DE112017004405B4

DE112017004405B4 - Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE112017004405B4
Application number: DE112017004405.7T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Ishizeki; Kouhei Yamashita; Ryo Miyakoshi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2037-08-11
Also published as: JP2018034767A; US20190202266A1; CN109661317B; WO2018043152A1; US10933719B2; CN109661317A; JP6692723B2; DE112017004405T5

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge aufweisend:einen Kompressor (2) zum Komprimieren eines Kühlmittels,einen Luftstromkanal (3) durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt;einen Radiator (4) durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird,einen Wärmeabsorber (9) durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird,einen äußeren Wärmetauscher (7), der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist zur Wärmeabsorption des Kühlmittels,ein Fensterheizgerät (35), um ein Fenster (30) des Fahrzeuges zu heizen,und eine Kontrolleinheit (32), wobei die Kontrolleinheit (32) einen Entfeuchtungs- und Heizmodus einstellt und ausführt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird, in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber (9) Wärme absorbiert, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen,wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit (32), wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, einen Zielwert nicht erreicht, das Fensterheizgerät (35) aktiviert und in einen Heizmodus wechselt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher (7) Wärme absorbiert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge, welche Luft eines Fahrzeuginnenraums aufbereitet, insbesondere betrifft sie eine Klimaanlage die für ein Hybrid Fahrzeug und ein elektrisches Fahrzeug geeignet ist.
Stand der Technik
Durch das aktuell werden von Umweltproblemen in den letzten Jahren haben sich Hybride Fahrzeuge und Elektrofahrzeuge ausgebreitet. Daraufhin wurde eine Klimaanlage, welche für ein solches Fahrzeug anwendbar ist, entwickelt, mit einem Kompressor zum Komprimieren und Auslassen eines Kühlmittels, einem Radiator, welcher auf einer Seite des Fahrzeuginnenraums zur Verfügung gestellt wird, um das Kühlmittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen Wärmeabsorber, welcher auf einer Fahrzeuginnenraum Seite zur Verfügung gestellt wird, um das Kühlmittel Wärme absorbieren zu lassen und einen äußeren Wärmetauscher, welcher an der Außenseite des Fahrzeuginnenraums zur Verfügung gestellt wird, um das Kühlmittel Wärme abstrahlen oder Wärme absorbieren zu lassen. Die Klimaanlage ermöglicht es in einen Heizmodus, bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen in dem Radiator in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbiert, in einen Entfeuchtungs- und Heizmodus, in dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kühlmittel, von dem die Wärme in dem Radiator abgestrahlt wurde, in dem Wärmeabsorber und dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbiert,
in einen Entfeuchtungs- und Kühlmodus, bei dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator und dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt und in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert,
und einen Kühlmodus zu wechseln, in dem das Kühlmittel, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, in dem äußeren Wärmetauscher Wärme abstrahlt und in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
In diesem Fall, in Patentdokument 1, ist in dem Einlass des äußeren Wärmetauschers ein äußeres Expansionsventil vorgesehen und in einem Einlass des Wärmeabsorbers ist ein inneres Expansionsventil vorgesehen. Weiter ist eine Bypassleitung vorgesehen parallel zu einer Serienschaltung des äußeren Expansionsventils und des äußeren Wärmetauschers. Dann ist in dem oben beschriebenen Entfeuchtungs- und Heizmodus vorgesehen, dass das Kühlmittel, welches durch den Radiator fließt, verteilt wird, wobei ein Teil des Kühlmittels von der Bypassleitung zu dem inneren Expansionsventil geleitet wird, wo das Kühlmittel dekomprimiert wird und danach in den Wärmeabsorber geführt wird, um Wärme zu absorbieren. Weiter wird das übrige Kühlmittel durch das äußere Expansionsventil geleitet wo das Kühlmittel dekomprimiert wird und in den äußeren Wärmetauscher geleitet wird, um Wärme zu absorbieren.
Zusätzlich wird in diesem Entfeuchtungs- und Heizmodus ein Betrieb des Kompressors auf der Basis des Radiatordrucks gesteuert, um die Heizfähigkeiten des Radiators zu kontrollieren und das äußere Expansionsventil wird auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers gesteuert, um die Entfeuchtungs-Fähigkeiten (Kühlfähigkeiten) des Wärmeabsorbers zu steuern.
Das heißt, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers kleiner als ein Zielwert der Wärmeabsorbertemperatur wird, wird eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils erweitert, um die Menge des Kühlmittels, welches von der Bypassleitung zu dem Wärmeabsorber fließt, zu verringern. Umgekehrt, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers größer wird, wird die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils reduziert, um die Menge des Kühlmittels, welches von der Bypassleitung durch das innere Expansionsventil in den Wärmeabsorber fließt, zu erhöhen. Daher wird der Fahrzeuginnenraum entfeuchtet während er geheizt wird um dabei das Beschlagen der Fensterscheibe (Frontscheibe) oder Ähnlichen zu verhindern oder zu unterdrücken.
DE 11 2015 004 345 T5 beschreibt eine Klimaanlageneinrichtung für ein Fahrzeug, die in der Lage ist, eine geeignete Betriebsart auszuwählen, während zugleich ein unnötiger Wechsel der Betriebsart vermieden wird. Hierzu wird durch ein Steuerungsmittel diejenige Betriebsart gewählt, in der eine Radiatorsolltemperatur durch die Wärmestrahlung in dem Radiator erreichbar ist.
Aus der Veröffentlichung DE 10 2015 113 574 ist ein Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem für ein Fahrzeug bekannt, welches eine Steuerung aufweist, die dazu ausgelegt ist, den Tastgrad für ein elektrisches Heizelement einer Windschutzscheibe auf Baiss von Betriebsparameters des Luftumwälzsystems des Fahrzeugs sowie der Umgebungsbedingungen auszuwählen.
In der Druckschrift US 5 331 823 A wird ein Fahrzeugklimaanlage beschrieben, welche eine Kontrolleinheit aufweist, die zwischen einem Kühlmodus und einem Heizmodus wechselt, um die in die Fahrgastzelle eingeblasene Lufttemperatur zu kontrollieren und damit ein Beschlagen der Fenster zu vermeiden. Eine Fahrzeugklimaanlage mit Einspritzkreis aufweisend ein Druckreduzierungsmittel und einen auslassseitigen Wärmetauscher ist aus der Druckschrift US 2015 / 0 314 668 A1 bekannt. Im Heizbetrieb wird mit dem Einspritzkreis ein Teil des aus dem Radiator strömenden Kältemittels zur Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückgeführt und damit eine höhere Heizbefähigung erzielt.
Literaturliste
Patentdokumente :

Patentdokument 1: JP 2014 - 213 765 A
Patentdokument 2: JP 2014 - 8 858 A

Beschreibung der Erfindung
Aufgaben die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Wie oben, in Patentdokument 1, beschrieben, wird die Temperatur des Wärmeabsorbers in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus in Übereinstimmung mit der Ventilstellung des äußeren Expansionsventils gesteuert. Da jedoch die Temperatur des Wärmeabsorbers unter eine Zieltemperatur des Wärmeabsorbers abfällt, auch wenn das äußere Expansionsventil in seiner maximalen Stellung geöffnet wird, zum Beispiel in einer Umgebung bei der die Außenlufttemperatur fällt, gibt es das Risiko, dass die Temperatur (eine Auslasstemperatur) der Luft, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, verringert wird. Dieses Problem beinhaltet ein allgemeines Risiko, dass, wenn der Entfeuchtungs- und Heizmodus durchgeführt wird, um das Kühlmittel Wärme nicht nur im Kühlmittelkreislauf wie in Patentdokument 1, sondern auch im Radiator abstrahlen zu lassen und das Kühlmittel im Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, der Betrieb des Kompressors beispielsweise auf der Basis des Radiatordrucks gesteuert wird, ohne von der Temperatur des Wärmeabsorbers abzuhängen.
Aus diesem Grund ist in Patentdokument 1 ein Verdampfungsdruckregelventil (in Patentdokument 1 als Verdampfungsfähigkeitskontrollventil bezeichnet) an einer Kühlmittelauslassseite des Wärmeabsorbers angebracht, und in einer solchen Situation wird dieses Verdampfungsdruckregelventil geöffnet und geschlossen, um die Menge des Kühlmittels, welches in den Wärmeabsorber fließt, zu verringern. Jedoch hat dieses Verdampfungsdruckregelventil den Nachteil, dass das Ventil verhältnismäßig teuer ist. Darüber hinaus wird außerdem betrachtet, dass wenn Hilfsheizungsmittel vorgesehen sind wie in Patentdokument 1, die Luft, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen werden soll, durch die Hilfsheizungsmittel beheizt wird. In diesem Fall jedoch, da ein elektrischer Hochleistungsheizer (ein PTC Heizer oder Ähnliches), welcher eine große Menge Wärme generieren kann, benötigt wird, wird dessen Verbesserung angestrebt.
Auf der anderen Seite ist der Trend im Kommen, ein Unterdrückungsgerät gegen Beschlagen (einen Fensterheizer), welches aus einem elektrischen Heizer besteht, an der Windschutzscheibe (welche auch als Frontscheibe oder Frontglas bezeichnet wird) anzubringen (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die konventionellen technischen Probleme zu lösen und die Aufgabe liegt darin, eine Fahrzeug Klimaanlage zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, das Beschlagen eines Fensters effizient zu verhindern oder zu unterdrücken, während der Fahrzeuginnenraum komfortabel geheizt wird.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß Anspruch 1, welche einen Kompressor zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal, durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt, einen Radiator, durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird,
einen Wärmeabsorber durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird, einen äußeren Wärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, zur Wärmeabsorption des Kühlmittels, ein Fensterheizgerät, um ein Fenster des Fahrzeuges zu heizen, und eine Kontrolleinheit umfasst, wobei die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus einstellt und ausführt bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen, und die Klimaanlage für Fahrzeuge dadurch charakterisiert ist, dass in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit, wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird einen Zielwert nicht erreicht, das Fensterheizgerät aktiviert und in den Heizmodus wechselt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor ausgelassen wird in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbiert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge nach Anspruch 2 ist charakterisiert dadurch, dass in obiger Erfindung in dem Heizmodus und dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, die Kontrolleinheit den Betrieb des Kompressors auf Basis eines Drucks des Radiators steuert.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge nach Anspruch 3, welche einen Kompressor zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal, durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt, einen Radiator, durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird, einen Wärmeabsorber, durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird, einen äußeren Wärmetauscher der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist zur Wärmeabsorption des Kühlmittels, ein äußeres Expansionsventil zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den äußeren Wärmetauscher fließt, eine Bypassleitung welche parallel zu einer Serienschaltung des äußeren Wärmetauschers und des äußeren Expansionsventils angeschlossen ist, ein inneres Expansionsventil zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den Wärmeabsorber fließt, ein Fensterheizgerät zum Heizen eines Fensters des Fahrzeugs, und eine Kontrolleinheit umfasst, wobei die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus einstellt und ausführt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen verteilt wird, wobei ein Anteil des Kühlmittels von der Bypassleitung durch das innere Expansionsventil in den Wärmeabsorber fließt und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert und das restliche Kühlmittel durch das äußere Expansionsventil in den äußeren Wärmetauscher fließt und das Kühlmittel in dem äußern Wärmetauscher Wärme absorbiert, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen, und die Klimaanlage für Fahrzeuge dadurch charakterisiert ist, dass in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit den Betrieb des Kompressors auf Basis eines Drucks des Radiators steuert und eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers steuert und die Kontrolleinheit, wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird einen Zielwert nicht erreicht, das Fensterheizgerät aktiviert und in den Heizmodus wechselt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor ausgelassen wird in dem Radiator Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen durch das äußere Expansionsventil in den äußeren Wärmetauscher strömt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbiert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen und.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge nach Anspruch 4, welche
einen Kompressor zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal, durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt, einen Radiator durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird,
einen Wärmeabsorber durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft die durch den Luftstromkanal den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird, einen äußeren Wärmetauscher der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist zur Wärmeabsorption des Kühlmittels, ein äußeres Expansionsventil zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den äußeren Wärmetauscher fließt, eine Bypassleitung, welche parallel zu einer Serienschaltung des äußeren Wärmetauschers und des äußeren Expansionsventils angeschlossen ist, ein inneres Expansionsventil zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den Wärmeabsorber fließt, ein Hilfsheizgerät zum Heizen der Luft, welche durch den Luftstromkanal den Fahrzeuginnenraum versorgt, ein Fensterheizgerät zum Heizen eines Fensters des Fahrzeugs, und eine Kontrolleinheit umfasst, wobei die Kontrolleinheit einen Entfeuchtungs- und Heizmodus einstellt und ausführt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor ausgelassen wird, in dem Radiator Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen verteilt wird, wobei ein Anteil des Kühlmittels von der Bypassleitung durch das innere Expansionsventil in den Wärmeabsorber fließt und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert und das restliche Kühlmittel durch das äußere Expansionsventil in den äußeren Wärmetauscher fließt und das Kühlmittel in dem äußern Wärmetauscher Wärme absorbiert, um eine Entfeuchtung und ein Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen, und die Klimaanlage für Fahrzeuge dadurch charakterisiert ist, dass in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit einen normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um den Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Drucks des Radiators zu steuern und eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern, und in dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers auf oder unter einen vorbestimmten Wert abgesenkt wird, auch durch die Steuerung des äußeren Expansionsventils, die Kontrolleinheit auf einen Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus umschaltet, um den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern und das Hilfsheizgerät zu aktivieren und wobei in dem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit, wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird einen Zielwert nicht erreicht, das Fensterheizgerät aktiviert und in den Heizmodus wechselt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor ausgelassen wird in dem Radiator Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen durch das äußere Expansionsventil in den äußeren Wärmetauscher strömt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher Wärme absorbiert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen und.
Das Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge nach Anspruch 5 ist dadurch charakterisiert, dass bei der Erfindung nach Anspruch 3 oder 4 in dem Heizmodus die Kontrolleinheit den Betrieb des Kompressors auf der Basis des Drucks des Radiators steuert und die Ventilposition des äußeren Expansionsventils auf der Basis einer Temperatur und des Drucks des Radiators steuert.
Das Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge nach Anspruch 6 ist dadurch charakterisiert, dass in einer der obigen Erfindungen ein Verdampfungsdruckeinstellungsventil nicht auf der Kühlmittelauslassseite des Wärmeabsorbers vorgesehen ist.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, einen Zielwert in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus (die Erfindungen der Ansprüche 1 und 3) und dem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus (die Erfindung des Anspruch 4), wenn ein Fensterheizgerät zum Heizen eines Fensters des Fahrzeugs vorgesehen ist, nicht erreicht, wird das Fensterheizgerät aktiviert, um in einen Heizmodus umzuschalten. Daher wird unter der Voraussetzung, dass es nicht möglich ist, dass die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, den Zielwert erreicht, wegen des Abfalls der Außenlufttemperatur oder ähnlichem, ein Betriebsmodus auf den Heizmodus umgeschaltet und das Fenster des Fahrzeugs kann durch das Fensterheizgerät geheizt werden, während die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird auf dem Zielwert konstant gehalten wird.
Daher kann das Beschlagen des Fensters des Fahrzeugs auch effizient verhindert oder unterdrückt werden, während der Fahrzeuginnenraum komfortabel geheizt wird. Darüber hinaus, da kein Erfordernis besteht ein Hilfsheizgerät mit hoher Leistung vorzusehen, um die Luft, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, zu heizen, ist es möglich das Beschlagen des Fensters des Fahrzeugs effizient zu verhindern oder zu unterdrücken.
Dies ist effizient, wenn der Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Drucks des Radiators gesteuert wird, in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus und dem Heizmodus, wie in den Erfindungen des Anspruchs 2, Anspruchs 3 und Anspruchs 5 und insbesondere effizient, wenn, wie in der Erfindung von Anspruch 3, eine Bypassleitung vorgesehen ist und in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus eine Ventilstellung eines äußeren Expansionsventils auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers gesteuert wird.
Weiter, wie in der Erfindung von Anspruch 4, ist ein Hilfsheizgerät vorgesehen zum Heizen der Luft, die von dem Luftstromkanal den Fahrzeuginnenraum versorgt. Wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers auf oder unter einen vorbestimmten Wert abgesenkt wird, auch durch das Steuern eines äußeren Expansionsventils, wenn eine Kontrolleinheit einen normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um den Betrieb eines Kompressors auf der Basis eines Drucks des Radiators zu steuern und eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern, steuert die Kontrolleinheit den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers und schaltet in einen Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus um, um das Hilfsheizgerät zu aktivieren.
Folglich, wenn in dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers nicht verhindert werden kann in Übereinstimmung mit der Steuerung der Ventilstellung des äußeren Expansionsventils, wegen des Abfalls der Außenlufttemperatur oder ähnlichem, schaltet die Kontrolleinheit um in den Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus, um die Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern durch die Steuerung des Betriebs des Kompressors, wodurch es ermöglicht wird den Temperaturabfall des Wärmeabsorbers zu verhindern. Auf der anderen Seite, wenn die Kontrolleinheit den Betrieb des Kompressors in Übereinstimmung mit der Temperatur des Wärmeabsorbers kontrolliert, kann eine Temperatur des Radiators nicht gesteuert werden aber eine Temperatur der Luft, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen werden soll, kann auch durch das Aktivieren des Hilfsheizgeräts aufrechterhalten werden.
Dann, wenn die Temperatur der Luft, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird einen Zielwert auch in diesem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus nicht mehr erreichen kann, aufgrund eines weiteren Abfalls der Außenlufttemperatur oder ähnlichem, aktiviert die Kontrolleinheit das Fensterheizgerät um in den Heizmodus umzuschalten. Daher kann außerdem das Beschlagen des Fensters des Fahrzeugs effizient verhindert oder unterdrückt werden während der Fahrzeuginnenraum wie oben erwähnt komfortabel beheizt wird. Insbesondere in diesem Fall, da es nicht nötig ist, eine Hochleistungsvariante des Hilfsheizgeräts zu verwenden, ist es möglich das Beschlagen des Fensters des Fahrzeugs effizient zu verhindern oder zu unterdrücken.
Weiter ist es aus diesen Gründen möglich, das Verdampfungsdruckregelventil wegzulassen, welches bisher auf der Kühlmittelauslassseite des Wärmeabsorbers vorgesehen war, wie in der Erfindung von Anspruch 6, und somit kann außerdem eine Kostenreduktion erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage für Fahrzeuge einer Ausführungsform bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt (Ausführungsform 1);
2 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Schaltung eines Controllers einer Klimaanlage für Fahrzeuge der 1;
3 ist ein Kontrollblockdiagramm betreffend die Kompressorsteuerung des Controllers der 2;
4 ist ein Kontrollblockdiagramm betreffend die Steuerung des äußeren Expansionsventils des Controllers der 2
5 ist ein weiteres Kontrollblockdiagramm betreffend die Steuerung des Kompressors des Controllers der 2;
6 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Steuerung eines Entfeuchtungs- und Heizmodus durch den Controller der 2;
7 ist ein Diagramm zur Erklärung der Leistungen eines Kompressors und eines Hilfsheizers in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus und einem Heizmodus;
8 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage für Fahrzeuge einer weiteren Ausführungsform in der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt (Ausführungsform 2); und
9 ist ein Diagramm zur Erklärung der Steuerung eines Entfeuchtungs- und Heizmodus durch den Controller der Klimaanlage für Fahrzeuge der 8.

Verfahren zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben mit Verweis auf die Zeichnungen.
[Ausführungsform 1]
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Klimaanlage für Fahrzeuge 1 einer Ausführungsform bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt. Ein Fahrzeug der Ausführungsform bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt ist ein elektrisches Fahrzeug (EV) in welchem ein Motor (ein Verbrennungsmotor) nicht befestigt ist, welches mit einem elektrischen Motor für den Antrieb läuft, welcher durch die Leistung, welche in einer Batterie geladen ist, angetrieben wird (beide in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Klimaanlage für Fahrzeuge 1 der vorliegenden Erfindung wird also durch die Leistung einer Batterie betrieben. D.h. in dem elektrischen Fahrzeug, in welchem es nicht möglich ist die Beheizung durch die Abwärme eines Motors durchzuführen, führt die Klimaanlage für Fahrzeuge 1 der Ausführungsform einen Heizmodus durch einen Wärmepumpenbetrieb, in welchem ein Kühlmittel Kreislauf verwendet wird, durch, und führt weiter selektiv jeweilige Betriebsmodi eines Entfeuchtungs- und Heizmodus, eines internen Umluftmodus, eines Entfeuchtungs- und Kühlmodus, und eines Kühlmodus aus.
Im Übrigen versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung für alle Fahrzeuge effizient ist, nicht nur für elektrische Fahrzeuge, sondern auch für sogenannte Hybrid Fahrzeuge, in welchem ein Motor und der elektrische Motor für den Antrieb gemeinsam verwendet werden, und ist darüber hinaus auch anwendbar sogar für ein übliches Fahrzeug welches mit einem Motor läuft.
Die Klimaanlage für Fahrzeuge 1 der Ausführungsform führt eine Aufbereitung der Luft (Heizen, Kühlen, Entfeuchten, und Ventilation) eines Fahrzeuginnenraums des elektrischen Fahrzeugs durch. Eine elektrische Art von Kompressor 2 zum Komprimieren eines Kühlmittels, ein Radiator 4 welcher in einem Luftstromkanal 3 einer HVAC Einheit 10 angeordnet ist, in welchem die Fahrzeuginnenraum Luft ventiliert und zirkuliert wird, um das Hochtemperatur Hochdruck Kühlmittel, welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird und darin mittels einer Kühlmittelleitung 13G fließt und um das Kühlmittel in dem Fahrzeuginnenraum Wärme abstrahlen zu lassen, ein äußeres Expansionsventil 6, welches aus einem elektrischen Ventil besteht, welches das Kühlmittel während des Heizens dekomprimiert und expandiert, ein äußerer Wärmetauscher 7, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft durchführt, um als Radiator während des Kühlens zu fungieren und als Verdampfer während des Heizens zu fungieren, ein inneres Expansionsventil 8 bestehend aus einem elektrischen Ventil, um das Kühlmittel zu dekomprimieren und zu expandieren, ein Wärmeabsorber 9, welcher in dem Luftstromkanal 3 vorgesehen ist, um das Kühlmittel Wärme von dem Innenraum und dem Außenraum des Fahrzeugs absorbieren zu lassen während des Kühlens und während des Entfeuchtens, ein Akkumulator 12, und andere Bauteile sind nacheinander mit einer Kühlmittelleitung 13 verbunden, wodurch ein Kühlmittelkreislauf R gebildet wird.
Im Übrigen ist in dem äußeren Wärmetauscher 7 ein äußeres Gebläse 15 vorgesehen. Das äußere Gebläse 15 leitet die Außenluft zwangsweise durch den äu-ßeren Wärmetauscher 7, um den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kühlmittel durchzuführen, wobei die Außenluft auch durch den äußeren Wärmetauscher 7 geleitet wird, sogar während des Stillstands des Fahrzeugs (d.h. seine Geschwindigkeit entspricht 0 km/h).
Außerdem hat der äußere Wärmetauscher 7 eine Empfängertrocknereinheit 14 und eine Unterkühlungseinheit 16, welche nacheinander auf einer Kühlmittel stromabwärts Seite angeordnet sind. Eine Kühlmittelleitung 13A, welche mit einem Kühlmittelauslass des äußeren Wärmetauschers 7 verbunden ist, ist mit der Empfängertrocknereinheit 14 verbunden mittels eines Spulenventils 17 (ein Öffnung/Schließungsventil), welches während des Kühlens geöffnet wird, und ein Auslass der Unterkühlungseinheit 16 ist verbunden mit dem inneren Expansionsventil 8 mittels eines Rückschlagventils 18.
Im Übrigen bilden die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 strukturell ein Teil des äußeren Wärmetauschers 7 und eine innere Expansionsventil 8 Seite des Rückschlagventils 18 dient als Vorwärtsrichtung.
Außerdem ist eine Kühlmittelleitung 13B zwischen Rückschlagventil 18 und dem inneren Expansionsventil 8 vorgesehen, welches in einer Wärmeaustauschanordnung mit der Kühlmittelleitung 13D auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 angeordnet ist und beide Leitungen weisen einen inneren Wärmetauscher 19 auf. Folglich wird das Kühlmittel, welches in das innere Expansionsventil 8 durch die Kühlmittelleitung 13B fließt, gekühlt (unterkühlt) durch das Kühlmittel niederer Temperatur, welches aus dem Wärmeabsorber 9 herausfließt.
Zusätzlich verzweigt sich die Kühlmittelleitung 13A die aus dem äußeren Wärmetauscher herausragt und diese abzweigende Kühlmittelleitung 13D kommuniziert mit und verbindet die Kühlmittelleitung 13C auf einer stromabwärts Seite des inneren Wärmetauschers 19 mittels eines Spulenventils 21 (ein Öffnung/ Schlie-ßungsventil) welches während des Heizens geöffnet wird. Die Kühlmittelleitung 13C ist mit dem Akkumulator 12 verbunden, und der Akkumulator 12 ist mit einer Kühlmittelansaugseite des Kompressors 2 verbunden.
Darüber hinaus verzweigt sich eine Kühlmittelleitung 13C auf einer Auslassseite des Radiators 4 zu einer Kühlmittelleitung 13J und einer Kühlmittelleitung 13F vor dem äußeren Expansionsventil 6, und eine abzweigende Kühlmittelleitung 13J ist mit einem Kühlmittel Einlass des äußeren Wärmetauschers 7 verbunden mittels des äußeren Expansionsventils 6. Auch die andere abzweigende Kühlmittelleitung 13F kommuniziert mit und ist verbunden mit der Kühlmittelleitung 13B auf einer stromabwärts Seite des Rückschlagventils 18 mittels eines Spulenventils 22 (ein Öffnung/Schließungsventil), welches während des Entfeuchtens geöffnet wird. Folglich ist die Kühlmittelleitung 13 F dazu ausgeformt parallel mit einer Serienschaltung des äußeren Expansionsventils 6 und des äußeren Wärmetauschers 7 verbunden zu werden, um eine Bypassleitung der vorliegenden Erfindung zu bilden. Das Spulenventil 22 ist zu einer Mitte der Bypassleitung verbunden (die Kühlmittelleitung 13 F).
Zusätzlich sind in dem Luftstromkanal 3 auf einer stromaufwärts Seite des Wärmeabsorber 9 jeweilige Ansauganschlüsse, wie ein äußerer Luftansauganschluss und ein innerer Luftansauganschluss ausgebildet (welche beispielhaft durch den Ansauganschluss 25 in 1 dargestellt sind). In dem Ansauganschluss 25 ist ein Ansaugwechseldämpfer 26 vorgesehen, um die Luft, die in den Luftstromkanal 3 eingelassen wird, umzuschalten zwischen Innenluft, welche Luft des Fahrzeuginnenraums ist (ein Innenraum Umluftmodus) und Außenluft, welche Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (ein Außenlufteinlassmodus). Darüber hinaus ist auf einer Luft stromabwärts Seite des Ansaugwechseldämpfers 26 ein Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator) 27 zur Versorgung der eingelassenen Innenraumluft oder Außenraumluft in den Luftstromkanal 3 vorgesehen.
Darüber hinaus bezeichnet in 1 23 einen Hilfsheizer als ein Hilfsheizgerät, welches in der Klimaanlage für Fahrzeuge 1 der Ausführungsform vorgesehen ist. Der Hilfsheizer 23 besteht in der Ausführungsform aus einem PTC Heizer (ein elektrischer Heizer) und ist in dem Luftstromkanal 3 angeordnet, welcher auf einer Luft stromabwärts Seite des Radiators 4 der Luftströmung in dem Luftstromkanal 3 ist. Dann, wenn der Hilfsheizer 23 (Hilfsheizgerät) mit Energie versorgt wird, um Wärme zu generieren, wird der Hilfsheizer ein sogenannter Heizerkern um das Heizen des Fahrzeuginnenraums zu ergänzen.
Daher, wenn der Hilfsheizer 23 auf einer stromabwärts Seite des Radiators 4 bezüglich der Luftströmung in dem Luftstromkanal 3 angeordnet ist, wird der Nachteil vermieden, dass der Radiator 4 Wärme der durch den Hilfsheizer 23 erwärmten Luft absorbiert. Es ist somit möglich, einer Verschlechterung der Betriebseffizienz der Klimaanlage für Fahrzeuge 1 von vornherein zu vermeiden.
Zusätzlich ist in dem Luftstromkanal 3 auf einer Luft stromaufwärts Seite des Radiators 4 ein Luftmischdämpfer 28 vorgesehen, um ein Verhältnis einzustellen mit dem die Luft (die Innenluft oder Außenluft) in dem Luftstromkanal, die in den Luftstromkanal 3 fließt und den Wärmeabsorber 9 durchlaufen hat, durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet wird.
Darüber hinaus sind auf der Seite stromabwärts des Hilfsheizers 23 in dem Luftstromkanal 3 die jeweiligen Auslässe ausgebildet (in der 1 beispielhaft als Auslass 29 dargestellt) für FOOT (Füße), VENT (Lüftung) oder DEF (Enteiser). In dem Auslass 29 ist ein Auslasswechseldämpfer 31 vorgesehen zum Durchführen des Wechsels der Steuerung des Ausblasens der Luft aus den jeweiligen oben erwähnten Auslässen.
Darüber hinaus sind in dem Fahrzeug Fenster vorgesehen (eine Frontscheibe, eine Seitenscheibe, und eine Heckscheibe). In der Ausführung jedoch ist ein Fensterheizer 35, welcher als Fensterheizgerät dient, an der Frontscheibe 30 dieser Fenster angebracht. Im Übrigen ist in dieser Ausführungsform der Fensterheizer 35 aus einer Heizspule aufgebaut (Heizdraht) eines Heizspulen-beinhaltenden Glases, welches als Frontscheibe 30 verwendet wird und wird durch die Steuerung eines Controllers 32 oder durch einen manuellen Betrieb an einer Klimaanlagen Bedieneinheit 53 zur Erzeugung von Wärme mit Energie versorgt, wie nachfolgend beschrieben wird, wodurch das Beschlagen der Frontscheibe verhindert oder unterdrückt wird (in dem manuellen Betrieb, wird der Fensterheizer 35 beispielsweise für eine vorbestimmte Zeit mit Energie versorgt um Wärme zu generieren).
Als nächstes ist in 2 mit 32 ein Controller (ECU) bezeichnet der eine Kontrolleinheit ist. Der Controller 32 (Kontrolleinheit) besteht aus einem Mikrocomputer als ein Beispiel eines Computers mit einem Prozessor, und ein Eingang des Controllers ist mit den jeweiligen Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33 verbunden, der eine Außenlufttemperatur (Tam) des Fahrzeugs detektiert, ein Au-ßenluft Feuchtigkeitssensors 34, welcher eine Außenluft Feuchtigkeit detektiert, ein HVAC Ansaug Temperatur Sensor 36, welcher einer Temperatur der Luft die von dem Ansauganschluss 25 in den Luftstromkanal 3 gesaugt wird detektiert, ein Innenraumlufttemperatursensor 37, welcher eine Temperatur der Luft (Innenraumluft) des Fahrzeuginnenraums detektiert, ein Innenraum Luft Feuchtigkeitssensor 38, welcher eine Luftfeuchtigkeit des Fahrzeuginnenraums detektiert, einen Innenraumluft CO₂ Konzentrationssensor 39, welcher eine Kohlenstoffdioxid Konzentration des Fahrzeuginnenraums detektiert, ein Auslasstemperatursensor 41, welcher eine Temperatur (Auslasstemperatur TAI) der Luft detektiert die aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen werden soll, ein Auslassdrucksensor 42 welcher einen Druck (einen Auslassdruck Pd) des Kühlmittels detektiert, welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird, einen Auslasstemperatursensor 43, welcher eine Temperatur des Kühlmittels detektiert welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird, ein Ansaugdrucksensor 44, welcher einen Druck des Kühlmittels detektiert das in den Kompressor 2 gesaugt werden soll, einen Radiatortemperatursensor 46 welcher eine Temperatur (die Temperatur der Luft die durch den Radiator strömt oder die Temperatur des Radiators 4 selbst: eine Radiator Temperatur TCI) des Radiators 4 detektiert, ein Radiatordrucksensor 47, welcher einen Kühlmitteldruck (den Druck des Kühlmittels in dem Radiator 4 oder direkt nachdem das Kühlmittel aus dem Radiator 4 herausströmt: ein Radiatordruck PCI) des Radiators 4 detektiert, ein Wärmeabsorbertemperatursensor 48, welcher eine Temperatur (die Temperatur der Luft die durch den Wärmeabsorber geströmt ist oder die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst: eine Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 detektiert, einen Wärmeabsorber Drucksensor 49, welcher einen Kühlmitteldruck (der Druck des Kühlmittels in dem Wärmeabsorber oder direkt nachdem das Kühlmittel aus dem Wärmeabsorber 9 heraus geströmt ist) des Wärmeabsorbers 9 detektiert, ein Sonnenstrahlungssensor 51 eines beispielsweise Fotosensorsystems um die Menge der Sonneneinstrahlung in den Fahrzeuginnenraum zu detektieren, ein Geschwindigkeitssensor 52 um eine Fortbewegungsgeschwindigkeit (eine Fahrzeuggeschwindigkeit) des Fahrzeugs zu detektieren, eine Klimaanlagen (aircon) Bedieneinheit 53 um den Wechsel einer vorbestimmten Temperatur oder des Betriebsmodus einzustellen, ein äußerer Wärmetauschertemperatursensor 54, welcher eine Temperatur (die Temperatur des Kühlmittels direkt nachdem das Kühlmittel aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausströmt oder die Temperatur des äußeren Wärmetauschers 7 selbst) des äußeren Wärmetauschers 7 detektiert und ein äußerer Wärmetauscherdrucksensor 56, welcher einen Kühlmitteldruck (den Druck des Kühlmittels in dem äußeren Wärmetauscher 7 oder direkt nachdem das Kühlmittel aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausströmt) des äußeren Wärmetauschers 7 detektiert.
Darüber hinaus ist der Eingang des Controllers 32 weiter auch mit einem Ausgang des Hilfsheizer Temperatursensors 50 verbunden, welcher eine Temperatur (die Temperatur der Luft die durch den Hilfsheizer 23 geströmt ist oder die Temperatur des Hilfsheizers 23 selbst: eine Hilfsheizer Temperatur TSH) des Hilfsheizers 23 detektiert, und ein Ausgang eines Fensterheizer Temperatursensors 40 um eine Temperatur des Fensterheizers zu detektieren.
Andererseits ist ein Ausgang des Controllers 32 mit dem Kompressor 2 dem Außengebläse 15, dem Innenraumgebläse (dem Gebläseventilator) 27, dem Ansaugwechseldämpfer 26, dem Luftmischdämpfer 28, dem Auslasswechseldämpfer 31, dem äußeren Expansionsventil 6, dem inneren Expansionsventil 8, den jeweiligen Spulenventilen des Spulenventils 22 (entfeuchten), des Spulenventils 17 (Kühlung) und des Spulenventils 21 (Heizung), dem Hilfsheizer 23, und dem Fensterheizer 35 verbunden. Dann steuert der Controller 32 diese auf der Basis der Ausgabe der jeweiligen Sensoren und des jeweiligen Einstellungseingangs durch die Klimaanlagen Bedieneinheit 53.
Mit obigem Aufbau wird als nächstes der Betrieb der Klimaanlage für Fahrzeuge 1 der Ausführungsform 1 beschrieben. In der Ausführungsform wird der Controller 32 die jeweiligen Betriebsmodi einstellen und ausführen: den Heizmodus, den Entfeuchtungs- und Heizmodus, den internen Umluft Modus, den Entfeuchtungs-und Kühlmodus, und den Kühlmodus. Beginnend wir dabei eine Beschreibung gegeben über die Strömung des Kühlmittels in jedem Betriebsmodus.
(1) Strömung des Kühlmittels im Heizmodus
Wenn der Heizmodus durch den Controller 32 (ein automatischer Modus) oder ein manueller Betrieb an der Klimaanlagen Bedieneinheit 53 ausgewählt wird, öffnet der Controller 32 das Spulenventil 21 (für das Heizen) und schließt das Spulenventil 17. Der Controller schließt außerdem das Spulenventil 22.
Dann betreibt der Controller den Kompressor 2, die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand bei dem die Luft, welche aus dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen wird, durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 geleitet wird (1).
Daher fließt ein gasförmiges Kühlmittel hoher Temperatur und hohen Drucks, welches von dem Kompressor 2 ausgelassen wird, in den Radiator 4. Da die Luft in dem Luftstromkanal 3 durch den Radiator 4 geleitet wird, wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 durch das Kühlmittel hoher Temperatur in dem Radiator 4 geheizt (durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 wenn der Hilfsheizer 23 betrieben wird), wobei die Wärme des Kühlmittels in dem Radiator 4 durch die Luft abgeführt wird und so weit gekühlt wird, bis es kondensiert und verflüssigt.
Das Kühlmittel, welches in dem Radiator 4 verflüssigt wurde, fließt aus dem Radiator 4 heraus und erreicht das äußere Expansionsventil 6 durch die Kühlmittelleitungen 13E und 13J. Das Kühlmittel, welches in das äußere Expansionsventil 6 fließt, wird darin dekomprimiert und fließt daraufhin in den äußeren Wärmetauscher 7. Das Kühlmittel, welches in den äußeren Wärmetauscher 7 fließt, verdampft, und die Wärme wird von der Außenluft gepumpt, welche durch die Fahrt oder das Außenluftgebläse 15 vorbeigeführt wird. Mit anderen Worten fungiert der Kühlmittelkreislauf R als eine Wärmepumpe. Dann fließt das Kühlmittel niedriger Temperatur, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, durch die Kühlmittelleitung 13A, das Spulenventil 21 und die Kühlmittelleitung 13D und fließt von der Kühlmittelleitung 13C in den Akkumulator 12, wo es einer Gas-Flüssigkeits-Separation unterzogen wird, gefolgt von einer Wiederholung der Zirkulation, bei der das gasförmige Kühlmittel in den Kompressor 2 gesaugt wird. Die Luft, welche in dem Radiator 4 erwärmt wird, wird aus dem Auslass 29 ausgeblasen durch den Hilfsheizer 23, wodurch die Beheizung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird.
Der Controller 32 berechnet einen Zielwert für den Radiatordruck PCO (ein Zielwert des Radiatordrucks PCI) aus einem Zielwert der Radiator Temperatur TCO (ein Zielwert der Temperatur TCI des Radiators 4), welcher aus einem nachfolgend beschriebenen Zielwert der Auslasstemperatur TAO berechnet wird, und steuert die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts für den Radiatordruck PCO und den Kühlmitteldruck (den Radiatordruck PCI welcher einen Hochdruck des Kühlmittelkreislaufs R bildet) des Radiators 4, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird. Darüber hinaus steuert der Controller 32 eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur (der Radiatortemperatur TCI) des Radiators 4, welche durch den Radiatortemperatursensor 46 detektiert wird und dem Radiatordruck PCI, welche durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, und steuert einen Unterkühlungsgrad (SC) des Kühlmittels in einem Auslass des Radiators 4. Der Zielwert der Radiator Temperatur TCO entspricht im Wesentlichen TCO = TAO, jedoch ist ein vorbestimmtes Limit der Steuerung vorgesehen.
(2) Strömung des Kühlmittels im Entfeuchtungs- und Heizmodus
Als nächstes in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, öffnet der Controller 32 das Spulenventil 22 in dem oben dargestellten Zustand des Heizmodus. Folglich strömt ein Teil des kondensierten Kühlmittels in die Kühlmittelleitung 13E durch den Radiator 4 und wird verteilt. Dieser Teil des Kühlmittels strömt durch das Spulenventil 22 in die Kühlmittelleitung 13F und fließt von der Kühlmittelleitung 13B durch den inneren Wärmetauscher 19 in das innere Expansionsventil 8, und das restliche Kühlmittel fließt durch das äußere Expansionsventil 6. Daher wird der verteilte Teil des Kühlmittels durch das innere Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen.
Der Controller 32 steuert die Ventilstellung des inneren Expansionsventil 8, um einen Überhitzungsgrad des Kühlmittels in einem Auslass des Wärmeabsorbers 9 auf einem vorbestimmten Wert aufrecht zu halten, jedoch koaguliert Wasser in der Luft, welche aus dem Innenraumgebläse 27 geblasen wird, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, durch einen Wärmeabsorberbetrieb des Kühlmittels; welcher zu dieser Zeit in dem Wärmeabsorber auftritt. Folglich wird die Luft gekühlt und entfeuchtet. Das verteilte restliche Kühlmittel, welches in die Kühlmittelleitung 13J strömt wird dekomprimiert durch das äußere Expansionsventil 6 und verdampft dann in dem äußeren Wärmetauscher 7.
Das Kühlmittel, welches in dem Wärmeabsorber 9 verdampft, wird strömt durch den inneren Wärmetauscher 19, um mit dem Kühlmittel (das Kühlmittel von dem äußeren Wärmetauscher 7) von der Kühlmittelleitung 13D in die Kühlmittelleitung 13C zusammengeführt zu werden, danach wird eine Zirkulation wiederholt in welcher das Kühlmittel in den Kompressor 2 gesaugt wird durch den Akkumulator 12. Die entfeuchtete Luft in dem Wärmeabsorber 9 wird wieder erhitzt in einem Prozess des Vorbeiströmens an dem Radiator 4 (dem Radiator 4 und dem Hilfsheizer 23, wenn der Hilfsheizer 23 Wärme generiert), wobei die Entfeuchtung und die Heizung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird.
Der Controller 32 steuert die Anzahl an Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts des Radiatordrucks PCO, berechnet aus dem Zielwert der Radiator Temperatur TCO und des Radiatordrucks PCI (der Hochdruck des Kühlmittelkreislauf R), welche durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, und steuert die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur (der Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, welche durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 detektiert wird.
Später wird eine Beschreibung gegeben für die Steuerung des Kompressors 2, des äußeren Expansionsventils 6 und des Hilfsheizers 23 in diesem Entfeuchtungs- und Heizungsmodus.
(3) Strömung des Kühlmittels im internen Umluft Modus
Als nächstes, in dem internen Umluft Modus, schließt der Controller 32 das äu-ßere Expansionsventil 6 vollständig in dem obigen Zustand des Entfeuchtungs-und Heizmodus (eine voll geschlossene Position), und schließt das Spulenventil 21. Daher, da dieser interne Umluft Modus ein Zustand ist, in dem das äußere Expansionsventil 6 vollständig geschlossen ist unter der Kontrolle des äußeren Expansionsventils 6 in dem Entfeuchtungs- und Heizungsmodus wird dieser interne Umluft Modus als Teil des Entfeuchtungs-und Heizmodus in der vorliegenden Erfindung erfasst.
Jedoch sind das äußere Expansionsventil 6 und das Spulenventil 21 geschlossen, wodurch der Zufluss des Kühlmittels in den äußeren Wärmetauscher 7 und der Abfluss des Kühlmittels aus dem äußeren Wärmetauscher 7 versperrt ist. Somit strömt sämtliches kondensiertes Kühlmittel, welches durch den Radiator 4 in die Kühlmittelleitung 13E fließt, durch das Spulenventil 22 in die Kühlmittelleitung 13F. Dann strömt das Kühlmittel, welches durch die Kühlmittelleitung 13F fließt, von der Kühlmittelleitung 13B durch den inneren Wärmetauscher 19, um das innere Expansionsventil 8 zu erreichen. Das Kühlmittel wird durch das innere Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, welche von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen wird, koaguliert, um in dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu diesem Zeitpunkt und daher wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Eine Zirkulation wird wiederholt, in welcher das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel in die Kühlmittelleitung 13C durch den inneren Wärmetauscher 19 fließt und fließt durch den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden. Die durch den Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird wieder beheizt in einem Prozess des Vorbeiströmens an dem Radiator 4, wodurch die Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird. In diesem internen Umluft Modus, jedoch, zirkuliert das Kühlmittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption) welche in dem Luftstromkanal 3 auf einer Innenraumseite vorhanden sind, und daher wird die Wärme nicht abgepumpt von einer Außenluft, sondern die Heizfähigkeiten für die verbrauchte Leistung des Kompressors 2 wird genutzt. Da die gesamte Menge des Kühlmittels durch den Wärmeabsorber 9 fließt, welcher einen Entfeuchtungsbetrieb ausübt, ist die Entfeuchtungsfähigkeit hoch jedoch wird die Heizungsfähigkeit gering verglichen mit dem oben beschriebenen Entfeuchtungs- und Heizmodus.
Der Controller 32 steuert die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 und des oben beschriebenen Radiatordrucks PCI (der Hochdruck des Kühlmittelkreislauf R). Zu diesem Zeitpunkt wählt der Controller 32 einen niedrigeren Zielwert für die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors, welche entweder durch die Berechnung aus der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des Radiatordrucks PCI erhältlich ist um den Kompressor 2 zu steuern.
(4) Strömung des Kühlmittels in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus
Als nächstes in dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus öffnet der Controller 32 das Spulenventil 17 und schließt das Spulenventil 21. Der Controller schließt außerdem das Spulenventil 22. Dann betreibt der Controller den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und der Luftmischdämpfer 28 hat einen Zustand bei dem die Luft, welche aus dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen wird, durch den Radiator 4 geleitet wird. Folglich fließt das gasförmige Kühlmittel hoher Temperatur und hohen Drucks, welches aus dem Kompressor 2 ausgelassen wird, in den Radiator 4. Da die Luft in dem Luftstromkanal 3 durch den Radiator 4 strömt, wird die Luft in dem Luftstromkanal 3 geheizt durch das Hochtemperaturkühlmittel in dem Radiator 4, wobei die Wärme des Kühlmittels in dem Radiator 4 durch die Luft abgeführt wird und dieses gekühlt wird bis es kondensiert und verflüssigt.
Das Kühlmittel, welches aus dem Radiator 4 herausströmt, fließt durch die Kühlmittelleitung 13C um das äußere Expansionsventil 6 zu erreichen, und fließt in den äußeren Wärmetauscher 7 durch das äußere Expansionsventil 6, welches angesteuert wird, sodass es leicht öffnet. Das Kühlmittel, welches in den äußeren Wärmetauscher 7 strömt, wird darin gekühlt durch die Fahrt oder die Außenluft, welche durch das äußeren Gebläse 15 strömt, und wird danach kondensiert.
Das Kühlmittel, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, fließt von der Kühlmittelleitung 13A durch das Spulenventil 17, um nacheinander in die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 zu fließen. Dort wird das Kühlmittel unterkühlt.
Das Kühlmittel, welches aus der Unterkühlungseinheit 16 des äußeren Wärmetauschers 17 fließt, fließt durch das Rückschlagventil 18, um in die Kühlmittelleitung 13B zu gelangen, und erreicht das innere Expansionsventil 8 durch den inneren Wärmetauscher 19. Das Kühlmittel wird dekomprimiert durch das innere Expansionsventil 8 und fließt dann in den Wärmetauscher 9 um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, welche aus dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen wird, koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu diesem Zeitpunkt wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Eine Zirkulation wird wiederholt, bei der das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel durch den inneren Wärmetauscher 19 fließt und den Akkumulator 12 über die Kühlmittelleitung 13C erreicht, und fließt dort hindurch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird wieder beheizt in einem Prozess des Vorbeiströmens an dem Radiator 4 (eine Abstrahlungsfähigkeit ist geringer als die während des Heizens), wobei die Entfeuchtung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums durchgeführt wird.
Der Controller 32 steuert die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis einer Temperatur (die Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, welche durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 detektiert wird, und steuert die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis des oben erwähnten Hochdrucks des Kühlmittelkreislaufs R, um den Kühlmitteldruck (den Kühlmitteldruck PCI) des Radiators 4 zu steuern.
(5) Strömung des Kühlmittels in dem Kühlmodus
Als nächstes in dem Kühlmodus, öffnet der Controller 32 die Ventilstellung des äußeren Expansionsventil 6 vollständig in dem oben beschriebenen Zustand des Entfeuchtungs- und Kühlmodus.
Im Übrigen hat der Luftmischdämpfer 28 einen Zustand, in welchem die Luft nicht durch den Radiator 4 strömt. Jedoch ergeben sich auch keine Probleme, wenn ein wenig Luft vorbeiströmt.
Daher fließt das aus dem Kompressor 2 ausgelassene Kühlmittel hoher Temperatur und hohen Drucks in den Radiator 4. Da die Luft in dem Luftstromkanal 3 nicht durch den Radiator 4 geleitet wird, passiert das Kühlmittel lediglich den Radiator. Das Kühlmittel, welches aus dem Radiator 4 herausfließt, fließt durch die Kühlmittelleitung 13E, um das äußere Expansionsventil 6 zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt ist das äußere Expansionsventil 6 vollständig geöffnet, sodass das Kühlmittel durch das äußere Expansionsventil 6 fließt, um die Kühlmittelleitung 13J zu passieren, und fließt in den äußeren Wärmetauscher 7 wie es ist, worin das Kühlmittel gekühlt wird durch die Fahrt oder die Außenluft, welche durch das äußere Gebläse 15 eingeblasen wird, um zu kondensieren und zu verflüssigen. Das Kühlmittel, welches aus dem äußeren Wärmetauscher 7 herausfließt, fließt von der Kühlmittelleitung 13A durch das Spulenventil 17, um nacheinander in die Empfängertrocknereinheit 14 und die Unterkühlungseinheit 16 zu fließen. Dort wird das Kühlmittel unterkühlt.
Das Kühlmittel, welches aus der Unterkühlungseinheit 16 des äußeren Wärmetauschers 7 herausfließt, betritt die Kühlmittelleitung 13B durch das Rückschlagventil 18, und erreicht das innere Expansionsventil 8 durch den inneren Wärmetauscher 19. Das Kühlmittel wird durch das innere Expansionsventil 8 dekomprimiert und fließt daraufhin in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Da das Wasser in der Luft, welche von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen wird, durch den Wärmeabsorptionsbetrieb zu diesem Zeitpunkt, koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, wird die Luft gekühlt.
Eine Zirkulation wird wiederholt, bei der das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kühlmittel durch den inneren Wärmetauscher 19 fließt und den Akkumulator 12 über die Kühlmittelleitung 13C erreicht, und fließt dort durch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden. Die durch den Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft fließt nicht durch den Radiator 4, sondern wird aus dem Auslass 29 herausgeblasen in den Fahrzeuginnenraum, wodurch der Fahrzeug Innenraum gekühlt wird. In diesem Kühlungsmodus steuert der Controller 32 die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis einer Temperatur (die Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9, welche durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 detektiert wird.
(6) Wechsel des Betriebsmodus
Der Controller 32 berechnet den oben beschriebenen Zielwert der Auslasstemperatur TAO mit der folgenden Gleichung (I). Der Zielwert der Auslasstemperatur TAO ist ein Zielwert der Auslasstemperatur TAI, welches die Temperatur der Luft ist, die aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird. $TAO = (Tset - Tin) \times K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam))$

wobei Tset eine vorbestimmte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, welche durch die Klimaanlagen Bedieneinheit 53 eingestellt wird, Tin ist eine Temperatur der Fahrzeuginnenraumluft, welche durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 detektiert wird, K ist ein Koeffizient, und Tbal ist ein Balance Wert, welcher berechnet wird aus der vorbestimmten Temperatur Tset, einer Menge der Sonneneinstrahlung SUN, welche durch den Sonnenstrahlungssensor 51 detektiert wird, und der Außenlufttemperatur Tam, welche durch den Außenlufttemperatursensor 33 detektiert wird. Weiter wird im Allgemeinen der Zielwert der Auslasstemperatur TAO größer je kleiner die Außenlufttemperatur Tam ist, und der Zielwert der Auslasstemperatur TAO wird verringert mit steigender Außenlufttemperatur Tam.
Dann wählt der Controller 32 einen Betriebsmodus von den oben beschriebenen jeweiligen Betriebsmodi auf der Basis der Außenlufttemperatur Tam, welche durch den Außenlufttemperatursensor 33 detektiert wird und dem Zielwert der Auslasstemperatur TAO bei Betriebsstart.
(7) Hilfsheizung durch den Hilfsheizer
Darüber hinaus, wenn der Controller 32 beurteilt, dass die Heizungsfähigkeiten des Radiators 4 in dem Heizungsmodus nicht ausreichen, versorgt der Controller 32 den Hilfsheizer 23 mit Energie, um Wärme zu erzeugen, wodurch die Heizung durch den Hilfsheizer 23 ausgeführt wird. Wenn der Hilfsheizer 23 Wärme generiert, heizt der Hilfsheizer 23 weiter auch die Luft in dem Luftstromkanal 3, die durch den Radiator 4 strömt.
Folglich wenn die Heizungsfähigkeiten, die durch den Radiator 4 generiert werden können, zu knapp sind für die benötigten Heizungsfähigkeiten (berechnet aus einem Unterschied zwischen dem Zielwert der Radiator Temperatur TCO welche aus dem Zielwert der Auslasstemperatur TAO erhalten werden kann und der Wärmeabsorbertemperatur Te), der Hilfsheizer 23 ergänzt diesen Engpass der Heizungsfähigkeit. Im Übrigen wird der Hilfsheizer 23 in der vorliegenden Erfindung auch mit Energie versorgt in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, was nachfolgend im Detail beschrieben werden soll.
(8) Steuerung des Kompressors 2, des äußeren Expansionsventils 6 und des Hilfsheizers 23 in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus
Als nächstes soll eine Beschreibung gegeben werden für die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2, die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6, und die Energieversorgungssteuerung des Hilfsheizers 23 in dem oben beschriebenen Entfeuchtungs- und Heizmodus mit einer Bezugnahme auf die 3 bis 6. Der Controller 32 stellt in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus in dieser Ausführungsform einen normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus und einen Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus ein und führt diesen aus.
Wenn in einem automatischen Modus des Controllers 32 in einem Schritt S1 des Flussdiagramms der 6 angenommen wird, dass der Entfeuchtungs- und Heizmodus benötigt wird, beginnt der Controller 32 zu arbeiten (Betriebsstart) mit dem Betriebsmodus des Entfeuchtungs- und Heizmodus in Schritt S2. Als nächstes, in Schritt S3, bestimmt der Controller 32 ob die Wärmeabsorber Temperatur Te, welche durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 detektiert wird, einen voreingestellter vorbestimmten Wert Telo oder darunter, niedriger als einen Zielwert der Wärmeabsorbertemperatur TEO, annimmt, und ob dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit beibehalten wird. Danach, in Schritt S3, wenn die Bedingung, dass die Wärmeabsorbertemperatur Te den vorbestimmten Wert Telo oder darunter erreicht und dass die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, nicht gegeben ist, geht der Controller 32 weiter zu Schritt S9, um den normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus auszuführen.
(8 - 1) Normaler Entfeuchtungs- und Heizmodus
3 und 4 zeigen jeweils ein Kontrollblockdiagramm des Kompressors 2 und des äußeren Expansionsventils 6 in diesem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus. 3 ist ein Kontrollblockdiagramm des Controllers 32, welcher einen Zielwert, des Heizmodus und des normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, für die Anzahl der Umdrehungen (ein Kompressor Zielwert der Anzahl der Umdrehungen) TGNCh des Kompressors 2 bestimmt. Eine F/F (Feedforward) Kontrollmengenberechnungseinheit 58 des Controllers 32 berechnet eine F/F Kontrollmenge TGNChff des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors auf der Basis einer Außenlufttemperatur Tam, welche durch den Außenlufttemperatursensor 33 bestimmbar ist, eine Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläses 27, eine Luftmischdämpfer Position SW des Luftmischdämpfers 28, welche bestimmbar ist durch SW = (TAO - Te) / (TCI - Te), ein Zielwert des Unterkühlungsgrads TGSC d.h. ein Zielwert des Unterkühlungsgrads im Auslass des Radiators 4, der oben beschriebenen Zielwert der Radiator Temperatur TCO d.h. der Zielwert der Temperatur des Radiators 4 und der Zielwert des Radiatordrucks PCO das heißt der Zielwert des Drucks des Radiators 4.
Im Übrigen wechselt die Luftmischdämpferposition SW in einem Bereich zwischen 0 ≤ SW ≤ 1, wobei 0 einen voll geschlossenen Zustand der Luftmischung anzeigt, bei der die Luft nicht durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 strömt, und 1 einen voll geöffneten Zustand der Luftmischung anzeigt, bei dem die gesamte Luft in dem Luftstromkanal 3 durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 strömt.
Eine Zielwertberechnungseinheit 59 berechnet den Zielwert des Radiatordrucks PCO auf der Basis des oben beschriebenen Zielwerts des Unterkühlungsgrads TGSC und des Zielwerts der Radiator Temperatur TCO. Weiter berechnet eine F/B (Feedback) Kontrollmengen Berechnungseinheit 60 eine F/B Kontrollmenge TGNChfb des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors auf der Basis eines Zielwerts des Radiatordrucks PCO und des Radiatordrucks PCI d.h. des Kühlmitteldrucks des Radiators 4. Dann summiert ein Addierer 61 die F/F Kontrollmenge TGNCnff, welche durch die F/F Kontrollmengen Berechnungseinheit 58 berechnet wurde und TGNChfb, welche durch die F/B Kontrollmengen Berechnungseinheit 60 berechnet wurde. Eine Grenzwertsetzeinheit 62 fügt Grenzwerte hinzu für einen oberen Grenzwert der Steuerung (ECNpd Lim Hi) und einen unteren Grenzwert der Steuerung (ECNpd Lim Lo), und bestimmt dann die Ergebnisse davon als einen Zielwert für die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCh.
D.h. in diesem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus berechnet der Controller 32 den Zielwert der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCh und steuert die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2, sodass der Radiatordruck PCI den Zielwert des Radiatordrucks PCO erreicht, auf der Basis des Radiatordrucks PCI und des Zielwerts des Radiatordrucks PCO. Weiter, in dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus wird der Hilfsheizer 23 nicht mit Energie versorgt (OFF).
Als nächstes ist in 4 ein Kontrollblockdiagramm des Controllers 32 dargestellt, welcher einen Zielwert bestimmt für die Stellung (eine äußere Expansionsventil Zielstellung) TGECCVte des äußeren Expansionsventils 6 in dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus. Eine F/F Kontrollmengenberechnungseinheit 65 des Controller 32 berechnet eine F/F Kontrollmenge TGECCVteff der äußeren Expansionsventil Zielstellung auf der Basis des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO des Wärmeabsorbers 9, des Zielwerts der Radiator Temperatur TCO, eine Luftvolumenmasse Ga der Luft, und der Außenlufttemperatur Tam.
Weiter berechnet eine F/B Kontrollmengenberechnungseinheit 63 eine F/B Konrollmenge TGECCVtefb der äußeren Expansionsventil Zielstellung auf der Basis des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO und der Wärmeabsorber Temperatur Te. Dann summiert ein Addierer 66 die F/F Kontrollmenge TGECCVteff, welche durch die F/F Kontrollmengen Berechnungseinheit 65 berechnet wurde und die F/B Kontrollmenge TGECCVtefb, welche durch die F/B Kontrollmengen Berechnungseinheit 63 berechnet wurde. Eine Grenzwertsetzeinheit 67 fügt Grenzwerte hinzu eines oberen Grenzwerts der Steuerung (ECCVteLimHi) und eines unteren Grenzwerts der Steuerung (ECCVteLimLo), und bestimmt dann ein Ergebnis davon als die äußere Expansionsventil Zielstellung TGECCVte.
D.h. in diesem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus, berechnet der Controller 32 die äußere Expansionsventil Zielstellung TGECCVte und kontrolliert die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6, sodass die Wärmeabsorber Temperatur Te den Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO erreicht, auf der Basis der Wärmeabsorber Temperatur Te und des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO. In diesem Fall, wenn die Wärmeabsorber Temperatur Te größer ist als der Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO, wird die äußere Expansionsventil Zielstellung TGECCVte klein, und die Ventilstellung des äußeren Expansionsventil 6 wird reduziert, um eine Kühlmittelmenge, die durch die Kühlmittelleitungen 13F und 13B in den Wärmeabsorber 9 fließt, zu erhöhen. Umgekehrt wird die äußere Expansionsventil Zielstellung TGECCVte groß, wenn die Wärmeabsorber Temperatur Te niedriger ist als der Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO, und die Ventilstellung des äußeren Expansionsventil 6 wird erweitert, um die Kühlmittelmenge, die in den Wärmeabsorber 9 fließt, zu reduzieren.
In dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus wird der Controller 32 daher, wenn die Wärmeabsorber Temperatur Te kleiner wird als der Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO, die äußere Expansionsventil Zielstellung vergrö-ßern, die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 erweitern, und die Kühlmittelmenge, die durch die Kühlmittelleitung 13F und 13B in den Wärmeabsorber 9 fließt, reduzieren. Jedoch wird beispielsweise, wenn die Außenlufttemperatur geringer wird, die Temperatur der Luft, die in den Wärmeabsorber 9 fließt, ebenfalls geringer. Daher wird, auch wenn die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 maximal wird (eine maximale Position der Steuerung), die Temperatur (die Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 geringer als der Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO.
In dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus, wird wenn die Wärmeabsorber Temperatur Te geringer wird, auch in einem Zustand bei dem die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf die maximale Position der Steuerung eingestellt wird, und die Wärmeabsorber Temperatur den oben beschriebenen vorbestimmten Wert Telo oder darunter erreicht, und dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit beibehalten wird, der Controller weitergehen von Schritt S3 zu Schritt S4, um die Steuerung des Kompressors 2 zu ändern zu einer Steuerung basierend auf der Wärmeabsorber Temperatur Te wie nachfolgend beschrieben wird und betreibt (ON) den Hilfsheizer 23 in Schritt S5.
Als nächstes bestimmt der Controller 32 ob die Auslasstemperatur TAI, welche durch den Auslasstemperatursensor 41 detektiert wird, als Zielwert der Auslasstemperatur TAO verwendet werden kann. Wenn bestimmt wird das dies bestätigt wird, geht der Controller 32 weiter zu Schritt S10, um in den Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus umzuschalten.
(8 - 2) Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus
5 ist ein Kontrollblockdiagramm des Controllers 32, welcher in diesem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus einen Zielwert für die Anzahl der Umdrehungen (einen Zielwert der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors) TGNCc des Kompressors 2 bestimmt. Eine F/F Kontrollmengenberechnungseinheit 68 des Controllers 32 berechnet eine F/F Kontrollmenge TGNCcff des Zielwerts für die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis der Außenlufttemperatur Tam, der Gebläsespannung BLV und des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO d.h. der Zielwert der Temperatur des Wärmeabsorbers 9.
Weiter berechnet eine F/B Kontrollmengenberechnungseinheit 64 eine F/B Kontrollmenge TGNCcfb des Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors auf der Basis des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO und der Wärmeabsorber Temperatur Te. Dann summiert ein Addierer 69 die F/F Kontrollmenge TGNCcff, welche durch die F/F Kontrollmenge Berechnungseinheit 68 berechnet wurde, und die F/B Kontrollmenge TGNCcfb, welche durch die F/B Kontrollmengen Berechnungseinheit 64 berechnet wurde. Eine Grenzwertsetzeinheit 70 fügt Grenzwerte hinzu eines oberen Grenzwerts der Steuerung (ECNte Lim Hi) und eines unteren Grenzwerts der Steuerung (ECNte Lim Lo), und bestimmt dann ein Ergebnis davon als einen Zielwert für die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCc. In dem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus steuert der Controller 32 die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis dieses Zielwerts der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCc.
D.h. in diesem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus berechnet der Controller 32 den Zielwert der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors TGNCc und steuert die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2, auf der Basis der Wärmeabsorber Temperatur Te und des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO, sodass die Wärmeabsorber Temperatur Te den Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO erreicht. Im Übrigen hält der Controller 32 die Ventilposition des äußeren Expansionsventils 6 aufrecht auf einer maximalen Position der Steuerung.
Darüber hinaus steuert der Controller 32 auf diese Weise die Anzahl der Umdrehungen NC des Kompressors 2 auf der Basis der Wärmeabsorber Temperatur, und daher nimmt der Druck (der Radiatordruck PCI) des Radiators 4 seinen natürlichen Verlauf. In diesem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus versorgt der Controller 32 daher den Hilfsheizer 23 mit Energie, um Wärme zu erzeugen. Folglich wird die Luft, welche durch den Radiator 4 strömt, geheizt durch den Hilfsheizer 23 und fließt dann in Richtung des Auslasses 29.
Zusätzlich steuert der Controller 32 die Energieversorgung des Hilfsheizers 23 auf der Basis des Zielwerts der Radiator Temperatur TCO (= der Zielwert der Auslasstemperatur TAO), welche einen Zielwert der Temperatur der Luft, welche in Richtung des Auslasses 29 fließt, darstellt. Das heißt der Controller 32 steuert die Energieversorgung des Hilfsheizers 23 auf der Basis der Hilfsheizer Temperatur TSH, welche durch den Hilfsheizer Temperatursensor 50 detektiert wird, und des Zielwerts der Radiator Temperatur TCO, wodurch die Wärmeerzeugung des Hilfsheizers 23 gesteuert wird, sodass die Hilfsheizer Temperatur TSH den Zielwert der Radiator Temperatur TCO erreicht. Folglich wird verhindert, dass die Temperatur (die Auslasstemperatur TCO gibt) der Luft, die aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen werden soll, fällt.
(8 - 3) Rückkehr in den normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus
Im Übrigen steigt in diesem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus auch der Radiatordruck PCI, wenn die Außenlufttemperatur steigt. Während der Ausführung des Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus kehrt der Controller 32 in den oben beschriebenen normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus zurück, wenn der Radiatordruck PCI, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, größer wird als ein vorbestimmter Druck PCIhi, welcher größer ist als der Zielwert des Radiatordrucks PCO, und dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit beibehalten wird.
In der Ausführungsform wird daher in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, wenn die Wärmeabsorber Temperatur Te auf oder unter einen vorbestimmten Wert abfällt, auch wenn der Controller eine Steuerung durchführt, um die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf eine maximale Position anzupassen, wenn der Controller 32 den normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um den Betrieb des Kompressors auf der Basis des Radiatordrucks PCI zu steuern und die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis der Wärmeabsorber Temperatur Te zu steuern, von dem Controller auf den Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus geschaltet, um den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Wärmeabsorber Temperatur Te zu steuern und durch den Hilfsheizer 23 Wärme zu generieren. Daher, wenn der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers 9 nicht an der Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 in dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus gehemmt werden kann aufgrund des Abfalls der Außenlufttemperatur, oder Ähnlichem, schaltet der Controller in den Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus um, um die Wärmeabsorber Temperatur Te durch die Betriebssteuerung des Kompressors 2 zu steuern, um es somit zu ermöglichen, den Temperaturabfall des Wärmeabsorbers zu verhindern.
Andererseits, wenn der Betrieb des Kompressors 2 in Übereinstimmung mit der Wärmeabsorber Temperatur Te gesteuert wird, kann der Radiatordruck PCI nicht gesteuert werden, aber es ist dennoch möglich die Temperatur (Auslasstemperatur TAI) der Luft die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen werden soll aufrechtzuerhalten in dem durch den Hilfsheizer 23 Wärme generiert wird. Aufgrund dessen ist es möglich, ein Verdampfungsdruckeinstellventil wegzulassen, welches bis dahin auf der Kühlmittelauslassseite des Wärmeabsorbers vorgesehen war, und eine komfortable Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginnenraums und eine Kostenreduktion können erreicht werden.
(9) Betrieb des Fensterheizers 35 während des Nichterreichens einer Auslasstemperatur und Steuerungswechsel auf den Heizmodus
Wie oben beschrieben steuert der Controller dabei, in dem Hilfsheizer Entfeuchtungs- und Heizmodus, die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis der Wärmeabsorber Temperatur Te und des Zielwerts der Wärmeabsorber Temperatur TEO und steuert die Wärmeerzeugung durch den Hilfsheizer 23 auf der Basis der Hilfsheizer Temperatur TSH und des Zielwerts der Radiator Temperatur TCO. Jedoch kann, beispielsweise wenn die Außenlufttemperatur weiter abgesenkt wird, die Auslasstemperatur TAI nicht aufrechterhalten werden auch wenn die Menge der erzeugten Wärme durch den Hilfsheizer 23 auf einen Maximalwert eingestellt wird, und fällt unter einen Zielwert der Auslasstemperatur TAO ab.
Wenn in dem Hilfsheizer Entfeuchtungs- und Heizmodus die Auslasstemperatur TAI abfällt, auch wenn der Hilfsheizer 23 Wärme generiert, die Auslasstemperatur den Zielwert der Auslasstemperatur TAO nicht erreichen kann (Nichterreichen), geht der Controller 32 weiter von Schritt S6 zu Schritt S7, um den Fensterheizer 35 Wärme generieren zu lassen und schaltet den Betriebsmodus in den Heizmodus in Schritt S8.
Daraufhin wird der Kühlmittelkreislauf R in den oben beschriebenen Fluss des Heizmodus geändert, und die Steuerung des Kompressors 2 und des äußeren Expansionsventils 6 wird ebenfalls geändert auf die Steuerung in dem Heizungsmodus. Das heißt der Controller 32 steuert die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis des Zielwerts des Radiatordrucks PCO und des Radiatordrucks PCI und steuert die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis der Radiatortemperatur TCI und des Radiatordrucks PCI, um den Unterkühlungsgrad (SC) des Kühlmittels in dem Auslass des Radiators 4 zu steuern.
Weiterhin wird der Fensterheizer 35 betrieben um die Frontscheibe 30 zu beheizen. Auf der Basis der Temperatur des Fensterheizers 35, welcher durch den Fensterheizer Temperatursensor 40 detektiert wird, steuert der Controller 32 die Energieversorgung des Fensterheizers 35, sodass die Temperatur eine Temperatur wird, bei der das Beschlagen der Frontscheibe verhindert oder unterdrückt werden kann. Folglich kann auch das Beschlagen der Frontscheibe 30 verhindert oder unterdrückt werden, während der Fahrzeuginnenraum geheizt wird.
7 zeigt einen Unterschied zwischen den Leistungen des Kompressors 2 und des Hilfsheizers 23 in den Fällen, wenn der Zielwert der Auslasstemperatur TAO beispielsweise 40°C ist, wird dies in dem Hilfsheizer Entfeuchtungs- und Heizmodus des Entfeuchtungs- und Heizmodus erreicht und in dem Heizmodus erreicht. Der Wärmeabsorber 9 absorbiert Wärme des Kühlmittels in dem Hilfsheizer Entfeuchtungs- und Heizmodus welcher in dem oberen Bereich der 7 gezeigt ist. Daher, wenn die Temperatur der Luft, welche von dem Ansauganschluss 25 angesaugt wird, 5°C ist, wird die Temperatur abgesenkt auf beispielsweise 1,5 °C, indem die Luft durch den Wärmeabsorber 9 strömt. Die Temperatur wird erhöht auf, 12°C durch den Radiator 4 und muss weiter auf 40°C erhöht werden, durch den Hilfsheizer 23. Zu diesem Zeitpunkt ist die Leistung des Kompressors 2 beispielsweise 0,5 kW und die Leistung des Hilfsheizers 23 ist beispielsweise 2,5 kW und daher ist die Gesamtleistung erhöht auf etwa 3,0 kW. Das heißt, es wird entsprechend ein Hochleistungshilfsheizer 23 benötigt.
Andererseits, da in dem Heizmodus, der in dem unteren Bereich der 7 dargestellt ist, das Kühlmittel nicht in den Wärmeabsorber 9 fließt, wird die Temperatur der Luft, welche durch den Wärmeabsorber 9 strömt, ebenfalls 5 °C, wenn die Temperatur der Luft, welche an dem Ansauganschluss 25 angesaugt wird, 5 °C ist. Da die Temperatur auf 40°C erhöht werden kann durch den Radiator 4 gibt es keinen Grund den Hilfsheizer 23 mit Energie zu versorgen. D.h. zu diesem Zeitpunkt ist die Leistung des Kompressors 2 beispielsweise 1,5 kW und die Leistung des Hilfsheizers 23 ist 0 kW und daher ist die Gesamtleistung abgesenkt auf etwa 1,5 kW. Da die Leistung des Fensterheizers 35 niedrig ist verglichen mit der des Hilfsheizers 23 oder ähnlichen, erreicht die Leistung nicht den Unterschied zwischen der Gesamtleistung 3,0 kW in dem Hilfsheizung Entfeuchtungs- und Heizmodus und den 1,5 kW in dem Heizmodus. Folglich kann es so verstanden werden, dass der Energieverbrauch ebenfalls reduziert ist, wenn der Betrieb in dem Heizmodus durchgeführt wird, um den Fensterheizer 35 zu betreiben.
Im Übrigen, nach einem solchen Wechsel in den Betrieb in dem Heizmodus und die Aktivierung des Fensterheizers 35, steigt beispielsweise auch der Radiatordruck PCI wenn die Außenlufttemperatur steigt. Wenn der Radiatordruck PCI, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, größer wird als der oben beschriebene vorbestimmte Druck PCIhi, welcher größer ist als der Zielwert des Radiatordrucks PCO, und dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit beibehalten wird, kehrt der Controller 32 in den Entfeuchtungs- und Heizmodus zurück.
Wie oben im Detail beschrieben wird, aktiviert in dieser Ausführungsform der Controller den Fensterheizer 35, um in den Heizmodus umzuschalten, wenn die Auslasstemperatur TAI, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, es nicht ermöglicht, den Zielwert der Auslasstemperatur TAO (Zielwert) zu erreichen, in dem Hilfsheizer Entfeuchtungs- und Heizmodus des Entfeuchtungs- und Heizmodus, wenn der Fensterheizer 35 zum Heizen der Frontscheibe 30 des Fahrzeuges vorgesehen ist. Daher, unter der Bedingung dass es nicht möglich ist, die Auslasstemperatur TAI die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird auf den Zielwert der Auslasstemperatur TAO zu setzen, wegen des Abfalls der Außenlufttemperatur oder ähnlichem, wird der Betriebsmodus auf den Heizmodus umgeschaltet, und die Frontscheibe 30 des Fahrzeugs kann durch den Fensterheizer 35 beheizt werden, während die Auslasstemperatur TAI welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird auf dem Zielwert der Auslasstemperatur TAO belassen wird. Daher kann das Beschlagen der Frontscheibe 30 des Fahrzeugs ebenfalls effizient verhindert oder unterdrückt werden während der Fahrzeuginnenraum komfortabel geheizt wird.
Insbesondere, da es in dieser Ausführungsform nicht nötig ist, eine Hochleistungsvariante des Hilfsheizers 23 zu verwenden, kann das Beschlagen der Frontscheibe 30 des Fahrzeugs effizient verhindert oder unterdrückt werden. Dann kann aus diesen Gründen das Verdampfungsdruckeinstellungsventil, welches bis dahin auf der Kühlmittelauslassseite des Wärmeabsorbers 9 vorgesehen war, weggelassen werden und eine Kostenreduktion kann ebenfalls erreicht werden.
[Ausführungsform 2]
Als nächstes zeigen 8 und 9 jeweils ein schematisches Diagramm einer Klimaanlage für Fahrzeuge 1 einer anderen Ausführungsform auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird. Im Fall dieser Ausführungsform ist kein Hilfsheizer 23 vorgesehen. Die weitere Beschaffenheit ist ähnlich wie die in 1. Weiterhin ändert und führt ein Controller 32 auf ähnliche Weise einen Heizmodus, einen Entfeuchtungs- und Heizmodus, einen internen Umluft Modus, einen Entfeuchtungs- und Kühlmodus, und einen Kühlmodus aus. Die Steuerung des Kühlmittelflusses und der Geräte, wie den Kompressor 2, das äußere Expansionsventil 6, das innere Expansionsventil 8, und jedes Spulenventil oder Ähnliches, in jedem Betriebsmodus ist ebenfalls ähnlich, aber ihre Steuerung wird wegen des nicht vorhandenen Hilfsheizers 23 nicht ausgeführt.
(10) Betrieb des Fensterheizers 35 während Nichterreichens der Auslasstemperatur dieser Ausführungsform und Umschalten der Steuerung auf den Heizungsmodus
Als nächstes soll mit Bezug auf die 9 eine Beschreibung der Steuerung gegeben werden, wenn im Falle dieser Ausführungsform in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus eine Auslasstemperatur nicht erreicht wird. Auch in diesem Fall, wenn der Entfeuchtungs- und Heizmodus in Schritt 1 benötigt wird, startet der Controller 32 in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus in Schritt S2. Als nächstes in diesem Fall bestimmt der Controller in Schritt S6A ob eine Auslasstemperatur TAI nicht auf einen Zielwert der Auslasstemperatur TAO gesetzt werden kann (nicht erreichen). Wenn bestimmt wird, dass die Auslasstemperatur TAI den Zielwert der Auslasstemperatur TAO erreichen kann, geht der Controller weiter zu Schritt S9A um den Entfeuchtungs- und Heizmodus auszuführen.
Andererseits wird in ähnlicher Weise auch in einem Zustand in dem die Außenlufttemperatur absinkt und eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf eine maximale Stellung der Steuerung gesetzt wird, wenn die Temperatur (eine Wärmeabsorber Temperatur Te) des Wärmeabsorbers 9 unter einen Zielwert der Wärmeabsorber Temperatur TEO abfällt und dabei scheitert die Auslasstemperatur TAI aufrecht zu erhalten, und daher die Auslasstemperatur TAI niedriger wird als der Zielwert der Auslasstemperatur TAO (nicht erreichen) geht der Controller 32 weiter zu Schritt S7A, um den Fensterheizer 35 Wärme generieren zu lassen und schaltet den Betriebsmodus in den Heizmodus um, in Schritt S8A.
Nachfolgend wird in einer ähnlichen Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform der Kühlmittelkreislauf R geändert auf einen Fluss in dem Heizmodus, und die Steuerung des Kompressors 2 des äußeren Expansionsventils 6 wird ebenfalls geändert auf eine Steuerung in dem Heizmodus. D.h. auch in diesem Fall, der Controller 32 steuert die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 auf der Basis eines Zielwerts des Radiatordrucks PCO und eines Radiatordrucks PCI und steuert die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis einer Radiator Temperatur TCI und des Radiatordrucks PCI und steuert dadurch einen Unterkühlungsgrad (SC) des Kühlmittels in einem Auslass des Radiators 4.
Weiterhin wird der Fensterheizer 35 betrieben, um die Frontscheibe 30 zu beheizen. Auf der Basis der Temperatur des Fensterheizers 35, welche durch den Fensterheizer Temperatursensor 40 detektiert wird, steuert der Controller 32 die Energieversorgung des Fensterheizers 35, sodass die Temperatur eine Temperatur wird, bei der das Beschlagen der Frontscheibe 30 verhindert oder unterdrückt werden kann. Folglich kann das Beschlagen der Frontscheibe auch verhindert oder unterdrückt werden, während der Fahrzeuginnenraum geheizt wird.
Im Übrigen steigt, nach einem solchen Wechsel des Betriebsmodus in den Heizmodus und der Aktivierung des Fensterheizers 35, beispielsweise auch der Radiatordruck PCI, wenn die Außenlufttemperatur steigt. Wenn der Radiatordruck PCI, welcher durch den Radiatordrucksensor 47 detektiert wird, größer wird als der oben beschriebene vorbestimmte Druck PCIhi, welcher größer ist als ein Zielwert des Radiatordrucks PCO, und dessen Zustand wird für eine vorbestimmte Zeit beibehalten, kehrt der Controller 32 zurück in den Entfeuchtungs- und Heizungsmodus wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
Auch in dieser Ausführungsform, wenn es nicht möglich ist, die Auslasstemperatur TAI, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, auf einen Zielwert der Auslasstemperatur TAO (Zielwert) zu setzen in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus wenn der Fensterheizer 35 zum Heizen der Frontscheibe 30 des Fahrzeugs vorgesehen ist, aktiviert der Controller den Fensterheizer 35, um in den Heizmodus umzuschalten. Daher, unter der Bedingung, dass es nicht möglich ist, die Auslasstemperatur TAI, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, auf den Zielwert der Auslasstemperatur TAO zu setzen wegen eines Abfalls der Au-ßenlufttemperatur oder ähnlichem wird der Betriebsmodus in den Heizmodus gewechselt, und die Frontscheibe 30 des Fahrzeugs kann durch den Fensterheizer 35 beheizt werden, während die Auslasstemperatur TAI, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, auf dem Zielwert der Auslasstemperatur TAO gehalten wird. Folglich kann das Beschlagen der Frontscheibe 30 des Fahrzeugs ebenfalls effizient verhindert oder unterdrückt werden, während der Innenraum des Fahrzeugs komfortabel geheizt wird.
Da es nicht nötig ist, ein Hochleistungshilfsheizergerät vorzusehen, um die Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, zu heizen, kann das Beschlagen der Frontscheibe des Fahrzeugs effizient verhindert oder unterdrückt werden. Dies ist effizient, wenn der Betrieb des Kompressors 2 auf der Basis des Radiatordrucks PCI gesteuert wird, in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus und dem Heizmodus wie in der Ausführungsform, und insbesondere effizient, wenn eine Kühlmittelleitung 13F (Bypassleitung) vorgesehen ist, und die Ventilstellung des äußeren Expansionsventils 6 auf der Basis der Wärmeabsorber Temperatur Te gesteuert wird in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus.
Weiterhin kann in ähnlicher Weise ein Verdampfungsdruckeinstellungsventil, welches bis dahin auf der Kühlmittelauslassseite des Wärmeabsorbers vorgesehen war, weggelassen werden und eine Kostenreduktion kann somit ebenfalls erreicht werden.
Im Übrigen ist die Ausgestaltung des Kühlmittelkreislaufs R nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen dessen verändert werden, was nicht vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abweicht. Weiter beinhaltet die Erfindung von Anspruch 1 außerdem, wenn der Heizmodus jeder oben beschriebenen Ausführungsform und der Entfeuchtungs-und Heizmodus eingestellt und ausgeführt werden, bei denen sämtliches Kühlmittel durch den Wärmeabsorber 9 fließt und Wärme absorbiert wird, in Übereinstimmung mit dem Fluss ähnlich in dem oben beschriebenen internen Umluft Modus ohne das Kühlmittel zu verteilen, wodurch Wärme in dem Radiator 4 abgestrahlt wird in jeder der 1 und 8. Das heißt in diesem Fall wird ein Kreislauf ähnlich dem Fluss des Kühlmittels in dem oben beschriebenen internen Umluft Modus der Entfeuchtungs- und Heizmodus in der vorliegenden Erfindung.
Auch in diesem Fall, genau wie in jeder oben beschriebenen Ausführungsform, in dem Heizmodus und dem Entfeuchtungs- und Heizmodus wird die Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 2 gesteuert auf der Basis des Radiatordrucks PCI und des Zielwerts des Radiatordrucks PCO, aber der Kompressor 2 kann auch gesteuert werden durch die Radiator Temperatur TCI und den Zielwert der Radiator Temperatur TCO und kann gesteuert werden durch die Auslasstemperatur TAI und den Zielwert der Auslasstemperatur TAO. Jedoch wenn der Kompressor 2 auf der Basis des Radiatordrucks PCI gesteuert wird, wie bei der obigen Ausführungsform, wird die Kontrollierbarkeit zufriedenstellend.
Außerdem kann der Kompressor 2, auch in dem Heizmodus und dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus der obigen Ausführungsform 1 und dem Heizmodus, und dem Entfeuchtungs- und Heizmodus der Ausführungsform 2 auf der Basis der Radiatortemperatur TCO und des Zielwerts der Radiator Temperatur TCO gesteuert werden, ohne auf dem Radiatordruck PCI zu basieren, und kann gesteuert werden auf der Basis der Auslasstemperatur TAI und des Zielwerts der Auslasstemperatur TAO. Jedoch in ähnlicher Weise, wenn der Kompressor 2 auf der Basis des Radiatordrucks PCI und des Zielwerts des Radiatordrucks PCO gesteuert wird, wie in der Ausführungsform, wird die Kontrollierbarkeit zufriedenstellend.
Weiterhin, auch wenn die Beschreibung für den Fall gegeben wurde, dass in jeder Ausführungsform die Frontscheibe 30 des Fahrzeugs, in welcher das Beschlagen am problematischsten ist während der Fahrt, durch den Fensterheizer 35 beheizt wird, kann ein Fahrzeugfenster, welches zur Anwendung kommt, nicht nur auf die Frontscheibe 30 der Ausführungsform angewendet werden, sondern auch auf eine Heckscheibe und ein Seitenfenster zusätzlich zu der Frontscheibe 30. Im Übrigen ist für den Fall der Heckscheibe ein Fensterheizgerät aus einem elektrischen Heizdraht aufgebaut welche als beheizbare Heckscheibe bekannt ist.
Zusätzlich kann die Wärmeerzeugung durch den Fensterheizer 35 gesteuert werden auf der Basis der Temperatur, welche durch den Fensterheizer Temperatursensor 40 in dieser Ausführungsform detektiert wird, jedoch ist der Fensterheizer 35 nicht limitiert auf diese Steuerung. Diese Steuerung zur Erzeugung einer vorbestimmten Menge von Wärme Erzeugung durch die normale Energieversorgung oder unterbrochene Energieversorgung ist ebenfalls effizient. Weiter in dieser Ausführungsform ist der Fensterheizer 35 aus einem Heizdraht aufgebaut (elektrischer Heizdraht) welcher in der Frontscheibe 30 beinhaltet ist, aber ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das Fensterheizgerät aus einem beschlagungsunterdrückenden Gerät oder ähnlichem aufgebaut sein, um heiße Luft, welche durch einen elektrischen Heizer beheizt wurde, auf die innere und äußere Oberfläche der Frontscheibe 30 zu blasen.
Weiter in der ersten Ausführungsform wurde eine Beschreibung gegeben für die Bereitstellung eines Hilfsheizers 23 welcher aufgebaut ist aus einem PTC Heizer in dem Luftstromkanal 3, jedoch ist der Hilfsheizer 23 nicht darauf beschränkt. Ein Wasser Luftwärmetauscher ist in dem Luftstromkanal 3 angeordnet und Wasser, welches durch einen Heizer beheizt wurde, kann durch diesen Wasser Luftwärmetauscher zirkulieren durch einen Zirkulationskreis um die Luft die in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird zu heizen.
Zusätzlich wurde jede oben beschriebene Ausführungsform beschrieben in dem die jeweiligen Betriebsmodi beispielhaft gewechselt wurden zwischen dem Heizmodus, dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, dem internen Umluft Modus, dem Entfeuchtungs- und Kühlmodus, und dem Kühlmodus, aber sie sind nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist effizient in einer Klimaanlage für Fahrzeuge, welche zumindest den Heizmodus und den Entfeuchtungs- und Heizmodus wechselt und ausführt.
Bezugszeichentabelle

1: Klimaanlage für Fahrzeuge
2: Kompressor
3: Luftstromkanal
4: Radiator
6: äußeres Expansionsventil
7: äußerer Wärmetauscher
8: inneres Expansionsventil
9: Wärmeabsorber
10: HVAC Einheit
12: Akkumulator
13: Kühlmittelleitung
13A, 13B, 13C, 13D, 13E, 13J: Kühlmittelleitung
13F: Kühlmittelleitung (Bypassleitung)
14: Empfängertrocknereinheit
15: äußeres Gebläse
16: Unterkühlungseinheit
17: Spulenventil
18: Rückschlagventil
19: innerer Wärmetauscher
21: Spulenventil
22: Spulenventil (Öffnung Schließungsventil)
23: Hilfsheizer (Hilfsheizgerät)
25: Ansauganschluss
26: Ansaugwechseldämpfer
27: Innenraumgebläse
28: Luftmischdämpfer
29: Auslass
30: Frontscheibe (Fenster)
31: Auslasswechseldämpfer
32: Controller (Kontroll Einheit)
33: Außenlufttemperatursensor
34: Außenluft Feuchtigkeitssensor
35: Fensterheizer (Fensterheizgerät)
36: HVAC Ansaug Temperatur Sensor
37: Innenraumlufttemperatursensor
38: Innenraum Luft Feuchtigkeitssensor
39: Innenraumluft CO₂ Konzentrationssensor
40: Fensterheizer Temperatursensor
41, 43: Auslasstemperatursensor
42: Auslassdrucksensor
44: Ansaugdrucksensor
46: Radiatortemperatursensor
47: Radiatordrucksensor
48: Wärmeabsorbertemperatursensor
49: Wärmeabsorber Drucksensor
50: Hilfsheizer Temperatursensor
51: Sonnenstrahlungssensor
52: Geschwindigkeitssensor
53: Klimaanlagen Bedieneinheit
54: äußerer Wärmetauschertemperatursensor
56: äußerer Wärmetauscherdrucksensor
58, 65, 68 F/F: Kontrollmengen Berechnungseinheit
59: Zielwertberechnungseinheit
60, 63, 64 F/B: Kontrollmengen Berechnungseinheit
61, 66, 69: Addierer
62, 67, 70: Grenzwertsetzeinheit
R: Kühlmittelkreislauf.

Claims

Ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge aufweisend: einen Kompressor (2) zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal (3) durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt; einen Radiator (4) durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird, einen Wärmeabsorber (9) durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird, einen äußeren Wärmetauscher (7), der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist zur Wärmeabsorption des Kühlmittels, ein Fensterheizgerät (35), um ein Fenster (30) des Fahrzeuges zu heizen, und eine Kontrolleinheit (32), wobei die Kontrolleinheit (32) einen Entfeuchtungs- und Heizmodus einstellt und ausführt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird, in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber (9) Wärme absorbiert, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen, wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit (32), wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, einen Zielwert nicht erreicht, das Fensterheizgerät (35) aktiviert und in einen Heizmodus wechselt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher (7) Wärme absorbiert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in dem Heizmodus und dem Entfeuchtungs- und Heizmodus, die Kontrolleinheit (32) den Betrieb des Kompressors (2) auf Basis eines Drucks des Radiators (4) steuert.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge aufweisend: einen Kompressor (2) zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal (3), durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt; einen Radiator (4) durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird, einen Wärmeabsorber (9), durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, gekühlt wird, einen äußeren Wärmetauscher (7) der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist zur Wärmeabsorption des Kühlmittels, ein äußeres Expansionsventil (6) zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den äußeren Wärmetauscher (7) fließt, eine Bypassleitung (13F), welche parallel zu einer Serienschaltung des äußeren Wärmetauschers (7) und des äußeren Expansionsventils (6) angeschlossen ist, ein inneres Expansionsventil (8) zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den Wärmeabsorber (9) fließt, ein Fensterheizgerät (35) zum Heizen eines Fensters (30) des Fahrzeugs, und eine Kontrolleinheit (32), wobei die Kontrolleinheit (32) einen Entfeuchtungs- und Heizmodus einstellt und ausführt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird, in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen verteilt wird, wobei ein Anteil des Kühlmittels von der Bypassleitung (13F) durch das innere Expansionsventil (8) in den Wärmeabsorber (9) fließt und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber (9) Wärme absorbiert und das restliche Kühlmittel durch das äußere Expansionsventil (6) in den äußeren Wärmetauscher (7) fließt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher (7) Wärme absorbiert, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen, wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit (32) den Betrieb des Kompressors (2) auf Basis eines Drucks des Radiators (4) steuert und eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils (6) auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers (9) steuert und die Kontrolleinheit (32), wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, einen Zielwert nicht erreicht, das Fensterheizgerät (35) aktiviert und in einen Heizmodus wechselt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird, in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen durch das äußere Expansionsventil (6) in den äußeren Wärmetauscher (7) strömt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher (7) Wärme absorbiert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Fahrzeuge aufweisend: einen Kompressor (2) zum Komprimieren eines Kühlmittels, einen Luftstromkanal (3), durch welchen Luft zur Versorgung eines Fahrzeuginnenraums strömt; einen Radiator (4) durch den das Kühlmittel Wärme abstrahlen kann, wobei die Luft, die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt, geheizt wird, einen Wärmeabsorber (9) durch den das Kühlmittel Wärme absorbieren kann, wobei die Luft die durch den Luftstromkanal (3) den Innenraum des Fahrzeugs versorgt gekühlt wird, einen äußeren Wärmetauscher (7) der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist zur Wärmeabsorption des Kühlmittels, ein äußeres Expansionsventil (6) zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den äußeren Wärmetauscher (7) fließt, eine Bypassleitung (13F), welche parallel zu einer Serienschaltung des äußeren Wärmetauschers (7) und des äußeren Expansionsventils (6) angeschlossen ist, ein inneres Expansionsventil (8) zur Dekompression des Kühlmittels, welches in den Wärmeabsorber (9) fließt, ein Hilfsheizgerät (23) zum Heizen der Luft, welche durch den Luftstromkanal (3) den Fahrzeuginnenraum versorgt, ein Fensterheizgerät (35) zum Heizen eines Fensters (30) des Fahrzeugs, und eine Kontrolleinheit (32), wobei die Kontrolleinheit (32) einen Entfeuchtungs- und Heizmodus einstellt und ausführt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird, in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen verteilt wird, wobei ein Anteil des Kühlmittels von der Bypassleitung (13F) durch das innere Expansionsventil (8) in den Wärmeabsorber (9) fließt und das Kühlmittel in dem Wärmeabsorber (9) Wärme absorbiert und das restliche Kühlmittel durch das äußere Expansionsventil (6) in den äußeren Wärmetauscher (7) fließt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher (7) Wärme absorbiert, um eine Entfeuchtung und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen, wobei in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit (32) einen normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus ausführt, um den Betrieb des Kompressors (2) auf der Basis eines Drucks des Radiators (4) zu steuern und eine Ventilstellung des äußeren Expansionsventils (6) auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers (9) zu steuern, und in dem normalen Entfeuchtungs- und Heizmodus, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers (9) auf oder unter einen vorbestimmten Wert abgesenkt wird, auch durch die Steuerung des äußeren Expansionsventils (6), die Kontrolleinheit (32) auf einen Hilfsheizungs Entfeuchtungs- und Heizmodus umschaltet, um den Betrieb des Kompressors (2) auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers (9) zu steuern und das Hilfsheizgerät (23) zu aktivieren und wobei in dem Hilfsheizungs Entfeuchtungs- und Heizmodus die Kontrolleinheit (32), wenn die Temperatur der Luft, welche in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, einen Zielwert nicht erreicht, das Fensterheizgerät (35) aktiviert und in einen Heizmodus wechselt, bei dem das Kühlmittel, welches aus dem Kompressor (2) ausgelassen wird in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt, das Kühlmittel nach dem Wärmeabstrahlen durch das äußere Expansionsventil (6) in den äußeren Wärmetauscher (7) strömt und das Kühlmittel in dem äußeren Wärmetauscher (7) Wärme absorbiert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei in dem Heizmodus die Kontrolleinheit (32) den Betrieb des Kompressors (2) auf der Basis des Drucks des Radiators (4) steuert und die Ventilposition des äußeren Expansionsventils (6) auf der Basis einer Temperatur und des Drucks des Radiators (4) steuert.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Verdampfungsdruckeinstellungsventil nicht auf der Kühlmittelauslassseite des Wärmeabsorbers (9) vorgesehen ist.