(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと駆動用モータとで駆動されるハイブリッド車にあって車室内の室内熱交換器と室外熱交換器との間で冷媒ループを形成しかつ上記室内熱交換器の空気ダクト下流にエンジン冷却水が循環されるヒータコアを有するものにおいて、
設定温度と車室内検出温度との偏差に応じて上記冷媒ループの圧縮機容量を変化させる第１の系に、上記ヒータコアの所定値以上の検出温度に応じて上記偏差を小さくする第２の系を加えたことを特徴とする電気自動車用暖房運転制御装置。
【請求項２】
上記第１の系では設定温度と現在の車室内検出温度とから得られる今回の差分、及び前回の差分よりファジイ演算で第１の操作量を求め、上記第２の系では上記ヒータコアの現在の検出温度と基準値とから第２の操作量を求め、上記第１の操作量に第２の操作量を加味して上記圧縮機の回転数を加減したことを特徴とする請求項１記載の電気自動車用暖房運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車、特にエンジンとモータとにより駆動されるハイブリッド車にあって、空調機のヒータコアと冷媒ループの圧縮機を有効にかつ効率良く運転して熱衝撃や暖房温度の急変を防止したものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、開発されている電気自動車のうち、エンジン駆動とモータ駆動とを使用するハイブリッド車にあっては、モータ駆動の場合にはエンジンを停止しまたエンジン駆動の場合にはモータを停止するという駆動方式を採用する。殊に、高効率駆動のためにはアイドリング時等の低回転数域ではモータ駆動、高回転数域にてエンジン駆動を行なっている。
【０００３】
他方、車両には一般に車室の空調機が備えられ、室内熱交換器と室外熱交換器とを冷媒ループにてつなぎ、冷媒の相変化を利用したヒートポンプとして車室内の冷暖房を行なうという空調機が備えられる。
この場合、冷媒ループには圧縮機が必要であり、動力により圧縮機を駆動する必要が生ずる。
【０００４】
また、車室の空調機としては、前述の室内熱交換器が備えられた空気ダクトの下流にヒータコアが備えられ、このヒータコアにエンジン冷却水を循環してヒータコアを加熱し暖房を行なうという手段もある。
【０００５】
したがって、車室の暖房を行なうに当っては、冷媒ループの圧縮機を駆動して室内熱交換器にて行なう場合と、エンジン駆動時にヒータコアにより行なう場合との二系統が存在する。
【０００６】
ここにおいて、従来では車室の暖房に当り、車室の温度を検出して設定値との偏差を採り、この偏差に従って圧縮機回転数を決めることが一般に行なわれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハイブリッド車にあっては、モータ駆動とエンジン駆動とを切換えて運転が行なわれており、エンジン駆動を行なわない場合にはヒータコアによる加熱は行なわれない。
したがって、モータ駆動とエンジン駆動とが切替る場合、ヒータコアによる放熱が大きい場合には急激な空気加熱が行なわれ、設定値以上の高温状態となる場合がある。
つまり、ヒータコアによる温度が圧縮機による温度制御系に急に加わることがあり熱衝撃となって、暖房温度の急変をもたらす。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑み、熱衝撃を防止するようにした電気自動車用暖房運転制御装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明は、次の発明特定事項を有する。
（１）第１の発明は、エンジンと駆動用モータとで駆動されるハイブリッド車にあって車室内の室内熱交換器と室外熱交換器との間で冷媒ループを形成しかつ上記室内熱交換器の空気ダクト下流にエンジン冷却水が循環されるヒータコアを有するものにおいて、
設定温度と車室内検出温度との偏差に応じて上記冷媒ループの圧縮機容量を変化させる第１の系に、上記ヒータコアの所定値以上の検出温度に応じて上記偏差を小さくする第２の系を加えたことを特徴とする。
【００１０】
（２）第２の発明は、第１の発明にあって、上記第１の系では設定温度と現在の車室内検出温度とから得られる今回の差分、及び前回の差分よりファジイ演算で第１の操作量を求め、上記第２の系では上記ヒータコアの現在の検出温度と基準値とから第２の操作量を求め、上記第１の操作量に第２の操作量を加味して上記圧縮機の回転数を加減したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここで、図１〜図４を参照して本発明の実施の形態の一例について説明する。
図１は、ハイブリッド車における熱システムのレイアウトを示す平面図である。
図１に示すハイブリッド車２１は所謂パラレル式のハイブリッド車であり、車両後部にはエンジン２２が搭載され、車両前部には駆動用モータ等からなるドライブユニット２３が搭載されている。また、車両後部にはトランスミッション３８、バッテリ２４及び発電機２５が搭載され、車両前部にはインバータ２６が搭載されている。
【００１２】
従って、このハイブリッド車２１では、後輪２７はトランスミッション３８を介してエンジン２２により回転駆動され、前輪２８はドライブユニット２３により回転駆動される。ドライブユニット２３の駆動用モータは、バッテリ２４からインバータ２６を介して電力が供給されると共に、このインバータ２６等によって回転速度等が制御されるようになっている。また、エンジン２２の作動時には、発電機２５がエンジン２２により回転駆動されて発電し、この発電電力がバッテリ２４に供給されて充電されると共にインバータ２６を介して駆動用モータにも供給されるようになっている。
【００１３】
また、このハイブリッド車２１には、図１に示すように熱システムの各コンポーネントが次のように配置されている。
【００１４】
車室の冷暖房を行なう車両用空調装置の冷媒ループ内において、室内熱交換器２９、ヒータコア３０及びブロア（モータ駆動）３１は、車室３２の前方に配置されている。そして、車両用空調装置の室外熱交換器３３は車両走行時に負圧となる車両側面後部に沿って配置されており、排気孔３５は車両側面後部に設けられている。また、室外熱交換器３３の内側には、モータ３４ａによって回転駆動される送風機３４が配置されている。従って、送風機３４により室外熱交換器３３に送風された空気は、排気孔３５から車両側面後部の外側に排出される。なお、送風機３４による空気の吸入方向は、暖房運転時にエンジン２２やバッテリ２４等の排熱を有効に利用するため、暖房運転時と冷房運転時とで切り換えるようになっている。
【００１５】
更に、図１にあって、車両用空調装置の圧縮機３６はエンジン２２の近傍に配置されており、エンジン２２や圧縮機用モータ３７によって選択的に回転駆動される。
【００１６】
また、冷媒ループではないが、冷却水ループが別に備えられており、車両後部には、エンジン用ラジエータ（熱交換器）３９が配置されると共に、このエンジン用ラジエータ３９に隣接して送風機４０（モータ４０ａによって回転駆動される）が配置されている。車両前部には、電気機器用ラジエータ（熱交換器）４１とバッテリ用ラジエータ（熱交換器）４２とが隣接して配置されると共に、バッテリ用ラジエータ４２に隣接して送風機４３（モータ４３ａによって回転駆動される）が配置されている。また、車両後端には、モータ４５によって開閉するシャッタ４４が設けられている。
【００１７】
図２は熱システムの系統図を示している。図２中、太線は冷媒ループ、細線は冷却水（ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等）ループである。
【００１８】
車両用空調装置の冷媒ループＡは、ヒートポンプとして作用するものであり、四方弁５１によって冷媒の流路を切り換えることにより、冷房運転時と暖房運転時とを行うようになっている。
【００１９】
即ち、冷房運転時には、冷媒が圧縮機３６、四方弁５１、室外熱交換器３３、絞り弁５２、室内熱交換器２９、四方弁５１、アキュムレータ５３、圧縮機３６の順に流れる。このときには室内熱交換器２９が吸熱器（エバポレータ）、室外熱交換器３３が放熱器（コンデンサ）となり、車室３２内は冷房される。一方、暖房運転時には、冷媒が圧縮機３６、四方弁５１、室内熱交換器２９、絞り弁５２、室外熱交換器３３、四方弁５１、アキュムレータ５３、圧縮機３６の順に流れる。このときには室外熱交換器３３が吸熱器（エバポレータ）、室内熱交換器２９が放熱器（コンデンサ）となり、車室３２内が暖房される。
【００２０】
冷却水ループとしては、エンジン冷却水ループＢ、バッテリ冷却水ループＣ及び電気機器冷却水ループＤが設けられている。
【００２１】
これらのうち、エンジン冷却水ループＢでは、ポンプ５４によってエンジン冷却水が主にエンジン２２とエンジン用ラジエータ３９との間で循環すると共に、エンジン冷却水の一部が、絞り弁５５を介して車両用空調装置のヒータコア３０にも流れ、且つ、絞り弁５６を介してバッテリ暖機用熱交換器５７にも流れるようになっている。なお、エンジン２２からエンジン用ラジエータ３９までのエンジン冷却水通路には、絞り弁５６及びバッテリ暖機用熱交換器５７をバイパスする別の絞り弁６５が設けられており、この絞り弁６５と絞り弁５６との間の流量調節を行うことによってバッテリ暖機用熱交換器５７での放熱調節が可能となっている。
【００２２】
バッテリ冷却水ループＣでは、バッテリ２４を冷却する場合と暖機する場合とでバッテリ冷却水の流れが切り換えられる。即ち、バッテリ２４を冷却する場合には、バッテリ用ラジエータ４２をバイパスする絞り弁５８は閉じ且つ絞り弁５９は開けた状態で、ポンプ６０によってバッテリ冷却水がバッテリ２４とバッテリ用ラジエータ４２との間で循環する。なお、このときには絞り弁５６を閉じてエンジン冷却水がバッテリ暖機用熱交換器５７に流れないようにする。一方、バッテリ２４を暖機する場合には、絞り弁５６を開けてエンジン冷却水がバッテリ暖機用熱交換器５７に流れるようにすると共に絞り弁５８を開け且つ絞り弁５９を閉じた状態で、ポンプ６０によってバッテリ冷却水が、バッテリ用ラジエータ４２をバイパスし、バッテリ２４とバッテリ暖機用熱交換器５７との間で循環する。なお、バッテリ暖機用熱交換器５７の放熱調整は、絞り弁５６と絞り弁６５との間の流量調節によって行われる。
【００２３】
電気機器冷却水ループＤでは、ポンプ６２によって電気機器冷却水が各種の電気機器（ドライブユニット等）６１と電気機器用ラジエータ４１との間で循環する。
【００２４】
このようにして、車両用空調装置では室内熱交換器２９（冷媒ループＡ）による冷暖房及びエンジン冷却水（ヒータコア３０）による暖房が行われ、エンジン冷却水ループＢではエンジン冷却、バッテリ冷却水ループＣではバッテリ冷却及びエンジン冷却水によるバッテリ暖機、電気機器冷却水ループＤでは電気機器冷却が行われることになる。
【００２５】
さて、このような構造を有するハイブリッド車にあって、空調機の空気ダクト内に備えられた冷媒ループＡを構成する室内熱交換器２９とその下流に備えられたヒータコア３０とは、図３に示す如き制御ブロックにて接続されている。すなわち、図３の制御系統図で加え合せ点７０にて車室の設定温度（設定値）Ｔasと現在の車室内検出温度Ｔａとの差分Ｅrrを採り、この差分に見合う操作量が操作量演算器７１にて算出され、この操作量演算器７１の出力によりインバータの電源周波数設定器７２が制御され、この設定周波数にて圧縮機３６が駆動される。つまり、前述した差分Ｅrrに応じた圧縮機容量にて運転されることになり、室内熱交換器２９にてその容量に応じた放熱が行なわれる。
【００２６】
この場合操作量演算器７１の出力側には、加え合せ点７５が備えられ、ヒータコア３０による温度Ｔｃが変換器７３にて変換されて加え合される。なお、ヒータコア３０へは水温制御装置７４によるエンジン冷却水が循環される。
【００２７】
ここにおいて、ヒータコア３０による温度Ｔｃに基づいて変換器７３より操作量Ｘ２が算出され、また差分Ｅrrに基づく操作量Ｘ１が算出されるので、電源周波数設定器７２にはこの操作量Ｘ１とＸ２とが加算された値が入力され、その値に基づき電源周波数が設定される。
【００２８】
すなわち、例えばエンジン駆動からモ−タ駆動に切り替わった状態でエンジン冷却水が一定温度以上ある時、ヒータコア３０より放熱が行なわれヒータコア温度Ｔｃとなっているときには、その温度Ｔｃに基づく操作量Ｘ２が変換器７３にて算出され、この操作量Ｘ２にてＸ１を減少させて電源周波数設定器７２への入力をＸ１よりも小さいＸ１−Ｘ２の操作量にて周波数設定を行なおうとするものである。つまり、ヒータコア３０による放熱分だけ圧縮機３６の容量を下げるようにしている。こうして圧縮機３６の駆動に当っては、ヒータコア３０の所定値以上の温度Ｔｃが設定値Ｔasと車室内検出温度Ｔａとの差分Ｅrrに加味される。
【００２９】
ここで、図４を参照して図３の制御系統図に沿った制御フローを説明する。車室内の温度Ｔａを検出し設定温度Ｔasとの間で差分Ｅrr(n) をとる。操作量演算器７１では前回時刻の差分Ｅrr(n-1) を記憶手段にて記憶し、この差分Ｅrr(n-1) と今回の差分Ｅrr(n) とから微分値を求めて差分の趨勢を求めると共に今回の差分Ｅrr(n) にてファジイ演算を行ない、メンバーシップ関数による推論を行なって偏差分の操作量Ｘ１を得る。
つまり、Ｘ１＝Ｆ（Ｅrr(n) ，ｄＥrr(n) ／ｄｔ）を求める。
【００３０】
他方、ヒータコア３０の温度Ｔｃの検出により変換器７３では、例えば基準値（暖房時一般に設定される最低基準温度：例えば１８℃など）Ｔo とヒータコア温度Ｔｃとの差分を採り係数ｐを掛けて操作量Ｘ２を得る。つまり、ヒータコア温度の温度分担分を操作量Ｘ２として得るものである。
【００３１】
この結果、操作量Ｘはファジイ制御による操作量Ｘ１とヒータコア分担分Ｘ２とを減算することにより、圧縮機の最終的な操作量Ｘが定まり、今回の圧縮機容量Ｇ＝Ｈ(x) を得ている。更に、ヒータコア３０の放熱にて車室内検出温度が上がり過ぎる場合には運転停止命令が出力され、圧縮機３６の運転が停止される。
【００３２】
なお、この圧縮機容量Ｇ(x) の変化は、図３に示す圧縮機３６のインバータの電源周波数を制御することにより、圧縮機の回転速度が変り、単位時間当りの冷媒循環量、すなわち加熱量が変ることであるが、別の方策として圧縮機の吐出量をバイパスすることにより制御する場合には、バイパス通路の開度を制御する機器の変位量を制御し、バイパス量を制御することになる。
【００３３】
上述の図４の説明ではファジイ制御を基にして適用したものであるが、一般に行なわれているいわゆるＰＩＤ制御においても適用することができ、この場合、演算器のＸ１の演算は次式によって行なわれる。
【数１】
0003950224.tif 000002
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次の効果を有する。
設定温度と車室内検出温度との偏差に応じて冷媒ループの圧縮機容量を変化させる第１の系に、ヒータコアの所定値以上の検出温度に応じて上記偏差を小さくする第２の系を加えたことにより、暖房運転の熱源切り替えに伴う熱発生手段の熱衝撃や暖房温度の急変を防止することができる。
また、上記第１の系では設定温度と現在の車室内検出温度とから得られる今回の差分、及び前回の差分よりファジイ演算で第１の操作量を求め、上記第２の系では上記ヒータコアの現在の検出温度と基準値とから第２の操作量を求め、上記第１の操作量に第２の操作量を加味して上記圧縮機の回転数を加減したことにより、車両内温度の趨勢をも加味した上での温度急変を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド車における熱システムの一例のレイアウトを示す平面図。
【図２】本発明によるハイブリッド車における熱システムの一例の系統概略図。
【図３】空調装置の制御系統図。
【図４】温度制御フローチャート。
【符号の説明】
２２  エンジン
２９  室内熱交換器
３０  ヒータコア
３３  室外熱交換器
３６  圧縮機
３７  圧縮機用モータ
７０，７５  加え合せ点
７１  操作量演算器
７２  電源周波数設定器
７３  変換器
【図１】
0003950224.tif 000003
【図２】
0003950224.tif 000004
【図３】
0003950224.tif 000005
【図４】
0003950224.tif 000006