JP2009029320A - プラグインハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来は、事前空調設定用タイマと周知の空調ユニットと制御ユニットを用いて充電量を監視しながら事前空調を行っているが、運転開始前の外部充電用ソケットがＯＦＦの場合の事前空調については考慮していない。即ち、ユーザがソケットをＯＮにするのを忘れた場合には、事前空調が行われていない。
【解決手段】
本稿のハイブリッド車は、外部からの電力を受電するソケットと、ソケットがＯＮの場合、時間と車内外温度と充電量に応じて、車内環境調整を行う調整部を備え、調整部は、ソケットがＯＦＦであっても、所定の条件を満たした場合、車内環境調整を行う。特に、所定の条件とは、外部からの電力が略満充電であることを示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般電力系統から充電可能なプラグインハイブリッド車における事前空調に関する。

一般に、ハイブリッド車は、電池に蓄えられた電気エネルギーを用いたモータ駆動と、内燃機関であるエンジン駆動の組み合わせで、走行する。

ここで、電気自動車に関しては、事前空調を、冷暖房が可能な周知の空調装置を用いて行う技術がある（特許文献１参照）。

特開平７−１９３９０１号公報

特許文献１によれば、事前空調設定用タイマと周知の空調ユニットと制御ユニットを用いて充電量を監視しながら事前空調を行っているが、運転開始前の外部充電用ソケットがＯＦＦの場合の事前空調については考慮していない。即ち、ユーザがソケットをＯＮにするのを忘れた場合には、事前空調が行われない、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、ユーザがソケットをＯＮにするのを忘れた場合であっても、一定要件下、事前空調を行うシステムを提供することにある。

本稿のハイブリッド車は、外部からの電力を受電するソケットと、ソケットがＯＮの場合、時間と車内外温度と充電量に応じて、車内環境調整を行う調整部を備え、調整部は、ソケットがＯＦＦであっても、所定の条件を満たした場合、車内環境調整を行う。

本発明によれば、ユーザがソケットをＯＮにするのを忘れた場合であっても、一定要件下、事前空調を行うシステムを提供することができる。

図１は、プラグインハイブリッド車の構成図である。

車外の一般電力系統からの充電可能なプラグインハイブリッド車（以下ハイブリッド車と略す）１は、車両停止時の状態監視を行う装置、及び、バッテリの充放電状態量監視を行う装置を備え、その装置情報によって、車内に装備された必要な機器を作動させ、運転開始前に室内の状態を快適にし、安全走行可能な状態にする車内環境を調整する調整部を備えた空調システムと連動する。

ハイブリッド車１は、充電ソケット２，充電装置３，電池制御ユニット４，電池５，車輪速センサ６，外部環境認識装置７，エンジン８，モータ９，トルク伝達機構１０，モータ駆動用制御ユニット１１，車両制御ユニット１２，車室内温度センサ１３，窓曇りセンサ１４，フロントガラス１５，リアガラス１６，ドアミラー１７，空調用グリル１８〜２０，空調ユニット２１、及び、エンジン制御ユニット２２とからなる。

充電ソケット２は、車外の一般電力系統（家庭電力等）からの充電を行う。

充電装置３は、充電ソケット２から受け取った電力を蓄える。尚、家庭電力の有効な接続方法は、電力の使用量が下がる夜間から明け方にかけて行うのが家庭電力の平準化にもつながり効率的である。

電池制御ユニット４は、充電装置３を組み込み、制御する。ここで、電池制御ユニット４は、電池内の充電量が上限値以下、通常、満充電に対して８０％程度以下であれば、充電を開始する。ここで電池の運転開始後の制御パターンによって１００％以下、即ち満充電を除き充電モードとしてもよい。

電池５としては、充電量が通常のハイブリッド車が１ｋｗｈ強であるのに対して少なくとも約４倍以上の電気エネルギーを蓄えることが可能な高エネルギー積の電池を使用するのが好ましい。

車両制御ユニット１２は、車室内温度センサ１３，窓曇りセンサ１４を用いて、又は、これに代わる空調制御ユニットによって、フロントガラス１５，リアガラス１６，ドアミラー１７等に取り付けられた各種ヒータを作動させる。

更に、フロントガラス１５，ドアミラー１７には、透明導電性の発熱シートが貼り付けられている。

尚、図１のエンジンは、エンジン制御ユニット２２で車両制御ユニット１２と連動しながらエンジン状態を制御する構成を示すこのユニットからの信号によって、確実にエンジン停止状態が把握される。

図２は、窓の霜取り作動を示す制御仕様ブロック図である。

本ハイブリッド車には、外部からの電力を受電するソケットと、ソケットがＯＮの場合、時間と車内外温度と充電量に応じて、車内環境調整を行う調整部が備えられている。家庭用に使用される燃料電池の発電時に発生する温水を、当該ハイブリッド車のラジエータに循環させる循環部を更に備えてもよい。

そして、調整部は、ソケットがＯＦＦであっても、所定の条件を満たしている場合、車内環境調整を行う。

ここで、所定の条件とは、外部からの電力が略満充電であることを示す。車内環境調整を行うのは、略午前６時の前であるのがよい。又、車内環境調整とは、霜取りや、ベンチレーションを示す。

外部からの電力は、家庭用電力を想定している。

又、フロントガラスや、ドアミラーには、透明発熱シートが装着されている。

車両制御ユニット１２は、燃料電池に取り付けられた冷却用送風機の風洞に基づいて、前記車内環境調整を行う。

図３は、夏場のベンチレーションや冬場の暖気作動を示す制御仕様ブロック図である。

車内の空調システムの車室内温度センサ１３が、乗員が乗車したときに極めて不快感を覚える規定の温度上限値を越えた温度を検出した場合、この情報は車両制御ユニット１２に伝達される。

この時に、電池５の充電量が規定の下限値以上で、且つ常時充電モードになっていることを確認したならば、車両制御ユニット１２は、空調用グリル１８〜２０からの空気の流れを制御し、温度を制御可能な空調ユニット２１に対して車内の熱気を排出するのに必要最低限の空気を貫流させるべくベンチレーション指令を行う。エンジンが始動していないので、この指令は、コンプレッサＯＦＦ、エアコンモータは低速回転、エアコンシステムのモードドア切り替えの指令である。熱気が車外に排出され規定の温度上限値以下となると、図２と同様に車室内温度センサ１３の情報によって空調システムは停止する。又、このベンチレーションモードは、駐車時間が短く充電量が略１０分程度の比較的短時間の場合、もしくは充電量が略満充電に近く、外部充電がＯＦＦの場合は、断続的に行われ、電気エネルギーの節約を行う。暖房時も同様な機能を備える。

一方冬場の運転開始時の暖房は、温水が存在しないため、図２の破線に示されるシートヒータやハンドル用ヒータが装着されたハイブリッド車においてのみ、図３の制御手順で事前暖房が可能となる。

図４は、冬場における家庭負荷のモデリング例を示す。

図４に示すように、朝の家庭側電力がピークに向かう略６時以前に、充電開始を行うのがよい。

一方外気温が下がり車内温度との差が大きくなると、フロントガラス１５の表面の水分は結露して、明け方には霜付き現象が発生する。この時に、窓曇りセンサ１４は車両制御ユニット１２に、この状態値の情報を伝える。

車両制御ユニット１２は、エンジン制御ユニット２２や車輪速センサ等の情報に基づいて、エンジン停止状態であることを確認した上で、先の電池５の充電量が規定の下限値以上で、且つ常時充電モードになっていることを確認した場合、霜取り指令を、フロントガラス１５，リアガラス１６，ドアミラー１７に貼られた透明導電性発熱シートに電流を通電する指示を出す。

図１では、全てのガラスに発熱シートが貼られたり内部に同時成形されたものとして記載しているが、リアガラスでは、これに代わるフィルム状の発熱コイルであってもよい。従って通電が開始されると発熱シートの内部抵抗によってジュール熱が発生してガラス表面の霜は取り除かれる。霜が取り除かれると、窓曇りセンサ１４は、その状態値を再び車両統合制御ユニットに情報を伝えるので、通電指令が解除される。この間の通電電力は、一般の車載された電池だけでは、電力の継続的充電がないのでバッテリ上がりに直結するが、上記のプラグインハイブリッツドのシステム構成では、常時家庭電力の充電が継続され、又、逐次、電池制御ユニット４で充放電量の管理がなされるので、車両走行開始時にバッテリ上がりになることはない。

図５は、作動タイミングチャートを示す。

夜１２時に帰宅して、充電ソケット２を介して一般電力系統につなぎ充電開始し、翌朝８時運転開始までの各システムに組まれた機器の作動タイミングを示す。電池充電量は、充放電制御管理ユニット４により、常時状態監視されており、規定の下限値になると、放電停止状態となり、上限値を越えない限りは、充電装置３によって、電池５に充電しつづける。この充電装置は接続された１２時からタイマ機能を有し、翌朝８時の運転開始入力によって、その間接続ＯＮ状態を作る。又、このタイマ機能は充電量が上限に達するか、家庭側の電力負荷が充電量＋家庭側負荷電力＞家庭側契約電力の条件でＯＦＦ状態となり、又、上限値が維持され続ける限り非接続となりＯＦＦ状態となる。

電池５の充電量は上限値に向かって、徐々に充電容量が増加する。一方車内室内温度センサ１４の温度が５℃を下回り、且つ窓曇りセンサ１４の信号が、フロントガラス１５の約５０％以上の曇り率を感知するとＯＮ状態の信号を発する。この曇り率の設定は任意に所定量に調整可能である。この時に、先のエンジンＯＦＦ，充電量が下限値以上であること、外部電力充電中であることを確認すると、フロントガラス１５，リアガラス１６，ドアミラー１７の透明導電性発熱シート２２やリアガラスに組み込まれた発熱コイルに通電開始される。通電後、窓曇りセンサ１４の信号が所定の曇り率を下回ると、信号がＯＦＦし、同時に上記各フィルム２２，コイルへの通電が停止される。

図５では、図４の家庭側電力負荷のモデリングに基づいて、家庭側の電力がピークに向かう朝６時までに霜取り機能を完了させるため翌朝５時３０分に通電開始され、約３０分後に通電ＯＦＦとなり、電池充電量が上限に達した７時半にタイマ機能が非接続状態となっている。このように図５における霜取りタイマ機能は運転開始入力時間前で且つ電力ピークの向かえる６時以前まで作動させる機能として、充電量に応じて、更に非接続になる機能としている。この条件を満足すれば、充電中に窓曇りセンサを一度だけ通電して、上記作動確認を行う、強制型のタイマ機能であってもよい。このようにすると、窓ガラスの導電性フィルム，発熱コイルに通電する回数が、ほぼ１回に限定されるため、より省エネルギーの快適管理が可能となる。

本稿によれば、家庭用側に余剰の暖房源がある場合、例えば家庭用燃料電池の発電時に発生する温水を暖房源に利用して、この温水を車両のラジエータに循環させるか、もしくは燃料電池に取り付けられた冷却用送風機の風洞を車内に接続することで、同様の暖房機能の車内環境調整を行うことが可能となる。

又、運転開始時の車両居住環境を快適にするだけではなく、朝の多忙な時間での霜取りがなくなり、視界良好な状態で即刻運転開始が可能となる。又、暖機運転，ベンチレーション運転によるガソリンの使用がなくなりガソリン消費を節約でき燃費向上と二酸化炭素（以下ＣＯ₂と略す）削減による温暖化抑制効果にも寄与する。一方、家庭電力と接続し、朝の電力ピークに向かう略６時以前に事前暖房，ベンチレーション運転することで、夜間から明け方にかけた電力の不均衡が是正され、又ガソリンと家庭電力とのＣＯ₂発生差分もさらにあるため、この点でもＣＯ₂の抑制効果が向上される。更に、既存の車載されたシステムや部品を複合的に流用作動させるため追加のシステム，部品は不要であり、経済的に廉価で、効果的な機能が追加提供できる。

家庭側にバッテリを有する補助電池制御ユニットを新設すると、夜間電力を効果的に使うことで、家庭の電力の平準化に寄与する。

プラグインハイブリッド車の構成図。 窓の霜取り作動を示す制御仕様ブロック図。 夏場のベンチレーションや冬場の暖気作動を示す制御仕様ブロック図。 冬場における家庭負荷のモデリング例。 作動タイミングチャート。

符号の説明

１ プラグインハイブリッド車
２ 充電用ソケット
３ 充電装置
４ 電池制御ユニット
５ 電池
６ 車輪速センサ
７ 外部環境認識装置
８ エンジン
９ モータ
１０ トルク伝達機構
１１ モータ駆動用制御ユニット
１２ 車両制御ユニット
１３ 車室内温度センサ
１４ 窓曇りセンサ
１５ フロントガラス
１６ リアガラス
１７ ドアミラー
１８〜２０ 空調用グリル
２１ 空調ユニット
２２ エンジン制御ユニット

Claims (8)

1. 外部からの電力を受電するソケットと、
   前記ソケットがＯＮの場合、時間と車内外温度と充電量に応じて、車内環境調整を行う調整部を備え、
   前記調整部は、前記ソケットがＯＦＦであっても、所定の条件を満たしている場合、車内環境調整を行う、プラグインハイブリッド車。
2. 前記所定の条件とは、前記外部からの電力が略満充電であることを示す、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
3. 前記時間とは、略午前６時の前を示す、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
4. 前記車内環境調整とは、霜取り、又は、ベンチレーションの少なくとも何れか一方を示す、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
5. 前記外部からの電力とは、家庭用電力を示す、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
6. フロントガラス、又は、ドアミラーの少なくとも何れか一方は、透明発熱シートが装着される、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
7. 家庭用に使用される燃料電池の発電時に発生する温水を、当該プラグインハイブリッド車のラジエータに循環させる循環部を更に備える、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
8. 燃料電池に取り付けられた冷却用送風機の風洞に基づいて、前記車内環境調整を行う、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。

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