(57)【要約】【課題】発生する熱量が変動する構成を発熱体として利用する形態であっても、空調風を温めるヒータ部への安定的な集熱が可能な空気調和用熱源の提供。【解決手段】空気調和用の熱源（以下、「空調用熱源」）１００は、バッテリ１１０を搭載する車両のＨＶＡＣ１２０にて用いられる。空調用熱源１００は、ヘッドランプ１３０、ＩＰＭ１４０及び統合ＥＣＵ１５０等を発熱体１９０とし、当該発熱体１９０にて生じた熱を熱交換部によって冷却水に供給する。空調用熱源１００は、熱交換部にて熱を供給される冷却水を用いて空調風を温めるヒータコア３０と、発熱体１９０から冷却水への熱の供給不足を補う補助熱源部とを備えている。【選択図】図１
2020138620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ（１１０）を搭載する移動体の空気調和装置（１２０）にて用いられる空気調和用熱源であって、
前記バッテリからの給電により点灯する灯火系部品（１３０）、及び前記バッテリからの給電により機能する電気回路装置（１４０，１５０）の少なくとも一方を発熱体（１９０）とし、当該発熱体にて生じた熱を熱媒体に供給する熱交換部（２０）と、
前記熱交換部にて熱を供給される前記熱媒体を用いて、前記空気調和装置の空調風を温めるヒータ部（３０）と、
前記発熱体から前記熱媒体への熱の供給不足を補う補助熱源部（４０）と、
を備える空気調和用熱源。
【請求項２】
複数の前記発熱体が、前記熱媒体に熱を供給し、
前記補助熱源部は、複数の前記発熱体のそれぞれに設けられている請求項１に記載の空気調和用熱源。
【請求項３】
前記補助熱源部は、前記熱媒体が特定の温度に維持されるように、前記発熱体を補って前記熱媒体に熱を供給する請求項２に記載の空気調和用熱源。
【請求項４】
前記電気回路装置が前記発熱体として用いられ、
前記熱交換部は、前記電気回路装置の演算部（１５４）を前記熱媒体によって冷却する請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和用熱源。
【請求項５】
前記補助熱源部は、前記発熱体が故障した場合でも、前記熱媒体への熱の供給を継続する請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和用熱源。
【請求項６】
前記発熱体の温度に関連した温度情報を取得する温度情報取得部（７１，２７６）と、
前記温度情報に基づき、前記補助熱源部への給電を制御する給電制御部（７３，２７７）と、をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和用熱源。
【請求項７】
前記給電制御部は、前記バッテリの残量情報に基づき、前記熱媒体の目標温度（Ｔｔｒ）を変更する請求項６に記載の空気調和用熱源。
【請求項８】
前記給電制御部は、前記バッテリの残量が所定値（Ｔｈｒ）未満に低下したと判定した場合に、少なくとも一つの前記補助熱源部への給電を停止する請求項６又は７に記載の空気調和用熱源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、移動体の空気調和装置にて用いられる空気調和用熱源に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電気部品の廃熱により加熱された温水を用いる温水式ヒータによって車室内を暖房する電気自動車用の暖房装置が開示されている。特許文献１には、廃熱の回収対象とされる電気部品、即ち熱源として、駆動用モータ及びインバータ等を用いることが記載されている。さらに特許文献１には、ヘッドライトを熱源として用いることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３８２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示のように、ヘッドライト等での発生熱を回収し、空調風の昇温に用いることは、バッテリに蓄えられたエネルギの有効利用の観点で望ましい。しかし、ヘッドライト等の電気部品には、使用しない期間も生じ得る。そのため、ヘッドライト等の排熱を回収する構成では、安定的な熱量の回収は困難となる。こうした理由により、ヘッドライトから回収する熱を空調風の昇温に使用することは、普及に至っていなかった。
【０００５】
本開示は、発生熱が変動する構成を発熱体として利用する形態であっても、安定的な集熱が可能な空気調和用熱源の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、バッテリ（１１０）を搭載する移動体の空気調和装置（１２０）にて用いられる空気調和用熱源であって、バッテリからの給電により点灯する灯火系部品（１３０）、及びバッテリからの給電により機能する電気回路装置（１４０，１５０）の少なくとも一方を発熱体（１９０）とし、当該発熱体にて生じた熱エネルギを熱媒体に供給する熱交換部（２０）と、熱交換部にて熱エネルギを供給される熱媒体を用いて、空気調和装置の空調風を温めるヒータ部（３０）と、発熱体から熱媒体への熱エネルギの供給不足を補う補助熱源部（４０）と、を備える空気調和用熱源とされる。
【０００７】
この態様によれば、発熱体である灯火系部品及び電気回路装置の少なくとも一方から熱媒体への熱の供給が不足した場合でも、補助熱源が、発熱体における発熱不足を補う機能を発揮する。故に、灯火系部品又は電気回路装置のように発生する熱量が変動する構成を発熱体として利用する形態であっても、空調風を温めるヒータ部への安定的な集熱が可能になる。
【０００８】
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の第一実施形態による補助熱源を含む車載構成の全体像を示す図である。
【図２】発熱体として用いられるヘッドランプの詳細な構成を示す図である。
【図３】発熱体として用いられるインテリジェントパワーモジュールを含むパワーコントロールユニットの構成を示す図である。
【図４】発熱体として用いられる統合ＥＣＵの詳細な構成を示す図である。
【図５】補助熱源の電気的な構成を主に示すブロック図である。
【図６】空調ＥＣＵにて実施される熱回収処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】第二実施形態の空調用熱源にて用いられる温度制御回路の詳細を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１１】
（第一実施形態）
図１に示す本開示の第一実施形態による空調用熱源１００は、移動体としての車両に搭載されている。車両は、バッテリ１１０に蓄えられた電力によって走行するＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）である。空調用熱源１００は、車両の客室空間（以下、「車室」）内の空気調和を行うＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）１２０にて用いられ、補助的な熱源として機能する。空調用熱源１００は、車両に搭載された少なくとも一つの発熱体１９０から回収する熱を利用し、ＨＶＡＣ１２０によって車室内に送られる空調風を昇温する。空調用熱源１００は、ヘッドランプ１３０、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）１４０及び統合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５０等を、発熱体１９０として利用する。
【００１２】
以上のように、空調用熱源１００は、バッテリ１１０、ＨＶＡＣ１２０、ヘッドランプ１３０、多数のＩＰＭ１４０を有するＰＣＵ（Power Control Unit）１４０ａ、及び統合ＥＣＵ１５０等の車載構成と組み合わされて、熱源として機能する。以下、これらの車載構成の詳細を、順に説明する。
【００１３】
バッテリ１１０は、電力を充放電可能なエネルギストレージである。バッテリ１１０は、多数の電池セルを含む組電池を主体として備えている。電池セルは、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池、及び全固体電池等である。バッテリ１１０は、鉛蓄電池、キャパシタ及び燃料電池を備えていてもよい。バッテリ１１０は、ＰＣＵ１４０ａ及びＨＶＡＣ１２０等に加えて、ヘッドランプ１３０、統合ＥＣＵ１５０及び空調ＥＣＵ７０（後述する）等にも、各給電線１１１を通じて電力を供給する。このように、バッテリ１１０は、走行用及び空調用の電力を供給するメインバッテリの機能に加えて、補機類に動作電力を供給するサブバッテリの機能を有している。
【００１４】
バッテリ１１０は、充電状態を監視するバッテリＥＣＵ１１２を有している。バッテリＥＣＵ１１２は、バッテリ１１０に流入する充電電流と、バッテリ１１０から流出する放電電流とを電流センサによって継続的に計測し、充放電電流を積算する。バッテリＥＣＵ１１２は、充放電電流の積算値に基づき、バッテリ１１０の現在の充電状態を表すＳＯＣ（State of charge）を算出する。バッテリＥＣＵ１１２は、算出したＳＯＣの値を、バッテリ１１０の残量情報として、外部（例えば、空調ＥＣＵ７０等）へ向けて逐次出力する。
【００１５】
尚、バッテリＥＣＵ１１２は、電池セルの放電特性及び温度特性等のリファレンス情報を用いて、ＳＯＣの値を補正してもよい。また、バッテリＥＣＵ１１２は、バッテリ電解液比重センサ、セル電圧センサ、バッテリ端子電圧センサ等の検出値に基づいて、バッテリ１１０の残量情報を算出する構成であってもよい。
【００１６】
ＨＶＡＣ１２０は、バッテリ１１０から供給される電力を利用して、車室内の暖房、冷房及び換気等を行う電動式の空調装置である。ＨＶＡＣ１２０は、車両外部の空気又は車室内の空気を昇温又は冷却してなる暖気又は冷気を、車室内に供給する。ＨＶＡＣ１２０は、冷凍サイクル装置、送風機、ＰＴＣヒータ及びエアミックスダンパを備えている。
【００１７】
冷凍サイクル装置は、コンプレッサ、膨張弁、凝縮器及び蒸発器を有している。冷凍サイクル装置は、循環させた冷媒の圧縮及び膨張を利用して、冷気及び暖気を生成する。送風機は、モータ及び遠心式のファンを有している。送風機は、ファンの回転によって空調風を発生させる。ＰＴＣヒータは、冷凍サイクル装置の凝縮器を通過した暖気をさらに加熱し、空調風を昇温させる。エアミックスダンパは、流路の切り替えにより、空調風に含まれる冷気及び暖気の混合割合を調整することで、空調風の温度を制御する。以上のコンプレッサ、送風機、ＰＴＣヒータ及びエアミックスダンパの各作動は、後述する空調ＥＣＵ７０によって制御される。
【００１８】
図１及び図２に示すヘッドランプ１３０は、バッテリ１１０から供給される電力によって点灯し、車両前方を照明する灯火系部品である。車両には、二つのヘッドランプ１３０が搭載されている。各ヘッドランプ１３０は、光源としての複数（例えば四つ）の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」）１３２と、矩形板状に形成されたＬＥＤ実装基板１３１とを備えている。各ＬＥＤ１３２は、ＬＥＤ実装基板１３１の実装面１３１ａに表面実装されている。各ＬＥＤ１３２は、ＬＥＤ実装基板１３１の長手方向に互いに間隔を開けて並んでいる。ＬＥＤ実装基板１３１には、信号線１１３、ヒータ出力線１１４、グランド線１３５、及び電源線１３６等の電気配線が接続されている。各ＬＥＤ１３２は、電源線１３６を通じて供給される電力を用いて発光する。
【００１９】
ヘッドランプ１３０は、空調用熱源１００に関連する構成として、ＬＥＤラジエータ２１、ＬＥＤヒータ４１及びＬＥＤサーミスタ５１を備えている。ＬＥＤラジエータ２１は、例えば金属材料によって筒状に形成されている。ＬＥＤラジエータ２１は、ＬＥＤ実装基板１３１の外縁に沿う形状で延伸している。ＬＥＤ実装基板１３１の周縁部のうちで、二つの長辺を含む三辺と接触している。ＬＥＤラジエータ２１の内部には、冷却水の流路が形成されている。ＬＥＤラジエータ２１の両端には、冷却水の流入部１３７及び冷却水の流出部１３８が形成されている。ＬＥＤラジエータ２１の内部では、流入部１３７から流出部１３８へ向けて冷却水が流れる。ＬＥＤラジエータ２１は、冷却水とＬＥＤ実装基板１３１との熱交換を行う熱交換器として機能する。ＬＥＤラジエータ２１は、ＬＥＤ１３２を冷却しつつ、ＬＥＤ１３２の排熱を冷却水に回収する。
【００２０】
ＬＥＤヒータ４１は、例えば抵抗器等の受動素子である。ＬＥＤ実装基板１３１には、二つのＬＥＤヒータ４１が設けられている。ＬＥＤヒータ４１は、ＬＥＤ実装基板１３１の実装面１３１ａに、各ＬＥＤヒータ４１と一列に並ぶ配置にて、表面実装されている。二つのＬＥＤヒータ４１は、直線状に並ぶ四つのＬＥＤ１３２の両側に、一つずつ配置されている。
【００２１】
各ＬＥＤヒータ４１は、ヒータ出力線１１４を通じた電流の印加により発熱する。例えばＬＥＤヒータ４１は、ヘッドランプ１３０の点灯を開始させた後に、ヘッドランプ１３０が温まるのを補助するように、ヘッドランプ１３０に熱を供給する。ＬＥＤヒータ４１の発生熱は、ＬＥＤ実装基板１３１及びＬＥＤラジエータ２１を介して、冷却水に移動可能である。
【００２２】
ＬＥＤサーミスタ５１は、温度に対応する電気抵抗値を示す受動素子である。ＬＥＤサーミスタ５１は、ＬＥＤ実装基板１３１において、ＬＥＤ実装基板１３１の実装面１３１ａに、各ＬＥＤ１３２及び各ＬＥＤヒータ４１と一列に並ぶ配置にて、表面実装されている。ＬＥＤサーミスタ５１は、直線状に並ぶ四つのＬＥＤ１３２の中央に配置されている。このように、各ＬＥＤ１３２、各ＬＥＤヒータ４１及びＬＥＤサーミスタ５１は、実装面１３１ａにて、ＬＥＤ実装基板１３１の長手方向に沿って、互いに間隔を開けつつ、直線状に並ぶ配置となっている。ＬＥＤサーミスタ５１の抵抗値を示す信号は、信号線１１３を通じて空調ＥＣＵ７０に入力される。ＬＥＤサーミスタ５１は、ヘッドランプ１３０の温度を計測するためのセンサとして機能する。
【００２３】
図１及び図３に示すＰＣＵ１４０ａは、バッテリ１１０から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を走行用のモータに供給するインバータ機能を有している。ＰＣＵ１４０ａは、ＩＰＭ１４０、パワーモジュールラジエータ（以下、「ＰＭラジエータ」）２２、パワーモジュールヒータ（以下、「ＰＭヒータ」）４２、パワーモジュールサーミスタ（以下、「ＰＭサーミスタ」）５２を備えている。
【００２４】
ＩＰＭ１４０は、三相の整流回路及びインバータ回路等を一体的に含む電気構成である。ＩＰＭ１４０のインバータ回路には、複数のパワー半導体素子１４１が設けられている。パワー半導体素子１４１は、例えばＩＧＢＴ及びパワーＭＯＳＦＥＴ等である。パワー半導体素子１４１は、ヒートスプレッダ等の緩衝部材を介して、ＰＭラジエータ２２と熱的に接続されている。
【００２５】
ＰＭラジエータ２２は、例えば金属材料によって扁平な箱状に形成されている。ＰＭラジエータ２２は、ＩＰＭ１４０と物理的に接続されている。ＰＭラジエータ２２の内部には、冷却水の流路が形成されている。ＰＭラジエータ２２は、内部を流れる冷却水とＩＰＭ１４０との熱交換を行う熱交換器として機能する。ＰＭラジエータ２２は、パワー半導体素子１４１を冷却しつつ、パワー半導体素子１４１の排熱を冷却水に回収する。
【００２６】
ＰＭヒータ４２は、抵抗器等の受動素子又はＰＴＣヒータ等を含む電熱構成である。ＰＭヒータ４２は、ＩＰＭ１４０と並ぶ配置にて、ＰＭラジエータ２２の上面に設置されている。ＰＭヒータ４２は、ヒータ出力線１１４を通じた電流の印加により発熱する。ＰＭヒータ４２の発生熱は、ＰＭラジエータ２２を介して、冷却水に移動可能である。
【００２７】
ＰＭサーミスタ５２は、ＬＥＤサーミスタ５１（図２参照）と同様に、温度に対応した電気抵抗値を示す受動素子である。ＰＭサーミスタ５２は、ＰＭヒータ４２と並ぶ配置にて、ＰＭラジエータ２２の上面に設置されている。ＰＭサーミスタ５２は、ＰＭラジエータ２２に設けられた流路の出口近傍に設けられている。ＰＭサーミスタ５２の抵抗値を示す信号は、信号線１１３を通じて空調ＥＣＵ７０に入力される。ＰＭサーミスタ５２は、ＩＰＭ１４０の温度を計測するためのセンサとして機能する。
【００２８】
図１及び図４に示す統合ＥＣＵ１５０は、例えばボディ系ＥＣＵ、パワーユニット系ＥＣＵ、ブレーキ系ＥＣＵ、及び操作系ＥＣＵのうちの複数の処理機能を、一つに統合してなる演算装置である。統合ＥＣＵ１５０は、バッテリ１１０から供給される電力を使用し、演算処理及びアクチュエータの制御処理等を実行する。統合ＥＣＵ１５０は、入出力インターフェース部１５１及び演算部１５４を備えている。入出力インターフェース部１５１は、インターフェース基板１５２と、インターフェース基板１５２に実装される多数の入出力処理チップ１５３とを有している。
【００２９】
演算部１５４は、水冷基板１５５、通信プラグ１５６及びプロセッサチップ１５７を有している。水冷基板１５５は、インターフェース基板１５２よりも小型の回路基板である。通信プラグ１５６には、インターフェース基板１５２と水冷基板１５５とを電気的に接続する接続配線が接続される。プロセッサチップ１５７は、水冷基板１５５に実装されている。プロセッサチップ１５７は、統合ＥＣＵ１５０の演算処理の大部分を実行する演算コアを含んでいる。
【００３０】
演算部１５４は、空調用熱源１００に関連する構成として、ＣＰＵラジエータ２３、ＣＰＵヒータ４３及びＣＰＵサーミスタ５３を備えている。ＣＰＵラジエータ２３は、例えば金属材料によって筒状に形成されている。ＣＰＵラジエータ２３は、水冷基板１５５の外縁に沿う形状で延伸している。ＣＰＵラジエータ２３は、水冷基板１５５の周縁部のうちの三辺と接触している。ＣＰＵラジエータ２３の内部には、冷却水の流路が形成されている。ＣＰＵラジエータ２３の両端には、冷却水の流入部１５８及び冷却水の流出部１５９が形成されている。ＣＰＵラジエータ２３の内部では、流入部１５８から流出部１５９へ向けて冷却水が流れる。ＣＰＵラジエータ２３は、冷却水と水冷基板１５５との熱交換を行う熱交換器として機能する。ＣＰＵラジエータ２３は、プロセッサチップ１５７を冷却しつつ、プロセッサチップ１５７の排熱を冷却水に回収する。
【００３１】
ＣＰＵヒータ４３は、例えば抵抗器等の受動素子であり、水冷基板１５５の実装面に表面実装されている。ＣＰＵヒータ４３は、水冷基板１５５の実装面にて、プロセッサチップ１５７よりもＣＰＵラジエータ２３に近接した位置に配置されている。ＣＰＵヒータ４３は、ヒータ出力線１１４、入出力インターフェース部１５１、及び通信プラグ１５６等を通じた電流の印加によって発熱する。ＣＰＵヒータ４３の発生熱は、水冷基板１５５及びＣＰＵラジエータ２３を介して、冷却水に移動可能である。
【００３２】
ＣＰＵサーミスタ５３は、ＬＥＤサーミスタ５１（図２参照）等と同様に、温度に対応する電気抵抗値を示す受動素子である。ＣＰＵサーミスタ５３は、水冷基板１５５において、プロセッサチップ１５７及びＣＰＵヒータ４３と同一の実装面に表面実装されている。ＣＰＵサーミスタ５３は、プロセッサチップ１５７及びＣＰＵヒータ４３と、互いに間隔を開けつつ、隣接している。ＣＰＵサーミスタ５３は、水冷基板１５５において、流入部１５８よりも流出部１５９の近くに配置されている。ＣＰＵサーミスタ５３の抵抗値を示す信号は、通信プラグ１５６、インターフェース基板１５２、及び信号線１１３等を通じて、空調ＥＣＵ７０に入力される。ＣＰＵサーミスタ５３は、演算部１５４の温度を検出するセンサとして機能する。
【００３３】
図１及び図５に示す空調用熱源１００は、上述の冷却水を熱媒体として使用し、冷却水の循環によって各発熱体１９０から熱を回収する。冷却水は、摂氏０度以下でも凍結しないように、例えばエチレングリコール等を含有する不凍液とされている。空調用熱源１００は、熱交換部２０、ヒータコア３０、補助熱源部４０、温度計側部５０、冷却水配管６０及び空調ＥＣＵ７０を含んでいる。
【００３４】
熱交換部２０は、各発熱体１９０の内部にそれぞれ設けられている。熱交換部２０は、各発熱体１９０にて生じた熱を冷却水に供給する。熱交換部２０は、具体的には、上述のＬＥＤラジエータ２１、ＰＭラジエータ２２及びＣＰＵラジエータ２３を含んでいる。各ラジエータ２１〜２３は、各発熱体１９０に設けられて、各発熱体１９０にて生じた排熱を冷却水に回収する。
【００３５】
ヒータコア３０は、ＨＶＡＣ１２０の筐体内に設けられている。ヒータコア３０は、多数の扁平なチューブと、各チューブから突出する多数のフィンとを有している。ヒータコア３０のチューブには、昇温された冷却水が流通する。ヒータコア３０のフィン間には、ＨＶＡＣ１２０のファンにて生成された空調風が供給される。ヒータコア３０は、熱交換部２０での熱の供給で昇温された冷却水を用いて、フィン間を通過する空調風を温める。その結果、冷却水によって温められた空調風は、暖気として車室内に供給される。ヒータコア３０は、ＨＶＡＣ１２０の凝縮器及びヒータの少なくとも一方と共に暖気を生成してもよく、又は単独で暖気を生成してもよい。
【００３６】
補助熱源部４０は、各発熱体１９０の内部にそれぞれ設けられている。補助熱源部４０は、各発熱体１９０から冷却水への熱の供給不足を補う。補助熱源部４０は、具体的には、上述のＬＥＤヒータ４１、ＰＭヒータ４２及びＣＰＵヒータ４３を含んでいる。各ヒータ４１〜４３は、ヒータ出力線１１４を介して、空調ＥＣＵ７０と電気接続されている。各ヒータ４１〜４３には、空調ＥＣＵ７０より出力されるヒータ出力が、駆動信号として入力される。以上により、ＬＥＤヒータ４１は、ヘッドランプ１３０にて、ＬＥＤ１３２（図２参照）の排熱不足を補って、冷却水に熱を供給する。同様に、ＰＭヒータ４２は、ＩＰＭ１４０にて、パワー半導体素子１４１（図３参照）の排熱不足を補って、冷却水に熱を供給する。さらに、ＣＰＵヒータ４３は、統合ＥＣＵ１５０にて、プロセッサチップ１５７（図４参照）の排熱不足を補って、冷却水に熱を供給する。各ヒータ４１〜４３は、各発熱体１９０での熱供給により、冷却水の温度を安定化させる。
【００３７】
温度計側部５０は、各発熱体１９０の内部にそれぞれ設けられている。温度計側部５０は、具体的には、上述のＬＥＤサーミスタ５１、ＰＭサーミスタ５２及びＣＰＵサーミスタ５３を含んでいる。各サーミスタ５１〜５３は、信号線１１３を介して、空調ＥＣＵ７０と電気接続されている。各サーミスタ５１〜５３の抵抗値は、各発熱体１９０の現在温度を示す検出値として、空調ＥＣＵ７０に入力される。
【００３８】
冷却水配管６０は、例えば樹脂材料によって形成された可撓性のあるパイプ部材である。冷却水配管６０は、各ラジエータ２１〜２３とヒータコア３０とを、ループ状に接続している。冷却水配管６０には、ウォータポンプ６１が設けられている。ウォータポンプ６１は、空調ＥＣＵ７０によって作動を制御される電動ポイプである。ウォータポンプ６１は、ヒータコア３０を通過した冷却水を吸込み、各ラジエータ２１〜２３へ向けて吐出する。こうした作動により、ウォータポンプ６１は、各ラジエータ２１〜２３及びヒータコア３０間で冷却水を循環させる。各発熱体１９０にて生じた排熱は、冷却水配管６０内を流通する冷却水により、ヒータコア３０に集熱される。
【００３９】
空調ＥＣＵ７０は、ＨＶＡＣ１２０による車室内の空気調和を制御する電子制御装置である。空調ＥＣＵ７０は、ＨＶＡＣ１２０と電気的に接続されている。空調ＥＣＵ７０は、プロセッサ、ＲＡＭ、記憶部、入出力インターフェース、及びこれらを接続するバス等を備えたマイクロコントローラを主体として含んでいる。空調ＥＣＵ７０は、記憶部に格納された空調制御プログラム等をプロセッサによって実行し、ＨＶＡＣ１２０の空調作動を制御する。加えて空調ＥＣＵ７０は、空調制御プログラムの実行により、空調用熱源１００に関連する機能部として、温度情報取得部７１、残量情報取得部７２及び給電制御部７３を備える。
【００４０】
温度情報取得部７１は、温度計側部５０である各サーミスタ５１〜５３の抵抗値を、信号線１１３を通じて取得する。温度情報取得部７１は、各サーミスタ５１〜５３の抵抗値に基づき、各発熱体１９０の現在温度を示す温度情報を演算によって取得する。
【００４１】
残量情報取得部７２は、バッテリＥＣＵ１１２より出力されるＳＯＣの値を、バッテリ１１０の残容量を示す残量情報として取得する。
【００４２】
給電制御部７３は、バッテリ１１０の電力を利用して、ウォータポンプ６１及び補助熱源部４０の作動を制御する。給電制御部７３は、各ヒータ４１〜４３に供給するヒータ出力の制御により、各ヒータ４１〜４３の発熱量を制御する。給電制御部７３は、温度情報取得部７１にて取得される各発熱体１９０の温度情報に基づく各ヒータ４１〜４３への給電制御により、冷却水の水温を目標温度Ｔｔｒに維持させる。給電制御部７３は、発熱体１９０の動作状態に関わらず、発熱体１９０から冷却水に概ね一定の熱量が単位時間あたりで提供されるように、各ヒータ４１〜４３の発熱を制御する。給電制御部７３は、熱源の故障に起因して各発熱体１９０で排熱が生じなくなったとしても、各ヒータ４１〜４３への給電継続により、冷却水の水温を目標温度Ｔｔｒ（図６参照）に維持させる。
【００４３】
給電制御部７３は、冷却水の目標温度Ｔｔｒに基づき、各ヒータ４１〜４３の温度閾値Ｔｈｔ（図６参照）を設定する。温度閾値Ｔｈｔは、発熱体１９０毎に異なる値に設定されている。給電制御部７３は、目標温度Ｔｔｒが変更された場合に、各温度閾値Ｔｈｔを調整する。温度閾値Ｔｈｔの調整には、予め設定されたテーブル又は関数が用いられる。給電制御部７３は、温度閾値Ｔｈｔを閾値として、各ヒータ４１〜４３への給電実施及び給電遮断を二値的に切り替える。具体的に、給電制御部７３は、温度情報の示す各発熱体１９０の現在温度が各温度閾値Ｔｈｔよりも低い場合に、各ヒータ４１〜４３への給電を実施する。一方で、給電制御部７３は、温度情報の示す各発熱体１９０の現在温度が各温度閾値Ｔｈｔよりも高い場合、各ヒータ４１〜４３への給電を中断する。
【００４４】
給電制御部７３は、残量情報取得部７２にて取得されるバッテリ１１０の残量情報に基づき、冷却水の目標温度Ｔｔｒを変更する。給電制御部７３は、バッテリ１１０の残量が十分に残っている場合、目標温度Ｔｔｒを基準となる値（以下、「標準目標温度」，例えば６０℃）に設定する。一方、給電制御部７３は、バッテリ１１０の残量の低下に応じて、冷却水の目標温度Ｔｔｒを標準目標温度よりも低く調整する。目標温度Ｔｔｒの調整によれば、補助熱源部４０による電力の消費が抑制される。
【００４５】
加えて給電制御部７３は、バッテリ１１０の残量が所定の残量閾値Ｔｈｒ（図６参照）未満に低下したと判定した場合に、全てのヒータ４１〜４３への給電を停止する。給電制御部７３は、全てのヒータ４１〜４３への給電を一斉に停止してもよく、各ヒータ４１〜４３のへ給電を特定の順序で停止してもよい。
【００４６】
次に、ここまで説明した空調用熱源１００の機能を実現するため、空調ＥＣＵ７０にて実施される補助熱源制御処理の詳細を、図６に基づき、図１及び図５を参照しつつ、以下説明する。図６に示す補助熱源制御処理は、車両ユーザによる車両電源のオン操作、又は車室内空調のオン操作に基づき開始される。補助熱源制御処理は、車両ユーザによる車両電源のオフ操作、又は車室内空調のオフ操作の入力まで、継続実施される。
【００４７】
Ｓ１０１では、バッテリ１１０の残量情報をバッテリＥＣＵ１１２より取得し、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２では、Ｓ１０１にて取得した残量情報に基づき、バッテリ１１０の残量が残量閾値Ｔｈｒ以上残っているか否かを判定する。Ｓ１０２にて、バッテリ１１０の残量が残量閾値Ｔｈｒ未満であると判定した場合、Ｓ１０８及びＳ１０９に進む。Ｓ１０８では、ウォータポンプ６１の作動を停止し、Ｓ１０９に進む。Ｓ１０９では、全てのヒータ４１〜４３への給電を停止する。以上のＳ１０８及びＳ１０９により、空調用熱源１００は、停止状態となる。尚、ウォータポンプ６１及び各ヒータ４１〜４３が既にオフ状態となっている場合のＳ１０８及びＳ１０９では、現状のオフ状態を維持させる。
【００４８】
一方、Ｓ１０２にて、バッテリ１１０の残量が残量閾値Ｔｈｒ以上あると判定した場合、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３では、ウォータポンプ６１を作動させるか、又はウォータポンプ６１のオン状態を継続させて、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４では、各ヒータ４１〜４３をオン状態に切り替えるか、又はオン状態を継続させて、Ｓ１０５に進む。
【００４９】
Ｓ１０５では、各サーミスタ５１〜５３の抵抗値に基づき、各発熱体１９０の現在の温度情報を取得し、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６では、Ｓ１０１にて取得したバッテリ１１０の残量情報に基づき、目標温度Ｔｔｒを設定する。さらに、目標温度Ｔｔｒに基づき、各発熱体１９０についての温度閾値Ｔｈｔを設定し、Ｓ１０７に進む。
【００５０】
Ｓ１０７では、各発熱体１９０について、Ｓ１０５にて取得した温度情報と、Ｓ１０７にて設定した温度閾値Ｔｈｔとを比較する処理を実施する。Ｓ１０７にて、温度情報の示す現在温度が温度閾値Ｔｈｔ以上であると判定した発熱体１９０については、Ｓ１０９にて、補助熱源部４０をオフ状態に切り替える。一方で、Ｓ１０７にて、温度情報の示す現在温度が温度閾値Ｔｈｔ未満であると判定した発熱体１９０については、補助熱源部４０のオン状態を維持させて、Ｓ１０１に戻る。
【００５１】
ここまで説明した第一実施形態では、発熱体１９０であるヘッドランプ１３０、ＩＰＭ１４０及び統合ＥＣＵ１５０から冷却水への熱の供給が不足した場合でも、補助熱源部４０が、発熱体１９０における発熱不足を補う機能を発揮する。故に、発生する熱量が変動する構成を発熱体１９０として利用する空調用熱源１００であっても、空調風を温めるヒータコア３０への安定的な集熱が可能になる。
【００５２】
一例として、灯火系部品であるヘッドランプ１３０が２４ワット程度の発熱を行うものとする。ヘッドランプ１３０が二器存在し、回収効率が０．７程度と仮定すると、３４ワット程度の回収が可能となる。さらに、二器のディライト（例えば８ワット程度）からも熱回収を行った場合、５０ワット程度の回収が可能となる。
【００５３】
加えて第一実施形態では、複数のヒータ４１〜４３が、冷却水に熱を供給する補助熱源部４０として、複数の発熱体１９０にそれぞれに設けられている。故に、各発熱体１９０から冷却水に単位時間あたりに供給される熱量が、安定的に維持される。換言すれば、各補助熱源部４０から冷却水に供給される熱エネルギと、各発熱体１９０の各熱源から冷却水に供給される熱エネルギとの総和は、概ね一定となるように制御される。以上によれば、発熱体１９０から冷却水には、一定の熱量が供給されるため、冷却水の温度が変動し難くなる。その結果、空調用熱源１００の補助熱源としての機能も、安定的に発揮される。加えて補助熱源部４０は、各発熱体１９０の暖気を補助する機能を発揮できる。
【００５４】
また第一実施形態では、冷却水の温度が特定の目標温度Ｔｔｒに維持されるように、補助熱源部４０は、発熱体１９０を補って冷却水に熱を供給する。このように、冷却水の水温が目標温度Ｔｔｒに制御されれば、安定した温度環境下でＬＥＤ１３２、パワー半導体素子１４１及びプロセッサチップ１５７を使用することが可能になる。その結果、ヘッドランプ１３０、ＩＰＭ１４０及び統合ＥＣＵ１５０には、性能低下及び早期の故障が発生し難くなる。
【００５５】
例えば、点灯及び非点灯といった状態に関わらず、ヘッドランプ１３０は、概ね一定温度に保たれ得る。故に、ＬＥＤ１３２の温度上昇に伴う照度低下（熱ダレ）の回避、及び冷熱の繰り返しに伴うストレスの軽減等により、ヘッドランプ１３０の信頼性が向上可能となる。
【００５６】
加えて、ＩＰＭ１４０の温度を一定に保つ制御によれば、ヘッドランプ１３０と同様に、冷熱の繰り返しに伴うストレスが軽減され、ひいては信頼性が向上し得る。以上の結果、ＩＰＭ１４０及びＰＣＵ１４０ａの小型化、及び他の発熱回路との集積化も、実現され得る。
【００５７】
さらに第一実施形態では、統合ＥＣＵ１５０の演算部１５４が冷却水によって冷却される。このように、プロセッサチップ１５７の排熱を空調風の昇温に用いることは、高性能な演算機器の搭載が求められる近年の車両において、エネルギの有効な利用と、演算部１５４の安定動作という二つのメリットをもたらすことができる。
【００５８】
加えて第一実施形態では、発熱体１９０が故障した場合でも、補助熱源部４０は、発熱作動を継続する。故に、空調用熱源１００の補助熱源としての機能は、維持される。以上によれば、発熱体１９０の故障に伴い、空調用熱源１００の空調機能まで失われる事態は、回避され得る。
【００５９】
また第一実施形態では、給電制御部７３が、各発熱体１９０の温度情報に基づき、各ヒータ４１〜４３への給電を制御する。具体的に、給電制御部７３は、冷却水温が上昇し、所定の目標温度Ｔｔｒに達すると、各サーミスタ５１〜５３によるフィードバックを受けて、各ヒータ４１〜４３の駆動を制限する。こうした各ヒータ４１〜４３の駆動停止及び低電力モードでの駆動によれば、冷却水の温度は、目標温度Ｔｔｒに維持され易くなる。その結果、温度環境下でＬＥＤ１３２、パワー半導体素子１４１及びプロセッサチップ１５７は、いっそう安定した温度環境下で使用されるようになる。
【００６０】
さらに第一実施形態の給電制御部７３は、バッテリ１１０の残量情報に基づき、冷却水の目標温度Ｔｔｒを変更する。具体的に、給電制御部７３は、バッテリ１１０の残量が少なくなると、目標温度Ｔｔｒを低く調整する。こうした制御によれば、空調用熱源１００の使用に伴うバッテリ１１０の過度の消費により、車両が走行不能に陥り易くなる事態は、回避され得る。
【００６１】
加えて第一実施形態の給電制御部７３は、バッテリ１１０の残量が残量閾値Ｔｈｒ未満となると、補助熱源部４０への給電を停止する。以上により、バッテリ１１０の残量が走行のために温存される。故に、空調用熱源１００の使用に伴うバッテリ１１０の電力消費により、車両が走行できなる事態は、高い確実性をもって回避され得る。
【００６２】
尚、第一実施形態では、ヒータコア３０が「ヒータ部」に相当し、ＨＶＡＣ１２０が「空気調和装置」に相当し、ヘッドランプ１３０が「灯火系部品」に相当し、ＩＰＭ１４０及び統合ＥＣＵ１５０がそれぞれ「電気回路装置」に相当する。また、残量閾値Ｔｈｒが「残量の所定値」に相当し、空調用熱源１００が「空気調和用熱源」に相当する。
【００６３】
（第二実施形態）
図７に示す本開示の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、空調ＥＣＵ７０（図１参照）による補助熱源部４０の統合制御が実施されない。第二実施形態では、温度制御回路２７０が各発熱体１９０に内蔵されている。温度制御回路２７０は、補助熱源部４０の発熱作動を制御するアナログ回路である。具体的に、温度制御回路２７０は、ヘッドランプ１３０のＬＥＤ実装基板１３１（図２参照）、ＰＣＵ１４０ａ（図３参照）の上面に設けられた回路基板、及び統合ＥＣＵ１５０の水冷基板１５５（図４参照）等に形成されている。第二実施形態の空調用熱源は、第一実施形態と実質同一の熱交換部２０、ヒータコア３０及び冷却水配管６０（それぞれ図５参照）と、複数の温度制御回路２７０とを含んでいる。
【００６４】
温度制御回路２７０は、電源線１３６及びグランド線１３５と接続されている。温度制御回路２７０には、電源線１３６を通じて、所定の電源電位が印加される。温度制御回路２７０には、グランド線１３５を通じて、所定のグランド電位が印加される。温度制御回路２７０は、ヒータ２４０、サーミスタ２５０及びヒータ制御回路部２７３を備えている。これらの構成は、電源電位となるプラス側ライン２７０ａと、グランド電位となるマイナス側ライン２７０ｂとの間に設けられている。
【００６５】
ヒータ２４０は、第一実施形態の各ヒータ４１〜４３（図５参照）と同様に、一つ又は複数の抵抗器を有している。ヒータ２４０は、電流の印加によって発熱し、補助熱源部４０として、発熱体１９０から冷却水への熱エネルギの供給不足を補う。
【００６６】
サーミスタ２５０は、第一実施形態の各サーミスタ５１〜５３（図５参照）と同様に、温度に対応する電気抵抗値を示す受動素子である。サーミスタ２５０の抵抗値は、温度の上昇に伴って減少する。サーミスタ２５０の一端は、マイナス側ライン２７０ｂと接続されている。サーミスタ２５０の他端は、ヒータ制御回路部２７３と接続されている。サーミスタ２５０は、発熱体１９０の温度に対応する検出電位を、ヒータ制御回路部２７３に提供する。
【００６７】
ヒータ制御回路部２７３は、サーミスタ２５０の検出電位を温度情報として取得し、検出電位に基づき、ヒータ２４０への給電を制御する。ヒータ制御回路部２７３は、抵抗器２７４，２７５、コンパレータ２７６及びトランジスタ２７７を有している。抵抗器２７４，２７５は、プラス側ライン２７０ａ及びマイナス側ライン２７０ｂの間に設けられており、互いに直列に接続されている。
【００６８】
コンパレータ２７６は、二つの入力部と一つの出力部とを有している。一方の入力部は、サーミスタ２５０と接続されている。他方の入力部は、二つの抵抗器２７４，２７５の連結部分と接続されている。コンパレータ２７６は、サーミスタ２５０の検出電位と、二つの抵抗器２７４，２７５の間の基準電位とを比較し、検出電位が基準電位よりも高い場合に、出力部から電流を出力する（Ｈｉ出力）。一方で、検出電位が基準電位よりも低い場合、出力部からの電流の出力が中断される（Ｌｏ出力）。
【００６９】
トランジスタ２７７は、ＰＮＰ型の構成である。トランジスタ２７７は、ヒータ２４０への給電を制御するスイッチとして機能する。トランジスタ２７７のベースは、コンパレータ２７６の出力部と接続されている。トランジスタ２７７のエミッタは、プラス側ライン２７０ａと接続されている。トランジスタ２７７のコレクタは、ヒータ２４０と接続されている。トランジスタ２７７では、コンパレータ２７６の出力部からベースに電流が印加されると、エミッタからコレクタに電流が流れる。
【００７０】
以上のヒータ制御回路部２７３は、発熱体１９０の温度が温度閾値Ｔｈｔ（図６参照）よりも低い場合に、コンパレータ２７６からトランジスタ２７７にＨｉ出力が入力される。その結果、トランジスタ２７７を通じた給電が実施されることで、ヒータ２４０は、発熱状態となる。一方で、発熱体１９０の温度が温度閾値Ｔｈｔ以上の場合、コンパレータ２７６からトランジスタ２７７には、Ｌｏ出力が入力される。その結果、ヒータ２４０への給電は、中断される。
【００７１】
ヒータ制御回路部２７３では、温度閾値Ｔｈｔで給電のオン状態及びオフ状態が切り替わるように、各抵抗器２７４，２７５及びサーミスタ２５０の仕様が決定されている。そのため、各発熱体１９０に予め設定された温度閾値Ｔｈｔに合わせて、各発熱体１９０に内蔵される温度制御回路２７０の各抵抗器２７４，２７５及びサーミスタ２５０の仕様は、それぞれ決定されてよい。尚、第二実施形態では、バッテリ１１０（図１参照）の残量情報に基づく温度閾値Ｔｈｔの調整は、実施されない。
【００７２】
ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、発熱体１９０から冷却水への熱の供給が不足した場合、発熱不足を補う機能をヒータ２４０が発揮する。故に、空調風を温めるヒータコア３０（図５参照）への安定的な集熱が可能になる。尚、第二実施形態では、コンパレータ２７６が「温度情報取得部」に相当し、トランジスタ２７７が「給電制御部」に相当する。
【００７３】
（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００７４】
上記第一実施形態の変形例１では、バッテリ１１０と各ヒータ４１〜４３との間に、一つのスイッチが設けられている。スイッチは、例えばリレー等であり、給電制御部７３による制御に基づき、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。変形例１の給電制御部７３は、例えば冷却水の水温を計測し、当該水温が目標温度Ｔｔｒを超えた場合に、スイッチをオン状態からオフ状態へと切り替える。以上のように、空調用熱源は、複数のヒータ４１〜４３への給電を一括でオフさせることが可能なスイッチをさらに備えていてもよい。
【００７５】
上記実施形態の変形例２では、給電制御部によって発熱作動を制御されるヒータと、ヒータ制御回路部によって発熱作動を制御されるヒータとが混在している。具体的に、変形例２では、空調ＥＣＵからの物理的な距離が遠い灯火系部品では、第二実施形態と実質同一な温度制御回路により、ヒータによる補助的な熱供給が制御される。一方で、空調ＥＣＵの近傍に配置される電気回路装置では、第一実施形態と同様に、ヒータによる補助的な熱供給は、給電制御部によって制御される。
【００７６】
上記実施形態の変形例３による空調用熱源は、一つの発熱体のみから排熱を回収する。発熱体は、灯火系部品であってもよく、又は電気回路装置であってもよい。また上記実施形態の変形例４では、補助熱源部が発熱体の外部に設けられている。変形例４の補助熱源部は、複数の発熱体での発熱不足を一括で補う機能を有する。
【００７７】
さらに、上記実施形態の変形例５による空調用熱源は、灯火系部品及び電気回路装置以外の車載構成、例えばバッテリモジュール等からも排熱を回収可能である。また、電気回路装置は、ＩＰＭ及び統合ＥＣＵに限定されない。例えば変形例６では、自動運転に関連した演算を実行する自動運転ＥＣＵが、発熱体とされている。さらに変形例７では、表示に関連した演算を実行する表示系ＥＣＵが、発熱体とされている。加えて変形例８では、表示デバイスが発熱体とされており、パネル部、描画回路部及び光源部等が熱源とされている。
【００７８】
上記実施形態の変形例９では、サーミスタ等の検出部が省略されており、冷却水を特定の水温に維持する制御は実施されない。変形例９では、ＨＶＡＣによる暖気の供給中において、所定の電力が補助熱源部に供給される。また上記実施形態の変形例１０では、発熱体に故障が生じた場合、冷却水を温める補助熱源部の作動が中止される。
【００７９】
上記実施形態では、各発熱体の排熱を回収する熱媒体として、冷却水が用いられていた。しかし、熱媒体は、冷却水以外であってもよい。さらに、熱媒体は、液相で使用されなくてもよい。同様に、各発熱体に設けられる熱交換部の構成も、適宜変更されてよい。さらに、ＨＶＡＣ内で空調風を昇温させるヒータコアの構成も、適宜変更されてよい。
【００８０】
空調用熱源を搭載する車両は、上記実施形態のようなＢＥＶに限定されず、エンジン及びモータジェネレータの両方を駆動源とするハイブリッド車であってもよく、エンジンを発電機として搭載したハイブリッド車であってもよい。また空調用熱源を搭載する車両は、ドライバによる運転操作が不要な自律運転車両であってもよい。
【００８１】
空調用熱源を搭載する車両は、一般的な自家用の乗用車に限定されず、レンタカー用の車両、有人タクシー用の車両、ライドシェア用の車両、貨物車両及びバス等であってもよい。特に貨物車両及びバス等の大型車両は、灯火系部品及び電気回路装置からの回収熱量が多くなるため、本開示の空調用熱源の搭載に好適な車両となる。さらに、モビリティサービスに用いられる無人運転専用の車両に、空調用熱源が搭載されてもよい。
【００８２】
上記実施形態にて空調ＥＣＵによって提供されていた各機能は、ソフトウェア及びそれを実行するハードウェア、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの複合的な組合せによっても提供可能である。さらに、こうした機能がハードウェアである電子回路によって提供される場合、各機能は、多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によっても提供可能である。
【符号の説明】
【００８３】
２０  熱交換部、３０  ヒータコア（ヒータ部）、４０  補助熱源部、７１  温度情報取得部、７３  給電制御部、２７６  コンパレータ（温度情報取得部）、２７７  トランジスタ（給電制御部）、１００  空調用熱源（空気調和用補助熱源）、１１０  バッテリ、１２０  ＨＶＡＣ（空気調和装置）、１３０  ヘッドランプ（灯火系部品）、１４０  ＩＰＭ（電気回路装置）、１５０  統合ＥＣＵ（電気回路装置）、１５４  演算部、１９０  発熱体、Ｔｔｒ  目標温度、Ｔｈｒ  残量閾値（残量の所定値）
【図１】
2020138620.tif 000003
【図２】
2020138620.tif 000004
【図３】
2020138620.tif 000005
【図４】
2020138620.tif 000006
【図５】
2020138620.tif 000007
【図６】
2020138620.tif 000008
【図７】
2020138620.tif 000009