CN107107710A - 车辆空气调节控制装置 - Google Patents

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Abstract

车辆(10)具备发动机(11)、通过发动机被驱动而发电的发电机(17)以及利用发电机的发电电力来充电的高压电池(18)，在包括发动机的路径中使冷却水循环并利用发动机废热对冷却水进行加热来实施车室的供暖，另一方面，利用高压电池的电力进行热泵装置(40)中的加热来实施车室的供暖。混合动力ECU(33)具有车辆空气调节控制的功能，具备：主体温度获取装置，获取发动机主体温度；判定装置，基于发动机主体温度判定实施利用发动机废热进行的供暖和利用热泵装置进行的电供暖中的哪一个；以及供暖控制装置，基于所述判定结果选择性地实施发动机废热的供暖和电供暖。由此，能够高效地实施车室的供暖。

Description

车辆空气调节控制装置
关联申请的相互参照
本申请基于公开内容通过参照来编入本申请中的、2015年1月13日申请的日本专利申请2015-004091。
技术领域
本公开涉及一种车辆空气调节控制装置。
背景技术
已知在例如具有行驶用的发动机和马达的车辆中，通过用电加热装置对发动机冷却水进行加热，降低用于供暖的水温要求所带来的发动机启动的水温阈值，由此提高发动机停止频度来改善燃料消耗率。
另外，在专利文献1所记载的技术中，在具有以发动机为热源的第一供暖系统和以电池的电能为热源的第二供暖系统的混合动力车中，基于行驶要求和供暖要求，以使消耗能量(燃料消耗量)最小的方式选择第一供暖系统和第二供暖系统中的某一个来进行供暖。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4893475号公报
发明内容
近年，由于发动机轴效率、EV行驶能力的进化，供暖热不足变得更为严重，担心仅根据当前的行驶要求和供暖要求选择最优的供暖方法是不够的。
关于使用电能的电供暖而言，其本身并不是消耗燃料来产生供暖热，但是为了生成电能，需要消耗燃料。因此，仅根据行驶要求和供暖要求是难以选择最优的供暖的。另外，认为：为了使燃料消耗量最小，需要考虑发动机主体、作为热介质的发动机冷却水中的蓄热状态。认为在这一点上存在技术上的改善的余地。
本公开是鉴于上述情况而完成的，其主要目的在于提供一种能够高效地实施车室的供暖的车辆空气调节控制装置。
根据本公开的一个方式，车辆空气调节控制装置是应用于车辆来实施与该车辆中的空气调节有关的控制的车辆空气调节控制装置。车辆具备发动机、通过发动机被驱动而发电的发电机以及利用发电机的发电电力来充电的蓄电装置，在包括发动机的路径中使热介质循环并利用发动机的废热对热介质进行加热来实施车室的供暖，另一方面，利用蓄电装置的电力进行加热装置中的加热来实施车室的供暖。车辆空气调节控制装置具备：主体温度获取装置，获取发动机的主体温度；判定装置，基于由主体温度获取装置获取的主体温度，判定实施利用发动机的废热进行的供暖和利用加热装置进行的供暖中的哪一个；以及供暖控制装置，基于判定装置的判定结果，选择性地实施利用发动机的废热进行的供暖和利用加热装置进行的供暖。
若发动机的主体温度变化，则发动机的废热量(冷却损失)向增加侧或减少侧变化。具体地说，主体温度越高则废热量越增加。即，从发动机主体传递至热介质的热量增加，对于想要利用发动机废热的情况而言，成为有利的状况。另外，发动机主体除了热容量比较大(相比于例如冷却水等的热介质大)以外，不仅对于在当前的运转中产生的热，对于在过去的运转中产生的热也能够进行回收并蓄积。在该情况下，基于发动机的主体温度来掌握发动机的废热量，考虑该废热量来选择性地实施利用发动机的废热进行的供暖和利用电式加热装置进行的供暖，由此能够将发动机的废热适当地利用于车室的供暖。由此，能够高效地实施车室的供暖。
附图说明
图1是表示本公开的第一实施方式中的混合动力车的控制系统的概略图。
图2是表示第一实施方式中的车辆空气调节控制的处理过程的流程图。
图3是表示第一实施方式中的发动机输出、车速、温度基值的关系的图。
图4是表示第一实施方式中的发动机主体温度、外界空气温度、升温率的关系的图。
图5A是表示第一实施方式中的冷却水加热率、发电效率、COP相当值的关系的图。
图5B是表示第一实施方式中的发动机主体温度与冷却水加热率的关系的图。
图6是表示图2的子例程的流程图。
图7是表示第一实施方式中的水温、发动机主体温度、温水散热量的关系的图。
图8是表示第一实施方式中的供暖要求输出与冷却水流量的关系的图。
图9是表示第一实施方式中的供暖要求输出、冷却水流量、鼓风机风量的关系的图。
图10是用于说明第一实施方式中的空气调节控制处理的时序图。
图11是表示在本公开的第二实施方式中在EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图。
图12是表示在本公开的第三实施方式中在EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图。
图13是表示在本公开的第四实施方式中在EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图。
图14是表示在本公开的第五实施方式中在EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图。
图15是表示在本公开的变形例中混合动力车的控制系统的概略图。
图16是表示在本公开的变形例中混合动力车的控制系统的概略图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明用于实施本公开的多个方式。在各方式中有时对与之前的方式中说明的事项对应的部分附加同一参照符号来省略重复的说明。在各方式中仅说明结构的一部分的情况下，对于结构的其它部分能够应用先说明的其它方式。不仅仅是各实施方式中具体明示了能够进行组合的部分彼此的组合，只要在组合中不特别地存在障碍，则即使不明示也能够将实施方式彼此部分地进行组合。
(第一实施方式)
下面，基于附图来说明将本公开具体化的实施方式。在本实施方式中具体化为如下控制系统：在具备发动机(内燃机)和马达(电动机)来作为车辆行驶的动力源的混合动力车中，该控制系统在利用发动机和马达的一方或两方的车辆行驶时实施各种控制。
首先，基于图1来说明混合动力车的控制系统的概略结构。在车辆10中，作为动力源搭载有发动机11和电动发电机(以下称为MG)12。发动机11的输出轴的动力经由MG 12被传递至变速机13，该变速机13的输出轴的动力经由差动齿轮机构14、车轴15等被传递至车轮16。发动机11是汽油发动机或柴油发动机。MG 12作为行驶用马达、发电机发挥功能。变速机13既可以是从多级的变速级中阶梯式地切换变速级的有级变速机，也可以是无级地变速的CVT(无级变速机)。
在将发动机11的动力传递到车轮16的动力传递路径中的发动机11与变速机13之间，以能够传递动力的方式连结有MG 12的旋转轴。此外，也可以在发动机11与MG 12之间(或者MG 12与变速机13之间)设置用于使动力传递断续的离合器(未图示)。
利用发动机11的动力来驱动的发电机17的发电电力被充入高压电池18(蓄电装置)。另外，对MG 12进行驱动的逆变器19连接于高压电池18，MG 12经由逆变器19而与高压电池18之间授受电力。发电机17经由DC-DC转换器20连接于低压电池21。高压电池18和低压电池21均是能够进行充放电(能够进行充电、放电)的电池。
车辆10具有EV模式、发动机模式、HV模式等作为行驶模式。EV模式是不使用发动机11的动力而仅使用MG 12的动力来进行车辆行驶的模式，发动机模式是仅使用发动机11的动力来进行车辆行驶的模式，HV模式是一边通过MG 12来辅助发动机11的动力一边进行车辆行驶的模式。
发动机11具有包括汽缸体、汽缸盖等的发动机主体，在该发动机主体形成有使作为热介质的冷却水流通的作为冷却水通路的水套11a。在水套11a上连接有包括冷却水配管等的冷却水回路23(循环回路)。在冷却水回路23中设置有作为供暖装置的加热器芯24、电动水泵25(电动泵)以及后述的热泵装置40的冷凝器42。利用低压电池21的电力来驱动电动水泵25，通过该电动水泵25，冷却水(温水)在发动机11与加热器芯24之间循环。在加热器芯24的附近，配置有产生温风或冷风的鼓风扇26，通过鼓风扇26的驱动，加热器芯24的供暖热被供给至车室。在冷却水回路23中设置有检测冷却水的温度的水温传感器27。此外，作为热介质，还能够使用冷却水以外的流体、例如冷却油。
另外，在车辆10中设置有电式热泵装置40来作为空气调节装置。热泵装置40具备将低温低压的气体制冷剂进行压缩来设为高温高压的气体制冷剂的电动压缩机41、使高温高压的气体制冷剂散出热来设为高压的液状制冷剂的冷凝器42(condenser)、使高压的液状制冷剂减压膨胀来设为低温低压的液状制冷剂的膨胀阀43以及使低温低压的液状制冷剂吸收热来设为低温低压的气体制冷剂的蒸发器44(evaporator)，它们通过制冷剂路径45连接来构成热泵装置40。电动压缩机41通过来自高压电池18的电力供给被驱动。
另外，热泵装置40具有空调ECU 46，当产生空气调节的要求时，空调ECU 46控制未图示的压缩机用的逆变器来对电动压缩机41进行驱动。
在热泵装置40被驱动的情况下，即在通过电动压缩机41的驱动来制冷剂在制冷剂路径45中循环的情况下，利用从冷凝器42放出的热，能够加热在冷却水回路23中流动的冷却水。在该情况下，通过由冷凝器42加热冷却水，能够实现加热器芯24对车室的供暖。
在此，在冷却水回路23中流动的冷却水通过来自发动机主体的热即随着发动机11的燃烧所产生的废热被加热，并且还通过热泵装置40的驱动被加热。因而，在要求车室的供暖、且冷却水的蓄热量不满足供暖要求的情况下，实施利用发动机废热进行的冷却水的加热或利用热泵装置40进行的冷却水的加热中的至少某一个。
由加速踏板传感器28检测加速踏板开度(加速踏板的操作量)，由变速器开关29检测变速杆的操作位置。并且，由制动开关30检测制动器操作的有无(或由制动器传感器检测制动器操作量)，由车速传感器31检测车速。
混合动力ECU 33(车辆空气调节控制装置)是综合地控制车辆整体的总括控制装置，读入上述的各种传感器、开关的输出信号来检测车辆的运转状态。混合动力ECU 33经由CAN等通信装置而与发动机ECU 34、MG-ECU 35、空调ECU 46之类的其它ECU连接，在各ECU中，能够相互共享控制信号、数据信号等各种信息。这些各ECU是以包括CPU、ROM、RAM等的微型计算机为主体来构成的，通过执行ROM中存储的各种控制程序来实施各种控制。
发动机ECU 34是控制发动机11的运转状态的控制装置，实施燃料喷射量的控制等。MG-ECU 35是控制逆变器19来控制MG 12、并且控制发电机17的控制装置。另外，MG-ECU35例如基于由电流传感器测量的高压电池18的充放电电流的测量值和预先规定的高压电池18的最大容量，计算表示高压电池18的蓄电状态的SOC(State of Charge)。具体地说，一边对电流传感器的测量值逐次进行累计，一边将SOC作为相对于电池的最大容量的比来进行计算。另外，空调ECU 46是控制供冷暖用的空气调节装置(电动水泵25、鼓风扇26、电动压缩机41)的控制装置。
混合动力ECU 33根据车辆10的运转状态对其它各ECU输出用于控制发动机11、MG12、发电机17、供冷暖用的空气调节装置(电动水泵25、鼓风扇26、电动压缩机41)等的指令信号等。混合动力ECU 33为了管理车辆的行驶和能量，对发动机ECU 34和MG-ECU 35输出转矩指令值、转速指令值，或者对空调ECU 46输出供暖要求。
另外，若发动机11的主体温度变化，则发动机11的废热量(冷却损失)向增加侧或减少侧变化。具体地说，发动机主体温度越高则废热量越增加。即，从发动机主体传递至冷却水的热量增加，对于想要利用发动机废热来实施车室的供暖的情况而言，成为有利的状况。另外，发动机主体除了热容量比较大(发动机热质量大于冷却水热质量)以外，不仅对于在当前的运转中产生的热，对于在过去的运转中产生的热也能够进行回收并蓄积。
着眼于所述事项，在本实施方式中，基于表示发动机主体中的热的储存量的发动机主体温度来掌握发动机11的废热量，考虑该废热量来选择性地实施利用发动机11的废热进行的供暖和利用热泵装置40进行的供暖。此外，在本实施方式中，混合动力ECU 33相当于主体温度获取装置、判定装置以及供暖控制装置。
图2是表示车辆空气调节控制的处理过程的流程图，由混合动力ECU33按规定周期反复实施本处理。在本处理中，设以产生了供暖的要求为前提来适当实施各步骤。
在图2中，在步骤S11中，获取水温Tw和发动机主体温度Teng，在接下来的步骤S12中，获取高压电池18的SOC。此时，水温Tw是由水温传感器27检测的检测值。发动机主体温度Teng是包括汽缸体等的发动机主体的温度，基于车辆、发动机的运转历史记录来计算发动机主体温度Teng。例如，可以基于从发动机启动时起的发动机输出、车速的变化、外界空气温度等计算发动机主体温度Teng。更具体地说，使用图3的关系，基于发动机输出、车速以及外界空气温度计算发动机主体温度的基值，并且使用图4的关系，基于发动机主体温度和外界空气温度计算升温率。然后，使用
Teng(t+1)＝Teng(t)+温度基值×升温率
的关系式，计算发动机主体温度Teng。进行步骤S11的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作获取发动机主体温度Teng的主体温度获取装置的一例。另外，进行步骤S11的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作获取介质温度的介质温度获取装置的一例。
此外，还能够计算发动机11的冷却损失率、发动机11对冷却水的加热率，根据它们计算发动机主体温度Teng。另外，也可以在发动机主体上安装好温度传感器，获取由该温度传感器检测出的发动机主体温度Teng。
之后，在步骤S13中，基于行驶负荷和SOC，判定车辆10是否为能够进行EV行驶的状态，即车辆10的行驶模式是否为EV模式。此时，如果根据加速踏板开度等求出的行驶负荷为规定值以上、或者SOC小于规定值(如果步骤S13为“否”)，则判定为不是EV模式而进入步骤S14。另外，如果行驶负荷小于规定值、且高压电池18的SOC为规定值以上(如果步骤S13为“是”)，则判定为是EV模式而进入步骤S17。步骤S13为“否”意味着处于使发动机11运转来使车辆10行驶的状态，步骤S13为“是”意味着处于在停止了发动机11的运转的状态下通过MG12的驱动来使车辆10行驶的状态。
在步骤S14中，判定水温Tw是否为规定的阈值TH1以上。阈值TH1是固定值，例如TH1＝40℃。然后，在步骤S14为“是”的情况(Tw≧TH1的情况)下，进入步骤S15，作为用于确保供暖热的处理，决定将发动机11设为运转状态(启动)、并且将利用热泵装置40的电供暖设为关闭。此时，仅使用发动机废热供暖。
另外，在步骤S14为“否”的情况(Tw<TH1的情况)下，进入步骤S16，作为用于确保供暖热的处理，决定将发动机11设为运转状态(启动)、并且对热泵装置40进行电动驱动。此时，同时使用发动机废热供暖和利用热泵装置40的电供暖。
另一方面，在步骤S17中，设定用于判定利用发动机11的废热进行的供暖(发动机废热供暖)和利用热泵装置40进行的供暖(电供暖)中的哪一个更高效的阈值TH2。在接下来的步骤S18中，判定发动机主体温度Teng是否为阈值TH2以上。进行步骤S18的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作基于由主体温度获取装置获取的主体温度来判定实施利用发动机的废热进行的供暖和利用加热装置进行的供暖中的哪一个的判定装置的一例。
如果Teng≧TH2，则视为废热供暖更有利而进入步骤S19。在步骤S19中，作为用于确保供暖热的处理，决定尽管是EV模式、但将发动机11启动来实施发动机废热供暖。
在此，详细说明步骤S17～S19。首先在步骤S17中，利用发动机主体温度Teng与基于发动机废热的冷却水加热率之间具有规定的相关性这一情况，基于与假定了利用热泵装置40进行的电供暖的情况同等水平的冷却水加热率，可变地设定阈值TH2。具体地说，基于电动压缩机41的转速、冷凝器42的入口温度、冷凝器42的入口流量等、外界空气温度等计算热泵装置40的COP(Coefficient of Performance：性能系数)，并且计算与该COP同等的利用发动机废热时的COP相当值。然后，利用COP相当值X、基于发动机废热的冷却水加热率Y及发电效率Z之间具有“X＝Y/Z”的关系这一情况，基于COP计算值和发电效率计算基于发动机废热的冷却水加热率。此外，关于发电效率，例如将发动机效率、发电机效率、逆变器效率相乘来进行计算。另外，根据基于发动机废热的冷却水加热率，计算发动机主体温度的阈值TH2。进行步骤S17的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作利用发动机的主体温度与基于发动机废热的热介质加热率之间的关系并基于与假定了利用加热装置进行的供暖的情况同等水平的加热率来设定第一阈值(TH2)的设定装置的一例。
对此使用图5(a)、(b)进行说明，计算图5(a)的“A”作为与热泵装置40的COP同等的COP相当值，根据该“A”和发电效率计算图5(a)的“B”作为基于发动机废热的冷却水加热率。然后，使用图5(b)的关系，根据“B”计算“C”来作为发动机主体温度的阈值TH2。在所述情况下，基于发动机废热的冷却水加热率越大，换言之热泵装置40的COP越大，则阈值TH2被设定为越高的温度值。此外，阈值TH2相当于能够达成冷却水加热率B的发动机主体温度。
然后，在步骤S18中，如果Teng≧TH2，则判定为发动机废热供暖相比于电供暖而言更高效，进入步骤S19。
关于步骤S19的详情，按照图6所示的子例程进行说明。在图6所示的子例程中，在尽管是EV模式、但为了发动机废热供暖而将发动机11启动的情况下，选择在实施EV行驶(MG驱动)的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机11的运转、或者在停止EV行驶(MG驱动)的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机11的运转。
在图6的步骤S31中，判定发动机主体温度Teng是否为规定的阈值TH3以上。阈值TH3是与图2的步骤S18中的阈值TH2相比高温的值。然后，如果Teng≧TH3，则进入步骤S32，决定在实施EV行驶的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机运转。此时，混合动力ECU33对发动机ECU 34输出使发动机11以规定的高效率条件的一定状态运转的指令。例如，输出使发动机11以空转状态或固定的发电状态运转的指令。
另外，如果Teng<TH3，则进入步骤S33，决定在停止EV行驶的基础上为了发动机行驶和废热供暖而实施发动机运转。此时，混合动力ECU 33对发动机ECU 34输出使发动机11以产生与每次的行驶负荷相应的动力的状态运转的指令。
此外，进行步骤S32和步骤S33的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作基于判定装置的判定结果选择性地实施利用发动机的废热进行的供暖和利用加热装置进行的供暖的供暖控制装置的一例。进行步骤S32的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作在EV模式下的车辆行驶时判定为实施利用发动机的废热进行的供暖的情况下将电动机设为驱动状态来实施利用发动机的废热进行的供暖的第一控制装置的一例。进行步骤S33的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作在EV模式下的车辆行驶时判定为实施利用发动机的废热进行的供暖的情况下将电动机设为驱动停止的状态来实施利用发动机的废热进行的供暖的第二控制装置的一例。另外，步骤S31用于基于发动机主体温度Teng将基于步骤S32的冷却水加热的效率与基于步骤S33的冷却水加热的效率进行比较。进行该步骤S31的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作通过第一控制装置的热介质加热的效率与第二控制装置的热介质加热的效率的比较来切换进行第一控制装置和第二控制装置中的哪一个的控制的切换装置的一例。
返回到图2的说明，如果在步骤S18中Teng<TH2，则视为电供暖相比于发动机废热供暖更有利而进入步骤S20。在步骤S20中，作为用于确保供暖热的处理，决定将发动机11的运转设为关闭、并且将热泵装置40的电供暖设为启动。此时，仅使用热泵装置40的电供暖。
在实施步骤S15、S16、S19、S20中的某一个之后，进入步骤S21。在步骤S21中，计算发动机11和热泵装置40的指令输出。
此时，如果仅实施发动机废热供暖和热泵装置40的电供暖中的发动机废热供暖，则基于每次的行驶要求输出和发电要求输出计算发动机指令输出(发动机指令输出＝行驶要求输出+发电要求输出)。另外，如果仅实施热泵装置40的电供暖，则基于供暖要求输出和冷却水回路23的散热量计算热泵指令输出(热泵指令输出＝供暖要求输出-温水散热量)。此外，温水散热量相当于通过水泵驱动能够产生的热量，例如基于图7的关系来计算温水散热量。在实施发动机废热供暖和热泵装置40的电供暖这两者的情况下，基于供暖要求输出、冷却水回路23的散热量以及发动机发热量计算热泵指令输出(热泵指令输出＝供暖要求输出-温水散热量-发动机发热量)。
之后，在步骤S22中，决定电动水泵25的冷却水流量和鼓风扇26的鼓风机风量使得能够实现期望的供暖要求输出。具体地说，使用图8的关系来计算冷却水流量，使用图9的关系来计算鼓风机风量。
此外，在图2中，也可以在步骤S18为“是”的情况下实施以下的处理。事先规定仅通过基于水泵驱动的冷却水回路23的散热能够供暖的供暖要求水温，实施以下处理：判定水温Tw是否为供暖要求水温以上的处理；在水温Tw为供暖要求水温以上的情况下将发动机11和热泵装置40均关闭的处理。另外，实施以下处理：判定水温Tw是否小于规定的低温判定值(例如40℃)的处理；在水温Tw小于低温判定值的情况下将发动机11和热泵装置40均启动的处理。
图10是用于更具体地说明上述的空气调节控制处理的时序图。此外，在图10中，假定了在图示的期间内产生了供暖要求，电动水泵25为驱动状态。另外，假定了高压电池18的SOC为比较大的状态。行驶负荷的增减相当于加速踏板开度、车速的增减。
在图10中，在时刻t1以前，行驶负荷比较小，车辆10以EV模式行驶。此时，发动机主体温度Teng小于阈值TH2，在发动机11被关闭的状态下实施热泵装置40的电供暖。
然后，随着行驶负荷的增加，在时刻t1时车辆行驶模式转移为EV模式以外的模式(例如发动机模式)。在该情况下，MG 12的驱动被停止，发动机11作为车辆10的行驶动力源开始运转。在时刻t1以后，发动机主体温度Teng和水温Tw上升。在时刻t1以后，在时刻t2以前，水温Tw小于阈值TH1，因此被设为发动机启动、电供暖启动的状态，在水温Tw为阈值TH1以上的时刻t2以后，被设为发动机启动、电供暖关闭的状态。
之后，随着行驶负荷的减小，在时刻t3时车辆行驶模式再次成为EV模式。此时，在时刻t3，发动机主体温度Teng为阈值TH3以上，因此在实施EV行驶(MG驱动)的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机运转。也就是说，由于实施发动机废热供暖而不实施热泵装置40的电供暖。
在时刻t3以后，根据发动机11的运转的状况等而发动机主体温度Teng和水温Tw逐渐下降。但是，此时，由于发动机主体与冷却水回路23的热质量(热容量)的差异，在温度下降时水温Tw相比于发动机主体温度Teng更早下降。
之后，在时刻t4，发动机主体温度Teng小于阈值TH3。因此，尽管是在EV模式下，但是在停止EV行驶的基础上实施发动机运转。此时，通过发动机驱动，实施车辆10的行驶和车室供暖。
之后，在时刻t5，发动机主体温度Teng小于阈值TH2。因此，车辆10的行驶动力源从发动机11切换为MG 12。在时刻t5以后，代替发动机废热供暖而实施电供暖。
根据以上详述的本实施方式，能够获得以下的优异的效果。在发动机11中，主体温度越高则废热量(冷却损失)越增加，对于利用发动机废热而言，成为有利的状况。关于这一点，基于发动机主体温度来掌握发动机废热量，考虑该废热量来选择性地实施发动机废热供暖和电供暖，由此能够将发动机11的废热适当地利用于车室的供暖。也就是说，不会将发动机主体的蓄热无用地放出至大气，而能够有效地使用于车室供暖。由此，能够将作为收费的热源的热泵装置40(电式加热装置)的输出抑制为最小限度。其结果，能够高效地实施车室的供暖。
采用了如下结构：利用发动机主体温度Teng与基于发动机废热的冷却水加热率之间具有规定的相关性(图5(b)的关系)这一情况，基于与假定了热泵装置40的电供暖的情况同等水平的冷却水加热率，设定用于判定发动机废热供暖和热泵装置40的电供暖中的哪一个更高效率的阈值TH2(第一阈值)。在该情况下，将热泵装置40下的效率(COP)加以考虑来能够适当地设定阈值TH2，进而能够适当地实施关于是否实施发动机废热供暖的判定。
另外，在该情况下，采用了如下结构：以成为与热泵装置40的COP同等的方式计算利用发动机废热时的COP相当值，使用该COP计算值来计算基于发动机废热的冷却水加热率。因此，能够在使指标一致的基础上比较发动机废热供暖与电供暖的损益，能够实现发动机废热供暖与电供暖的适当的切换。
认为存在如下情况，即使在车辆行驶模式为EV模式的情况(低中行驶负荷、且高SOC的情况)下，根据发动机主体温度，硬将发动机11设为运转状态时更能提高燃料消耗率、即实施发动机废热供暖时更能提高燃料消耗率。通过考虑这一点，将发动机主体的蓄热状态(热的储存)加以考虑来能够实现燃料消耗率提高。
采用了如下结构：在尽管车辆行驶模式是EV模式、但将发动机11设为运转状态来实施发动机废热供暖的情况下，切换设为EV行驶(MG驱动)的状态来实施发动机废热供暖、或者停止EV行驶(MG驱动)来实施发动机废热供暖。特别是，如果发动机主体温度Teng为阈值TH3(第二阈值)以上，则设为EV行驶的状态来实施发动机废热供暖，如果发动机主体温度Teng小于阈值TH3，则停止EV行驶来实施发动机废热供暖。在该情况下，能够根据发动机废热的需要量适当地实施上述两个状态的发动机废热供暖。
采用了如下结构：在设为EV行驶的状态来实施发动机废热供暖的情况下，使发动机11以规定的高效率条件的一定状态(例如空转状态)运转，在停止EV行驶来实施发动机废热供暖的情况下，使发动机11以产生与每次的行驶负荷相应的动力的状态运转。由此，在前者的情况下，能够产生所需最小限度的废热来实施发动机废热供暖。另外，在后者的情况下，通过发动机11的运转来进行车辆行驶和废热供暖，从而能够使燃料消耗仅集中在发动机11。在任一情况下都能够实现燃料消耗量的降低。
采用了如下结构：在车辆10为能够进行EV行驶的状态而处于EV模式的情况下，基于发动机主体温度Teng选择性地实施发动机废热供暖和电供暖，在不是EV模式的情况下，在实施发动机废热供暖的基础上基于水温Tw切换是否实施电供暖。在该情况下，不管车辆10在哪一模式下行驶，都能够实施适当的车室供暖。
下面说明变更了上述第一实施方式的一部分的其它实施方式。此外，对与第一实施方式同样的结构附加同一符号，并且简化说明。
(第二实施方式)
在本实施方式中，在实施发动机废热供暖的情况下，除了在发动机主体温度Teng相比于第二阈值(TH3)而言高温的情况以外，还在水温Tw相比于规定的第三阈值(TH4)而言高温的情况下，在实施EV行驶(MG驱动)的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机11的运转。
图11是表示EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图，本处理是取代上述的图6的处理而由混合动力ECU 33实施的。也就是说，图11是在图2中判定为车辆行驶模式为EV模式、且发动机主体温度Teng为TH2以上的情况(步骤S13、S18均为“是”的情况)下实施的处理。
在图11中，在步骤S41中，判定是否为发动机主体温度Teng为规定的阈值TH3以上、且水温Tw为规定的阈值TH4以上。然后，如果步骤S41为“是”则进入步骤S42，如果是“否”则进入步骤S43。在步骤S42中，决定在实施EV行驶的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机运转。此时，发动机11例如空转运转。
在步骤S43中，判定车辆10的行驶负荷是否大于规定的阈值TH5。阈值TH5是比图2的步骤S13的负荷判定值小的值，例如，如果行驶负荷为中负荷程度则步骤S43为“是”，如果行驶负荷为低负荷程度则步骤S43为“否”。
在步骤S43为“是”的情况下，进入步骤S44，决定在停止EV行驶的基础上为了发动机行驶和废热供暖而实施发动机运转。此时，发动机11以产生与每次的行驶负荷相应的动力的状态运转。另外，在步骤S43为“否”的情况下，进入步骤S45，决定停止发动机11的运转、并且实施热泵装置40的电供暖。
在水温Tw为高温的情况下，在该时间点能够确保供暖热，但是，如果在发动机仍关闭的状态下过度使用冷却水的蓄热，则需要发动机11的强制运转，反而招致燃料消耗率的下降。关于这一点，在上述结构中，在发动机主体温度Teng为高温的情况(Teng≧TH3的情况)下，即使水温Tw为高温(Tw≧TH4)也硬将发动机11设为运转状态，因此能够增加发动机废热量。由此，能够以比使用电供暖时更少的燃料量来供给所需的供暖热量，能够实现燃料消耗率的改善。在本实施方式中，进行步骤S41的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述切换装置的一例。进行步骤S42的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述第一控制装置的一例。进行步骤S44的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述第二控制装置的一例。
(第三实施方式)
在本实施方式中，在EV模式下，将在使发动机11以规定的高效率状态运转的情况下的燃料消耗量FC1(第一燃料消耗量)与在通过发动机11实施行驶负荷及废热供暖的情况下的燃料消耗量FC2(第二燃料消耗量)进行比较。然后，如果燃料消耗量FC1更小，则在实施EV行驶(MG驱动)的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机11的运转，如果燃料消耗量FC2更小，则在停止EV行驶(MG驱动)的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机11的运转。
图12是表示EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图，本处理是取代上述的图6的处理而由混合动力ECU 33实施的。即，本处理是在尽管是在EV模式下、但将发动机11设为运转状态来实施发动机废热供暖的情况下实施的。
在图12中，在步骤S51中，计算在为了发动机废热供暖而实施发动机11的空转运转的情况下的燃料消耗量FC1。在接下来的步骤S52中，计算在通过发动机11实施行驶负荷和废热供暖的情况下的燃料消耗量FC2。此时，燃料消耗量FC1是通过在将行驶负荷设为零的基础上将空转转速下的动作点的燃料消耗量与相当于用于EV行驶的电力消耗量的燃料消耗量相加来计算的。另外，燃料消耗量FC2是作为与每次的行驶负荷及要求转速相应的动作点的燃料消耗量来计算的。进行步骤S51、S52的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作在EV模式下的车辆行驶时计算在使发动机以规定的高效率状态运转的情况下的燃料消耗量即第一燃料消耗量(FC1)和在将电动机设为停止状态来通过发动机实施行驶负荷及废热供暖的情况下的燃料消耗量即第二燃料消耗量(FC2)的计算装置的一例。
之后，在步骤S53中，判定燃料消耗量FC1是否小于燃料消耗量FC2。然后，如果FC1<FC2，则进入步骤S54，决定在实施EV行驶的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机运转。另外，如果FC1≧FC2，则进入步骤S55，决定在停止EV行驶的基础上为了发动机行驶和废热供暖而实施发动机运转。
在上述结构中，基于燃料消耗量的估计结果，切换设为EV行驶的状态来实施发动机废热供暖、或者停止EV行驶来实施发动机废热供暖。在该情况下，将与实际的行驶状态相应的燃料消耗加以考虑来能够适当实施上述两个状态的发动机废热供暖。在本实施方式中，进行步骤S53的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述切换装置的一例。进行步骤S54的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述第一控制装置的一例。进行步骤S55的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述第二控制装置的一例。
(第四实施方式)
在本实施方式中，除了上述的燃料消耗量FC1、FC2以外，还根据在实施热泵装置40的电供暖的情况下的消耗电力，计算燃料消耗量FC3(第三燃料消耗量)，根据燃料消耗量FC1～FC3中最小的是哪一个，来选择性地实施供暖处理。
图13是表示EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图，本处理是取代上述的图6的处理而由混合动力ECU 33实施的。即，本处理是在尽管是在EV模式下、但将发动机11设为运转状态来实施发动机废热供暖的情况下实施的。
在图13中，在步骤S61中，计算在为了发动机废热供暖而实施发动机11的空转运转的情况下的燃料消耗量FC1。在接下来的步骤S62中，计算在通过发动机11实施行驶负荷和废热供暖的情况下的燃料消耗量FC2。此外，步骤S61、S62的处理依照图12的步骤S51、S52的处理。
在步骤S63中，计算在维持EV行驶的状态的基础上实施电供暖的情况下的燃料消耗量FC3。例如，燃料消耗量FC3〔g〕是通过将EV行驶电力、水泵消耗电力及热泵消耗电力相加得到的合计电力〔J〕除以发电机效率〔％〕和燃料的低位发热量〔J/g〕来计算的。在该情况下，可以从要求供暖热量减去通过水泵驱动所得到的蓄积热量来计算不足热量，基于该不足热量和热泵装置40的COP计算热泵消耗电力。进行步骤S61、S62、S63的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作在EV模式下的车辆行驶时计算在使发动机以规定的高效率状态运转的情况下的燃料消耗量即第一燃料消耗量(FC1)、在将电动机设为停止状态来通过发动机实施行驶负荷和废热供暖的情况下的燃料消耗量即第二燃料消耗量(FC2)、以及根据在将发动机设为停止状态来驱动加热装置的情况下的消耗电力求出的燃料消耗量即第三燃料消耗量(FC3)的计算装置的一例。
之后，在步骤S64中，判定燃料消耗量FC1～FC3中是否FC1最小。然后，在FC1最小而步骤S64为“是”的情况下，进入步骤S65，决定在实施EV行驶的基础上为了发动机废热供暖而实施发动机运转。
另外，在步骤S66中，判定燃料消耗量FC1～FC3中是否FC2最小。然后，在FC2最小而步骤S66为“是”的情况下，进入步骤S67，决定在停止EV行驶的基础上为了发动机行驶和废热供暖而实施发动机运转。另外，在FC3最小而步骤S66为“否”的情况下，进入步骤S68，决定不驱动发动机11而实施热泵装置40的电供暖。
在上述结构中，基于燃料消耗量的估计结果，切换设为EV行驶的状态来实施发动机废热供暖、或者停止EV行驶来实施发动机废热供暖、或者不驱动发动机11而实施热泵装置40的电供暖。在该情况下，将与实际的行驶状态相应的燃料消耗加以考虑来能够适当实施上述三个状态的供暖。在本实施方式中，进行步骤S64的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述切换装置的一例。进行步骤S65的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述第一控制装置的一例。进行步骤S67的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作上述第二控制装置的一例。
(第五实施方式)
在本实施方式中，在实施发动机废热供暖的情况下，在发动机主体温度Teng相比于第四阈值(TH6)而言高温的情况下，在发动机关闭的状态下进行利用电动水泵25进行的冷却水的循环，在发动机主体温度Teng相比于第四阈值而言低温的情况下，在发动机启动的状态下进行利用电动水泵25进行的冷却水的循环。
图14是表示EV模式下的废热供暖处理的过程的流程图，本处理是取代上述的图6的处理而由混合动力ECU 33实施的。即，本处理是在尽管是在EV模式下、但将发动机11设为运转状态来实施发动机废热供暖的情况下实施的。
在图14中，在步骤S71中，判定发动机主体温度Teng是否为规定的阈值TH6以上。阈值TH6是与图2的步骤S18中的阈值TH2相比高温的值。然后，如果Teng≧TH6，则进入步骤S72，决定在发动机关闭的状态下进行利用电动水泵25进行的冷却水的循环。另外，如果Teng<TH6，则进入步骤S73，决定在发动机启动的状态下进行利用电动水泵25进行的冷却水的循环。此外，在步骤S73中例如使发动机11空转运转。在本实施方式中，进行步骤S72的控制操作的混合动力ECU 33的一部分还可以被用作在由主体温度获取装置获取的主体温度相比于规定的第四阈值(TH6)而言高温的情况下在使发动机停止运转的状态下进行利用电动泵进行的热介质的循环的第三控制装置的一例。进行步骤S73的控制操作的混合动力ECU33的一部分还可以被用作在主体温度相比于第四阈值(TH6)而言低温的情况下在使发动机运转的状态下进行利用电动泵进行的热介质的循环的第四控制装置的一例。
在发动机主体温度Teng为高温(TH2以上)的情况下实施发动机废热供暖是有效的，其中尤其是在高温区域，在仍使发动机11为停止状态而通过电动水泵25的驱动来使冷却水循环，从而能够进行加热器芯24的供暖。但是，如果过度使用发动机主体的蓄热，则需要发动机11和热泵装置40的强制运转，反而招致燃料消耗率的下降。关于这一点，在上述结构中，在发动机主体温度Teng为TH2以上的情况下，进一步地如果发动机主体温度Teng为TH6以上，则将发动机11设为停止状态来进行利用电动水泵25进行的冷却水的循环，如果发动机主体温度Teng小于TH6，则将发动机11设为运转状态来进行利用电动水泵25进行的冷却水的循环，因此在发动机主体处于高温状态的情况下能够进一步适当地实现燃料消耗率提高。
此外，在电动水泵25的驱动时消耗电力，但是与热泵装置40中的电力消耗相比非常小。在发动机主体温度Teng为高温的情况下，能够以用于水泵驱动的小电力(100～300W)来得到数kW的热。这相当于处于高COP的状态。
还可以将上述实施方式例如如下变更。
还可以将车辆10的供暖系统设为图15、图16所示的结构。关于图15和图16，仅说明与图1的不同点。
在图15中，设置有使通过热泵装置40的冷凝器42的热被加热的热介质(例如发动机冷却水)循环的循环回路51，在该循环回路51中设置有作为供暖装置的加热器芯52。加热器芯52配置于与冷却水回路23的加热器芯24相邻的位置。通过鼓风扇26的驱动，加热器芯24、52的供暖热被供给至车室。此外，可以在循环回路51中设置有未图示的电动泵。当通过电动压缩机41的驱动经由冷凝器42对循环回路51内的水进行加热时，与此相伴地能够进行利用加热器芯52的散热进行的供暖。
另外，在图16中，热泵装置40的冷凝器42配置于与冷却水回路23的加热器芯24相邻的位置，冷凝器42作为供暖装置发挥功能。此外，在图16中，在电动压缩机41与蒸发器44之间设置有将通过蒸发器44未蒸发的液状制冷剂分离来向电动压缩机41仅供给气体制冷剂的储液器53。通过对电动压缩机41进行驱动，能够实现利用冷凝器42的散热进行的供暖。
在上述实施方式中，设为由混合动力ECU 33来实施上述车辆空气调节控制的结构，但是不限定于此，也可以设为由其它ECU、例如空调ECU 46来实施上述车辆空气调节控制的结构。
作为电式加热装置，还能够使用PTC加热器等加热器装置，通过该加热器装置来实施电供暖。在该情况下，可以通过PTC加热器对冷却水进行加热，利用冷却水的供暖热对车室内进行供暖，或者利用PTC加热器的供暖热直接对车室内进行供暖。
还能够将本公开应用于混合动力车以外的车辆。例如能够应用于具备车辆行驶用的马达和发电用的发动机的、所谓的增程式电动汽车。在所述情况下，在仅使用电动机的动力的EV行驶时，可以基于发动机主体温度选择性地实施发动机废热供暖和电供暖。
依据实施例描述了本公开，但是应理解为本公开不限定于该实施例、构造。本公开还包括各种变形例、均等范围内的变形。除此以外，各种组合、方式以及在这些组合、方式中仅包含一个要素、或其以上或者其以下的其它组合、方式也包括在本公开的范畴、思想范围内。

Claims (11)

1.一种车辆空气调节控制装置(33)，应用于车辆(10)，实施与该车辆中的空气调节有关的控制，该车辆(10)具备发动机(11)、通过所述发动机被驱动而发电的发电机(17)、以及利用所述发电机的发电电力来充电的蓄电装置(18)，在包括所述发动机的路径中使热介质循环并利用所述发动机的废热对所述热介质进行加热来实施车室的供暖，另一方面，利用所述蓄电装置的电力进行加热装置(40)中的加热来实施车室的供暖，
所述车辆空气调节控制装置具备：
主体温度获取装置(S11)，获取所述发动机的主体温度；
判定装置(S18)，基于由所述主体温度获取装置获取的所述主体温度，判定实施利用所述发动机的废热进行的供暖和利用所述加热装置进行的供暖中的哪一个；以及
供暖控制装置，基于所述判定装置的判定结果，选择性地实施利用所述发动机的废热进行的供暖和利用所述加热装置进行的供暖。
2.根据权利要求1所述的车辆空气调节控制装置，其中，
所述判定装置在由所述主体温度获取装置获取的主体温度比规定的第一阈值高的情况下，判定为实施利用所述发动机的废热进行的供暖，
还具备设定装置(S17)，该设定装置(S17)利用所述发动机的主体温度与所述发动机的废热对所述热介质的加热率之间的关系，基于与假定了利用所述加热装置进行的供暖的情况同等水平的所述加热率，设定所述第一阈值(TH2)。
3.根据权利要求1或2所述的车辆空气调节控制装置，其中，
所述车辆具备利用所述蓄电装置的电力来驱动的电动机(12)作为行驶动力源，能够进行仅使用所述电动机的动力的EV模式下的行驶，
所述判定装置在所述EV模式下的车辆行驶时，基于所述主体温度，判定实施利用所述发动机的废热进行的供暖和利用所述加热装置进行的供暖中的哪一个。
4.根据权利要求1或2所述的车辆空气调节控制装置，其中，
所述车辆是混合动力车，该混合动力车具备所述发动机和利用所述蓄电装置的电力来驱动的电动机(12)作为行驶动力源，基于所述车辆的行驶负荷和所述蓄电装置的蓄电状态，实施不使用所述发动机的动力而使用所述电动机的动力来进行车辆行驶的EV模式与使用所述发动机的动力来进行车辆行驶的其它模式之间的切换，
所述判定装置在所述EV模式下的车辆行驶时，基于所述主体温度，判定实施利用所述发动机的废热进行的供暖和利用所述加热装置进行的供暖中的哪一个。
5.根据权利要求3或4所述的车辆空气调节控制装置，其中，
所述供暖控制装置具有：
第一控制装置(S32、S42、S54、S65)，在所述EV模式下的车辆行驶时判定为实施利用所述发动机的废热进行的供暖的情况下，将所述电动机设为驱动状态并实施利用所述发动机的废热进行的供暖；
第二控制装置(S33、S44、S55、S67)，同样在所述EV模式下的车辆行驶时判定为实施利用所述发动机的废热进行的供暖的情况下，将所述电动机设为驱动停止的状态并实施利用所述发动机的废热进行的供暖；以及
切换装置(S31、S41、S53、S64、S66)，通过所述第一控制装置的热介质加热的效率与所述第二控制装置的热介质加热的效率的比较，切换进行所述第一控制装置和所述第二控制装置中的哪一个的控制。
6.根据权利要求5所述的车辆空气调节控制装置，其中，
所述切换装置(S31)在由所述主体温度获取装置获取的主体温度比规定的第二阈值(TH3)高的情况下，实施所述第一控制装置(S32)的控制，在所述主体温度比所述第二阈值低的情况下，实施所述第二控制装置(S33)的控制。
7.根据权利要求6所述的车辆空气调节控制装置，其中，
具备介质温度获取装置，该介质温度获取装置获取作为所述热介质的温度的介质温度，
所述切换装置(S41)除了在由所述主体温度获取装置获取的主体温度比所述第二阈值高的情况以外，还在由所述介质温度获取装置获取的介质温度比规定的第三阈值(TH4)高的情况下，实施所述第一控制装置(S42)的控制。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的车辆空气调节控制装置，其中，
所述第一控制装置使所述发动机以规定的高效率条件的一定状态运转，
所述第二控制装置使所述发动机以产生与行驶负荷相应的动力的状态运转。
9.根据权利要求5所述的车辆空气调节控制装置，其中，
具备计算装置(S51、S52)，该计算装置(S51、S52)在所述EV模式下的车辆行驶时，计算在使所述发动机以规定的高效率状态运转的情况下的燃料消耗量即第一燃料消耗量(FC1)、以及在将所述电动机设为停止状态并通过所述发动机实施行驶负荷和废热供暖的情况下的燃料消耗量即第二燃料消耗量(FC2)，
所述切换装置(S53)在所述第一燃料消耗量与所述第二燃料消耗量的比较中，如果所述第一燃料消耗量小，则实施所述第一控制装置(S54)的控制，如果所述第二燃料消耗量小，则实施所述第二控制装置(S55)的控制。
10.根据权利要求5所述的车辆空气调节控制装置，其中，
具备计算装置(S61、S62、S63)，该计算装置(S61、S62、S63)在所述EV模式下的车辆行驶时，计算在使所述发动机以规定的高效率状态运转的情况下的燃料消耗量即第一燃料消耗量(FC1)、在将所述电动机设为停止状态并通过所述发动机实施行驶负荷和废热供暖的情况下的燃料消耗量即第二燃料消耗量(FC2)、以及根据在将所述发动机设为停止状态并驱动所述加热装置的情况下的消耗电力求出的燃料消耗量即第三燃料消耗量(FC3)，
所述切换装置(S64、S66)在所述第一燃料消耗量、所述第二燃料消耗量、所述第三燃料消耗量的比较中，如果所述第一燃料消耗量最小，则实施所述第一控制装置(S65)的控制，如果所述第二燃料消耗量最小，则实施所述第二控制装置(S67)的控制，如果所述第三燃料消耗量最小，则不驱动所述发动机而实施利用所述加热装置进行的供暖。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的车辆空气调节控制装置，其中，
所述车辆空气调节控制装置应用于具有通过电动泵(25)的驱动来使所述热介质循环的循环回路(23)的车辆，
所述供暖控制装置具备：第三控制装置(S72)，在由所述主体温度获取装置获取的主体温度比规定的第四阈值(TH6)高的情况下，在将所述发动机设为运转停止的状态下通过所述电动泵使所述热介质循环；以及第四控制装置(S73)，在所述主体温度比所述第四阈值低的情况下，在使所述发动机运转的状态下通过所述电动泵使所述热介质循环。
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