(57)【要約】【課題】車室内の空調のための送風を利用して、車室内の温度調整に影響を与えずに、電源を良好に冷却することができる、電源システムを提供する。【解決手段】空調ダクト１１内におけるエバポレータ１３よりも車室側の位置に、補助電源４が配置されている。そのため、エバポレータ１３通過後の冷風により、充放電に伴って発熱する補助電源４を冷却することができる。そして、補助電源４の充放電に伴う発熱量に基づいて、車室内の温度が設定温度に近づくように、冷媒循環路１５に冷媒を循環させるコンプレッサ１６の駆動が制御される。【選択図】図１
2016011051.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、
前記空調ダクト内に配置され、前記空調ダクトを流通する送風を冷却するエバポレータと、
前記エバポレータに冷媒を供給するコンプレッサと、
前記空調ダクト内における前記エバポレータよりも送風の流通方向の下流側の位置に配置され、充放電可能な電源と、
前記車室内の温度を設定する内気温設定手段と、
前記車室内の温度を検出する内気温検出手段と、
前記電源の充放電に伴う発熱量を取得する発熱量取得手段と、
前記内気温検出手段による検出温度、前記内気温設定手段による設定温度および前記発熱量取得手段により取得される発熱量に基づいて、前記内気温検出手段による検出温度が前記内気温設定手段による設定温度に近づくように、前記コンプレッサの駆動を制御する制御手段と
を含む、電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電源を含むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の自動車などの車両では、従来よりも高効率および高出力のオルタネータを搭載して、通常走行中のオルタネータの発電動作を停止し、減速時にオルタネータを発電動作させて、その発電電力をオーディオなどの電装品に供給することにより、燃費を向上させる技術が採用され始めている。この技術を採用した車両には、補機電池として搭載されている鉛電池が大電力の充放電に不向きであるなどの理由から、オルタネータの発電電力を蓄えておくために、鉛電池からなる補機電池に加えて、大電力を充放電可能なリチウムイオン電池やキャパシタなどの補助電源が搭載されている。
【０００３】
補助電源は、充放電に発熱を伴い、高温により劣化する。そのため、補助電源の温度を制御する必要がある。たとえば、車両に搭載されている空調装置を利用して、補助電源の温度を制御することが提案されている。この提案に係る構成では、エバポレータよりも送風の流通方向の下流側において、送風が流通する空調ダクトから冷却ダクトが分岐して設けられている。冷却ダクトの先端は、補助電源が収容されたフレームに接続されている。空調ダクトと冷却ダクトとの分岐部分には、空調ダクトから冷却ダクトに分流する冷風（エバポレータ通過後の送風）の風量を調整するためのダンパ（ドア）が設けられている。そして、フレーム内の温度に応じて、ダンパの開度を調整することにより、補助電源の温度が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−４００８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、空調ダクトを流通する冷風を冷却ダクトに分流させると、空調ダクトから車室内に供給される冷風の風量が低下するので、車室内の温度調整に影響を与えるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、車室内の空調のための送風を利用して、車室内の温度調整に影響を与えずに、補助電源などの電源を良好に冷却することができる、電源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】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電源システムは、車室内に供給される送風が流通する空調ダクトと、空調ダクト内に配置され、空調ダクトを流通する送風を冷却するエバポレータと、エバポレータに冷媒を供給するコンプレッサと、空調ダクト内におけるエバポレータよりも送風の流通方向の下流側の位置に配置され、充放電可能な電源と、車室内の温度を設定する内気温設定手段と、車室内の温度を検出する内気温検出手段と、電源の充放電に伴う発熱量を取得する発熱量取得手段と、内気温検出手段による検出温度、内気温設定手段による設定温度および発熱量取得手段により取得される発熱量に基づいて、内気温検出手段による検出温度が内気温設定手段による設定温度に近づくように、コンプレッサの駆動を制御する制御手段とを含む。
【０００８】
この構成によれば、電源が空調ダクト内におけるエバポレータよりも送風の流通方向の下流側の位置に配置されているので、エバポレータ通過後の冷風により、充放電に伴って発熱する電源を冷却することができる。そのため、電源が高温に昇温することを抑制できる。その結果、電源が高温により劣化することを抑制でき、電源の寿命を延ばすことができる。また、電源の温度を適正に保つことができるので、電源の性能（出力）を良好に発揮することができる。
【０００９】
電源の充放電に伴う発熱量が取得され、その発熱量に基づいて、車室内の温度が設定温度に近づくように、コンプレッサの駆動が制御される。
【００１０】
車室内の温度が設定温度よりも高いときには、たとえば、エバポレータ通過後の冷風が電源の発熱量を吸収し、かつ、車室内に吹き出される冷風により車室内の温度が低下するように、コンプレッサの駆動（コンプレッサのオフ時間に対するオン時間の割合）が制御される。電源の表面温度や電源の周囲の雰囲気温度は、電源の充放電に伴う発熱量の変化に対して遅れて変化する。そのため、電源の発熱量に基づくコンプレッサ制御では、電源の表面温度または雰囲気温度に基づくコンプレッサ制御と比較して、優れた応答性を発揮することがき、車室内の温度を設定温度に精度よく調整することができる。
【００１１】
一方、車室内の温度が設定温度よりも低いときには、電源がヒータとして利用され、エバポレータ通過後の送風または冷風が電源の熱を奪って、車室内に吹き出される温風により車室内の温度が上昇するように、コンプレッサの駆動が制御される。そのため、空調ダクト内に配設されるヒータコアおよび／またはヒータを省略して、車室内の空調のための装備に要するコストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車室内の空調のための送風を利用して、車室内の温度調整に影響を与えずに、電源を良好に冷却することができる。その結果、電源が高温により劣化することを抑制でき、電源の寿命を延ばすことができる。また、電源の温度を適正に保つことができるので、電源の性能を良好に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源システムが搭載された車両の要部の構成を示す図である。
【図２】車両の電気的構成の要部を示すブロック図である。
【図３】補助電源のＩ−Ｖ特性（電流−電圧特性）の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る電源システムが搭載された車両１の要部の構成を示す図である。
【００１６】
車両１は、エンジン（図示せず）を動力源とする自動車である。
【００１７】
エンジンに付随して、オルタネータ２が設けられている。オルタネータ２は、ロータ（回転軸）、ステータおよびレクチファイアなどを備える構成であり、ロータとエンジンの出力軸との間で動力を伝達可能に設けられている。ロータコイルに励磁電流が供給されている状態で、ロータが回転すると、ステータコイルに電磁誘導による電流が流れる。ステータコイルを流れる電流は、レクチファイアにより、直流電流に変換されて出力される。
【００１８】
車両１には、補機電池３および補助電源４が搭載されている。補機電池３は、鉛電池からなる。補助電源４は、リチウムイオン電池、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池またはキャパシタからなる。補機電池３および補助電源４の各プラス端子は、配線５を介して、オルタネータ２のプラス端子と電気的に接続されている。オルタネータ２、補機電池３および補助電源４の各マイナス端子は、アースに接続されている。
【００１９】
また、車両１には、車室内の空調のための空調システム６が搭載されている。
【００２０】
空調システム６は、空調ダクト１１と、空調ダクト１１を車室内に向けて流れる送風を生成するブロワ１２と、空調ダクト１１を流れる送風を冷却するためのエバポレータ１３とを含む。
【００２１】
空調ダクト１１の入口には、空調ダクト１１内に車室外の空気を取り込む外気導入と空調ダクト１１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切替ダンパ１４が設けられている。空調ダクト１１の出口は、車室内に送風（空調風）を供給するための吹出口に接続されている。
【００２２】
エバポレータ１３は、空調ダクト１１内に配置されている。エバポレータ１３には、冷媒循環路１５が接続されている。冷媒循環路１５には、コンプレッサ１６およびコンデンサ１７が介装されている。
【００２３】
コンプレッサ１６が駆動されると、コンプレッサ１６で圧縮された冷媒がコンデンサ１７に供給される。コンデンサ１７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１７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１７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１３に噴射されることにより、エバポレータ１３が冷却される。
【００２４】
ブロワ１２による送風は、エバポレータ１３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１１内を車室内に向けて流れる。
【００２５】
そして、空調ダクト１１内におけるエバポレータ１３よりも車室側（送風の流通方向の下流側）の位置に、補助電源４が配置されている。具体的には、通常の空調システム（ＨＶＡＣ：Heating, Ventilation and Air Conditioning）では、空調ダクト内におけるエバポレータよりも車室側の位置に、ヒータコアが配置されているが、空調システム６では、そのヒータコアが取り外されて、その位置に、補助電源４が配置されている。そして、ヒータコアにエンジンからの温水を流通させる配管１８に、補助電源４のプラス端子に接続される配線５およびマイナス端子をアースに接続する配線１９が通されている。
【００２６】
補助電源４は、その充放電に発熱を伴う。エバポレータ１３からの冷風により、充放電に伴って発熱する補助電源４が冷却され、その一方で、補助電源４を通過する冷風（送風）が加熱される。これにより、ブロワ１２による送風は、エバポレータ１３および補助電源４を順に通過することにより適温となって、吹出口から車室内に吹き出される。
【００２７】
図２は、車両１の電気的構成の要部を示すブロック図である。図３は、補助電源４のＩ−Ｖ特性（電流−電圧特性）の一例を示すグラフである。
【００２８】
車両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。
【００２９】
ＥＣＵ２１には、オルタネータ２およびコンプレッサ１６が制御対象として接続されている。
【００３０】
また、ＥＣＵ２１には、車室外の空気の温度（外気温）を検出する外気温センサ２２、車室内の空気の温度（内気温）を検出する内気温センサ２３、エバポレータ１３を通過した直後の送風の温度を検出するエバポレータ出口温度センサ２４、車室内に配置されたエアコンパネル２５に設けられている各種スイッチなどが接続されている。ＥＣＵ２１には、外気温センサ２２、内気温センサ２３およびエバポレータ出口温度センサ２４の各検出信号が入力され、エアコンパネル２５の各種スイッチが操作されると、その操作に応じた信号が入力される。エアコンパネル２５には、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が含まれる。さらに、ＥＣＵ２１には、補助電源４に入出力される電流値および補助電源４の端子電圧が入力されるようになっている。
【００３１】
ＥＣＵ２１は、補助電源４に入出力される電流量を監視し、補助電源４の充電率であるＳＯＣ（State Of Charge）を繰り返し演算する。
【００３２】
ＥＣＵ２１は、車室内の空調（温度制御）のために、補助電源４のＳＯＣ、外気温センサ２２により検出される外気温、内気温センサ２３により検出される内気温、エバポレータ出口温度センサ２４により検出される送風温度および温度設定スイッチ２６の操作により設定された設定温度に基づいて、コンプレッサ１６の駆動を制御する。
【００３３】
具体的に、ＥＣＵ２１のメモリには、補助電源４の開回路電圧Ｖ０が記憶されている。開回路電圧Ｖ０は、補助電源４のＳＯＣに応じて変化するので、ＥＣＵ２１のメモリには、たとえば、補助電源４のＳＯＣに対応する開回路電圧Ｖ０がマップの形態で記憶されている。ＥＣＵ２１は、現在のＳＯＣに対応する開回路電圧Ｖ０を取得する。
【００３４】
その後、ＥＣＵ２１は、補助電源４の充電または放電による発熱量Ｗを演算する。補助電源４の充電時には、図３に示されるように、補助電源４の端子電圧と開回路電圧Ｖ０とに電圧差ΔＶ１が生じるので、その電圧差ΔＶ１に補助電源４に入力される電流値（絶対値）を乗じることにより、発熱量Ｗを求める。また、補助電源４の放電時には、補助電源４の端子電圧と開回路電圧Ｖ０とに電圧差ΔＶ２が生じるので、その電圧差ΔＶ２に補助電源４に入力される電流値（絶対値）を乗じることにより、発熱量Ｗを求める。
【００３５】
また、ＥＣＵ２１は、内気温センサ２３により検出される内気温および温度設定スイッチ２６の操作により設定された設定温度に基づいて、吹出口から車室内に吹き出される送風の目標温度を設定し、その目標温度と内気温との温度差ΔＴと空気の比熱Ｃとブロワ１２による送風量とを乗じることにより、吹出口から車室内に吹き出される送風の目標熱量Ｑを求める。
【００３６】
そして、ＥＣＵ２１は、送風がエバポレータ１３を通過する際に、発熱量Ｗと目標熱量Ｑとの合計熱量（Ｗ＋Ｑ）がその送風に与えられるように、コンプレッサ１６のオフ時間に対するオン時間の割合を変更する。その結果、吹出口から車室内に吹き出される送風により、車室内の温度（内気温）が温度設定スイッチ２６の操作により設定された設定温度に近づく。
【００３７】
以上のように、補助電源４が空調ダクト１１内におけるエバポレータ１３よりも車室側の位置に配置されているので、エバポレータ１３通過後の冷風により、充放電に伴って発熱する補助電源４を冷却することができる。そのため、補助電源４が高温に昇温することを抑制できる。その結果、補助電源４が高温により劣化することを抑制でき、補助電源４の寿命を延ばすことができる。また、補助電源４の温度を適正に保つことができるので、補助電源４の性能（出力）を良好に発揮することができる。
【００３８】
補助電源４の充放電に伴う発熱量Ｗが取得され、その発熱量Ｗに基づいて、車室内の温度が設定温度に近づくように、コンプレッサ１６の駆動が制御される。
【００３９】
その制御により、車室内の温度が温度設定スイッチ２６の操作により設定された設定温度よりも高いときには、エバポレータ１３を通過した後の冷風が補助電源４の発熱量Ｗを吸収し、かつ、車室内に吹き出される冷風が車室内の温度を設定温度に向けて低下させる。補助電源４の表面温度や補助電源４の周囲の雰囲気温度は、補助電源４の充放電に伴う発熱量Ｗの変化に対して遅れて変化する。そのため、補助電源４の発熱量Ｗに基づくコンプレッサ制御では、補助電源４の表面温度または雰囲気温度に基づくコンプレッサ制御と比較して、優れた応答性を発揮することがき、車室内の温度を設定温度に精度よく調整することができる。
【００４０】
一方、車室内の温度が設定温度よりも低いときには、補助電源４がヒータとして機能し、エバポレータ１３を通過した後の送風または冷風が補助電源４の熱を奪って昇温し、その昇温した送風が車室内に吹き出されることにより、車室内の温度が設定温度に向けて上昇する。そのため、空調ダクト１１内からヒータコアおよびヒータを省略することができ、空調システム６のコストの低減を図ることができる。
【００４１】
なお、補助電源４の温度が低いために、空調システム６が十分な暖房性能を発揮できないときには、オルタネータ２をモータとして動作させて、エンジンアシストを行うことにより、補助電源４の放電を促進させて、補助電源４の発熱量を増大させてもよい。
【００４２】
車両１が車室内の暖房が不要な熱帯地域などで流通する場合、空調システム６には、ヒータコアおよびヒータが備えられていないが、空調ダクト１１内に補助電源４が配置されているので、エバポレータ１３が送風に与える熱量と補助電源４の充放電に伴う発熱量Ｗとが等しくなるように、コンプレッサ１６の駆動が制御されることにより、空調システム６をデフロスタ（デミスタ、デフォッガ）として機能させることができる。よって、空調システム６のコストの増大を招くことなく、車両にデフロスタを搭載することができる。
【００４３】
しかも、補助電源４が空調ダクト１１内に配置されるので、補助電源４を設置するスペースを別途設ける必要がない。その結果、車両における各種の部品のレイアウトの自由度を増すことができる。
【００４４】
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。
【００４５】
たとえば、空調ダクト１１内におけるエバポレータ１３よりも車室側の位置に、ヒータが補助電源４と並列に設けられて、補助電源４の温度が低いときには、送風の加熱にヒータの発熱が利用されてもよい。
【００４６】
また、図１に示されるように、エバポレータ１３と補助電源４との間に、エアミックスダンパ３１が設けられて、エアミックスダンパ３１の位置により、補助電源４を通過する送風量と補助電源４を通過しない送風量とが調整されてもよい。
【００４７】
また、前述の実施形態では、送風がエバポレータ１３を通過する際に、発熱量Ｗと目標熱量Ｑとの合計熱量（Ｗ＋Ｑ）がその送風に与えられるように、コンプレッサ１６のオフ時間に対するオン時間の割合を変更するとしたが、エバポレータ１３を通過する送風に与えられる熱量は、その送風の流量によっても変わるので、ブロワ１２による送風量が変更されてもよい。
【００４８】
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】
【００４９】
４      補助電源（電源）
１１    空調ダクト
１３    エバポレータ
１６    コンプレッサ
２１    ＥＣＵ（発熱量取得手段、制御手段）
２３    内気温センサ（内気温検出手段）
２６    温度設定スイッチ（内気温設定手段）
【図１】
2016011051.tif 000003
【図２】
2016011051.tif 000004
【図３】
2016011051.tif 000005