den Außen-Wärmetauscher 7, in dem das Kältemittel darin durch die Fahrt oder die Außenluft durch das Außengebläse 15 gekühlt wird, um zu kondensieren und zu verflüssigen. Das aus dem Außen-Wärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel fließt durch die Kältemittelleitung 13A und das Rückschlagventil 18 in die Kältemittelleitung 13B und fließt weiter durch das Magnetventil 17, um das Innen-Expansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird im Innen-Expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der vom Innengebläse 27 ausgeblasenen Luft schlägt sich zu diesem Zeitpunkt durch den wärmeabsorbierenden Vorgang am Wärmeabsorber 9 nieder und die Luft wird dadurch gekühlt.
Das im Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt in die Kältemittelleitung 13C aus und gelangt über das Rückschlagventil 40 in den Speicher 12 und durchströmt diesen, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt. Die im Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen und übernimmt so die Kühlung des Fahrzeuginnenraums. In diesem Kühlmodus steuert der Regler 32 die Drehzahl des Kompressors 2 in Abhängigkeit von der Temperatur (der Wärmeabsorbertemperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, die vom Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
Änderung des Klimaanlagenbetriebs und Steuerung der Luftmischklappe 28
Der Regler 32 berechnet die oben genannte Soll-Auslasstemperatur TAO aus folgender Formel (I). Die Soll-Auslasstemperatur TAO ist ein Sollwert der Temperatur der aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft. $TAO = (Tset - Tin) \times K + Tbal (f (\begin{matrix} Tset, & SUN, & Tam \end{matrix})) .$
wobei Tset eine vorbestimmte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, die durch das Klimaanlagen-Bedienteil 53 eingestellt wird, Tin eine Temperatur der Fahrzeuginnenraumluft ist, die durch den Innenlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist und Tbal ein Ausgleichswert ist, der aus der vorbestimmten Temperatur Tset, einer Sonnenstrahlungsmenge SUN, die durch den Sonnenstrahlungssensor 51 erfasst wird, und der Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird, berechnet wird. Darüber hinaus wird im Allgemeinen je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, die Soll-Auslasstemperatur TAO umso höher, und je höher die Außenlufttemperatur Tam ist, desto niedriger wird die Soll-Auslasstemperatur TAO.
Anschließend wählt der Regler 32 anhand der vom Außenlufttemperatursensor 33 erfassten Außenlufttemperatur Tam und der Soll-Auslasstemperatur TAO beim Einschalten einen beliebigen Klimatisierungsmodus aus den oben genannten Klimatisierungsmodi aus. Darüber hinaus wählt und ändert der Regler nach der Inbetriebnahme die oben genannten jeweiligen Klimatisierungsmodi in Abhängigkeit von veränderten Umgebungs- und Einstellbedingungen wie z.B. der Außenlufttemperatur Tam und der Soll-Auslasstemperatur TAO.
Weiter steuert der Regler 32 die Luftmischklappe 28 mit einem Luftvolumenstrom-Verhältnis SW, das sich aus der Formel SW= (TAO-Te)/(TH-Te) ergibt. Das Luftvolumenverhältnis SW ist ein Verhältnis, mit dem die durch den Wärmeabsorber 9 geführte Luft durch den Kühler 4 geführt werden soll und wechselt zwischen 0 (bei dem die Luft nicht durch den Kühler 4 geführt wird) und 1 (bei dem die gesamte Luft durch den Kühler 4 geführt wird).
TH zur Berechnung des Luftvolumenverhältnisses SW der Luftmischklappe 28 ist eine Temperatur (eine Heiztemperatur) der Luft auf der Leeseite des vorgenannten Kühlers 4. Der Regler 32 schätzt TH aus einer Verzögerungsberechnungsformel erster Ordnung (II) wie unten dargestellt: $TH = (INTL \times TH 0 + Tau \times THz) / (Tau + INTL)$

wobei INTL eine Berechnungsperiode (konstant) ist, Tau eine Zeitkonstante einer Verzögerung erster Ordnung ist, TH0 ein stationärer Wert der Heiztemperatur TH in einem stationären Zustand vor einer Verzögerungsberechnung erster Ordnung ist und THz ein vorhergehender Wert der Heiztemperatur TH ist. Durch die Abschätzung der Heiztemperatur TH auf diese Weise kann auf einen speziellen Temperatursensor verzichtet werden. Übrigens ändert der Regler 32 die obige Zeitkonstante Tau und den stationären Wert TH0 entsprechend der oben genannten Betriebsart, um dadurch die oben beschriebene Schätzformel (II) je nach Betriebsart zur Abschätzung der Heiztemperatur TH zu verändern.
Temperatur-Anpassung der Batterie 55
Als nächstes wird mit Bezug auf 8 und 9 die Temperatur-Anpassungssteuerung der Batterie 55 durch den Regler 32. Wenn die Batterie 55 in einem Zustand geladen/entladen wird, in dem ihre Temperatur aufgrund ihrer Eigenerwärmung oder ähnlichem wie oben beschrieben hoch wird, schreitet ihre Verschlechterung fort. So kühlt der Regler 32 der Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform die Temperatur der Batterie 55 durch die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 auf einen entsprechenden Temperaturbereich ab, während die Klimaanlage wie oben beschrieben betrieben wird. Es ist zu beachten, dass der entsprechende Temperaturbereich de Batterie 55 in der Regel von über +25°C bis unter +45°liegt, so dass die angestrebte Batterietemperatur TBO (z.B. +35°C) als Sollwert der Temperatur (die Batterietemperatur Tb) der Batterie 55 in der Ausführungsform auf den entsprechenden Temperaturbereich eingestellt ist.
Erster Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus (Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus)
Im Heizmodus (3) errechnet der Regler 32 z.B. mit den folgenden Formeln (III) und (IV) eine Soll-Heizfähigkeit TGQhp, die die für den Kühler 4 erforderliche Heizleistung des Fahrzeuginnenraums ist, und eine vom Kühler 4 generierbare Heizleistung Qhp. $TGQhp = (TCO - Te) \times Cpa \times ρ \times Qair$
$Qhp = f (\begin{array}{l} Tam, & NC, & BLV, & VSP, & FANVout, & Te \end{array})$
wobei Te eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 ist, die durch den Wärmeabsorber-Temperatursensor 48 erfasst wird, Cpa eine spezifische Wärme der in den Kühler 4 einströmenden Luft [kj/kg·K] ist, ρ eine Dichte der in den Kühler 4 einströmenden Luft (spezifisches Volumen) [kg/m3] ist, Qair eine Menge der durch den Kühler 4 strömenden Luft [m³/h] (geschätzt aus der Gebläsespannung BLV des Innengebläses 27, usw.) ist, VSP eine vom Geschwindigkeitssensor 52 erhaltene Geschwindigkeit ist und FANVout eine Spannung des Außengebläses 15 ist.
Weiter berechnet der Regler 32 eine erforderliche Batteriekühlleistung Qbat, die eine für die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 erforderliche Kühlleistung der Batterie 55 ist, z.B. nach folgender Formel (V) auf Basis der vom Batterietemperatursensor 76 erfassten Temperatur (der Batterietemperatur Tb) der Batterie 55 und der oben genannten Batterie-Solltemperatur TBO. $Qbat = (Tb - TBO) \times k 1 \times k 2$
wobei k1 eine spezifische Wärme des in der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 zirkulierenden Wärmeträgers [kj/kg·K] ist und k2 eine Durchflussmenge des Wärmeträgers [m³/h] ist. Übrigens ist die Formel zur Berechnung der erforderlichen Batteriekühlleistung Qbat nicht auf das oben genannte beschränkt, sondern die erforderliche Batteriekühlleistung kann zusätzlich zu anderen Faktoren, die mit der Batteriekühlung zusammenhängen, berechnet werden.
Wenn die Batterietemperatur Tb niedriger als die Batterie-Solltemperatur TBO (Tb<TBO) ist, wird die in der obigen Formel (V) berechnete erforderliche Batteriekühlleistung Qbat zu einem Minus, und daher schließt der Regler 32 in der Ausführung das Hilfsexpansionsventil 73 vollständig und stoppt auch die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61. Steigt dagegen die Batterietemperatur Tb durch Laden/Entladen o.ä. an und wird während des oben beschriebenen Heizmodus (TBO<Tb) höher als die Batterie-Solltemperatur TBO, wird die in der Formel (V) berechnete erforderliche Batteriekühlleistung Qbat ins Plus gedreht, und somit öffnet in der Ausführungsform der Regler 32 das Hilfsexpansionsventil 73 und betätigt die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61, um die Kühlung der Batterie 55 zu starten.
In diesem Fall vergleicht der Regler 32 auf der Basis der Soll-Heizfähigkeit TGQhp und der erforderlichen Batteriekühlleistung Qbat die beiden oben beschriebenen Werte Soll-Heizfähigkeit TGQhp und die erforderliche Batteriekühlleistung Qbat und ändert und führt den hier zu beschreibenden ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus und einen später in der Ausführungsbeschreibung zu beschreibenden zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus aus (beides ist der Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus in der vorliegenden Erfindung).
Zuerst führt der Regler 32 bei großer Heizlast des Fahrzeuginnenraumes (z.B. bei niedriger Raumlufttemperatur) und geringer Wärmeerzeugung aus der Batterie 55 (bei kleiner Kühllast) (TGQhp>Qbat) den ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus aus, wenn die Soll-Heizfähigkeit TGQhp größer als die erforderliche Batteriekühlleistung Qbat ist. 8 zeigt den Durchfluss (durchgezogene Linienpfeile) des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs R im ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus und den Durchfluss (gestrichelte Linienpfeile) des Wärmeträgers der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61.
Im ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus hat der Regler 32 den Zustand, dass er im Zustand des Heizmodus des Kältemittelkreislaufs R gemäß 3 das Magnetventil 22 weiter öffnet und auch das Hilfsexpansionsventil 73 zur Steuerung seiner Ventilstellung öffnet. Anschließend betreibt der Regler die Umwälzpumpe 62 der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61. Somit wird ein Teil des aus dem Kühler 4 austretenden Kältemittels auf eine Kältemittelvorlaufseite des Außen-Expansionsventils 6 verteilt und strömt durch die Kältemittelleitung 13F zu einer Kältemittelvorlaufseite des Magnetventils 17. Das Kältemittel tritt dann in die Abzweigleitung 72 ein, wird im Hilfsexpansionsventil 73 entspannt und strömt dann durch die Abzweigleitung 72 in den Kältemitteldurchgang 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 zur Verdampfung. Zu diesem Zeitpunkt wird eine wärmeabsorbierende Wirkung ausgeübt. Es wiederholt sich ein Kreislauf, bei dem das im Kältemitteldurchgang 64B verdampfte Kältemittel nacheinander durch die Kältemittelleitung 74, die Kältemittelleitung 13C und den Speicher 12 fließt und in den Kompressor 2 gesaugt wird (dies wird durch die durchgezogenen Pfeile in 8 angezeigt).
Zum anderen fließt der aus der Umwälzpumpe 62 austretende Wärmeträger durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 in die Wärmeträgerleitung 68, um in den Wärmeträgerdurchgang 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 zu gelangen, wo es von dem im Kältemitteldurchgang 64B verdampften Kältemittel Wärme aufnimmt, wodurch der Wärmeträger gekühlt wird. Der durch den Wärmeaufnahmevorgang des Kältemittels abgekühlte Wärmeträger strömt aus dem Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 aus und erreicht die Batterie 55, um die Batterie 55 zu kühlen, und der Wärmeträger wird dann in die Umwälzpumpe 62 gesaugt, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt (gekennzeichnet durch die gestrichelten Linienpfeile in 8).
Folglich verdampft im ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs R im Außen-Wärmeaustauscher 7 und im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmeaustauscher 64 und nimmt Wärme aus der Außenluft auf und nimmt auch Wärme aus dem Wärmeträger (Batterie 55) der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 auf. Somit wird die Wärme von der Batterie 55 durch den Wärmeträger hochgepumpt und die hochgepumpte Wärme kann an den Kühler 4 übertragen und für die Heizung des Fahrzeuginnenraums genutzt werden, während die Batterie 55 gekühlt wird.
Im ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus, wenn es nicht möglich ist, die Soll-Heizfähigkeit TGQhp durch die oben beschriebene Heizleistung Qhp des Kühlers 4 auch durch die Wärmeaufnahme aus der Außenluft und die Wärmeaufnahme aus der Batterie 55 wie oben beschrieben zu erreichen (TGQhp>Qhp), lässt der Regler 32 die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 Wärme erzeugen (Einschalten).
Bei der Erzeugung von Wärme durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 wird der aus der Umwälzpumpe 62 der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 austretende Wärmeträger in der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 erwärmt und strömt dann in den Wärmeträgerdurchgang 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64. Somit wird die Wärme der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 auch durch das im Kältemitteldurchgang 64B verdampfte Kältemittel hochgepumpt, wodurch die Heizleistung Qhp durch den Kühler 4 erhöht wird, wodurch die Soll-Heizfähigkeit TGQhp erreicht werden kann. Übrigens stoppt der Regler 32 die Wärmeerzeugung der Wärmeträgeraufwärmheizung 66, wenn die Soll-Heizfähigkeit TGQhp für die Heizfähigkeit Qhp erreicht ist (nicht eingeschaltet).
Zweiter Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus
Wenn dann die Heizlast des Fahrzeuginnenraums und die Kühllast der Batterie 55 nahezu gleich sind, d.h. wenn die Soll-Heizfähigkeit TGQhp und die erforderliche Batteriekühlleistung Qbat gleich oder nahe beieinander liegen (TGQhp≈Qbat), führt der Regler 32 den zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus aus. 9 zeigt den Durchfluss des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs R im zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus (durchgezogene Linienpfeile) und den Durchfluss des Wärmeträgers der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 (gestrichelte Linienpfeile).
Im zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus hat der Regler 32 einen Zustand, in dem er die Magnetventile 17, 20 und 21 schließt, das Außen-Expansionsventil 6 vollständig schließt, das Magnetventil 22 öffnet und auch das Hilfsexpansionsventil 73 zur Steuerung seiner Ventilstellung öffnet. Anschließend steuert der Regler den Kompressor 2 und das Innengebläse 27 und betreibt auch die Umwälzpumpe 62 der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61. Somit fließt das gesamte aus dem Kühler 4 austretende Kältemittel in das Magnetventil 22 und gelangt über die Kältemittelleitung 13F auf die stromaufwärts des Magnetventils 17 gelegene Kältemittelseite. Das Kältemittel tritt dann in die Abzweigleitung 72 ein und wird im Hilfsexpansionsventil 73 dekomprimiert und strömt dann durch die Abzweigleitung 72 in den Kältemitteldurchgang 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 zur Verdampfung. Zu diesem Zeitpunkt wird ein wärmeabsorbierender Vorgang durchgeführt. Es wiederholt sich ein Kreislauf, bei dem das im Kältemitteldurchgang 64B verdampfte Kältemittel nacheinander durch die Kältemittelleitung 74, die Kältemittelleitung 13C und den Speicher 12 fließt und in den Kompressor 2 gesaugt wird (dies wird durch die durchgezogenen Pfeile in 9 angezeigt).
Zum anderen fließt der aus der Umwälzpumpe 62 austretende Wärmeträger durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 in die Wärmeträgerleitung 68, um in den Wärmeträgerdurchgang 64A des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 zu gelangen, wo es von dem im Kältemitteldurchgang 64B verdampften Kältemittel Wärme aufnimmt, wodurch der Wärmeträger gekühlt wird. Der durch den Wärmeaufnahmebetrieb des Kältemittels abgekühlte Wärmeträger strömt aus dem Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 aus und erreicht die Batterie 55, um die Batterie 55 zu kühlen, und der Wärmeträger wird dann in die Umwälzpumpe 62 gesaugt, wodurch sich dieser Kreislauf wiederholt (gekennzeichnet durch die gestrichelten Linienpfeile in 9).
Folglich verdampft im zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs R im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 und nimmt nur noch Wärme vom Wärmeträger (Batterie 55) der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 auf. Folglich fließt das Kältemittel nicht in den Außen-Wärmetauscher 7 und pumpt nur die Wärme der Batterie 55 durch den Wärmeträger hoch. Daher wird die Batterie 55 gekühlt und die von der Batterie 55 hochgepumpte Wärme an den Kühler 4 übertragen, wodurch die Beheizung des Fahrzeuginnenraums möglich wird, ohne dass es zu einer Vereisung des Außen-Wärmetauschers 7 kommt.
Übrigens ist selbst bei den genannten Betriebsarten Entfeuchtungs- und Heizmodus (4), interner Kreislaufbetrieb (5), Entfeuchtungs- und Kühlmodus ( 6) und Kühlmodus (7) das Hilfsexpansionsventil 73 zur Steuerung seiner Ventilstellung geöffnet und die Umwälzpumpe 62 wird betätigt, wodurch das Kältemittel im Kältemitteldurchgang 64B des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 64 verdampft und Wärme aus dem Wärmeträger aufgenommen wird, wodurch die Batterie 55 gekühlt wird, um ihre Temperatur einstellen zu können.
Umschaltung der Regelung vom Heizmodus auf den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus, wenn die Möglichkeit besteht, dass die Wärmeaufnahme aus der Außenluft unmöglich wird
Als nächstes wird der Wechsel der Steuerung vom Heizmodus auf den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus unter Bezugnahme auf 10 bis 14 beschrieben, wenn eine Möglichkeit besteht, dass das Kältemittel während des Heizmodus nicht in der Lage sein wird, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 aufzunehmen (3) (Unmöglichkeit der Wärmeaufnahme),.
Nachdem der oben genannte Heizmodus in 10, Schritt S1 begonnen hat, führt der Regler 32 während der Ausführung des Heizmodus in Schritt S2 den Schritt S3 aus, um zu beurteilen, ob die Möglichkeit besteht, dass das Kältemittel nicht in der Lage sein wird, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 aufzunehmen. Eine Beurteilungsbedingung in diesem Schritt S3 wird als eine Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, bezeichnet. Die Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, ist z.B. eine der unten aufgeführten Bedingungen (i) bis (v) oder deren Kombination oder alle.

(i) Die vom Ansaugtemperatursensor 44 erfasste Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors 2 wird auf einen vorbestimmten Wert Ts1 oder weniger reduziert,
(ii) Die Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers 7 wird auf einen vorbestimmten Wert Fr1 oder höher erhöht,
(iii) Die Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers 7 wird auf einen vorbestimmten Wert X1 oder höher erhöht,
(iv) die vom Außenlufttemperatursensor 33 erfasste Außenlufttemperatur Tam wird auf einen vorbestimmten Wert Tam1 oder weniger reduziert, und
(v) Die vom Außenlufttemperatursensor 33 erfasste Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam wird auf einen Wert Y1 oder höher angehoben.

Es besteht die Möglichkeit, dass das Kältemittel nicht in der Lage sein wird, im Außen-Wärmetauscher 7 Wärme aus der Außenluft zu absorbieren in einem Zustand , in dem die im Außen-Wärmetauscher 7 gebildete Vereisung wächst und in einer Umgebung, in der die Außenlufttemperatur Tam reduziert ist. Die obige Bedingung (i) beruht übrigens darauf, dass bei einer Reduzierung der Außenlufttemperatur Tam oder bei einer Bildung von Vereisung im Außen-Wärmetauscher 7, die die Wärmeaufnahme aus der Außenluft erschwert, die Ansaugtemperatur Ts des Kompressors 2 abgesenkt wird. Weiter kann die Menge der Vereisung und die Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung unter den oben genannten Bedingungen (ii) und (iii) beispielsweise aus der Differenz zwischen der Außentemperatur TXO und dem Außen-Wärmetauscherdruck PXO des Außen-Wärmetauschers 7 und deren Werten bestimmt werden (eine Außen-Wärmetauschertemperatur TXObase zum Zeitpunkt der Nichtvereisung und ein Außen-Wärmetauscherdruck PXObase zum Zeitpunkt der Nichtvereisung, die im Voraus bestimmt werden).
Die oben genannten, jeweils vorbestimmten Werte Ts1, Fr1, X1, Tam1 und Y1 werden durch Vorversuche als Werte ermittelt, bei denen die Möglichkeit besteht, dass das Kältemittel nicht in der Lage sein wird, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 aufzunehmen. Wenn dann eine der oben genannten Bedingungen (i) bis (v) oder ihre Kombination oder alle in Schritt S3 erreicht werden, stellt der Regler 32 fest, dass die Möglichkeit besteht, dass die Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, eintritt, und das Kältemittel nicht in der Lage sein wird, Wärme von der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 zu absorbieren, und fährt dann mit Schritt S4 fort, in dem der Regler zuerst die Umwälzpumpe 62 der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 betätigt, um den Wärmeträger in der Wärmeträgerleitung 68 umzuwälzen.
Anschließend beurteilt der Regler 32 im Schritt S5 anhand des Ausgangs des Wärmeträgertemperatursensors 80, ob die Temperatur (die Wärmeträgertemperatur Tw) des aus der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 ausströmenden Wärmeträgers ein vorbestimmter Schwellenwert T1 oder weniger ist. In diesem Fall hat der Regler 32 eine Wärmeaufnahme-anpassungsfähige Wärmeträgertemperatur MAP, die in 11 dargestellt ist. Die Wärmeaufnahme-anpassungsfähige Wärmeträgertemperatur MAP zeigt die Beziehung zwischen der oben genannten Soll-Heizfähigkeit TGQhp und dem oben genannten Schwellenwert T1, der die Wärmeträgertemperatur Tw ist, bei der sie nicht erreicht werden kann. Je höher die Soll-Heizfähigkeit TGQhp des Kühlers 4 wird, desto höher wird der Schwellenwert T1.
Übrigens kann der Schwellenwert T1 auf der Grundlage einer der oben genannten Soll-Auslasstemperatur TAO und der Gebläsespannung BLV des Innengebläses 27 und der oben genannten Soll-Heiztemperatur TCO oder einer Kombination aus diesen und der Soll-Heizfähigkeit TGQhp oder allen diesen und sogar einer anderen solchen Soll-Heizfähigkeit TGQhp bestimmt werden.
Im Schritt S5 ermittelt der Regler 32 aus der Wärmeaufnahme-anpassungsfähigen Wärmeträgertemperatur MAP und der Soll-Heizfähigkeit TGQhp zu diesem Zeitpunkt den Schwellwert T1 und beurteilt, ob die Wärmeträgertemperatur Tw den Schwellwert T1 erreicht oder unterschreitet. Dann, wenn die Wärmeträgertemperatur Tw niedrig ist und der Schwellenwert T1 oder weniger ist, stellt der Regler 32 fest, dass der Fahrzeuginnenraum nicht durch die Wärmeaufnahme des Wärmeträgers beheizt werden kann, und geht dann von Schritt S5 zu Schritt S9 über, in dem der Regler eine WärmeträgerVorwärmung startet.
Im Betrieb der Wärmeträgervorwärmung übernimmt der Regler 32 die Ansteuerung der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 zur Wärmeerzeugung. Da der in der Umwälzpumpe 62 umgewälzte Wärmeträger durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 erwärmt wird, steigt die Wärmeträgertemperatur Tw an. Wenn dann die Temperatur des Wärmeträgers Tw höher als der Schwellenwert T1 wird (der ein Wert (T1+α1) mit einer vorgegebenen Hysterese α1 sein kann), geht der Regler 32 zu Schritt S6 über.
In diesem Schritt S6 beurteilt der Regler 32, ob das Kältemittel noch in der Lage ist, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 aufzunehmen. Eine Beurteilungsbedingung in diesem Schritt S6 wird als Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, bezeichnet. Die Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, ist beispielsweise eine der unten aufgeführten Bedingungen (vi) bis (x) oder deren Kombination oder alle.

(vi) Die vom Ansaugtemperatursensor 44 ermittelte Temperatur Ts des Kompressors 2 ist um einen vorbestimmten Wert Ts2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Ts1,
(vii) Die Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers 7 ist um einen vorbestimmten Wert Fr2 oder weniger größer als der vorbestimmte Wert Fr1,
(viii) Die Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers 7 ist um einen vorbestimmten Wert X2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert XI,
(ix) die vom Außenlufttemperatursensor 33 erfasste Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Tam2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Tam1, und
(x) Die vom Außenlufttemperatursensor 33 erfasste Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Y2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert Y1.

Die oben genannten, jeweils vorbestimmten Werte Ts2, Fr2, X2, Tam2 und Y2 werden durch Vorversuche als Werte ermittelt, bei denen das Kältemittel noch in der Lage ist, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 aufzunehmen. Wenn dann eine der oben genannten Bedingungen (vi) bis (x) oder deren Kombination oder alle in Schritt S6 eintreten, stellt der Regler 32 fest, dass die Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, sich einstellt und das Kältemittel noch in der Lage ist, Wärme von der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 zu absorbieren, und fährt dann mit Schritt S7 fort, in dem der Regler den oben genannten ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus (8) ausführt (führt den Wechsel zum ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durch).
Im ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus verdampft wie oben beschrieben das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs R im Außen-Wärmeaustauscher 7 und im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 und nimmt Wärme aus der Außenluft sowie Wärme aus dem Wärmeträger der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 auf. Es ist daher möglich, die Wärme der Batterie 55 und der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 (im eingeschalteten Zustand) hochzupumpen und die gepumpte Wärme auf den Kühler 4 zu übertragen, um sie für die Heizung des Fahrzeuginnenraums zu nutzen.
Andererseits bestimmt der Regler, wenn sich die Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, nicht in Schritt S6 einstellt, dass das Kältemittel nicht in der Lage ist, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 zu absorbieren, und fährt mit Schritt S8 fort, in dem er den oben erwähnten zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus (9) ausführt (führt den Wechsel zum zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus aus). Weiter ermöglicht der Regler der Wärmeträgeraufwärmheizung 66, Wärme nach Bedarf zu erzeugen. So ist es möglich, die von der Batterie 55 und der Wärmeträgeraufwärmheizung 66 hochgepumpte Wärme auf den Kühler 4 zu übertragen, um den Fahrzeuginnenraum zu beheizen.
12 zeigt hier Veränderungen der Soll-Auslasstemperatur TAO, der Heiztemperatur TH und der Wärmeträgertemperatur Tw beim Übergang vom Heizbetrieb zum oben beschriebenen zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus. Außerdem gibt NC die Drehzahl des Kompressors 2 an, L1 die Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers 7 und L2 den Maximalwert MAXNC der Drehzahl NC des Kompressors 2. Dann zeigt eine Zeit t1 in 12 einen Zeitpunkt an, zu dem der Wärmeträger-Vorwärmungsbetrieb in Schritt S9 von 10 gestartet wird, und t2 einen Zeitpunkt, zu dem der zweite Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus in Schritt S8 gestartet wird.
Wenn sich die Wärmeträgertemperatur Tw in einem niedrigen Zustand befindet (z.B. 0°C o.ä. unter dem oben genannten Schwellenwert T1) und der Wärmeträger-Vorwärmungsbetrieb wie Schritt S9 der Ausführungsform nicht durchgeführt wird, steigt die Wärmeträgertemperatur Tw ab dem Zeitpunkt t1 an, wie durch eine gestrichelte Linie in 12 angezeigt wird. Daher wird, wie durch P1 in einem p-h-Diagramm von 14 angezeigt, der Auslassdruck des Kompressors 2 niedrig und die Heiztemperatur TH wird vorübergehend reduziert, wie durch eine gestrichelte Linie in 12 angezeigt, auch wenn der zweite Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus zu einem Zeitpunkt t2 gestartet wird (die Drehzahl NC des Kompressors 2 wird ebenfalls reduziert). Aus diesem Grund fühlt sich ein Passagier unwohl.
Wird dagegen in Schritt S9 vor dem Wechsel vom Heizmodus in den zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus wie in der vorliegenden Erfindung der Wärmeträger-Vorwärmungsbetrieb durchgeführt, so steigt die Wärmeträgertemperatur Tw ab dem Zeitpunkt t1 an und wird zum Zeitpunkt t2 über den Schwellenwert T1 (z.B. +20°C) erhöht. Daher wird, wie durch P2 in einem p-h-Diagramm von 13 angezeigt, der Auslassdruck des Kompressors 2 hoch und die Heiztemperatur TH steigt, ohne dass sie von der Soll-Auslasstemperatur TAO, wie durch eine durchgezogene Linie in 12 angezeigt, stark reduziert wird, indem der zweite Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus zum Zeitpunkt t2 gestartet wird (die Drehzahl NC des Kompressors 2 steigt ebenfalls an).
In der vorliegenden Erfindung ist, wie oben ausführlich beschrieben, die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 zur Umwälzung des Wärmeträgers in der Batterie 55 (Wärmeerzeugungseinrichtung vorgesehen, die im Fahrzeug zur Regelung der Temperatur der Batterie 55 eingebaut ist. Die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 weist die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 zur Erwärmung des Wärmeträgers und den Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 zum Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Wärmeträger auf. Der Regler 32 verfügt über den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus, um das vom Kompressor 2 abgegebene Kältemittel Wärme in den Kühler 4 abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel Wärme im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 64 absorbieren zu lassen. Daher wird beim Wechsel in den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus die Wärme aus dem Wärmeträger der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 aufgenommen, um eine effiziente Beheizung des Fahrzeuginnenraums zu ermöglichen. Zum Beispiel wird die Wärme, selbst wenn die Kühlung der Batterie 55 angemessen durchgeführt wird, während die Vereisung des Außen-Wärmetauschers 7 unterdrückt wird, oder die Vereisung im Außen-Wärmetauscher 7 gebildet wird, so dass er keine Wärme aus der Außenluft aufnehmen kann, aus dem Wärmeträger der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61 aufgenommen, um dadurch die Beheizung des Fahrzeuginnenraums zu ermöglichen.
Insbesondere dann, wenn die Wärmeträgertemperatur Tw beim Wechsel vom Heizbetrieb in den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus der vorbestimmte Schwellenwert T1 oder kleiner ist, erwärmt der Regler 32 das Wärmeträgermedium durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 vor dem Wechsel in den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus, um die Temperatur des Wärmeträgers zu erhöhen, und führt dann den Wechsel in den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durch. Dadurch ist es möglich, beim Wechsel vom Heizmodus in den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus eine ausreichende Heizleistung zu gewährleisten. Somit kann auch der Nachteil beseitigt werden, dass der Heizmodus im Zustand niedriger Wärmeträgertemperatur auf den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus umgestellt wird und die Temperatur (Austrittstemperatur, die mit der Heizungstemperatur TH übereinstimmt) der aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft vorübergehend abgesenkt wird, so dass der Fahrgast sich unwohl und unbehaglich fühlt.
Weiter bestimmt der Regler 32 in der Ausführungsform, wenn sich die vorbestimmte Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, im Heizmodus einstellt wird, dass die Möglichkeit besteht, dass er nicht in der Lage sein wird, Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher 7 zu absorbieren, und beurteilt, ob die Temperatur des Wärmeträgers der Schwellenwert T1 oder weniger ist. Wenn deren Temperatur der Schwellenwert T1 oder weniger ist, beginnt der Regler mit der Erwärmung des Wärmeträgers durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 und geht in den ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus über, um auf die Erhöhung der Temperatur des Wärmeträgers auf mindestens eine Temperatur (höher als der Schwellenwert T1 oder eine Temperatur höher als T1+α1), die höher als der Schwellenwert T1 ist, zu warten, wodurch ein sanfter Übergang vom Heizmodus zum ersten und zweiten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus möglich ist.
Die Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, beinhaltet vorzugsweise mindestens eine der folgenden Bedingungen, wie sie in der Ausführungsform enthalten sind: Reduzieren der Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors 2 auf den vorbestimmten Wert Ts1 oder weniger, Erhöhen der Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers 7 auf den vorbestimmten Wert Fr1 oder höher, Erhöhen der Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers 7 auf den vorbestimmten Wert X1 oder höher, Reduzieren der Außenlufttemperatur Tam auf den vorbestimmten Wert Tam1 oder weniger, und Erhöhen der Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam auf den vorbestimmten Wert Y1 oder höher.
Weiter ermittelt der Regler 32 in der Ausführungsform den Schwellenwert T1 anhand mindestens eines der nachfolgenden Werte: der Soll-Heizfähigkeit TGQhp des Kühlers 4, der Soll-Auslasstemperatur TAO, die der Sollwert der Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft ist, der Gebläsespannung BLV des Innengebläses 27, mit der die Luft durch den Luftströmungskanal 3 geführt werden soll, und der Soll-Heiztemperatur TCO, die der Sollwert der Temperatur (die Heiztemperatur TH) der Luft auf der Leeseite des Kühlers 4 ist. Daher ist der Regler in der Lage, in geeigneter Weise zu erkennen, ob eine Erwärmung des Wärmeträgers durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 notwendig ist und eine unnötige Erwärmung durch die Wärmeträgeraufwärmheizung 66 zu vermeiden.
Darüber hinaus stellt der Regler 32 in der Ausführungsform, wenn sich die vorbestimmte Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, einstellt, fest, dass die Aufnahme von Wärme aus der Außenluft im Außenwärmeaustauscher 7 möglich ist, und führt den ersten Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus aus, um das Kältemittel, von dem die Wärme im Kühler 4 abgestrahlt wurde, Wärme im Außen-Wärmeaustauscher 7 und im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmeaustauscher 64 aufnehmen zu lassen. Wenn also die Aufnahme von Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmeaustauscher 7 möglich ist, ist es möglich, zusammen mit der Aufnahme von Wärme aus dem Wärmeträger auch Wärme aus der Außenluft aufzunehmen und damit den Fahrzeuginnenraum zu beheizen.
Die Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, ist vorzugsweise mindestens eine der folgenden: die Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors 2 ist um den vorbestimmten Wert Ts2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Ts1, die Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers 7 ist um den vorbestimmten Wert Fr2 oder weniger größer als der vorbestimmte Wert Fr1, die Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers 7 ist um den vorbestimmten Wert X2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert X1, die Außenlufttemperatur Tam ist um den vorbestimmten Wert Tam2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Tam1 und die Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam ist um den vorbestimmten Wert Y2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert Y1 ist.
Im Übrigen sind die Beschaffenheit des Kältemittelkreislaufs R und der Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung 61, die in jeder der oben genannten Ausführungsformen beschrieben sind, nicht darauf beschränkt und sind selbstverständlich im Rahmen des nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweichenden Umfangs veränderbar.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugklimaanlage
2: Kompressor
3: Luftströmungskanal
4: Kühler
6: Außen-Expansionsventil
7: Außen-Wärmetauscher
8: Innen-Expansionsventil
9: Wärmeabsorber
17, 20, 21, 22: Magnetventil
27: Innengebläse
28: Luftmischklappe
32: Regler (Steuergerät)
55: Batterie (Wärmeerzeugungseinrichtung)
61: Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung
62: Umwälzpumpe
64: Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher
66: Wärmeträgeraufwärmheizung (Heizvorrichtung)
72: Abzweigleitung (Abzweigkreislauf)
73: Hilfsexpansionsventil
80: Wärmeträger-Temperatursensor
R: Kältemittelkreislauf.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014213765 [0003]
JP 2016090201 [0003]

Claims

Fahrzeugklimaanlage, aufweisend: einen Kompressor zum Verdichten eines Kältemittels; einen Luftströmungskanal, durch den die einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt; einen Kühler, der das Kältemittel Wärme abstrahlen lässt und damit die vom Luftströmungskanal in den Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmt; einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außen-Wärmetauscher, der das Kältemittel Wärme aufnehmen lässt; und ein Steuergerät, wobei das Steuergerät zumindest einen Heizvorgang ausführt, um das vom Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme im Kühler abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel im Außen-Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, wobei die Fahrzeugklimaanlage eine Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung aufweist, um einen Wärmeträger in einer in einem Fahrzeug montierten Wärmeerzeugungseinrichtung zu zirkulieren, um die Temperatur der Wärmeerzeugungseinrichtung einzustellen, wobei die Wärmeerzeugungseinrichtungs-Temperatureinstellvorrichtung eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers und einen Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeträger aufweist, wobei das Steuergerät einen Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus aufweist, um das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel Wärme in den Kühler abstrahlen zu lassen, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, zu dekomprimieren und dann das Kältemittel in dem Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, und wobei, wenn die Temperatur des Wärmeträgers beim Wechsel von dem Heizbetrieb zu dem Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus einen vorbestimmten Schwellenwert T1 oder weniger beträgt, das Steuergerät den Wärmeträger durch die Heizvorrichtung erwärmt, um die Temperatur des Wärmeträgers zu erhöhen, bevor es zu dem Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus wechselt, und dann den Wechsel zu dem Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus durchführt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, wobei, wenn eine vorbestimmte, Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, im Heizbetrieb festgelegt wird, das Steuergerät bestimmt, dass die Möglichkeit besteht, dass es nicht in der Lage sein wird, Wärme von der Außenluft im Außen-Wärmetauscher zu absorbieren, und beurteilt, ob die Temperatur des Wärmeträgers dem Schwellenwert T1 oder weniger entspricht, und wenn dessen Temperatur der Schwellenwert T1 oder weniger ist, das Steuergerät mit der Erwärmung des Wärmeträgers durch die Heizvorrichtung beginnt und in den Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus übergeht, bis die Temperatur des Wärmeträgers auf mindestens eine Temperatur über dem Schwellenwert T1 angestiegen ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 2, wobei die Vorhersage- und Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme nicht absorbierbar ist, zumindest eine der folgenden Bedingungen einschließt: Reduzieren einer Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors auf einen vorbestimmten Wert Ts1 oder weniger, Erhöhen einer Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers auf einen vorbestimmten Wert Fr1 oder höher, Erhöhen einer Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers auf einen vorbestimmten Wert X1 oder höher, Reduzieren einer Außenlufttemperatur Tam auf einen vorbestimmten Wert Tam1 oder weniger, und Erhöhen einer Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam auf einen vorbestimmten Wert Y1 oder höher.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuergerät den Schwellenwert T1 auf der Grundlage zumindest eines der folgenden Werte bestimmt: einer Soll-Heizfähigkeit TGQhp des Kühlers, einer Soll-Auslasstemperatur TAO, die ein Sollwert einer Temperatur der in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft ist, einer Spannung BLV eines Innengebläses, mit der die Luft durch den Luftströmungskanal geleitet werden soll, und einer Soll-Heiztemperatur TCO, die ein Sollwert einer Temperatur der Luft auf der Leeseite des Kühlers ist.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn eine vorbestimmte Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, bei der Ausführung des Wärmeträger-Wärmeaufnahme-/Heizmodus festgelegt wird, das Steuergerät bestimmt, dass die Absorption von Wärme aus der Außenluft im Außen-Wärmetauscher möglich ist, und das Kältemittel, von dem die Wärme im Kühler abgestrahlt wurde, Wärme im Außen-Wärmetauscher und im Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher absorbieren lässt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 5, wobei die Beurteilungsbedingung, dass Außenluftwärme absorbierbar ist, zumindest eine der folgenden Bedingungen einschließt: die Kältemittelansaugtemperatur Kältemittelansaugtemperatur Ts des Kompressors ist um einen vorbestimmten Wert Ts2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Ts1, die Vereisungsmenge des Außen-Wärmetauschers ist um einen vorbestimmten Wert Fr2 oder weniger größer als der vorbestimmte Wert Fr1, die Fortschrittsgeschwindigkeit der Vereisung des Außen-Wärmetauschers ist um Außen-Wärmetauscher einen vorbestimmten Wert X2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert X1, die Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Tam2 oder höher niedriger als der vorbestimmte Wert Tam1 und die Verringerungsgeschwindigkeit der Außenlufttemperatur Tam ist um einen vorbestimmten Wert Y2 oder weniger schneller als der vorbestimmte Wert Y1.