(57)【要約】【課題】消費電力、短時間での暖房、温度の安定性、温度制御のし易さの点で優れた、電気自動車のエアコンシステムを提供すること。【解決手段】エアコンシステム１００は、モーター１１１の冷却水の熱を利用した暖房を行う水温式暖房部（モーター１１１、インバーター１１２、電動ウォーターポンプ１１３、温度センサー１１４、ＰＴＣヒーター１１５及びヒーターコア１１６）と、冷却水を利用せずに空気を直接加温することによって暖房を行う空気式暖房部（空気式ヒーター１１８）と、冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合に、空気式暖房部を作動させるとともに水温式暖房部を停止させる制御部１３０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターの冷却水の熱を利用した暖房を行う水温式暖房部と、
前記冷却水を利用せずに空気を直接加温することによって暖房を行う空気式暖房部と、
前記冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合に、前記空気式暖房部を作動させるとともに前記水温式暖房部を停止させる制御部と、
を具備する電気自動車のエアコンシステム。
【請求項２】
前記制御部は、前記冷却水の温度が前記所定温度Ｔ１より高い場合に、前記水温式暖房部を作動させるとともに前記空気式暖房部を停止させる、
請求項１に記載の電気自動車のエアコンシステム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記冷却水の温度が前記所定温度Ｔ１以下の場合及び所定温度Ｔ２以上の場合（ただしＴ２＞Ｔ１）に、前記空気式暖房部を作動させるとともに前記水温式暖房部を停止させ、
前記冷却水の温度が前記所定温度Ｔ１より大きくかつ前記所定温度Ｔ２より低い場合に、前記水温式暖房部を作動させるとともに前記空気式暖房部を停止させる、
請求項１に記載の電気自動車のエアコンシステム。
【請求項４】
前記水温式暖房部は、前記冷却水を加温するヒーターを有し、
前記制御部は、前記水温式暖房部を作動させる場合には前記ヒーターを作動させる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電気自動車のエアコンシステム。
【請求項５】
モーターの冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合及び所定温度Ｔ２以上の場合（ただしＴ２＞Ｔ１）に、空気式暖房部を作動させるとともに水温式暖房部を停止させ、
前記冷却水の温度が前記所定温度Ｔ１より大きくかつ前記所定温度Ｔ２より低い場合に、前記水温式暖房部を作動させるとともに前記空気式暖房部を停止させる、
電気自動車のエアコンシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車のエアコンシステム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを駆動源とする自動車（エンジン自動車）では、ブロワによる送風を温めるためのヒーターコアにエンジンの冷却水が供給されることにより、エンジンの排熱が暖房に利用されている。
【０００３】
これに対して、電気自動車では、エンジンが搭載されていないので、エンジンの排熱を暖房に利用することができない。そのため、電気自動車用のエアコンシステムでは、冷却水を加熱する熱源として、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒーターを温水循環路上に設けるようになっている。そして、ウォーターポンプが駆動されて、温水循環路に温水が循環し、ＰＴＣヒーターで加熱された温水が温水循環路を通してヒーターコアに供給されることにより、ヒーターコアが加熱される。
【０００４】
このようにＰＴＣヒーターなどの補助的なヒーターにより冷却水を加熱して暖房性能を上げる電気自動車用の空調システムが例えば特許文献１などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように補助的なヒーターにより冷却水を加熱する構成では、冷却水を所望の温度まで上昇させるために大きな電力を消費することになる。特に、冷却水の温度が低い場合には、その低い温度から所望の温度まで冷却水を加熱する必要があるので、非常に大きな電力が消費される。加えて、水を温めなければならないので室内温度が上がるまでに時間がかかる欠点もある。
【０００７】
一方で、電気自動車に空気式のヒーターを設けることも考えられている。しかしながら、空気式のヒーターによる暖房は、水温式の暖房と比較すると、室内温度を目標温度に安定させる点において劣っている。換言すれば、室内温度を安定させるための制御が難しい。
【０００８】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、消費電力、短時間での暖房、温度の安定性、温度制御のし易さの点で優れた、電気自動車のエアコンシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気自動車のエアコンシステムの一つの態様は、
モーターの冷却水の熱を利用した暖房を行う水温式暖房部と、
前記冷却水を利用せずに空気を直接加温することによって暖房を行う空気式暖房部と、
前記冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合に、前記空気式暖房部を作動させるとともに前記水温式暖房部を停止させる制御部と、
を具備する。
【００１０】
本発明の電気自動車のエアコンシステムの制御方法の一つの態様は、
モーターの冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合及び所定温度Ｔ２以上の場合（ただしＴ２＞Ｔ１）に、空気式暖房部を作動させるとともに水温式暖房部を停止させ、
前記冷却水の温度が前記所定温度Ｔ１より大きくかつ前記所定温度Ｔ２より低い場合に、前記水温式暖房部を作動させるとともに前記空気式暖房部を停止させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、消費電力、短時間での暖房、温度の安定性、温度制御のし易さの点で優れた、電気自動車のエアコンシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る電気自動車のエアコンシステムの主要構成を示すブロック図
【図２】実施の形態による暖房動作の説明に供するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車のエアコンシステムの主要構成を示すブロック図である。エアコンシステム１００は、暖房系統１１０と冷房系統１２０とを有し、これらによって車室内の冷暖房を行う。制御部１３０は、図示しない目標温度情報などに基づいて暖房系統１１０及び冷房系統１２０を制御する。なお、以下の説明では、制御部１３０による一般的な暖房系統１１０及び冷房系統１２０の制御については説明を省略し、本実施の形態において特徴的な制御のみについて記述する。なお図中の太い矢印は配管及びその配管内の液体又はガスの流れを示し、細い矢印は信号線を示す。
【００１５】
暖房系統１１０は、モーター１１１の冷却水の熱を利用した暖房を行う水温式暖房部を有する。これに加えて、本実施の形態の暖房系統１１０は、モーター１１１の冷却水を利用せずに空気を直接加温することによって暖房を行う空気式暖房部を有する。
【００１６】
水温式暖房部は、モーター１１１、インバーター１１２、電動ウォーターポンプ１１３、温度センサー１１４、ＰＴＣヒーター１１５及びヒーターコア１１６によって具現化されている。モーター１１１及びインバーター１１２を通って暖められた冷却水は、ラジエーター１１７に送られるとともに、電動ウォーターポンプ１１３、ＰＴＣヒーター１１５を介してブロアユニット１４０内のヒーターコア１１６に送られる。これにより、モーター１１１及びインバーター１１２の排熱を利用した水温式の暖房が行われる。なお、ＰＴＣヒーター１１５は、モーター１１１やインバーター１１２からの排熱だけでは冷却水が暖房に必要な水温にならない場合があるので、これを補うために設けられた補助的なヒーターである。
【００１７】
空気式暖房部は、空気式ヒーター１１８によって具現化されている。空気式ヒーター１１８としては、例えば燃焼式ヒーターを用いることができる。また空気式ヒーター１１８としては、例えば電熱器などを用いることもできる。
【００１８】
冷房系統１２０は、電動クーラーコンプレッサー１２１、コンデンサー１２２及びエバポレーター１２３によって具現化されている。冷房系統１２０は従来良く知られた一般的な構成なのでここでは簡単に説明する。電動クーラーコンプレッサー１２１は、気化された冷媒（クーラーガス）を高温・高圧に圧縮し、液化状にしてコンデンサー１２２に送り出す。コンデンサー１２２は、電動クーラーコンプレッサー１２１で圧縮された高温・高圧のガスを冷却し液化する。エバポレーター１２３は冷媒を気化させる。これにより、気化した冷媒がエバポレーター１２３の周りの熱を奪うので、エバポレーター１２３の周りの空気が冷やされる。冷やされた空気は、ブロアファン１４１によって車室内に送られる。
【００１９】
制御部１３０には、水温式暖房部に設けられ、冷却水の温度を計測する温度センサー１１４からの温度情報が入力される。また、制御部１３０には、車室内の温度を計測する温度センサー１５１からの温度情報が入力される。さらに、制御部１３０には、図示しない目標温度情報（つまりドライバーなどのユーザーによって設定されたエアコン温度情報）なども入力される。制御部１３０は、これらの温度情報に基づいて、電動ウォーターポンプ１１３、ＰＴＣヒーター１１５、空気式ヒーター１１８及び電動クーラーコンプレッサー１２１の動作を制御する。
【００２０】
制御部１３０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶媒体、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などの作業用メモリを有し、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、暖房系統１１０及び冷房系統１２０の動作を制御する。
【００２１】
本実施の形態の特徴は、主に暖房系統１１０にあるので、以下では暖房系統１１０の動作について説明する。
【００２２】
図２は、エアコンシステム１００の暖房動作の説明に供するフローチャートである。
【００２３】
暖房動作が開始されると、制御部１３０は、ステップＳ１１において、温度センサー１１４の温度情報に基づいて冷却水の水温が所定温度Ｔ１以下であるか否か判断する。この所定温度Ｔ１は例えば２５°Ｃである。制御部１３０は、冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１２に移って、空気式ヒーター１１８を作動させることにより、空気式の暖房を行わせる。このとき、制御部１３０は、電動ウォーターポンプ１１３を停止させるとともにＰＴＣヒーター１１５を停止させることにより、水温式の暖房の動作を停止させる。
【００２４】
この結果、エアコンシステム１００は、冷却水の温度が所定温度Ｔ１より高くなるまでは、空気式の暖房を行う。
【００２５】
制御部１３０は、冷却水の温度が所定温度Ｔ１よりも高い場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、ステップＳ１３に移って、電動ウォーターポンプ１１３及びＰＴＣヒーター１１５を動作させることにより、水温式の暖房を行わせる。このとき、制御部１３０は、空気式ヒーター１１８を停止させる。
【００２６】
次に、制御部１３０は、ステップＳ１４において、冷却水の温度が所定温度Ｔ２以上であるか、又は、車室内の温度が所定温度Ｔ３以上であるか否か判断する。この所定温度Ｔ２は、上記所定温度Ｔ１より高い温度であり、例えば３５°Ｃである。また、所定温度Ｔ３は例えば２５°Ｃである。
【００２７】
制御部１３０は、冷却水の温度が所定温度Ｔ２以上、又は、室温が所定温度Ｔ３以上の場合（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、ステップＳ１２に移って、空気式ヒーター１１８を作動させるとともに、水温式の暖房の動作を停止させる。一方、制御部１３０は、冷却水の温度が所定温度Ｔ２より低く、かつ、室温が所定温度Ｔ３より低い場合（ステップＳ１４；ＮＯ）、ステップＳ１３に戻って、引き続き水温式の暖房を行わせる。
【００２８】
図２の制御について、より具体的に説明する。
【００２９】
電気自動車の運転開始直後などは冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下なので、ステップＳ１２における空気式の暖房が行われる。ここで、冷却水の水温が低い状態において冷却水の温度を所定の水温まで上昇させるようにすると、水温を上昇させるためにＰＴＣヒーター１１５で大きな電力が消費され、かつ、水温が上昇するまでに時間がかかるので迅速な暖房ができない。本実施の形態では、これを考慮して、冷却水の温度が所定の温度よりも低い場合には、水温式の暖房ではなく、空気式の暖房を行うようになっている。これにより、運転開始直後などに、小さな消費電力で迅速な暖房を行うことができる。
【００３０】
やがて、モーター１１１やインバーター１１２からの発熱が大きくなり、冷却水の温度が所定温度Ｔ１よりも高くなると、ステップＳ１１からステップＳ１３に移って、水温式の暖房が行われる。ここで、冷却水の温度が目標温度（つまりドライバーなどのユーザーによって設定されたエアコン温度）に近い状況においては、空気式ヒーター１１８を用いた空気式の暖房と比較して、冷却水を用いた水温式の暖房の方が温度の安定性が高くなる。つまり、水温がある程度の温度まで上がれば、冷めにくくなるので、空気式よりも温度の安定性が良くなる。本実施の形態では、これを考慮して、冷却水の温度が所定温度Ｔ１よりも高くなると、水温式の暖房を行うようになっている。
【００３１】
やがて、モーター１１１やインバーター１１２からの発熱がさらに大きくなり冷却水の温度が所定温度Ｔ２以上になった場合、又は、室内温度が所定温度Ｔ３以上になった場合には、ステップＳ１４からステップＳ１２に移って、水温式の暖房から空気式の暖房への切換が行われる。これは、冷却水の水温や室内温度が高い場合に水温式の暖房を使用すると、空気式の暖房に比べて、室温を下げにくくなる（つまり目標温度にしにくくなる）といった考察に基づく。本実施の形態では、これを考慮して、冷却水の温度が所定温度Ｔ２以上になった場合、又は、室内温度が所定温度Ｔ３以上になった場合に、水温式の暖房から空気式の暖房に切り換えるようになっている。これにより、温度制御のし易さの点で優れたエアコンシステムを実現できる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モーター１１１の冷却水の熱を利用した暖房を行う水温式暖房部（モーター１１１、インバーター１１２、電動ウォーターポンプ１１３、温度センサー１１４、ＰＴＣヒーター１１５及びヒーターコア１１６）と、冷却水を利用せずに空気を直接加温することによって暖房を行う空気式暖房部（空気式ヒーター１１８）と、冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合に、空気式暖房部を作動させるとともに水温式暖房部を停止させる制御部１３０と、を設けたことにより、運転開始直後のように冷却水の温度が低い状況下で、電力消費を抑制しつつ迅速な暖房を実現できる。
【００３３】
また、冷却水の温度が所定温度Ｔ１より高い場合に、水温式暖房部を作動させるとともに空気式暖房部を停止させるようにしたことにより、冷却水の温度が所定温度Ｔ１より高くなってからは、安定性の高い暖房を実現できる。
【００３４】
さらに、冷却水の温度が所定温度Ｔ１以下の場合及び所定温度Ｔ２以上の場合（ただしＴ２＞Ｔ１）に、空気式暖房部を作動させるとともに水温式暖房部を停止させ、一方、冷却水の温度が所定温度Ｔ１より大きくかつ所定温度Ｔ２より低い場合に、水温式暖房部を作動させるとともに空気式暖房部を停止させるようにした。これにより、消費電力、短時間での暖房、温度の安定性、温度の制御のし易さの点で優れた、電気自動車のエアコンシステムを実現できる。
【００３５】
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、電気自動車のエアコンシステムの暖房制御に適用し得る。
【符号の説明】
【００３７】
１００  エアコンシステム
１１０  暖房系統
１１１  モーター
１１２  インバーター
１１３  電動ウォーターポンプ
１１４、１５１  温度センサー
１１５  ＰＴＣヒーター
１１６  ヒーターコア
１１７  ラジエーター
１２０  冷房系統
１３０  制御部
１４０  ブロアユニット
１４１  ブロアファン
【図１】
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【図２】
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