JP3949263B2

JP3949263B2 - Air conditioner for electric vehicles

Info

Publication number: JP3949263B2
Application number: JP07669398A
Authority: JP
Inventors: 圭俊野田; 淳畠山; 和幸田村; 年春渡辺
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2018-03-09
Also published as: JPH11254954A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房用の温水熱源を持たない電気自動車用空調装置に関し、特に、冷媒が凝縮する際に発生する凝縮熱を利用して車室内の暖房を行うヒートポンプ式のものにおいて、外気温度が低い場合にも暖房性能の向上を図ることができる電気自動車用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行駆動源が電気モータである電気自動車は、高温のエンジン冷却水が利用できるガソリンエンジン車と比べて、暖房用の熱源となる熱エネルギーが小さい。そこで、従来、電気自動車用の空調装置として、冷房、暖房ともに冷媒を用いたサイクル運転、いわゆるヒートポンプサイクルの運転を行うことによって車室内の暖房を行い、さらに、窓曇りを防止しつつ車室内を暖房するという除湿暖房を可能にしたエアコンシステムが開発されている（たとえば、特開平５−２０１２４３号公報参照）。
【０００３】
この空調装置は、取り入れた空気を車室内に向かって送るためのダクト内に、上流側から順にエバポレータと主に暖房運転時に働くサブコンデンサとを配設し、ダクト外に、主に冷房運転時に働くメインコンデンサを配設して構成されている。そして、暖房運転時には、コンプレッサから吐出された冷媒は、メインコンデンサをバイパスして、コンプレッサ→サブコンデンサ→リキッドタンク→膨張弁→エバポレータ→コンプレッサという経路で冷媒が流れる。これにより、コンプレッサから吐出されたガス冷媒はサブコンデンサで凝縮液化されて放熱を行うため、エバポレータで冷却、除湿された空気は加熱されて車室内に吹き出されることになり、車室内が除湿暖房される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の電気自動車用空調装置にあっては、外気温度が低い場合（たとえば、外気温度０℃以下）において暖房性能が不足する傾向がある。すなわち、ダクト内に取り入れられる外気の温度が低いと、エバポレータが取入れ空気から熱を吸収しにくくなるため、エバポレータ内で冷媒の蒸発が十分に行われず、その分、サブコンデンサでも冷媒の凝縮（放熱能力）が不十分となる。換言すれば、エバポレータにおいて外部からの熱の汲上げがほとんどないため、エバポレータの過熱度（スーパーヒート）が確保されず、コンプレッサの仕事量がほとんどそのままサブコンデンサの放熱能力となる（成績係数ＣＯＰ≒１）。そのため、冷凍サイクル全体で見た場合、大幅な暖房効率の低下となり、暖房性能が不足することになってしまう。
【０００５】
このため、暖房に必要な能力を補助する必要があり、その方法としては、１．電気ヒータ暖房を併用する、２．ヒータにより水を暖めヒータコアにて暖房を行う、３．サイクルを循環する冷媒に熱を吸熱させエアコンシステムにて放熱させる、といった方法が考えられる。
【０００６】
１．の方法は簡単ではあるが、車室内に大電流または高電圧を入れることになるので、そのための車両安全対策が新たに必要になるといった欠点があった。また、２．の方法も、比較的簡単であるものの、車室内に、別途新たにもう一つの熱交換器を設置しなければならないといった欠点があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、上記３．の方法を採用した電気自動車用空調装置について、先に提案している（特願平９−１１４１７号参照）。すなわち、車室内エバポレータの冷媒出口と前記コンプレッサの冷媒吸入口との間に、車室外エバポレータを配置し、この車室外エバポレータを加熱する加熱手段を設けた電気自動車用空調装置を提案した。これにより、外気温が低い場合であっても常に車室外エバポレータの出口で適度な過熱度（スーパーヒート）を持たせることが可能となり、暖房性能を向上させることができる。
【０００８】
しかしながら、加熱手段により車室外エバポレータを加熱して暖房運転を行う場合には、コンプレッサの吐出冷媒の温度が一定温度以上に上昇して、このような冷媒温度の上昇を抑えるためのコンプレッサ周波数を低下させる制御を作動させてしまうことがあった。このため、結果的に暖房性能の向上を阻害することとなるといった問題があった。
【０００９】
本発明は、暖房用の温水熱源を持たないヒートポンプ式の電気自動車用空調装置における上記課題に着目してなされたものであり、外気温が低い場合においても、確実に暖房性能の向上を図ることができる電気自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、冷凍サイクルを構成するコンプレッサ（６）、車室外コンデンサ（５）、車室内コンデンサ（４）、膨張弁（８）、および車室内エバポレータ（３）を冷媒配管によりこの順序で接続するとともに、前記コンプレッサ（６）から吐出された冷媒を前記車室外コンデンサ（５）を迂回して前記車室内コンデンサ（４）へ導くためのバイパス管（１１）と、前記コンプレッサ（６）から吐出される冷媒の流路を切り替えるため前記コンプレッサ（６）の下流の冷媒配管に設けられた冷媒流路切替手段（１０）とを有し、前記コンプレッサ（６）から吐出される冷媒を、冷房運転時には前記冷媒流路切替手段（１０）により前記車室外コンデンサ（５）へ導入し、暖房運転時には前記冷媒流路切替手段（１０）により前記バイパス管（１１）を通じて直接前記車室内コンデンサ（４）へ導入するようにした電気自動車用空調装置において、前記車室内エバポレータ（３）の冷媒出口と前記コンプレッサ（６）の冷媒吸入口との間に配置される車室外エバポレータ（３０）と、前記車室外エバポレータ（３０）を加熱する車室外エバポレータ加熱手段（３１）と、前記車室内コンデンサ（４）の下流側に配置される空気温度センサ（５３）と、外気温度を検出する外気温センサ（５２）と、前記空気温度センサ（５３）により検出される空気温度に基づいて前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）のオン・オフ判断を行い、オン判断の場合に、前記外気温度に応じて設定される基準温度ＫＴＷに基づいて前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）を動作または停止させるように制御する制御手段（５０）と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の電気自動車用空調装置において、前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）は、車載用電源からの電力供給により発熱する発熱体（３２）と、該発熱体（３２）から発生する熱を前記車室外エバポレータ（３０）へ伝達する熱伝達媒体（３３）と、を備え、前記電気自動車用空調装置は、前記熱伝達媒体（３３）の温度を検出する熱伝達媒体温度センサ（４５）をさらに有し、前記制御手段は、前記熱伝達媒体（３３）の温度が、前記基準温度ＫＴＷより所定の温度低い場合に、前記発熱体（３２）へ電力を供給し、前記熱伝達媒体（３３）の温度が、前記基準温度ＫＴＷの場合に電力を停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の電気自動車用空調装置において、前記制御手段は、暖房運転時に車室内に向けて送る空気を取り込む吸込口を通過する空気の少なくとも３０〜６０％より選択された所定割合以上が外気となるように制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気自動車用空調装置において、前記車室内エバポレータまたは前記車室外エバポレータから冷媒が流出する側となる出口配管の温度を感知することにより前記膨張弁の開度を制御する開度制御部材と、前記開度制御部材を加熱して前記膨張弁の開度を大きくする開度制御部材加熱手段と、前記開度制御部材加熱手段の温度を検出する開度制御部材加熱手段温度センサと、をさらに有し、前記制御手段は、暖房運転時に前記開度制御部材加熱手段の温度に基づいて当該開度制御部材加熱手段を動作または停止させるように制御することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である電気自動車用空調装置の概略構成図であり、（Ａ）は、暖房時の冷媒の流れを実線で示し、（Ｂ）は、冷房時の冷媒の流れを実線で示す。
【００１５】
この電気自動車用空調装置は、ブロア装置１により取り入れた空気（内気または外気）を車室内に向かって送るためのダクト２を有し、熱交換器として、ダクト２内には、上流側から順に、車室内エバポレータとしてのメインエバポレータ３と、主に暖房運転時に働く車室内コンデンサとしてのサブコンデンサ４とが配設され、ダクト２外には、主に冷房運転時に働く車室外コンデンサとしてのメインコンデンサ５が配設されている。ダクト２の一端には、吸込口１９から内気および／または外気を取り入れるためのインテークドア１６が回動自在に取り付けられ、また、ダクト２の他端には、フロントガラス内面に調和空気を吹き出すデフ吹出口、乗員の上半身に調和空気を吹き出すベント吹出口、乗員の足元に温風を吹き出すフット吹出口がそれぞれ設けられている（いずれも図示せず）。また、車室内に吹き出される空気の温度を調節するため、サブコンデンサ４の上流にはエアミックスドア１５が回動自在に取り付けられている。このエアミックスドア１５によって、サブコンデンサ４を通過した温風とこれを迂回した冷風との比率を調節してサブコンデンサ４の下流域で所望温度の空気を作り、またはサブコンデンサ４に空気が流通しないようにしている。
【００１６】
本実施の形態の空調装置においては、メインエバポレータ３の冷媒出口とコンプレッサ６の冷媒吸入口との間に、車室外エバポレータとしてのサブエバポレータ３０が配置されている。サブエバポレータ３０には、図示しない車載用電源（たとえば、ＤＣ３３６Ｖ）からの電力供給により発熱する発熱体としてのシーズヒータを有する車室外エバポレータ加熱手段としてのシーズヒータユニット３１が付設されている。サブエバポレータ３０およびシーズヒータユニット３１については、後に詳述する。
【００１７】
この空調装置が構成する冷凍サイクルは、前記サブエバポレータ３０を含めて、コンプレッサ６、メインコンデンサ５、サブコンデンサ４、リキッドタンク７、膨張弁８、およびメインエバポレータ３を冷媒配管で接続し、その中に冷媒を封入して構成されている。
【００１８】
また、暖房運転時と冷房運転時とで機能させるコンデンサ４，５を切り替えるため、メインコンデンサ５の入口側には、冷媒流路切替手段として、冷媒の流れを切り替えるための四方弁１０が設けられている。この四方弁１０には、メインコンデンサ５をバイパスするバイパス管１１と、主にメインコンデンサ５に滞留しているいわゆる寝込み冷媒をコンプレッサ６の吸入側に戻すための冷媒回収管１２とが接続されている。バイパス管１１は、メインコンデンサ５の出口とサブコンデンサ４の入口とをつなぐ配管１３に連結されている。図中符号２０〜２３はそれぞれ逆止弁である。また、メインコンデンサ５の背面には、これに熱交換用の空気を供給するためのコンデンサファン装置１４が配設されている。
【００１９】
四方弁１０の入口ポートはコンプレッサ６の吐出側と接続され、四方弁１０の３つの出力ポートは、それぞれ、メインコンデンサ５の入口、コンプレッサ６の吸入側（冷媒回収管１２）、メインコンデンサ５の出口（バイパス管１１）と接続されている。この四方弁１０によって、コンプレッサ６から吐出される冷媒をメインコンデンサ５へ導く冷房用回路と、コンプレッサ６から吐出される冷媒をメインコンデンサ５のバイパス管１１へ導く暖房用回路とが切り替えられる。
【００２０】
暖房用回路は、図１（Ａ）中の実線で示す経路、つまり、コンプレッサ６→サブコンデンサ４→リキッドタンク７→膨張弁８→メインエバポレータ３→サブエバポレータ３０→コンプレッサ６という経路で構成されている。すなわち、暖房運転時には、コンプレッサ６の吐出側とバイパス管１１とを接続する位置に四方弁１０を設定し、コンプレッサ６から吐出される冷媒をバイパス管１１側へ導いて、冷媒が前記経路に沿って循環する暖房サイクルを形成する。この循環過程において、コンプレッサ６から吐出されたガス冷媒はサブコンデンサ４で凝縮液化されて放熱を行うため、メインエバポレータ３で冷却、除湿された空気は加熱されて車室内に吹き出されることになり、車室内が除湿暖房される。このとき、車室内へ吹き出される空気の温度は、エアミックスドア１５の開度を調節することによって制御される。
【００２１】
一方、冷房用回路は、図１（Ｂ）中の実線で示す経路、つまり、コンプレッサ６→メインコンデンサ５→サブコンデンサ４→リキッドタンク７→膨張弁８→メインエバポレータ３→サブエバポレータ３０→コンプレッサ６という経路で構成されている。すなわち、冷房運転時には、コンプレッサ６の吐出側とメインコンデンサ５の入口とを接続する位置に四方弁１０を設定し、コンプレッサ６から吐出される冷媒をメインコンデンサ５側へ導いて、冷媒が前記経路に沿って循環する冷房サイクルを形成する。この循環過程において、メインエバポレータ３は熱交換により液冷媒を蒸発させて冷媒通路の周囲を通過する取入れ空気を冷却し、これによって車室内が冷房される。また、メインコンデンサ５は、メインエバポレータ３で奪った熱を空気との熱交換により外部に放出してガス冷媒を冷却し凝縮液化させる。なお、このとき、サブエバポレータ３０に付設されるシーズヒータユニット３１内の発熱体は発熱させない。また、サブコンデンサ４は、ミックスドア１５をフルクール側にすれば熱交換器としてほとんど機能しない。
【００２２】
図２は、図１に示されるサブエバポレータおよびシーズヒータユニットの詳細構成図である。図示のように、サブエバポレータ３０およびシーズヒータユニット３１は、ケーシング３８内に収容されており、このケーシング３８により、内部の保護と保温効果の向上とが図られている。なお、図中符号３８は、断熱材を示す。
【００２３】
サブエバポレータ３０の両端にはそれぞれ接続配管３５ａ，３５ｂが取り付けられている。一方の接続配管３５ａはメインエバポレータ３の出口側と接続され、もう一方の接続配管３５ｂはコンプレッサ６の吸入側と接続されている。
【００２４】
シーズヒータユニット３１は、車載用電源からの電力供給により発熱するシーズヒータ３２と、このシーズヒータ３２から発生する熱をサブエバポレータ３０へ伝達する熱伝達媒体とを備えている。この熱伝達媒体としては、長期間使用できる冷却液であるＬＬＣ（ロング・ライフ・クーラント）３３が使用される。
【００２５】
シーズヒータ３２は、発熱線（たとえば、コイル状のニクロム線）を保護管（シース）の中に入れ中間に耐熱性絶縁物を充填した発熱体であって、ここでは、たとえば、コイル形状に成形されている。シーズヒータ３２の両端にはそれぞれリード端子部が接続されており、車両電源（たとえば、ＤＣ３３６Ｖ）と接続される（いずれも図示せず）。
【００２６】
このシーズヒータ３２はタンク３４内に配設されており、ＬＬＣ３３はタンク３４内に封入される。
【００２７】
タンク３４には、流入側接続配管４１と流出側接続配管４２とが取り付けられており、これら接続配管４１，４２を含みＬＬＣ３３を循環させる循環経路４３がサブエバポレータ３０内を通過するように形成されている。したがって、サブエバポレータ３０において、ＬＬＣ３３と冷媒とが対向流となり、熱交換が行われるようになっている。また、循環経路４３のサブエバポレータ３０とタンク３４との間に、ＬＬＣ３３を循環させるためのポンプ４４が設けられる。このように、ポンプ４４をサブエバポレータ３０の位置から見て下流側に配置したので、タンク３４から流出されたＬＬＣ３３は、サブエバポレータ３０で低温低圧の冷媒と熱交換され温度が低下することとなる。このため、ポンプ４４に不必要に耐熱材を使用しなくても済み、コスト低減が図られている。
【００２８】
タンク３４の上部にはＬＬＣ３３をタンク３４の中へ注入するための注入口が設けられ、この注入口には、内部のＬＬＣ３３の温度が高温高圧となったときに作動する圧力調整弁を備えたキャップ機構３７が取り付けられている。
【００２９】
また、タンク３４に封入されたＬＬＣ３３の温度を検出するための熱伝達媒体温度センサ４５が設けられている。この熱伝達媒体温度センサ４５は、装置の小型化のため、タンク３４のキャップ機構３７と反対側に形成された凹部３４ａ内に配置されている。
【００３０】
図３は、サブエバポレータの出口配管に取り付けられた感温筒周辺を示す図、図４は、感温筒の加温制御の回路図である。
【００３１】
図１および図３に示すように、サブエバポレータ３０から冷媒が流出する側となる出口配管１８の温度を感知することにより膨張弁８の開度を制御する開度制御部材としての感温筒４６が取り付けられている。そして、感温筒４６を加熱して膨張弁８の開度を強制的に大きくする開度制御部材加熱手段としての感温筒ヒータ４７と、この感温筒ヒータ４７の表面温度を検出する開度制御部材加熱手段温度センサとしてのヒータ表面温度センサ４９とが設けられている。感温筒ヒータ４７としては、例えば正特性サーミスタが使用される。これらは、電気絶縁テープＴ等を介して感温筒４６に添着され、出口配管１８とともに断熱材４８により覆われている。したがって、感温筒４６を加熱することにより、冷媒流量を確保することが可能となっている。制御手段としてのオートアンプ５０は、シーズヒータ３２の動作中に、感温筒ヒータ４７の表面温度に基づいてリレー２１をオンまたはオフさせることにより、当該感温筒ヒータ４７を動作または停止させるように制御する。
【００３２】
図５は、この電気自動車用空調装置の暖房特性に関する電気的構成を示すブロック図である。
【００３３】
制御手段としてのオートアンプ５０は、この空調装置を総合的に制御する機能を有しており、マイコンを内蔵している。
【００３４】
オートアンプ５０には、サブエバポレータ３０内のＬＬＣ３３の温度を検出する熱伝達媒体温度センサ４５、外気温度を検出する外気温度センサ５２、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscを検出する空気温度センサ５３（図１参照）、ヒータ表面温度センサ４９、コンプレッサ６の回転周波数を検出するコンプレッサ周波数検出センサ５８等、その他各種のセンサが接続されている。そして、オートアンプ５０内には、運転モード判断部５４が設けられており、温度調節レバー位置や上記各種のセンサ等から暖房運転か冷房運転かの判断を行う。
【００３５】
また、オートアンプ５０には、シーズヒータ駆動部５５を介してシーズヒータ３２が接続されており、このシーズヒータ３２により加熱されるＬＬＣ３３を循環させるためのポンプ４４が、ポンプ駆動部５６を介して接続される。そして、前述した感温筒ヒータ４７も、リレー５１を介して接続されている。
【００３６】
さらに、ダクト２内に配設された各種ドア（たとえば、インテークドア１６、エアミックスドア、各吹出口を開閉するモードドア）を駆動する各種アクチュエータ（たとえば、インテークドア１６を駆動するインテークドアアクチュエータ５７、エアミックスドア１５を駆動するエアミックスドアアクチュエータ、モードドアを駆動するモードドアアクチュエータ）が接続されている。オートアンプ５０は、各種センサ等からの信号を入力し、これらを演算して、インテークドアアクチュエータ５７等を作動させ、吸込口１９の開度、吹出口位置などを総合的に制御する。
【００３７】
次に、この電気自動車用空調装置の暖房時の動作を、図６〜図１３を参照して説明する。
【００３８】
図６は、シーズヒータの制御フローチャートである。
図６に示すように、まず、暖房運転時には（ステップＳ１でＹＥＳ）、外気温度Ｔa が１０℃以下であるか否かが判断され（ステップＳ２）、外気温度Ｔa が１０℃以下である場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、コンプレッサ周波数によるシーズヒータについてのオン・オフ判断が行われる（ステップＳ３）。
【００３９】
このステップＳ３では、図７に示すように、周波数上昇時にはコンプレッサ周波数Ｈが７０Ｈｚのときにオフ判断からオン判断に変化し、一方、周波数下降時にはコンプレッサ周波数Ｈが６０Ｈｚのときにオン判断からオフ判断に変化するように判断が行われる。ここで用いられるコンプレッサ周波数Ｈは、温度調節レバー（ＰＴＣ）位置等から所定の補正を加えて算出されるものである。これにより、コンプレッサ６をある程度以上の周波数で運転させて暖房を行う必要がある場合にのみ、シーズヒータ３２をオンさせる制御が行われることになる。
【００４０】
ステップＳ３でのコンプレッサ周波数によるシーズヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。このステップＳ５では、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscによるシーズヒータ３２についてのオン・オフ判断の基準温度ＫＴscの設定が行われる。この基準温度ＫＴscは、温度調節レバー位置等から算出される車室内へ吹き出される空気の目標吹出温に基づいて設定される。但し、基準温度ＫＴscは、必ずＫＴsc≦５５℃となるように設定される。
【００４１】
次いで、ステップＳ６では、サブコンデンサの直下流の空気温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断が行われる。このステップＳ６では、図８に示すように、空気温度上昇時にはサブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscが基準温度ＫＴscのときにオン判断からオフ判断に変化し、一方、周波数下降時にはサブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscが基準温度ＫＴscより２℃低い温度のときにオフ判断からオン判断に変化するように判断が行われる。これにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇を防止する。
【００４２】
ステップＳ６でのサブコンデンサの直下流の空気温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。このステップＳ８では、図９に示すグラフにしたがって、外気温度Ｔa に応じたＬＬＣ３３の温度Ｔw によるシーズヒータ３２についてのオン・オフ判断の基準温度ＫＴW の設定が行われる。
【００４３】
ステップＳ９では、外気温度に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断が行われる。このステップＳ９では、図１０に示すように、ＬＬＣ温度上昇時にはＬＬＣ３２の温度Ｔw が基準温度ＫＴW のときにオン判断からオフ判断に変化し、一方、ＬＬＣ温度下降時にはＬＬＣ３２の温度Ｔw が基準温度ＫＴW より１０℃低い温度のときにオフ判断からオン判断に変化するように判断が行われる。これにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇がより確実に防止される。
【００４４】
そして、ステップＳ９での外気温度に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、シーズヒータ３２およびポンプ４４がオンされる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００４５】
一方、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４でＮＯと判断された場合には、シーズヒータ３２とポンプ４４とはいずれもオフされ、ステップＳ１４でＮＯと判断された場合には、シーズヒータ３２はオフされるが、ポンプ４４はオン状態に設定される。また、熱伝達媒体温度センサ４５、空気温度センサ５３の故障時には、制御不可となるためシーズヒータ３２とポンプ４４とはいずれもオフされる（ステップＳ１３）。
【００４６】
なお、上記基準温度ＫＴscおよびＫＴW の値については、仕様等に応じて適宜若干の変更を行うことが可能である。
【００４７】
このように、サブエバポレータ３０をシーズヒータ３２によりＬＬＣ３２を介して加熱するようにしたので、たとえ外気温が低いためメインエバポレータ３内で冷媒の蒸発が十分に行われず、そのためメインエバポレータ３の出口で適度の過熱度が確保されずまたはメインエバポレータ３から液冷媒が流出したとしても、当該サブエバポレータ３０において、シーズヒータ３２によって加熱された熱伝達媒体であるＬＬＣ３３との熱交換により、冷媒は熱を有効に取り込んで加熱されることとなり、サブエバポレータ３０の出口で適度の過熱度を持たせることが可能となる。そして、この適度に過熱された冷媒がコンプレッサ６に吸入されて再度圧縮されることになるので、コンプレッサ６から吐出される冷媒はより高温の冷媒となって、サブコンデンサ４に供給されることになる。その結果、サブコンデンサ４で熱交換される空気はより高温となるため、より高い暖房性能が発揮され、いわゆる即暖性も向上する。
【００４８】
本実施の形態では特に、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscに基づいて、サブエバポレータ３０を加熱するためのシーズヒータ３２への電力を供給または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇を防止することが可能となる。したがって、車室内への吹出空気の温度を確保しつつ、コンプレッサ６の吐出冷媒温度が過度に上昇することによってコンプレッサ６の周波数を下げる制御がなされて結果的に暖房性能の低下をきたす事態を回避することができるようになる。これにより、低外気温時でも優れた暖房性能を発揮することが可能となる。
【００４９】
また、外気温度Ｔa に応じたＬＬＣ３３の温度Ｔw に基づいて、サブエバポレータ３０を加熱するためのシーズヒータ３２への電力を供給または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇をさらに確実に防止することが可能となり、低外気温時でも一層優れた暖房性能を発揮することが可能となる。また、常に必要量の発熱が行われ、省電力化を図りつつ、サブエバポレータの機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００５０】
図１１は、吸込口の制御フローチャートである。
図示のように、オートアンプ５０は、暖房運転時に（ステップＳ２１でＹＥＳ）、車室内に向けて送る空気（外気および／または内気）を取り込む吸込口を通過する空気の外気と内気との比率について、温度調節レバー（ＰＴＣ）位置等から通常の暖房時吸込口制御を行う（ステップＳ２２）。但し、ステップＳ２３で、算出された吸込口目標開度Ｘが、少なくとも３０〜６０％より選択された所定割合（ここでは好ましくは５０％）より小さい場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、この吸込口目標開度Ｘを、強制的に前記所定割合に設定する制御を行う（ステップＳ２４）。ここで吸込口目標開度Ｘは、吸込口を通過する空気全体に対する外気の割合を示す。このように、吸込口を通過する空気のうち少なくとも前記所定割合以上が外気となるように制御したので、低湿度の外気を取り込むことにより窓曇りを確実に防止することが可能となる。
【００５１】
図１２は、感温筒ヒータの制御フローチャートである。
図１２に示すように、オートアンプ５０は、暖房時には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ヒータ表面温度センサ４９の検出値による感温筒ヒータ４７についてのオン・オフ判断を行う（ステップＳ３２）。なお、図６に示すシーズヒータ制御が行われ、シーズヒータユニット３１のポンプ４４が動作されている場合、あるいはシーズヒータ３２がオンされている場合に、このオン・オフ判断を行うように構成してもよい。
【００５２】
ステップＳ３２では、図１３に示すように、感温筒ヒータの表面温度上昇時にはヒータ表面温度Ｔh が基準温度（例えば６０℃）のときにオン判断からオフ判断に変化し、一方、感温筒ヒータの表面温度下降時にはヒータ表面温度Ｔh が基準温度（例えば５０℃）のときにオフ判断からオン判断に変化するように判断が行われる。なお、ヒータ表面温度Ｔh の上記基準温度は、適宜設定することができる。
【００５３】
そして、ステップＳ３４でのヒータ表面温度センサの検出値による感温筒ヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ３３でＹＥＳ）、感温筒ヒータ４７がオンされる（ステップＳ３４）。
【００５４】
このように、シーズヒータユニット３１のポンプ４４が動作されるような暖房運転開始時に、感温筒ヒータ４７をオンさせて膨脹弁８の絞り状態を強制的に開放し、多量の冷媒をコンプレッサ６に帰還させて車室内を暖房するようにしたので、即暖性がさらに向上する。
【００５５】
しかも、上記のように膨脹弁８の感温筒４６をサブエバポレータ３０の出口配管１８に設けた場合には、サブエバポレータ３０で加熱された後の冷媒の温度によって冷媒流量が調整されるため、サブエバポレータ３０作動時にはより多量の冷媒が循環するようになり、より一層の暖房性能アップが図られる。
【００５６】
図１４は、膨脹弁の他の実施の形態である膨脹弁がバルブに内蔵された一体型膨脹弁を示す断面図である。
【００５７】
一体型膨脹弁８０は、図１に示す膨脹弁８に代えて図中符号ａで示す箇所に配置される。図１４に示すように、一体型膨脹弁８０の第１流路８７内には、コンデンサからの高圧の冷媒を断熱膨脹させる隘路部８９があり、球状の弁体９０により隘路部８９の一端の弁座９１の開度が調節される。弁体９０は、ロッド９２を介してバルブケーシングの外に設置される感温部９３のダイヤフラム９４と連動する。ダイヤフラム９４の上面には、第２流路８８内を通過する冷媒の温度により膨脹収縮する封入気体が接しており、下面には第２流路８８内を通過する冷媒が接している。したがって、第２流路８８内の冷媒温度が高くなると、封入気体が膨脹し、ダイヤフラム９４が上面から押され、弁体９０が開くようになっている。この一体型膨脹弁８０の感温部９３の外面には、感温筒ヒータ８６が添着され、これらは断熱材４８により覆われている。オートアンプ５０は、シーズヒータ３２の動作中に、感温筒ヒータ８６の表面温度に基づいて当該感温筒ヒータ８６を動作または停止させるように制御する。
【００５８】
このような一体型膨脹弁８０を使用した場合にも、感温筒ヒータ８６により感温部９３を加熱することにより、冷媒流量を確保することが可能となる。また、一体型膨脹弁８０によれば、長い感温筒を使用しなくても済み、組立性も向上する。
【００５９】
（実験例１）
図１５は、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscによるシーズヒータ３２についてのオン・オフ制御（以下、ＴＳＣ制御という。）を行うときの基準温度ＫＴscを決定するための実験結果を示す図である。図１５では、図中ｔ1 期間は、前述した基準温度ＫＴscを６０℃とし、ｔ2 期間は、基準温度ＫＴscを５５℃として、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd とフット吹出温度ＴF とを示している。但し、外気温度−２０℃で感温筒の加熱を行う。また、ダクト２内に空気を送るための送風ファンは、１０．５Ｖの電圧を印加してＨｉ（ハイレベル）とした。
【００６０】
図１５の結果によれば、前者の制御では、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd が８０℃を大きく超えてしまい、コンプレッサ周波数を低下させる制御であるコンプレッサ周波数制限が入る可能性がある。一方、後者の制御では、コンプレッサ周波数制限も入らず、所定温度範囲内のフット吹出温度ＴF を確保することができることがわかる。
【００６１】
（実験例２）
図１６は、外気温度−１０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバー（ＰＴＣ）のフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。但し、感温筒の加熱を行うとともに、上記ＴＳＣ制御を行うこととした。また、図示のように、コンプレッサ６の吸気温度が高くなり、ＴＳＣ制御のみではコンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd の上昇が激しくなるため、図中ｔ3 期間では、ＬＬＣ３３の温度によるシーズヒータ３２についてのオン・オフ制御（以下、ＴＷ制御という。）を加えた。
【００６２】
図１６の結果によれば、前述した基準温度ＫＴW を２０℃としてＴＷ制御を追加することにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd を約８０℃以下に抑えつつ、所定温度範囲内のフット吹出温度ＴF を確保することができることがわかる。
【００６３】
（実験例３）
図１７は、外気温度０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバー（ＰＴＣ）のフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。但し、感温筒の加熱を行うとともに、上記ＴＳＣ制御を行うこととした。
【００６４】
図１７の結果によれば、前述した基準温度ＫＴW を１５℃としてＴＷ制御を追加することにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd を約８０℃以下に抑えつつ、所定温度範囲内のフット吹出温度ＴF を確保することができることがわかる。
【００６５】
（実験例４）
図１８は、外気温度１０℃におけるウォームアップ動作を評価するための実験結果を示す図である。ここで、シーズヒータ３２はオフとし、また、温度調節レバー（ＰＴＣ）はフルホット位置とした。但し、感温筒の加熱を行った。
【００６６】
図１８の結果によれば、シーズヒータ３２を動作させずに実施したが、フット吹出温度ＴF は、暖房開始後１０分で５０℃を超え、乗員のフィーリング上問題なく、１０℃の外気温度では、シーズヒータ３２を動作させる必要はないことがわかる。
【００６７】
また、上記実験例２〜４より、ＴＷ制御は、外気温Ｔa に応じたＬＬＣ３３の温度Ｔw に基づいて、サブエバポレータ３０を加熱するためのシーズヒータ３２への電力を供給または停止させる制御を行うのが望ましいことがわかった。
【００６８】
（実験例５）
上記制御を含む電気自動車用空調装置の暖房性能の実験結果を以下に示す。
【００６９】
【表１】

【００７０】
このように、低外気温時において、きわめて良好な暖房性能を実現することができ、しかも、デフロスト試験の結果も良好で、窓曇りの防止をも図ることができた。
【００７１】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明を限定するために記載されたものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述した実施の形態では、サブエバポレータ３０をタンク３４の外に配置し、タンク３４内のシーズヒータ３２で温められたＬＬＣ３３が循環経路４３によりサブエバポレータ３０に導かれて熱交換が行われた後にポンプ４４に流入するように構成したが、本発明は、このような構成に限られるものではなく、ＬＬＣが封入されたタンク内にサブエバポレータとシーズヒータとの双方を収容し、このタンクに循環経路を接続してポンプによりＬＬＣを循環させるように構成した電気自動車用空調装置に対しても適用可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、車室内コンデンサの下流側の空気温度に基づいて、車室外エバポレータを加熱するための車室外エバポレータ加熱手段を動作または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサの吐出冷媒温度の過度の上昇を防止することが可能となる。したがって、車室内への吹出空気の温度を確保しつつ、コンプレッサの吐出冷媒温度が過度に上昇することによってコンプレッの周波数を下げる制御がなされて結果的に暖房性能の低下をきたす事態を回避することができるようになる。これにより、低外気温時でも優れた暖房性能を発揮することが可能となる。また、加熱手段を動作または停止させる基準となる基準温度を外気温度に応じて設定することにより、常に必要量の発熱を行い、省電力化を図りつつ車室外エバポレータの機能を十分に発揮させることができる。
【００７３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、外気温度に応じた熱伝達媒体の温度に基づいて、車室外エバポレータを加熱するためのシーズヒータへの電力を供給または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサの吐出冷媒温度の過度の上昇をさらに確実に防止することが可能となり、低外気温時でも一層優れた暖房性能を発揮することが可能となる。また、常に必要量の発熱が行われ、省電力化を図りつつ、車室外エバポレータの機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００７４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果に加え、低湿度の外気を取り込むことにより窓曇りを確実に防止することが可能となる。
【００７５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３記載の発明の効果に加え、暖房運転開始時に開度制御部材加熱手段を動作させて膨脹弁の絞り状態を強制的に開放し、多量の冷媒をコンプレッサに帰還させて車室内を暖房するようにしたので、即暖性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電気自動車用空調装置の概略構成図であり、（Ａ）は、暖房時の冷媒の流れを実線で示し、（Ｂ）は、冷房時の冷媒の流れを実線で示す。
【図２】図１に示されるサブエバポレータおよびシーズヒータユニットの詳細構成図である。
【図３】サブエバポレータの出口配管に取り付けられた感温筒周辺を示す図である。
【図４】感温筒の加温制御の回路図である。
【図５】電気自動車用空調装置の暖房特性に関する電気的構成を示すブロック図である。である。
【図６】シーズヒータの制御フローチャートである。
【図７】コンプレッサ周波数によるシーズヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図８】サブコンデンサの直下流の空気温度によるシーズヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図９】外気温に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断の基準温度を示す図である。
【図１０】外気温に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図１１】吸込口の制御フローチャートである。
【図１２】感温筒ヒータの制御フローチャートである。
【図１３】ヒータ表面温度センサの検出値による感温筒ヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図１４】膨脹弁の他の実施の形態である膨脹弁がバルブに内蔵された一体型膨脹弁を示す断面図である。
【図１５】ＴＳＣ制御を行うときの基準温度を決定するための実験結果を示す図である。
【図１６】外気温度−１０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバーのフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。
【図１７】外気温度０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバーのフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。
【図１８】外気温度１０℃におけるウォームアップ動作を評価するための実験結果を示す図である。
【符号の説明】
３…メインエバポレータ（車室内エバポレータ）、
４…サブコンデンサ（車室内コンデンサ）、
５…メインコンデンサ（車室外コンデンサ）、
６…コンプレッサ、
７…リキッドタンク、
８…膨脹弁、
１０…四方弁（冷媒流路切替手段）、
１１…バイパス管、
１８…出口配管、
３０…サブエバポレータ（車室外エバポレータ）、
３１…シーズヒータユニット（車室外エバポレータ加熱手段）、
３２…シーズヒータ（発熱体）、
３３…ＬＬＣ（熱伝達媒体）、
４４…ポンプ、
４５…熱伝達媒体温度センサ、
４６…感温筒（開度制御部材）、
４７…感温筒ヒータ（開度制御部材加熱手段）、
４９…ヒータ表面温度センサ（開度制御部材加熱手段温度センサ）、
５０…オートアンプ（制御手段）、
５２…外気温センサ、
５３…空気温度センサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle that does not have a hot water heat source for heating, and in particular, in a heat pump type that heats a vehicle interior using condensation heat generated when a refrigerant condenses, the outside air temperature is The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle that can improve heating performance even when the temperature is low.
[0002]
[Prior art]
An electric vehicle whose traveling drive source is an electric motor has less heat energy as a heat source for heating compared to a gasoline engine vehicle that can use high-temperature engine coolant. Therefore, conventionally, as an air conditioner for an electric vehicle, the vehicle interior is heated by performing a cycle operation using a refrigerant for both cooling and heating, a so-called heat pump cycle operation, and further, the interior of the vehicle interior is prevented while preventing window fogging. An air conditioner system that enables dehumidifying heating to be heated has been developed (see, for example, JP-A-5-201243).
[0003]
In this air conditioner, an evaporator and a sub-condenser that works mainly during heating operation are arranged in order from the upstream side in a duct for sending the air taken into the passenger compartment, and outside the duct, mainly during cooling operation. A working main capacitor is arranged. During the heating operation, the refrigerant discharged from the compressor bypasses the main condenser, and the refrigerant flows through a path of compressor → sub capacitor → liquid tank → expansion valve → evaporator → compressor. As a result, the gas refrigerant discharged from the compressor is condensed and liquefied by the sub-capacitor to dissipate heat, so the air cooled and dehumidified by the evaporator is heated and blown into the vehicle interior, and the vehicle interior is dehumidified and heated. Is done.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional air conditioner for an electric vehicle, the heating performance tends to be insufficient when the outside air temperature is low (for example, the outside air temperature is 0 ° C. or lower). That is, if the temperature of the outside air taken into the duct is low, the evaporator will not easily absorb heat from the intake air, so that the refrigerant will not sufficiently evaporate in the evaporator. Capacity) is insufficient. In other words, since there is almost no pumping of heat from the outside in the evaporator, the degree of superheat of the evaporator (superheat) is not ensured, and the work of the compressor is almost the same as the heat dissipation capability of the sub-capacitor (coefficient of performance COP≈ 1). Therefore, when it sees in the whole refrigerating cycle, it will become the fall of heating efficiency drastically, and heating performance will be insufficient.
[0005]
For this reason, it is necessary to assist the capacity required for heating. 1. Use with electric heater heating. 2. Heat water with a heater and heat with a heater core. A method is conceivable in which heat is absorbed by the refrigerant circulating in the cycle and is radiated by the air conditioner system.
[0006]
1. Although this method is simple, a large current or a high voltage is input into the passenger compartment, so that there is a drawback that a new vehicle safety measure is required. In addition, 2. Although this method is relatively simple, there is a drawback in that another heat exchanger must be separately installed in the passenger compartment.
[0007]
Therefore, the applicant of the present invention is as described in 3. above. An air conditioner for an electric vehicle that employs this method has been previously proposed (see Japanese Patent Application No. 9-11417). That is, an air conditioner for an electric vehicle has been proposed in which an evaporator outside the vehicle compartment is disposed between the refrigerant outlet of the vehicle interior evaporator and the refrigerant suction port of the compressor, and heating means for heating the vehicle compartment evaporator is provided. As a result, even when the outside air temperature is low, it is possible to always provide an appropriate degree of superheat (superheat) at the outlet of the evaporator outside the passenger compartment, and the heating performance can be improved.
[0008]
However, when heating is performed by heating the evaporator outside the passenger compartment with heating means, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor rises above a certain temperature, and the compressor frequency for suppressing such refrigerant temperature rise is lowered. In some cases, the control is activated. For this reason, there existed a problem that the improvement of heating performance was inhibited as a result.
[0009]
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems in a heat pump type electric vehicle air conditioner that does not have a hot water heat source for heating, and ensures improvement in heating performance even when the outside air temperature is low. An object of the present invention is to provide an air conditioner for an electric vehicle.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a compressor (6), a condenser outside the vehicle compartment (5), a condenser inside the vehicle compartment (4), an expansion valve (8), and a vehicle interior. The bypass pipe for connecting the evaporator (3) in this order by the refrigerant pipe and for guiding the refrigerant discharged from the compressor (6) to the vehicle compartment condenser (4) bypassing the vehicle compartment condenser (5) (11) and refrigerant flow switching means (10) provided in refrigerant piping downstream of the compressor (6) for switching the flow path of refrigerant discharged from the compressor (6), the compressor The refrigerant discharged from (6) is introduced into the outdoor condenser (5) by the refrigerant flow switching means (10) during the cooling operation, and the refrigerant flow passage during the heating operation. In the air conditioner for an electric vehicle that is directly introduced into the vehicle interior condenser (4) through the bypass pipe (11) by the replacement means (10), the refrigerant outlet of the vehicle interior evaporator (3) and the compressor (6) The vehicle interior evaporator (30) disposed between the refrigerant inlet and the vehicle interior evaporator (30), the vehicle exterior evaporator heating means (31), and the vehicle interior condenser (4) downstream of the vehicle interior evaporator (30). An air temperature sensor (53) disposed;An outside air temperature sensor (52) for detecting outside air temperature;The vehicle exterior evaporator heating means (31) based on the air temperature detected by the air temperature sensor (53)The reference temperature KTW set according to the outside air temperature is determined in the case of ON determination.Control means (50) for controlling the vehicle exterior evaporator heating means (31) to operate or stop on the basis of the above.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the air conditioner for an electric vehicle according to the first aspect, the outside-vehicle evaporator heating means (31) includes a heating element (32) that generates heat by power supply from an in-vehicle power source. A heat transfer medium (33) for transferring heat generated from the heating element (32) to the evaporator outside the vehicle compartment (30), wherein the air conditioner for an electric vehicle includes:,in frontHeat transfer medium temperature sensor (45) for detecting the temperature of the heat transfer medium (33))And further comprising the control means,When the temperature of the heat transfer medium (33) is lower than the reference temperature KTW by a predetermined temperature, power is supplied to the heating element (32), and the temperature of the heat transfer medium (33) is set to the reference temperature KTW. Stop power in case ofIt is characterized by that.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the electric vehicle air conditioner according to the first or second aspect of the present invention, the control means includes at least a portion of air passing through a suction port that takes in air to be sent to the passenger compartment during heating operation. Control is performed so that a predetermined ratio or more selected from 30 to 60% becomes outside air.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric vehicle air conditioner according to any one of the first to third aspects of the present invention, the outlet pipe on the side from which the refrigerant flows out of the vehicle interior evaporator or the vehicle exterior evaporator. An opening control member for controlling the opening of the expansion valve by sensing temperature, an opening control member heating means for heating the opening control member to increase the opening of the expansion valve, and the opening An opening control member heating means temperature sensor for detecting the temperature of the control member heating means, the control means heating the opening control member based on the temperature of the opening control member heating means during heating operation It is characterized by controlling the means to operate or stop.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. (A) shows a flow of refrigerant during heating with a solid line, and (B) shows a refrigerant flow during cooling. The flow is shown by a solid line.
[0015]
This air conditioner for electric vehicles has a duct 2 for sending air (inside air or outside air) taken in by the blower device 1 toward the vehicle interior, and as a heat exchanger, in the duct 2 in order from the upstream side. A main evaporator 3 as a vehicle interior evaporator and a sub capacitor 4 as a vehicle interior capacitor mainly working during heating operation are arranged, and a main capacitor as a vehicle exterior condenser mainly working during cooling operation is provided outside the duct 2. 5 is disposed. An intake door 16 for taking in the inside air and / or the outside air from the suction port 19 is rotatably attached to one end of the duct 2, and a differential that blows conditioned air to the inner surface of the windshield is attached to the other end of the duct 2. An air outlet, a vent air outlet that blows conditioned air to the upper body of the occupant, and a foot air outlet that blows warm air to the feet of the occupant are provided (not shown). An air mix door 15 is rotatably attached upstream of the sub-capacitor 4 in order to adjust the temperature of the air blown into the passenger compartment. The air mix door 15 adjusts the ratio of the hot air that has passed through the sub-capacitor 4 and the cold air that bypasses the air to create air at a desired temperature in the downstream area of the sub-capacitor 4 or air flows through the sub-capacitor 4. I try not to.
[0016]
In the air conditioner according to the present embodiment, a sub-evaporator 30 as an evaporator outside the vehicle compartment is disposed between the refrigerant outlet of the main evaporator 3 and the refrigerant inlet of the compressor 6. The sub-evaporator 30 is provided with a sheathed heater unit 31 as a vehicle exterior evaporator heating unit having a sheathed heater as a heating element that generates heat when power is supplied from an in-vehicle power supply (for example, DC 336 V). The sub-evaporator 30 and the sheathed heater unit 31 will be described in detail later.
[0017]
The refrigeration cycle constituted by this air conditioner includes the sub evaporator 30, the compressor 6, the main condenser 5, the sub condenser 4, the liquid tank 7, the expansion valve 8, and the main evaporator 3 connected by refrigerant piping. The refrigerant is enclosed in
[0018]
Moreover, in order to switch the

capacitors

4 and 5 to function between the heating operation and the cooling operation, a four-way valve 10 for switching the refrigerant flow is provided on the inlet side of the main capacitor 5 as a refrigerant flow switching means. ing. Connected to the four-way valve 10 are a bypass pipe 11 that bypasses the main condenser 5 and a refrigerant recovery pipe 12 that returns so-called stagnation refrigerant that mainly stays in the main condenser 5 to the suction side of the compressor 6. Yes. The bypass pipe 11 is connected to a pipe 13 that connects the outlet of the main capacitor 5 and the inlet of the sub capacitor 4. Reference numerals 20 to 23 in the figure denote check valves. A condenser fan device 14 for supplying heat exchange air to the main condenser 5 is disposed on the back surface of the main condenser 5.
[0019]
The inlet port of the four-way valve 10 is connected to the discharge side of the compressor 6, and the three output ports of the four-way valve 10 are the inlet of the main condenser 5, the suction side (refrigerant recovery pipe 12) of the compressor 6, and the main condenser 5, respectively. The outlet (bypass pipe 11) is connected. The four-way valve 10 switches between a cooling circuit that guides the refrigerant discharged from the compressor 6 to the main condenser 5 and a heating circuit that guides the refrigerant discharged from the compressor 6 to the bypass pipe 11 of the main condenser 5.
[0020]
The heating circuit is configured by a path indicated by a solid line in FIG. 1A, that is, a path of the compressor 6 → the sub capacitor 4 → the liquid tank 7 → the expansion valve 8 → the main evaporator 3 → the sub evaporator 30 → the compressor 6. Yes. That is, during the heating operation, the four-way valve 10 is set at a position where the discharge side of the compressor 6 and the bypass pipe 11 are connected, the refrigerant discharged from the compressor 6 is guided to the bypass pipe 11 side, and the refrigerant follows the path. To form a circulating heating cycle. In this circulation process, the gas refrigerant discharged from the compressor 6 is condensed and liquefied by the sub-capacitor 4 to dissipate heat, so that the air cooled and dehumidified by the main evaporator 3 is heated and blown out into the vehicle interior. The vehicle interior is dehumidified and heated. At this time, the temperature of the air blown into the vehicle interior is controlled by adjusting the opening of the air mix door 15.
[0021]
On the other hand, the cooling circuit has a path indicated by a solid line in FIG. 1B, that is, compressor 6 → main capacitor 5 → sub capacitor 4 → liquid tank 7 → expansion valve 8 → main evaporator 3 → sub evaporator 30 → compressor 6. It consists of the path. That is, during the cooling operation, the four-way valve 10 is set at a position where the discharge side of the compressor 6 and the inlet of the main condenser 5 are connected, the refrigerant discharged from the compressor 6 is guided to the main condenser 5 side, and the refrigerant passes through the path. Forms a cooling cycle that circulates along In this circulation process, the main evaporator 3 evaporates the liquid refrigerant by heat exchange and cools the intake air passing around the refrigerant passage, thereby cooling the vehicle interior. The main condenser 5 discharges the heat taken by the main evaporator 3 to the outside by heat exchange with air to cool the gas refrigerant and condense it. At this time, the heating element in the sheathed heater unit 31 attached to the sub-evaporator 30 does not generate heat. The sub-capacitor 4 hardly functions as a heat exchanger if the mix door 15 is set to the full cool side.
[0022]
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the sub-evaporator and the sheathed heater unit shown in FIG. As shown in the figure, the sub-evaporator 30 and the sheathed heater unit 31 are accommodated in a casing 38, and the casing 38 protects the inside and improves the heat retaining effect. In addition, the code | symbol 38 in a figure shows a heat insulating material.
[0023]
Connection pipes 35a and 35b are attached to both ends of the sub-evaporator 30, respectively. One connection pipe 35 a is connected to the outlet side of the main evaporator 3, and the other connection pipe 35 b is connected to the suction side of the compressor 6.
[0024]
The sheathed heater unit 31 includes a sheathed heater 32 that generates heat when power is supplied from a vehicle-mounted power source, and a heat transfer medium that transmits heat generated from the sheathed heater 32 to the sub-evaporator 30. As this heat transfer medium, LLC (Long Life Coolant) 33 which is a coolant that can be used for a long time is used.
[0025]
The sheathed heater 32 is a heating element in which a heating wire (for example, a coiled nichrome wire) is placed in a protective tube (sheath) and is filled with a heat-resistant insulating material in the middle. Has been. Lead terminal portions are respectively connected to both ends of the sheathed heater 32, and are connected to a vehicle power source (for example, DC 336V) (both not shown).
[0026]
The sheathed heater 32 is disposed in a tank 34, and the LLC 33 is enclosed in the tank 34.
[0027]
An inflow side connection pipe 41 and an outflow side connection pipe 42 are attached to the tank 34, and a circulation path 43 that circulates the LLC 33 including these

connection pipes

41, 42 is formed to pass through the sub-evaporator 30. ing. Therefore, in the sub-evaporator 30, the LLC 33 and the refrigerant are opposed to each other and heat exchange is performed. A pump 44 for circulating the LLC 33 is provided between the sub-evaporator 30 and the tank 34 in the circulation path 43. As described above, since the pump 44 is arranged on the downstream side when viewed from the position of the sub-evaporator 30, the LLC 33 flowing out of the tank 34 is heat-exchanged with the low-temperature and low-pressure refrigerant in the sub-evaporator 30 and the temperature is lowered. . For this reason, it is not necessary to use a heat-resistant material unnecessarily for the pump 44, and the cost is reduced.
[0028]
An inlet for injecting the LLC 33 into the tank 34 is provided in the upper part of the tank 34, and this inlet is provided with a pressure regulating valve that operates when the temperature of the internal LLC 33 becomes high temperature and high pressure. A cap mechanism 37 is attached.
[0029]
In addition, a heat transfer medium temperature sensor 45 for detecting the temperature of the LLC 33 sealed in the tank 34 is provided. The heat transfer medium temperature sensor 45 is disposed in a recess 34a formed on the opposite side of the cap mechanism 37 of the tank 34 in order to reduce the size of the apparatus.
[0030]
FIG. 3 is a view showing the periphery of the temperature sensing cylinder attached to the outlet pipe of the sub-evaporator, and FIG. 4 is a circuit diagram of the temperature control of the temperature sensing cylinder.
[0031]
As shown in FIGS. 1 and 3, a temperature sensing tube 46 as an opening control member that controls the opening of the expansion valve 8 by sensing the temperature of the outlet pipe 18 on the side from which the refrigerant flows out of the sub-evaporator 30. Is attached. Then, a temperature sensing cylinder heater 47 as an opening degree control member heating means for heating the temperature sensing cylinder 46 to forcibly increase the opening degree of the expansion valve 8, and an opening for detecting the surface temperature of the temperature sensing cylinder heater 47. A heater surface temperature sensor 49 as a temperature control member heating means temperature sensor is provided. As the temperature sensitive cylinder heater 47, for example, a positive temperature coefficient thermistor is used. These are attached to the temperature sensing tube 46 via an electric insulating tape T or the like, and are covered with a heat insulating material 48 together with the outlet pipe 18. Therefore, the refrigerant flow rate can be secured by heating the temperature sensing tube 46. The auto-amplifier 50 as the control means turns on or off the relay 21 based on the surface temperature of the temperature-sensitive cylinder heater 47 during the operation of the sheathed heater 32, thereby operating or stopping the temperature-sensitive cylinder heater 47. To control.
[0032]
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration relating to the heating characteristics of the air conditioner for an electric vehicle.
[0033]
The auto amplifier 50 as a control means has a function of comprehensively controlling the air conditioner and incorporates a microcomputer.
[0034]
The auto amplifier 50 includes a heat transfer medium temperature sensor 45 that detects the temperature of the LLC 33 in the sub-evaporator 30, an outside air temperature sensor 52 that detects the outside air temperature, and an air temperature sensor that detects the air temperature Tsc immediately downstream of the sub capacitor 4. 53 (see FIG. 1), a heater surface temperature sensor 49, a compressor frequency detection sensor 58 for detecting the rotation frequency of the compressor 6, and other various sensors are connected. An operation mode determination unit 54 is provided in the autoamplifier 50, and determines whether it is a heating operation or a cooling operation from the temperature adjustment lever position, the above-described various sensors, and the like.
[0035]
The autoamplifier 50 is connected with a sheathed heater 32 via a sheathed heater driving unit 55, and a pump 44 for circulating the LLC 33 heated by the sheathed heater 32 is connected via a pump driving unit 56. Connected. The above-described temperature sensitive cylinder heater 47 is also connected via the relay 51.
[0036]
Furthermore, various actuators (for example, intake door actuators 57 for driving the intake doors 16) for driving various doors (for example, intake doors 16, air mix doors, mode doors for opening and closing the respective outlets) disposed in the duct 2 are provided. , An air mix door actuator that drives the air mix door 15 and a mode door actuator that drives the mode door). The auto amplifier 50 inputs signals from various sensors and the like, calculates them, operates the intake door actuator 57 and the like, and comprehensively controls the opening degree of the suction port 19 and the outlet position.
[0037]
Next, the operation | movement at the time of the heating of this air conditioning apparatus for electric vehicles is demonstrated with reference to FIGS.
[0038]
FIG. 6 is a control flowchart of the sheathed heater.
As shown in FIG. 6, first, during the heating operation (YES in step S1), it is determined whether or not the outside air temperature Ta is 10 ° C. or less (step S2), and when the outside air temperature Ta is 10 ° C. or less. (YES in step S2), an ON / OFF determination is made for the sheathed heater based on the compressor frequency (step S3).
[0039]
In step S3, as shown in FIG. 7, when the frequency is increased, the determination is changed from OFF determination to ON determination when the compressor frequency H is 70 Hz. On the other hand, when the frequency is decreased, ON determination is determined from ON determination when the compressor frequency H is 60 Hz. Judgment is made so as to change. The compressor frequency H used here is calculated by adding a predetermined correction from the temperature control lever (PTC) position or the like. As a result, the control to turn on the sheathed heater 32 is performed only when the compressor 6 needs to be operated at a certain frequency or higher to perform heating.
[0040]
If the ON / OFF determination for the sheathed heater by the compressor frequency in step S3 is ON determination (YES in step S4), the process proceeds to step S5. In step S5, the reference temperature KTsc for ON / OFF determination for the sheathed heater 32 is set based on the air temperature Tsc immediately downstream of the sub capacitor 4. The reference temperature KTsc is set based on the target air temperature of air blown into the vehicle interior calculated from the temperature control lever position and the like. However, the reference temperature KTsc is always set so that KTsc ≦ 55 ° C.
[0041]
Next, in step S6, on / off determination is performed for the sheathed heater based on the air temperature immediately downstream of the sub-capacitor. In step S6, as shown in FIG. 8, when the air temperature rises, the air temperature Tsc immediately downstream of the sub-capacitor 4 changes from the on-determination to the off-determination when the air temperature Tsc is the reference temperature KTsc. When the air temperature Tsc immediately downstream of the air temperature is 2 ° C. lower than the reference temperature KTsc, a determination is made to change from the OFF determination to the ON determination. Thereby, an excessive rise in the refrigerant temperature discharged from the compressor 6 is prevented.
[0042]
If the ON / OFF determination for the sheathed heater based on the air temperature immediately downstream of the sub-capacitor in step S6 is an ON determination (YES in step S7), the process proceeds to step S8. In this step S8, the reference temperature KTW for ON / OFF determination for the sheathed heater 32 is set according to the temperature Tw of the LLC 33 according to the outside air temperature Ta according to the graph shown in FIG.
[0043]
In step S9, on / off determination is performed for the sheathed heater based on the LLC temperature according to the outside air temperature. In step S9, as shown in FIG. 10, when the LLC temperature rises, the temperature Tw of the LLC 32 changes from the on-determination to the off-determination when the temperature Tww is the reference temperature KTW, while when the LLC temperature falls, the temperature Tw of the LLC32 changes to the reference temperature KTW. Judgment is made to change from off judgment to on judgment at a temperature lower by 10 ° C. Thereby, the excessive raise of the refrigerant discharge temperature of the compressor 6 is prevented more reliably.
[0044]
If the ON / OFF determination for the sheathed heater based on the LLC temperature according to the outside air temperature in step S9 is ON (YES in step S10), the sheathed heater 32 and the pump 44 are turned on (step S11). , S12).
[0045]
On the other hand, when NO is determined in steps S1, S2, and S4, both the sheathed heater 32 and the pump 44 are turned off, and when NO is determined in step S14, the sheathed heater 32 is turned off. However, the pump 44 is set to an on state. Further, since control becomes impossible when the heat transfer medium temperature sensor 45 and the air temperature sensor 53 fail, both the sheathed heater 32 and the pump 44 are turned off (step S13).
[0046]
Note that the values of the reference temperatures KTsc and KTw can be slightly changed as appropriate according to the specifications and the like.
[0047]
Thus, since the sub-evaporator 30 is heated by the sheathed heater 32 via the LLC 32, even if the outside air temperature is low, the refrigerant is not sufficiently evaporated in the main evaporator 3, and therefore at the outlet of the main evaporator 3. Even if a moderate degree of superheat is not ensured or the liquid refrigerant flows out of the main evaporator 3, the sub-evaporator 30 exchanges heat with the LLC 33, which is a heat transfer medium heated by the sheathed heater 32, so that the refrigerant generates heat. It is effectively taken in and heated, and it becomes possible to give an appropriate degree of superheat at the outlet of the sub-evaporator 30. Then, since the moderately heated refrigerant is sucked into the compressor 6 and compressed again, the refrigerant discharged from the compressor 6 becomes a higher temperature refrigerant and is supplied to the sub capacitor 4. Become. As a result, the air that is heat-exchanged by the sub-capacitor 4 has a higher temperature, so that higher heating performance is exhibited and so-called immediate warming is improved.
[0048]
In the present embodiment, in particular, since control is performed to supply or stop power to the sheathed heater 32 for heating the sub-evaporator 30 based on the air temperature Tsc immediately downstream of the sub-capacitor 4, the compressor 6 It is possible to prevent an excessive increase in the discharged refrigerant temperature. Therefore, while ensuring the temperature of the air blown into the passenger compartment, control is performed to lower the frequency of the compressor 6 due to excessive rise in the refrigerant temperature discharged from the compressor 6, thereby avoiding a situation where the heating performance is deteriorated as a result. Will be able to. Thereby, it is possible to exhibit excellent heating performance even at low outside air temperatures.
[0049]
Further, since the control to supply or stop the electric power to the sheathed heater 32 for heating the sub-evaporator 30 is performed based on the temperature Tw of the LLC 33 corresponding to the outside air temperature Ta, the discharge refrigerant temperature of the compressor 6 is controlled. Excessive rise can be further reliably prevented, and even better heating performance can be exhibited even at low outside temperatures. In addition, a necessary amount of heat is always generated, and the sub-evaporator function can be sufficiently exhibited while saving power.
[0050]
FIG. 11 is a control flowchart of the suction port.
As shown in the figure, the auto-amplifier 50 is in the heating operation (YES in step S21), and the ratio of the outside air to the inside air passing through the intake port that takes in air (outside air and / or inside air) to be sent toward the vehicle interior. Then, normal heating inlet control is performed from the temperature control lever (PTC) position or the like (step S22). However, if the calculated suction port target opening X is smaller than the predetermined ratio (preferably 50% here) selected from at least 30 to 60% in step S23 (YES in step S23), this suction is performed. Control is performed to forcibly set the target mouth opening X to the predetermined ratio (step S24). Here, the target inlet opening X indicates the ratio of outside air to the entire air passing through the inlet. In this way, since control is performed so that at least the predetermined ratio or more of the air passing through the suction port becomes outside air, it becomes possible to reliably prevent window fogging by taking in outside air of low humidity.
[0051]
FIG. 12 is a control flowchart of the temperature sensitive cylinder heater.
As shown in FIG. 12, during heating (YES in step S <b> 21), the auto amplifier 50 makes an on / off determination for the temperature sensitive cylinder heater 47 based on the detection value of the heater surface temperature sensor 49 (step S <b> 32). In addition, when the sheathed heater control shown in FIG. 6 is performed and the pump 44 of the sheathed heater unit 31 is operated, or when the sheathed heater 32 is turned on, this on / off determination is performed. May be.
[0052]
In step S32, as shown in FIG. 13, when the surface temperature of the temperature sensitive cylinder heater rises, when the heater surface temperature Th is a reference temperature (for example, 60 ° C.), the judgment is changed from ON judgment to OFF judgment. When the surface temperature of the heater is lowered, a determination is made so that the heater surface temperature Th changes from an OFF determination to an ON determination when the heater surface temperature Th is a reference temperature (for example, 50 ° C.). The reference temperature of the heater surface temperature Th can be set as appropriate.
[0053]
If the ON / OFF determination for the temperature-sensitive cylinder heater based on the detection value of the heater surface temperature sensor in step S34 is ON (YES in step S33), the temperature-sensitive cylinder heater 47 is turned on (step S34).
[0054]
In this way, at the start of the heating operation in which the pump 44 of the sheathed heater unit 31 is operated, the temperature sensing cylinder heater 47 is turned on to forcibly open the throttle state of the expansion valve 8, and a large amount of refrigerant is discharged from the compressor 6. Since the vehicle interior is heated by returning to the vehicle, the immediate warming property is further improved.
[0055]
In addition, when the temperature sensing tube 46 of the expansion valve 8 is provided in the outlet pipe 18 of the sub-evaporator 30 as described above, the refrigerant flow rate is adjusted by the temperature of the refrigerant after being heated by the sub-evaporator 30. When the sub-evaporator 30 is operated, a larger amount of refrigerant circulates, thereby further improving the heating performance.
[0056]
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an integrated expansion valve in which an expansion valve according to another embodiment of the expansion valve is built in the valve.
[0057]
The integral expansion valve 80 is disposed at a position indicated by a symbol a in the drawing instead of the expansion valve 8 shown in FIG. As shown in FIG. 14, in the first flow path 87 of the integral expansion valve 80, there is a narrow passage 89 that adiabatically expands the high-pressure refrigerant from the condenser. The opening degree of the valve seat 91 is adjusted. The valve body 90 is interlocked with the diaphragm 94 of the temperature sensing part 93 installed outside the valve casing via the rod 92. The upper surface of the diaphragm 94 is in contact with the sealed gas that expands and contracts due to the temperature of the refrigerant passing through the second flow path 88, and the lower surface is in contact with the refrigerant that passes through the second flow path 88. Therefore, when the temperature of the refrigerant in the second flow path 88 increases, the sealed gas expands, the diaphragm 94 is pushed from the upper surface, and the valve body 90 is opened. A temperature sensitive cylinder heater 86 is attached to the outer surface of the temperature sensing portion 93 of the integral expansion valve 80, and these are covered with a heat insulating material 48. The auto amplifier 50 controls the temperature sensitive cylinder heater 86 to operate or stop based on the surface temperature of the temperature sensitive cylinder heater 86 during the operation of the sheathed heater 32.
[0058]
Even when such an integral expansion valve 80 is used, it is possible to secure the flow rate of the refrigerant by heating the temperature sensing section 93 by the temperature sensing cylinder heater 86. Further, according to the integral expansion valve 80, it is not necessary to use a long temperature sensing cylinder, and the assemblability is improved.
[0059]
(Experimental example 1)
FIG. 15 is a diagram showing experimental results for determining the reference temperature KTsc when performing on / off control (hereinafter referred to as TSC control) for the sheathed heater 32 based on the air temperature Tsc immediately downstream of the sub-capacitor 4. is there. In FIG. 15, the reference temperature KTsc described above is 60 ° C. during the t1 period and the reference temperature KTsc is 55 ° C. during the t2 period, and the refrigerant discharge temperature Td and the foot blowing temperature TF of the compressor 6 are shown. However, the temperature sensitive cylinder is heated at an outside air temperature of −20 ° C. The blower fan for sending air into the duct 2 was set to Hi (high level) by applying a voltage of 10.5V.
[0060]
According to the result of FIG. 15, in the former control, the discharge refrigerant temperature Td of the compressor 6 greatly exceeds 80 ° C., and there is a possibility that the compressor frequency limitation, which is a control for lowering the compressor frequency, is entered. On the other hand, in the latter control, it is understood that the foot blowing temperature TF within the predetermined temperature range can be secured without the compressor frequency limitation.
[0061]
(Experimental example 2)
FIG. 16 is a diagram showing experimental results for evaluating the warm-up operation at an outside air temperature of −10 ° C. and the controllability in the change of the temperature adjustment lever (PTC) from the full hot position to the intermediate position. However, the temperature sensing cylinder was heated and the TSC control was performed. Further, as shown in the figure, the intake air temperature of the compressor 6 becomes high, and the discharge refrigerant temperature Td of the compressor 6 increases sharply only by TSC control. Therefore, in the period t3 in the figure, the sheath heater 32 is turned on by the temperature of the LLC 33.・ Off control (hereinafter referred to as TW control) was added.
[0062]
According to the result of FIG. 16, the above-described reference temperature KTW is set to 20 ° C. and TW control is added, so that the discharge refrigerant temperature Td of the compressor 6 is suppressed to about 80 ° C. or less, and the foot blowing temperature TF within a predetermined temperature range. It can be seen that can be secured.
[0063]
(Experimental example 3)
FIG. 17 is a diagram showing experimental results for evaluating the warm-up operation at an outside air temperature of 0 ° C. and the controllability in the change of the temperature adjustment lever (PTC) from the full hot position to the intermediate position. However, the temperature sensing cylinder was heated and the TSC control was performed.
[0064]
According to the result of FIG. 17, the above-described reference temperature KTW is set to 15 ° C. and TW control is added, so that the discharge refrigerant temperature Td of the compressor 6 is suppressed to about 80 ° C. or less and the foot blowing temperature TF within a predetermined temperature range. It can be seen that can be secured.
[0065]
(Experimental example 4)
FIG. 18 is a diagram showing experimental results for evaluating the warm-up operation at an outside air temperature of 10 ° C. Here, the sheathed heater 32 was turned off, and the temperature control lever (PTC) was in the full hot position. However, the temperature sensitive cylinder was heated.
[0066]
According to the result of FIG. 18, the operation was performed without operating the sheathed heater 32, but the foot blowing temperature TF exceeded 50 ° C. 10 minutes after the start of heating, and there was no problem in the occupant's feeling, and the outside air temperature was 10 ° C. Then, it turns out that it is not necessary to operate the sheathed heater 32.
[0067]
Further, from the experimental examples 2 to 4, the TW control performs control to supply or stop the electric power to the sheathed heater 32 for heating the sub-evaporator 30 based on the temperature Tw of the LLC 33 according to the outside air temperature Ta. I found it desirable.
[0068]
(Experimental example 5)
The experimental results of the heating performance of the electric vehicle air conditioner including the above control are shown below.
[0069]
[Table 1]

[0070]
As described above, it was possible to realize extremely good heating performance at a low outside air temperature, to obtain a good result of the defrost test, and to prevent window fogging.
[0071]
The embodiments described above are not described to limit the present invention, and various modifications can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the sub-evaporator 30 is disposed outside the tank 34, and the LLC 33 heated by the sheathed heater 32 in the tank 34 is guided to the sub-evaporator 30 by the circulation path 43 to perform heat exchange. However, the present invention is not limited to such a configuration, and both the sub-evaporator and the sheathed heater are accommodated in a tank in which LLC is sealed. The present invention is also applicable to an air conditioner for an electric vehicle that is configured to connect a circulation path to circulate LLC with a pump.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the control for operating or stopping the vehicle interior evaporator heating means for heating the vehicle exterior evaporator is performed based on the air temperature downstream of the vehicle interior condenser. Since it did in this way, it becomes possible to prevent the excessive discharge refrigerant | coolant temperature of a compressor. Therefore, while ensuring the temperature of the air blown into the passenger compartment, it is possible to avoid a situation in which the control of lowering the frequency of the compressor due to excessive rise in the refrigerant discharge refrigerant temperature results in a decrease in heating performance. Will be able to. Thereby, it is possible to exhibit excellent heating performance even at low outside air temperatures.In addition, by setting the reference temperature, which is the reference for operating or stopping the heating means, according to the outside air temperature, the necessary amount of heat is always generated and the function of the evaporator outside the vehicle can be fully demonstrated while saving power. Can do.
[0073]
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, the electric power is supplied to the sheathed heater for heating the evaporator outside the vehicle interior based on the temperature of the heat transfer medium according to the outside air temperature. Alternatively, since the control for stopping is performed, it is possible to more reliably prevent an excessive increase in the refrigerant temperature discharged from the compressor, and it is possible to exhibit a more excellent heating performance even at a low outside air temperature. In addition, the necessary amount of heat is always generated, and the function of the outside-vehicle evaporator can be sufficiently exhibited while saving power.
[0074]
According to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in

claim

1 or 2, it is possible to reliably prevent window fogging by taking in outside air of low humidity.
[0075]
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to third aspects, the opening control member heating means is operated at the start of the heating operation to forcibly open the throttle state of the expansion valve. Since the refrigerant is returned to the compressor to heat the passenger compartment, the immediate warming property is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, in which (A) shows a flow of refrigerant during heating with a solid line, and (B) shows a refrigerant flow during cooling The flow is shown by a solid line.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a sub-evaporator and a sheathed heater unit shown in FIG.
FIG. 3 is a view showing the periphery of a temperature sensing cylinder attached to an outlet pipe of a sub-evaporator.
FIG. 4 is a circuit diagram of heating control of a temperature sensitive cylinder.
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration related to heating characteristics of an air conditioner for an electric vehicle. It is.
FIG. 6 is a control flowchart of a sheathed heater.
FIG. 7 is a diagram illustrating on / off control for a sheathed heater according to a compressor frequency.
FIG. 8 is a diagram showing on / off control for a sheathed heater according to an air temperature immediately downstream of a sub capacitor.
FIG. 9 is a diagram illustrating a reference temperature for ON / OFF determination for a sheathed heater based on an LLC temperature according to an outside air temperature.
FIG. 10 is a diagram illustrating on / off control for a sheathed heater according to an LLC temperature according to an outside air temperature.
FIG. 11 is a control flowchart of the suction port.
FIG. 12 is a control flowchart of the temperature sensitive cylinder heater.
FIG. 13 is a diagram showing on / off control for a temperature-sensitive cylinder heater based on a detection value of a heater surface temperature sensor.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an integral expansion valve in which an expansion valve according to another embodiment of the expansion valve is built in the valve.
FIG. 15 is a diagram showing experimental results for determining a reference temperature when performing TSC control.
FIG. 16 is a diagram showing experimental results for evaluating the warm-up operation at an outside air temperature of −10 ° C. and the controllability in the change of the temperature control lever from the full hot position to the intermediate position.
FIG. 17 is a diagram showing experimental results for evaluating the warm-up operation at an outside air temperature of 0 ° C. and the controllability in the change of the temperature control lever from the full hot position to the intermediate position.
FIG. 18 is a diagram showing experimental results for evaluating a warm-up operation at an outside air temperature of 10 ° C.
[Explanation of symbols]
3 ... Main evaporator (vehicle compartment evaporator),
4. Sub capacitor (in-vehicle capacitor),
5 ... Main condenser (condenser outside the passenger compartment),
6 ... Compressor,
7 ... Liquid tank,
8 ... expansion valve,
10 ... Four-way valve (refrigerant flow path switching means),
11 ... Bypass pipe,
18 ... exit piping,
30 ... Sub-evaporator (evaporator outside the passenger compartment),
31 ... Seeds heater unit (evaporator heating means outside the passenger compartment),
32. Seeds heater (heating element),
33 ... LLC (heat transfer medium),
44 ... pump,
45 ... Heat transfer medium temperature sensor,
46 ... temperature sensing cylinder (opening control member),
47. Temperature sensitive cylinder heater (opening control member heating means),
49 ... Heater surface temperature sensor (opening control member heating means temperature sensor),
50. Auto amplifier (control means),
52 ... Outside air temperature sensor,
53. Air temperature sensor.

Claims

The compressor (6), the vehicle exterior condenser (5), the vehicle interior condenser (4), the expansion valve (8), and the vehicle interior evaporator (3) constituting the refrigeration cycle are connected in this order by refrigerant piping, and the compressor A bypass pipe (11) for guiding the refrigerant discharged from (6) to bypass the vehicle exterior condenser (5) to the vehicle interior condenser (4), and the flow of refrigerant discharged from the compressor (6) Refrigerant flow switching means (10) provided in a refrigerant pipe downstream of the compressor (6) for switching the path, and the refrigerant discharged from the compressor (6) is used as the refrigerant flow path during cooling operation. It is introduced into the vehicle exterior condenser (5) by the switching means (10), and through the bypass pipe (11) by the refrigerant flow switching means (10) during the heating operation. In an electric car air-conditioning apparatus that is introduced directly into the passenger compartment condenser (4),
A vehicle exterior evaporator (30) disposed between a refrigerant outlet of the vehicle interior evaporator (3) and a refrigerant suction port of the compressor (6);
A vehicle exterior evaporator heating means (31) for heating the vehicle exterior evaporator (30);
An air temperature sensor (53) disposed downstream of the vehicle interior condenser (4);
An outside air temperature sensor (52) for detecting outside air temperature;
Based on the air temperature detected by the air temperature sensor (53), the vehicle exterior evaporator heating means (31) is determined to be turned on / off, and in the case of the on determination, a reference temperature set in accordance with the outside air temperature. An air conditioner for an electric vehicle, comprising: a control means (50) for controlling the evaporator outside heating means (31) to operate or stop based on KTW .

The vehicle exterior evaporator heating means (31) generates heat from the power supplied from the vehicle-mounted power source (32), and heat transmitted from the heat generator (32) to the vehicle interior evaporator (30). A transmission medium (33),
The electric automotive air conditioner further includes a heat transfer medium temperature sensor for detecting the temperature of the pre Kinetsu transmission medium (33) (45),
The control means supplies power to the heating element (32) when the temperature of the heat transfer medium (33) is lower than the reference temperature KTW by a predetermined temperature, and the temperature of the heat transfer medium (33) The electric vehicle air conditioner according to claim 1 , wherein power is stopped when the reference temperature is KTW .

The control means (50) performs control so that a predetermined ratio or more selected from at least 30 to 60% of the air passing through the suction port (19) for taking in air to be sent into the passenger compartment during heating operation is outside air. The air conditioner for an electric vehicle according to claim 1 or 2.

Opening degree control for controlling the opening degree of the expansion valve (8) by sensing the temperature of the outlet pipe (18) on the refrigerant outlet side from the passenger compartment evaporator (3) or the passenger compartment evaporator (30). A member (46);
An opening control member heating means (47) for heating the opening control member (46) to increase the opening of the expansion valve (8);
An opening control member heating means temperature sensor (49) for detecting the temperature of the opening control member heating means (47),
The control means (50) controls the opening degree control member heating means (47) to operate or stop based on the temperature of the opening degree control member heating means (47) during heating operation. The air conditioner for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 3.