説明

車両用空調装置

【課題】乗員の快適性を向上する。
【解決手段】車両走行用の駆動力を発生する内燃機関EGおよび走行用電動モータMGと、走行用電動モータMGに電力を供給するバッテリBTとを備え、バッテリBTの残量が所定の空調支障レベルを下回ると空調用電力の供給を制限するハイブリッド車両に適用される車両用空調装置であって、空調用電力を用いて冷媒を圧縮する電動圧縮機11を有し、車室内へ送風される送風空気を加熱するヒートポンプサイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍サイクル10と、内燃機関EGの冷却水を熱源として送風空気を加熱する温水暖房手段36と、バッテリBTの残量が、空調支障レベルに対して所定の余裕を見込んだ余裕見込みレベルを下回ったときに内燃機関EGに対して作動要求信号を出力する制御手段50とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車室内を暖房する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の車両用空調装置として、蒸気圧縮式冷凍サイクルをヒートポンプサイクルとして作動させて暖房を行うものや、車両走行用エンジン(内燃機関)の冷却水を熱源とした加熱用熱交換器(ヒータコア)を用いて暖房(温水暖房)を行うものがある。
【0003】
また、特許文献1には、市街地を走行するときはバッテリによって駆動される車両駆動用電動モータで走行し、バッテリが切れたり郊外を走行するときはエンジンで走行する車両に適用される車両用空調装置が記載されている。
【0004】
この従来技術では、ヒートポンプサイクルの圧縮機を電動モータで駆動するようになっている。すなわち、ヒートポンプサイクルをバッテリからの供給電力で作動させるようになっている。
【0005】
また、この従来技術では、エンジン冷却水が温かい間はヒータコアによって温水暖房を行い、エンジン冷却水が冷たくなったらヒートポンプサイクルによって暖房を行うようになっている。
【0006】
したがって、この従来技術では、車両駆動用電動モータで長時間走行しているような場合、換言すればエンジンが長時間停止していてエンジン冷却水が冷たくなっているような場合にはヒートポンプサイクルによって暖房を行うこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平5−221233号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記従来技術では、ヒートポンプサイクルをバッテリからの供給電力で作動させるので、バッテリが切れた場合にはヒートポンプサイクルによる暖房を行うことができない。このため、ヒートポンプサイクルによる暖房中にバッテリが切れると、ヒータコアによる温水暖房に切り替えて暖房を継続させる必要がある。
【0009】
しかしながら、車両駆動用電動モータで走行しており、かつヒートポンプサイクルによる暖房を行っているときにバッテリが切れた場合には、エンジンの起動とヒータコアによる温水暖房への切り替えとを同時に行うこととなるので、ヒータコアによる温水暖房に切り替えても、しばらくの間はエンジン冷却水が冷たくなっていて暖房能力を発揮できないといった事態が起こり得る。
【0010】
すなわち、上記従来技術では、バッテリが切れてヒータコアによる暖房に切り替えても、エンジン冷却水の温度が十分に上昇するまでの間は暖房が途切れてしまって乗員の快適性が損なわれてしまうという問題が発生し得る。
【0011】
本発明は上記点に鑑みて、乗員の快適性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車両走行用の駆動力を発生する内燃機関(EG)および走行用電動モータ(MG)と、走行用電動モータ(MG)に電力を供給するバッテリ(BT)とを備え、バッテリ(BT)の残量が所定の空調支障レベルを下回ると空調用電力の供給を制限するハイブリッド車両に適用される車両用空調装置であって、
空調用電力を用いて冷媒を圧縮する電動圧縮機(11)を有し、車室内へ送風される送風空気を加熱するヒートポンプサイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)と、
内燃機関(EG)の冷却水を熱源として送風空気を加熱する温水暖房手段(36)と、
バッテリ(BT)の残量が、空調支障レベルに対して所定の余裕を見込んだ余裕見込みレベルを下回ったときに内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力する制御手段(50)とを備えることを特徴とする。
【0013】
これによると、バッテリ(BT)の残量が空調支障レベルを下回る前に予め内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力するので、空調支障レベルを下回ってから内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力する場合と比較して、空調支障レベルを下回ったときの冷却水温度を高くすることができる。
【0014】
このため、バッテリ(BT)の残量が空調支障レベルを下回ったときに、ヒートポンプサイクルによる暖房から温水暖房手段(36)による温水暖房(冷却水を熱源とする暖房)への切替を良好に行うことができる。すなわち、バッテリ(BT)の残量が低下しても暖房を途切れることなく継続させることができる。その結果、乗員の快適性を向上することができる。
【0015】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の車両用空調装置において、制御手段(50)は、内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力した場合であっても、冷却水の温度が所定温度よりも低い場合には、ヒートポンプサイクルの作動を停止させることなく継続させることを特徴とする。
【0016】
これによると、冷却水の温度が低くて温水暖房による暖房能力を十分に確保できないときに温水暖房手段(36)による温水暖房に切り替えられてしまうことを回避できるので、乗員の快適性をより向上することができる。
【0017】
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の車両用空調装置において、蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)は、冷媒と車室外空気とを熱交換する室外熱交換器(16)を有し、電動圧縮機(11)から吐出された高温冷媒を室外熱交換器(16)に流通させて室外熱交換器(16)の除霜を行う除霜サイクルとヒートポンプサイクルとに切り替え可能に構成され、
制御手段(50)は、内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力した場合には、ヒートポンプサイクルの作動を停止させた後に除霜サイクルの作動に切り替えることを特徴とする。
【0018】
これによると、内燃機関(EG)の作動時に除霜サイクルに切り替えるので、温水暖房手段(36)によって暖房を継続しつつ室外熱交換器(16)の除霜を行うことができる。さらに、ヒートポンプサイクルの停止後に除霜サイクルに切り替えるので、ヒートポンプサイクルの停止後に除霜サイクルを行わない場合と比較して、次回のヒートポンプサイクルの作動時に短時間で室外熱交換器(16)に着霜してしまう可能性を低減できる。
【0019】
請求項4に記載の発明では、請求項1または2に記載の車両用空調装置において、蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)は、冷媒と車室外空気とを熱交換する室外熱交換器(16)と、送風空気を冷媒で冷却する室内蒸発器(26)とを有し、送風空気を冷却するクーラサイクルとヒートポンプサイクルとに切り替え可能に構成され、
制御手段(50)は、内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力した場合には、ヒートポンプサイクルの作動を停止させた後にクーラサイクルの作動に切り替えることを特徴とする。
【0020】
これによると、内燃機関(EG)の作動時にクーラサイクルに切り替えるので、温水暖房手段(36)によって暖房を継続しつつクーラサイクルの除湿能力によって車両窓ガラスの防曇性を高めることができる。
【0021】
ここで、ヒートポンプサイクルが、室内蒸発器(26)によって除湿を行う除湿有りヒートポンプサイクルである場合には、ヒートポンプサイクルの作動によって室内蒸発器(26)が結露することとなる。そして、室内蒸発器(26)に付着した結露水がヒートポンプサイクルの停止後に乾くと不快な臭いが発生することとなる。
【0022】
この点、本発明では、ヒートポンプサイクルの停止後にクーラサイクルに切り替えるようにするので、室内蒸発器(26)に付着した結露水がヒートポンプサイクルの停止後に乾くことを防止でき、ひいては不快な臭いの発生を防止できる。
【0023】
請求項5に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)を有し、車室内へ送風される送風空気を加熱するヒートポンプサイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)と、
内燃機関(EG)の冷却水を熱源として送風空気を加熱する温水暖房手段(36)と、
蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)の構成部品が故障したことを判定したときに内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力する制御手段(50)とを備えることを特徴とする。
【0024】
これによると、蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)の構成部品が故障してヒートポンプサイクルによる暖房ができなくなったときに、温水暖房手段(36)による温水暖房(冷却水を熱源とする暖房)に切り替えることができるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)の構成部品が故障しても暖房を途切れることなく継続させることができる。その結果、乗員の快適性を向上することができる。
【0025】
請求項6に記載の発明では、車室内へ送風される送風空気と冷媒とを熱交換させる室内凝縮器(12)を有し、室内凝縮器(12)で送風空気を加熱するヒートポンプサイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)と、
室内凝縮器(12)を収容するケーシング(31)と、
ケーシング(31)に形成され、送風空気が室内凝縮器(12)を通過して流れる加熱用冷風通路(33)と、
ケーシング(31)に形成され、送風空気が室内凝縮器(12)をバイパスして流れる冷風バイパス通路(34)と、
加熱用冷風通路(33)を流れる送風空気と、冷風バイパス通路(34)を流れる送風空気との風量割合を変化させて送風空気の温度を調整する温度調整手段(38)と、
ケーシング(31)に形成され、温度調整手段(38)で温度調整された送風空気を車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口(41)と、
ケーシング(31)に形成され、温度調整手段(38)で温度調整された送風空気を乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口(42)と、
フェイス吹出口(41)およびフット吹出口(42)の両方を開くバイレベルモードと、フェイス吹出口(41)を閉じてフット吹出口(42)を開くフットモードとを切替える吹出口モード切替手段(41a、42a)と、
温度調整手段(38)の目標開度の決定、およびバイレベルモードとフットモードとの切り替えの決定を行う制御手段(50)とを備え、
温度調整手段(38)が加熱用冷風通路(33)を全開し、かつ冷風バイパス通路(34)を全閉する位置を最大暖房位置としたとき、
制御手段(50)は、
目標吹出温度に基づいて室内凝縮器(12)の目標温度を決定し、
室内凝縮器(12)の目標温度が低いほど温度調整手段(38)の目標開度を最大暖房位置側の開度に決定し、
目標吹出温度が所定の切替温度よりも低いときにはフットモードを選択し、
目標吹出温度が前記所定の切替温度よりも高いときにはバイレベルモードを選択し、
温度調整手段(38)の目標開度が所定開度よりも最大暖房位置側の開度であるときには、温度調整手段(38)の目標開度が前記所定開度よりも最大暖房位置と反対側の開度であるときと比較して、前記所定の切替温度を低く設定することを特徴とする。
【0026】
ところで、ヒートポンプサイクルによる暖房時には、室内凝縮器(12)の目標温度をできるだけ低くして(目標吹出温度に近づけて)省エネルギー化を図ることが望ましい。一方、室内凝縮器(12)の目標温度が低いと吹出温度が低くなりやすいので、室内凝縮器(12)の目標温度が低いほど温度調整手段(38)の目標開度を最大暖房位置側の開度にして吹出温度の低下を抑制するのが望ましい。
【0027】
すなわち、ヒートポンプサイクルによる暖房時には、省エネルギー化と吹出温度の確保とを両立させようとすると、温度調整手段(38)の目標開度が最大暖房位置付近になる頻度が高くなる。
【0028】
一方、頭寒足熱の車室内空気温度分布を実現するためには、フェイス吹出口(41)を冷風バイパス通路(34)寄りの位置に配置し、フット吹出口(42)を加熱用冷風通路(33)寄りの位置に配置して、フェイス吹出口(41)からの吹出温度をフット吹出口(42)からの吹出温度よりも低くするのが望ましい。
【0029】
しかしながら、温度調整手段(38)が最大暖房位置付近になると、冷風バイパス通路(34)の風量が非常に少なくなるので、フェイス吹出口(41)からの吹出温度がフット吹出口(42)からの吹出温度と同程度に高くなってしまい、乗員の顔の火照りが発生しやすくなる等、乗員が不快になってしまうという問題がある。
【0030】
特に、ヒートポンプサイクルによる暖房時には、上述のごとく温度調整手段(38)が最大暖房位置付近になる頻度が高くなるので、この問題が顕著になってしまう。
【0031】
これに対し、請求項6に記載の発明では、温度調整手段(38)の目標開度が所定開度よりも最大暖房位置側の開度であるときには、温度調整手段(38)の目標開度が前記所定開度よりも最大暖房位置と反対側の開度であるときと比較して、フットモードとバイレベルモードとの切替温度を低く設定するので、温度調整手段(38)が最大暖房位置付近にあるときには、フェイス吹出口(41)が開かれるバイレベルモードになりにくくすることができる。換言すれば、フェイス吹出口(41)が閉じられるフットモードになりやすくすることができる。
【0032】
このため、温度調整手段(38)が最大暖房位置付近にあるときにフェイス吹出口(41)から温風が吹き出されることを抑制できるので、乗員の快適性を向上することができる。
【0033】
請求項7に記載の発明では、車室内へ送風される送風空気を、内燃機関(EG)の冷却水と熱交換させて加熱する加熱用熱交換器(36)と、
加熱用熱交換器(36)を収容するケーシング(31)と、
ケーシング(31)に形成され、送風空気が加熱用熱交換器(36)を通過して流れる加熱用冷風通路(33)と、
ケーシング(31)に形成され、送風空気が加熱用熱交換器(36)をバイパスして流れる冷風バイパス通路(34)と、
加熱用冷風通路(33)を流れる送風空気と、冷風バイパス通路(34)を流れる送風空気との風量割合を変化させて送風空気の温度を調整する温度調整手段(38)と、
ケーシング(31)に形成され、温度調整手段(38)で温度調整された送風空気を車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口(41)と、
ケーシング(31)に形成され、温度調整手段(38)で温度調整された送風空気を乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口(42)と、
フェイス吹出口(41)およびフット吹出口(42)の両方を開くバイレベルモードと、フェイス吹出口(41)を閉じてフット吹出口(42)を開くフットモードとを切替える吹出口モード切替手段(41a、42a)と、
温度調整手段(38)の目標開度の決定、およびバイレベルモードとフットモードとの切り替えの決定を行う制御手段(50)とを備え、
温度調整手段(38)が加熱用冷風通路(33)を全開し、かつ冷風バイパス通路(34)を全閉する位置を最大暖房位置としたとき、
制御手段(50)は、
冷却水の温度が低いほど温度調整手段(38)の目標開度を最大暖房位置側の開度に決定し、
目標吹出温度が所定の切替温度よりも低いときにはフットモードを選択し、
目標吹出温度が前記所定の切替温度よりも高いときにはバイレベルモードを選択し、
冷却水の温度が所定温度よりも低いときには、冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときと比較して、前記所定の切替温度を低く設定することを特徴とする。
【0034】
ところで、加熱用熱交換器(36)による温水暖房時(冷却水を熱源とする暖房時)には、冷却水の温度が低いほど温度調整手段(38)の目標開度を最大暖房位置側の開度にして吹出温度の低下を抑制するのが望ましい。
【0035】
すなわち、冷却水の温度が低くても吹出温度を確保しようとすると、温度調整手段(38)の目標開度が最大暖房位置付近になる頻度が高くなる。
【0036】
一方、頭寒足熱の車室内空気温度分布を実現するためには、フェイス吹出口(41)を冷風バイパス通路(34)寄りの位置に配置し、フット吹出口(42)を加熱用冷風通路(33)寄りの位置に配置して、フェイス吹出口からの吹出温度をフット吹出口からの吹出温度よりも低くするのが望ましい。
【0037】
しかしながら、温度調整手段(38)が最大暖房位置付近になると、冷風バイパス通路(34)の風量が非常に少なくなるので、フェイス吹出口からの吹出温度がフット吹出口からの吹出温度と同程度に高くなってしまい、乗員の顔の火照りが発生しやすくなる等、乗員が不快になってしまうという問題がある。
【0038】
特に、冷却水の温度が低いときには、上述のごとく温度調整手段(38)が最大暖房位置付近になる頻度が高くなるので、この問題が顕著になってしまう。
【0039】
これに対し、請求項7に記載の発明では、冷却水の温度が所定温度よりも低いときには、冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときと比較して、フットモードとバイレベルモードとの切替温度を低く設定するので、温度調整手段(38)が最大暖房位置付近にあるときには、フェイス吹出口(41)が開かれるバイレベルモードになりにくくすることができる。換言すれば、フェイス吹出口(41)が全閉されるフットモードになりやすくすることができる。
【0040】
このため、温度調整手段(38)が最大暖房位置付近にあるときにフェイス吹出口から温風が吹き出されることを抑制できるので、乗員の快適性を向上することができる。
【0041】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の第1実施形態における車両用空調装置の構成図であり、冷房モード時を示している。
【図2】本発明の第1実施形態における車両用空調装置の構成図であり、暖房モード時を示している。
【図3】本発明の第1実施形態における車両用空調装置の構成図であり、第1除湿モード時を示している。
【図4】本発明の第1実施形態における車両用空調装置の構成図であり、第2除湿モード時を示している。
【図5】第1実施形態の車両用空調装置の電気制御部の構成図である。
【図6】第1実施形態の車両用空調装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図7】図6のステップS14の詳細を示すフローチャートである。
【図8】第1実施形態の車両用空調装置の各運転モードにおける除湿能力および暖房能力を示す図表である。
【図9】第1実施形態のステップS16の要部を示すフローチャートである。
【図10】第1実施形態のステップS6の要部を示すフローチャートである。
【図11】第2実施形態の制御処理の要部を示すフローチャートである。
【図12】第3実施形態の制御処理の要部を示すフローチャートである。
【図13】第4実施形態のステップS6の要部を示すフローチャートである。
【図14】第4実施形態のステップS10の要部を示すフローチャートである。
【図15】第5実施形態の制御処理の要部を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0043】
(第1実施形態)
図1〜図10により、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の車両用空調装置を、内燃機関(エンジン)EGおよび走行用電動モータMGから車両走行用の駆動力を得る、いわゆるハイブリッド車両に適用している。図1〜図4は、車両用空調装置1の全体構成図である。
【0044】
この車両用空調装置は、車室内を冷房する冷房モード(COOLサイクル)、車室内を暖房する暖房モード(HOTサイクル)、車室内を除湿する第1除湿モード(DRY_EVAサイクル)および第2除湿モード(DRY_ALLサイクル)の冷媒回路を切替可能に構成された蒸気圧縮式の冷凍サイクル10を備えている。図1〜図4は、それぞれ、冷房モード、暖房モード、第1、第2除湿モード時の冷媒の流れを実線矢印で示している。
【0045】
なお、冷房モードは、冷凍サイクル10をクーラサイクルとして運転するモードであり、冷却能力および除湿能力を有している。従って、冷房モードを冷却除湿モードと表現することもできる。
【0046】
また、暖房モードおよび第1、第2除湿モードは、冷凍サイクル10をヒートポンプサイクルとして運転するモードである。このヒートポンプサイクルによる3つのモードのうち暖房モードは、高い暖房能力を有しているが除湿能力を有していない。従って、暖房モードを除湿無しヒートポンプサイクルと表現することもできる。
【0047】
ヒートポンプサイクルによる3つのモードのうち第1、第2除湿モードは、除湿能力を有しているが暖房能力は暖房モードよりも劣る。従って、第1、第2除湿モードを除湿有りヒートポンプサイクルと表現することもできる。
【0048】
より具体的には、第1除湿モードは、暖房能力に対して除湿能力を優先する除湿モードであり、第2除湿モードは、除湿能力に対して暖房能力を優先する除湿モードである。従って、第1除湿モードを低温除湿モードあるいは単なる除湿モード、第2除湿モードを高温除湿モードあるいは除湿暖房モードと表現することもできる。
【0049】
因みに、図8の図表は、冷房モード、暖房モード、第1、第2除湿モードの除湿能力および暖房能力を比較して示したものである。すなわち、冷房モードは、除湿能力は最も大きいが暖房能力は無い。したがって、暖房時に冷房モードを選択するときは、冷凍サイクル10以外の加熱手段(本例では、後述するヒータコア36やPTCヒータ37)を併用することとなる。
【0050】
暖房モードは、除湿能力は無いが暖房能力は最も大きい。第1除湿モードは、除湿能力は中程度であるが暖房能力は小さい。第2除湿モードは、除湿能力は小さいが暖房能力は中程度である。
【0051】
冷凍サイクル10は、圧縮機11、室内熱交換器としての室内凝縮器12および室内蒸発器26、冷媒を減圧膨張させる減圧手段としての温度式膨張弁27および固定絞り14、並びに、冷媒回路切替手段としての複数(本実施形態では5つ)の電磁弁13、17、20、21、24等を備えている。
【0052】
また、この冷凍サイクル10では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、この冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、この冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。
【0053】
圧縮機11は、エンジンルーム内に配置され、冷凍サイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構11aを電動モータ11bにて駆動する電動圧縮機として構成されている。固定容量型圧縮機構11aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。
【0054】
電動モータ11bは、インバータ61から出力される交流電圧によって、その作動(回転数)が制御される交流モータである。また、インバータ61は、後述する空調制御装置50から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、電動モータ11bは、圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
【0055】
インバータ61に対する電力の供給は、バッテリBTから行われる。なお、バッテリBTは、走行用電動モータMGに対しても電力の供給を行う。
【0056】
圧縮機11の吐出側には、室内凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器12は、車両用空調装置の室内空調ユニット30において車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング31内に配置されて、その内部を流通する冷媒と後述する室内蒸発器26通過後の送風空気とを熱交換させることで送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。なお、室内空調ユニット30の詳細については後述する。
【0057】
室内凝縮器12の冷媒出口側には、電気式三方弁13が接続されている。この電気式三方弁13は、空調制御装置50から出力される制御電圧によって、その作動が制御される冷媒回路切替手段である。
【0058】
より具体的には、電気式三方弁13は、電力が供給される通電状態では、室内凝縮器12の冷媒出口側と固定絞り14の冷媒入口側との間を接続する冷媒回路に切り替え、電力の供給が停止される非通電状態では、室内凝縮器12の冷媒出口側と第1三方継手15の1つの冷媒流入出口との間を接続する冷媒回路に切り替える。
【0059】
固定絞り14は、暖房モード、第1および第2除湿モード時に、電気式三方弁13から流出した冷媒を減圧膨張させる暖房除湿用の減圧手段である。この固定絞り14としては、キャピラリチューブ、オリフィス等を採用できる。もちろん、暖房除湿用の減圧手段として、空調制御装置50から出力される制御信号によって絞り通路面積が調整される電気式の可変絞り機構を採用してもよい。固定絞り14の冷媒出口側には、後述する第3三方継手23の冷媒流入出口が接続されている。
【0060】
第1三方継手15は、3つの冷媒流入出口を有し、冷媒流路を分岐する分岐部として機能するものである。このような三方継手は、冷媒配管を接合して構成してもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けて構成してもよい。また、第1三方継手15の別の冷媒流入出口には、室外熱交換器16の一方の冷媒流入出口が接続され、さらに別の冷媒流入出口には、低圧電磁弁17の冷媒入口側が接続されている。
【0061】
低圧電磁弁17は、冷媒流路を開閉する弁体部と、弁体部を駆動するソレノイド(コイル)を有し、空調制御装置50から出力される制御電圧によって、その作動が制御される冷媒回路切替手段である。より具体的には、低圧電磁弁17は、通電状態で開弁して非通電状態で閉弁する、いわゆるノーマルクローズ型の開閉弁として構成されている。
【0062】
低圧電磁弁17の冷媒出口側には、第1逆止弁18を介して、後述する第5三方継手28の1つの冷媒流入出口が接続されている。この第1逆止弁18は、低圧電磁弁17側から第5三方継手28側へ冷媒が流れることのみを許容している。
【0063】
室外熱交換器16は、エンジンルーム内に配置されて、内部を流通する冷媒と送風ファン16aから送風された車室外空気(外気)とを熱交換させるものである。送風ファン16aは、空調制御装置50から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
【0064】
さらに、本実施形態の送風ファン16aは、室外熱交換器16のみならず、エンジンEGの冷却水を放熱させるラジエータ(図示せず)にも室外空気を送風している。具体的には、送風ファン16aから送風された車室外空気は、室外熱交換器16→ラジエータの順に流れる。
【0065】
また、図1〜図4の破線で示す冷却水回路には、冷却水を循環させるための図示しない冷却水ポンプが配置されている。この冷却水ポンプは、空調制御装置50から出力される制御電圧によって回転数(冷却水循環量)が制御される電動式の水ポンプである。
【0066】
室外熱交換器16の他方の冷媒流入出口には、第2三方継手19の1つの冷媒流入出口が接続されている。この第2三方継手19の基本的構成は、第1三方継手15と同様である。また、第2三方継手19の別の冷媒流入出口には、高圧電磁弁20の冷媒入口側が接続され、さらに別の冷媒流入出口には、熱交換器遮断電磁弁21の一方の冷媒流入出口が接続されている。
【0067】
高圧電磁弁20および熱交換器遮断電磁弁21は、空調制御装置50から出力される制御電圧によって、その作動が制御される冷媒回路切替手段であり、その基本的構成は、低圧電磁弁17と同様である。但し、高圧電磁弁20および熱交換器遮断電磁弁21は、通電状態で閉弁して非通電状態で開弁する、いわゆるノーマルオープン型の開閉弁として構成されている。
【0068】
高圧電磁弁20の冷媒出口側には、第2逆止弁22を介して、後述する温度式膨張弁27の絞り機構部入口側が接続されている。この第2逆止弁22は、高圧電磁弁20側から温度式膨張弁27側へ冷媒が流れることのみを許容している。
【0069】
熱交換器遮断電磁弁21の他方の冷媒流入出口には、第3三方継手23の1つの冷媒流入出口が接続されている。この第3三方継手23の基本的構成は、第1三方継手15と同様である。また、第3三方継手23の別の冷媒流入出口には、前述の如く、固定絞り14の冷媒出口側が接続され、さらに別の冷媒流入出口には、除湿電磁弁24の冷媒入口側が接続されている。
【0070】
除湿電磁弁24は、空調制御装置50から出力される制御電圧によって、その作動が制御される冷媒回路切替手段であり、その基本的構成は、低圧電磁弁17と同様である。さらに、除湿電磁弁24もノーマルクローズ型の開閉弁として構成されている。そして、本実施形態の冷媒回路切替手段は、電気式三方弁13、低圧電磁弁17、高圧電磁弁20、熱交換器遮断電磁弁21、除湿電磁弁24の複数(5つ)の電磁弁によって構成される。
【0071】
除湿電磁弁24の冷媒出口側には、第4三方継手25の1つの冷媒流入出口が接続されている。この第4三方継手25の基本的構成は、第1三方継手15と同様である。また、第4三方継手25の別の冷媒流入出口には、温度式膨張弁27の絞り機構部出口側が接続され、さらに別の冷媒流入出口には、室内蒸発器26の冷媒入口側が接続されている。
【0072】
室内蒸発器26は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器12の送風空気流れ上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
【0073】
室内蒸発器26の冷媒出口側には、温度式膨張弁27の感温部入口側が接続されている。温度式膨張弁27は、絞り機構部入口から内部へ流入した冷媒を減圧膨張させて絞り機構部出口から外部へ流出させる冷房用の減圧手段である。
【0074】
より具体的には、本実施形態では、温度式膨張弁27として、室内蒸発器26出口側冷媒の温度および圧力に基づいて室内蒸発器26出口側冷媒の過熱度を検出する感温部27aと、感温部27aの変位に応じて室内蒸発器26出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように絞り通路面積(冷媒流量)を調整する可変絞り機構部27bとを1つのハウジング内に収容した内部均圧型膨張弁を採用している。
【0075】
温度式膨張弁27の感温部出口側には、第5三方継手28の1つの冷媒流入出口が接続されている。この第5三方継手28の基本的構成は、第1三方継手15と同様である。また、第5三方継手28の別の冷媒流入出口には、前述の如く、第1逆止弁18の冷媒出口側が接続され、さらに別の冷媒流入出口には、アキュムレータ29の冷媒入口側が接続されている。
【0076】
アキュムレータ29は、第5三方継手28から、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、余剰冷媒を蓄える低圧側気液分離器である。さらに、アキュムレータ29の気相冷媒出口には、圧縮機11の冷媒吸入口が接続されている。
【0077】
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、前述の室内蒸発器26、室内凝縮器12、ヒータコア36、PTCヒータ37等を収容したものである。
【0078】
ケーシング31は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。ケーシング31内の送風空気流れ最上流側には、内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する内外気切替箱40が配置されている。
【0079】
より具体的には、内外気切替箱40には、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入口40aおよび外気を導入させる外気導入口40bが形成されている。さらに、内外気切替箱40の内部には、内気導入口40aおよび外気導入口40bの開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドア40cが配置されている。
【0080】
従って、内外気切替ドア40cは、ケーシング31内に導入される内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる吸込口モードを切り替える風量割合変更手段を構成する。より具体的には、内外気切替ドア40cは、内外気切替ドア40c用の電動アクチュエータ62によって駆動され、この電動アクチュエータ62は、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
【0081】
また、吸込口モードとしては、内気導入口40aを全開とするとともに外気導入口40bを全閉としてケーシング31内へ内気を導入する内気モード、内気導入口40aを全閉とするとともに外気導入口40bを全開としてケーシング31内へ外気を導入する外気モード、さらに、内気モードと外気モードとの間で、内気導入口40aおよび外気導入口40bの開口面積を連続的に調整することにより、内気と外気の導入比率を連続的に変化させる内外気混入モードがある。
【0082】
内外気切替箱40の空気流れ下流側には、内外気切替箱40を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置50から出力される制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
【0083】
送風機32の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器26が配置されている。さらに、室内蒸発器26の空気流れ下流側には、室内蒸発器26通過後の空気を流す加熱用冷風通路33、冷風バイパス通路34といった空気通路、並びに、加熱用冷風通路33および冷風バイパス通路34から流出した空気を混合させる混合空間35が形成されている。
【0084】
加熱用冷風通路33には、室内蒸発器26通過後の空気を加熱するための加熱手段としてのヒータコア36、室内凝縮器12、およびPTCヒータ37が、送風空気流れ方向に向かってこの順で配置されている。
【0085】
ヒータコア36は、車両走行用駆動力を出力するエンジンEGの冷却水(温水)と室内蒸発器26通過後の空気とを熱交換させて、室内蒸発器26通過後の空気を加熱する加熱用熱交換器である。したがって、ヒータコア36を温水暖房手段と表現することもできる。
【0086】
また、PTCヒータ37は、PTC素子(正特性サーミスタ)を有し、電力を供給されることによって発熱して、室内凝縮器12通過後の空気を加熱する電気ヒータである。なお、本実施形態のPTCヒータ37は、複数本(具体的には3本)設けられており、空調制御装置50が、通電するPTCヒータ37の本数を変化させることによって、複数のPTCヒータ37全体としての加熱能力が制御される。
【0087】
一方、冷風バイパス通路34は、室内蒸発器26通過後の空気を、ヒータコア36、室内凝縮器12、およびPTCヒータ37を通過させることなく、混合空間35に導くための空気通路である。従って、混合空間35にて混合された送風空気の温度は、加熱用冷風通路33を通過する空気および冷風バイパス通路34を通過する空気の風量割合によって変化する。
【0088】
そこで、本実施形態では、室内蒸発器26の空気流れ下流側であって、加熱用冷風通路33および冷風バイパス通路34の入口側に、加熱用冷風通路33および冷風バイパス通路34へ流入させる冷風の風量割合を連続的に変化させるエアミックスドア38を配置している。
【0089】
従って、エアミックスドア38は、混合空間35内の空気温度(車室内へ送風される送風空気の温度)を調整する温度調整手段を構成する。より具体的には、エアミックスドア38は、エアミックスドア用の電動アクチュエータ63によって駆動され、この電動アクチュエータ63は、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
【0090】
さらに、ケーシング31の送風空気流れ最下流部には、混合空間35から冷却対象空間である車室内へ温度調整された送風空気を吹き出す吹出口41〜43が配置されている。この吹出口41〜43としては、具体的に、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口41、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口42、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口43が設けられている。
【0091】
また、フェイス吹出口41、フット吹出口42、およびデフロスタ吹出口43の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口41の開口面積を調整するフェイスドア41a、フット吹出口42の開口面積を調整するフットドア42a、デフロスタ吹出口43の開口面積を調整するデフロスタドア43aが配置されている。
【0092】
これらのフェイスドア41a、フットドア42a、デフロスタドア43aは、吹出口モードを切替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、図示しないリンク機構を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータ64に連結されて連動して回転操作される。なお、この電動アクチュエータ64も、空調制御装置50から出力される制御信号によってその作動が制御される。
【0093】
また、吹出口モードとしては、フェイス吹出口41を全開してフェイス吹出口41から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口41とフット吹出口42の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フェイス吹出口41を全閉してフット吹出口42を全開するとともにデフロスタ吹出口43を小開度だけ開口して、フット吹出口42から主に空気を吹き出すフットモード、およびフット吹出口42およびデフロスタ吹出口43を同程度開口して、フット吹出口42およびデフロスタ吹出口43の双方から空気を吹き出すフットデフロスタモードがある。
【0094】
さらに、乗員が後述する操作パネル60の吹出口モードスイッチ60cをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口43を全開してデフロスタ吹出口43から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。
【0095】
要するに、吹出口モードとしてフットモードが選択されているときには、空気を少なくともフット吹出口42から吹き出し、フットデフロスタモードまたはデフロスタモードが選択されているときには、デフロスタ吹出口43から吹き出される空気の風量割合がフットモードよりも多くなって窓曇りが防止される。よって、フットデフロスタモードおよびデフロスタモードを防曇モードと表現することもできる。
【0096】
なお、本実施形態の車両用空調装置1が適用されるハイブリッド車両は、車両用空調装置とは別に、電熱デフォッガ47およびシート暖房装置48を備えている。電熱デフォッガ47とは、車室内窓ガラスの内部あるいは表面に配置された電熱線であって、窓ガラスを加熱することで防曇あるいは窓曇り解消を行う窓ガラス加熱手段である。
【0097】
シート暖房装置48とは、座席(シート)の内部あるいは表面に配置された暖房装置であって、乗員の体を直接的に温めて乗員の温感を効果的に高めるものである。本例では、シート暖房装置48として、通電により発熱する電熱線を用いている。
【0098】
この電熱デフォッガ47およびシート暖房装置48についても空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動を制御できるようになっている。
【0099】
次に、図5により、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置50は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された圧縮機11の電動モータ11b用のインバータ61、冷媒回路切替手段を構成する各電磁弁13、17、20、21、24、送風ファン16a、送風機32、各種電動アクチュエータ62、63、64等の作動を制御する。
【0100】
なお、空調制御装置50は、上述した各種機器を制御する制御手段が一体に構成されたものである。例えば、空調制御装置50は、上述した冷房モード、暖房モード、および第1、第2除湿モードの切替制御を行う制御手段を構成する。
【0101】
本実施形態では、特に、圧縮機11の吐出能力変更手段である電動モータ11bの作動(冷媒吐出能力)を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を吐出能力制御手段50aとする。もちろん、吐出能力制御手段50aを空調制御装置50に対して別体で構成してもよい。
【0102】
また、空調制御装置50の入力側には、車室内温度Trを検出する内気センサ51、外気温Tamを検出する外気センサ52(外気温検出手段)、車室内の日射量Tsを検出する日射センサ53、圧縮機11吐出冷媒温度Tdを検出する吐出温度センサ54(吐出温度検出手段)、圧縮機11吐出冷媒圧力Pdを検出する吐出圧力センサ55(吐出圧力検出手段)、室内蒸発器26からの吹出空気温度(蒸発器温度)Teを検出する蒸発器温度センサ56(蒸発器温度検出手段)、第1三方継手15と低圧電磁弁17との間を流通する冷媒の温度Tsiを検出する吸入温度センサ57、エンジン冷却水温度Twを検出する冷却水温度センサ、窓ガラス表面の相対湿度RHWを算出するために必要な検出値を検出するRHWセンサ45(窓ガラス表面相対湿度検出手段)等のセンサ群の検出信号が入力される。ここで、窓ガラス表面相対湿度RHWは、窓ガラス室内側表面の相対湿度のことである。
【0103】
なお、本実施形態の蒸発器温度センサ56は、具体的に室内蒸発器26の熱交換フィン温度を検出している。もちろん、蒸発器温度センサ56として、室内蒸発器26のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、室内蒸発器26を流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。
【0104】
また、本実施形態のRHWセンサ45は、具体的には、車室内の窓ガラス近傍の車室内空気の相対湿度を検出する湿度センサ、窓ガラス近傍の車室内空気の温度を検出する窓ガラス近傍温度センサ、および窓ガラス表面温度を検出する窓ガラス表面温度センサの3つのセンサで構成されている。
【0105】
本例では、RHWセンサ45を車両窓ガラスの車室内側の表面(例えば車両フロント窓ガラスの中央上部にあるバックミラーのすぐ横)に配置している。
【0106】
さらに、空調制御装置50の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル60に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル60に設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置1の作動スイッチ(図示せず)、エアコンのオン・オフ(具体的には圧縮機11のオン・オフ)を切り替えるエアコンスイッチ60a、車両用空調装置1の自動制御を設定・解除するオートスイッチ(図示せず)、運転モードの切替スイッチ(図示せず)、吸込口モードを切り替える吸込口モードスイッチ60b、吹出口モードを切り替える吹出口モードスイッチ60c、送風機32の風量設定スイッチ(図示せず)、車室内温度設定スイッチ(図示せず)、冷凍サイクルの省動力化を優先させる指令を出力するエコノミースイッチ(図示せず)等が設けられている。
【0107】
次に、図6により、上記構成における本実施形態の作動を説明する。図6は、本実施形態の車両用空調装置1の制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、車両システムが停止している場合でも、バッテリBTから空調制御装置50に電力が供給されることによって実行される。
【0108】
まず、ステップS1では、プレ空調のスタートスイッチ、あるいは操作パネル60の車両用空調装置1の作動スイッチが投入(ON)されたか否かを判定する。そして、プレ空調のスタートスイッチ、あるいは車両用空調装置1の作動スイッチが投入されるとステップS2へ進む。
【0109】
なお、プレ空調とは、乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を開始する空調制御である。プレ空調のスタートスイッチは、乗員が携帯する無線端末(リモコン)に設けられている。従って、乗員は車両から離れた場所から車両用空調装置1を始動させることができる。
【0110】
さらに、本実施形態の車両用空調装置1が適用されるハイブリッド車両では、バッテリBTに対して商用電源(外部電源)から電力を供給することによって、バッテリBTの充電を行うことができる。そこで、プレ空調は、車両が外部電源に接続されている場合は所定時間(例えば、30分間)だけ行われ、外部電源に接続されていない場合は、バッテリBTの残量が所定量以下となるまで行うようになっている。
【0111】
ステップS2では、フラグ、タイマ等の初期化、および上述した電動アクチュエータを構成するステッピングモータの初期位置合わせ等が行われる。次のステップS3では、操作パネル60の操作信号を読み込んでステップS4へ進む。具体的な操作信号としては、車室内温度設定スイッチによって設定される車室内設定温度Tset、吹出口モードの選択信号、吸込口モードの選択信号、送風機32の風量の設定信号等がある。
【0112】
ステップS4では、空調制御に用いられる車両環境状態の信号、すなわち上述のセンサ群51〜57の検出信号を読み込んで、ステップS5へ進む。ステップS5では、車室内吹出空気の目標吹出温度TAOを算出する。さらに、暖房モードでは、暖房用熱交換器目標温度を算出する。目標吹出温度TAOは、下記数式F1により算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
ここで、Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサ51によって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサ52によって検出された外気温、Tsは日射センサ53によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
【0113】
また、暖房用熱交換器目標温度は、基本的に上述の数式F1にて算出される値となるが、消費電力の抑制のために数式F1にて算出されるTAOよりも低い値とする補正が行われる場合もある。
【0114】
続くステップS6〜S16では、空調制御装置50に接続された各種機器の制御状態が決定される。まず、ステップS6では、空調環境状態に応じて、冷房モード、暖房モード、第1除湿モードおよび第2除湿モードの選択およびPTCヒータ37の通電有無の決定が行われる。本実施形態のステップS6のより詳細な内容については後述する。
【0115】
ステップS7では、送風機32により送風される空気の目標送風量を決定する。具体的には電動モータに印加するブロワモータ電圧をステップS4にて決定されたTAOに基づいて、予め空調制御装置50に記憶された制御マップを参照して決定する。
【0116】
具体的には、本実施形態では、TAOの極低温域(最大冷房域)および極高温域(最大暖房域)でブロワモータ電圧を最大値付近の高電圧にして、送風機32の風量を最大風量付近に制御する。また、TAOが極低温域から中間温度域に向かって上昇すると、TAOの上昇に応じてブロワモータ電圧を減少して、送風機32の風量を減少させる。
【0117】
さらに、TAOが極高温域から中間温度域に向かって低下すると、TAOの低下に応じてブロワモータ電圧を減少して、送風機32の風量を減少させる。また、TAOが所定の中間温度域内に入ると、ブロワモータ電圧を最小値にして送風機32の風量を最小値にするようになっている。
【0118】
ステップS8では、吸込口モード、すなわち内外気切替箱40の切替状態を決定する。この吸込口モードもTAOに基づいて、予め空調制御装置50に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、TAOが極低温域となって高い冷房性能を得たい場合等に内気を導入する内気モードが選択される。さらに、外気の排ガス濃度を検出する排ガス濃度検出手段を設け、排ガス濃度が予め定めた基準濃度以上となったときに、内気モードを選択するようにしてもよい。
【0119】
ステップS9では、吹出口モードを決定する。この吹出口モードも、TAOに基づいて、予め空調制御装置50に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、TAOが低温域から高温域へと上昇するにつれて吹出口モードをフットモード→バイレベルモード→フェイスモードへと順次切り替える。
【0120】
従って、夏季は主にフェイスモード、春秋季は主にバイレベルモード、そして冬季は主にフットモードが選択される。さらに、湿度センサの検出値から窓ガラスに曇りが発生する可能性が高い場合には、フットデフロスタモードあるいはデフロスタモードを選択するようにしてもよい。
【0121】
ステップS10では、エアミックスドア38の目標開度SWを上記TAO、蒸発器温度センサ56によって検出された室内蒸発器26からの吹出空気温度Te、加熱器温度に基づいて算出する。
【0122】
ここで、加熱器温度とは、加熱用冷風通路33に配置された加熱手段(ヒータコア36、室内凝縮器12、およびPTCヒータ37)の加熱能力に応じて決定される値であって、具体的には、エンジン冷却水温度Twを採用できる。従って、目標開度SWは、次の数式F2により算出できる。
SW=[(TAO−Te)/(Tw−Te)]×100(%)…(F2)
なお、SW=0(%)は、エアミックスドア38の最大冷房位置であり、冷風バイパス通路34を全開し、加熱用冷風通路33を全閉する。これに対し、SW=100(%)は、エアミックスドア38の最大暖房位置であり、冷風バイパス通路34を全閉し、加熱用冷風通路33を全開する。
【0123】
ステップS11では、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、回転数)を決定する。本実施形態の基本的な圧縮機11の回転数の決定手法は以下の通りである。例えば、冷房モードでは、ステップS4で決定したTAO等に基づいて、予め空調制御装置50に記憶されている制御マップを参照して、室内蒸発器26からの吹出空気温度Teの目標吹出温度TEOを決定する。
【0124】
そして、この目標吹出温度TEOと吹出空気温度Teの偏差En(TEO−Te)を算出し、この偏差Enと、今回算出された偏差Enから前回算出された偏差En−1を減算した偏差変化率Edot(En−(En−1))とを用いて、予め空調制御装置50に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づいたファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数fCn−1に対する回転数変化量ΔfCを求める。
【0125】
また、暖房モードでは、ステップS4で決定した暖房用熱交換器目標温度等に基づいて、予め空調制御装置50に記憶されている制御マップを参照して、吐出冷媒圧力Pdの目標高圧PDOを決定し、この目標高圧PDOと吐出冷媒圧力Pdの偏差Pn(PDO−Pd)を算出する。さらに、この偏差Pnと、前回算出された偏差Pn−1に対する偏差変化率Pdot(Pn−(Pn−1))とを用いて、ファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数fHn−1に対する回転数変化量ΔfHを求める。
【0126】
ステップS12では、室外熱交換器16に向けて外気を送風する送風ファン16aの稼働率を決定する。本実施形態の基本的な送風ファン16aの稼働率の決定手法は以下の通りである。つまり、圧縮機11吐出冷媒温度Tdの増加に伴って送風ファン16aの稼働率が増加するように第1の仮稼働率を決定し、エンジン冷却水温度Twの上昇に伴って送風ファン16aの稼働率が増加するように第2の仮稼働率を決定する。
【0127】
さらに、第1、第2の仮稼働率のうち大きい方を選択し、選択された稼働率に対して、送風ファン16aの騒音低減や車速を考慮した補正を行った値を送風ファン16aの稼働率に決定する。本実施形態のステップS12のより詳細な内容については後述する。
【0128】
ステップS13では、PTCヒータ37の作動本数の決定および電熱デフォッガ47の作動状態の決定が行われる。PTCヒータ37の作動本数は、例えば、ステップS6にてPTCヒータ37への通電が必要とされたときに、暖房モード時にエアミックスドア38の目標開度SWが100%となっても、暖房用熱交換器目標温度を得られない場合に、内気温Trと暖房用熱交換器目標温度との差に応じて決定すればよい。
【0129】
また、車室内の湿度および温度から窓ガラスに曇りが発生する可能性が高い場合、あるいは窓ガラスに曇りが発生している場合は、電熱デフォッガ47を作動させる。
【0130】
次に、ステップS14にて、上述のステップS6で決定された運転モードに応じて、冷媒回路切替手段である各電磁弁13、17、20、21、24の作動状態を決定する。この際、本実施形態では、サイクルに応じた冷媒回路を実現するため、基本的には冷媒が流通する冷媒流路が開となるように各電磁弁を制御し、冷媒圧力の高低圧関係によって冷媒が流通しない冷媒流路については各電磁弁を非通電状態として、消費電力の抑制を行う。
【0131】
ステップS14の詳細については、図7のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS141で、ステップS6で決定された運転モードをメモリCYCLE_VALVEに読み込む。次に、ステップS142にて、車両用空調装置1が停止しているか否か、すなわち車室内の空調を行わないか否かが判定される。
【0132】
ステップS142にて、車両用空調装置1が停止していると判定された場合は、ステップS143にて、メモリCYCLE_VALVEを冷房モード(COOLサイクル)に設定してステップS144へ進む。ステップS143にて、車両用空調装置1が停止していないと判定された場合は、ステップS144へ進む。
【0133】
ステップS144では、各電磁弁13、17、20、21、24の作動状態が決定される。具体的には、メモリCYCLE_VALVEが冷房モード(COOLサイクル)に設定されている場合は、全ての電磁弁を非通電状態とする。また、メモリCYCLE_VALVEが暖房モード(HOTサイクル)に設定されている場合は、電気式三方弁13、高圧電磁弁20、低圧電磁弁17を通電状態とし、残りの電磁弁21、24を非通電状態とする。また、メモリCYCLE_VALVEが第1除湿モード(DRY_EVAサイクル)に設定されている場合は、電気式三方弁13、低圧電磁弁17、除湿電磁弁24および熱交換器遮断電磁弁21を通電状態とし、高圧電磁弁20を非通電状態とする。また、メモリCYCLE_VALVEが第2除湿モード(DRY_ALLサイクル)に設定されている場合は、電気式三方弁13、低圧電磁弁17、除湿電磁弁24を通電状態とし、残りの電磁弁20、21を非通電状態とする。
【0134】
つまり、本実施形態では、いずれの運転モードの冷媒回路に切り替えた場合であっても、各電磁弁13、17、20、21、24のうち少なくとも1つの電磁弁に対する電力の供給が停止されるように構成されている。
【0135】
ステップS15では、エンジンEGの作動要求有無を決定する。ここで、車両走行用の駆動力をエンジンEGのみから得る通常の車両では、常時エンジンを作動させているのでエンジン冷却水も常時高温となる。従って、通常の車両ではエンジン冷却水をヒータコア36に流通させることで充分な暖房性能を発揮することができる。
【0136】
これに対して、本実施形態のようなハイブリッド車両では、バッテリBTの残量に余裕があれば、走行用電動モータMGのみから走行用の駆動力を得て走行することができる。このため、高い暖房性能が必要な場合であっても、エンジンEGが停止しているとエンジン冷却水温度が40℃程度にしか上昇せず、ヒータコア36にて充分な暖房性能が発揮できなくなる。
【0137】
そこで、本実施形態では、ヒータコア36による暖房に必要な熱源を確保するため、高い暖房性能が必要な場合であってもエンジン冷却水温度Twが予め定めた基準冷却水温度よりも低いときは、空調制御装置50からエンジンEGの制御に用いられるエンジン制御装置(図示せず)に対して、エンジンEGを作動するように要求信号を出力する。
【0138】
これにより、エンジン冷却水温度Twを上昇させて高い暖房性能を得るようにしている。なお、このようなエンジンEGの作動要求信号は、車両走行用の駆動源としてエンジンEGを作動させる必要の無い場合であってもエンジンEGを作動させることになるので、車両燃費を悪化させる要因となる。このため、エンジンEGの作動要求信号を出力する頻度は極力低減させることが望ましい。
【0139】
ステップS16では、室外熱交換器16に着霜が生じている場合に、室外熱交換器16の除霜制御を行う。ここで、暖房モードの冷媒回路のように、室外熱交換器16にて冷媒に吸熱作用を発揮させる際に、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度が−12℃程度まで低下すると、室外熱交換器16に着霜が生じることが知られている。
【0140】
このような着霜が生じると、室外熱交換器16に車室外空気が流通できなくなり、室外熱交換器16にて冷媒と車室外空気とが熱交換できなくなってしまう。このため、室外熱交換器16に着霜が生じた際には、強制的に冷房モードとする制御処理を行う。後述するように冷房モードの冷媒回路では、室外熱交換器16にて高温冷媒が放熱するので、室外熱交換器16に生じた霜を溶かすことができる。したがって、冷房モードを除霜サイクルと表現することもできる。
【0141】
ステップS17では、上述のステップS6〜S16で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置50より各種機器61、13、17、20、21、24、16a、32、62、63、64に対して制御信号および制御電圧が出力される。例えば、圧縮機11の電動モータ11b用のインバータ61に対しては、圧縮機11の回転数がステップS11で決定された回転数となるように制御信号が出力される。
【0142】
次のステップS18では、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップS3に戻るようになっている。なお、本実施形態は制御周期τを250msとしている。これは、車室内の空調制御は、エンジン制御等と比較して遅い制御周期であってもその制御性に悪影響を与えないからである。さらに、車両内における空調制御のための通信量を抑制して、エンジン制御等のように高速制御を行う必要のある制御系の通信量を充分に確保することができる。
【0143】
次に、上述のステップS16における着霜判定処理のより詳細な内容を説明する。図9はステップS16の要部を示すフローチャートである。
【0144】
まず、ステップS20〜S22では、着霜判定の判定基準値である着霜判定値を設定する。本例では、エンジンEGが作動中のときと停止のときとで異なる着霜判定値を設定する。
【0145】
具体的には、ステップS20で、エンジンEGが作動中(エンジンON)か否かを判定し、エンジンEGが停止の場合(NO判定の場合)にはステップS21へ進み、着霜判定値を第1基準温度(本例では−12℃)に設定し、一方、エンジンEGが作動中の場合(YES判定の場合)にはステップS22へ進み、着霜判定値を第1基準温度よりも高い第2基準温度(本例では−11℃)に設定する。
【0146】
ステップS21、S22で着霜判定値を設定した後にステップS23へ進み、室外熱交換器16が着霜したか否かを判定する。本例では、吸入温度センサ57によって検出された冷媒吸入温度が着霜判定値よりも低いか否かを判定する。
【0147】
冷媒吸入温度が着霜判定値よりも低い場合(YES判定の場合)には、室外熱交換器16に着霜が生じていると判断してステップS24に進む。ステップS24では、除霜フラグが0であるか否かを判定し、除霜フラグが0であると判定した場合(YES判定の場合)には、ステップS25〜S27で除霜カウントを設定した後に、ステップS28へ進み、除霜フラグを1に設定する。
【0148】
ここで、除霜フラグは、除霜モードが選択されているか否かを識別するためのフラグであり、除霜モード選択時には1に、除霜モード非選択時には0に設定される。除霜カウントは除霜モードの実行時間の残り時間を表すものである。本例では、図9のフローチャートを0.25秒周期で実行するので、除霜カウントの1カウントが除霜モード残り時間の0.25秒に対応することとなる。
【0149】
本例では、ステップS25〜S27において、外気温が所定温度よりも高いときと所定温度以下のときとで異なる除霜カウントを設定する。具体的には、ステップS25では、外気温が所定温度(本例では0℃)よりも高いか否かを判定し、外気温が所定温度以下である場合(NO判定の場合)にはステップS26へ進み、除霜カウントを第1カウント数(本例では2400カウント=10分)に設定する。一方、ステップS25で外気温が所定温度よりも高い場合(YES判定の場合)にはステップS27へ進み、除霜カウントを第1カウント数よりも少ない第2カウント数(本例では1200カウント=5分)に設定する。これにより、着霜しやすい低外気温時ほど除霜モードが長時間行われることとなる。
【0150】
上述したステップS20〜S22のように、エンジン冷却水温度が昇温するエンジン作動時には、エンジン冷却水温度が昇温しないエンジン停止時よりも着霜判定値が高く設定されるので、エンジン作動時にはエンジン停止時と比較して除霜モードになりやすくなる。
【0151】
ステップS23にて冷媒吸入温度が着霜判定値よりも高いと判定された場合(NO判定の場合)、またはステップS23にて既に除霜フラグが1に設定されている場合(NO判定の場合)には、ステップS29に進む。
【0152】
ステップS29では、除霜カウントが0より大きい(除霜カウント>0)か否かを判定する。除霜カウントが0以下である場合(NO判定の場合)には、もともと除霜モードが設定されていないか、除霜モードが設定されていたが除霜カウントが0になったかのいずれかと判断してステップS30に進み、除霜フラグを0にする。これにより、除霜以外モード(除霜モード以外のモード)が選択されることとなる。
【0153】
一方、ステップS29で除霜カウントが0よりも大きい場合(YES判定の場合)には、ステップS31へ進み、除霜カウントを1カウント減らす(除霜カウント=除霜カウント−1)。
【0154】
続いて、ステップS32では、除霜が完了したか否かを判定する。本例では、冷媒吸入温度が所定温度(例えば10℃)よりも高い場合(YES判定の場合)には、除霜が完了したと判断してステップS33へ進む。ステップS33では、除霜制御を終了させるべく除霜カウントを0に設定した後にステップS30へ進んで除霜フラグを0に設定する。
【0155】
一方、ステップS32で冷媒吸入温度が10℃以下の場合(NO判定の場合)には、除霜が完了していないと判断してステップS34へ進み、除霜制御(除霜モード)を継続すべく除霜フラグを1に維持する。
【0156】
因みに、図6の制御処理において、ステップS16で室外熱交換器16が着霜したと判定した結果は、ステップS17、S18を実行してからステップS3に戻ってステップS6のサイクル・PTC選択処理を実行する際に反映される。具体的には、ステップS16で除霜フラグが1に設定されると、ステップS6にてクーラサイクルが選択されることとなる。
【0157】
次に、上述のステップS6におけるサイクル・PTC選択処理のより詳細な内容を説明する。図10は、図6中のステップS6の要部を示すフローチャートである。
【0158】
まず、ステップS40では、除霜フラグ=1すなわち除霜モードが設定されているか否かを判定する。除霜フラグが1の場合(YES判定の場合)には、除霜制御を行うべくステップS41〜S43に進む。
【0159】
ステップS41では、目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができるか否かを判定する。本例では、冷却水温度がTAO以下である場合(NO判定の場合)には目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができないと判断してステップS42へ進み、エンジンEG作動(エンジンON)の要求を選択する。
【0160】
この結果、エンジンEGが停止していれば、図6中のステップS15にてエンジン制御装置に対してエンジンEGを始動するように要求信号を出力することとなり、エンジンEGが作動することで、エンジン冷却水の温度を上昇させることができる。
【0161】
一方、ステップS41で冷却水温度がTAOよりも高い場合(YES判定の場合)には、目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができると判断してステップS43へ進み、クーラサイクル(除霜サイクル)を選択する。この結果、クーラサイクルによって室外熱交換器16の温度が上昇して除霜が行われるとともに、室内蒸発器26通過後の冷風を、エンジン冷却水を熱源とするヒータコア36で再加熱して温風にして車室内に吹き出すことができる。
【0162】
このように、ステップS40〜S43では、除霜フラグ=1すなわち除霜モードに設定されていても、冷却水温度がTAOまで上昇するまではクーラサイクルに切り替えることなくヒートポンプサイクル運転を継続し、冷却水温度がTAOを超えたらクーラサイクルに切り替えるようにしているので、除霜のためにクーラサイクルに切り替えた際に冷風が吹き出されて乗員の温感が損なわれてしまうことを防止できる。
【0163】
また、ステップS41、S42のごとく、エンジン冷却水の温度がTAO以下であるときのみエンジンEGの作動を要求し、エンジン冷却水の温度がTAOよりも高いときにはエンジンEGの作動を要求しないので、例えばエンジンEGを停止させてから間もないような場合にはエンジン冷却水の予熱で暖房を行うようにすることができる。このため、エンジンONの頻度を低下させて省燃費化を図ることができる。
【0164】
一方、ステップ40において、除霜フラグが1ではない場合(NO判定の場合)、すなわち除霜モードではない場合には、通常のサイクル選択を実行すべくステップS44へ進む。
【0165】
ステップS44では、オート吹出口がフェイス(FACE)であるか否か、すなわちTAOに基づく吹出口モードの決定(ステップS9を参照)がフェイスモードであるか否かを判定する。
【0166】
オート吹出口がフェイスであると判定された場合(YES判定の場合)には、ステップS43へ進み、クーラサイクル(冷房モード)を選択する。すなわち、ステップS9で説明したように、吹出口モードがフェイスモードに決定されるのはTAOが低温域であるときなので、この場合にはヒートポンプサイクルによる暖房は必要ないと判断して、クーラサイクルによる冷房を選択する。
【0167】
因みに、上述のように、TAOに基づく吹出口モードの決定は図6のステップS9で行われる。このため、ステップS44の判定が初めて実行される場合には、まだ吹出口モード(オート吹出口)が決定されていないこととなる。そこで、ステップS44の判定が初めて実行される場合には、ステップS44以降の処理(具体的にはステップS44→ステップS43の処理、またはステップS44→ステップS45以降の処理)を省略するか、仮の吹出口モード(吹出口モードの初期設定)でステップS44の判定を行う等の処理を行う。
【0168】
ステップS44で吹出口モードがフェイスモードでない場合(NO判定の場合)には、暖房の必要有りと判断してステップS45へ進む。ステップS45では、バッテリBTの残量(以下、バッテリ残量と言う。)に余裕がないか否かを判定する。具体的には、バッテリ残量が、空調支障レベルに対して所定の余裕を見込んだ余裕見込みレベルを下回っているか否かを判定する。
【0169】
本例では、余裕見込みレベルとして、空調支障レベルに安全率1.2を乗じた値(空調支障レベル×1.2)を用いている。すなわち、ステップS45では、バッテリ残量が、空調支障レベルに安全率1.2を乗じた値(空調支障レベル×1.2)よりも少ない場合(YES判定の場合)には、バッテリ残量に余裕がないと判断してステップS46へ進む。
【0170】
ここで、空調支障レベルとは、空調に支障が出るほどバッテリ残量が少ないレベルのことを意味しており、本例では車両の仕様等に基づいて予め設定されている。バッテリ残量が空調支障レベルに達した場合には、車両走行用電力が多く必要とされる車両加速時等に空調用電力の供給が制限(削減)されて空調に支障が出ることとなる。
【0171】
バッテリ残量の検出方法としては、適宜方法を用いることができる。例えば、バッテリBTの充電電流、充電時間、放電電流、放電時間等の情報に基づいてバッテリ残量を求めるようにしてもよいし、バッテリBTの電解液の比重からバッテリ残量を求めるようにしてもよい。また、簡易的に、バッテリBTの電圧をバッテリ残量として用いるようにしてもよい。
【0172】
ステップS46では、消費電力の少ない暖房、すなわちエンジン冷却水を熱源とした暖房を選択すべく、エンジンEG作動(エンジンON)の要求を選択する。この結果、エンジンEGが停止していれば、図6中のステップS15にてエンジン制御装置に対してエンジンEGを始動するように要求信号を出力することとなり、エンジンEGが作動することで、エンジン冷却水の温度を上昇させることができる。
【0173】
続いて、ステップS47では、目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができるか否かを判定する。本例では、冷却水温度がTAOよりも高い場合(YES判定の場合)には目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができると判断してステップS43へ進み、クーラサイクル(冷房モード)を選択する。これにより、室内蒸発器26通過後の冷風を、エンジン冷却水を熱源とするヒータコア36で再加熱して温風にして車室内に吹き出すことができる。
【0174】
一方、ステップS45にてバッテリ残量に余裕があると判定された場合(NO判定の場合)、またはステップS47にて目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができないと判定された場合(NO判定の場合)には、ヒートポンプサイクルによる暖房を選択すべくステップS48以降へ進む。
【0175】
ステップS48以降では、除湿の必要性に応じてHOTサイクル、DRY_EVAサイクル、DRY_ALLサイクル(暖房モード、第1除湿モード、第2除湿モード)のいずれかを選択する。
【0176】
ステップS48では、窓曇りの可能性があるか否かを、窓ガラス表面の相対湿度RHWに基づいて判定する。本例では、RHWが100よりも高いか否かを判定する。そして、RHWが100よりも高い場合(YES判定の場合)には、窓曇りの可能性があると判断してステップS49に進む。
【0177】
ステップS49では、除湿の必要度合い(必要性)を蒸発器吹出空気温度Teに基づいて判定し、その判定結果に応じて、ステップS50〜S52で暖房モード、第1除湿モード、第2除湿モードのいずれかを選択する。
【0178】
具体的には、蒸発器吹出空気温度Teが高い場合には、除湿の必要有り(必要度合いが大)と判断して、除湿能力の高いDRY_EVAサイクル(第1除湿モード)を選択する(ステップS50)。蒸発器吹出空気温度Teが低い場合には、除湿の必要無しと判断して、除湿能力はないが暖房能力の高いHOTサイクル(暖房モード)を選択する(ステップS52)。蒸発器吹出空気温度Teが中程度である場合には、除湿の必要度合いは小さいと判断して、除湿能力の小さいDRY_ALLサイクル(第1除湿モード)を選択する(ステップS51)。
【0179】
本例では、蒸発器吹出空気温度Teと、図10のステップS49中に示すマップとに基づいて、除湿要否度合いを判定する。当該マップを用いて運転モードを選択することにより、室内蒸発器26の温度はおおよそ2℃に制御されることとなる。
【0180】
一方、ステップS48でRHWが100以下である場合(NO判定の場合)には、窓曇りの可能性がないと判断してステップS52に進み、除湿能力はないが暖房能力の高いHOTサイクル(暖房モード)を選択する。
【0181】
本実施形態の車両用空調装置1は、以上の如く制御されるので、制御ステップS6にて選択された運転モードに応じて以下のように作動する。
【0182】
(a)冷房モード(COOLサイクル:図1参照)
冷房モードでは、空調制御装置50が全ての電磁弁を非通電状態とするので、電気式三方弁13が室内凝縮器12の冷媒出口側と第1三方継手15の1つの冷媒流入出口との間を接続し、低圧電磁弁17が閉弁し、高圧電磁弁20が開弁し、熱交換器遮断電磁弁21が開弁し、除湿電磁弁24が閉弁する。
【0183】
これにより、図1の矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→電気式三方弁13→第1三方継手15→室外熱交換器16→第2三方継手19→高圧電磁弁20→第2逆止弁22→温度式膨張弁27の可変絞り機構部27b→第4三方継手25→室内蒸発器26→温度式膨張弁27の感温部27a→第5三方継手28→アキュムレータ29→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルが構成される。
【0184】
この冷房モードの冷媒回路では、電気式三方弁13から第1三方継手15へ流入した冷媒は、低圧電磁弁17が閉弁しているので低圧電磁弁17側へ流出することはない。また、室外熱交換器16から第2三方継手19へ流入した冷媒は、除湿電磁弁24が閉弁しているので熱交換器遮断電磁弁21側へ流出することはない。また、温度式膨張弁27の可変絞り機構部27bから流出した冷媒は、除湿電磁弁24が閉弁しているので除湿電磁弁24側へ流出することはない。さらに、温度式膨張弁27の感温部27aから第5三方継手28へ流入した冷媒は、第2逆止弁22の作用によって第2逆止弁22側に流出することはない。
【0185】
従って、圧縮機11にて圧縮された高温冷媒は、室内凝縮器12にて室内蒸発器26通過後の送風空気(冷風)と熱交換して冷却され、さらに、室外熱交換器16にて外気と熱交換して冷却され、温度式膨張弁27にて減圧膨張される。温度式膨張弁27にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器26へ流入し、送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内蒸発器26を通過する送風空気が冷却される。
【0186】
この際、前述の如くエアミックスドア38の開度が調整されるので、室内蒸発器26にて冷却された送風空気の一部(または全部)が冷風バイパス通路34から混合空間35へ流入し、室内蒸発器26にて冷却された送風空気の一部(または全部)が加熱用冷風通路33へ流入してヒータコア36、室内凝縮器12、PTCヒータ37を通過する際に再加熱されて混合空間35へ流入する。
【0187】
これにより、混合空間35にて混合されて車室内へ吹き出す送風空気の温度が所望の温度に調整されて、車室内の冷房を行うことができる。なお、冷房モードでは、送風空気の除湿能力も高いが、暖房能力は殆ど発揮されない。
【0188】
また、室内蒸発器26から流出した冷媒は、温度式膨張弁27の感温部27aを介して、アキュムレータ29へ流入する。アキュムレータ29にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
【0189】
(b)暖房モード(HOTサイクル:図2参照)
暖房モードでは、空調制御装置50が電気式三方弁13、高圧電磁弁20、低圧電磁弁17を通電状態とし、残りの電磁弁21、24を非通電状態とするので、電気式三方弁13が室内凝縮器12の冷媒出口側と固定絞り14の冷媒入口側との間を接続し、低圧電磁弁17が開弁し、高圧電磁弁20が閉弁し、熱交換器遮断電磁弁21が開弁し、除湿電磁弁24が閉弁する。
【0190】
これにより、図2の矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→電気式三方弁13→固定絞り14→第3三方継手23→熱交換器遮断電磁弁21→第2三方継手19→室外熱交換器16→第1三方継手15→低圧電磁弁17→第1逆止弁18→第5三方継手28→アキュムレータ29→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルが構成される。
【0191】
この暖房モードの冷媒回路では、固定絞り14から第3三方継手23へ流入した冷媒は、除湿電磁弁24が閉弁しているので除湿電磁弁24側へ流出することはない。また、熱交換器遮断電磁弁21から第2三方継手19へ流入した冷媒は、高圧電磁弁20が閉弁しているので高圧電磁弁20側へ流出することはない。また、室外熱交換器16から第1三方継手15へ流入した冷媒は、電気式三方弁13が室内凝縮器12の冷媒出口側と固定絞り14の冷媒入口側との間を接続しているので電気式三方弁13側へ流出することはない。第1逆止弁18から第5三方継手28へ流入した冷媒は、除湿電磁弁24が閉じているので温度式膨張弁27側へ流出することはない。
【0192】
従って、圧縮機11にて圧縮された冷媒は、室内凝縮器12にて送風機32から送風された送風空気と熱交換して冷却される。これにより、室内凝縮器12を通過する送風空気が加熱される。この際、エアミックスドア38の開度が調整されるので、冷房モードと同様に、混合空間35にて混合されて車室内へ吹き出す送風空気の温度が所望の温度に調整されて、車室内の暖房を行うことができる。なお、暖房モードでは、送風空気の除湿能力は発揮されない。
【0193】
また、室内凝縮器12から流出した冷媒は、固定絞り14にて減圧されて室外熱交換器16へ流入する。室外熱交換器16へ流入した冷媒は、送風ファン16aから送風された車室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器16から流出した冷媒は、低圧電磁弁17、第1逆止弁18等を介して、アキュムレータ29へ流入する。アキュムレータ29にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
【0194】
(c)第1除湿モード(DRY_EVAサイクル:図3参照)
第1除湿モードでは、空調制御装置50が電気式三方弁13、低圧電磁弁17、熱交換器遮断電磁弁21および除湿電磁弁24を通電状態とし、高圧電磁弁20を非通電状態とするので、電気式三方弁13が室内凝縮器12の冷媒出口側と固定絞り14の冷媒入口側との間を接続し、低圧電磁弁17が開弁し、高圧電磁弁20が開弁し、熱交換器遮断電磁弁21が閉弁し、除湿電磁弁24が開弁する。
【0195】
これにより、図3の矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→電気式三方弁13→固定絞り14→第3三方継手23→除湿電磁弁24→第4三方継手25→室内蒸発器26→温度式膨張弁27の感温部27a→第5三方継手28→アキュムレータ29→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルが構成される。
【0196】
この第1除湿モードの冷媒回路では、固定絞り14から第3三方継手23へ流入した冷媒は、熱交換器遮断電磁弁21が閉弁しているので熱交換器遮断電磁弁21側へ流出することはない。また、除湿電磁弁24から第4三方継手25へ流入した冷媒は、第2逆止弁22の作用によって温度式膨張弁27の可変絞り機構部27b側へ流出することはない。また、温度式膨張弁27の感温部27aから第5三方継手28へ流入した冷媒は、第1逆止弁18の作用によって第1逆止弁18側へ流出することはない。
【0197】
従って、圧縮機11にて圧縮された冷媒は、室内凝縮器12にて室内蒸発器26通過後の送風空気(冷風)と熱交換して冷却される。これにより、室内凝縮器12を通過する送風空気が加熱される。室内凝縮器12から流出した冷媒は、固定絞り14にて減圧されて室内蒸発器26へ流入する。
【0198】
室内蒸発器26へ流入した低圧冷媒は、送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内蒸発器26を通過する送風空気が冷却されて除湿される。従って、室内蒸発器26にて冷却されて除湿された送風空気は、ヒータコア36、室内凝縮器12、PTCヒータ37を通過する際に再加熱されて、混合空間35から車室内へ吹き出される。すなわち、車室内の除湿を行うことができる。なお、第1除湿モードでは、送風空気の除湿能力を発揮できるが、暖房能力は小さい。
【0199】
また、室内蒸発器26から流出した冷媒は、温度式膨張弁27の感温部27aを介して、アキュムレータ29へ流入する。アキュムレータ29にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
【0200】
(d)第2除湿モード(DRY_ALLサイクル:図4参照)
第2除湿モードでは、空調制御装置50が電気式三方弁13、低圧電磁弁17、除湿電磁弁24を通電状態とし、残りの電磁弁20、21を非通電状態とするので、電気式三方弁13が室内凝縮器12の冷媒出口側と固定絞り14の冷媒入口側との間を接続し、低圧電磁弁17が開弁し、高圧電磁弁20が開弁し、熱交換器遮断電磁弁21が開弁し、除湿電磁弁24が開弁する。
【0201】
これにより、図4の矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→電気式三方弁13→固定絞り14→第3三方継手23→熱交換器遮断電磁弁21→第2三方継手19→室外熱交換器16→第1三方継手15→低圧電磁弁17→第1逆止弁18→第5三方継手28→アキュムレータ29→圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11→室内凝縮器12→電気式三方弁13→固定絞り14→第3三方継手23→除湿電磁弁24→第4三方継手25→室内蒸発器26→温度式膨張弁27の感温部27a→第5三方継手28→アキュムレータ29→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルが構成される。
【0202】
つまり、第2除湿モードでは、固定絞り14から第3三方継手23へ流入した冷媒が熱交換器遮断電磁弁21側および除湿電磁弁24側の双方に流出して、第1逆止弁18から第5三方継手28へ流入した冷媒および温度式膨張弁27の感温部27aから第5三方継手28へ流入した冷媒の双方が第5三方継手28にて合流してアキュムレータ29側へ流出する。
【0203】
なお、この第2除湿モードの冷媒回路では、室外熱交換器16から第1三方継手15へ流入した冷媒は、電気式三方弁13が室内凝縮器12の冷媒出口側と固定絞り14の冷媒入口側との間を接続しているので電気式三方弁13側へ流出することはない。また、除湿電磁弁24から第4三方継手25へ流入した冷媒は、第2逆止弁22の作用によって温度式膨張弁27の可変絞り機構部27b側へ流出することはない。
【0204】
従って、圧縮機11にて圧縮された冷媒は、室内凝縮器12にて室内蒸発器26通過後の送風空気(冷風)と熱交換して冷却される。これにより、室内凝縮器12を通過する送風空気が加熱される。室内凝縮器12から流出した冷媒は、固定絞り14にて減圧された後、第3三方継手23にて分岐されて室外熱交換器16および室内蒸発器26へ流入する。
【0205】
室外熱交換器16へ流入した冷媒は、送風ファン16aから送風された車室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器16から流出した冷媒は、低圧電磁弁17、第1逆止弁18等を介して、第5三方継手28へ流入する。室内蒸発器26へ流入した低圧冷媒は、送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内蒸発器26を通過する送風空気が冷却されて除湿される。
【0206】
従って、室内蒸発器26にて冷却されて除湿された送風空気は、ヒータコア36、室内凝縮器12、PTCヒータ37を通過する際に再加熱されて、混合空間35から車室内へ吹き出される。この際、第2除湿モードでは、第1除湿モードに対して、室外熱交換器16にて吸熱した熱量を室内凝縮器12にて放熱することができるので、送風空気を第1除湿モードよりも高温に加熱できる。すなわち、第2除湿モードでは、高い暖房能力を発揮させながら除湿能力も発揮させる除湿暖房を行うことができる。
【0207】
また、室内蒸発器26から流出した冷媒は、第5三方継手28へ流入して室外熱交換器16から流出した冷媒と合流し、アキュムレータ29へ流入する。アキュムレータ29にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
【0208】
以上のように、本実施形態では、乗員の快適性を向上することができる。具体的には、ステップS45、S46のごとく、バッテリ残量が空調支障レベルまで低下する前に予めエンジンON要求を行って冷却水温度を上げておくので、バッテリ残量が空調支障レベルまで低下して空調用電力の供給が制限されてヒートポンプサイクルによる暖房が不可能になっても、エンジン冷却水を熱源とする暖房(温水暖房)に直ちに移行することができる。このため、暖房を途切れることなく継続することができるので、乗員の快適性を向上することができる。
【0209】
さらに、ステップS46でエンジンON要求を行った場合であっても、ステップS47〜S52のごとく、目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができない場合には、温水暖房に移行することなくヒートポンプサイクルによる暖房を継続するので、冷却水温度が十分高くなっていない場合に温水暖房に切り替えられて車室内に冷風が吹き出されてしまうことを回避できる。このため、乗員の快適性をより向上することができる。
【0210】
また、本実施形態では、ステップS40〜S43のごとく、エンジン冷却水温度が低い場合にはエンジンON要求を行ってから除霜サイクル(クーラサイクル)の作動に切り替えて除霜制御を行うので、エンジン冷却水を熱源とするヒータコア36によって暖房を継続しつつ室外熱交換器16の除霜を行うことができる。
【0211】
さらに、ヒートポンプサイクルの作動を停止させた後に除霜サイクル(クーラサイクル)の作動に切り替えて除霜制御を行うことにより、次回のヒートポンプサイクルの作動時に短時間で室外熱交換器16に着霜してしまう可能性を低減することができる。
【0212】
(第2実施形態)
本第2実施形態は、上記第1実施形態における図10のフローチャートに対して、除霜制御に関するサイクル選択の処理を省略したものである。
【0213】
図11は、図6中のステップS6の要部を示すフローチャートである。まず、ステップS50(図10のステップS44に対応)では、オート吹出口がフェイス(FACE)であるか否か、すなわちTAOに基づく吹出口モードの決定(ステップS9を参照)がフェイスモードであるか否かを判定する。
【0214】
オート吹出口がフェイスであると判定された場合(YES判定の場合)には、ヒートポンプサイクルによる暖房は必要ないと判断してステップS51(図10のステップS43に対応)へ進み、クーラサイクル(冷房モード)を選択する。吹出口モードがフェイスモードでない場合(NO判定の場合)には、暖房の必要有りと判断してステップS52(図10のステップS45に対応)へ進み、バッテリ残量に余裕がないか否かを判定する。
【0215】
バッテリ残量に余裕がないと判定した場合(YES判定の場合)には、ステップS53(図10のステップS46に対応)へ進み、エンジン冷却水を熱源とした暖房を選択すべく、エンジンEG作動(エンジンON)の要求を選択する。
【0216】
続いて、ステップS54(図10のステップS47に対応)では、目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができるか否かを判定し、目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができると判定した場合(YES判定の場合)にはステップS51へ進み、クーラサイクル(冷房モード)を選択する。
【0217】
一方、ステップS52にてバッテリ残量に余裕があると判定された場合(NO判定の場合)、またはステップS54にて目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができないと判定された場合(NO判定の場合)には、ヒートポンプサイクルによる暖房を選択すべくステップS55〜S59(図10のステップS48〜S52に対応)へ進む。
【0218】
ステップS55〜S59では、除湿の必要性に応じてHOTサイクル、DRY_EVAサイクル、DRY_ALLサイクル(暖房モード、第1除湿モード、第2除湿モード)のいずれかを選択する。
【0219】
本実施形態によると、上記第1実施形態と同様に、バッテリ残量が空調支障レベルまで低下する前に予めエンジンON要求を行って冷却水温度を上げておくので、バッテリ残量が空調支障レベルまで低下しても、暖房を途切れることなく継続することができ、ひいては乗員の快適性を向上することができる。
【0220】
さらに、上記第1実施形態と同様に、エンジンON要求を行った場合であっても、目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができない場合には温水暖房に移行することなくヒートポンプサイクルによる暖房を継続するので、冷却水温度が十分高くなっていない場合に温水暖房に切り替えられて車室内に冷風が吹き出されてしまうことを回避でき、ひいては乗員の快適性をより向上することができる。
【0221】
また、本実施形態では、ステップS53→S51のごとく、エンジン冷却水温度が低い場合にはエンジンON要求を行ってからクーラサイクルの作動に切り替えるので、エンジン冷却水を熱源とするヒータコア36によって暖房を継続しつつクーラサイクルの除湿能力によって車両窓ガラスの防曇性を高めることができる。
【0222】
ここで、室内蒸発器26によって除湿を行う除湿有りヒートポンプサイクルでは、室内蒸発器26は、送風空気から吸熱することによって結露する。そして、室内蒸発器26に付着した結露水がヒートポンプサイクルの停止後に乾くと不快な臭いが発生することとなる。
【0223】
この点、本実施形態では、ヒートポンプサイクルの停止後にクーラサイクルに切り替えるようにするので、クーラサイクルの作動中においては室内蒸発器26に付着した結露水が乾くことを防止でき、ひいては不快な臭いの発生を防止できる。
【0224】
(第3実施形態)
本第3実施形態は、冷凍サイクル10の構成部品(本例では電磁弁13、17、20、21、24)の故障時におけるサイクル選択に関するものである。
【0225】
図12は、図6中のステップS6の要部を示すフローチャートである。まず、ステップS70では、オート吹出口がフェイス(FACE)であるか否か、すなわちTAOに基づく吹出口モードの決定(ステップS9を参照)がフェイスモードであるか否かを判定する。
【0226】
オート吹出口がフェイスであると判定された場合(YES判定の場合)には、ヒートポンプサイクルによる暖房は必要ないと判断してステップS71へ進み、クーラサイクル(冷房モード)を選択する。吹出口モードがフェイスモードでない場合(NO判定の場合)には、暖房の必要有りと判断してステップS72へ進み、1個以上の電磁弁が故障しているか否かを判定する。ここで、電磁弁の故障とは、例えば電磁弁の電線が切れる等して電磁弁をONすることができなくなった状態のことを意味している。
【0227】
全ての電磁弁が故障していないと判定された場合(NO判定の場合)には、ヒートポンプサイクルによる暖房を選択すべくステップS73〜S77へ進む。
【0228】
ステップS73〜S77では、除湿の必要性に応じてHOTサイクル、DRY_EVAサイクル、DRY_ALLサイクル(暖房モード、第1除湿モード、第2除湿モード)のいずれかを選択する。
【0229】
一方、ステップS72において1個以上の電磁弁が故障していると判定された場合(YES判定の場合)には、ステップS78へ進み、エンジンON要求を決定した後に、ステップS71へ進み、クーラサイクル(冷房モード)を選択する。
【0230】
すなわち、上述した図7のステップS144中に示すように、ヒートポンプサイクル設定時には1個以上の電磁弁を通電状態(ON)にするので、1個以上の電磁弁が故障している場合にはヒートポンプサイクルの作動が不可能になる。具体的には、ヒートポンプサイクルによる暖房または除湿暖房が不可能になる。
【0231】
このため、本実施形態では、1個以上の電磁弁が故障している場合には、エンジンON要求を行うことによって、エンジン冷却水を熱源とするヒータコア36で暖房(温水暖房)を行うことができる。その結果、電磁弁が故障しても暖房を途切れることなく継続することができるので、乗員の快適性を向上できる。
【0232】
また、上述した図7のステップS144中に示すように、クーラサイクル設定時には全ての電磁弁を非通電状態(OFF)にするので、1個以上の電磁弁が故障している場合であってもクーラサイクル(冷房モード)の作動は可能である。
【0233】
このため、1個以上の電磁弁が故障している場合には、エンジンON要求を行うとともにクーラサイクル(冷房モード)を選択することによって、除湿暖房を行うことができる。
【0234】
因みに、電磁弁の故障には、上述のような電磁弁の電線が切れたことによる故障の他に、弁の固着による故障もある。弁の固着による電磁弁の故障の場合には、クーラサイクル(冷房モード)の作動も不可能になるので、クーラサイクルを選択することなく、冷凍サイクル10の運転自体を停止させるのが好ましい。
【0235】
(第4実施形態)
本第4実施形態は、ステップS9における吹出口モードの決定に関するものである。具体的には、フット(FOOT)モードとバイレベル(B/L)モードとの切り替え温度を、図6のステップS10で算出されるエアミックスドア38の目標開度SWに応じて変更する。
【0236】
まず、上述したステップS10におけるエアミックスドア38の目標開度SWの算出処理のより詳細な内容について説明する。図13は、図6のステップS10の要部を示すフローチャートである。
【0237】
ステップS150では、エアミックスドア38の目標開度SWの算出のために、制御水温TWを求める。本例では、エンジン冷却水温度Twおよび室内コンデンサ目標温度のうち大きい方を制御水温TWとする。
【0238】
因みに、室内コンデンサ目標温度は、基本的には上述した暖房用熱交換器目標温度と同じであるが、暖房用熱交換器目標温度を若干補正した値にする場合もある。
【0239】
続いてステップS151では、エアミックスドア38の目標開度SWの算出のために、補正エバポレータ温度f1(補正蒸発器温度)を算出する。本例では、エバポレータ温度Te(蒸発器温度)と、図13のステップS151中に示すマップとに基づいて補正エバポレータ温度f1を算出する。
【0240】
続いてステップS152では、エアミックスドア38の目標開度SWの算出のために、加熱器温度を求める。加熱器温度は、ステップS150の制御水温TW、およびステップS151の補正エバポレータ温度f1に基づいて求められる。本例では、図13のステップS152中に示す数式により加熱器温度を求める。ステップS152の数式は実験を通じて決定されたものである。
【0241】
そして、ステップS153では、エアミックスドア38の目標開度SWをTAO、エバポレータ温度Te、および加熱器温度に基づいて算出する。
【0242】
本例では、図13のステップS153中に示す数式において、エバポレータ温度Teに2を加えているが(Te+2)、エバポレータ温度Teに加える数値は適宜変更可能であり、また必ずしもエバポレータ温度Teに数値を加える必要はない。
【0243】
また、本例では、ステップS153の数式において、分母が10よりも小さくならないようにしているが、これは分母が小さくなりすぎて目標開度SWが大きくなりすぎることを防止するためである。
【0244】
ステップS153中の数式から分かるように、目標開度SWは、TAOが高いほど大きな開度(最大暖房位置側の開度)に決定されることとなる。また、ステップS150、S152、S153中の数式から分かるように、目標開度SWは、エンジン冷却水温度Twが室内コンデンサ目標温度よりも高い場合にはエンジン冷却水温度Twが低いほど大きな開度(最大暖房位置側の開度)に決定され、エンジン冷却水温度Twが室内コンデンサ目標温度よりも低い場合には室内コンデンサ目標温度が低いほど大きな開度(最大暖房位置側の開度)に決定されることとなる。
【0245】
次に、図6のステップS9における吹出口モードの決定処理のより詳細な内容について説明する。図14は、図6のステップS9の要部を示すフローチャートである。
【0246】
ステップS190では、目標開度SWが最大暖房位置(SW=100%)に近いか否かを判定する。具体的には、目標開度SWが所定開度(本例では95%)よりも大きい場合(YES判定の場合)には目標開度SWが最大暖房位置(以下、MAX HOTと言う。)に近いと判断してステップS191へ進む。
【0247】
ステップS191では、FOOT・B/L切替温度(所定の切替温度)を第1の所定温度(本例では30℃)に設定する。FOOT・B/L切替温度は、フットモードとバイレベルモードとを切り替える閾値としてのTAOの温度である。
【0248】
一方、ステップS190において目標開度SWが95%以下である場合(NO判定の場合)には目標開度SWがMAX HOTに近くないと判断してステップS192へ進む。ステップS192では、FOOT・B/L切替温度を、第1の所定温度よりも高い第2の所定温度(本例では35℃)に設定する。
【0249】
そして、ステップS191、S192でFOOT・B/L切替温度を設定した後に、吹出口モードを決定すべくステップS193へ進む。ステップS193では、TAOと図14のステップS193中に示すマップとに基づいて吹出口モードを決定する。
【0250】
因みに、図14のステップS193中に示すマップでは、制御ハンチングの防止のために、吹出口モードの切替温度に5℃のヒステリシス幅を設定している。
【0251】
次に、本実施形態による作用効果について説明する。上述のごとく、ヒートポンプサイクルによる暖房が選択されるのは、例えばエンジン冷却水温度Twが低いために目標吹出温度TAOの吹き出し空気をエンジン冷却水で作ることができない場合である。
【0252】
ヒートポンプサイクルによる暖房時には、バッテリBTから供給される空調用電力で圧縮機11を駆動することとなる。したがって、ヒートポンプサイクルによる暖房時には、室内凝縮器12の目標温度をできるだけ低くして(目標吹出温度TAOにできるだけ近づけて)消費電力を低減することが望ましい。
【0253】
しかしながら、室内凝縮器12の目標温度が低いと吹出温度が低くなりやすいので、室内凝縮器12の目標温度が低いほどエアミックスドア38の目標開度SWをMAX HOT側の開度にして吹出温度の低下を抑制するのが望ましい。
【0254】
すなわち、ヒートポンプサイクルによる暖房時には、消費電力の低減と吹出温度の確保とを両立させようとすると、TAOがそれほど高くなくてもエアミックスドア38の目標開度SWがMAX HOT付近になる頻度が高くなることとなる。
【0255】
本実施形態では、上述のごとく、室内凝縮器12の目標温度を基本的にTAOと同じ値にし、エアミックスドア38の目標開度SWを、室内コンデンサ目標温度が低いほどMAX HOT側の開度に決定している。このため、本実施形態では、消費電力の低減と吹出温度の確保とを両立させることができる反面、TAOがそれほど高くなくてもエアミックスドア38の目標開度SWがMAX HOT付近になる頻度が高くなる。
【0256】
一方、本実施形態では、図1〜図4に示すように、頭寒足熱の車室内空気温度分布を実現するために、フェイス吹出口41を冷風バイパス通路34寄りの位置に配置し、フット吹出口42を加熱用冷風通路33寄りの位置に配置して、フェイス吹出口41からの吹出温度をフット吹出口42からの吹出温度よりも低くしている。
【0257】
しかしながら、エアミックスドア38がMAX HOT付近になると、冷風バイパス通路34の風量が非常に少なくなるので、フェイス吹出口41からの吹出温度がフット吹出口42からの吹出温度と同程度に高くなってしまい、乗員の顔の火照りが発生しやすくなる等、乗員が不快になってしまうという問題がある。
【0258】
特に、本実施形態では、上述のごとくヒートポンプサイクルによる暖房時には、エアミックスドア38がMAX HOT付近になる頻度が高くなるので、エアミックスドア38がMAX HOT付近のときにバイレベルモードが選択されてフェイス吹出口41が開かれるようになっていると、この問題が顕著になってしまう。
【0259】
この点に鑑みて、本実施形態では、ステップS190〜S193のごとく、エアミックスドア38の目標開度SWが所定開度よりもMAX HOT側の開度であるとき(本例では95%よりも大きいとき)には、エアミックスドア38の目標開度SWが所定開度よりもMAX HOTと反対側の開度であるとき(本例では95%よりも小さいとき)と比較して、FOOT・B/L切替温度を低く設定するので、エアミックスドア38がMAX HOT付近にあるときには、フェイス吹出口41が開かれるバイレベルモードになりにくくすることができる。換言すれば、フェイス吹出口41が閉じられるフットモードになりやすくすることができる。
【0260】
このため、エアミックスドア38がMAX HOT付近にあるときにフェイス吹出口41から温風が吹き出されることを抑制できるので、乗員の快適性を向上することができる。
【0261】
(第5実施形態)
上記第4実施形態では、ヒートポンプサイクルによる暖房時にフェイス吹出口41から温風が吹き出されることを防止するが、本第5実施形態では、冷却水温度が比較的低い場合(例えば35〜40℃程度の場合)にフェイス吹出口41から温風が吹き出されることを防止する。
【0262】
図15は、図6のステップS9の要部を示すフローチャートである。図15のフローチャートは、図14のフローチャートのステップS190をステップS200に変更したものであり、それ以外のステップは図14のフローチャートと同じである。
【0263】
ステップS200では、冷却水温度が比較的低いか否かを判定する。本例では、冷却水温度とTAOとの温度差が3℃よりも小さい場合(YES判定の場合)に冷却水温度が比較的低いと判断してステップS201(図14のステップS191に対応)へ進む。
【0264】
ステップS201では、FOOT・B/L切替温度を第1の所定温度(本例では30℃)に設定する。
【0265】
一方、ステップS200において冷却水温度とTAOとの温度差が3℃以上である場合(NO判定の場合)には冷却水温度が高いと判断してステップS202(図14のステップS192に対応)へ進む。
【0266】
ステップS202では、FOOT・B/L切替温度を、第1の所定温度よりも高い第2の所定温度(本例では35℃)に設定する。
【0267】
そして、ステップS201、S202でFOOT・B/L切替温度を設定した後に、吹出口モードを決定すべくステップS203(図14のステップS193に対応)へ進む。ステップS203では、TAOと図15のステップS203中に示すマップとに基づいて吹出口モードを決定する。
【0268】
次に、本実施形態による作用効果について説明する。エンジン冷却水温度Twは、エンジンEGを定常的に作動させている場合には例えば80℃程度の高温になるが、エンジンEGの作動が間欠的であるような場合には例えば35〜40℃程度の低温にしかならないことがある。
【0269】
図13のステップS150、S152、S153中の数式から分かるように、エンジン冷却水温度Twが35〜40℃程度の低温にしかならない場合には、エンジン冷却水温度Twが80℃程度の高温になる場合と比較して、エアミックスドア38の目標開度SWが大きな開度(MAX HOT側の開度)になる。
【0270】
すなわち、エンジン冷却水温度Twが低温である場合には、TAOがそれほど高くなくてもエアミックスドア38の目標開度SWがMAX HOT付近になる頻度が高くなる。そのため、上記第4実施形態と同様に、乗員の顔の火照りが発生しやすくなる等、乗員が不快になってしまうという問題が顕著になる。
【0271】
この点に鑑みて、本実施形態では、ステップS200〜S203のごとく、エンジン冷却水温度Twが所定温度よりも低いとき(本例では、冷却水温度とTAOとの温度差が3℃よりも小さいとき)には、エンジン冷却水温度Twが所定温度よりも高いとき(本例では、冷却水温度とTAOとの温度差が3℃よりも大きいとき)と比較して、FOOT・B/L切替温度を低く設定するので、エアミックスドア38がMAX HOT付近にあるときには、フェイス吹出口41が開かれるバイレベルモードになりにくくすることができる。換言すれば、フェイス吹出口41が閉じられるフットモードになりやすくすることができる。
【0272】
このため、エアミックスドア38がMAX HOT付近にあるときにフェイス吹出口41から温風が吹き出されることを抑制できるので、乗員の快適性を向上することができる。
【0273】
(他の実施形態)
なお、上述の第1〜第5実施形態は、本発明における車両用空調装置の制御処理の一具体例を説明したものに過ぎず、これに限定されることなく、種々変形が可能である。
【0274】
例えば、上記第1実施形態のステップS45および上記第2実施形態のステップS52における余裕見込みレベルの値を適宜変更可能である。
【0275】
例えば、上記第1実施形態におけるステップS47を省略してもよい。すなわち、ステップS46でエンジンON要求をした場合には、無条件でステップS43へ進み、クーラサイクルを選択するようにしてもよい。
【0276】
例えば、上記第3実施形態のステップS72では、電磁弁が故障しているか否かを判定しているが、電磁弁以外の冷凍サイクル10の構成部品が故障しているか否かを判定するようにしてもよい。
【0277】
例えば、上記第4実施形態のステップS190において、目標開度SWと比較する所定開度の値を適宜変更可能である。
【0278】
例えば、上記第4実施形態のステップS191、S192および上記第5実施形態のステップS201、S202において、FOOT・B/L切替温度の設定値を適宜変更可能である。
【0279】
例えば、上記第5実施形態のステップS200において、冷却水温度が比較的低いか否かの判定の仕方を適宜変更可能である。
【0280】
また、上記各実施形態では、本発明の車両用空調装置をハイブリッド車両に適用した例について説明したが、本発明の適用対象はハイブリッド車両に限定されるものではなく、例えばエンジンを停止することで省燃費を図る車両等、種々の車両に本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【0281】
10 蒸気圧縮式冷凍サイクル
11 圧縮機
12 室内凝縮器
13 電気式三方弁(電磁弁)
16 室外熱交換器
17 低圧電磁弁(電磁弁)
20 高圧電磁弁(電磁弁)
21 熱交換器遮断電磁弁(電磁弁)
24 除湿電磁弁(電磁弁)
26 室内蒸発器
31 ケーシング
36 ヒータコア(温水暖房手段、加熱用熱交換器)
38 エアミックスドア(温度調整手段)
41 フェイス吹出口
42 フット吹出口
41a フェイスドア(吹出口モード切替手段)
42a フットドア(吹出口モード切替手段)
50 空調制御装置(制御手段)
BT バッテリ
EG エンジン(内燃機関)
MG 走行用電動モータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両走行用の駆動力を発生する内燃機関(EG)および走行用電動モータ(MG)と、前記走行用電動モータ(MG)に電力を供給するバッテリ(BT)とを備え、前記バッテリ(BT)の残量が所定の空調支障レベルを下回ると空調用電力の供給を制限するハイブリッド車両に適用される車両用空調装置であって、
前記空調用電力を用いて冷媒を圧縮する電動圧縮機(11)を有し、車室内へ送風される送風空気を加熱するヒートポンプサイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)と、
前記内燃機関(EG)の冷却水を熱源として前記送風空気を加熱する温水暖房手段(36)と、
前記バッテリ(BT)の残量が、前記空調支障レベルに対して所定の余裕を見込んだ余裕見込みレベルを下回ったときに前記内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力する制御手段(50)とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項2】
前記制御手段(50)は、前記内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力した場合であっても、前記冷却水の温度が所定温度よりも低い場合には、前記ヒートポンプサイクルの作動を停止させることなく継続させることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
【請求項3】
前記蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)は、前記冷媒と車室外空気とを熱交換する室外熱交換器(16)を有し、前記電動圧縮機(11)から吐出された高温冷媒を前記室外熱交換器(16)に流通させて前記室外熱交換器(16)の除霜を行う除霜サイクルと前記ヒートポンプサイクルとに切り替え可能に構成され、
前記制御手段(50)は、前記内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力した場合には、前記ヒートポンプサイクルの作動を停止させた後に前記除霜サイクルの作動に切り替えることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
【請求項4】
前記蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)は、前記冷媒と車室外空気とを熱交換する室外熱交換器(16)と、前記送風空気を冷媒で冷却する室内蒸発器(26)とを有し、前記送風空気を冷却するクーラサイクルと前記ヒートポンプサイクルとに切り替え可能に構成され、
前記制御手段(50)は、前記内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力した場合には、前記ヒートポンプサイクルの作動を停止させた後に前記クーラサイクルの作動に切り替えることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
【請求項5】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)を有し、車室内へ送風される送風空気を加熱するヒートポンプサイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)と、
前記内燃機関(EG)の冷却水を熱源として前記送風空気を加熱する温水暖房手段(36)と、
前記蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)の構成部品が故障したことを判定したときに前記内燃機関(EG)に対して作動要求信号を出力する制御手段(50)とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項6】
車室内へ送風される送風空気と冷媒とを熱交換させる室内凝縮器(12)を有し、前記室内凝縮器(12)で前記送風空気を加熱するヒートポンプサイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍サイクル(10)と、
前記室内凝縮器(12)を収容するケーシング(31)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記送風空気が前記室内凝縮器(12)を通過して流れる加熱用冷風通路(33)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記送風空気が前記室内凝縮器(12)をバイパスして流れる冷風バイパス通路(34)と、
前記加熱用冷風通路(33)を流れる前記送風空気と、前記冷風バイパス通路(34)を流れる前記送風空気との風量割合を変化させて前記送風空気の温度を調整する温度調整手段(38)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記温度調整手段(38)で温度調整された前記送風空気を車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口(41)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記温度調整手段(38)で温度調整された前記送風空気を乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口(42)と、
前記フェイス吹出口(41)および前記フット吹出口(42)の両方を開くバイレベルモードと、前記フェイス吹出口(41)を閉じて前記フット吹出口(42)を開くフットモードとを切替える吹出口モード切替手段(41a、42a)と、
前記温度調整手段(38)の目標開度の決定、および前記バイレベルモードと前記フットモードとの切り替えの決定を行う制御手段(50)とを備え、
前記温度調整手段(38)が前記加熱用冷風通路(33)を全開し、かつ前記冷風バイパス通路(34)を全閉する位置を最大暖房位置としたとき、
前記制御手段(50)は、
目標吹出温度に基づいて前記室内凝縮器(12)の目標温度を決定し、
前記室内凝縮器(12)の目標温度が低いほど前記温度調整手段(38)の目標開度を前記最大暖房位置側の開度に決定し、
前記目標吹出温度が所定の切替温度よりも低いときには前記フットモードを選択し、
前記目標吹出温度が前記所定の切替温度よりも高いときには前記バイレベルモードを選択し、
前記温度調整手段(38)の目標開度が所定開度よりも前記最大暖房位置側の開度であるときには、前記温度調整手段(38)の目標開度が前記所定開度よりも前記最大暖房位置と反対側の開度であるときと比較して、前記所定の切替温度を低く設定することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項7】
車室内へ送風される送風空気を、内燃機関(EG)の冷却水と熱交換させて加熱する加熱用熱交換器(36)と、
前記加熱用熱交換器(36)を収容するケーシング(31)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記送風空気が前記加熱用熱交換器(36)を通過して流れる加熱用冷風通路(33)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記送風空気が前記加熱用熱交換器(36)をバイパスして流れる冷風バイパス通路(34)と、
前記加熱用冷風通路(33)を流れる前記送風空気と、前記冷風バイパス通路(34)を流れる前記送風空気との風量割合を変化させて前記送風空気の温度を調整する温度調整手段(38)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記温度調整手段(38)で温度調整された前記送風空気を車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口(41)と、
前記ケーシング(31)に形成され、前記温度調整手段(38)で温度調整された前記送風空気を乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口(42)と、
前記フェイス吹出口(41)および前記フット吹出口(42)の両方を開くバイレベルモードと、前記フェイス吹出口(41)を閉じて前記フット吹出口(42)を開くフットモードとを切替える吹出口モード切替手段(41a、42a)と、
前記温度調整手段(38)の目標開度の決定、および前記バイレベルモードと前記フットモードとの切り替えの決定を行う制御手段(50)とを備え、
前記温度調整手段(38)が前記加熱用冷風通路(33)を全開し、かつ前記冷風バイパス通路(34)を全閉する位置を最大暖房位置としたとき、
前記制御手段(50)は、
前記冷却水の温度が低いほど前記温度調整手段(38)の目標開度を前記最大暖房位置側の開度に決定し、
前記目標吹出温度が所定の切替温度よりも低いときには前記フットモードを選択し、
前記目標吹出温度が前記所定の切替温度よりも高いときには前記バイレベルモードを選択し、
前記冷却水の温度が所定温度よりも低いときには、冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときと比較して、前記所定の切替温度を低く設定することを特徴とする車両用空調装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【公開番号】特開2011−31704(P2011−31704A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−178893(P2009−178893)
【出願日】平成21年7月31日(2009.7.31)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】