(57)【要約】【課題】冷却液を冷媒で冷やす場合においても、電動圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を正確に推定する車両用ヒートポンプ装置を提供すること。【解決手段】この車両用ヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機と、前記電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒から、前記車両用ヒートポンプ装置の外部より導入された第１の冷却液へ、放熱させる高温側水冷媒熱交換器と、複数のパラメータを用いて、前記電動圧縮機から吐出される高温高圧冷媒の吐出温度を推定する制御部と、を具備し、前記複数のパラメータには、前記第１の冷却液に関するパラメータが含まれる構成を採る。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用ヒートポンプ装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機と、
前記電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒から、前記車両用ヒートポンプ装置の外部より導入された第１の冷却液へ、放熱させる高温側水冷媒熱交換器と、
複数のパラメータを用いて、前記電動圧縮機から吐出される高温高圧冷媒の吐出温度を推定する制御部と、
を具備し、
前記複数のパラメータには、前記第１の冷却液に関するパラメータが含まれる、
車両用ヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記高温側水冷媒熱交換器は、前記電動圧縮機を囲って前記電動圧縮機と熱交換可能に接触している、
請求項１に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記第１の冷却液に関するパラメータは、前記第１の冷却液の流量および水温の少なくとも１つである、
請求項１に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記第１の冷却液の流量は、前記第１の冷却液を輸送するウォータポンプの回転数に基づいて決定される、
請求項３に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記第１の冷却液の水温は、前記高温側水冷媒熱交換器の入口側の水温、出口側の水温、または、前記入口側の水温と前記出口側の水温との差分である、
請求項３に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記第１の冷却液の水温は、車両の車室内へ導かれる空気と、前記高温側水冷媒熱交換器から導出された前記第１の冷却液との間で熱交換を行う暖房用空気冷媒熱交換器における温度である、
請求項３に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記複数のパラメータには、前記電動圧縮機へ交流電力を供給する電力用半導体の温度が含まれる、
請求項１に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記複数のパラメータには、前記電動圧縮機の回転数、または、前記電動圧縮機に備わる電動モータに流れるモータ電流の値が含まれる、
請求項１に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記制御部は、推定した前記高温高圧冷媒の吐出温度が所定の温度以上である場合、前記電動圧縮機が備える電力用半導体への電力供給を停止させる制御、または、前記電動圧縮機の回転数を抑制する制御を行う、
請求項１に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気で走行する自動車では、空調装置の冷媒を圧縮する圧縮機として電動圧縮機が採用される。電動圧縮機は、圧縮機構を動かす電動モータと、電動モータを駆動する駆動回路（例えばインバータ回路）とを備える。駆動回路は発熱するため冷却する必要がある。
【０００３】
従来の電動圧縮機では、駆動回路を冷媒によって冷却する構成が一般的であった。電動圧縮機には低温の冷媒が導入されるからである。
【０００４】
また、電動圧縮機の電動モータには、その動作を保証する上限温度が規定されており、上限温度を超えると電動モータが損傷するおそれがある。そのため、電動モータの温度を監視する技術として、電動圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知する方法が知られている。
【０００５】
特許文献１には、インバータのパワー素子温度から圧縮機吸入圧力を測定し、モータ回転数とモータ相電流・電圧とからモータトルクを算出し、圧縮機吸入圧力とモータトルクとから圧縮機吐出圧力を推定し、圧縮機吸入圧力と圧縮機吐出圧力とから圧縮機吐出温度を推定する制御装置を備えた電動圧縮機が開示されている。
【０００６】
また、以前より、ヒートポンプを備え冷媒と冷却液との間で熱交換を行う車両用ヒートポンプ装置が知られている。非特許文献１には、車両用ヒートポンプ装置（ＨＰＡＣ：Heat Pump Air Conditioner）を備え、車両用ヒートポンプ装置が導出した冷却液を用いて、車室内の冷暖房を行う車両の温度調整システムが開示されている。この車両用ヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する電動圧縮機と、冷媒から冷却液へ放熱を行うコンデンサと、冷却液を冷媒で冷やす冷却器と、コンデンサへ冷却液を送出するコンデンサポンプ（高温側ウォータポンプ）と、冷却器へ冷却液を送出する冷却器ポンプ（低温側ウォータポンプ）とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９８２３０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Kowsky et al., "Unitary HPAC System", SAE International J. Passeng. Cars - Mech. Syst., 2012, doi:10.4271/2012-01-1050.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示の電動圧縮機では、モータハウジングを冷媒で冷却しているが、非特許文献１のように冷却液を冷媒で冷やす冷却器を備える車両用ヒートポンプ装置の場合、冷却液が電動圧縮機から吐出される冷媒の温度に影響を与えるため、上記特許文献１の方法では吐出温度推定値に誤差が生じるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、冷却液を冷媒で冷やす場合においても、電動圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を正確に推定する車両用ヒートポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の車両用ヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機と、前記電動圧縮機が吐出した高温高圧冷媒から、前記車両用ヒートポンプ装置の外部より導入された第１の冷却液へ、放熱させる高温側水冷媒熱交換器と、複数のパラメータを用いて、前記電動圧縮機から吐出される高温高圧冷媒の吐出温度を推定する制御部と、を具備し、前記複数のパラメータには、前記第１の冷却液に関するパラメータが含まれる構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却液を冷媒で冷やす場合においても、電動圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用ヒートポンプ装置を示す斜視図
【図２】実施の形態の車両用ヒートポンプ装置を示す一部破断図
【図３】実施の形態のコンプレッサ筐体側の構成を示す断面図
【図４】図３のＤ−Ｄ線断面図
【図５】実施の形態の車両用ヒートポンプ装置の冷媒および冷却液の流れについて説明する図
【図６】車両用ヒートポンプ装置を用いた車両温度調整システムについて説明する図
【図７】車両用ヒートポンプ装置を用いた車両温度調整システムについて説明する図
【図８】車両用ヒートポンプ装置のインバータ周辺の構成を示すブロック図
【図９】車両用ヒートポンプ装置の制御部の処理手順を示すフロー図
【図１０】（ａ）吐出温度とウォータポンプ回転数との関係を示す図、（ｂ）吐出温度と冷却液水温との関係を示す図
【図１１】実際の吐出温度と推定吐出温度との関係を示す図
【図１２】暖房用空気冷媒熱交換器に温度検出部を設けた様子を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００１５】
＜車両用ヒートポンプ装置の構成＞
まず、本発明の実施の形態における各構成について、図１および図２を用いて説明する。図１および図２は、本実施の形態に係る車両用ヒートポンプ装置の構成を示す図である。
【００１６】
車両用ヒートポンプ装置１は、車両に搭載される装置であり、低温側水冷媒熱交換器１１０と、高温側水冷媒熱交換器１１１と、冷媒を圧縮し吐出する電動圧縮機１１２と、コンプレッサ筐体１０９等を備える。ここで、車両とは、例えば、電気自動車である。電気自動車とは、例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、またはＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）等、車両に搭載されている蓄電池を用いて走行する車両である。
【００１７】
車両用ヒートポンプ装置１は、その内部にヒートポンプを有し、ヒートポンプの冷媒と低温側の冷却液（第２の冷却液に相当）および高温側の冷却液（第１の冷却液に相当）との間で熱交換を行う。低温側の冷却液と高温側の冷却液とは、車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入される。
【００１８】
冷媒は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）など、電気自動車に要求される極低温の環境下でもヒートポンプサイクルの効率を向上できる一方、作動圧力が高くなるものが採用される。
【００１９】
冷却液は、例えば、エチレングリコール水溶液などの液体である。冷却液は、不凍液であれば良く、エチレングリコール水溶液以外にプロピレングリコール水溶液を用いることも可能である。
【００２０】
高温側の冷却液は、高温側導入管１０４を介してコンプレッサ筐体１０９の外部から導入される（図１の矢印Ｂ）。この導入された冷却液は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて加熱され、高温側導出管１０５から導出される（図１の矢印Ｂ）。冷却液は、高温側ウォータポンプ１０１が備える電動モータの駆動力にて輸送される。
【００２１】
高温側水冷媒熱交換器１１１は、高温高圧の冷媒が流れる通路と高温側の冷却液が流れる通路とを備え、これら通路の間で熱を移動させるように構成されている。
【００２２】
低温側の冷却液は、低温側導入管１０６を介して車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入される（図１の矢印Ａ）。導入された冷却液は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて冷却され、低温側導出管１０７から導出される（図１の矢印Ａ）。冷却液は、低温側ウォータポンプ１０２が備える電動モータの駆動力にて輸送される。
【００２３】
低温側水冷媒熱交換器１１０は、低温低圧の冷媒が流れる通路と低温側の冷却液が流れる通路とを備え、これらの通路の間で熱を移動させるように構成されている。
【００２４】
電動圧縮機１１２は、電動モータ１１２ａと圧縮機構１１２ｂとにより構成される。圧縮機構１１２ｂは電動モータ１１２ａが発生する駆動力により冷媒を圧縮して吐出する機構である。圧縮機構１１２ｂは、例えば、スクロール型を用いることができる。電動モータ１１２ａは、インバータ（駆動回路に相当）１１３により電気的に駆動される。インバータ１１３は電力用半導体（例えばＩＧＢＴ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を有しており、給電部１０３から給電される直流電力を３相交流電力に変換して電動モータ１１２ａへ供給する。電力用半導体は、パワー半導体、パワー素子とも呼ばれる。
【００２５】
また、車両用ヒートポンプ装置１は、電動圧縮機１１２の冷媒の入口の上流にアキュムレータ１０８を備える。アキュムレータ１０８は、冷媒を気体と液体に分離させることで、電動圧縮機１１２へ気体の冷媒のみを供給する役割をなす。電動圧縮機１１２の破壊を防止するためである。
【００２６】
また、車両用ヒートポンプ装置１は、低温側水冷媒熱交換器１１０の冷媒の入口の上流に膨張弁１１４を備える。膨張弁１１４は、熱量を変化させずに高圧の冷媒を膨張させて低圧にすることで、冷媒を低温にして低温側水冷媒熱交換器１１０へ送る。
【００２７】
また、車両用ヒートポンプ装置１は、車両用ヒートポンプ装置１の外部から電源供給を受けるための給電部１０３を備える。給電部１０３は、コンプレッサ筐体１０９の外壁に備える。給電部１０３へ供給された電気エネルギーは、電動圧縮機１１２、高温側ウォータポンプ１０１、および、低温側ウォータポンプ１０２のそれぞれが備える電動モータの駆動に用いられる。
【００２８】
＜高温側水冷媒熱交換器の詳細＞
次に、実施の形態１の車両用ヒートポンプ装置１におけるコンプレッサ筐体１０９側の構成を詳細に説明する。
【００２９】
図３は、実施の形態１のコンプレッサ筐体側の構成を示す断面図である。図４は、図３のＤ−Ｄ線断面図である。
【００３０】
高温側水冷媒熱交換器１１１および電動圧縮機１１２は、コンプレッサ筐体１０９に収められて一体化されている。コンプレッサ筐体１０９は、密閉性を有し、冷却液および冷媒の各導入口および各導出口を除いて、高温側水冷媒熱交換器１１１と電動圧縮機１１２とを内部に閉じ込める。
【００３１】
高温側水冷媒熱交換器１１１は、図３および図４に示すように、冷媒が流れる通路１１１ａと、高温側の冷却液が流れる通路１１１ｂとを備えている。
【００３２】
冷却液の通路１１１ｂは、例えば、電動圧縮機１１２の周囲に沿って二次元方向に広がる空間により構成され、通路１１１ｂの一端および他端に冷却液の導入口１１１ｂｉｎと導出口１１１ｂｏｕｔとが設けられている。導出口１１１ｂｏｕｔは、高温側ウォータポンプ１０１に通じている。また、通路１１１ｂの一部は、コンプレッサ筐体１０９の壁体により構成されている。
【００３３】
冷媒の通路１１１ａは、例えば、複数の直線状且つ筒状の配管により構成され、冷却液の通路１１１ｂを横切るように通路１１１ｂを囲う空間内に配置されている。図４に示すように、複数の通路１１１ａは、電動圧縮機１１２の周方向に分散して配置されている。各通路１１１ａの一端は、図３に示すように、電動圧縮機１１２の冷媒導出口につながる冷媒室１１１ｃに通じ、各通路１１１ａの他端は、膨張弁１１４につながる冷媒室１１１ｄに通じている。冷媒室１１１ｃ、１１１ｄの一部は、コンプレッサ筐体１０９の壁体により構成されている。
【００３４】
高温側水冷媒熱交換器１１１は、図３および図４に示すように、電動圧縮機１１２（電動モータ１１２ａおよび圧縮機構１１２ｂ）の周囲を囲うように配置され、電動圧縮機１１２と高温側水冷媒熱交換器１１１とは熱的に結合している。
【００３５】
＜車両用ヒートポンプ装置の動作＞
次に、図５を用いて車両用ヒートポンプ装置１の冷媒と冷却液の流れについて説明する。
【００３６】
始めに、冷媒の流れを説明する。図５の矢印Ｃは冷媒の流れる方向を示している。冷媒は、電動圧縮機１１２、高温側水冷媒熱交換器１１１、膨張弁１１４、低温側水冷媒熱交換器１１０を、この順で流れる。この冷媒の流れにより、ヒートポンプサイクルが構成される。
【００３７】
電動圧縮機１１２で圧縮された高温高圧の冷媒は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて熱を放出して液体となる。液体となった冷媒は、膨張弁１１４にて急激に膨張され、低温低圧の冷媒となる。この低温低圧の冷媒は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて熱を吸収して蒸発する。蒸発した冷媒はアキュムレータ１０８を通過して電動圧縮機１１２にて再度、圧縮される。
【００３８】
続いて、冷却液の流れを説明する。高温側ウォータポンプ１０１の駆動力によって高温側導入管１０４を介してコンプレッサ筐体１０９の外部から導入された冷却液は、水温検出部１２２によって水温が検出され、高温側水冷媒熱交換器１１１にて高温の冷媒と熱交換を行って加熱される。加熱された冷却液は、高温側導出管１０５から導出される。
【００３９】
低温側ウォータポンプ１０２の駆動力によって低温側導入管１０６を介して車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入された冷却液は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて低温の冷媒と熱交換を行って冷却され、低温側導出管１０７から導出される。
【００４０】
このように、実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１では、装置内だけで冷媒を循環させてヒートポンプサイクルを実現している。さらに、高温側水冷媒熱交換器１１１および低温側水冷媒熱交換器１１０は、空気ではなく液体（冷却液）と冷媒との間で熱交換を行う。この構成により、車両用ヒートポンプ装置１は、冷却液を介して車両用ヒートポンプ装置１から離れた箇所から熱を吸収し、車両用ヒートポンプ装置１から離れた箇所へ熱を放出することができる。
【００４１】
＜車両温度調整システム＞
次に、図６および図７を用いて、車両用ヒートポンプ装置１を用いた車両温度調整システムについて説明する。図６は車両温度調整システムの暖房運転時の説明図、図７は車両温度調整システムの冷房運転時の説明図である。
【００４２】
高温側導出管１０５から導出した加熱された冷却液、および、低温側導出管１０７から導出した冷却された冷却液は車両用空調装置２へ導入され、冷房もしくは暖房に用いられる。車両用空調装置２は、ファイアウォール７の車室側に配置され、車室内の空調を行う装置である。車両用ヒートポンプ装置１は、ファイアウォール７の車室外の側に配置される。
【００４３】
車両用空調装置２は、冷房用空気冷媒熱交換器２００、暖房用空気冷媒熱交換器２０１、ブロワファン２０２、および、切換ドア２０３を備える。
【００４４】
冷房用空気冷媒熱交換器２００は、ブロワファン２０２により送風された空気と、低温側導出管１０７から導出した冷却された冷却液との間で熱交換を行い、空気を冷却するものである。冷却された空気は車室内へ導かれ、車室内の冷房に用いられる。
【００４５】
冷房用空気冷媒熱交換器２００にて加熱された冷却液は、低温側導入管１０６を介して、再度、車両用ヒートポンプ装置１へ導入される。
【００４６】
暖房用空気冷媒熱交換器２０１は、ブロワファン２０２により送風された空気（車両の車室内へ導かれる空気）と、高温側導出管１０５から導出した加熱された冷却液との間で熱交換を行い、空気を加熱するものである。加熱された空気は車室内へ導かれ、車室内の暖房に用いられる。
【００４７】
暖房用空気冷媒熱交換器２０１にて冷却された冷却液は、高温側導入管１０４を介して、再度、車両用ヒートポンプ装置１へ導入される。なお、第１のラジエータ５は、冷房時の冷却液の放熱に用いられる。
【００４８】
車両用ヒートポンプ装置１が導出する冷却液は、発熱体３の冷却に用いることも可能である。ここで、発熱体３とは、例えば、電気自動車に用いられる走行用モータ、走行用モータを駆動するためのインバータ、走行用モータへ電気エネルギーを供給するための蓄電池、車両外部から蓄電池を充電するための充電器、蓄電池の電圧変換を行うためのＤＣ−ＤＣ変換器などの、発熱部材である。これら発熱部材は電気自動車の走行中等に冷却を必要とする。
【００４９】
発熱体３から放出される熱は、冷却液に吸熱させる。すなわち、冷却液は加熱される。この加熱された冷却液は、低温側導入管１０６へ導かれ、車両用ヒートポンプ装置１にて冷却される。この加熱された冷却液は、第２のラジエータ６で放熱させることで、冷却することもできる。
【００５０】
車両用空調装置２を車室内の暖房に用いる場合は、発熱体３から放出された熱を、冷却液に吸熱させる。すなわち、冷却液は加熱される。この加熱された冷却液は、低温側導入管１０６へ導かれ、低温側水冷媒熱交換器１１０にて冷却される。
【００５１】
この際、冷媒に回収（吸熱）された熱を、高温側水冷媒熱交換器１１１にて高温側の冷却液に回収（吸熱）させ、この冷却液を高温側導出管１０５から導出させ、暖房用空気冷媒熱交換器２０１に導くことで、車室内の空気の加熱に利用する事も可能である。
【００５２】
車両温度調整システムでは、図６および図７に示すように、複数の三方弁Ｔによる冷却液の経路の切り替え、ならびに、切換ドア２０３による車室内へ向かう空気の経路の切り替えにより、車室内の暖房および冷房等の切り替えを行うことができる。
【００５３】
＜インバータ周辺の機能ブロック＞
次に、実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１のインバータ１１３周辺における機能ブロックについて説明する。
【００５４】
図８は、車両用ヒートポンプ装置のインバータ周辺の構成を示すブロック図である。なお、図８では、車両用ヒートポンプ装置１と共に、電力を充放電する蓄電池３０１、エアコンを制御するエアコン制御装置（エアコンＥＣＵ）３０２も記載する。
【００５５】
図８より、車両用ヒートポンプ装置１は、電動圧縮機１１２、インバータ１１３、水温検出部１２２、および、ウォータポンプ回転数検出部１２５を含む。
【００５６】
水温検出部１２２は、車両用ヒートポンプ装置１の高温側導入管１０４を介してコンプレッサ筐体１０９の外部から導入された冷却液の水温を検出し、検出した水温を制御部１３３に通知する。
【００５７】
ウォータポンプ回転数検出部１２５は、高温側ウォータポンプ１０１の回転数を検出し、検出した回転数を制御部１３３に通知する。なお、ウォータポンプ回転数に基づいて、冷却液の流量が決定される。
【００５８】
電動圧縮機１１２は、電動モータ１１２ａおよび圧縮機構１１２ｂを含む。電動圧縮機１１２は、インバータ１１３の制御により冷媒を圧縮する。
【００５９】
インバータ１１３は、パワー素子温度測定部１３１、電動圧縮機回転数検出部１３２、制御部１３３、駆動部１３４およびパワー素子１３５を含む。インバータ１１３は、電動モータ１１２ａに対して駆動制御を行う。
【００６０】
インバータ１１３において、パワー素子温度測定部１３１は、サーミスタ等のセンサを用いて、パワー素子１３５の温度を測定し、測定したパワー素子１３５の温度を制御部１３３に出力する。
【００６１】
電動圧縮機回転数検出部１３２は、電動モータ１１２ａの駆動開始を指示する駆動ＯＮのエアコン制御信号がエアコン制御装置３０２から出力された場合、電動圧縮機１１２の回転数を検出し、検出した回転数を制御部１３３に通知する。
【００６２】
制御部１３３は、電動モータ１１２ａの駆動開始を指示する駆動ＯＮのエアコン制御信号がエアコン制御装置３０２から出力された場合には、パワー素子温度測定部１３１から出力されたパワー素子１３５の温度、電動圧縮機回転数検出部１３２から出力された電動圧縮機１１２の回転数、水温検出部１２２から出力された冷却液の水温、および、ウォータポンプ回転数検出部１２５から出力された高温側ウォータポンプ１０１の回転数に基づいて、電動圧縮機１１２から吐出される冷媒の吐出温度を推定する。制御部１３３は、推定した吐出温度に基づいて、パワー素子１３５への電力供給を停止するか否かを制御する。この制御は、制御部１３３がパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号を生成して駆動部１３４へ出力することによって行われる。なお、制御部１３３の詳細な処理手順については後述する。
【００６３】
また、制御部１３３は、電動モータ１１２ａの駆動停止を指示する駆動ＯＦＦのエアコン制御信号がエアコン制御装置３０２から出力された場合には、ＰＷＭ信号を生成して駆動部１３４へ出力し、電動モータ１１２ａの駆動を停止する制御を行う。
【００６４】
駆動部１３４は、ＰＷＭ信号を用いた上記制御に従ってパワー素子１３５を駆動する。すなわち、駆動部１３４は、制御部１３３から出力されたＰＷＭ信号に従って、パワー素子１３５を通電または遮断する制御を行う。
【００６５】
パワー素子１３５は、駆動部１３４の制御に従って、蓄電池３０１から供給される直流電流を通電または遮断する。これにより、パワー素子１３５は、蓄電池３０１から供給される直流電流を交流電流に変換して電動モータ１１２ａに供給し、電動モータ１１２ａを駆動する。
【００６６】
電動モータ１１２ａは、パワー素子１３５から供給される交流電流によって回転し、圧縮機構１１２ｂを駆動させる。
【００６７】
圧縮機構１１２ｂは、電動モータ１１２ａにより駆動されて冷媒を圧縮する。
【００６８】
＜制御部における処理手順の詳細＞
次に、実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１における制御部１３３の処理手順を詳細に説明する。
【００６９】
図９は、車両用ヒートポンプ装置の制御部の処理手順を示すフロー図である。図９において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）４０１では、制御部１３３は、エアコン制御装置３０２から駆動ＯＮのエアコン制御信号を取得し、ＳＴ４０２では、取得したエアコン制御信号に基づいて、電動圧縮機１１２の設定を変更するか否かを判定する。設定を変更する（ＹＥＳ）場合には、ＳＴ４０３に移行し、設定を変更しない（ＮＯ）場合には、ＳＴ４０４に移行する。ＳＴ４０３では、制御部１３３は、パワー素子１３５への電力供給を制御して、電動圧縮機１１２の設定を変更する。
【００７０】
ＳＴ４０４では、制御部１３３は、電動圧縮機回転数検出部１３２から電動圧縮機１１２の回転数を取得し、ＳＴ４０５では、パワー素子温度測定部１３１からパワー素子１３５の温度を取得する。
【００７１】
また、ＳＴ４０６では、制御部１３３は、ウォータポンプ回転数検出部１２５から高温側ウォータポンプ１０１の回転数を取得し、ＳＴ４０７では、水温検出部１２２から高温側の冷却液の水温を取得する。
【００７２】
ＳＴ４０８では、制御部１３３は、取得した電動圧縮機１１２の回転数、パワー素子１３５の温度、高温側ウォータポンプ１０１の回転数、および、冷却液の水温に基づいて、電動圧縮機１１２から吐出される冷媒の吐出温度Ｔｄ＿ｅｓｔを推定する。
【００７３】
ＳＴ４０９では、制御部１３３は、推定した吐出温度が電動モータ１１２ａの動作上限温度Ｔｍａｘ以上であるか否かを判定し、Ｔｍａｘ以上である（ＹＥＳ）場合には、ＳＴ４１０へ移行し、Ｔｍａｘ未満である（ＮＯ）場合には、処理を終了する。
【００７４】
ＳＴ４１０では、制御部１３３は、パワー素子１３５への電力供給の停止、または、電動圧縮機１１２の回転数を抑制する制御を行い、処理を終了する。
【００７５】
＜吐出温度の推定＞
図１０（ａ）は、吐出温度とウォータポンプ回転数との関係を示し、図１０（ｂ）は、吐出温度と冷却液水温との関係を示している。ただし、図１０（ａ）では、ウォータポンプ回転数のみを変動させ、図１０（ｂ）では、冷却液水温のみを変動させており、その他のパラメータを固定したときの吐出温度を求めている。また、図１０では、これらの関係を概念的に示している。図１０から分かるように、吐出温度とウォータポンプ回転数とは
負の相関関係にあり、吐出温度と冷却液水温とは正の相関関係にある。これらの点を考慮して、制御部１３３は、電動圧縮機１１２から吐出される冷媒の吐出温度Ｔｄ＿ｅｓｔを、例えば、以下の式（１）によって推定する。
【数１】
2014054897.tif 000003
【００７６】
ここで、Ｔｔｒはパワー素子１３５の温度、ｒｐｍｃｍｐは電動圧縮機１１２の回転数、ｒｐｍｗｐは高温側ウォータポンプ１０１の回転数、ＴＷは冷却液の水温である。また、α、γはそれぞれ正の値を取る所定の係数であり、βは負の値を取る所定の係数である。また、δは補正のための定数である。なお、電動圧縮機１１２の回転数ｒｐｍｃｍｐは電動モータ１１２ａのモータ電流ＩＭに相当するため、電動圧縮機１１２の回転数ｒｐｍｃｍｐに代えてモータ電流ＩＭを用いてもよい。ちなみに、モータ電流は、モータトルクに相当するパラメータである。
【００７７】
このように、所定の係数α、γが正の値を取り、βが負の値を取ることから、電動圧縮機１１２の回転数（ｒｐｍｃｍｐ）、冷却液の水温（Ｔｗ）が増加するほど、吐出温度（Ｔｄ＿ｅｓｔ）は高くなり、高温側ウォータポンプ１０１の回転数（ｒｐｍｗｐ）が増加するほど、吐出温度（Ｔｄ＿ｅｓｔ）は低くなる。
【００７８】
図１１に、実際の吐出温度と推定吐出温度との関係を示す。図１１において、実線Ｌ１は、冷却液に関するパラメータであるウォータポンプ回転数、冷却液水温を含め上式（１）によって求めた推定吐出温度と実際の吐出温度との関係を示す。また、点線Ｌ２は、冷却液に関するパラメータを含めずに求めた推定吐出温度と実際の吐出温度との関係を示す。前述のごとく、吐出温度とウォータポンプ回転数とは負の相関関係がある。すなわち、ウォータポンプ回転数が上がるほど、吐出温度は低下する。このため、冷却液に関するパラメータとしてウォータポンプ回転数（冷却液の水量）を考慮しない場合、点線Ｌ２に示すように推定吐出温度が実際の吐出温度よりも高くなってしまう。これに対して、冷却液に関するパラメータを考慮して吐出温度を推定した実線Ｌ１の方が推定吐出温度と実際の吐出温度との誤差が少ない。
【００７９】
このように、電動圧縮機１１２を冷却する冷却液に関するパラメータを考慮して吐出温度を推定することにより、推定吐出温度と実際の吐出温度との誤差が少なくなり、吐出温度を正確に推定することができる。
【００８０】
＜実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１によれば、電動圧縮機１１２と高温側水冷媒熱交換器１１１とが熱的に結合しており、電動圧縮機１１２内の冷媒は冷却液で冷却される。制御部１３３は、ウォータポンプ回転数および冷却液の水温を用いて、電動圧縮機１１２から吐出される冷媒の温度を推定することにより、冷却液を冷媒で冷やす場合においても、電動圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を正確に推定することができる。
【００８１】
＜変形例＞
なお、上記実施の形態では、式（１）において、冷却液に関するパラメータとして、ウォータポンプ回転数（冷却液の水量）、冷却液の水温を用いて、吐出温度を推定すると説明した。しかし、冷却液に関するパラメータとして、ウォータポンプ回転数および冷却液の水温の少なくとも１つを用いて、吐出温度を推定してもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態では、水温検出部１２２が高温側水冷媒熱交換器１１１の入口側で冷却液の水温を検出すると説明した。しかし、水温検出部１２２は、高温側水冷媒熱交換器の出口側で冷却液の水温を検出してもよいし、入口側と出口側の水温の差分を検出してもよい。また、図１２に示すように、暖房用空気冷媒熱交換器２０１に設けられた温度検出部２０４が温度を検出してもよい。温度検出部２０４は、暖房用空気冷媒熱交換器２０１の吹出空気温度を検出してもよいし、暖房用空気冷媒熱交換器２０１の壁面温度やフィン表面温度を検出するようにしてもよい。
【００８３】
また、制御部１３３は、水温検出部１２２が検出した高温側水冷媒熱交換器１１１の入口側の水温、出口側の水温、入口側と出口側の水温の差分のいずれかと、温度検出部２０４が検出した温度との両方または一方を用いて吐出温度を推定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明にかかる車両用ヒートポンプ装置は、車両内の各部の温度を調整するシステム等に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００８５】
１  車両用ヒートポンプ装置
１０１  高温側ウォータポンプ
１０２  低温側ウォータポンプ
１０３  給電部
１０４  高温側導入管
１０５  高温側導出管
１０６  低温側導入管
１０７  低温側導出管
１０８  アキュムレータ
１０９  コンプレッサ筐体
１１０  低温側水冷媒熱交換器
１１１  高温側水冷媒熱交換器
１１１ａ  冷媒の通路
１１１ｂ  冷却液の通路
１１２  電動圧縮機
１１２ａ  電動モータ
１１２ｂ  圧縮機構
１１３  インバータ
１１４  膨張弁
１２２  水温検出部
１２５  ウォータポンプ回転数検出部
１３１  パワー素子温度測定部
１３２  電動圧縮機回転数検出部
１３３  制御部
１３４  駆動部
１３５  パワー素子
２  車両用空調装置
２００  冷房用空気冷媒熱交換器
２０１  暖房用空気冷媒熱交換器
２０２  ブロワファン
２０３  切替ドア
２０４  温度検出部
３  発熱体
５  第１のラジエータ
６  第２のラジエータ
７  ファイアウォール
３０１  蓄電池
３０２  エアコン制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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