(57)【要約】【課題】除湿暖房運転時の電力消費を抑制できる、電気自動車用空調システムを提供する。【解決手段】電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２の両方に電力が供給されることにより、除湿暖房運転が行われ、空調ダクト２から乾燥した温風が吹き出される。この除湿暖房運転時には、空調ダクト２に吸い込まれる空気の温度である吸込空気温度が検出されるとともに、空調ダクト２から吹き出される送風の目標吹出温度が設定される。そして、吸込空気温度に対して目標吹出温度が所定温度以上に高くならない限り、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２に供給される電力が制限される。目標吹出温度が空調ダクトに吸い込まれる空気の温度から所定温度以上に離れている場合には、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２に供給される電力が制限されず、最大の除湿暖房能力が発揮される。【選択図】図１
2013203252.tif 000002
【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、
冷媒流路と、
前記冷媒流路に冷媒を流通させるための電動コンプレッサと、
前記冷媒流路を流通する冷媒によって冷却され、前記空調ダクトを流通する送風を冷却および除湿するエバポレータと、
温水流路と、
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によって加熱され、前記空調ダクトを流通する送風を加熱するヒータコアと、
前記空調ダクトに吸い込まれる空気の温度を検出する吸込温度検出手段と、
前記空調ダクトから吹き出される送風の目標吹出温度を設定する目標吹出温度設定手段と、
前記吸込温度検出手段による検出温度に対して前記目標吹出温度設定手段によって設定される目標吹出温度が所定温度以上に高くならない限り、前記電動コンプレッサおよび／または前記ＰＴＣヒータに供給される電力を制限する電力制限手段とを含む、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としては、ヒートポンプ式の構成を採用したものや、エンジン自動車用空調システムと同様なヒータ・クーラ分離式の構成、つまり冷凍サイクルと温水サイクルとが分離して設けられた構成を採用し、温水サイクルに含まれるヒータコアにヒータで加熱した温水を供給するようにしたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１５１３２４号公報
【特許文献２】特開平８−１９７９３７号公報
【特許文献３】特開２０１２−１０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒートポンプ式の構成を採用した空調システムは、配管構成が複雑であるという問題を有している。また、室外熱交換器への着霜による能力の低下という問題も有している。そのため、ヒートポンプ式の構成を採用した電気自動車用空調システムは、それらの問題点の解決策を必要とする。
【０００６】
ヒータ・クーラ分離式の構成を採用した空調システムは、エンジン自動車用エアコンディショナと同様の構成であるから、電気自動車に容易に搭載することができる。しかしながら、エンジンの動力および排熱を利用できず、すべての動力を電力で賄う必要があるため、電力消費量が多い。除湿暖房運転時には、冷凍システムで冷媒を循環させるためのコンプレッサおよびヒータコアに供給される温水を生成するヒータの両方で電力が消費されるので、電力消費量がとくに増大する。
【０００７】
本発明の目的は、除湿暖房運転時の電力消費を抑制できる、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】
【０００８】
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、冷媒流路と、前記冷媒流路に冷媒を流通させるための電動コンプレッサと、前記冷媒流路を流通する冷媒によって冷却され、前記空調ダクトを流通する送風を冷却および除湿するエバポレータと、温水流路と、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によって加熱され、前記空調ダクトを流通する送風を加熱するヒータコアと、前記空調ダクトに吸い込まれる空気の温度を検出する吸込温度検出手段と、前記空調ダクトから吹き出される送風の目標吹出温度を設定する目標吹出温度設定手段と、前記吸込温度検出手段による検出温度に対して前記目標吹出温度設定手段によって設定される目標吹出温度が所定温度以上に高くならない限り、前記電動コンプレッサおよび／または前記ＰＴＣヒータに供給される電力を制限する電力制限手段とを含む。
【０００９】
電動コンプレッサに電力が供給されると、電動コンプレッサが作動し、冷媒が冷媒流路を流通する。そして、冷媒流路を流通する冷媒により、エバポレータが冷却される。このとき、空調ダクトを流通する送風は、エバポレータを通過することによって冷却および除湿される。
【００１０】
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、温水流路を流通する温水が加熱され、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は、ヒータコアを通過することによって加熱される。
【００１１】
そのため、電動コンプレッサおよびＰＴＣヒータの両方に電力が供給されることにより、除湿暖房運転が行われ、空調ダクトから乾燥した温風が吹き出される。この除湿暖房運転時には、空調ダクトに吸い込まれる空気の温度が検出されるとともに、空調ダクトから吹き出される送風の目標吹出温度が設定される。そして、空調ダクトに吸い込まれる空気の温度に対して目標吹出温度が所定温度以上に高くならない限り、電動コンプレッサおよび／またはＰＴＣヒータに供給される電力が制限される。
【００１２】
電動コンプレッサおよび／またはＰＴＣヒータに供給される電力が制限されることにより、電力消費を抑制することができる。
【００１３】
目標吹出温度が空調ダクトに吸い込まれる空気の温度から所定温度以上に大きく離れている場合に限っては、電動コンプレッサおよびＰＴＣヒータに供給される電力が制限されず、最大の除湿暖房能力が発揮される。そのため、車室内の運転者や同乗者が除湿暖房の効きが悪いとの不満を抱くことを回避できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車室内の運転者や同乗者が除湿暖房の効きが悪いとの不満を抱くことを回避しつつ、電力消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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、空調制御に用いられるマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
ＥＣＵ２１には、ブロワ３、電動コンプレッサ７、電動ポンプ１１、ＰＴＣヒータ１２、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、ＥＣＵ２１には、車室外の空気の温度を検出する外気温センサ２２、車室内の空気の温度を検出する内気温センサ２３およびエバポレータ４を通過した直後の送風の温度を検出するエバ後温度センサ２４が接続されている。さらに、ＥＣＵ２１には、空調のための各種スイッチが通信可能に接続されている。空調のためのスイッチには、電動コンプレッサ７のオン／オフを入力するために操作されるＡ／Ｃスイッチ２５および車室内の温度を設定するために操作される温度設定スイッチ２６などが含まれる。空調のためのスイッチは、たとえば、車室内のインストルメントパネルに配置されている。
【００２９】
図２は、空調制御に用いられるマップを示す図である。
【００３０】
ＥＣＵ２１による空調制御では、温度設定スイッチ２６の操作によって設定された温度に基づいて、空調ダクト２の出口（デフロスタ吹出口１４、フェイス吹出口１５、フット吹出口１６）から車室内に吹き出される空調風の温度（吹出温度）の目標値である目標吹出温度が設定される。また、外気導入時には、外気温センサ２２によって検出される温度が吸込空気温度とされる。内気循環時には、内気温センサ２３によって検出される温度が吸込空気温度とされる。
【００３１】
そして、図２に示されるマップが参照されて、目標吹出温度、吸込空気温度およびＡ／Ｃスイッチ２５のオン／オフに基づいて、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２が制御される。図２に示されるマップは、ＥＣＵ２１のメモリに格納されている。
【００３２】
具体的には、図２に示されるマップでは、吸込空気温度が０℃以上１０℃未満の範囲であり、かつ、吸込空気温度と同じ目標吹出温度を示すラインＬ１と、吸込空気温度が１０℃以上の範囲であり、かつ、吸込空気温度が１０℃を示すラインＬ２と、吸込空気温度が−４℃であり、かつ、目標吹出温度が０℃以上１６℃未満であるラインＬ３と、吸込空気温度が−４℃以上の範囲であり、かつ、目標吹出温度が吸込空気温度よりも２０℃高い温度を示すラインＬ４と、目標吹出温度にかかわらず、吸込空気温度が０℃であるラインＬ５とが設定されている。
【００３３】
ラインＬ１，Ｌ２を境界として、吸込空気温度がラインＬ１以上の範囲に含まれ、かつ、目標吹出温度がラインＬ１，Ｌ２よりも低い範囲に含まれるときには、ＰＴＣヒータ１２がオフにされる。吸込空気温度がラインＬ１，Ｌ２よりも低い範囲に含まれ、かつ、目標吹出温度がラインＬ１，Ｌ２以上の範囲に含まれるときには、ＰＴＣヒータ１２がオンにされる。
【００３４】
そして、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を境界として、吸込空気温度および目標吹出温度がラインＬ１，Ｌ２とラインＬ３，Ｌ４とに挟まれる範囲に含まれるときには、ＰＴＣヒータ１２に供給される電力が制御されて、ＰＴＣヒータ１２の出力が最高出力の半分（たとえば、２ｋＷｈ）に制限される。
【００３５】
一方、ラインＬ３，Ｌ４を境界として、吸込空気温度がラインＬ３，Ｌ４よりも低い範囲に含まれ、かつ、目標吹出温度がラインＬ３，Ｌ４以上の範囲に含まれるときには、ＰＴＣヒータ１２の出力が最高出力（たとえば、４ｋＷｈ）に設定される。ＰＴＣヒータ１２の出力が最高出力に設定されるのは、空調システム１が作動開始してからの所定時間（たとえば、５分間）だけであり、その所定時間が経過した後は、ＰＴＣヒータ１２の出力が最高出力の半分に制限される。
【００３６】
また、Ａ／Ｃスイッチ２５がオンにされており、ラインＬ５を境界として、吸込空気温度がラインＬ５以上の範囲に含まれるとき、つまり吸込空気温度が０℃以上であるときには、電動コンプレッサ７が駆動される。吸込空気温度がラインＬ５よりも低い範囲に含まれるとき、つまり吸込空気温度が０℃未満であるときには、電動コンプレッサ７が駆動されない。
【００３７】
そして、ラインＬ１，Ｌ２を境界として、吸込空気温度がラインＬ１以上の範囲に含まれ、かつ、目標吹出温度がラインＬ１，Ｌ２よりも低い範囲に含まれるときには、ＰＴＣヒータ１２がオフにされるとともに、電動コンプレッサ７に電力が連続的に供給されて、電動コンプレッサ７が連続駆動される。このとき、エバ後温度センサ２４によって検出される温度が目標吹出温度に応じた値となるように、電動コンプレッサ７の回転数が制御される。
【００３８】
また、ラインＬ４，Ｌ５を境界として、吸込空気温度および目標吹出温度がラインＬ４とラインＬ５とに挟まれる範囲に含まれるときには、ＰＴＣヒータ１２の出力が最高出力に設定されて、ＰＴＣヒータ１２に電力が供給されるとともに、電動コンプレッサ７に電力が連続的に供給されて、電動コンプレッサ７が連続駆動される。これにより、最大能力での除湿暖房運転が行われる。このとき、エバ後温度センサ２４によって検出される温度が目標吹出温度に応じた値となるように、電動コンプレッサ７の回転数が制御される。
【００３９】
一方、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ５を境界として、吸込空気温度および目標吹出温度がラインＬ１，Ｌ２とラインＬ５とに挟まれる範囲に含まれるときには、ＰＴＣヒータ１２の出力が最高出力の半分の出力に制限されて、ＰＴＣヒータ１２に電力が供給されるとともに、電動コンプレッサ７に電力が間欠的に供給されて、電動コンプレッサ７が間欠駆動される。これにより、能力が抑制された除湿暖房運転が行われる。
【００４０】
なお、Ａ／Ｃスイッチ２５がオフにされているときには、電動コンプレッサ７は駆動されない。
【００４１】
以上のように、電動コンプレッサ７に電力が供給されると、電動コンプレッサ７が作動し、冷媒が冷媒循環路６を流通する。そして、冷媒循環路６を流通する冷媒により、エバポレータ４が冷却される。このとき、空調ダクト２を流通する送風は、エバポレータ４を通過することによって冷却および除湿される。
【００４２】
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、温水循環路９を流通する温水が加熱され、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を流通する送風は、ヒータコア５を通過することによって加熱される。
【００４３】
そのため、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２の両方に電力が供給されることにより、除湿暖房運転が行われ、空調ダクト２から乾燥した温風が吹き出される。この除湿暖房運転時には、空調ダクト２に吸い込まれる空気の温度である吸込空気温度が検出されるとともに、空調ダクト２から吹き出される送風の目標吹出温度が設定される。そして、吸込空気温度に対して目標吹出温度が所定温度以上（前述の構成では、２０℃以上）に高くならない限り、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２に供給される電力が制限される。
【００４４】
電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２に供給される電力が制限されることにより、電力消費を抑制することができる。
【００４５】
目標吹出温度が吸込空気温度から所定温度以上に大きく離れている場合に限っては、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２に供給される電力が制限されず、最大の除湿暖房能力が発揮される。そのため、車室内の運転者や同乗者が除湿暖房の効きが悪いとの不満を抱くことを回避できる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００４７】
たとえば、吸込空気温度に対して目標吹出温度が所定温度以上に高くならない限り、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２に供給される電力が制限されるとしたが、電動コンプレッサ７およびＰＴＣヒータ１２の一方に供給される電力のみが制限されてもよい。この場合においても、除湿暖房運転時の電力消費を抑えることができる。
【００４８】
また、図２に示されるマップは、単なる一例であり、電気自動車の車種、電気自動車の使用地域などに応じて適宜変更されるとよい。
【００４９】
その他、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】
【００５０】
１    空調システム
２    空調ダクト
４    エバポレータ
５    ヒータコア
６    冷媒循環路（冷媒流路）
７    電動コンプレッサ
９    温水循環路（温水流路）
１２  ＰＴＣヒータ
２１  ＥＣＵ（目標吹出温度設定手段、電力制限手段）
２２  外気温センサ（吸込温度検出手段）
２３  内気温センサ（吸込温度検出手段）
【図１】
2013203252.tif 000003
【図２】
2013203252.tif 000004