(57)【要約】【課題】この発明は、電動機及び電力供給源を搭載した車両の空調装置のシステムに変更を加えることなく、空調性能を維持し、加速性能とともにシステム効率を改善することを可能とし、電力供給源から出力される余剰電力を貯める蓄電装置を持たない車両において特に有効な車両用空調装置を実現することを目的とする。【解決手段】この発明は、動力源として車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給する電力供給源とを搭載した車両の空調装置であって、電動コンプレッサを用いて車室内を冷房する冷房装置を備えた車両用空調装置において、車両の停止時及び減速時には、冷房装置のエバポレータ温度の目標温度を定常走行時よりも低下させ、かつ冷房装置により調整された冷房風を車室内に送風するファンの風量を減少させるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2007296990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源として車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給する電力供給源とを搭載した車両の空調装置であって、電動コンプレッサを用いて車室内を冷房する冷房装置を備えた車両用空調装置において、前記車両の停止時及び減速時には、前記冷房装置のエバポレータ温度の目標温度を定常走行時よりも低下させ、かつ前記冷房装置により調整された冷房風を車室内に送風するファンの風量を減少させるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
動力源として車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給する電力供給源とを搭載した車両の空調装置であって、電動コンプレッサを用いて車室内を冷房する冷房装置を備えた車両用空調装置において、前記車両の発進加速時には、前記冷房装置のエバポレータ温度の目標温度を定常走行時よりも上昇させ、かつ前記冷房装置のファンが車室内に送風する冷房風の風量を増加させるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
前記車両は、前記電動機に電力を供給する電力供給源として燃料電池を搭載していることを特徴とする請求項１または請求項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】
この発明は車両用空調装置に係り、特に、電動機及び電力供給源を搭載した車両の空調装置のシステムに変更を加えることなく、空調性能を維持し、加速性能とともにシステム効率を改善することが可能な車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低公害車として、車両を駆動する動力源としての電動機と、この電動機に電力を供給する電力供給源としての燃料電池を搭載した車両が開発されてきている。このような車両において、二次電池やキャパシタなどの電力を貯めるストレージデバイス（蓄電装置）を備えていない車両は、発進時などの加速時に燃料電池の立ち上がり特性が内燃機関を搭載した車両と比較して悪いため、車両の加速性能が内燃機関を搭載した車両よりも劣ってしまうという問題がある。
【０００３】
燃料電池を搭載した車両のシステムでは、必須となるものとしての冷却系において、以下の例がある。
燃料電池を搭載した車両のシステムの例としては、特許文献１に示すように、燃料電池の冷却系に四方弁を追加して暖機時間を短縮し、そのときの効率を改善するものがある。
また、燃料電池を搭載した車両の制御の例としては、特許文献２に示すように、減速時に燃料電池を先行冷却することで、再加速をスムーズにするものがある。
さらに、燃料電池自体には不要であるが、車両の快適性として必要となる空調装置については、特許文献３に示すように、充電電流の値によって空調用コンプレッサの回転数を制御するものがある。
【特許文献１】特開２００４−２５９６１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１８０４６１号公報
【特許文献３】特開２００２−２８３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池を搭載した車両の開発においては、効率のよいシステム設計やシステム効率が最大となる制御をしつつも、商品性（車両の動力性能、快適性など）を高めるために、前記特許文献１〜３に示すように、様々な工夫がなされてきている。
しかしながら、これらは、二次電池やキャパシタなどの電力を貯めるストレージデバイス（蓄電装置）を搭載した車両を前提としているため、ストレージデバイスを備えていない車両の空調装置については適用できない問題がある。
【０００５】
この発明は、電動機及び電力供給源を搭載した車両の空調装置のシステムに変更を加えることなく、空調性能を維持し、加速性能とともにシステム効率を改善することを可能とし、電力供給源から出力される余剰電力を貯める蓄電装置を持たない車両において特に有効な車両用空調装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、動力源として車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給する電力供給源とを搭載した車両の空調装置であって、電動コンプレッサを用いて車室内を冷房する冷房装置を備えた車両用空調装置において、前記車両の停止時及び減速時には、前記冷房装置のエバポレータ温度の目標温度を定常走行時よりも低下させ、かつ前記冷房装置により調整された冷房風を車室内に送風するファンの風量を減少させるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の車両用空調装置は、車両を駆動させるための電力が必要のない、車両の停止時及び減速時において、余剰電力を空調制御用に転用することができる。この車両の停止時及び減速時の余剰電力は、エバポレータ温度を低下させるための、電動コンプレッサの出力の増加に利用できるため、システム効率を改善することができ、また、電動コンプレッサの出力増加により冷房風の温度を低下させる一方で、ファンによる冷房風の風量を減少させるので、車室内の温度を大きく低下させることがなく、空調性能を維持することができる。この発明の車両用空調装置は、電力供給源から出力される余剰電力を貯める蓄電装置を持たない車両において、特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明の車両用空調装置は、車両の停止時及び減速時における余剰電力を空調制御用に転用し、システム効率の改善と空調性能の維持を図るものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【０００９】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１は車両用空調装置の制御フローチャート、図２は車両状態による制御条件を示す図、図３は車両用空調装置のシステム構成図、図４は蓄熱器を備えた車両用空調装置のシステム構成図である。
図３において、１は車両を駆動する動力源としての電動機、２は電動機に電力を供給する電力供給源としての燃料電池、３は車両用空調装置、４は冷房装置、５は暖房装置である。動力源として車両を駆動する電動機１を搭載し、電動機１に電力を供給する電力供給源として燃料電池２を搭載した車両は、燃料電池２の供給する電力により電動機１を駆動して走行する。この車両に搭載された車両用空調装置３は、冷房装置４と暖房装置５とを備えている。
前記冷房装置４は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ６、冷媒を凝縮するコンデンサ７、冷媒を貯めるレシーバドライヤ８、冷媒を減圧する膨張弁９、及び冷媒を蒸発させるエバポレータ１０を結ぶ冷媒回路１１に冷媒を流し、エバポレータ１０において空気を冷却する。前記暖房装置５は、ヒータコア１２に温水回路１３により温水を流し、ヒータコア１２において空気を加温する。エバポレータ１０において冷却された空気及びヒータコア１２において加温された空気は、ファンモータ１４のファン１５により冷房風及び暖房風として車室内に送風される。
電動コンプレッサ６を用いて車室内を冷房する冷房装置４を備えた車両用空調装置３は、電動コンプレッサ６をインバータ１６に接続している。インバータ１６は、燃料電池２から供給される電力により電動コンプレッサ６を駆動し、冷媒を圧縮する。電動コンプレッサ６は、インバータ１６を介して車両用空調装置３の制御手段１７に接続されている。制御手段１７は、ＰＩＤ制御などによって電動コンプレッサ６の動作を制御し、エバポレータ１０の温度を比較的小さな変動幅で制御することができる。
前記制御手段１７には、前記燃料電池２と、ファンモータ１４と、エバポレータ温度を検出する温度センサ１８と、車速センサ１９と、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０と、ブレーキペダル踏み込み・放し状態を検出するブレーキスイッチ２１とが接続されている。制御手段１７は、図２に示すように、車両状態により制御条件を判定する。
制御手段１７は、車速が「０」、アクセルペダル踏込み量が「０」、且つブレーキペダル踏み込み状態（ブレーキスイッチ２１：ＯＮ）の場合に、車両が停止・制動（減速）状態である停車制御条件の成立と判定する。
また、制御手段１７は、車速が「０〜Ｓ」、アクセルペダル踏込み量が「Ａ以上」、ブレーキペダル放し状態（ブレーキスイッチ２１：ＯＦＦ）、且つ発進開始からの経過時間が制限時間ｔ以下である場合に、車両が発進（加速）状態である発進条件の成立と判定する。
さらに、制御手段１７は、車速が「０以外」、且つブレーキペダル放し状態（ブレーキスイッチ２０：ＯＦＦ）の場合に、車両が定常走行状態である定常制御条件の成立と判定する。
なお、図２において、「Ｓ」、「Ａ」、「ｔ」は、任意の閾値である。また、図２において、「−」は、判定に使用しないことを現す。
【００１０】
この車両用空調装置３の制御手段１７は、車両の停止時及び減速時には、冷房装置４のエバポレータ温度の目標温度を定常走行時よりも低下させ、かつ冷房装置４により調整された冷房風を車室内に送風するファン１５の風量を減少させるように制御する。
また、この車両用空調装置３の制御手段１７は、車両の発進加速時には、冷房装置４のエバポレータ温度の目標温度を定常走行時よりも上昇させ、かつ冷房装置４のファン１５が車室内に送風する冷房風の風量を増加させるように制御する。
【００１１】
次に、この実施例の作用を、図１のフローチャートに基づいて説明する。
図１に示すように、車両用空調装置３が起動して制御手段１７のプログラムが開始されると（Ａ１）、停車制御条件が成立したか否かを判断する（Ａ２）。
この判断（Ａ２）がＹＥＳの場合は、エバポレータ温度の目標温度を定常走行時の標準値Ｔｅｍよりも低下させて低温度値Ｔｅｌとし（Ａ３）、冷房風を車室内に送風するファン１５の風量を減少させるようにファンモータ１４の回転数を減少させて駆動し（Ａ４）、エバポレータ温度が低温度値Ｔｅｌになるように電動コンプレッサ６の出力を増加させて駆動する（Ａ５）。
前記判断（Ａ２）がＮＯの場合は、発進制御条件が成立したか否かを判断する（Ａ６）。
この判断（Ａ６）がＹＥＳの場合は、エバポレータ温度の目標温度を定常走行時の標準値Ｔｅｍよりも上昇させて高温度値Ｔｅｈとし（Ａ７）、冷房風を車室内に送風するファン１５の風量を増加させるようにファンモータ１４の回転数を増加させて駆動し（Ａ８）、エバポレータ温度が高温度値Ｔｅｈになるように電動コンプレッサ６の出力を低下させて駆動する（Ａ５）。
前記判断（Ａ６）がＮＯの場合は、定常制御条件が成立したか否かを判断する（Ａ９）。
この判断（Ａ９）がＹＥＳの場合は、エバポレータ温度の目標温度を定常走行時の標準値Ｔｅｍとし（Ａ１０）、冷房風を車室内に送風するファン１５の風量を定常量にさせるようにファンモータ１４を駆動し、エバポレータ温度が標準値Ｔｅｍになるように電動コンプレッサ６を駆動する（Ａ５）。
前記判断（Ａ９）がＮＯの場合は、定常制御条件が成立しない場合の電動コンプレッサ６を駆動する（Ａ５）。
前記電動コンプレッサ６を駆動（Ａ５）した後は、フェール（故障）が発生したか否かを判断する（Ａ１１）。
この判断（Ａ１１）がＮＯの場合は、車両用空調装置３による空調要求があるか否かを判断する（Ａ１２）。
この判断（Ａ１２）がＹＥＳの場合は、前記停車制御条件の判断（Ａ２）に戻る。この判断（Ａ１２）がＮＯの場合は、車両用空調装置３の駆動を停止する（Ａ１３）。
一方、前記判断（Ａ１１）がＹＥＳの場合は、フェール（故障）の判定・処理を行い（Ａ１４）、車両用空調装置３の駆動を停止してプログラムを終了する（Ａ１３）。
【００１２】
このように、この車両用空調装置３は、車両が停車状態（停車および減速時など）で発電電力に余裕があると判断された場合に、エバポレータ温度の目標温度を標準値Ｔｅｍよりも低下させ、低温度値Ｔｅｌとすることで、電動コンプレッサ６の出力を増加させ、その温度低下に伴ってファンモータ１４の回転数を減少させる。
その後、車両用空調装置３は、車両が発進（加速）状態となり、動力に電力を振り分ける必要が出た場合に、エバポレータ温度の目標値を標準値Ｔｅｍよりも上昇させ、高温度値Ｔｅｈとすることで、直ちに電動コンプレッサ６の出力を低下させる。この時には、エバポレータ温度が上昇していくので、ファンモータ１４の回転数を増加させる。
この後、車両用空調装置３は、車両が定速走行の状態となった場合に、エバポレータ温度の目標値を標準値Ｔｅｍにもどす。
停止・制動、発進、定常走行などの判定は、車速、アクセルペダル踏込み量、ブレーキペダル踏み込み・放し状態などから総合的に判断する（図２参照）。発進時の制御については、燃料電池２の反応時間より長い制限時間ｔを設けることで、燃料電池２が電動コンプレッサ６を駆動するだけの発電をできるにもかかわらず、その出力を制限してしまうことを防止する。
【００１３】
このように、この車両用空調装置３は、車両を駆動させるための電力が必要のない、車両の停止時及び減速時において、余剰電力を空調制御用に転用することができる。この車両の停止時及び減速時の余剰電力は、エバポレータ温度を低下させるための、電動コンプレッサ６の出力の増加に利用できるため、システム効率を改善することができ、また、電動コンプレッサ６の出力増加により冷房風の温度を低下させる一方で、ファン１５による冷房風の風量を減少させるので、車室内の温度を大きく低下させることがなく、空調性能を維持することができる。この車両用空調装置３は、電力供給源から出力される余剰電力を貯める蓄電装置を持たない車両において、特に有効である。
また、この車両用空調装置３は、車両の発進加速時には、車両の停止時、あるいは減速時において空調制御用の電動コンプレッサ６に供給されていた電力を低減し、低減した分の電力を車両駆動用の電動機の駆動に転用することができるため、加速性能を向上させることができ、また、電力低減による電動コンプレッサ６の出力低下により冷房風の温度が上昇することに対して、ファン１５による冷房風の風量を増加させるので、車室内の温度を大きく上昇させることがなく、空調性能を維持することができる。この車両用空調装置３は、電力供給源から出力される余剰電力を貯める蓄電装置を持たない車両において、特に有効である。
さらに、この車両用空調装置３を搭載した車両は、電動機１に電力を供給する電力供給源として燃料電池２を搭載しており、燃料電池２を搭載した車両においても、車室内の空調環境を変化させることなく加速性能を向上させることができる。
これにより、この車両用空調装置３は、この制御によって、車室内の温度を大きく変動させることなく、停車時に空調制御用に余剰に発電していた電力を加速に利用することができるため、この発明の目的を達成できる。なお、車両減速時に回生発電した電力を使用すれば、さらに効率を改善することができる。
なお、この実施例の車両用空調装置３は、図３に示すように、電動コンプレッサ６、コンデンサ７、レシーバドライヤ８、膨張弁９、及びエバポレータ１０を冷媒回路１１で結んだ冷房装置４を備えているが、図４に示すように、膨張弁９とエバポレータ１０との間に蓄熱器２２を設けることで、動作をより安定させることができる。
また、この実施例の車両用空調装置３は、二次電池やキャパシタなどの電力を貯めるストレージデバイス（蓄電装置）を備えていない車両に実施したが、ストレージデバイスを備える車両に関しても、ストレージデバイスが満充電状態の場合については、本制御を利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
この発明の車両用空調装置は、車両の停止時及び減速時における余剰電力を空調制御用に転用し、システム効率の改善と空調性能の維持を図るものであり、電動機及び電力供給源を搭載した車両だけでなく、動力源として車両を駆動する電動機及び内燃機関と、電力供給源とを搭載した車両にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両用空調装置の実施例を示す制御フローチャートである。
【図２】車両状態による制御条件を示す図である。
【図３】車両用空調装置のシステム構成図である。
【図４】蓄熱器を備えた車両用空調装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  電動機
２  燃料電池
３  車両用空調装置
４  冷房装置
５  暖房装置
６  電動コンプレッサ
７  コンデンサ
８  レシーバドライヤ
９  膨張弁
１０  エバポレータ
１１  冷媒回路
１２  ヒータコア
１３  温水回路
１４  ファンモータ
１５  ファン
１６  インバータ
１７  制御手段
１８  温度センサ
１９  車速センサ
２０  アクセルセンサ
２１  ブレーキスイッチ
２２  蓄熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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