(57)【要約】【課題】  暖房性能を向上させつつヒータコアの設置自由度を向上すると共にコストを低減し、燃費の向上を図ることができる車両の暖房システムを提供する。【解決手段】  エンジン冷却水の排熱を利用してヒータコア４１により車室内を暖める車両の暖房システムであって、前記冷却水の温度を検出する水温センサ１４と、エンジンが低温状態か否かを判定する低温状態判定手段と、暖房要求の有無を判定する暖房要求判定手段とを設け、前記低温状態判定手段により低温であると判定され且つ前記暖房要求判定手段により暖房要求があると判定された場合に、前記ヒータコア４１への冷却水の供給を遮断するヒータバルブ４３を閉じると共にインバータ４により冷凍サイクル３９の蒸発器３６を加熱させることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却水の排熱を利用してヒータコアにより車室内を暖める車両の暖房システムであって、前記冷却水の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって検出された温度に基づいてエンジンが低温状態か否かを判定する低温状態判定手段と、暖房要求の有無を判定する暖房要求判定手段とを設け、前記低温状態判定手段により低温であると判定され且つ前記暖房要求判定手段により暖房要求があると判定された場合に、前記ヒータコアへの冷却水の供給を遮断するヒータバルブを閉じると共に発熱機器により冷凍サイクルの蒸発器を加熱させることを特徴とする車両の暖房システム。
【請求項２】
前記発熱機器はモータを駆動するインバータ又はコンバータであり、前記モータへの発電要求の有無に応じて前記インバータ又はコンバータの発熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の暖房システム。
【請求項３】
前記インバータ又はコンバータは、不飽和領域でスイッチングを行い発熱量を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両の暖房システム。
【請求項４】
前記インバータ又はコンバータは抵抗値が可変なゲート抵抗を備え、前記ゲート抵抗を増減させて発熱量を制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両の暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両の暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の空調装置は、いわゆる冷凍サイクルによる熱交換を用いた冷房と、エンジン冷却水の排熱を利用した暖房とを行っている。
この空調装置では、エンジン始動直後等、エンジン冷却水が低温の時には、乗員による暖房要求があったとしても十分に温まった空調風を車室内に供給することが困難であった。このため、暖房性能を向上するためにエンジン冷却水が導入されるヒータコアに電気式ヒータを挿入して前記エンジンの冷却水を加熱するものが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２１９７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記空調装置では、電気式ヒータを追加する分、部品点数が増加してコストが増加する問題がある。
また、前記電気ヒータコアを追加することで前記ヒータコアが大型化し、ヒータコアの設置自由度が低下するという問題がある。
そして、冷却水を温める目的だけで電気式ヒータをＯＮさせるため、電力消費が増大して燃費が悪化する問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、暖房性能を向上させつつヒータコアの設置自由度を向上すると共にコストを低減し、燃費の向上を図ることができる車両の暖房システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン冷却水の排熱を利用してヒータコア（例えば、実施の形態におけるヒータコア４１）により車室内を暖める車両の暖房システムであって、前記冷却水の温度を検出する温度検出手段（例えば、実施の形態における水温センサ１４）と、該温度検出手段によって検出された温度に基づいてエンジンが低温状態か否かを判定する低温状態判定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１７、ステップＳ２５、ステップＳ２８、ステップＳ３６）と、暖房要求の有無を判定する暖房要求判定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１、ステップＳ５、ステップＳ１１）とを設け、前記低温状態判定手段により低温であると判定され且つ前記暖房要求判定手段により暖房要求があると判定された場合に、前記ヒータコアへの冷却水の供給を遮断するヒータバルブ（例えば、実施の形態におけるヒータバルブ４３）を閉じると共に発熱機器（例えば、実施の形態におけるインバータ４）により冷凍サイクル（例えば、実施の形態における冷凍サイクル３９）の蒸発器（例えば、実施の形態における蒸発器３６）を加熱させることを特徴とする。
このように構成することで、例えば、エンジンが始動直後であっても、発熱機器の発熱を有効利用して熱容量の大きい蒸発器に前記発熱機器の熱を蓄熱し空調風を暖めることが可能となる。
また、前記ヒータバルブを閉じて前記エンジン冷却水がヒータコアに導入されるのを完全に止めることができるため、ヒータコアの暖機が不要となり、エンジンの熱が奪われず迅速にエンジンの暖機を終了させることができる。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記発熱機器はモータ（例えば、実施の形態におけるモータＭ）を駆動するインバータ又はコンバータであり、前記モータへの発電要求の有無に応じて前記インバータ又はコンバータの発熱量を制御することを特徴とする。
このように構成することで、モータへの発電要求の有無に関わらず前記インバータ又はコンバータの発熱量の制御を最適化することが可能となる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記インバータ又はコンバータは、不飽和領域でスイッチングを行い発熱量を制御することを特徴とする。
このように構成することで、前記インバータ又はコンバータのゲート電圧を低下させて導通損失損失が増加するため、電気エネルギーを熱エネルギーに効率よく変換することが可能となる。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、前記インバータ又はコンバータは抵抗値が可変なゲート抵抗（例えば、実施の形態におけるゲート抵抗７、ゲート抵抗８）を備え、前記ゲート抵抗を増減させて発熱量を制御することを特徴とする。
このように構成することで、ゲート抵抗を増減させることでスイッチング損失を増減させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した発明によれば、例えば、エンジンが始動直後であっても、発熱機器の発熱を有効利用して熱容量の大きい蒸発器に前記発熱機器の熱を蓄熱し空調風を暖めることが可能となるため、暖房性能の向上を図ることができると共に、燃費の向上を図ることが可能となる効果がある。
また、前記ヒータバルブを閉じてヒータコアに前記エンジン冷却水が導入されないため、ヒータコアの暖機が不要となり、エンジンの熱が奪われず迅速にエンジンの暖機を終了させることができるため、ドライバビリティが向上し、商品性の向上を図ることが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、モータへの発電要求の有無に関わらず前記インバータ又はコンバータの発熱量の制御を最適化することが可能となるため、前記インバータを効率よく発熱させることが可能となり、燃費を向上することができる効果がある。
【００１１】
請求項３に記載した発明によれば、請求項２の効果に加え、前記インバータ又はコンバータのゲート電圧が低下して導通損失が増加するため、電気エネルギーを熱エネルギーに効率よく変換することが可能となり、したがって、通常通りインバータ又はコンバータを駆動しつつ前記インバータ又はコンバータの発熱量を制御することができる効果がある。
【００１２】
請求項４に記載した発明によれば、請求項２又は請求項３の効果に加え、ゲート抵抗を増減させることでスイッチング損失を増減させることが可能となるため、インバータ又はコンバータの発熱量を容易に変化させることが可能になる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施の形態では走行用の駆動源としてモータとエンジンの両方を備えたハイブリッド車両に適用して説明する。
図１は空調装置の全体構成を示しており、同図において１はハイブリッド車両を示している。このハイブリッド車両１にはエンジンＥとこのエンジンＥの駆動力を補助すると共に減速時等に回生作動するモータＭが設けられている。前記エンジンＥはいわゆる直列４気筒型のものであり、このエンジンＥと変速装置であるトランスミッションＴとの間に前記モータＭが挟み込まれている。前記エンジンＥとモータＭとの駆動力は、前記トランスミッションＴとドライブシャフト２とを介して車輪Ｗに伝達されている。
【００１４】
前記モータＭの駆動及び回生作動は制御装置（ＥＣＵ）３からの制御指令を受けて発熱機器であるインバータ（ＩＮＶ）４により行われる。このインバータ４は、スイッチング素子である複数のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）６により構成されたものであり、前記モータＭと電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ（ＢＡＴ）５が接続されている。尚、前記スイッチング素子はＩＧＢＴ６に限られるものではなく、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やバイポーラ形のトランジスタを用いても良い。
【００１５】
図１１に示すように、前記ＩＧＢＴ６のゲート端子には小抵抗値を有したゲート抵抗７と、このゲート抵抗７よりも大きい抵抗値を有したゲート抵抗８とが並列接続されている。これらゲート抵抗７，８の前段にはスイッチング素子９，１０がそれぞれ接続されており、前記制御装置３で前記スイッチング素子９，１０のＯＮ・ＯＦＦを制御することで前記各ゲート抵抗７，８の切替えが可能になっている。通常のインバータ制御ではスイッチング損失の小さい前記ゲート抵抗７が選択されており、これをゲート抵抗８に切替えることでスイッチング損失が大きい状態へと移行し、この結果、前記インバータ４の出力電圧が低下することとなる。この時、低下した電圧分の電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて前記インバータ４が暖められる。ここで、前記ＩＧＢＴ６のソース端子には配線インダクタンスＬＳを有した配線Ｓが接続されており、この配線インダクタンスＬＳによって前記インバータはバッテリ５の電圧を昇圧することができる。そして、前記ＩＧＢＴのソース端子とドレーン端子との間には逆電圧防止用のダイオードが接続されている。尚、前述したゲート抵抗７，８に限られるものではなく、スイッチング損失が小さい抵抗値とスイッチング損失が大きい抵抗値のものを２つ以上並列接続して構成すれば良く、抵抗値、接続数等は適宜選択してもよい。
【００１６】
ところで、ハイブリッド車両１には各種補機類を駆動するための１２ボルトの補助バッテリ（１２ＢＡＴ）１１が搭載されている。この補助バッテリ１１は前記バッテリ５にＤＣ/ＤＣコンバータである降圧型コンバータ（ＤＶ）１２を介して接続されている。さらに、この補助バッテリ１１は電源スイッチ１３を介して制御装置３に接続されている。前記制御装置３には空調装置の空調スイッチＳ１と風量スイッチＳ２とが接続され、さらに、エンジンＥの水温センサ（温度検出手段）１４と室温センサ１５と蒸発機後温度センサ１６とが接続されている。ここで、前記降圧型コンバータ１２は高圧系のバッテリ５の電圧を降圧して補助バッテリ１１を充電する。尚、前記制御装置３には図示しない車速センサ、エンジン回転数センサ、電流センサ等の各種センサが接続されている。
【００１７】
前記エンジンＥのトランスミッションＴとは反対側にはその回転軸１９、伝達装置１７を介して後述するコンプレッサユニット２５が設けられている。伝達装置１７は、コンプレッサユニット（以下、ハイブリッド型コンプレッサという。）２５の一部を構成するエンジン駆動コンプレッサ１８を前記エンジンＥと連動させるためのものであり、回転軸１９に取り付けられたプーリ２０と、エンジン駆動コンプレッサ１８の回転軸２１に取り付けられた電磁クラッチ２２と、この電磁クラッチ２２を介して設けられたプーリ２３と、これらプーリ２０，２３を連動させるベルト２４とで構成されている。前記電磁クラッチ２２には前記制御装置３の制御指令に基づいて作動する図示しないアクチュエータが接続され、このアクチュエータを作動させて前記電磁クラッチ２２の接続・切断を行っている。
【００１８】
ハイブリッド型コンプレッサ２５は、いわゆる冷凍サイクルで気化した冷媒を圧送するものであり、前記エンジン駆動コンプレッサ（ＥＣ）１８の他にモータ駆動コンプレッサ（ＭＣ）２６を備えている。具体的には、前記ハイブリッド型コンプレッサ２５は、ハイブリッド車両１がアイドル停止（エンジン停止）した際に、エアコン等の駆動を確保するためエンジンＥにより駆動するエンジン駆動コンプレッサ１８と電動モータであるＤＣモータ２７により駆動するモータ駆動コンプレッサ２６とを合体させて入出力ポートを共用したコンプレッサである。したがって、エンジンＥとＤＣモータ２７の何れでも駆動できるという点で「ハイブリッド」という用語を用いている。
【００１９】
前記モータ駆動コンプレッサ２６の回転軸２８は電磁クラッチ２９を介して駆動源であるＤＣモータ（ＤＣＭ）２７に接続されている。ここで、電磁クラッチ２９は前述の電磁クラッチ２２と同様に制御装置３により接続と切断が制御されるものである。
【００２０】
前記ＤＣモータ２７は、これを駆動するコンプレッサ用インバータ（ＣＩＮＶ）３０を介して、前記バッテリ５に接続されている。このコンプレッサ用インバータ３０は、これを駆動する前記制御装置３に接続されている。そして、この制御装置３には、前記コンプレッサ用インバータ３０やインバータ４等に設けられた図示しない温度センサからの検出信号が入力されるようになっている。ここで、前記バッテリ５から前記ＤＣモータ２７に供給される電力を前記コンプレッサ用インバータ３０で制御することで前記モータ駆動コンプレッサ２６を駆動制御することが可能となる。
【００２１】
前記ハイブリッド型コンプレッサ２５のＯＵＴ側ポート３２には凝縮器３３、受液器３４、膨張弁３５、蒸発器３６が順次配管３１を介して接続され、前記ハイブリッド型コンプレッサ２５のＩＮ側ポート３７に至っている。前記凝縮器３３は気化した冷媒を液体に戻すいわゆる液化を行うためのものである。この凝縮器３３の下流側の受液器３４を流れた冷媒は、この冷媒を液体から霧化する膨張弁３５を経て蒸発器３６に至る。そして、この蒸発器３６から前記ハイブリッド型コンプレッサ２５のＩＮ側ポート３７戻る。ここで、前記膨張弁３５は、ここで霧化された冷媒が冷媒配管に付着することなく前記蒸発器３６内に送給されるように前記蒸発器３６の直近に配置されている。
【００２２】
前記蒸発器３６は熱容量が大きく、霧化された前記冷媒をこの蒸発器３６で気化させることで、この周囲の空気又はインバータ４の熱を奪うものであり、導入通路３８に配置されている。すなわち、前記ハイブリッド型コンプレッサ２５と凝縮器３３と受液器３４と膨張弁３５と蒸発器３６とで熱交換器である冷凍サイクル（空調用冷凍サイクル）３９を構成している。
【００２３】
前記蒸発器３６には発熱機器であるインバータ４が密着して設けられており、前記冷凍サイクル３９のハイブリッド型コンプレッサ２５が作動していない場合には前記インバータ４の熱によって前記蒸発器３６が加熱されるようになっている。一方、前記蒸発器３６の近傍かつ導入通路３８の下流側には前記蒸発器後温度センサ１６が配置され、導入通路よりも下流側には車室内の温度を検出する前記室温センサ１５が配置されている。これら蒸発器後温度センサ１６と室温センサ１５とは前述した制御装置３にそれぞれの検出信号を出力している。
【００２４】
前記導入通路３８の前記蒸発器３６上流側には、前記制御装置３からの制御指令を受けて前記蒸発器３６に向けて導入空気を送るブロア４０が配設されている。前記蒸発器３６の下流側には、前記蒸発器３６を介して冷却された導入空気をエンジンＥの冷却水の熱によって加温するヒータコア４１が配置されている。このヒータコア４１は配管４２を介してエンジンＥに接続されており、この配管４２には冷却水の流量を調整するヒータバルブ４３が接続されている。このヒータバルブ４３は前記エンジンＥの始動時等で、冷却水が低温の時には前記ヒータコア４１に冷却水を循環させないように全閉に設定されるものである。また、前記ヒータコア４１のエンジンＥ側の配管４２の内部には前記水温センサ１４が取り付けられており、前記制御装置３に向けてエンジン冷却水の検出信号を出力している。
【００２５】
図２に示すように、前記ブロア４０の上流側には空気の導入口４４が設けられ、この導入口４４から車室内に渡って前記導入通路３８が形成されている。この導入通路３８には、車室内に向かって前記ブロア４０と蒸発器３６とヒータコア４１とが順次配置されている。前記ヒータコア４１の上流側には前記蒸発器３６で冷却された導入空気を遮るエアミックスダンパ４５が回動自在に設けられている。このエアミックスダンパ４５を回動させることによって、前記ヒータコア４１への導入空気の風量が調整されることとなる。通常の空調制御では前記ブロア４０によって送られた導入空気は前記蒸発器３６に吹き当てられた後に前記ヒータコア４１によって暖められ温度調整された後に空調風として車室内に送給されることとなる。
【００２６】
次に、図３〜図７のフローチャートに基づいて暖房制御処理を説明する。尚、図示都合上、インバータをＩＮＶ、制御装置をＥＣＵとしている。
まず、ステップＳ１（暖房要求判定手段）では風量スイッチ（ＳＷ）がＯＮか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（ＯＮ）である場合はステップＳ２に進み、判定結果が「ＮＯ」（ＯＮではない）である場合はステップＳ９に進む。ステップＳ２では風量スイッチの設定レベルにて送風しステップＳ３に進む。
【００２７】
ステップＳ３ではエアコン（Ａ／Ｃ）がＯＮか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（ＯＮ）である場合はステップＳ４に進み、判定結果が「ＮＯ」（ＯＮではない）である場合はステップＳ１１に進む。
ステップＳ４では図１２に示すエンジン駆動コンプレッサ（ＣＯＭＰＲ）の効率マップと図１３に示すモータ駆動コンプレッサの効率マップと各種センサからの信号に基づく車両状態からＥＣＵが効率の良い駆動方法を判断しハイブリッド型のコンプレッサを駆動する。
【００２８】
ここで、図１２は縦軸を負荷（ｋＷ）、横軸を回転数（ｒｐｍ）とした場合のエンジン駆動コンプレッサの効率のマップ（エンジンの駆動効率マップ）を示している。前記効率マップにおいて、左上の領域では効率が良くなり、右下の領域では効率は悪くなる。つまり、回転数が低く負荷が大きい程効率が良くなり、回転数が高く負荷が小さい程効率が悪くなる。尚、図示都合上、負荷が１よりも大きい領域の図示は省略する（以下、図１３も同様。）。尚、図示都合上、エンジン駆動コンプレッサをエンジン駆動ＣＯＭＰＲとしている（以下、図１３も同様にモータ駆動コンプレッサをモータ駆動ＣＯＭＰＲとしている）。
【００２９】
図１３は、縦軸を負荷（ｋＷ）、横軸を回転数（ｒｐｍ）とした場合のモータ駆動コンプレッサ（ＣＯＭＰＲ）の効率のマップ（電動モータの駆動効率マップ）を示している。この図１３では、前述した図１２とは反対に、左上の領域では効率が悪くなり、右下の領域では効率がよくなる。つまり、回転数が高く負荷が小さい程効率が良くなり、回転数が小さく負荷が大きい程効率が悪くなる。前記制御装置は、前記図１２、図１３に示す効率マップに基づいて、最も効率が良くなるように前記ハイブリッド型コンプレッサの駆動方法を適宜選択して、前記電磁クラッチやコンプレッサ用インバータ等に制御信号を出力している。
【００３０】
ステップＳ５（暖房要求判定手段）では室内温度Ｔ２が室内設定温度Ｔ１より高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（高い）である場合はステップＳ６に進み、判定結果が「ＮＯ」（高くない）である場合はステップＳ１６に進む。ステップＳ６ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（高い）である場合はステップＳ７に進み、判定結果が「ＮＯ」（高くない）である場合はステップＳ８に進む。ステップＳ７では冷凍サイクルによるインバータの冷却制御を行い、ステップＳ８では通常の空調制御を行う。
【００３１】
ステップＳ９では前述したステップＳ６と同様にインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（高い）である場合はステップＳ１０に進み、判定結果が「ＮＯ」（高くない）である場合はリターンする。ステップＳ１０では冷凍サイクルによるインバータの冷却制御を行う。
ステップＳ１１（暖房要求判定手段）では、ステップＳ５と同様に、室内温度Ｔ２が室内設定温度Ｔ１より高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（高い）である場合はステップＳ１２に進み、判定結果が「ＮＯ」（高くない）である場合はステップＳ１４に進む。
【００３２】
ステップＳ１２ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（高い）である場合はステップＳ１３に進み、判定結果が「ＮＯ」（高くない）である場合はステップＳ１５に進む。ステップＳ１３では冷凍サイクルによるインバータの冷却制御を行い、ステップＳ１５では通常の空調制御を行う。
【００３３】
ステップＳ１４ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（高い）である場合はステップＳ３６に進み、判定結果が「ＮＯ」（高くない）である場合はステップＳ２５に進む。
ステップＳ１６ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（高い）である場合はステップＳ１７に進み、判定結果が「ＮＯ」（高くない）である場合はステップＳ２５に進む。
【００３４】
ステップＳ１７（低温状態判定手段）ではエンジン水温Ｔ６が６０℃よりも低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ１８に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ２３に進む。ステップＳ１８ではヒータバルブとエアミックスダンパが閉じているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（閉じている）である場合はステップＳ１９に進み、判定結果が「ＮＯ」（閉じていない）である場合はステップＳ２２に進みヒータバルブとエアミックスダンパを閉じてステップＳ１８の処理を繰り返す。ステップＳ２３ではヒータバルブとエアミックスダンパとを通常の空調制御によって作動させステップＳ１９に進む。尚、ステップＳ１７のエンジン水温は６０℃に限られるものではなく適宜設定しても良い（以下、ステップＳ２５、ステップＳ２８、ステップＳ３６も同様）。
【００３５】
ステップＳ１９ではインバータ温度Ｔ５が低減しているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低減している）である場合はステップＳ２０に進み、判定結果が「ＮＯ」（低減していない）である場合はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４ではコンプレッサ効率マップ・車両状態から制御装置が効率の良い方法を判断し、コンプレッサ回転数を上昇させてステップＳ１９の処理を繰り返す。
【００３６】
ステップＳ２０ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも５℃低い温度よりも低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ２１に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ１７に戻り上述の処理を繰り返す。ステップＳ２１では通常の空調制御を行う。尚、ステップＳ２０ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも５℃低い温度よりも低いか否かを判定しているが、インバータ目標温度よりも低ければ５℃に限られるものではなく適宜選択しても良い（以下、ステップＳ３９も同様）。
【００３７】
次に、ステップＳ２５（低温状態判定手段）ではエンジン水温Ｔ６が６０℃より低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ２６に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ３０に進み通常の空調制御を行う。ここで、前記ステップＳ２５はエンジンの暖機が終了しているか否かを判定している。
【００３８】
ステップＳ２６ではエアミックスダンパとヒータバルブが閉じているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（閉じている）である場合はステップＳ２７に進み、判定結果が「ＮＯ」（閉じていない）である場合はステップＳ３１に進みエアミックスダンパとヒータバルブとを閉じステップＳ２６の処理を繰り返す。
【００３９】
ステップＳ２７ではインバータに非走行用電流を通電しこれを継続する。ステップＳ２８（低温状態判定手段）ではエンジン水温Ｔ６が６０℃よりも低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ２９に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ３２に進む。ステップＳ３２ではインバータの非走行用電流を止めて通常の空調制御を行う。
【００４０】
ここで、前記非走行用電流の通電とは、前記車両が走行していない状態で前記インバータのスイッチングを行い、インバータに電流を通電させることであり、エンジンがアイドリング時、発電要求の有無によって制御方法を切替えて通電している。
【００４１】
まず、モータに対して発電要求が無い場合に行うゼロ電力制御を説明する。このゼロ電力制御は、非走行時つまりエンジンがアイドリング状態で停車している場合に、前記エンジン回転によって発電を行うモータの発電電圧と、前記インバータの出力電圧とを同一にし、前記インバータとモータとの間の電流が０Ａになるようにする制御である。
【００４２】
具体的には、前記前記エンジンがアイドル回転数になると、例えば高圧系のバッテリの出力電圧が５０Ｖであるのに対してモータの発電電圧が２５Ｖしか出力されず、前記モータの発電による電圧が高圧系のバッテリの電圧を下回ることとなる。そこで、前記ＩＧＢＴの抵抗損失が大きくなるいわゆる不飽和領域のゲート電圧を印加してＩＧＢＴをスイッチングさせることでＩＧＢＴがＯＮの時の抵抗が増加し、モータを駆動することなしに前記モータ電圧とインバータ出力電圧との差分である電気エネルギーを熱エネルギーに変換して前記インバータを暖めることができる。
【００４３】
さらに、ゼロ電力制御としては不飽和領域のゲート電圧でＩＧＢＴをスイッチングさせる制御（以下、単に不飽和制御と称す）に加え、ゲート抵抗を変化させる制御（以下、抵抗増加制御）を併せて用いている。図９（ａ）は縦軸を電流、横軸を時間とした場合のスイッチング電流の変化を示しており、図９（ｂ）は縦軸を電圧、横軸を時間とした場合のエミッタ−コレクタ間電圧の変化を示しており、図９（ｃ）は縦軸を損失の大きさ、横軸を時間としたＩＧＢＴのスイッチング損失の変化を示している。ここで、ＩＧＢＴの損失はスイッチング電流とエミッタ−コレクタ間電圧との積で算出することができ、前記ＩＧＢＴをＯＮ及びＯＦＦする時に発生し急峻な三角形状のスイッチング損失と、これらスイッチング損失の間に渡って発生する平坦な導通損失とで構成されている。尚、前記図９は前記ゲート抵抗が図１１に示す小さいスイッチング損失のゲート抵抗を用いた場合を示している。
【００４４】
前記ＩＧＢＴは前記ゲート抵抗の抵抗値を増加させるとスイッチング電圧の立ち上がりが緩やかになり、急峻な三角形状のスイッチング損失の底辺が拡大する。これを図１０に基づいて説明する。この図１０は前述した図９のゲート抵抗を増加させた場合を同様の縦軸と横軸とを用いて示している。図１０（ａ）、図１０（ｃ）に示すように、前記ゲート抵抗の抵抗値を増加させることで、ＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦ時のスイッチング電流の立ち上がりと立ち下がりの角度が緩やかになる。このため、図１０に示すスイッチング損失の底辺である時間幅ｔ２は、図９に示すスイッチング損失の時間幅ｔ１よりも長くなり、この時間幅が長くなる分だけスイッチング損失が増加することとなる。したがって、前記ゲート抵抗を増加させることで、前記インバータの温度Ｔ５を上昇させることができるのである。
【００４５】
一方、前記モータに対して発電要求がある場合には、モータからインバータを介して高圧系のバッテリへ電流が流れることとなる。そのため、前記インバータに流入する電流量を増加させるべく前記モータの発電量を通常よりも増加させ、増加分の電気エネルギーを上述したゼロ電力制御と同様に、不飽和制御と抵抗増加制御とを用いてインバータのスイッチング損失と抵抗損失とでインバータを暖める熱エネルギーに変換している。ここで、要求値以上の発電量をモータに発生させる制御（以下、発電量増加制御と称す）を行うこととなるが、この発電量増加制御は使用していない負荷に対するＯＮ指令を出して発電量が増加するようにしたものである。この発電量増加制御では、ＯＮ指令だけを出力して実際には負荷を動作させずモータの発電量だけを増加させている。
【００４６】
次に、ステップＳ２９では室内温度Ｔ２が室内設定温度Ｔ１以上か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（Ｔ１以上）である場合はステップＳ３に戻り上述の処理を繰り返す。一方、判定結果が「ＮＯ」（Ｔ１以上ではない）である場合はステップＳ３３に進む。ステップＳ３３ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ３５に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ３４に進む。ステップＳ３４ではインバータの非走行用電流を止めてステップＳ２８に戻り上述の処理を繰り返す。ステップＳ３５ではインバータの非走行用電流を増加させてステップＳ２７に戻り上述の処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ３６（低温状態判定手段）ではエンジン水温Ｔ６が６０℃よりも低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ３７に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ４４に進む。ステップＳ３７ではヒータバルブ、エアミックスダンパは閉じているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（閉じている）である場合はステップＳ３８に進み、判定結果が「ＮＯ」（閉じていない）である場合はステップＳ４１に進みヒータバルブとエアミックスダンパを閉じてステップＳ３７の処理を繰り返す。ステップＳ４４ではヒータバルブ、エアミックスダンパは通常の空調制御を行い、ステップＳ３８に進む。
【００４８】
ステップＳ３８ではインバータ温度Ｔ５が低減しているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低減している）である場合はステップＳ３９に進み、判定結果が「ＮＯ」（低減していない）である場合はステップＳ４２に進む。ステップＳ４２ではインバータ温度Ｔ５がインバータ上限温度Ｔ３よりも１５℃低い温度よりも低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ４３に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ４５に進む。ステップＳ４３ではコンプレッサを停止してこの停止状態を継続してステップＳ３９に進む。尚、ステップＳ４２ではインバータ温度Ｔ５がインバータ上限温度Ｔ３よりも１５℃低い温度よりも低いか否かを判定しているが、インバータ上限よりも十分に低下していれば１５℃に限られるものではない。
【００４９】
ステップＳ３９ではインバータ温度Ｔ５がインバータ目標温度Ｔ４よりも５℃低い温度よりも低いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低い）である場合はステップＳ４０に進み、判定結果が「ＮＯ」（低くない）である場合はステップＳ３６に戻り上述した処理を繰り返す。ステップＳ４０では通常の空調制御を行う。
【００５０】
ステップＳ４５では図１２、図１３に示す各コンプレッサ効率マップ、車両状態から制御装置が効率の良い駆動方法を判断し、各コンプレッサを駆動しこれを継続する。ステップＳ４６ではインバータ温度Ｔ５が低減しているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（低減している）である場合はステップＳ４２に戻り上述した処理を繰り返す。一方、判定結果が「ＮＯ」（低減していない）である場合はステップＳ４７に進む。ステップＳ４７では図１２、図１３に示す各コンプレッサ効率マップ、車両状態から制御装置が効率の良い方法を判断し、コンプレッサの回転数を上昇させてステップＳ４６の処理を繰り返す。
【００５１】
すなわち、上述した暖房制御が行われるのは、暖房要求があり、且つ、インバータ温度が低く（ステップＳ１４、ステップＳ１６でＮＯ）、水温が低い（ステップＳ２５でＹＥＳ）時である。尚、暖房要求とは、室内温度が室内設定温度よりも低い（ステップＳ５、ステップＳ１１でＮＯ）時に、風量スイッチがＯＮ（ステップＳ１でＹＥＳ）となった場合である。また、このような暖房制御が効果的に行われるためには、エンジンの暖機終了までの時間を短くしなければならない。これはインバータの通常使用による発熱ではなく、暖房のために非走行用電流を用いる特別な暖房制御だからである。このために、空調風にエンジン冷却水の熱が奪われないように前記ヒータバルブ４３とエアミックスダンパ４５とを閉じて（ステップＳ３１）ヒータコア４１にエンジン冷却水が導入されないようにしている。
【００５２】
ここで、非走行時の暖房制御は、この暖房制御を行っていない時のインバータ４の制御よりも、使用される電気エネルギーに対してより多くの熱エネルギーが発生するようになっており（ステップＳ２７）、エンジンＥの温度（ステップＳ２８）、車室内の温度及びインバータ４の温度を監視して、これら車室内とインバータ４の温度が設定値よりも高くならない最大の温度になるように前記非走行用電流の通電量を増加させている。つまり、前記インバータ４の温度が一定になるように制御されているのである。このように、インバータ４の熱エネルギーを冷凍サイクル３９の蒸発器３６に蓄熱して、この蒸発器３６をブロア４０で導入空気を吹き付けることで暖かい空調風が車室内へ供給される。
【００５３】
そして、車室内温度が上昇した場合（ステップＳ２９でＹＥＳ）には、通常のエアコン制御に移行し、インバータ４の温度が上昇した場合（ステップＳ３３でＮＯ）には前記非走行用電流の通電を止めてインバータ４の温度上昇を抑制する。前記エンジンＥの暖機が終了（ステップＳ２８でＮＯ）すると前記インバータ４の非走行用電流を止めて通常の空調制御を行う。また、前記インバータ４の温度がインバータ４の目標温度を超えてしまう場合には（ステップＳ３３でＮＯ）インバータ４による非走行電流の通電を止めて、さらにインバータ４がこのインバータ４の上限温度を超えてしまわないように冷凍サイクル３９を駆動させて冷却する（ステップＳ４５）。
【００５４】
したがって、上述の実施の形態によれば、エンジンＥが始動直後であっても、インバータ４の発熱を有効利用し熱容量の大きい蒸発器３６に前記インバータ４の熱を蓄熱して空調風を暖めることが可能となるため、暖房性能の向上を図ることができると共に、燃費の向上を図ることが可能となる。さらに、前記ヒータコア４１に前記エンジン冷却水が導入されないため、エンジンＥの熱が奪われず迅速にエンジンＥの暖機を終了させることができるため、商品性の向上を図ることが可能となる。
【００５５】
そして、モータＭへの発電要求の有無に関わらず前記インバータ４の発熱量が最適となるように制御することが可能となるため、前記インバータ４を効率よく発熱させることが可能となる。
また、前記インバータ４のゲート電圧を上昇させてスイッチング損失を増加させることができるため、電気エネルギーを熱エネルギーに効率よく変換することが可能となり、この結果、通常通りインバータ４を駆動しつつ前記インバータ４の発熱量の増減を制御することができる。そして、スイッチング損失が大きいゲート抵抗８とスイッチング損失が小さいゲート抵抗７とをスイッチング素子９，１０によって切替え可能に設けていることでスイッチング損失を増減させることが可能となるため、インバータ４の発熱量を容易に変化させることが可能になる。
そして、前記インバータ４の発熱分はそのまま暖房に供されるため、インバータ４の温度が一定に保たれることとなり、前記インバータ４の温度変化による劣化を抑制することができる。
【００５６】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、複数のゲート抵抗以外に可変抵抗を用いてもよい。さらに、前記エンジンが低温の時にエアミックスダンパを開いて前記インバータの熱を利用してヒータコアの暖機を行っても良い。
また、上記実施の形態では車両の非走行時を例に説明したが、走行時に同様の制御を行う構成としたり、モータＭを積極的に駆動・回生制御してインバータ４の熱を蒸発器３６に蓄熱するようにすればよい。そして、冷凍サイクルのガス量低下により冷却性能が低下しているような時にはインバータの通電量を制限してインバータの温度変化による劣化を防止するようにしても良い。また、上記実施の形態では発熱機器としてインバータを用いているがコンバータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態における暖房システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における図１の拡大構成図である。
【図３】本発明の実施の形態における暖房制御処理のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における暖房制御処理のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における暖房制御処理のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における暖房制御処理のフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態における暖房制御処理のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態における暖房制御処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態におけるＩＧＢＴのスイッチング電流、スイッチング電圧、スイッチング損失のグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態におけるゲート抵抗が大きい場合の図９に相当するグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態におけるＩＧＢＴの回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態におけるエンジン駆動コンプレッサの効率マップである。
【図１３】本発明の実施の形態におけるモータ駆動コンプレッサの効率マップである。
【符号の説明】
【００５８】
４  インバータ（発熱機器）
７  ゲート抵抗
８  ゲート抵抗
１４  水温センサ（温度検出手段）
３６  蒸発器
３９  冷凍サイクル
４１  ヒータコア
４３  ヒータバルブ
Ｍ  モータ
ステップＳ１７、ステップＳ２５、ステップＳ２８、ステップＳ３６  低温状態判定手段
ステップＳ１、ステップＳ５、ステップＳ１１  暖房要求判定手段
【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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【図１３】
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