(57)【要約】【課題】温度センサを追加して設けることなく、ＰＴＣヒータおよびその周辺の異常高温による損傷を防止することができる、電気自動車用空調システムを提供する。【解決手段】  電動ポンプ１１の実回転数に基づいて、電動ポンプ１１の異常が検出されると、電動ポンプ１１が停止される。電動ポンプ１１が停止されると、温水が温水循環路９に滞留する。このとき、ＰＴＣヒータ１２への通電が継続されていると、ＰＴＣヒータ１２およびその近傍の温度が異常に上昇する。これを防ぐために、電動ポンプ１１の実回転数が所定回転数以下に低下すると、ＰＴＣヒータ１２への通電が停止される。また、電動ポンプ１１による送水能力が低下し、温水が温水循環路９に滞留すると、ヒータコア５に供給される温水の温度が急激に上昇する。そこで、温度センサ２４による検出温度の所定時間での温度上昇幅が所定値以上である場合、ＰＴＣヒータ１２への通電が停止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に供給される送風が流通する空調ダクトと、
温水流路と、
前記温水流路に温水を流通させるためのウォータポンプと、
前記温水流路を流通する温水を加熱するＰＴＣヒータと、
前記温水流路を流通する温水が供給され、前記空調ダクトを流通する送風を加熱するためのヒータコアと、
前記ウォータポンプの実回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ＰＴＣヒータによる加熱後、前記ヒータコアに供給される前の温水の温度を検出する温水温度検出手段と、
前記回転数検出手段によって検出される実回転数に基づいて、前記ウォータポンプの異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段によって前記ウォータポンプの異常が検出された場合に、前記ウォータポンプを停止させる異常停止手段と、
前記回転数検出手段によって検出される実回転数が所定回転数以下であるときに、前記ＰＴＣヒータへの通電を停止する第１通電停止手段と、
前記温水温度検出手段によって検出される温度の所定時間での温度上昇幅が所定値以上であるときに、前記ＰＴＣヒータへの通電を停止する第２通電停止手段とを含む、電気自動車用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車用空調システムに関する。
【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】
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（冷却水）の排熱を暖房に利用することができない。そのため、電気自動車用空調システムでは、たとえば、水（温水）を加熱する熱源として、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータが温水循環路上に設けられている。そして、ウォータポンプが駆動されて、温水循環路に温水が循環し、ＰＴＣヒータで加熱された温水が温水循環路を通してヒータコアに供給されることにより、ヒータコアが加熱される。
【０００４】
このような空調システムでは、ＰＴＣヒータの空焚きが問題となる。すなわち、温水循環路からの温水の漏出などにより、温水循環路内の温水がなくなった状態で、ＰＴＣヒータへの通電が続けられると、ＰＴＣヒータが異常高温となり、ＰＴＣヒータやその周辺の部品が損傷するおそれがある。
【０００５】
そこで、ＰＴＣヒータの温度を検出する温度センサを設け、ＰＴＣヒータの温度が異常高温になると、ＰＴＣヒータへの通電を停止することが考えられる。また、ＰＴＣヒータにおける温水の入口付近および出口付近にそれぞれ温度センサを設け、それらの温度センサによる検出温度の差が所定範囲を外れると、ＰＴＣヒータの空焚きなどの異常が発生していると判断して、ＰＴＣヒータへの通電を停止することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２１７７２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いずれの手法であっても、ＰＴＣヒータへの通電制御（ヒータコアの温度制御）のための温度センサとは別に、温度センサを追加して設ける必要があるため、空調システムのコストが上昇する。
【０００８】
本発明の目的は、温度センサを追加して設けることなく、ＰＴＣヒータおよびその周辺の異常高温による損傷を防止できる、電気自動車用空調システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電気自動車用空調システムは、車室内に供給される送風が流通する空調ダクトと、温水流路と、前記温水流路に温水を流通させるためのウォータポンプと、前記温水流路を流通する温水を加熱するＰＴＣヒータと、前記温水流路を流通する温水が供給され、前記空調ダクトを流通する送風を加熱するためのヒータコアと、前記ウォータポンプの実回転数を検出する回転数検出手段と、前記ヒータコアに供給される温水の温度を検出する温水温度検出手段と、前記回転数検出手段によって検出される実回転数に基づいて、前記ウォータポンプの異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段によって前記ウォータポンプの異常が検出された場合に、前記ウォータポンプを停止させる異常停止手段と、前記回転数検出手段によって検出される実回転数が所定回転数以下であるときに、前記ＰＴＣヒータへの通電を停止する第１通電停止手段と、前記温水温度検出手段によって検出される温度の所定時間での温度上昇幅が所定値以上であるときに、前記ＰＴＣヒータへの通電を停止する第２通電停止手段とを含む。
【００１０】
ウォータポンプが駆動されると、温水流路を温水が流通する。また、ＰＴＣヒータに電力が供給されると、ＰＴＣヒータが発熱する。ＰＴＣヒータからの発熱により、温水が加熱され、その温水により、ヒータコアが加熱される。このとき、空調ダクトを流通する送風がヒータコアを通過することにより、その送風が温風となる。
【００１１】
ウォータポンプの実回転数に基づいて、ウォータポンプの異常が検出されると、ウォータポンプが停止される。
【００１２】
ウォータポンプが停止されると、温水が温水流路に滞留する。このとき、ＰＴＣヒータへの通電が継続されていると、ＰＴＣヒータおよびその近傍の温度が異常に上昇する。これを防ぐために、ウォータポンプの実回転数が所定回転数以下に低下すると、ＰＴＣヒータへの通電が停止される。その結果、ＰＴＣヒータおよびその周辺の異常高温による損傷を防止することができる。
【００１３】
たとえば、ウォータポンプのエア噛みが発生すると、ウォータポンプによる送水能力が低下し、温水が温水流路に滞留する。このとき、ウォータポンプの実回転数が所定回転数以下に低下しないために、ＰＴＣヒータへの通電が継続されるおそれがある。ＰＴＣヒータへの通電が継続されていると、温水流路に滞留した温水が高温に上昇する。そして、その高温がヒータコアの近傍まで伝わると、ヒータコアに供給される温水の温度を検出するための温度検出手段による検出温度が急激に上昇する。
【００１４】
そこで、温水温度検出手段による検出温度の所定時間での温度上昇幅が所定値以上である場合、ＰＴＣヒータへの通電が停止される。これにより、ＰＴＣヒータおよびその近傍の温度が異常に上昇することを防止できる。その結果、ＰＴＣヒータおよびその周辺の異常高温による損傷を防止することができる。
【００１５】
そして、ヒータコアに供給される温水の温度を検出するための温度検出手段は、通常、ＰＴＣヒータへの通電制御（ヒータコアの温度制御）のために設けられている。よって、ＰＴＣヒータおよびその周辺の異常高温による損傷を防止するために、新たな温度検出手段を追加して設ける必要がない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、温度検出手段を追加して設けることなく、ＰＴＣヒータおよびその周辺の異常高温による損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る空調システムの構成を図解的に示す図である。
【図２】図２は、ポンプ異常停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、ＰＴＣヒータフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、温水温度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る空調システムの構成を図解的に示す図である。
【００２０】
空調システム１は、モータ（図示せず）を駆動源とする電気自動車用の空調システムである。空調システム１は、空調ダクト２と、空調ダクト２を車室内に向けて流れる送風を生成するブロワ３と、空調ダクト２を流れる送風を冷却するためのエバポレータ４と、空調ダクト２を流れる送風を加熱するためのヒータコア５とを備えている。
【００２１】
エバポレータ４は、空調ダクト２内に配置されている。エバポレータ４には、冷媒循環路６が接続されている。冷媒循環路６には、電動コンプレッサ７およびコンデンサ８が介装されている。
【００２２】
電動コンプレッサ７が駆動されると、電動コンプレッサ７で圧縮された冷媒がコンデンサ８に供給される。コンデンサ８では、その圧縮された冷媒が冷却されることにより、冷媒の液化が進む。コンデンサ８に対して冷媒の流通方向の下流側には、レシーバ（図示せず）およびエキスパンションバルブ（図示せず）が設けられている。コンデンサ８から流出する冷媒は、レシーバに供給される。レシーバでは、気化したままの冷媒と液化した冷媒とが分離される。そして、液化した冷媒のみがレシーバからエキスパンションバルブに送られ、その液化した冷媒がエキスパンションバルブからエバポレータ４に噴射されることにより、エバポレータ４が冷却される。
【００２３】
ブロワ３からの送風は、エバポレータ４を通過することによって冷却され、冷風となって、空調ダクト２内を車室内に向けて流れる。
【００２４】
ヒータコア５は、空調ダクト２内において、エバポレータ４よりも車室内側に配置されている。ヒータコア５には、温水循環路９が接続されている。温水循環路９には、リザーバタンク１０、電動ポンプ１１およびＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ１２が介装されている。
【００２５】
リザーバタンク１０には、水（温水）が貯留されている。電動ポンプ１１が駆動されると、リザーバタンク１０から水が汲み出されて、その水が温水循環路９を循環する。ＰＴＣヒータ１２は、電動ポンプ１１に対して温水の流通方向の下流側であって、ヒータコア５に対してその流通方向の上流側に配置されている。温水循環路９を循環する水は、ＰＴＣヒータ１２によって加熱されて温水となり、ヒータコア５に供給される。これにより、ヒータコア５が温水によって加熱される。
【００２６】
空調ダクト２内には、エバポレータ４とヒータコア５との間に、エアミックスダンパ１３が設けられている。エアミックスダンパ１３の位置により、ヒータコア５を通過する送風量とヒータコア５を通過しない送風量とが調整される。ヒータコア５を通過する送風は、ヒータコア５によって加熱される。ヒータコア５を通過した送風とヒータコア５を通過しない送風とが混合されることにより、適当な温度の空調風となり、その空調風が車室内に向けて流れる。
【００２７】
空調ダクト２の出口には、デフロスタ吹出口１４、フェイス吹出口１５およびフット吹出口１６が形成されている。デフロスタ吹出口１４を通過する空調風は、たとえば、フロントガラスおよびフロントサイドガラスに向けて噴き出される。フェイス吹出口１５を通過する空調風は、たとえば、運転席および助手席の上部に向けて噴き出される。フット吹出口１６を通過する空調風は、たとえば、運転席および助手席の下方に向けて噴き出される。空調ダクト２内には、デフロスタ吹出口１４、フェイス吹出口１５およびフット吹出口１６をそれぞれ開閉する吹出口切替ダンパ（図示せず）が設けられている。
【００２８】
また、空調ダクト２の入口には、空調ダクト２内に車室外の空気を取り込む外気導入と空調ダクト２内に車室内の空気を取り込む内気循環とを切り替えるための吸込口切替ダンパ１７が設けられている。
【００２９】
そして、空調システム１には、ＣＰＵおよびメモリを含む構成のＥＣＵ（電子制御ユニット）２１が備えられている。
【００３０】
ＥＣＵ２１には、ブロワ３、電動コンプレッサ７、電動ポンプ１１、エアミックスダンパ１３および吸込口切替ダンパ１７が制御対象として接続されている。また、ＰＴＣヒータ１２への通電をオン／オフするためのリレー２２が制御対象として接続されている。さらに、ＥＣＵ２１には、電動ポンプ１１の回転数（実回転数）を検出するための回転数センサ２３および温水循環路９からヒータコア５に供給される温水の温度を検出する温度センサ２４が接続されている。
【００３１】
ＥＣＵ２１は、回転数センサ２３によって検出される回転数に基づいて、電動ポンプ１１の回転数が目標回転数に一致するように、電動ポンプ１１の駆動を制御する。また、ＥＣＵ２１は、温度センサ２４によって検出される温度に基づいて、ヒータコア５に供給される温水の温度が目標温度に一致するように、ＰＴＣヒータ１２への通電が制御される。さらに、ＥＣＵ２１は、回転数センサ２３によって検出される回転数および温度センサ２４によって検出される温度に基づいて、次に説明するポンプ異常停止処理およびＰＴＣヒータフェイルセーフ処理を実行する。
【００３２】
図２は、ポンプ異常停止処理の流れを示すフローチャートである。
【００３３】
電動ポンプ１１の駆動中は、ＥＣＵ２１により、図２に示されるポンプ異常停止処理が繰り返し実行されている。
【００３４】
ポンプ異常停止処理では、電動ポンプ１１の駆動中、回転数センサ２３によって検出される電動ポンプ１１の回転数が常に監視されている。そして、回転数センサ２３によって検出される回転数と電動ポンプ１１の目標回転数とに一定以上の開きが生じ、かつ、その状態が所定時間以上継続すると、電動ポンプ１１に異常が発生していると判断（電動ポンプ１１の異常が検出）される（ステップＳ１のＹＥＳ）。
【００３５】
電動ポンプ１１に異常が発生していると判断されると、電動ポンプ１１が停止される（ステップＳ２）。
【００３６】
電動ポンプ１１の停止後は、電動ポンプ１１の異常が解消されているか否かを確認するために、ポンプ復帰制御が行われる（ステップＳ３）。ポンプ復帰制御では、電動ポンプ１１の目標回転数が予め定める回転数に設定されて、ＥＣＵ２１から電動ポンプ１１に、駆動指令が所定時間ｔ２にわたって出力された後、その駆動指令が停止され、その後に駆動指令が所定時間ｔ２にわたって出力される。すなわち、ＥＣＵ２１から電動ポンプ１１に、電動ポンプ１１を間欠的に駆動させる指令が出力される。これに応答して、回転数センサ２３によって検出される回転数が復帰しきい値以上に上昇すると、電動ポンプ１１の異常が解消されたと判断され、電動ポンプ１１の通常制御が再開される。一方、回転数センサ２３によって検出される回転数が復帰しきい値以上に上昇しない場合には、電動ポンプ１１の異常が解消されてないと判断される。
【００３７】
図３は、ＰＴＣヒータフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
ポンプ異常停止処理と並行して、ＥＣＵ２１により、図３に示されるＰＴＣヒータフェイルセーフ処理が繰り返し実行されている。
【００３９】
ＰＴＣヒータフェイルセーフ処理では、まず、回転数センサ２３によって検出される電動ポンプ１１の回転数が所定回転数（たとえば、５００ｒｐｍ）以下であるか否かが調べられる（ステップＳ１１）。
【００４０】
回転数センサ２３によって検出される回転数が所定回転数以下である場合には（ステップＳ１１のＹＥＳ）、電動ポンプ１１が停止していると判断される。そして、リレー２２がオフにされて（ステップＳ１２）、ＰＴＣヒータ１２への通電が停止され、ＰＴＣヒータフェイルセーフ処理が終了される。
【００４１】
回転数センサ２３によって検出される回転数が所定回転数よりも高い場合には（ステップＳ１１のＮＯ）、次に、温度センサ２４によって検出される温度の上昇速度、つまりヒータコア５に供給される温水の温度の所定時間での温度上昇幅が所定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ１３）。
【００４２】
温度上昇幅が所定値以上である場合には（ステップＳ１３のＹＥＳ）、リレー２２がオフにされて（ステップＳ１２）、ＰＴＣヒータ１２への通電が停止され、ＰＴＣヒータフェイルセーフ処理が終了される。
【００４３】
温度上昇幅が所定値未満である場合には（ステップＳ１３のＮＯ）、電動ポンプ１１の連続駆動時間がポンプ復帰制御でＥＣＵ２１から駆動指令が出力される時間ｔ２よりも長い時間ｔ１（＞ｔ２）以上であるか否かが判断される（ステップＳ１４）。
【００４４】
そして、電動ポンプ１１の連続駆動時間が時間ｔ１に達するまでは（ステップＳ１４のＮＯ）、リレー２２がオフにされる（ステップＳ１２）。
【００４５】
電動ポンプ１１の連続駆動時間が時間ｔ１に達すると（ステップＳ１４のＹＥＳ）、電動ポンプ１１が正常に動作されていると判断されて、リレー２２がオンされて（ステップＳ１５）、ＰＴＣヒータフェイルセーフ処理が終了される。
【００４６】
以上のように、電動ポンプ１１が駆動されると、温水循環路９を温水が流通する。また、ＰＴＣヒータ１２に電力が供給されると、ＰＴＣヒータ１２が発熱する。ＰＴＣヒータ１２からの発熱により、温水が加熱され、その温水により、ヒータコア５が加熱される。このとき、空調ダクト２を流通する送風がヒータコア５を通過することにより、その送風が温風となる。
【００４７】
回転数センサによって検出される電動ポンプ１１の回転数に基づいて、電動ポンプ１１の異常が検出されると、電動ポンプ１１が停止される。
【００４８】
電動ポンプ１１が停止されると、温水が温水循環路９に滞留する。このとき、ＰＴＣヒータ１２への通電が継続されていると、ＰＴＣヒータ１２およびその近傍の温度が異常に上昇する。これを防ぐために、電動ポンプ１１の回転数が所定回転数以下に低下すると、ＰＴＣヒータ１２への通電が停止される。その結果、ＰＴＣヒータ１２およびその周辺の異常高温による損傷を防止することができる。
【００４９】
電動ポンプ１１が正常に動作しているとき（温水が温水循環路９を流通しているとき）には、リレー２２がオフからオンに切り替えられて、ＰＴＣヒータ１２への通電が開始されると、図４に一点鎖線で示されるように、温度センサ２４による検出温度、つまりヒータコア５に供給される温水の温度が比較的緩やかに上昇する。
【００５０】
一方、たとえば、電動ポンプ１１のエア噛みが発生すると、電動ポンプ１１による送水能力が低下し、温水が温水循環路９に滞留する。このとき、ＰＴＣヒータ１２への通電が継続されていると、温水循環路９に滞留した温水が高温に上昇する。そして、その高温がヒータコア５の近傍まで伝わると、図４に実線で示されるように、温度センサ２４による検出温度、つまりヒータコア５に供給される温水の温度が急激に上昇する。
【００５１】
そこで、温度センサ２４による検出温度の所定時間での温度上昇幅が所定値以上である場合、ＰＴＣヒータ１２への通電が停止される。これにより、ＰＴＣヒータ１２およびその近傍の温度が異常に上昇することを防止できる。その結果、ＰＴＣヒータ１２およびその周辺の異常高温による損傷を防止することができる。
【００５２】
そして、ヒータコア５に供給される温水の温度を検出するための温度センサ２４は、通常、ＰＴＣヒータ１２への通電制御（ヒータコアの温度制御）のために設けられている。よって、ＰＴＣヒータ１２およびその周辺の異常高温による損傷を防止するために、新たな温度センサを追加して設ける必要がない。
【００５３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１    空調システム（電気自動車用空調システム）
２    空調ダクト
５    ヒータコア
９    温水循環路（温水流路）
１０  気液分離タンク
１１  電動ポンプ（ウォータポンプ）
１２  ＰＴＣヒータ
２１  ＥＣＵ（異常検出手段、異常停止手段、第１通電停止手段、第２通電停止手段）
２３  回転数センサ（回転数検出手段）
２４  温度センサ（温水温度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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