(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼による熱エネルギを源に車両の駆動力を発生する内燃機関を備えた自動車の暖房制御システムであって、
前記内燃機関の冷却水の熱エネルギを利用した空調装置と、
前記冷却水の温度を測定する水温測定部と、
前記空調装置による暖房に必要な前記冷却水の温度に対応した設定温度と前記水温測定部によって測定された冷却水温とに基づいて、前記冷却水の制御目標温度を設定する制御目標温度設定手段と、
前記冷却水温が前記設定温度より低い場合に、前記制御目標温度および前記冷却水温の偏差に応じて算出された制御量に従って、前記内燃機関の発熱量が増加する方向に前記内燃機関の動作を変更させる水温上昇手段とを備え、
前記制御目標温度設定手段は、前記設定温度および前記冷却水温の温度差が所定値以下のときには前記設定温度を前記制御目標温度とする一方で、前記温度差が前記所定値を超えるときは、前記制御目標温度を前記設定温度よりも高く設定し、
前記自動車は、電気エネルギを源に車両の駆動力を発生する電動機をさらに備え、
前記制御量は、前記内燃機関の出力パワー増加量であり、
前記水温上昇手段は、前記冷却水温が前記設定温度より低い場合には、車両全体での要求パワーのうちの前記内燃機関への出力要求パワーが、前記冷却水温が前記設定温度以上の場合と比較して、前記偏差に応じて算出された前記出力パワー増加量だけ高くなるように、前記内燃機関および前記電動機間の駆動力分担割合を決定する、自動車の暖房制御システム。
【請求項２】
前記内燃機関の効率を考慮して前記駆動力分担割合を一次的に決定する駆動力分担決定手段をさらに備え、
前記水温上昇手段は、前記冷却水温が前記設定温度より低い場合には、前記偏差に応じた前記出力パワー増加量に従って前記内燃機関の分担割合を増加させる、請求項１に記載の自動車の暖房制御システム。
【請求項３】
前記制御目標温度設定手段は、前記設定温度および前記制御目標温度の差を、前記設定温度および前記冷却水温の温度差に応じて設定する、請求項１または２に記載の自動車の暖房制御システム。
【請求項４】
前記設定温度は、環境条件および前記空調装置の運転条件に応じて可変に設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車の暖房制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の暖房制御システムに関し、より特定的には、内燃機関（エンジン）の冷却水の熱エネルギを利用して暖房を行なう空調装置を備えた自動車に適用される暖房制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリン等の燃料の燃焼による熱エネルギから駆動力を得る内燃機関（エンジン）と、電気エネルギから駆動力を得る電動機とが併設されたハイブリッド自動車が開発されている。このハイブリッド自動車は、エンジンを停止させても、予め充電されるか、あるいは走行中でのエンジンによる発電電力で充電したバッテリからの供給電力によって電動機を駆動して走行することができる。
【０００３】
一方、このようなハイブリッド自動車では、エンジンからの駆動力で走行するときに、電動機を補助的に駆動させることによって、エンジンの燃焼効率を向上させて、エンジンが常に最高効率点で運転されるようにしている。これにより、燃料消費を抑えるとともに排気ガス中の二酸化炭素の低減を図ることができる。すなわち、低公害と省エネルギとを図ることができる。
【０００４】
ところで、ハイブリッド自動車においても、車室内の暖房を行なうときにはエンジンの冷却水の熱エネルギを用いている。すなわち、このような車両の暖房装置では、エンジンの廃熱によって加熱された冷却水をヒータコアへ供給し、ヒータコアによって車室内へ吹き出す空気と当該冷却水の間で熱交換を行なっている。
【０００５】
しかし、ハイブリッド自動車ではエンジンが最高効率点で運転されることによってエンジンによる発熱の発生も抑えられるため、エンジンの冷却水温度も比較的低く維持される。このため、外気温度が低く大きな暖房能力が要求されるときに、エンジンの冷却水を熱源とする構成では十分な暖房能力が得られないという問題も生じてしまう。
【０００６】
このような問題点を解決するために、ハイブリッド自動車において、車両停止時や電動機で走行するモードであっても、エアコンの設定温度と室内温度との温度差が、エンジンの冷却水温に応じて設定される判定値以上の場合には、強制的に内燃機関（エンジン）を作動させることにより、必要十分な暖房性能を得るようなハイブリッド車両が提案されている（たとえば特許文献１）。
【０００７】
また、同様の技術として、エンジンを最高効率で運転するハイブリッド車において、暖房に必要な冷却水温を設定温度として、実際の冷却水温が当該設定温度に達しないときには、エンジンの冷却水温が上昇させるためにエンジンの動作点の変更を要求するハイブリッド車両の暖房制御装置が提案されている（たとえば特許文献２）。
【特許文献１】特開平９−２３３６０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２０３１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッド車両の構成では、エンジンのアイドル運転により冷却水温を上昇させることで暖房性能を確保するので、冷却水温が目標値（設定温度）に達するまでに時間を要する。冷却水温が設定温度に達するまではエンジンの間欠運転が実行できないため、排出ガス量や燃料消費量が増加してしまう。
【０００９】
また、特許文献２に示された構成では、暖房性能を確保するための制御として、冷却水温を上昇させる必要がある場合にはエンジンの動作点の変更が要求されるものの、エンジン動作点を変更するか否かの切換えしか行なわれない。このため、冷却水温と設定温度との温度差に応じたきめ細かい制御を行なうことができず、エンジン水温が目標値に達するまでの時間を十分に短縮することができない。
【００１０】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジンの冷却水の熱エネルギを利用した暖房を行なう空調装置を備えたハイブリッド自動車および自動車に適用される暖房制御システムにおいて、必要な場合に冷却水を設定温度まで速やかに上昇させて、速やかな暖房性能確保および燃費向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による自動車の暖房制御システムは、燃料の燃焼による熱エネルギを源に車両の駆動力を発生する内燃機関を備えた自動車の暖房制御システムであって、空調装置と、水温測定部と、制御目標温度設定手段と、水温上昇手段とを備える。空調装置は、内燃機関の冷却水の熱エネルギを利用する。水温測定部は、冷却水の温度を測定する。制御目標温度設定手段は、空調装置による暖房に必要な冷却水の温度に対応した設定温度と水温測定部によって測定された冷却水温とに基づいて、冷却水の制御目標温度を設定する。水温上昇手段は、冷却水温が設定温度より低い場合に、制御目標温度および冷却水温の偏差に応じて、内燃機関の発熱量が増加する方向に内燃機関の動作を変更させる。特に、制御目標温度設定手段は、設定温度および冷却水温の温度差が所定値以下のときには設定温度を制御目標温度とする一方で、温度差が所定値を超えるときは、制御目標温度を設定温度よりも高く設定する。
【００１２】
好ましくは、この発明による自動車の暖房制御システムでは、制御目標温度設定手段は、設定温度および制御目標温度の差を、設定温度および冷却水温の温度差に応じて設定する。
【００１３】
また好ましくは、この発明による自動車の暖房制御システムでは、自動車が電気エネルギを源に車両の駆動力を発生する電動機をさらに備える場合には、水温上昇手段は、冷却水温が設定温度より低い場合には、車両全体で必要な駆動力についての内燃機関および電動機間の駆動力分担割合を、偏差を反映して決定する。
【００１４】
特にこのような構成では、この発明による自動車の暖房制御システムは、内燃機関の効率を考慮して駆動力分担割合を一次的に決定する駆動力分担決定手段をさらに備え、水温上昇手段は、冷却水温が設定温度より低い場合には、偏差に応じた量だけ内燃機関の分担割合を増加させる。
【００１５】
あるいは好ましくは、この発明による自動車の暖房制御システムでは、水温上昇手段は、冷却水温が制御目標温度よりも低い場合には、内燃機関の出力パワーが実質的に等しい範囲で発生トルクが減少し、かつ回転数が上昇するように、偏差に応じて内燃機関の運転点を変更する。
【発明の効果】
【００１６】
このように、この発明による自動車の暖房制御システムでは、空調装置による所望の暖房に必要な設定温度へ内燃機関の冷却水温が達していない場合には、設定温度に基づく制御目標温度に対する冷却水温の制御温度偏差に応じた量だけ内燃機関の発熱量を増加させるとともに、設定温度および冷却水温の温度差を制御目標温度の設定に反映する。
【００１７】
したがって、制御温度偏差に応じて、冷却水温上昇のための内燃機関発熱量の増分を可変設定することにより、冷却水温を設定温度へ速やかに近づけることができるとともに、設定温度からのオーバーシュートを抑制できる。この結果、内燃機関の廃熱を過剰に発生させることなく、燃費の向上を図ることができる。さらに、設定温度および冷却水温の温度差を制御目標温度の設定に反映することにより、制御目標温度として設定温度を固定的に用いる構成と比較して、冷却水温が設定温度よりも低い領域における内燃機関からの廃熱を増大させることができるので、冷却水温をより速やかに上昇させることができる。
【００１８】
さらに、設定温度および制御目標温度の差が設定温度および冷却水温の温度差に応じたものとなるように制御目標温度を設定することにより、冷却水温の速やかな上昇および、設定温度からのオーバーシュートの抑制を両立することができる。
【００１９】
なお、内燃機関および電動機を備えたハイブリッド自動車では、制御目標温度に対する冷却水温の制御温度偏差を反映して、冷却水温が低い場合には内燃機関の駆動力分担割合を増加することで、低温時に冷却水温を設定温度まで速やかに上昇させることができる。この結果、冷却水温を設定温度へ速やかに到達させることによって、内燃機関の間欠運転の早期実現によるハイブリッド自動車の燃費向上ならびに速やかな暖房性能確保に役立てることができる。
【００２０】
特に、ハイブリッド自動車では、制御温度偏差に応じて、内燃機関での駆動力分担割合の増加分を可変設定することにより、冷却水温を設定温度へ速やかに近づけることができるとともに、設定温度からのオーバーシュートを抑制できる。この結果、内燃機関の廃熱を過剰に発生させることなく、燃費の向上を図ることができる。
【００２１】
また、ハイブリッド自動車以外の自動車においても、内燃機関の出力パワーが実質的に等しい範囲で発生トルクが減少し、かつ回転数が上昇するように、制御目標温度に対する冷却水温の制御温度偏差に応じて内燃機関の運転点を変更することにより、低温時に冷却水温を設定温度まで速やかに上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、この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、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２３】
図１は、この発明による暖房制御システムを備えたハイブリッド自動車１００の全体構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１００は、エンジン１０と、バッテリ２０と、インバータ３０と、車輪４０ａと、トランスアクスル５０と、電子制御用ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）９０と、日照センサ９２と、外気温センサ９４と、室温センサ９６と、水温センサ９８と、暖房機構１１０とを備える。
【００２５】
エンジン１０は、ガソリン等の燃料の燃焼による熱エネルギを源として、車輪４０ａの駆動力を発生する。バッテリ２０は、電力ライン５１へ直流電力を供給する。バッテリ２０は、代表的には、ニッケル・水素蓄電池やリチウムイオン二次電池等の充電可能な二次電池で構成される。
【００２６】
インバータ３０は、電力ライン５１へバッテリ２０から供給された直流電力を、交流電力に変換して電力ライン５３に出力する。あるいは、インバータ３０は、電力ライン５２，５３へ供給された交流電力を直流電力に変換して電力ライン５１へ出力する。
【００２７】
トランスアクスル５０は、トランスミッションとアクスル（車軸）とを一体構造として備えており、動力分割機構６０と、減速機６２と、ジェネレータ７０と、モータ８０とを有する。
【００２８】
なお、この実施例ではジェネレータ７０およびモータ８０を別個に設けているが、モータおよびジェネレータの機能を同一の電動機によって持たせることも可能である。
【００２９】
動力分割機構６０は、エンジン１０が出力した駆動力を、減速機６２を介して車輪駆動用の車軸４１へ伝達する経路とジェネレータ７０へ伝達する経路とに分割可能である。
【００３０】
ジェネレータ７０は、動力分割機構６０を介して伝達されたエンジン１０からの駆動力によって回転されて発電する。ジェネレータ７０による発電電力は、電力ライン５２を介してインバータ３０へ供給され、バッテリ２０の充電電力として、あるいはモータ８０の駆動電力として用いられる。
【００３１】
モータ８０は、インバータ３０から電力ライン５３へ供給された交流電力によって回転される。モータ８０によって生じた駆動力は、減速機６２を介して車軸４１へ伝達される。すなわち、モータ８０は、電気エネルギの源に車両の駆動力を発生する。
【００３２】
また、回生制動動作時にモータ８０が車輪４０ａの減速に伴って回転される場合には、モータ８０に生じた起電力（交流電力）が電力ライン５３へ供給される。
【００３３】
ＥＣＵ９０は、ハイブリッド自動車１００を運転者に指示に応じて運転させるために、自動車に搭載された機器・回路群の全体動作を制御する。ＥＣＵ９０は、代表的には、予めプログラムされた所定シーケンスおよび所定の演算を実行するためのマイクロコンピュータ等で構成される。
【００３４】
空調装置１１０は、コンプレッサ・エバポレータ等を含む一般的構成の冷凍サイクルによって車室内へ吹き出す空気の冷却および除湿を行なう冷房機構（図示せず）とともに、エンジン１０の冷却水（以下、単に「エンジン冷却水」と称する）を用いて車室内に吹き出す空気を加熱する暖房機構１１０を備えている。なお、空調装置１１０は、ハイブリッド車に限らず種々の車両に設けられている冷房機構を適用することができ、本実施の形態では冷房機構の詳細な説明は省略する。また、暖房機構１２０の機器構成は、エンジンの冷却水を用いた従来公知の機構を適用可能である。
【００３５】
空調装置１１０の暖房機構１２０は、冷却水管１１２と、ヒータコア１２２と、循環ポンプ１２５を備えている。循環ポンプ１２５は、ＥＣＵ９０に制御されて作動する。循環ポンプ１２５が作動されることにより、エンジン冷却水は、冷却水管１１２を介して、ヒータコア１２２を含む経路を循環される。エンジン冷却水がヒータコア１２２を通過する際に、車室内に吹き出される空気を加熱する熱交換が行われる。このように、空調装置１１０は、エンジン冷却水の熱エネルギを利用して車室内の暖房を行なう。
【００３６】
ＥＣＵ９０に対しては、環境条件を検出するための日照センサ９２、外気温センサ９４および室温センサ９６、ならびに、エンジン冷却水の温度Ｔｗ（以下、単に「冷却水温Ｔｗ」とも称する）を測定するための水温センサ９８が接続されている。さらに、ＥＣＵ９０へは、車室内の空調温度（エアコン設定温度）や空調装置の運転モード（暖房／冷房等）の空調運転条件が与えられる。
【００３７】
図１に示された構成とこの発明の構成との対応関係とを説明すれば、エンジン１０がこの発明の「内燃機関」に相当し、モータ８０がこの発明の「電動機」に相当し、空調装置１１０がこの発明の「空調装置」に対応し、水温センサ９８がこの発明の「水温測定部」に相当する。また、「水温上昇手段」、「制御目標温度設定手段」および「駆動力分担決定手段」に相当する制御動作は、ＥＣＵ９０によって実行される。
【００３８】
上記のように、ハイブリッド自動車１００は、エンジン１０によって発生された駆動力と、電気エネルギを源としてモータ８０によって発生された駆動力との組合せによって、燃費を向上させた車両運転を行なう。
【００３９】
発進時ならびに低速走行時あるいは緩やかな坂を下るとき等の軽負荷時には、ハイブリッド自動車１００は、エンジン効率の悪い領域を避けるために、基本的には、エンジンを作動させることなく、モータ８０による駆動力で走行する。
【００４０】
通常走行時には、エンジン１０から出力された駆動力は、動力分割機構６０によって、車輪４０ａの駆動力と、ジェネレータ７０での発電用駆動力とに分割される。ジェネレータ７０による発電電力は、モータ８０の駆動に用いられる。したがって、通常走行時には、エンジン１０による駆動力をモータ８０による駆動力でアシストして、車輪４０ａが駆動される。ＥＣＵ９０は、動力分割機構６０による動力分割比率、すなわちエンジン１０およびモータ８０間での駆動力分担割合を、全体の効率が最大となるように制御する。
【００４１】
全開加速時には、バッテリ２０からの供給電力がモータ８０の駆動にさらに用いられて車輪４０ａの駆動力がさらに増加する。
【００４２】
減速および制動時には、モータ８０は車輪４０ａによって回転駆動されて発電機として作用する。モータ８０の回生発電によって回収された電力は、電力ライン５３、インバータ３０および電力ライン５１を介してバッテリ２０の充電に用いられる。さらに、車両停止時にはエンジン１０は自動的に停止させる。
【００４３】
上記のように、運転状況に応じて、車両全体での出力要求パワーに対するエンジン１０およびモータ８０の間での駆動力分担割合が決定される。具体的には、ＥＣＵ９０は、燃費の面からエンジン１０の効率を考慮して、運転状況に応じて上記駆動力分担を決定する。
【００４４】
ＥＣＵ９０は、さらに、環境条件を検出するためのセンサ９２，９４，９６の検出結果およびエアコン設定温度から空調装置１１０の運転条件を設定し、暖房機構１２０または冷房機構を制御して車室内を設定された気温とするように空調を行なうようになっている。
【００４５】
ＥＣＵ９０は、車室内の暖房を行なうときに、外気温度、日射量、車室温等の環境条件と設定温度等に基づいて、車室内を設定温度に暖房するために必要なエンジン冷却水の温度に対応する「設定温度」を設定する。すなわち、エンジン冷却水温が設定温度より低いと、車室内へ吹き出す空気を十分に加熱することができなくなり、暖房能力の不足感が生じてしまう。
【００４６】
このような暖房能力の不足感が生じるのを防止するために、特許文献１に開示された従来の構成では、エンジン冷却水温が設定温度以下であるときには、車両の駆動に必要ない場合でもエンジン１０をアイドル運転（無負荷運転）させて、エンジン１０における発熱によりエンジン冷却水温を上昇させる制御を行なう。
【００４７】
図２は、エンジン冷却水温に対する従来の方式およびこの発明の実施の形態に従うエンジン稼動を説明する図である。
【００４８】
図２を参照して、時刻ｔ０においてイグニッションキーがオンされる。符号２５０に示すように、この時点における冷却水温Ｔｗは、所望の暖房を空調装置によって行なうために必要な設定温度Ｔｒｆ♯よりもかなり低くなっている。これは、冬期等の外気温度が低いときを想定している。
【００４９】
従来の構成では、ハイブリッド自動車の起動時には、上述のように車両駆動力を基本的にはモータ８０で賄う一方で、符号２６０に示すように、冷却水温Ｔｗを上昇させるためにエンジン１０が無負荷状態（アイドル状態）で運転される。すなわち、エンジン出力要求パワーＰｅｇは、アイドル運転のみを要求するレベルへ設定されている。
【００５０】
アイドル運転されたエンジン１０からの廃熱によって、冷却水温Ｔｗは符号２５０に示すように徐々に上昇して、時刻ｔ２で設定温度Ｔｒｆ♯に達する。これにより、冷却水温Ｔｗ上昇のためのエンジン出力要求パワーＰｅｇ＝０となる。したがって、時刻ｔ２以降では、車両状況に応じてエンジン出力が要求され、エンジン間欠運転が実行可能な状態となる。すなわち時刻ｔ２以降において、初めてハイブリッド効果による燃費向上が期待できることになる。
【００５１】
このように、従来の方式では、冷却水温Ｔｗが設定温度Ｔｒｆ♯に達するまでの時間（図２における時刻ｔ０〜ｔ２間）が長いため、エンジン１０をアイドル運転させる期間が長く、燃費が悪化してしまう。
【００５２】
したがって、この発明によるハイブリッド自動車では、以下に説明するようなエンジン冷却水温度制御を実行する。
【００５３】
図３および図４では、この発明による暖房制御システムにおけるエンジン冷却水温度制御でのエンジン１０／モータ８０間の駆動力分担設定が示される。
【００５４】
図３を参照して、ＥＣＵ９０は、基本的には、燃費向上の観点からエンジン１０の効率を考慮して、エンジン１０およびモータ８０の間の駆動力分担割合を決定する。すなわち、ＥＣＵ９０は、エンジン１０の最高効率制御が実現されるように、トータルの車両要求パワーＰｒｇをエンジン出力要求パワーＰｅｇ０およびモータ出力要求パワーＰｍｔ０とに分配する。ＥＣＵ９０による上記の動作は、この発明における「駆動力分担決定手段」に相当する。
【００５５】
このような観点からの一次的な駆動力分担割合については、公知の手法を用いて決定できる。たとえば、必要な車両要求パワーや運転状況等に対応させた駆動力分担割合のテーブルをＥＣＵ９０内に予め作成しておくことにより、上述の一次的な駆動力分担割合を決定できる。
【００５６】
さらに、この発明によるエンジン冷却水温度制御では、ＥＣＵ９０は、図３で説明したように一次的に決定した駆動力分担割合を、エンジン冷却水温度制御での必要性に応じて修正する。このような修正は、エンジン冷却水の設定温度Ｔｒｆ♯よりも冷却水温Ｔｗが低い場合（Ｔｗ＜Ｔｒｆ♯）、すなわち、エンジン冷却水の温度が低く十分な暖房能力が得られない状態であるときに行なわれる。
【００５７】
図４を参照して、ＥＣＵ９０は、エンジン冷却水の設定温度Ｔｒｆ♯よりも冷却水温Ｔｗが低い場合には、冷却水温に応じてエンジン出力増加パワーＰｈｔを決定し、エンジン１０の駆動力分担が増大するように、一次的に決定された駆動力分担割合を修正する。これにより、エンジン出力要求パワーＰｅｇ＝Ｐｅｇ０＋Ｐｈｔに修正され、かつ、モータ出力要求パワーＰｍｔ＝Ｐｍｔ０−Ｐｈｔに修正される。ここで、エンジン出力増加パワーＰｈｔは、後程詳細に説明するように、設定温度Ｔｒｆ♯を反映した制御目標温度Ｔｒｆと、冷却水温Ｔｗとの温度差に応じて決定される。
【００５８】
なお、冷却水温Ｔｗが設定温度Ｔｒｆ♯以上である場合（Ｔｗ≧Ｔｒｆ♯）には、図３で説明した駆動力分担割合が維持されて、エンジン出力要求パワーＰｅｇ＝Ｐｅｇ０およびモータ出力要求パワーＰｍｔ＝Ｐｍｔ０に設定される。
【００５９】
ＥＣＵ９０は、エンジン１０およびモータ８０から所望の出力が得られるように、エンジン出力要求パワーＰｅｇおよびモータ出力要求パワーＰｍｔに対応した指令値をエンジン１０およびモータ８０へ送出する。
【００６０】
図５は、この発明による暖房制御システムにおけるハイブリッド自動車でのエンジン冷却水温度制御を説明するフローチャートである。
【００６１】
図５を参照して、この発明による暖房制御システムでのエンジン冷却水温度制御は、ＥＣＵ９０により実行されるサブルーチンの１つとして設けられる。エンジン冷却水温度制御ルーチンは、たとえば車両の起動、具体的にはイグニッションキーのオンに応答して開始される。
【００６２】
エンジン冷却水温度制御ルーチンが開始されると、日照センサ９２、外気温センサ９４、室温センサ９６によって、日照量、外気温度、室温等の環境条件が読込まれる。これとともに、エアコン設定温度や運転モード（暖房／冷房）等の空調運転条件が読込まれる（ステップＳ１００）。
【００６３】
ステップＳ１００で読込まれた環境条件および空調運転条件から、空調装置１１０が暖房運転を行なうか否かの判断が行なわれ（ステップＳ１１０）、暖房運転を行なうときには、ステップＳ１２０へ移行する。なお、空調装置１１０の運転モードとして、暖房運転（ヒータコア１２２による空気の加熱のみを行なう運転）を設定できるときには、この設定に基づいてステップＳ１１０における判定が行なわれてもよい。
【００６４】
ステップＳ１１０で暖房運転の実行が設定されると、ステップＳ１００で読込まれた環境条件および空調運転条件から、暖房に必要なエンジン冷却水の設定温度Ｔｒｆ♯が算出される（ステップＳ１２０）。
【００６５】
たとえば、この設定温度Ｔｒｆ♯は、日射量Ｔｓ、外気温度Ｔａ、室温Ｔｒ等の環境条件の関数、すなわちＴｒｆ♯＝ｆ（Ｔｓ，Ｔａ，Ｔｒ）として求めることができる。
【００６６】
さらに、水温センサ９８（図１）によって、この時点での冷却水温Ｔｗが検出される（ステップＳ１３０）。次に、ステップＳ１３０で測定された冷却水温Ｔｗおよび設定温度Ｔｒｆ♯との差で定義される温度差ΔＴｗ♯＝Ｔｗ−Ｔｒｆ♯を反映して、図６に示すように、制御目標温度Ｔｒｆが算出される（ステップＳ１４０）。
【００６７】
図６を参照して、制御目標温度Ｔｒｆは、温度差ΔＴｗ♯が所定値Ｔ１（Ｔ１＞０）以下である場合には、設定温度Ｔｒｆ♯と実質的に同じ値へ設定される。その一方、温度差ΔＴｗ♯が所定値Ｔ１よりも大きい場合には、制御目標温度Ｔｒｆは、設定温度Ｔｒｆ♯よりも高く設定される。特に、このときの制御目標温度の上昇量（すなわち、Ｔｒｆ−Ｔｒｆ♯）は、温度差ΔＴｗ♯に応じて設定される。
【００６８】
再び図５を参照して、ステップＳ１４０で設定された制御目標温度Ｔｒｆを用いて、制御温度偏差ΔＴｗ＝Ｔｗ−Ｔｒｆが算出され、さらに、制御温度偏差ΔＴｗに応じて、図４に示したエンジン出力増加パワーＰｈｔが算出される（ステップＳ１５０）。
【００６９】
次に、ステップＳ１５０で算出されたエンジン出力増加パワーＰｈｔを用いて、図４で説明したように、モータ８０およびエンジン１０間の負荷バランス、すなわち駆動力分担割合が修正される（ステップＳ１６０）。
【００７０】
なお、図３に示した、エンジン１０の効率を考慮したエンジン出力要求パワーＰｅｇ０およびモータ出力要求パワーＰｍｔ０の設定は、図５に示したのとは別個のサブルーチンプログラムによって、適宜実行されているものとする。
【００７１】
上記のステップＳ１２０〜Ｓ１６０の動作は、冷却水温Ｔｗが設定温度Ｔｒｆ♯を超えたかどうかの判定（ステップＳ１７０）に従って、冷却水温Ｔｗが設定温度Ｔｒｆ♯へ達するまで所定周期で繰返し実行される。
【００７２】
一方、冷却水温Ｔｗが設定温度Ｔｒｆ♯を超えた場合には、暖房用冷却水温度制御ルーチンは終了される。
【００７３】
再び図２を参照して、この発明の実施の形態のハイブリッド自動車１００では、車両起動時（時刻ｔ０）直後の制御温度偏差ΔＴｗが大きい期間では、図４で説明したようにエンジン１０の駆動力分担割合を増加させることにより、符号２６１に示すように、エンジン出力要求パワーＰｅｇがアイドル運転時（符号２６０）よりも大きくなる。すなわち、エンジン１０の発熱量が増加して、冷却水温が上昇する方向にエンジン１０の動作を変更できる。
【００７４】
これにより、符号２５１に示すように、冷却水温Ｔｗは、エンジン１０のアイドル運転時（符号２５０）と比較して、速やかに上昇する。すなわち、従来の構成での時刻ｔ２よりも早い時刻ｔ１において、冷却水温Ｔｗは、設定温度Ｔｒｆ♯に達する。
【００７５】
冷却水温Ｔｗの上昇に伴ってエンジン出力増加パワーＰｈｔ（図４）が減少するので、エンジン出力要求パワーＰｅｇは符号２６１に示すように徐々に低下していく。時刻ｔ１以降では、冷却水温Ｔｗ上昇のためのエンジン出力増加パワーＰｈｔ＝０となるので、エンジン間欠運転が実行可能な状態となる。
【００７６】
このように、ハイブリッド自動車に適用されたこの発明による暖房制御システムでは、空調装置による所望の暖房に必要な設定温度Ｔｒｆ♯へエンジン冷却水温Ｔｗが達していない場合には、エンジンの駆動力分担割合を増加させるような、エンジン冷却水温度制御が実行可能である。これにより、低温時にエンジン冷却水温を速やかに上昇させることができるので、設定温度への到達後に可能となるエンジン１０の間欠運転を早期に実現させて、ハイブリッド自動車の燃費向上に役立てることができる
さらに、この発明の暖房制御システムにおけるエンジン冷却水温度制御では、図５のステップＳ１４０に示すように、冷却水温Ｔｗおよび設定温度Ｔｒｆ♯の温度差ΔＴｗ♯を制御目標温度Ｔｒｆに反映することにより、冷却水温Ｔｗがより速やかに設定温度Ｔｒｆ♯へ達するように制御している。
【００７７】
図７では、このような制御目標温度の設定を含んだ、この発明の暖房制御システムにおけるエンジン冷却水温度制御の総括的なブロック線図を示している。
【００７８】
図７を参照して、図５に示したフローチャートに従うエンジン冷却水温度制御系２００は、水温上昇コントローラ２０５と、目標温度修正器２１０とを含む。上記のように、エンジン冷却水温度制御系２００での制御演算は、冷却水温Ｔｗが設定温度Ｔｒｆ♯よりも低い場合に実行されるよう、ＥＣＵ９０に予めプログラムされる。
【００７９】
図７に示された構成と本発明の構成との対応関係を説明すれば、水温上昇コントローラ２０５が「水温上昇手段」に相当し、目標温度修正器２１０が「制御目標温度設定手段」に相当する。
【００８０】
水温上昇コントローラ２０５は、冷却水温Ｔｗの制御目標温度Ｔｒｆに対する温度差に相当する制御温度偏差ΔＴｗ（ΔＴｗ＝Ｔｗ−Ｔｒｆ）に応じて、エンジン出力増加パワーＰｈｔ（図４）を算出する。エンジン出力を、本来のエンジン出力要求パワーＰｅｇ０からエンジン出力増加パワーＰｈｔ分増加させることにより、エンジンの発熱量を増加させて、エンジン冷却水温が上昇する方向に、エンジンの動作を変更できる。
【００８１】
水温上昇コントローラ２０５は、制御温度偏差ΔＴｗおよびエンジン出力増加パワーＰｈｔの対応関係を一次元的あるいは多次元的に規定した所定テーブルを逐次参照するテーブルルックアップ方式で実現してもよいし、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）等の周知の制御演算を組合せた制御器、あるいはその他の公知の制御方式に従う制御器によって構成されてもよい。
【００８２】
すなわち、水温上昇コントローラ２０５の動作は、図５に示したステップＳ１５０に相当する。この発明の暖房制御システムにおけるエンジン冷却水温度制御では、エンジン出力増加パワーＰｈｔを制御温度偏差ΔＴｗに応じて可変設定しているので、冷却水温Ｔｗを設定温度Ｔｒｆへ速やかに近づけることができるとともに、設定温度Ｔｒｆからのオーバーシュートを抑制できる。この結果、エンジン１０の廃熱を過剰に発生させることなく、燃費の向上を図ることができる。
【００８３】
エンジン冷却水温Ｔｗは、本来のエンジン出力要求パワーＰｅｇ０（図３）およびエンジン出力増加パワーＰｈｔの和であるエンジン出力要求パワーＰｅｇに応じて上昇する。
【００８４】
目標温度修正器２１０は、空調装置１１０の暖房に必要な設定温度Ｔｒｆ♯を反映して、冷却水温Ｔｗに応じて制御目標温度Ｔｒｆを設定する。すなわち、目標温度修正器２１０の動作は、図５に示したステップＳ１４０に相当する。図６に示したように、目標温度修正器２１０は、設定温度Ｔｒｆ♯および冷却水温Ｔｗの差で示される温度差ΔＴｗ♯が所定値より小さい場合には、設定温度Ｔｒｆ♯を制御目標温度Ｔｒｆとして用いる一方で、温度差ΔＴｗ♯が所定値よりも大きい場合には、制御目標温度Ｔｒｆを設定温度Ｔｒｆ♯よりも高く設定する。
【００８５】
この結果、図２の符号２５５に示すように、冷却水温Ｔｗが低い領域（たとえば、時刻ｔ０直後）では、制御温度偏差ΔＴｗが上記温度差ΔＴｗ♯よりも大きくなる。これにより、エンジン冷却水温度制御系２００における制御目標温度として設定温度Ｔｒｆ♯を固定的に用いる構成と比較して、エンジン出力要求パワーおよびエンジン廃熱が増大するので、冷却水温Ｔｗをより速やかに上昇させることができる。
【００８６】
冷却水温Ｔｗが設定温度Ｔｒｆ♯へ到達することにより、エンジンのアイドル回転数を目標値に安定化するための自動制御であるＩＳＣ（Idle Speed Control）が開始される。ＩＳＣの開始は、車両状態が定常状態に到達したことを示している。たとえば、米国での法規上定められたＯＢＤ（On Board Diagnosis）が、ＩＳＣの開始に応答して起動される。
【００８７】
このように、制御目標温度を冷却水温に応じて修正する制御系とすることにより、従来の制御方式では冷却水温が十分に上昇しないような短時間の間欠的な運転を繰返し実行するような場合においても、冷却水温が速やかに上昇する。これにより、燃費向上とともに、ＯＢＤのチェック機会を増加させることが可能となる。
【００８８】
なお、図７に示した、制御目標温度を冷却水温に応じて修正する制御系は、ハイブリッド自動車のみならず、ＡＴ（Automatic Transmission）車やＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）車等の、駆動力源としてエンジンのみを備えた一般的な自動車にも適用可能である。
【００８９】
図８に示されるように、ＡＴ車およびＣＶＴ車等の車両では、車両運転に要求される車両要求パワーに相当するエンジン出力パワーを得る必要がある。このとき、同一のエンジン出力パワーが得られるエンジンの運転点は、等パワー曲線３００上に複数個存在する。
【００９０】
たとえば、エンジン回転数＝Ｎ０かつエンジントルク＝Ｔｒ０である運転点３１０と、エンジン回転数＝Ｎ０♯かつエンジントルク＝Ｔｒ０♯である運転点３２０とは、同一の等パワー曲線３００上に存在するため、運転点３１０，３２０のいずれによっても、得られるエンジン出力パワーは、実質的に同一である。
【００９１】
ここで、運転点３１０は、ハイブリッド自動車における一次的な駆動力分担割合と同様に、エンジンの最高効率制御が実現される点である。運転点３２０では、運転点３１０と実質的に同一のエンジン出力パワーが得られ、かつ、運転点３１０と比較してエンジン回転数がΔＮ（ΔＮ＝Ｎ０♯−Ｎ０）上昇する。したがって、運転点３１０から３２０への変更により、エンジンでの回転摩擦熱が増加して、エンジンの発熱量が増加する。すなわち、エンジン冷却水温が上昇する方向に、エンジンの動作を変更できる。
【００９２】
図７に示した水温上昇コントローラ２０５によって、制御温度偏差ΔＴｗに応じて、運転点の変更によるエンジン回転数の上昇量ΔＮを演算し、かつ演算されたΔＮに応じて、変更後の運転点３２０を決定することにより、運転点の変更によるエンジン発熱の増加量を制御温度偏差ΔＴｗに応じて可変設定することができる。
【００９３】
すなわち、図７に示した水温上昇コントローラ２０５が上述のような制御動作を実行するように、ＥＣＵ９０をプログラムすることにより、この発明の暖房制御システムにおけるエンジン冷却水温度制御を、ハイブリッド自動車以外の一般的な自動車（ＡＴ車およびＣＶＴ車等）にも適用できる。すなわち、ハイブリッド自動車の場合と同様に図７に示したエンジン冷却水温度制御を行なって、エンジン冷却水温を設定温度まで速やかに上昇させることが可能となる。
【００９４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】この発明による暖房制御システムを備えたハイブリッド自動車の全体構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン冷却水温に対するエンジン稼動を説明する図である。
【図３】この発明の暖房制御システムにおけるエンジン冷却水温度制御でのエンジンおよびモータ間の駆動力分担設定を説明する第１の図である。
【図４】この発明の暖房制御システムにおけるエンジン冷却水温度制御でのエンジンおよびモータ間の駆動力分担設定を説明する第２の図である。
【図５】この発明による暖房制御システムが適用されたハイブリッド自動車でのエンジン冷却水温度制御を説明するフローチャートである。
【図６】制御目標温度の設定手法を示す概念図である。
【図７】この発明の暖房制御システムによるエンジン冷却水温度制御を総括的に説明するブロック線図である。
【図８】この発明の暖房制御システムによるエンジン冷却水温度制御をハイブリッド自動車以外へ適用した場合におけるエンジンの運転点設定を説明する図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０  エンジン、２０  バッテリ、３０  インバータ、４０ａ  車輪、４１  車軸、５０  トランスアクスル、５１，５２，５３  電力ライン、６０  動力分割機構、７０  ジェネレータ、８０  モータ、９２  日照センサ、９４  外気温センサ、９６  室温センサ、９８  水温センサ、１００  ハイブリッド自動車、１１０  暖房機構、１１０  空調装置、１１２  冷却水管、１２０  暖房機構、１２２  ヒータコア、１２５  循環ポンプ、２００  エンジン冷却水温度制御系、２０５  水温上昇コントローラ、２１０  目標温度修正器、Ｐｅｇ  エンジン出力要求パワー、Ｐｅｇ０  エンジン出力要求パワー（一次）、Ｐｈｔ  エンジン出力増加パワー、Ｐｍｔ  モータ出力要求パワー、Ｐｍｔ０  モータ出力要求パワー（一次）、Ｐｒｇ  車両要求パワー、Ｔｒｆ  制御目標温度、Ｔｒｆ♯  設定温度、Ｔｗ  エンジン冷却水温、ΔＴｗ  制御温度偏差（Ｔｗ−Ｔｒｆ）、ΔＴｗ♯  温度差（Ｔｗ−Ｔｒｆ♯）。
【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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