(57)【要約】【課題】車室を暖房するために必要になる電力量を低減できる車両用空調装置を提供する。【解決手段】車室を暖房するために必要な放熱量を、車両の走行区間別に推定する放熱量推定部（Ｓ２）と、その放熱量を車室に放熱するために、ヒートポンプ装置が発生させた熱を用いる必要があるヒートポンプ熱利用区間を決定する熱利用区間決定部（Ｓ４）と、ヒートポンプ装置の熱交換効率を、車両の走行区間別に推定する効率推定部（Ｓ５）と、ヒートポンプ熱利用区間以前の走行区間であり、かつ、蓄熱器に蓄熱可能な区間のうち、熱交換効率が高い区間をヒートポンプ装置の作動区間に決定し、作動区間がヒートポンプ熱利用区間であれば、当該区間を直接暖房区間とし、ヒートポンプ熱利用区間でない場合、当該区間を蓄熱区間に決定し、かつ、蓄熱区間を決定した場合、蓄熱区間で蓄熱した熱を用いて車室を暖房する蓄熱暖房区間も決定する区間設定部（Ｓ６）とを備える。【選択図】図３
2020189552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される車両用空調装置（１）であって、
室内コンデンサ（６３）と室外熱交換器（５２）と圧縮機（５１）と膨張弁（６５）とを備えたヒートポンプ装置（５０）と、
前記ヒートポンプ装置により発生した熱を蓄熱するとともに、蓄熱した熱を前記車両の車室に放出可能な蓄熱器（４０）と、
前記ヒートポンプ装置により発生した熱および前記蓄熱器に蓄熱された熱を用いて前記車両の車室を暖房する空調制御部（５）とを備え、
前記空調制御部は、
前記車室を暖房するために前記車室に放熱する必要がある放熱量を、前記車両の走行区間別に推定する放熱量推定部（Ｓ２）と、
前記放熱量推定部が推定した前記放熱量を前記車室に放熱するために、前記ヒートポンプ装置が発生させた熱を用いる必要がある区間であるヒートポンプ熱利用区間を決定する熱利用区間決定部（Ｓ４）と、
前記ヒートポンプ装置の熱交換効率を、前記車両の走行区間別に推定する効率推定部（Ｓ５）と、
前記ヒートポンプ熱利用区間またはそれよりも前の前記走行区間であって、かつ、前記蓄熱器に蓄熱可能な区間のうち、前記効率推定部が推定した前記熱交換効率が最も高い区間を前記ヒートポンプ装置を作動させる作動区間に決定し、前記作動区間が前記ヒートポンプ熱利用区間であれば、当該区間を前記ヒートポンプ装置が発生させた熱により前記車室を暖房する直接暖房区間とし、当該区間が前記ヒートポンプ熱利用区間でない場合、当該区間を前記ヒートポンプ装置を作動させて前記蓄熱器に蓄熱する蓄熱区間に決定し、かつ、前記蓄熱区間を決定した場合には、前記ヒートポンプ熱利用区間のうち、前記直接暖房区間および前記蓄熱区間で蓄熱した熱を用いて前記車室を暖房する蓄熱暖房区間のいずれにも決定されていない区間のうち最も前記熱交換効率が低い区間を前記蓄熱暖房区間に決定する作動区間決定処理を、前記ヒートポンプ熱利用区間の全区間が、前記直接暖房区間および前記蓄熱暖房区間に決定されるまで行う区間設定部（Ｓ６）と、
前記車両が走行している位置が前記直接暖房区間であれば前記ヒートポンプ装置を作動させて前記車室を暖房し、前記車両が走行している位置が前記蓄熱区間であれば前記ヒートポンプ装置を作動させて前記蓄熱器に蓄熱し、前記車両が走行している位置が前記蓄熱暖房区間であれば前記蓄熱器に蓄熱された熱を用いて前記車室を暖房する制御実行部（５ｂ）とを備える、車両用空調装置。
【請求項２】
前記車両は、
駆動力源としてエンジン（１０）およびモータジェネレータ（１１）を備えるとともに、
前記モータジェネレータに電力を供給するハイブリッドユニット（２０）と、
前記エンジンを冷却する冷却水が循環する循環経路（Ｒ４）と、
前記ハイブリッドユニットを冷却する冷却水が循環する循環経路（Ｒ２）とを備え、
前記蓄熱器は、前記エンジンを冷却する冷却水および前記ハイブリッドユニットを冷却する冷却水の熱により蓄熱することができる、請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記エンジンを冷却する冷却水が循環する循環経路（Ｒ４）に設けられ、前記エンジンにより加熱された冷却水により加熱されるヒータコア（５７）を備え、
前記空調制御部は、前記ヒータコアにより前記車室を暖房できる、請求項２に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車両用空調装置に関し、特に、ヒートポンプ装置と蓄熱器とを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、冷凍サイクル装置により車室の空調を行う車両用空調装置が開示されている。冷凍サイクル装置は、逆サイクルとすることで、車室を暖房することもできる。暖房に用いる場合、この装置をヒートポンプ装置ということがある。
【０００３】
特許文献１に開示された車両用空調装置は、車両が目的地に到達するまでの走行に要する電力量を示す走行用電力量を取得する。また、車両が目的地に到達するまでの車室内の空調に要する電力量を示す空調用電力量を算出する。そして、残蓄電量が、走行用電力量と空調用電力量とを合計した合計電力量よりも小さい場合には、空調能力を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３２７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された車両用空調装置では、効率よく空調を行うことは考慮されていない。蓄熱器を備えておけば、暖房が必要な場所に到達する前にヒートポンプ装置を作動させて蓄熱しておくことで、空調に必要な電力量を低減できる可能性がある。
【０００６】
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、車室を暖房するために必要になる電力量を低減できる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
上記目的を達成するための１つの開示は、
車両に搭載される車両用空調装置（１）であって、
室内コンデンサ（６３）と室外熱交換器（５２）と圧縮機（５１）と膨張弁（６５）とを備えたヒートポンプ装置（５０）と、
ヒートポンプ装置により発生した熱を蓄熱するとともに、蓄熱した熱を車両の車室に放出可能な蓄熱器（４０）と、
ヒートポンプ装置により発生した熱および蓄熱器に蓄熱された熱を用いて車両の車室を暖房する空調制御部（５）とを備え、
空調制御部は、
車室を暖房するために車室に放熱する必要がある放熱量を、車両の走行区間別に推定する放熱量推定部（Ｓ２）と、
放熱量推定部が推定した放熱量を車室に放熱するために、ヒートポンプ装置が発生させた熱を用いる必要がある区間であるヒートポンプ熱利用区間を決定する熱利用区間決定部（Ｓ４）と、
ヒートポンプ装置の熱交換効率を、車両の走行区間別に推定する効率推定部（Ｓ５）と、
ヒートポンプ熱利用区間またはそれよりも前の走行区間であって、かつ、蓄熱器に蓄熱可能な区間のうち、効率推定部が推定した熱交換効率が最も高い区間をヒートポンプ装置を作動させる作動区間に決定し、作動区間がヒートポンプ熱利用区間であれば、当該区間をヒートポンプ装置が発生させた熱により車室を暖房する直接暖房区間とし、当該区間がヒートポンプ熱利用区間でない場合、当該区間をヒートポンプ装置を作動させて蓄熱器に蓄熱する蓄熱区間に決定し、かつ、蓄熱区間を決定した場合には、ヒートポンプ熱利用区間のうち、直接暖房区間および蓄熱区間で蓄熱した熱を用いて車室を暖房する蓄熱暖房区間のいずれにも決定されていない区間のうち最も熱交換効率が低い区間を蓄熱暖房区間に決定する作動区間決定処理を、ヒートポンプ熱利用区間の全区間が、直接暖房区間および蓄熱暖房区間に決定されるまで行う区間設定部（Ｓ６）と、
車両が走行している位置が直接暖房区間であればヒートポンプ装置を作動させて車室を暖房し、車両が走行している位置が蓄熱区間であればヒートポンプ装置を作動させて蓄熱器に蓄熱し、車両が走行している位置が蓄熱暖房区間であれば蓄熱器に蓄熱された熱を用いて車室を暖房する制御実行部（５ｂ）とを備える。
この車両用空調装置は、ヒートポンプ装置と蓄熱器とを備えている。そして、ヒートポンプ装置により大気から吸熱した熱を車室に放熱することで車室を暖房することができ、また、蓄熱器に蓄熱した熱を車室に放熱することでも車室を暖房することができる。また、ヒートポンプ装置を作動させて蓄熱器に蓄熱することもできる。
【０００９】
そこで、空調制御部は、ヒートポンプ装置を効率のよいときに作動させるために、ヒートポンプ装置が発生させた熱を用いる必要がある区間であるヒートポンプ熱利用区間を決定する。加えて、ヒートポンプ装置の熱交換効率を走行区間別に決定する。そして、熱交換効率が相対的に高い区間を、ヒートポンプ装置を作動させる区間に決定する。
【００１０】
このようにすることで、ヒートポンプ装置による暖房が必要なときに、都度、ヒートポンプ装置を作動させて熱を発生させる場合に比較して、暖房に必要なエネルギを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】車両用空調装置１の構成図である。
【図２】エアコンＥＣＵ５の機能を示す図である。
【図３】図２の計画部５ａが実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】図３のＳ１処理を詳しく示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す車両用空調装置１は、車両Ｃに搭載されている。図１には、車両用空調装置１の構成とともに、車両Ｃの走行駆動系の構成も示している。
【００１３】
［機械的構成］
まず、図１を用いて、車両用空調装置１の機械的構成を説明する。車両Ｃは、内燃機関であるエンジン１０および走行用電動モータ１１を搭載している。車両Ｃは、エンジン１０および走行用電動モータ１１の一方または両方の駆動力により走行することができるハイブリッド車両である。
【００１４】
走行用電動モータ１１は、車両Ｃの走行エネルギにより発電可能なモータジェネレータ（以下、ＭＧ１１と記載）であり、インバータ２１を介してバッテリ２２に接続されている。ＭＧ１１が走行駆動力源として機能する場合には、バッテリ２２に充電された電力をインバータ２１でＤＣ−ＡＣ変換してＭＧ１１に供給する。一方、車両Ｃの走行エネルギを回生する場合には、ＭＧ１１にて発電した電力をインバータ２１でＡＣ−ＤＣ変換してバッテリ２２に充電する。
【００１５】
バッテリ２２は、バッテリ残量ＳＯＣ（State of Charge）を検出する機能を備えている。バッテリＥＣＵ２は、バッテリ２２からのＳＯＣ検出信号に基づきバッテリ残量の情報を取得する。モータＥＣＵ３は、インバータ２１の作動を制御することで、ＭＧ１１での回生発電とモータ走行とを切り替える。エンジンＥＣＵ４はエンジン１０の作動を制御する。空調制御部であるエアコンＥＣＵ５はヒートポンプ装置５０の作動を制御する。なお、ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略である。ＥＣＵは、少なくとも１つのプロセッサを備えた構成により実現できる。たとえば、ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータにより実現できる。
【００１６】
これらのＥＣＵ２、３、４、５は、車内ＬＡＮによりハイブリッドＥＣＵ６に接続され、相互に通信可能となっている。また、エンジン１０およびＭＧ１１のそれぞれの出力軸は動力分割機構１２に接続されている。
【００１７】
ハイブリッドＥＣＵ６は、バッテリ残量等の情報に基づき動力分割機構１２の作動を制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ６は、接続された他のＥＣＵ２、３、４、５に制御内容を指令することで、車両Ｃに搭載された各装置を統括的に制御する。
【００１８】
バッテリ２２の充放電時には、インバータ２１やバッテリ２２等から熱が発生する。そこで本実施形態では、インバータ２１およびバッテリ２２を含むハイブリッドユニット（以下、ＨＶユニット）２０の内部に冷却水を循環させる循環経路Ｒ１を備えている。
【００１９】
循環経路Ｒ１には、冷却水を循環させる電動ポンプ２４およびＨＶユニット用ラジエータ２５が備えられている。電動ポンプ２４を作動させるとともにファン２５ａにより外気をＨＶユニット用ラジエータ２５に送風させると、ＨＶユニット用ラジエータ２５にて冷却水が外気により冷却され、その外気で冷却された冷却水によりＨＶユニット２０を冷却する。
【００２０】
また、循環経路Ｒ１には電磁弁Ｖ１、Ｖ２が備えられており、これらの電磁弁Ｖ１、Ｖ２を切り替え作動させることで、循環経路Ｒ１の冷却水は、ＨＶユニット用ラジエータ２５をバイパスして、車両Ｃに搭載された蓄熱器４０に流入するよう循環する。これにより、ＨＶユニット２０で発生した熱で冷却水を加熱して、蓄熱器４０に蓄熱することができる。
【００２１】
蓄熱器４０は、魔法瓶構造の容器内に温水を保存する顕熱型とすることができる。また、顕熱型に代えて、相変化の潜熱を利用した潜熱蓄熱材料を用いる形式でもよい。蓄熱器４０には、冷却水が循環する循環経路Ｒ２が接続されている。循環経路Ｒ２には、循環経路Ｒ２内に冷却水を循環させる電動ポンプ４１と、熱交換器４２が備えられている。
【００２２】
電動ポンプ２４を作動させるとともにヒートポンプサイクルＲ３を後述する蓄熱モードで作動させると、熱交換器４２にて循環経路Ｒ２内の冷却水が加熱される。循環経路Ｒ２の冷却水が加熱されることで、蓄熱器４０は蓄熱される。
【００２３】
ヒートポンプサイクルＲ３は、ヒートポンプ装置５０が備える構成要素と各構成要素をつなぐ配管とにより構成される。ヒートポンプ装置５０は、車室を冷房および暖房可能な構成を備える。
【００２４】
ヒートポンプ装置５０は、冷房用の構成として、圧縮機５１、室外熱交換器５２、送風ファン５２ａ、冷房用膨張弁５３、室内熱交換器５４、送風ブロワ５６を備える。圧縮機５１は、電動であり、冷媒を圧縮して吐出する。室外熱交換器５２は、車室外に設置されて外気と冷媒との間で熱交換する。送風ファン５２ａは、室外熱交換器５２に向けて送風する。エバポレータである室内熱交換器５４は車室内に設置されている。送風ブロワ５６は、室内熱交換器５４に向けて送風する。
【００２５】
また、ヒートポンプ装置５０は、蓄熱用の構成として、冷却水の循環経路Ｒ２に備えられた熱交換器４２と熱交換する蓄熱用熱交換器５５、および電磁弁Ｖ３を備えている。電磁弁Ｖ３を切り替えることにより、ヒートポンプサイクルＲ３の作動は冷房モードと暖房モードと蓄熱モードとに切り替えられる。
【００２６】
また、ヒートポンプ装置５０は、暖房用の構成として、電磁弁６１、アキュームレータ６２、室内コンデンサ６３、エアミックスドア６４、暖房用膨張弁６５、電磁弁６６を備えている。
【００２７】
電磁弁６１は、ヒートポンプサイクルＲ３の循環路を、冷房用膨張弁５３を通る側とするか、アキュームレータ６２を通る側とするかを切り替える。アキュームレータ６２は、電磁弁６１と圧縮機５１との間に配置されている。室内コンデンサ６３は空調ケース５８内に収容されている。エアミックスドア６４は、室内コンデンサ６３よりも送風ブロワ５６側に配置されており、室内コンデンサ６３に空調風が当たる程度を調整する。暖房用膨張弁６５は、室内コンデンサ６３と電磁弁Ｖ３との間の流路に配置されている。電磁弁６６は、暖房用膨張弁６５をバイパスする流路に配置されている。
【００２８】
［冷房モードの作動］
車室内を冷房するときは、上流側の電磁弁６１を閉じ、下流側の電磁弁６６を開く。電磁弁Ｖ３は冷媒が室外熱交換器５２へ流れる側に切り替え、エアミックスドア５７ａ、６４を閉じる。この状態でヒートポンプサイクルＲ３に冷媒を循環させる状態が冷房モードである。冷房モードでは、圧縮機５１から吐出した高圧冷媒は、室外熱交換器５２へ流入する。なお、高圧冷媒は、室外熱交換器５２へ流入する前に室内コンデンサ６３を通過するが、エアミックスドア６４が閉じているので、室内コンデンサ６３において空調風が暖められてしまうことは抑制されている。
【００２９】
室外熱交換器５２へ流入した高圧冷媒は、送風ファン５２ａにより送風される外気と熱交換して冷却されて凝縮する。凝縮した冷媒は冷房用膨張弁５３にて膨張し、室内熱交換器５４にて蒸発し、圧縮機５１に戻る。室内熱交換器５４での冷媒は、送風ブロワ５６から送風された空調風と熱交換して、空調風を冷却する。
【００３０】
室内熱交換器５４は、空調ケース５８内に収容されている。空調ケース５８は車室内（例えばインストルメントパネルの内側部分）に設置されており、送風ブロワ５６から送風された空調風は、空調ケース５８内部にて室内熱交換器５４により冷却され、目標温度となるように温度調整される。温度調整された空調風は、空調ケースに形成された吹出口５９から図示しない空調ダクトを通じて車室内に吹き出される。
【００３１】
［暖房モードの作動］
車室内をヒートポンプ装置５０により暖房するときは、上流側の電磁弁６１を開き、下流側の電磁弁６６を閉じる。電磁弁Ｖ３は冷媒が室外熱交換器５２へ流れる側とする。一方、エアミックスドア５７ａ、６４は開く。この状態でヒートポンプサイクルＲ３に冷媒を循環させる状態が暖房モードである。暖房モードでは、圧縮機５１から吐出した高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ６３に流入する。室内コンデンサ６３へ流入した高温高圧の冷媒は、送風ブロワ５６により送風される空気と熱交換して凝縮する。一方、送風ブロワ５６により送風される空気は室内コンデンサ６３で暖められる。室内コンデンサ６３で暖められた空調風は、さらに、ヒータコア５７で温めることもできる。空調ケース５８内で暖められた空調風は、吹出口５９から図示しない空調ダクトを通じて車室内に吹き出される。
【００３２】
室内コンデンサ６３を通過した冷媒は暖房用膨張弁６５にて膨張して低温低圧になり、室外熱交換器５２に入る。冷媒は、室外熱交換器５２にて吸熱し、電磁弁６１およびアキュームレータ６２を通過した後、圧縮機５１に戻る。
【００３３】
［蓄熱モードの作動］
蓄熱器４０に蓄熱するときは、上流側の電磁弁６１を閉じ、下流側の電磁弁６６を開く。電磁弁Ｖ３は冷媒が蓄熱用熱交換器５５へ流れる側に切り替える。エアミックスドア６４は閉じる。この状態でヒートポンプサイクルＲ３に冷媒を循環させる状態が蓄熱モードである。蓄熱モードでは、圧縮機５１から吐出した高温高圧の冷媒は、蓄熱用熱交換器５５へ流入する。蓄熱用熱交換器５５へ流入した高圧冷媒は、循環経路Ｒ２の熱交換器４２を流通する冷却水と熱交換して、その冷却水を加熱する。その後、冷房用膨張弁５３、室内熱交換器５４を順に流通して圧縮機５１に戻る。蓄熱用熱交換器５５に高温高圧の冷媒が流れている状態で、電動ポンプ４１を作動させて循環経路Ｒ２にて冷却水を循環させると、冷却水がヒートポンプサイクルＲ３により加熱されて蓄熱器４０で保温（蓄熱）される。
【００３４】
次に、エンジン１０に形成されたウォータジャケット（図示せず）へ冷却水を循環させる循環経路Ｒ４について説明する。循環経路Ｒ４には、エンジン１０のクランク軸により駆動或いは電動で駆動するポンプ７１、エンジン用ラジエータ７２、サーモスタット７３、先述したヒータコア５７が備えられている。ポンプ７１を作動させるとともにファン７２ａにより外気をエンジン用ラジエータ７２に送風させると、エンジン用ラジエータ７２にて冷却水が外気により冷却され、外気で冷却された冷却水によりエンジン１０を冷却する。
【００３５】
また、ウォータジャケット内にてエンジン１０により加熱された冷却水は、エンジン用ラジエータ７２へ流通するとともにヒータコア５７へも流通し、ヒータコア５７に対して熱源供給する。つまり、ヒータコア５７を流通する冷却水は、送風ブロワ５６から送風された空調風と熱交換して、空調風を加熱することができる。
【００３６】
サーモスタット７３は、冷却水の温度が所定温度以下の場合には、エンジン用ラジエータ７２への冷却水が循環することを禁止するよう作動して、エンジン１０の暖機運転時に冷却水がエンジン用ラジエータ７２で冷却されることを回避するものである。
【００３７】
循環経路Ｒ４には電磁弁Ｖ４が備えられており、この電磁弁Ｖ４を切替作動させることで、蓄熱器４０にて蓄熱した温水を循環経路Ｒ４へ流入させることができる。これによれば、蓄熱器４０から循環経路Ｒ４へ温水を流入させることで、蓄熱器４０に蓄熱した熱により車室を暖房することができる。また、冷却水が十分に高温になった状態で電磁弁Ｖ４を切り替え作動させることで、蓄熱器４０に蓄熱することもできる。さらに、電磁弁Ｖ１、Ｖ２を切り替えることで、ＨＶユニット２０により発生する熱を蓄熱器４０に蓄熱することもできる。
【００３８】
なお、ヒートポンプ装置５０および循環経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４に備えられた電気部品、たとえば、電磁弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４などは、エアコンＥＣＵ５がその動作を制御する。
【００３９】
また、エアコンＥＣＵ５には、車内ＬＡＮなどを介して、外気温度、車室内温度、設定温度など種々の情報が供給される。エアコンＥＣＵ５に供給される情報には、車両Ｃの現在位置、予測経路、今後の天気情報など、図３に示す演算において必要な情報も含まれる。
【００４０】
上述したように、本実施形態の車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置５０を作動させて車室を暖房すること、および、蓄熱器４０に蓄熱された熱により車室を暖房することができる。
【００４１】
また、ヒートポンプ装置５０は、外気温度が高いほど外気から効率よく熱を吸熱することができる。なお、以下では、ヒートポンプ装置５０が外気から熱を吸熱することを、ヒートポンプ装置５０が熱を発生させると記載する場合がある。
【００４２】
［エアコンＥＣＵ５が実行する処理］
ヒートポンプ装置５０は、外気温度が高いほど効率よく熱を発生させることができるので、エアコンＥＣＵ５は、事前に暖房が必要な区間を予測する。区間は、現在位置から一定距離毎に区切られた区間である。さらに、エアコンＥＣＵ５は、どこでヒートポンプ装置５０を作動させて暖房するかを計画する。暖房が必要な区間でヒートポンプ装置５０を作動させて暖房するよりも、事前にヒートポンプ装置５０の効率がよい区間で蓄熱器４０に蓄熱しておき、暖房が必要な区間では、蓄熱器４０に蓄熱した熱により車室を暖房したほうが消費エネルギを低減できる可能性があるからである。
【００４３】
以下に、エアコンＥＣＵ５が実行する機能を詳しく説明する。エアコンＥＣＵ５は、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムを、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ実行することで、図２に示すように、計画部５ａ、制御実行部５ｂとして機能する。これらの機能が実行されることは、プログラムに対応する方法が実行されることを意味する。
【００４４】
計画部５ａは、車室を空調するために、ヒートポンプ装置５０をいつ作動させるか、蓄熱器４０にいつ蓄熱するか、蓄熱器４０に蓄熱された熱によりいつ暖房するかを計画する。計画部５ａの処理は、詳しくは図３以下を用いて説明する。
【００４５】
制御実行部５ｂは、計画部５ａが計画した計画に従って、ヒートポンプ装置５０などを作動させる。また、計画部５ａにより計画が決定されていない区間は、車両Ｃの乗員が設定した空調設定に従ってヒートポンプ装置５０などを作動させる。
【００４６】
図３に、計画部５ａが実行する処理を示している。計画部５ａは、図３に示す処理を、たとえば、走行開始時、一定時間経過ごとなど、所定の処理開始条件が成立したときに実行する。
【００４７】
ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１では、区間毎の排熱量を推定する。排熱量には、エンジン１０からの排熱量と、ＨＶユニット２０からの排熱量とがある。Ｓ１の詳細は図４に示している。
【００４８】
Ｓ１１では、予測経路を決定する。なお、Ｓ１１からＳ１４は、ナビゲーション装置が備えるＥＣＵなど、エアコンＥＣＵ５とは別のＥＣＵが実行し、エアコンＥＣＵ５は実行結果を取得するようにしてもよい。予測経路は経路案内を実行中であれば、案内中の経路である。経路案内が実行されていない場合には、車両Ｃが現在走行中の道路をそのまま走行する予測経路とすることができる。また、過去の走行履歴と現在位置とに基づいて予測経路を決定してもよい。
【００４９】
Ｓ１２では、Ｓ１１で決定した予測経路上の地形と道路種別を、道路地図データを参照して取得する。地形は、上り坂、下り坂などを示している。道路種別には、高速道路、一般道路などが含まれている。
【００５０】
Ｓ１３では、予測経路を走行中の天候情報を取得する。この天候情報には気温の変化が含まれる。Ｓ１４では、予測経路を走行中の渋滞予測情報を取得する。天候情報および渋滞予測情報は、エアコンＥＣＵ５あるいは他のＥＣＵが車両Ｃに搭載された無線通信機を介して車外に設置されたサーバに接続して取得する。
【００５１】
Ｓ１５では、予測経路を走行中のエンジン排熱量を推定する。エンジン排熱量を推定するために、Ｓ１１〜Ｓ１４の演算結果をもとに、予測経路を走行中の車速変化を推定する。さらには、車速変化から必要駆動力を推定する。
【００５２】
車両Ｃはハイブリッド車両であり、必要駆動力が小さい場合には、ＭＧ１１の駆動力のみにより走行する。ＭＧ１１の駆動力のみにより走行するときは、エンジン排熱量はないとする。
【００５３】
エアコンＥＣＵ５は、エンジン１０を走行駆動力源として用いる必要がある必要駆動力の閾値を記憶しており、この閾値と必要駆動力を比較して、エンジン１０を走行駆動力源として使用する区間を推定する。また、予測した車速変化から、エンジン１０を走行駆動力源として使用する区間におけるエンジン回転速度の変化を予測する。
【００５４】
エンジン１０を走行駆動力源として用いるときのエンジン発熱量は、推定したエンジン回転速度と、エンジン回転速度からエンジン排熱量を推定する予め設定した関係とを用いて推定する。
【００５５】
Ｓ１６では、予測経路を走行中のＨＶユニット２０からの排熱量を推定する。必要駆動力が小さい場合には、車両ＣはＭＧ１１を走行駆動力源として走行する。ＭＧ１１を走行区動力源として走行する際には、ＨＶユニット２０に備えられているインバータ２１およびバッテリ２２から熱が発生する。また、回生時にもインバータ２１およびバッテリ２２から熱が発生する。車速変化と必要駆動力から、充放電区間およびその区間における充放電量を推定することができる。そして、ＨＶユニット２０の発熱量は、推定した充放電量と、充放電量からＨＶユニット２０の排熱量を推定する予め設定した関係とを用いて推定する。
【００５６】
説明を図３に戻す。Ｓ２は放熱量推定部に相当する。Ｓ２では、区間毎に、暖房のために車室に放熱する必要がある放熱量を推定する。具体的には、Ｓ１３で取得した天候情報に含まれている外気温度の変化と、予測される車室設定温度とに基づいて、単位時間あたりに車室に放熱する必要がある熱量を推定する。予測される車室設定温度は、学習をして決定してもよいし、事前に決定した一定値でもよい。単位時間あたりに車室に放熱する必要がある熱量と、各区間を走行する時間との積を、区間毎の必要な放熱量とする。
【００５７】
Ｓ３では、区間毎の排熱放熱量を算出する。排熱放熱量は、エンジン排熱およびＨＶユニット２０の排熱を用いて冷却水を温めてヒータコア５７にて熱交換することで、車室に放熱することができる熱量である。排熱放熱量は、Ｓ１５およびＳ１６で推定した排熱量に所定の利用効率を乗じて算出する。
【００５８】
Ｓ４は熱利用区間決定部に相当する。Ｓ４では、排熱放熱量と排熱により蓄熱器４０に蓄熱された熱量では必要放熱量を充足できない区間を決定する。この区間では、ヒートポンプ装置５０により発生させた熱を暖房に利用する必要がある。この区間を、以下、ヒートポンプ熱利用区間とする。
【００５９】
車両Ｃは、エンジン１０を備えており、エンジン１０が起動して一定時間経過した後は、ヒータコア５７を通過する冷却水が十分に加温されている。なお、厳密には、冷却水が十分に加温されるまでの時間は、エンジン回転速度により変化する。しかし、計算を簡略化するため、本実施形態では、冷却水が十分に加温されるまでの時間は、エンジン回転速度によらず一定時間とする。もちろん、より詳細に計算するために、冷却水が十分に加温されるまでの時間を、エンジン回転速度を考慮して計算してもよい。
【００６０】
エンジン１０が起動して一定時間経過した後からエンジン１０が停止するまでの間はヒートポンプ装置５０が熱を発生させる必要はない。また、エンジン１０が停止した後も、蓄熱器４０の定格蓄熱量により定まる放熱期間は、蓄熱器４０に蓄熱された熱を利用できるので、ヒートポンプ装置５０を作動させる必要はない。なお、放熱期間は、蓄熱器４０の定格蓄熱量と単位時間当たりの放熱量から定まり、単位時間当たりの放熱量は設定温度と外気温度の温度差から定まる。
【００６１】
換言すれば、（１）車両ＣがＭＧ１１のみで走行している期間、（２）エンジン１０が起動しているが起動してからの経過時間が一定時間に到達していない期間、および、（３）エンジン停止後であって上述した放熱期間が経過した後の期間が、ヒートポンプ熱利用期間である。
【００６２】
上記各期間を位置に置き換えてヒートポンプ熱利用区間を決定する。ヒートポンプ熱利用区間において、Ｓ２で算出した必要放熱量からＳ３で算出した排熱放熱量を引いた値が、各区間において排熱のみでは不足する熱量（以下、不足熱量）である。
【００６３】
本実施形態では、ヒートポンプ熱利用区間における不足熱量を、熱量が不足している区間でヒートポンプ装置５０に発生させるとは限らない。事前に発生させた熱を蓄熱器４０に蓄熱することができるからである。
【００６４】
そこで、Ｓ５を実行する。Ｓ５は効率推定部に相当する。Ｓ５では、ヒートポンプ装置５０の熱交換効率を、走行区間ごとに推定する。ヒートポンプ装置５０熱交換効率は、Ｓ１３で取得した情報に基づいて定まる外気温度と目標吹き出し温度から、事前に設定した算出式により算出することができる。目標吹き出し温度は、予測される車室設定温度、外気温度などから、予め設定された計算式により算出する。外気温度と目標吹き出し温度との温度差が大きいほど、熱交換効率は低い値になる。
【００６５】
Ｓ６は区間設定部に相当する。Ｓ６では、ヒートポンプ装置５０を作動させて熱を発生させる区間を決定する。この区間は次の条件を満たす区間である。その条件は、ヒートポンプ熱利用区間またはそれよりも前の区間であって、かつ、蓄熱器４０に蓄熱可能な区間であるという条件である。蓄熱器４０に蓄熱可能であるとは、蓄熱器４０に蓄熱された熱が十分に多くなく、蓄熱する余裕があることを意味する。エンジン１０が起動してから一定時間経過した時点から、エンジン１０が停止するまでの期間は、蓄熱器４０に蓄熱された熱が十分に多い期間である。また、エンジン１０停止後も、前述した放熱期間は、蓄熱器４０に蓄熱可能な期間から除かれる。
【００６６】
この条件を満たす区間のうち、Ｓ５で決定した熱交換効率が最も高い単位区間から順にヒートポンプ装置５０の作動区間に決定する。決定した作動区間が、ヒートポンプ熱利用区間であれば、その区間を直接暖房区間とする。ヒートポンプ装置５０は、直接暖房区間では、暖房モードでヒートポンプ装置５０を作動させて、空調風の吹き出し温度が、目標吹き出し温度になるようにする。
【００６７】
決定した作動区間が、ヒートポンプ熱利用区間ではない区間であれば、その区間を蓄熱区間とする。蓄熱区間では、ヒートポンプ装置５０を蓄熱モードで作動させて蓄熱器４０に蓄熱する。蓄熱区間を決定した場合、蓄熱区間で蓄熱した熱を放熱（すなわち暖房）に用いる区間（以下、蓄熱暖房区間）も合わせて決定する。
【００６８】
蓄熱暖房区間は、ヒートポンプ熱利用区間であって、まだ直接暖房区間にも蓄熱暖房区間にも設定されていない区間のうちで、最も熱交換効率が低い区間とする。なお、車両Ｃが蓄熱区間を走行する時点と蓄熱暖房区間を走行する時点との間には時間差があり、この時間差の間に、蓄熱器４０に蓄熱された熱は、多少、放熱されてしまう。しかし、蓄熱区間と蓄熱暖房区間は、いずれも１回の走行中の区間であることから、時間差は通常それほど長い時間ではない。そこで、本実施形態では、上記時間差の間の放熱はないとする。ただし、この時間差の間の放熱を考慮して、蓄熱区間と蓄熱暖房区間とを決定してもよい。
【００６９】
蓄熱区間では蓄熱モードにてヒートポンプ装置５０を作動させる。蓄熱モードでは、ヒートポンプ装置５０は、圧縮機５１を事前に決定された能力で動作させることとする。この場合、時間当たりの蓄熱量は、外気温度に基づいて推定することができる。蓄熱区間において蓄熱した熱量が、１つの蓄熱暖房区間において必要な熱量よりも多い場合、残りの熱量は、次に熱交換効率が低い区間を蓄熱暖房区間として、その蓄熱暖房区間で用いることに決定する。全部のヒートポンプ熱利用区間を、直接暖房区間または蓄熱暖房区間に決定したら、Ｓ６の処理は終了する。
【００７０】
制御実行部５ｂは、車両Ｃが走行している位置が直接暖房区間であればヒートポンプ装置５０を暖房モードで作動させて車室を暖房する。また、車両Ｃが走行している位置が蓄熱区間であればヒートポンプ装置５０を蓄熱モードで作動させて蓄熱器に蓄熱する。車両Ｃが走行している位置が蓄熱暖房区間であれば、蓄熱器４０に蓄熱された熱を用いて車室を暖房する。
【００７１】
［実施形態のまとめ］
以上、説明した車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置５０と蓄熱器４０とを備えている。車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置５０を作動させて、直接、車室を暖房することができる。また、ヒートポンプ装置５０を作動させて蓄熱器４０に蓄熱することもできる。
【００７２】
そこで、エアコンＥＣＵ５は、ヒートポンプ装置５０を効率のよいときに作動させるために、ヒートポンプ装置５０が発生させた熱を用いる必要がある区間であるヒートポンプ熱利用区間を決定する（Ｓ４）。加えて、ヒートポンプ装置５０の熱交換効率を走行区間別に決定する（Ｓ５）。そして、熱交換効率が相対的に高い区間をヒートポンプ装置５０の作動区間に決定する（Ｓ６）。
【００７３】
このようにすることで、ヒートポンプ装置５０による暖房が必要なときに、都度、ヒートポンプ装置５０を作動させて熱を発生させる場合に比較して、暖房に必要なエネルギを低減できる。
【００７４】
また、蓄熱器４０は、エンジン１０を冷却する冷却水およびＨＶユニット２０を冷却する冷却水の熱により蓄熱することもできる。この点で、車両用空調装置１は、暖房に必要なエネルギをより低減できる。
【００７５】
また、車両用空調装置１は、エンジン１０により加熱された冷却水により加熱されるヒータコア（５７）を備えており、ヒータコア５７を用いて車室を暖房することもできるので、暖房に必要なエネルギをより低減できる。
以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
【００７６】
たとえば、実施形態の車両Ｃは、ハイブリッド車両であった。しかし、車両用空調装置１が搭載される車両は、エンジン１０を備えない電動車両でもよい。また、エンジン１０のみを備え、ＭＧ１１を備えない車両でもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１：車両用空調装置、  ５：エアコンＥＣＵ、  ５ａ：計画部、  ５ｂ：制御実行部、  １０：エンジン、  １１：走行用電動モータ（ＭＧ）、  ２０：ＨＶユニット、  ２１：インバータ、  ２２：バッテリ、  ２４：電動ポンプ、  ２５：ＨＶユニット用ラジエータ、    ２５ａ：ファン、  ４０：蓄熱器、  ４１：電動ポンプ、  ４２：熱交換器、  ５０：ヒートポンプ装置、  ５１：圧縮機、  ５２：室外熱交換器、  ５２ａ：送風ファン、  ５３：冷房用膨張弁、  ５４：室内熱交換器、  ５５：蓄熱用熱交換器、  ５６：送風ブロワ、  ５７：ヒータコア、  ５７ａ：エアミックスドア、  ５８：空調ケース、  ５９：吹出口、  ６１：電磁弁、  ６２：アキュームレータ、  ６３：室内コンデンサ、  ６４：エアミックスドア、  ６５：暖房用膨張弁、  ６６：電磁弁、  Ｃ：車両、  Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４：循環経路、  Ｒ３：ヒートポンプサイクル、  Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４：電磁弁、  Ｓ２：放熱量推定部、  Ｓ４：熱利用区間決定部、  Ｓ５：効率推定部、  Ｓ６：区間設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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