JP2003002039A - 車両用空調装置および車両用電気負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調装置の電気負荷への電力供給を制限する
際に電動圧縮機を停止させてしまうと、電力供給再開時
に、車室内に吹き出す空調風を目標温度に調整可能にな
るまでに時間がかかってしまい、その間は乗員に不快感
を与えてしまう。 【解決手段】 バッテリ１７の充電残量低下時等に複数
の電気負荷のうちの一部への電力供給を制限する際に、
複数の電気負荷のうち電力供給開始時の作動応答性の早
い電気ヒータ５３ａ、５３ｂへの電力供給を優先して停
止し、作動応答性の遅い電動圧縮機１７への電力供給が
なるべく継続されるようにする。これによると、バッテ
リ１７の充電状態が改善されて電気ヒータ５３ａ、５３
ｂへの電力供給が再開された時に、作動応答性の早い電
気ヒータ５３ａ、５３ｂはすぐに所定の能力を発揮する
ため、空調風の温度を速やかに調整可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電気負荷を
備える車両用空調装置に関し、また走行用電動機を備え
る車両の電気負荷制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】走行用電動機を備える自動車の空調装置
として特開平７−３０４３２５号公報に記載されたもの
があり、この公報記載の装置は、空調風の加熱に利用さ
れる電気ヒータと冷媒を圧縮する電動圧縮機とを備えて
いる。

【０００３】そして、上記のような空調装置および走行
用電動機を備える自動車においては、空調装置の電気負
荷（電気ヒータおよび電動圧縮機）と走行用電動機に共
通のバッテリから電力を供給するようになっており、バ
ッテリの充電残量低下時、あるいは空調装置の電気負荷
や走行用電動機への電力供給量の増加時には、走行用電
動機への電力供給を優先し、空調装置の電気負荷への電
力供給を制限するようにしている。具体的には、その時
の条件によって、電気ヒータおよび電動圧縮機のうちい
ずれか一方のみ電力供給を停止したり、あるいは両方共
電力供給を停止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気ヒータ
は電力供給開始時の作動応答性が早いため、電力供給を
停止後電力供給を再開したときでもすぐに所定の能力を
発揮することができる。一方、電動圧縮機は電力供給開
始時の作動応答性が遅いため、電力供給を停止後電力供
給を再開したときに回転数は徐々にしか上がらず、すぐ
に所定の能力を発揮することができない。

【０００５】従って、空調装置の電気負荷への電力供給
を制限する際に電動圧縮機を停止させてしまうと、電力
供給再開時に、車室内に吹き出す空調風を目標温度に調
整可能になるまでに時間がかかってしまい、その間は乗
員に不快感を与えてしまう。

【０００６】そこで、本発明は上記の点に鑑み、空調装
置の電気負荷への電力供給を制限する際に作動応答性が
遅い電気負荷を停止させてしまうことに起因する問題、
すなわち、空調風の温度調整遅れによる乗員の不快感を
解消することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、バッテリ（１７）から
供給される電力により作動して車室内の空調を行う複数
の電気負荷（１６、５３ａ、５３ｂ）と、複数の電気負
荷への電力供給を制御する空調制御手段（１９）とを備
える車両用空調装置において、空調制御手段は、複数の
電気負荷への電力供給を制限する際に、複数の電気負荷
のうち電力供給開始時の作動応答性の早い電気負荷（５
３ａ、５３ｂ）への電力供給を優先して停止することを
特徴とする。

【０００８】これによると、作動応答性の早い電気負荷
への電力供給を優先して停止するため、作動応答性の遅
い電気負荷への電力供給は継続される。そして、作動応
答性の早い電気負荷への電力供給が再開された時に、作
動応答性の早い電気負荷はすぐに所定の能力を発揮する
ため空調風の温度を速やかに調整可能であり、従って空
調風の温度調整遅れによる乗員の不快感を解消すること
ができる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、複数の電気負
荷（１６、５３ａ、５３ｂ）は、車室内に吹き出す空調
風の加熱に利用される電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）
と、空調風の冷却または加熱に利用される冷媒を圧縮す
る電動圧縮機（１６）であり、空調制御手段は、複数の
電気負荷への電力供給を制限する際に、電気ヒータおよ
び電動圧縮機のうち、電気ヒータへの電力供給を優先し
て停止することを特徴とする。

【００１０】これによると、電気ヒータへの電力供給を
優先して停止するため、作動応答性の遅い電動圧縮機へ
の電力供給は継続される。そして、電気ヒータへの電力
供給が再開された時に、作動応答性の早い電気ヒータは
すぐに所定の能力を発揮するため空調風の温度を速やか
に調整可能であり、従って空調風の温度調整遅れによる
乗員の不快感を解消することができる。また、電動圧縮
機の運転開始時に発生する振動が乗員に不快感を与えて
しまうが、電動圧縮機への電力供給は継続されるため、
上記の電動圧縮機の振動による乗員の不快感を解消する
ことができる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、バッテリ（１
７）から供給される電力により作動して駆動力を発生す
る走行用電動機（８０）と、バッテリから供給される電
力により作動して車室内の空調を行う複数の電気負荷
（１６、５３ａ、５３ｂ）と、走行用電動機および複数
の電気負荷への電力供給を制御する制御手段（１９、６
０）とを備え、制御手段は、バッテリの充電状態と走行
用電動機への電力供給量とに基づいて複数の電気負荷に
供給可能な電力量を演算し、複数の電気負荷を運転させ
るために必要な空調要求電力を演算し、複数の電気負荷
に空調要求電力を供給不可と判定したときは複数の電気
負荷への電力供給を制限する車両用電気負荷制御装置に
おいて、制御手段は、複数の電気負荷への電力供給を制
限する際に、複数の電気負荷のうち電力供給開始時の作
動応答性の早い電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電力供
給を優先して停止することを特徴とする。

【００１２】これによると、走行用電動機と空調装置の
電気負荷に共通のバッテリから電力を供給すると共に、
走行用電動機への電力供給を優先するようにした車両用
電気負荷制御装置において、請求項１の発明と同様の効
果が得られる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、複数の電気負
荷（１６、５３ａ、５３ｂ）は、車室内に吹き出す空調
風の加熱に利用される電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）
と、空調風の冷却または加熱に利用される冷媒を圧縮す
る電動圧縮機（１６）であり、制御手段（１９、６０）
は、複数の電気負荷への電力の供給を制限する際に、電
気ヒータおよび電動圧縮機のうち、電気ヒータへの電力
供給を優先して停止することを特徴とする。

【００１４】これによると、走行用電動機と空調装置の
電気負荷に共通のバッテリから電力を供給すると共に、
走行用電動機への電力供給を優先するようにした車両用
電気負荷制御装置において、請求項２の発明と同様の効
果が得られる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、制御手段（１
９、６０）は、電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）への電力
供給が停止された状態において、電動圧縮機（１６）を
最低回転数で運転させるために必要な電動圧縮機最低電
力を演算し、バッテリ（１７）の充放電状態に基づいて
電動圧縮機に電動圧縮機最低電力を供給可と判定したと
きは、電動圧縮機に電動圧縮機最低電力を供給すること
を特徴とする。

【００１６】ところで、一般的なサイズの乗用車に用い
られる空調装置においては、電気ヒータの消費電力が４
ｋｗ程度であるのに対し、最低回転数で運転時の電動圧
縮機の消費電力は、０．１ｋｗ程度と極めて少ない。従
って、請求項５の発明によれば、作動応答性の遅い電動
圧縮機を停止させる頻度が著しく低くなり、空調風の温
度調整遅れによる乗員の不快感や、電動圧縮機の運転開
始時に発生する振動による乗員の不快感を解消すること
ができる。

【００１７】また、一般的に電動圧縮機の消費電力は電
気ヒータの消費電力よりも少ないため、請求項６の発明
のように、バッテリ（１７）の充放電残量にかかわらず
電動圧縮機（１６）の運転を継続するようにしてもよ
い。

【００１８】請求項７に記載の発明では、請求項６の発
明において、電動圧縮機（１６）の運転を最低回転数で
継続することを特徴とする。

【００１９】これによると、最低回転数で運転時の電動
圧縮機の消費電力は極めて少ないため、走行用電動機へ
の電力供給に対する影響が殆どない状態で、電動圧縮機
の運転を継続させることができる。

【００２０】請求項８の発明のように、複数個の電気ヒ
ータ（５３ａ、５３ｂ）に対して選択的に通電して、複
数個の電気ヒータの加熱量を制御することができる。

【００２１】請求項９に記載の発明では、電気ヒータ
（５３ａ、５３ｂ）を複数個備える請求項４に記載の車
両用電気負荷制御装置において、複数個の電気ヒータへ
の電力の供給をデューティ制御して、複数個の電気ヒー
タの加熱量を制御することを特徴とする。

【００２２】これによると、複数個の電気ヒータを均等
に使用して複数個の電気ヒータの寿命を延ばすことがで
きる。

【００２３】請求項１０に記載の発明では、空調要求電
力は、電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）を運転させるため
に必要なヒータ要求電力と電動圧縮機（１６）を運転さ
せるために必要な圧縮機要求電力との合計であり、制御
手段（１９、６０）は、空調要求電力を供給可と判定し
ている状態から、ヒータ要求電力の増加により空調要求
電力を供給不可と判定が変わったときには、判定が変わ
る前の時点の空調要求電力に基づいて複数の電気負荷へ
の電力供給の可否を判定することを特徴とする。

【００２４】これによると、ヒータ要求電力の増加によ
り空調要求電力を供給不可と判定が変わったときには、
判定条件を変更して電力供給の可否を再判定することに
より、電気ヒータへの電力供給が継続される機会が増加
し、電気ヒータをなるべく継続して作動させることがで
きる。

【００２５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１〜図３に示す第１実施形態は、
車両の走行駆動源として走行用電動機を備える電気自動
車の空調装置に本発明を適用した例であり、図１にこの
車両用空調装置の概略構成を示す。

【００２７】この図１において、通風ダクト１０内に
は、図示しない内気導入口から取り入れた車室内空気ま
たは外気導入口から取り入れた車室外空気を送風する送
風機１１が配設され、この送風機１１の空気流れ下流側
には、冷媒との熱交換により送風空気（以下、空調風と
いう）を冷却するエバポレータ１２が配設されている。

【００２８】さらに、エバポレータ１２の空気流れ下流
側には、エバポレータ１２にて冷却された空調風を温水
との熱交換により再加熱するヒータコア１３が配設され
ている。このヒータコア１３は通風ダクト１０内の通路
を約半分塞ぐようにして配設されていて、ヒータコア１
３と並列にバイパス空気通路１４が形成されている。そ
して、ヒータコア１３の空気流れ上流側には、ヒータコ
ア１３を通過する空気とバイパス空気通路１４を通過す
る空気との割合を調節して、車室内に吹き出される空調
風の温度を調整するエアミックスダンパ１５が回動自在
に設けられている。

【００２９】なお、図示しないが、通風ダクト１０の空
気流れ最下流部には、温度調整された空調風をフロント
ガラスに向かって吹き出すデフロスタ吹出口、空調風を
乗員の上半身に向かって吹き出すフェイス吹出口、空調
風を乗員の足元に向かって吹き出すフット吹出口が、そ
れぞれ設けられている。

【００３０】冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（電気
負荷に相当）１６は、エバポレータ１２や図示しない凝
縮器、膨脹弁等と共に周知の冷凍サイクルを構成するも
のであり、この電動圧縮機１６は、冷媒を圧縮して吐出
する圧縮機構部とそれを駆動する交流電動機とからな
る。この電動圧縮機１６の電動機には、車載のバッテリ
１７（本実施形態では定格電圧２８８Ｖの直流電源）か
ら得た直流電力がインバータ１８によって交流電力に変
換されて供給される。

【００３１】バッテリ１７は、水素と酸素との化学反応
を利用して電力を発生する燃料電池（発電手段に相当）
３０にて充電されるようになっている。

【００３２】この燃料電池３０の温度を所定の温度範囲
に調整するために、第１冷却水回路４０が設けられてい
る。第１冷却水回路４０中には、矢印ａの向きに冷却水
を循環させる第１ウォーターポンプ４１、燃料電池３
０、燃料電池３０を通過した冷却水の温度を検出する第
１水温センサ４２、冷却水温に応じて第１冷却水回路４
０を開閉するサーモスタット４３、および、冷却水と外
気との熱交換を行うラジエータ４４が配設されている。
また、第１冷却水回路４０は、第１ウォーターポンプ４
１よりも冷却水流れ上流側と、燃料電池３０よりも冷却
水流れ下流側とが、第１バイパス冷却水回路４５によっ
て接続されている。

【００３３】そして、冷却水の温度が高温側設定温度以
上になると、サーモスタット４３が開弁することによ
り、冷却水は矢印ａ１のようにラジエータ４４に流れて
冷却される。一方、冷却水の温度が低温側設定温度以下
になると、サーモスタット４３が閉弁することにより、
ラジエータ４４への冷却水の流れが遮断され、冷却水は
矢印ａ２のように第１バイパス冷却水回路４５を介して
第１ウォーターポンプ４１側に戻される。このようなサ
ーモスタット４３の作動により、燃料電池３０の温度
が、高い発電効率が得られるような温度範囲に調整され
る。

【００３４】また、燃料電池３０の熱によって温水とな
った冷却水は第２冷却水回路５０を介してヒータコア１
３に流れ、燃料電池３０の熱が空調に利用されるように
なっている。この第２冷却水回路５０の一端は燃料電池
３０よりも冷却水流れ下流側で第１冷却水回路４０に接
続され、第２冷却水回路２０の他端は第１ウォーターポ
ンプ４１よりも冷却水流れ上流側で第１冷却水回路４０
に接続されている。

【００３５】第２冷却水回路５０中には、第２冷却水回
路５０内での冷却水の流れを切り替える電動式の三方弁
５１、矢印ｂの向きに冷却水を循環させる電動式の第２
ウォーターポンプ５２、冷却水を加熱する２つの電気ヒ
ータ（図２参照、電気負荷に相当）５３ａ、５３ｂ、電
気ヒータ５３ａ、５３ｂを通過した冷却水の温度を検出
する第２水温センサ５４、および、ヒータコア１３が配
設されている。また、第２冷却水回路５０においてヒー
タコア１３よりも冷却水流れ下流側から第２バイパス冷
却水回路５５が分岐され、この第２バイパス冷却水回路
５５は三方弁５１に接続されている。

【００３６】なお、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３
ｂには、バッテリ１７から得た直流電力がインバータ１
８によって制御されて供給される。また、第１、第２電
気ヒータ５３ａ、５３ｂは、例えばニクロム線を利用し
たシーズヒータである。

【００３７】空調制御装置（以下、空調ＥＣＵという）
１９は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる
周知のマイクロコンピュータを備え、入力信号に基づい
て、マイクロコンピュータに記憶したプログラムおよび
マップに従って演算処理を行うもので、その演算結果に
基づいて所定の空調制御が行われるように、上記エアミ
ックスダンパ１５、電動圧縮機１６、インバータ装置１
８、三方弁５１、第２ウォーターポンプ５２、第１、第
２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ等を制御する。

【００３８】車両制御装置（以下、車両ＥＣＵという）
６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる
周知のマイクロコンピュータを備え、入力情報に基づい
て、マイクロコンピュータに記憶したプログラムおよび
マップに従って演算処理を行うものである。そして、車
両ＥＣＵ６０は、図示しないアクセルペダルの踏み込み
量等に基づいて走行用電動機８０を制御すると共に、バ
ッテリ１７の充放電状態（バッテリ１７の充電残量や、
電動圧縮機１６、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ
および走行用電動機８０への電力供給量の状態）に基づ
いて燃料電池３０の発電量を制御するようになってい
る。また、車両ＥＣＵ６０と空調ＥＣＵ１９との間で情
報信号の入出力がされるようになっている。走行用電動
機８０は、バッテリ１７から供給される電力により作動
して駆動力を発生するものである。

【００３９】なお、空調ＥＣＵ１９は、空調装置の電気
負荷（電動圧縮機１６および第１、第２電気ヒータ５３
ａ、５３ｂ）への電力供給を制御する空調制御手段をな
している。また、車両ＥＣＵ６０と空調ＥＣＵ１９は、
走行用電動機８０および空調装置の電気負荷への電力供
給を制御する制御手段を構成している。

【００４０】次に、インバータ１８について図２に基づ
いて説明する。このインバータ１８にはバッテリ１７の
直流電力がヒューズ７０を介して供給されている。そし
て、インバータ１８は、圧縮機駆動回路１８ａによって
直流電力をスイッチングして可変周波数の交流出力（交
流電力）を作りだし、その交流出力によって電動圧縮機
１６の回転数を可変制御する。

【００４１】また、インバータ１８は、ヒータ駆動回路
１８ｂによって直流電力をスイッチングして、第１、第
２電気ヒータ５３ａ、５３ｂに供給される電力を断続制
御するようになっており、第１、第２電気ヒータ５３
ａ、５３ｂにはバッテリ１７の電圧と等しい電圧がヒー
タ駆動回路１８ｂを介して印加される。なお、圧縮機駆
動回路１８ａおよびヒータ駆動回路１８ｂのスイッチン
グ素子としては、トランジスタ（例えばＩＧＢＴ）が用
いられる。

【００４２】また、インバータ１８は、空調ＥＣＵ１９
からの指令により圧縮機駆動回路１８ａおよびヒータ駆
動回路１８ｂの作動を制御する制御回路１８ｃと、バッ
テリ１７の電圧を検出してその電圧信号を空調ＥＣＵ１
９に出力する電圧検出回路１８ｄとを有する。

【００４３】次に、上記構成になる空調装置の作動につ
いて説明する。

【００４４】空調ＥＣＵ１９には、車室内の温度、車室
外の温度、車室内に入射する日射量、車室内の希望設定
温度等の信号が入力されると共に、インバータ１８の電
圧検出回路１８ｄ、第１水温センサ４２、および第２水
温センサ５４からの信号が入力される。

【００４５】そして、空調ＥＣＵ１９は、それらの各信
号に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度を
求め、車室内に吹き出す空気の温度（以下、吹出空気温
度という）がその目標吹出温度になるように、エアミッ
クスダンパ１５、電動圧縮機１６、インバータ装置１
８、三方弁５１、第２ウォーターポンプ５２、第１、第
２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ等を制御する。

【００４６】まず、空調ＥＣＵ１９は、空調装置の運
転、停止を決定する図示しないエアコンスイッチがオン
されると、第２ウォーターポンプ５２を作動させると共
に、第１水温センサ４２の信号に基づいて三方弁５１を
制御して、第２冷却水回路５０内での冷却水の流れを切
り替えるようになっている。

【００４７】具体的には、燃料電池３０を通過した冷却
水の温度が設定温度以上になって空調風を加熱可能にな
った場合は、第２冷却水回路５０と第２バイパス冷却水
回路５５との間を三方弁５１にて遮断する。これによ
り、燃料電池３０、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３
ｂ、ヒータコア１３を結ぶ回路が形成され、燃料電池３
０を通過した冷却水が、第１、第２電気ヒータ５３ａ、
５３ｂやヒータコア１３に流通し、ヒータコア１３を通
過した冷却水は矢印ｂ１のように燃料電池３０側に戻さ
れる。なお、この場合には第１、第２電気ヒータ５３
ａ、５３ｂによる冷却水の加熱は不要であるため、第
１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂには通電しない。

【００４８】一方、燃料電池３０を通過した冷却水の温
度が設定温度未満の場合は、第２バイパス冷却水回路５
５と第２ウォーターポンプ５２の冷却水流れ上流側とを
連通させると共に、第２バイパス冷却水回路５５と燃料
電池３０の冷却水流れ下流側との間を遮断する。これに
より、ヒータコア１３を通過した冷却水は、矢印ｂ２の
ように、燃料電池３０側には流れずに、第２バイパス冷
却水回路５５を介して第２ウォーターポンプ５２側に戻
される。

【００４９】そして、この場合には、第２水温センサ５
４の信号に基づいて第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３
ｂへの通電を選択的に制御して、ヒータコア１３に流入
する冷却水の温度を所定の温度に調整する。すなわち、
ヒータコア１３に流入する冷却水の温度が所定の温度以
下の場合において、その温度差が大きいときには、第
１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの両方に通電し、そ
の温度差が小さいときには、第１、第２電気ヒータ５３
ａ、５３ｂの一方にのみ通電する。

【００５０】次に、空調ＥＣＵ１９において実行される
制御処理のうち、電動圧縮機１６および第１、第２電気
ヒータ５３ａ、５３ｂの制御にかかわる部分について図
３の流れ図にて説明する。

【００５１】まず、図３および以下の説明において用い
る用語について説明する。「圧縮機要求電力Ｗｃ」は吹
出空気温度を目標吹出温度に制御するために必要な電動
圧縮機１６の電力、「圧縮機最低電力Ｗｃ・ｍｉｎ」は
電動圧縮機１６を最低回転数で運転させるために必要な
電力、「ヒータ要求電力Ｗｈ」は吹出空気温度を目標吹
出温度に制御するために必要な第１、第２電気ヒータ５
３ａ、５３ｂの合計電力、「空調要求電力Ｗａｃ」は
「圧縮機要求電力Ｗｃ」と「ヒータ要求電力Ｗｈ」の合
計電力であり、これらの電力は空調ＥＣＵ１９にて演算
されて車両ＥＣＵ６０に出力される。「許可電力Ｗｐｅ
ｒ」は、車両側の電力負荷（走行用電動機８０の使用電
力等）やバッテリ１７の充電残量を考慮したうえで空調
装置にて使用が許可される電力であり、車両ＥＣＵ６０
にて演算される。

【００５２】図３において、ステップＳ１０では、空調
要求電力Ｗａｃを算出して車両ＥＣＵ６０に出力する。
車両ＥＣＵ６０は、空調要求電力Ｗａｃと許可電力Ｗｐ
ｅｒとを比較し、空調要求電力Ｗａｃが許可電力Ｗｐｅ
ｒ以下であれば、空調作動許可信号を空調ＥＣＵ１９に
出力する。そして、車両ＥＣＵ６０から空調作動許可信
号が出力されていればステップＳ２０がＹＥＳとなり、
ステップＳ３０およびステップＳ４０にて、吹出空気温
度が目標吹出温度になるように電動圧縮機１６および第
１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂを制御する。

【００５３】ステップＳ２０がＮＯの場合、すなわち、
車両ＥＣＵ６０から空調作動許可信号が出力されていな
い場合は、ステップＳ５０で圧縮機要求電力Ｗｃを算出
して車両ＥＣＵ６０に出力する。車両ＥＣＵ６０は、圧
縮機要求電力Ｗｃと許可電力Ｗｐｅｒとを比較し、圧縮
機要求電力Ｗｃが許可電力Ｗｐｅｒ以下であれば、圧縮
機作動許可信号を空調ＥＣＵ１９に出力する。そして、
車両ＥＣＵ６０から圧縮機作動許可信号が出力されてい
ればステップＳ６０がＹＥＳとなり、ステップＳ７０に
て吹出空気温度が目標吹出温度になるように電動圧縮機
１６を制御し、続いてステップＳ８０にて第１、第２電
気ヒータ５３ａ、５３ｂへの電力供給を停止する。

【００５４】ステップＳ６０がＮＯの場合、すなわち、
車両ＥＣＵ６０から圧縮機作動許可信号が出力されてい
ない場合は、ステップＳ９０で圧縮機最低電力Ｗｃ・ｍ
ｉｎを算出して車両ＥＣＵ６０に出力する。車両ＥＣＵ
６０は、圧縮機最低電力Ｗｃ・ｍｉｎと許可電力Ｗｐｅ
ｒとを比較し、圧縮機最低電力Ｗｃ・ｍｉｎが許可電力
Ｗｐｅｒ以下であれば、圧縮機最低作動許可信号を空調
ＥＣＵ１９に出力する。そして、車両ＥＣＵ６０から圧
縮機最低作動許可信号が出力されていればステップＳ１
００がＹＥＳとなり、ステップＳ１１０にて、電動圧縮
機１６を最低回転数で運転させる。

【００５５】ステップＳ１００がＮＯの場合、すなわ
ち、車両ＥＣＵ６０から圧縮機最低作動許可信号が出力
されていない場合は、ステップＳ１２０にて電動圧縮機
１６への電力供給を停止する。

【００５６】ところで、電力供給を停止後電力供給を再
開したときに、電動圧縮機１６の回転数は徐々にしか上
がらないのに対し、抵抗負荷である第１、第２電気ヒー
タ５３ａ、５３ｂは短時間で最大能力を出すことができ
る。そして、本実施形態では、車両側の電力負荷やバッ
テリ１７の充電残量の状況から、電動圧縮機１６および
第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの両方への電力供
給が許可されない場合には（ステップＳ２０がＮＯ）、
作動応答性の早い第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ
への電力供給を優先して停止させ、作動応答性が遅い電
動圧縮機１６への電力供給がなるべく継続されるように
している。このため、車両側の電力負荷が減少したりあ
るいはバッテリ１７の充電状態が改善されて第１、第２
電気ヒータ５３ａ、５３ｂへの電力供給が再開された時
には、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂは短時間で
最大能力を発揮して空調風を目標温度に速やかに調整可
能であり、従って空調風の温度調整遅れによる乗員の不
快感を解消することができる。

【００５７】また、電動圧縮機１６の運転開始時に発生
する振動が乗員に不快感を与えてしまうが、電動圧縮機
１６への電力供給がなるべく継続されるようにしている
ため、上記の電動圧縮機１６の振動による乗員の不快感
を解消することができる。

【００５８】また、一般的なサイズの乗用車に用いられ
る空調装置においては、第１、第２電気ヒータ５３ａ、
５３ｂの消費電力が常用域では４ｋｗ程度（最大能力時
６ｋｗ程度）、電動圧縮機１６の最大消費電力は２ｋｗ
程度であるのに対し、最低回転数で運転時の電動圧縮機
１６の消費電力は０．１ｋｗ程度と極めて少ない。そし
て、本実施形態のように、吹出空気温度を目標吹出温度
に制御するために必要な電動圧縮機１６の電力使用が許
可されない場合でも（ステップＳ６０がＮＯ）、圧縮機
最低電力Ｗｃ・ｍｉｎが許可電力Ｗｐｅｒ以下であれば
電動圧縮機１６を最低回転数で運転させるようにしてい
るため、電動圧縮機１６を停止させる頻度が著しく低く
なり、上記の乗員の不快感を解消することができる。

【００５９】（第２実施形態）図４および図５は第２実
施形態を示すもので、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５
３ｂへの通電をデューティ制御することにより第１、第
２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの能力（加熱量）を制御す
る点が第１実施形態と異なっている。

【００６０】本実施形態では、インバータ１８（図２参
照）は、ヒータ駆動回路１８ｂによって直流電力をスイ
ッチングして、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂに
供給される電力をデューティ制御する。このデューティ
制御によって、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂに
はバッテリ１７の電圧と等しい電圧がヒータ駆動回路１
８ｂを介して印加される。

【００６１】また、本実施形態では、デューティ制御を
行うために、第１実施形態の流れ図（図３参照）におけ
る第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの制御にかかわ
るステップＳ４０が、図４のようにステップＳ２００お
よびステップＳ２１０のように変更されている。

【００６２】この図４において、車両ＥＣＵ６０から空
調作動許可信号が出力されていればステップＳ２０がＹ
ＥＳとなり、ステップＳ３０にて吹出空気温度が目標吹
出温度になるように電動圧縮機１６を制御する。次い
で、ステップＳ２００で第１、第２電気ヒータ５３ａ、
５３ｂの駆動デューティ比を算出し、ステップＳ２１０
ではステップＳ２００で算出したデューティ比で第１、
第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂを制御する。ここで、図
５はデューティ比が５０％の時の通電パターンを示して
おり、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂは同じデュ
ーティ比で駆動され、また、第１、第２電気ヒータ５３
ａ、５３ｂはデューティ制御の位相を半周期分ずらして
駆動される。

【００６３】本実施形態のように、デューティ制御によ
り第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの能力を制御す
ることにより、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂを
均等に使用して第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの
寿命を延ばすことができる。

【００６４】（第３実施形態）図６は第３実施形態を示
すもので、第１実施形態の流れ図（図３参照）における
ステップＳ２０がＮＯになった場合、すなわち、車両Ｅ
ＣＵ６０から空調作動許可信号が出力されていない場合
でも、なるべく第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂを
作動可能にしたものである。そのため、本実施形態で
は、第１実施形態の流れ図（図３参照）におけるステッ
プＳ６０の後に、ステップＳ３００ないしステップＳ３
２０を追加している。

【００６５】この図６において、車両ＥＣＵ６０から空
調作動許可信号が出力されていて（ステップＳ２０がＹ
ＥＳ）、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂが例えば
５ｋｗで作動している状態から、暖房負荷の増加により
ヒータ要求電力Ｗｈが例えば６ｋｗに増加してステップ
Ｓ２０がＮＯになった場合は、ステップＳ５０からステ
ップＳ６０に進んでステップＳ６０がＹＥＳとなり、ス
テップＳ７０にて電動圧縮機１６を制御する。

【００６６】次に、ステップＳ３００では、前回許可さ
れたヒータ要求電力Ｗｈ（本例では５ｋｗ）、すなわち
暖房負荷が増加する前のヒータ要求電力Ｗｈを車両ＥＣ
Ｕ６０に出力する。車両ＥＣＵ６０は、圧縮機要求電力
Ｗｃと前回許可されたヒータ要求電力Ｗｈの合計電力が
許可電力Ｗｐｅｒ以下であれば、ヒータ作動許可信号を
空調ＥＣＵ１９に出力する。そして、車両ＥＣＵ６０か
らヒータ作動許可信号が出力されていればステップＳ３
１０がＹＥＳとなり、ステップＳ３２０にて、前回許可
されたヒータ要求電力Ｗｈで第１、第２電気ヒータ５３
ａ、５３ｂを制御する。

【００６７】本実施形態によれば、暖房負荷の増加によ
りステップＳ２０がＮＯになった場合でも、第１、第２
電気ヒータ５３ａ、５３ｂへの電力供給が継続される機
会が増加し、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂをな
るべく継続して作動させることができる。

【００６８】（他の実施形態）上記実施形態では、電動
圧縮機１６および第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ
の両方への電力供給が許可されない場合には（ステップ
Ｓ２０がＮＯ）、ステップＳ６０あるいはステップＳ１
００にて電動圧縮機１６のみへの電力供給が可能か否か
を判定するようにしたが、一般的に電動圧縮機１６の消
費電力は第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの消費電
力よりも少ないため、電動圧縮機１６および第１、第２
電気ヒータ５３ａ、５３ｂの両方への電力供給が許可さ
れない場合、電動圧縮機１６のみへの電力供給が可能か
否かを判定せずに、電動圧縮機１６の運転を継続するよ
うにしてもよい。その際、電動圧縮機１６を最低回転数
で運転させることにより、走行用電動機８０への電力供
給に対する影響が殆どない状態で電動圧縮機１６の運転
を継続させることができる。

【００６９】また、上記実施形態では、第１、第２電気
ヒータ５３ａ、５３ｂとしてシーズヒータを使用した
が、本発明では電気によって発熱するヒータであればよ
く、例えばＰＴＣヒータ素子を利用したＰＴＣヒータで
もよい。

【００７０】また、上記実施形態では、第１、第２電気
ヒータ５３ａ、５３ｂにて冷却水を加熱し、その冷却水
の熱を利用してヒータコア１３により空調風を加熱する
例を示したが、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ
を、第２冷却水回路５０中ではなく、通風ダクト１０内
においてヒータコア１３に近接する位置に配置し、ヒー
タコア１３による空調風の加熱量が不足する際に第１、
第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂにて空調風を直接加熱し
てもよい。

【００７１】また、上記実施形態では、電動圧縮機１６
やエバポレータ１２等にて構成される冷凍サイクルにて
空調風を冷却する例を示したが、冷凍サイクルとして冷
房機能および暖房機能を切り替え可能なヒートポンプサ
イクルを構成する場合にも本発明は適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態になる車両用空調装置の
概略構成図である。

【図２】図１の電気回路部のブロック図である。

【図３】図１の空調ＥＣＵ１９にて実行される制御処理
を示す流れ図である。

【図４】本発明の第２実施形態になる車両用空調装置に
て実行される制御処理を示す流れ図である。

【図５】第２実施形態における電気ヒータへの通電パタ
ーンを示す図である。

【図６】本発明の第３実施形態になる車両用空調装置に
て実行される制御処理を示す流れ図である。

【符号の説明】

１６…電気負荷をなす電動圧縮機、１７…バッテリ、１
９…制御手段をなす空調ＥＣＵ、５３ａ、５３ｂ…電気
負荷をなす電気ヒータ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリ（１７）から供給される電力に
   より作動して車室内の空調を行う複数の電気負荷（１
   ６、５３ａ、５３ｂ）と、前記複数の電気負荷への電力
   供給を制御する空調制御手段（１９）とを備える車両用
   空調装置において、 前記空調制御手段は、前記複数の電気負荷への電力供給
   を制限する際に、前記複数の電気負荷のうち電力供給開
   始時の作動応答性の早い電気負荷（５３ａ、５３ｂ）へ
   の電力供給を優先して停止することを特徴とする車両用
   空調装置。
2. 【請求項２】 前記複数の電気負荷（１６、５３ａ、５
   ３ｂ）は、車室内に吹き出す空調風の加熱に利用される
   電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）と、前記空調風の冷却ま
   たは加熱に利用される冷媒を圧縮する電動圧縮機（１
   ６）であり、前記空調制御手段は、前記複数の電気負荷
   への電力供給を制限する際に、前記電気ヒータおよび前
   記電動圧縮機のうち、前記電気ヒータへの電力供給を優
   先して停止することを特徴とする請求項１に記載の車両
   用空調装置。
3. 【請求項３】 バッテリ（１７）から供給される電力に
   より作動して駆動力を発生する走行用電動機（８０）
   と、前記バッテリから供給される電力により作動して車
   室内の空調を行う複数の電気負荷（１６、５３ａ、５３
   ｂ）と、前記走行用電動機および前記複数の電気負荷へ
   の電力供給を制御する制御手段（１９、６０）とを備
   え、 前記制御手段は、前記バッテリの充電状態と前記走行用
   電動機への電力供給量とに基づいて前記複数の電気負荷
   に供給可能な電力量を演算し、前記複数の電気負荷を運
   転させるために必要な空調要求電力を演算し、前記複数
   の電気負荷に前記空調要求電力を供給不可と判定したと
   きは前記複数の電気負荷への電力供給を制限する車両用
   電気負荷制御装置において、 前記制御手段は、前記複数の電気負荷への電力供給を制
   限する際に、前記複数の電気負荷のうち電力供給開始時
   の作動応答性の早い電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電
   力供給を優先して停止することを特徴とする車両用電気
   負荷制御装置。
4. 【請求項４】 前記複数の電気負荷（１６、５３ａ、５
   ３ｂ）は、車室内に吹き出す空調風の加熱に利用される
   電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）と、前記空調風の冷却ま
   たは加熱に利用される冷媒を圧縮する電動圧縮機（１
   ６）であり、 前記制御手段（１９、６０）は、前記複数の電気負荷へ
   の電力の供給を制限する際に、前記電気ヒータおよび前
   記電動圧縮機のうち、前記電気ヒータへの電力供給を優
   先して停止することを特徴とする請求項３に記載の車両
   用電気負荷制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段（１９、６０）は、前記電
   気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）への電力供給が停止された
   状態において、前記電動圧縮機（１６）を最低回転数で
   運転させるために必要な電動圧縮機最低電力を演算し、
   前記バッテリ（１７）の充放電状態に基づいて前記電動
   圧縮機に前記電動圧縮機最低電力を供給可と判定したと
   きは、前記電動圧縮機に前記電動圧縮機最低電力を供給
   することを特徴とする請求項４に記載の車両用電気負荷
   制御装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段（１９、６０）は、前記電
   気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）への電力供給が停止された
   状態において、前記バッテリ（１７）の充放電状態にか
   かわらず前記電動圧縮機（１６）の運転を継続すること
   を特徴とする請求項４に記載の車両用電気負荷制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記電動圧縮機（１６）の運転を最低回
   転数で継続することを特徴とする請求項６に記載の車両
   用電気負荷制御装置。
8. 【請求項８】 前記電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）を複
   数個備え、前記複数個の電気ヒータに対して選択的に通
   電して、前記複数個の電気ヒータの加熱量を制御するこ
   とを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１つに記載
   の車両用電気負荷制御装置。
9. 【請求項９】 前記電気ヒータ（５３ａ、５３ｂ）を複
   数個備え、前記複数個の電気ヒータへの電力の供給をデ
   ューティ制御して、前記複数個の電気ヒータの加熱量を
   制御することを特徴とする請求項４ないし７のいずれか
   １つに記載の車両用電気負荷制御装置。
10. 【請求項１０】 前記空調要求電力は、前記電気ヒータ
    （５３ａ、５３ｂ）を運転させるために必要なヒータ要
    求電力と前記電動圧縮機（１６）を運転させるために必
    要な圧縮機要求電力との合計であり、 前記制御手段（１９、６０）は、前記空調要求電力を供
    給可と判定している状態から、前記ヒータ要求電力の増
    加により前記空調要求電力を供給不可と判定が変わった
    ときには、判定が変わる前の時点の前記空調要求電力に
    基づいて前記複数の電気負荷への電力供給の可否を判定
    することを特徴とする請求項４ないし９のいずれか１つ
    に記載の車両用電気負荷制御装置。