JP2002187426A - 冷房装置用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハイブリッド自動車が内燃機関を停止させて電
池を利用した電気モードで走行しているときに、冷房装
置が運転され電池の消耗が予測されるときに、内燃機関
の起動タイミングを適正に行う。 【解決手段】冷房装置の送風扇の回転速度が「ハイ」に
設定されたときに、自動的に内燃機関を始動させて、充
電モードを設定する、あるいは電気走行モードを中止し
て内燃機関による走行モードに転換させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両走行用の動力
として、内燃機関および電動機を備えたハイブリッド自
動車に利用する。本発明は、とくにハイブリッド自動車
に搭載され、電池（およびまたは大容量コンデンサなど
の蓄電手段）を電源として利用する冷房装置の制御に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両の駆動用動力として石油燃料を利用
する内燃機関のみでなく、内燃機関により回転駆動され
る発電機と、この発電機により発電された電力を充電蓄
積する電池と、この電池から供給される電力により駆動
される電動機とを備え、運転操作の情報および電池の状
態情報を入力とする制御回路により、前記内燃機関、前
記発電機および前記電動機を制御するハイブリッド自動
車が利用されるようになった。このようなハイブリッド
自動車は、上り坂を走行するときには電動機による動力
とともに内燃機関を起動させ、下り坂を走行するときに
は車軸の回転エネルギにより発電機を回転駆動して制動
状態とし、この制動により発生する電気エネルギを電池
を回生充電するように制御することができる。このよう
な回生制動の状態にあるとき、あるいは電池が充電され
ている状態にあるときには、内燃機関の運転を停止させ
て車両走行を継続させることができる。

【０００３】一般にハイブリッド自動車は、内燃機関の
機械的な回転出力が電動機の回転出力と並列に駆動車軸
に接続できる並列型と、内燃機関の回転出力は発電機の
回転駆動軸に接続され車軸はもっぱら電動機により回転
駆動される直列型とに大別することができる。また、発
電機と電動機を別に設けるのではなく、一個（または複
数個）の回転機である電動発電機を備えて、この回転機
を運転モードにしたがって電動機にあるいは発電機とし
て制御運転する構成も知られている。さらに、本願出願
人による特許出願（特願2000-14715号、本願出願時にお
いて未公開）に開示したように、内燃機関の回転速度と
クラッチとの回転速度差にしたがって、並列型にも直列
型にも自動的に転換することができる装置も開発され
た。本発明は上記いずれの型の装置にも利用することが
できる。

【０００４】このようなハイブリッド自動車にも冷房装
置が搭載される。冷房装置はほかの搭載機器に比べて消
費電力が比較的大きいから、とくに客室容積の大きいバ
スなどは冷房装置の消費電力が大きくなるから、ハイブ
リッド自動車の場合には、冷房装置に供給するための電
源として走行用電動機を駆動する電池を共用することに
なる。なお、電気自動車の空調機の制御については特開
平10-145905号公報（出願人:日産自動車）に開示があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ハイブリッド自動車が
内燃機関を停止させた状態で走行しているときには、ハ
イブリッド自動車の制御回路は、電池の充電状態を入力
情報として取り込み、そのまま現在の状態で走行を継続
すると電池の充電量が不足することが予測されるとき
に、自動的に内燃機関を起動させて発電機を回転駆動し
電池の充電を実行するように予測制御する。

【０００６】一般に、この予測制御には冷房装置が電池
の充電電力を消費する分については配慮されていない。
すなわち冷房装置もその消費電力が大きく、とくに冷房
装置の強度がハイ（強）で作動しているときには、電池
電力を相応に消耗するようになる。したがって冷房装置
の動作についても、電池の充電容量がかなり小さくなっ
てしまってから内燃機関を始動させて電池の充電を行う
のでなく、あるていどの予測制御を行うことが必要であ
る。

【０００７】上記従来例技術として説明した公報には、
ハイブリッド自動車に搭載された冷房装置が稼働中に
は、冷房対象となる室内などに設けた温度センサの出力
に応じて冷房装置による電力消費を予測し、充電用発電
機を起動させるように制御する手段が開示されている。
たしかに、これも一つの予測制御の方法であるが、実際
に冷房装置の電力消費量はかならずしも温度条件に対応
するものではない。すなわち冷房装置は、その装置によ
り冷房を行う室内の温度が一定になるように制御される
ことが多いが、その場合にも室内温度の値が下限（また
は設定限界）に近づくと、冷房装置の強度がロウ（弱）
になり、その状態でこまかくオンまたはオフを繰り返す
ように制御される。このようなオンまたはオフに対応し
て、内燃機関をひんぱんに始動または停止させること
は、内燃機関の始動電動機による電池の消耗を大きくす
ることになるとともに、内燃機関の始動または停止のた
めの騒音がひんぱんに発生することになって、自動車に
搭載する装置の制御としては必ずしも適当ではない。

【０００８】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、冷房装置の作動状態に応じて電池その他蓄電
手段を充電するために、内燃機関を起動させるタイミン
グを適性に制御することができる装置を提供することを
目的とする。本発明は、冷房装置による電池その他蓄電
手段の消耗が予想されるときに、まだ蓄電手段が消耗状
態になる前に、適正なタイミングで内燃機関を起動させ
て電池の補充充電を開始する、予測制御を行うことがで
きる装置を提供することを目的とする。本発明は、冷房
装置の動作状態にしたがってひんぱんに内燃機関が始動
停止をすることがない制御装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷房装置の動
作状態そのものがハイを表示するときに、まだ実際に蓄
電手段（電池およびまたは大容量コンデンサなどを含
む）の充電容量に影響が現れなくとも、内燃機関を起動
させるなど蓄電手段の充電を行うように制御するところ
を最大の特徴とする。とくに、冷房装置の動作状態がハ
イであるとは、冷房装置の送風扇の回転速度がハイであ
るときとすることがもっとも望ましい。

【００１０】すなわち本発明は、内燃機関（１）と、こ
の内燃機関により駆動される発電機（２）と、この発電
機により発電された電力を充電する蓄電手段（３）と、
この蓄電手段から供給される電力を受け車両を走行駆動
する電動機（４）と、運転操作の情報および前記蓄電手
段（３）の状態情報を入力とし前記内燃機関（１）およ
び前記発電機（２）ならびに前記電動機（４）を制御す
る制御回路（５）とを備え、さらに前記蓄電手段（３）
から供給される電力により駆動される冷房装置（６）が
搭載されたハイブリッド自動車の冷房装置用制御装置に
おいて、前記制御回路（５）は、その制御モードが前記
内燃機関を停止させた状態にあるときに、前記冷房装置
（６）の動作状態がロウを表示するときには前記内燃機
関を停止したままの状態とし、前記動作状態がハイを表
示するときには前記内燃機関（１）を起動して前記発電
機（２）が前記蓄電手段を充電するあるいは前記蓄電手
段（３）からのエネルギ消費を少なくするように制御す
る手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】前記冷房装置（６）の動作状態は、その冷
房装置の送風扇（７）の回転速度に対応する情報を利用
することがもっとも望ましい。

【００１２】上記括弧内の数字は、あとから説明する実
施例装置の図面参照符号である。これは発明の内容を理
解しやすいように付すものであって、本願発明を実施例
に限定して理解するためのものではない。以下の記載に
おいても同様である。

【００１３】冷房装置の送風扇の回転速度は、冷房装置
の動作程度を直接的に表すものであるとともに、その検
出が簡単である。また、冷房装置の送風扇の回転速度
は、運転席からの操作により直接に設定される設計とな
っている場合が多く、この場合には冷房装置の動作程度
を検出するためのセンサなどの装置が不要であり構成が
単純化される。

【００１４】ここで上記「ハイ」または「ロウ」と表現
するところは、相対的なものである。冷房装置の動作制
御が「オン」と「オフ」であるときには、「オン」を
「ハイ」とし「オフ」を「ロウ」とすることができる。
冷房装置の動作状態が、「オフ」と「弱」と「強」との
３段階であれば、「ハイ」と「ロウ」の区分を「弱」と
「強」との間に設けることができる。その動作状態が多
数の段階に制御される場合には、「ハイ」と「ロウ」の
区分をどこに設定してもよい。たとえば、送風扇の回転
速度が操作つまみにより５段階の一つを選択するように
設定されている場合には、最大の第５段階のみを「ハ
イ」とし、ほかの４つの段階を「ロウ」とすることがで
きるし、上位の２段階を「ハイ」として、あとの３段階
を「ロウ」としてもよい。これは、消費電力との関係か
ら最適な限界を設けるように設計することができる。か
りに段階的でなく連続的に変化する場合であっても、
「ハイ」と「ロウ」の限界点を設計により任意に設定す
ることができる。

【００１５】この構成により、実際に蓄電手段の充電容
量が減少してそれが検知される前に、電池の消耗が大き
くなることを予測して、もっとも適当なタイミングで充
電用の発電機を駆動する内燃機関を起動することができ
る。あるいは上で説明したシリーズ方式の場合には、こ
のタイミングで内燃機関を起動させて走行に必要なエネ
ルギを内燃機関から供給して、蓄電手段のエネルギを保
持するように制御することができる。

【００１６】本発明の制御は単純な構成であるがきわめ
て有効である。従来例で説明した温度の変化に応じて内
燃機関を起動あるいは停止する制御に比べると、本発明
の構成は直接的かつ現実的であり、実際に内燃機関の起
動および停止の回数を小さくすることができる。これに
より、内燃機関の始動電動機の電力消費が小さくなると
ともに、内燃機関の始動に伴う騒音を低減することがで
きる。

【００１７】本発明は、電動機および発電機がそれぞれ
個別に設けられているハイブリッド自動車であっても、
一個または少数個の回転機が設けられ、その回転機がそ
の動作モードにしたがって電動機または発電機として動
作するハイブリッド自動車のいずれにも実施することが
できる。また、「冷房装置」は運転者や乗客が搭乗する
室内を冷却する装置にかぎらず、搭載する貨物を冷却す
る装置についても同様に制御を行うことが可能であり、
本発明の「冷房装置」には貨物を冷却するための装置も
含むものとする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明実施例を図面を用いて説明
する。図１は本発明第一実施例装置のブロック構成図で
ある。この実施例装置は、内燃機関１のクランク軸に直
結された第一の電動発電機２と、第一のクラッチ１１
を介して変速機１３が連結され、変速機１３の出力はプ
ロペラシャフト１５、ディファレンシャルギア１６、ア
クスル１７を介して駆動輪１８に伝えられる。第一のク
ラッチ１１の出力側にはギヤ１４が設けられていて、こ
のギア１４を介して第二のクラッチ１２が連結され、こ
の第二のクラッチ１２には第二の電動発電機４が接続さ
れている。

【００１９】第一の電動発電機２および第二の電動発電
機４はインバータ８により制御される。さらに詳しく
は、この第一の電動発電機２および第二の電動発電機４
は、いずれも三相交流回転機であって、インバータ８か
ら三相交流が供給される。この三相交流の位相回転速度
が電動発電機の機械的な回転速度より進んでいるときに
は、この電動発電機は電動機として作動し、この三相交
流の位相回転速度が電動発電機の機械的な回転速度より
遅れているときには、この電動発電機は発電機として作
動する。インバータ８は制御回路５により制御される。
ソフトウエアにより動作する制御回路５はプログラム制
御回路である。この制御回路５には、入力インターフェ
イス（I/O)を介して、運転操作情報および電池３の状態
情報が入力する。またこの制御回路５の出力制御情報
は、出力インターフェイス(I/O)を介して、前記インバ
ータ８を制御するほか、内燃機関１の燃料供給量を制御
する燃料ポンプ９を制御する。

【００２０】ここで、本発明は冷房装置６の送風扇７の
回転情報を制御回路５の入力情報として利用するもので
あり、冷房装置６を制御する冷房制御回路２０は制御バ
ス２２ を介して上記制御回路５と接続されている。送
風扇７の回転速度は、運転席に設けられた操作スイッチ
２１によりマニュアル操作されるように冷房制御回路２
０に接続されている。この操作スイッチ２１はオフおよ
びオンを操作するとともに、オンには２段階の強度設
定、ハイおよびロウができるように構成されている。

【００２１】いま、このハイブリッド自動車が走行中で
あり、電池３には所定値以上の充電状態にあり、第一の
クラッチ１１を断状態として、制御回路５は内燃機関１
の運転を停止させ、第二の電動発電機４を電動機として
動作させて走行しているものとする。ここで、冷房装置
の操作スイッチ２１が操作されて、冷房装置の運転が
「ハイ」の位置に設定されたとすると、制御回路５はこ
れを認識すると始動電動機１０により内燃機関１を起動
させて、第一の電動発電機２を発電機として制御し、内
燃機関１の駆動エネルギにより発電を行い、その発電に
よる電気エネルギを電池３に充電するように制御する。
すなわち、電池３の充電状態はまだ十分にエネルギを蓄
えている状態であるが、冷房装置６が「ハイ」の状態で
運転を開始したことを検出して、電池３のエネルギを消
耗することを予測して充電を行うものである。

【００２２】図２は本発明第二実施例装置のブロック構
成図である。この実施例装置は上で説明した本願出願人
の先願である特許出願（特願2000-14715号、本願出願時
において未公開）に開示したハイブリッド自動車に実施
した例である。このハイブリッド自動車は、回転機とし
て電動発電機２を一個のみ備え、この電動発電機２は内
燃機関１とクラッチ１１との間に設けられ、この電動発
電機２と内燃機関１のクランク軸との間に、一方向性の
クラッチ３０が設けられたものである。

【００２３】一方向性のクラッチ３０は、自転車の後輪
に装備されたラチェット機構と同等の作用をなす機械要
素であり、内燃機関１の回転速度が電動発電機１０の回
転速度より大きいときには結合状態にあり、内燃機関１
の回転速度が電動発電機１０の回転速度より小さいとき
には、この一方向性のクラッチ３０はかい離状態となっ
て空転する。したがって内燃機関１を停止させた状態で
電動発電機１０を電動機として駆動させると、一方向性
のクラッチ３０は自動的に空転してクラッチ１１を介し
て変速機１３の入力側を駆動することができる。

【００２４】このように電池３から供給される電気エネ
ルギを利用して走行状態にあるときに、冷房装置６の操
作スイッチ２１が操作されて送風扇７が「ハイ」の状態
で回転を開始すると、制御回路５はこれを検知して始動
電動機１０を起動して内燃機関１を始動させ、走行のた
めのエネルギは電池３からだけでなく内燃機関１から供
給されるようになる。

【００２５】図３はこの第二実施例装置の制御を説明す
るフローチャートである。すなわち、内燃機関を停止さ
せて電気走行モードにあるときに、冷房装置の操作スイ
ッチがオンになり、さらに送風扇のスイッチがハイに設
定されると、自動的に内燃機関を始動させて、電気走行
モードを中止し内燃機関により走行を行うように制御さ
れる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、電池その他蓄電手段を
充電するために、内燃機関を起動させるタイミングを適
性に制御することができる。本発明によれば、冷房装置
による電池その他蓄電手段のエネルギ消耗が予想される
ときに、まだ蓄電手段が消耗状態に至る前に、適正なタ
イミングで内燃機関を起動させて電池の補充充電を開始
する、あるいは電気走行モードを内燃機関による走行モ
ードに転換するように予測制御を行うことができる。上
記従来例装置に比べると、本発明の装置では、冷房装置
の動作状態にしたがってひんぱんに内燃機関が始動停止
をすることがなく、内燃機関の始動にともなう騒音を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例装置のブロック構成図。

【図２】本発明第二実施例装置のブロック構成図。

【図３】本発明第二実施例装置の要部制御フローチャー
ト。

【符号の説明】

1 内燃機関 ２ （第一の）電動発電機 ３ 電池（充電手段） ４ 第二の電動発電機 ５ 制御回路 ６ 冷房装置 ７ 送風扇 ８ インバータ ９ 燃料ポンプ １０ 始動電動機 １１ （第一の）クラッチ １２ 第二のクラッチ １３ 変速機 １４ ギヤ １５ プロペラシャフト １６ ディファレンシャルギア １７ アクスル １８ 駆動輪 １９ 車速検出器 ２０ 冷房制御回路 ２１ 操作スイッチ ２２ 制御バス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｄ Ｆ０２Ｎ 11/04 15/00 Ｅ 15/00 Ｂ６０Ｋ 9/00 ＺＨＶＣ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関と、この内燃機関により駆動され
   る発電機と、この発電機により発電された電力を充電す
   る蓄電手段と、この蓄電手段から供給される電力を受け
   車両を走行駆動する電動機と、運転操作の情報および前
   記蓄電手段の状態情報を入力とし前記内燃機関および前
   記発電機ならびに前記電動機を制御する制御回路とを備
   え、さらに前記蓄電手段から供給される電力により駆動
   される冷房装置が搭載されたハイブリッド自動車の冷房
   装置用制御装置において、 前記制御回路は、その制御モードが前記内燃機関を停止
   させた状態にあるときに、前記冷房装置の動作状態がロ
   ウを示すときには前記内燃機関を停止したままの状態と
   し、前記動作状態がハイを示すときには前記内燃機関を
   起動して前記発電機から前記蓄電手段を充電するあるい
   は前記蓄電手段からのエネルギ消費を少なくするように
   制御する手段を備えたことを特徴とするハイブリッド自
   動車の冷房装置用制御装置。
2. 【請求項２】前記冷房装置の動作状態は、その冷房装置
   の送風扇の回転速度に対応する情報を利用する請求項１
   記載のハイブリッド自動車の冷房装置用制御装置。
3. 【請求項３】前記電動機および前記発電機は、その動作
   モードにしたがって電動機または発電機として動作する
   一つの電動発電機を含む請求項１記載のハイブリッド自
   動車の冷房装置用制御装置。