JP2009046113A - On-vehicle air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載空調システムに関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle air conditioning system.
従来、車両においては、エアコンが搭載され、外気温が高い場合に、エンジンのトルク、すなわち、エンジントルクを圧縮機に伝達し、前記エアコンを作動させ、車室内を空調し、所定の温度に維持するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、前記従来の車両においては、例えば、通勤、通学等で車両を走行させる場合、一般的に、走行させる距離は、片道5〜15〔km〕程度であり、走行させる時間は、片道20〜30〔分〕であることが多く、これを月曜日から金曜日まで繰り返すことになる。また、通勤時間帯、通学時間帯等においては、交通渋滞が発生する可能性が高く、交通渋滞下においてエンジンをアイドリング回転速度の近傍の回転速度で回転させながら車両を走行させると、空調に必要な回転速度が得られるようにアイドリング回転速度を高くする制御が行われる時間が長くなる。したがって、エンジンの効率及び空調の効率が極めて低くなってしまう。 However, in the conventional vehicle, for example, when the vehicle is traveled by commuting, attending school or the like, the travel distance is generally about 5 to 15 km (one way), and the travel time is 20 to one way. Often 30 minutes, this is repeated from Monday to Friday. Also, in commuting hours, school hours, etc., there is a high possibility that traffic congestion will occur, and it is necessary for air conditioning if the vehicle is run while rotating the engine at a rotation speed near the idling rotation speed under traffic congestion. The time during which the control for increasing the idling rotational speed is performed so that a high rotational speed can be obtained becomes longer. Therefore, the engine efficiency and the air conditioning efficiency become extremely low.
また、ハイブリッド型車両においては、車両を制動する際に、電動機械としての駆動モータによって電力を回生することができるので、回生した電力を空調に利用することが考えられるが、回生した電力をバッテリに供給して充電したり、充電された電力を放電させてエアコンに供給したりする間に、電力を損失し、空調の効率が低くなってしまう。 Further, in a hybrid vehicle, when braking the vehicle, electric power can be regenerated by a drive motor as an electric machine. Therefore, the regenerated electric power can be used for air conditioning. The electric power is lost while the electric power is supplied and charged, or the charged electric power is discharged and supplied to the air conditioner, and the efficiency of the air conditioning is lowered.
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、エンジンの効率及び空調の効率を高くすることができ、走行に伴って電動機械によって発生させられた電力を空調に有効に利用することができる車載空調システムを提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional vehicle, can increase the efficiency of the engine and the efficiency of the air conditioning, and effectively uses the electric power generated by the electric machine during traveling for the air conditioning. An object is to provide an in-vehicle air conditioning system capable of performing the above.
そのために、本発明の車載空調システムにおいては、駆動輪と機械的に連結され、バッテリと接続された電動機械と、圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えた冷凍システムと、該冷凍システムを運転することによって発生させられた冷熱を、相変化をする蓄熱媒体によって蓄積し、空気循環系を循環させられる空気に伝達する冷却ユニットと、車両の走行に伴って前記電動機械によって発生させられた電力を前記冷凍システムに供給し、圧縮機を駆動する蓄冷処理手段とを有する。 Therefore, in the in-vehicle air conditioning system of the present invention, an electric machine that is mechanically connected to a drive wheel and connected to a battery, a refrigeration system including a compressor, a condenser, and an evaporator, and the operation of the refrigeration system A cooling unit that stores the cold heat generated by the heat storage medium that changes phase and transmits it to the air that is circulated through the air circulation system, and the electric power generated by the electric machine as the vehicle travels Is stored in the refrigeration system, and cold storage means for driving the compressor.
本発明によれば、車載空調システムにおいては、駆動輪と機械的に連結され、バッテリと接続された電動機械と、圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えた冷凍システムと、該冷凍システムを運転することによって発生させられた冷熱を、相変化をする蓄熱媒体によって蓄積し、空気循環系を循環させられる空気に伝達する冷却ユニットと、車両の走行に伴って前記電動機械によって発生させられた電力を前記冷凍システムに供給し、圧縮機を駆動する蓄冷処理手段とを有する。 According to the present invention, in an in-vehicle air conditioning system, an electric machine that is mechanically coupled to drive wheels and connected to a battery, a refrigeration system that includes a compressor, a condenser, and an evaporator, and the refrigeration system is operated. A cooling unit that stores the cold heat generated by the heat storage medium that changes phase and transmits it to the air that is circulated through the air circulation system, and the electric power generated by the electric machine as the vehicle travels Is stored in the refrigeration system, and cold storage means for driving the compressor.
この場合、車両の走行に伴って前記電動機械によって発生させられた電力が前記冷凍システムに供給され、圧縮機が駆動されるようになっているので、発生させられた電力のすべてを、冷凍システムを運転するために有効に利用することができる。したがって、エンジンに加わる負荷を小さくすることができ、エンジン効率及び空調の効率を高くすることができる。 In this case, since the electric power generated by the electric machine as the vehicle travels is supplied to the refrigeration system and the compressor is driven, all of the generated electric power is supplied to the refrigeration system. Can be used effectively for driving. Therefore, the load applied to the engine can be reduced, and the engine efficiency and the air conditioning efficiency can be increased.
また、発生させられた電力を、バッテリを介することなく、冷凍システムを運転するために利用することができるので、充電及び放電に伴って電力を損失するのを抑制することができる。したがって、空調の効率を更に高くすることができる。 Moreover, since the generated electric power can be used to operate the refrigeration system without going through the battery, it is possible to suppress the loss of electric power due to charging and discharging. Therefore, the efficiency of air conditioning can be further increased.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、車両としてのハイブリッド型車両に搭載された、車室内を空調するための車載空調システムについて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this case, an in-vehicle air conditioning system for air conditioning the vehicle interior mounted on a hybrid vehicle as a vehicle will be described.
図1は本発明の第1の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図、図2は本発明の第1の実施の形態における車載空調システムの概念図、図3は本発明の第1の実施の形態における冷却ユニットの拡大図である。 1 is a conceptual diagram of a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of an in-vehicle air conditioning system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a first embodiment of the present invention. It is an enlarged view of the cooling unit in the form.
図において、10はハイブリッド型車両に搭載された空調装置であり、該空調装置10は、圧縮式の冷凍システム11、及び車室内の空気を取り込み、前記冷凍システム11を利用して冷却し、その後、車室内に排出する空気循環系20を有する。
In the figure,
前記冷凍システム11は、冷媒を圧縮する圧縮機(C)12、熱伝導性材料によって形成され、圧縮された冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器13、冷媒を絞るための絞り14、及び熱伝導性材料によって形成され、絞り14を通過した冷媒を膨張させて蒸発させる蒸発器15を有する。前記凝縮器13に隣接させて、第1のファンとしての凝縮器用ファンf1が配設され、該凝縮器用ファンf1を作動させ、凝縮器13より前方(図1において左方)の空気を吸引して凝縮器13に送ることによって、凝縮器13を冷却することができる。なお、前記凝縮器13及び蒸発器15を形成する熱伝導性材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等が使用される。
The
また、前記空気循環系20は、車室内の空気を取り込むための第1のダクトとしての空気導入ダクト37、該空気導入ダクト37と接続され、取り込まれた空気を前記冷凍システム11によって冷却するための冷却室38、及び該冷却室38と接続され、冷却された空気を車室内に排出する第2のダクトとしての空気排出ダクト39を備え、前記冷却室38内に冷却ユニット40が配設される。
The
そして、前記空気導入ダクト37内に、断熱材によって形成された開閉弁47が、前記空気排出ダクト39内に、断熱材によって形成された開閉弁48が、該開閉弁48より車室側に、第2のファンとしての空調用ファン49が配設される。該空調用ファン49を作動させることによって、空気排出ダクト39内の空気が吸引され、車室に送られる。
An on-off
なお、前記空気排出ダクト39には、図示されないヒータが配設され、該ヒータに、エンジン(E/G)16を冷却するのに伴って加熱された冷却水、マフラーを通過した排気ガス等が送られ、必要に応じて空気が加熱される。したがって、冷凍システム11を停止させた状態でヒータによって空気が加熱され、車室内を除湿したり暖房したりすることができる。また、前記圧縮機12として可逆式の圧縮機を使用し、冷凍システム11をヒートポンプ式の冷凍システムとして機能させることによって空気が加熱され、車室内を暖房することができる。
The
前記冷却ユニット40は、蒸発器15、熱交換器41及び蓄冷部43を備え、該蓄冷部43は、蒸発器15と熱交換器41とによって挟まれ、かつ、蒸発器15及び熱交換器41と接触させて配設され、冷凍システム11によって発生させられた冷熱を、相変化をする蓄熱媒体としての水によって蓄積し、熱交換器41に伝達し、空気循環系20を循環させられる空気に伝達する。
The
前記蒸発器15は、蛇(だ)行させて形成された冷媒管26、該冷媒管26を包囲して、かつ、冷媒管26及び蓄冷部43の第1の面s1と接触させて配設され、伝熱部材としての伝熱カプラ27、及び冷媒管26及び伝熱カプラ27を包囲する筐(きょう)体28を備える。前記伝熱カプラ27は、「C」字状の形状を有し、冷媒管26を包囲する包囲部27a、及び該包囲部27aの中央部分に突出させて形成され、前記蓄冷部43と接触する平坦(たん)面を備え、包囲部27aを支持する支持部27bを備える。なお、前記冷媒管26、伝熱カプラ27及び筐体28は、いずれも前記熱伝導性材料から成る。
The
また、前記熱交換器41は、前記熱伝導性材料から成るマトリックス状のフィン構造体41aによって形成され、蓄冷部43の第2の面s2に取り付けられる。空気導入ダクト37を介して冷却室38に供給された空気は、前記フィン構造体41a内及び筐体28外を通過し、その間に熱交換器41及び蒸発器15によって冷却され、空気排出ダクト39を介して排出される。なお、前記熱交換器41の下端に、熱交換器41で空気が冷却される際に凝縮した水、すなわち、凝縮水を排出するためのドレンバルブ50が配設される。
The
ところで、前記蓄冷部43においては、箱状の形状を有する筐体44内の空間29に、液相と固相との間で相変化をする水が収容されるとともに、第1の面s1側の側壁44aと、第2の面s2側の側壁44bとの間(約4〜5〔mm〕)に、伝熱部材としての複数の連結体46が配設され、蒸発器15と熱交換器41との間を、選択的に熱的に連結する。前記各連結体46は、前記空間29内の任意の箇所に配設することができるが、本実施の形態においては、伝熱カプラ27が配設された部分に対応させて、側壁44aにおける支持部27bが取り付けられる部分の裏面に配設される。また、蓄冷部43内の所定の箇所には、空間29の温度を検出する温度検出部としての温度センサが配設される。
By the way, in the
前記各連結体46は、断面が円形の柱状体によって形成され、側壁44aに取り付けられた第1の連結部としての固定連結部61、該固定連結部61に対して接離自在に配設された第2の連結部としての可動連結部62、側壁44bに取り付けられた保持部63、及び可動連結部62と保持部63との間に配設された伸縮部材としてのバイメタル64を備える。なお、前記固定連結部61、可動連結部62、保持部63及びバイメタル64は、いずれも前記熱伝導性材料から成る。
Each of the
前記固定連結部61における側壁44aと当接する側の端部には、径が大きくされたフランジ部61aが形成される。したがって、連結体46と側壁44aとの接触する面積を大きくすることができるので、連結体46に伝達される冷熱の量を大きくすることができる。
A
前記連結体46は、蓄冷部43内の温度に応じて第1、第2の状態を採り、空間29の温度が閾(しきい)値より高いと第1の状態を採り、空間29の温度が閾値以下であると第2の状態を採り、第1の状態において、バイメタル64が膨張し、可動連結部62が固定連結部61と接触し、蒸発器15と熱交換器41とを物理的に連結し、第2の状態において、バイメタル64が収縮し、可動連結部62が固定連結部61から離れ、蒸発器15と熱交換器41とを物理的に遮断する。
The connecting
したがって、空調の負荷が大きくなり、熱交換器41の温度が高くなると、空間29の温度が閾値より高くなり、連結体46は第1の状態を採る。該第1の状態において、蒸発器15から伝達された冷熱の大部分を、直接熱交換器41に伝達することができるので、空気を十分に冷却することができる。なお、第1の状態において、冷熱の残りの部分を空間29内の水に伝達して、氷i1を形成し、蓄冷を行うこともできる。
Therefore, when the load of air conditioning becomes large and the temperature of the
また、第2の状態において、蒸発器15から伝達された冷熱の大部分を前記空間29内の水に伝達して、氷i1を形成し、蓄冷を行うとともに、冷熱の残りの部分を空間29内の水に伝達し、水を介して熱交換器41に伝達することができる。なお、前記冷媒管26は、空間29内の氷i1が有する潜熱を冷熱として熱交換器41に伝達する。
Further, in the second state, most of the cold heat transmitted from the
そして、前記空間29内には、熱伝導性材料、例えば、カーボン繊維網によって形成される網目状のマトリックス31が、連結体46と接触させて配設される。本実施の形態において、マトリックス31は連結体46と接触させられるが、必要に応じて、側壁44a、44bとも接触させることができる。また、水とマトリックス31、連結体46等との間の熱伝達を良好にするために、熱伝導性材料、例えば、カーボン等によって形成された図示されない微粒子が、水内に懸濁粒子として浮遊させられる。この場合、懸濁粒子は、沈殿せず、浮遊状態を維持するので、熱伝達性を良好にすることができる。また、マトリックス31は、水が氷i1になり、体積が膨張したときに、筐体44に応力が加わるのを防止する。
In the
前記水は、蒸発器15からの冷熱を受けて冷却されて氷i1になり、氷i1は、熱交換器41を流れる空気からの熱を受けて加熱されて水になる。その間、水は、温度が低下したり、上昇したりすることがなく、一定の温度を保つことができる。したがって、十分な量の冷熱を蓄えることができる。
The water is cooled by receiving cold heat from the
なお、水が氷i1になると体積が膨張するので、水の状態で、空間29内に水の容積に対して15〔%〕程度の容積の隙(すき)間が形成される。また、空間29内の圧力を調整するために、前記隙間に臨ませてリリーフ弁51が配設され、該リリーフ弁51は、空間29内の圧力が閾値を超えると、空間29内の圧力を逃がす。
Since the volume expands when the water becomes the ice i1, a space having a volume of about 15% with respect to the volume of water is formed in the
また、連結体46における側壁44b側において、保持部63を包囲して、断熱材料によって形成された図示されない筒状の断熱部材を配設することができる。この場合、該断熱部材は、保持部63の部分で、空間29内と連結体46との間の熱の移動を遮断する。その結果、連結体46における側壁44b側の端部での氷i1の成長が阻止されるので、氷i1の体積が過剰に膨張することがなくなる。
In addition, on the side of the side wall 44b of the
なお、本実施の形態において、連結体46における可動連結部62及びバイメタル64は、断面が円形の柱状体によって形成されるようになっているが、他の任意の形状、例えば、冷媒管26に沿って延在させた板状体によって形成することができる。その場合、連結体46における側壁44aと当接する側の端部には、連結体46と側壁44aとの接触する面積を大きくするために拡幅部が形成される。また、保持部63の側壁44bと当接する側の端部にも、保持部63と側壁44bの接触する面積を大きくするために拡幅部が形成される。
In the present embodiment, the movable connecting
ところで、本実施の形態においては、車両を走行させるために、エンジン16、第1の電動機械としての発電機(G)71、及び第2の電動機械としての駆動モータ(M)72が、差動回転装置としてのプラネタリギヤユニット73によって、互いに差動回転自在に配設される。該プラネタリギヤユニット73は、第1の差動要素としてのサンギヤS、該サンギヤSと噛(し)合するピニオンP、該ピニオンPと噛合する第2の差動要素としてのリングギヤR、及び前記ピニオンPを回転自在に支持する第3の差動要素としてのキャリヤCRを備え、サンギヤSに発電機71が、リングギヤRに出力軸74が、キャリヤCRにエンジン16が機械的に連結される。また、前記出力軸74に第1のギヤとしてのカウンタドライブギヤ75が取り付けられ、駆動モータ72の出力軸78に第2のギヤとしてのカウンタドリブンギヤ76が取り付けられ、かつ、カウンタドライブギヤ75とカウンタドリブンギヤ76とが噛合させられる。そして、前記出力軸78に車輪としての駆動輪65が連結される。その結果、前記リングギヤRと駆動モータ72及び駆動輪65とが機械的に連結される。なお、17は前記エンジン16の出力軸である。
By the way, in this embodiment, in order to run the vehicle, the
前記発電機71は発電機インバータとしてのインバータ81に、駆動モータ72は駆動モータインバータとしてのインバータ82に接続され、各インバータ81、82は、いずれも、複数の、例えば、6個のスイッチング素子としての図示されないトランジスタを備え、各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュール(IGBT)を構成する。また、前記インバータ81、82は、分割器83を介してバッテリ84及び圧縮機12に接続される。
The generator 71 is connected to an
そして、85は、図示されないアクセルペダルの位置(踏込量)、すなわち、アクセルペダル位置を検出するアクセル操作検出部としてのアクセルスイッチ、86は、図示されないブレーキペダルの位置(踏込量)、すなわち、ブレーキペダル位置を検出するブレーキ操作検出部としてのブレーキスイッチ、87は前記バッテリ84の充電状態を表すバッテリ残量を検出するバッテリ残量検出装置である。
また、54は車載空調システムの全体の制御を行う制御部であり、該制御部54は、演算装置としての図示されないCPU、記憶装置としての図示されないメモリ等を備え、CPUは、所定のプログラム、データ等に基づいて各種の演算を行い、コンピュータとして機能する。なお、駆動モータ72、冷凍システム11、冷却ユニット40等によって車載空調システムが構成される。
Reference numeral 54 denotes a control unit that performs overall control of the in-vehicle air conditioning system. The control unit 54 includes a CPU (not shown) as a computing device, a memory (not shown) as a storage device, and the CPU includes a predetermined program, It performs various calculations based on data and functions as a computer. The
次に、前記構成のハイブリッド型車両の動作について説明する。 Next, the operation of the hybrid vehicle having the above configuration will be described.
まず、制御部54の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、駆動モータ72のロータの位置、すなわち、ロータ位置を読み込み、該ロータ位置の変化率を算出することによって、駆動モータ72の回転速度、すなわち、駆動モータ回転速度を算出し、該駆動モータ回転速度と比例する車速を検出する。
First, vehicle speed detection processing means (not shown) of the control unit 54 performs vehicle speed detection processing, reads the rotor position of the
続いて、制御部54の図示されない車両要求トルク決定処理手段は、車両要求トルク決定処理を行い、アクセルペダル位置、ブレーキペダル位置及び車速に対応させてあらかじめ設定された、ハイブリッド型車両を走行させるのに必要な車両要求トルクを算出する。 Subsequently, a vehicle request torque determination processing unit (not shown) of the control unit 54 performs vehicle request torque determination processing to drive a hybrid type vehicle set in advance corresponding to the accelerator pedal position, the brake pedal position, and the vehicle speed. The required vehicle torque is calculated.
次に、前記制御部54は、車両要求トルクが、駆動モータ72の駆動モータトルクの最大値より大きいかどうかを判断し、最大値より大きい場合、エンジン16が停止中であるかどうかを判断し、エンジン16が停止中である場合、駆動モータ72及び発電機71を駆動してハイブリッド型車両を走行させる。
Next, the control unit 54 determines whether or not the vehicle request torque is greater than the maximum value of the drive motor torque of the
また、車両要求トルクが駆動モータトルクの最大値以下である場合、又は車両要求トルクが駆動モータトルクの最大値より大きく、かつ、エンジン16が駆動されている場合、前記制御部54の図示されない運転者要求出力算出処理手段は、運転者要求出力算出処理を行い、前記車両要求トルクと車速とを乗算することによって、運転者要求出力を算出する。
Further, when the vehicle request torque is equal to or less than the maximum value of the drive motor torque, or when the vehicle request torque is larger than the maximum value of the drive motor torque and the
次に、前記制御部54の図示されないバッテリ充放電要求出力算出処理手段は、バッテリ充放電要求出力算出処理を行い、前記バッテリ残量検出装置87からバッテリ残量を読み込み、該バッテリ残量に基づいてバッテリ充放電要求出力を算出する。
Next, a battery charge / discharge request output calculation processing unit (not shown) of the control unit 54 performs battery charge / discharge request output calculation processing, reads the battery remaining amount from the battery remaining
続いて、前記制御部54の図示されない車両要求出力算出処理手段は、車両要求出力算出処理を行い、前記運転者要求出力とバッテリ充放電要求出力とを加算することによって、車両要求出力を算出する。 Subsequently, vehicle request output calculation processing means (not shown) of the control unit 54 performs vehicle request output calculation processing, and calculates the vehicle request output by adding the driver request output and the battery charge / discharge request output. .
次に、前記制御部54の図示されないエンジン目標運転状態設定処理手段は、エンジン目標運転状態設定処理を行い、前記車両要求出力と、アクセルペダル位置におけるエンジン16の効率が最も高くなる最適燃費曲線とが交差するポイントを、エンジン目標運転状態であるエンジン16の運転ポイントとして決定し、該運転ポイントにおけるエンジントルクをエンジン目標トルクとして決定し、前記運転ポイントにおけるエンジンの回転速度、すなわち、エンジン回転速度をエンジン目標回転速度として決定する。
Next, an engine target operation state setting processing unit (not shown) of the control unit 54 performs an engine target operation state setting process, and the vehicle required output and an optimum fuel consumption curve at which the efficiency of the
そして、前記制御部54は、エンジン16が車速、車両要求トルク及びバッテリ残量によって決まる駆動領域に置かれているかどうかを判断し、エンジン16が駆動領域に置かれているにもかかわらず駆動されていない場合、エンジン16を始動する。
Then, the control unit 54 determines whether or not the
さらに、エンジン16が駆動領域に置かれておらず、エンジン16が駆動されていない場合、前記制御部54の図示されない駆動モータ目標トルク算出処理手段は、駆動モータ目標トルク算出処理を行い、前記車両要求トルクを駆動モータ目標トルクとして算出するとともに決定し、制御部54の図示されない駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ72のトルク制御を行う。
Further, when the
また、エンジン16が駆動領域に置かれていて、かつ、エンジン16が駆動されている場合、制御部54の図示されないエンジン制御処理手段は、エンジン制御処理を行い、所定の方法でエンジン16の制御を行う。
Further, when the
次に、制御部54の図示されない発電機目標回転速度算出処理手段は、発電機目標回転速度算出処理を行い、駆動モータ72のロータ位置に基づいてリングギヤRの回転速度を算出し、該リングギヤRの回転速度及びエンジン目標回転速度に基づいて発電機目標回転速度を算出し、決定する。
Next, a generator target rotation speed calculation processing unit (not shown) of the control unit 54 performs a generator target rotation speed calculation process, calculates the rotation speed of the ring gear R based on the rotor position of the
ところで、該発電機目標回転速度に基づいて発電機目標トルクを決定し、発電機71のトルク制御を行い、所定の発電機71のトルク、すなわち、発電機トルクを発生させると、エンジントルク、リングギヤRのトルク及び発電機トルクは互いに反力を受け合うので、発電機トルクがリングギヤRのトルクに変換されてリングギヤRから出力される。 By the way, when the generator target torque is determined based on the generator target rotation speed, the torque control of the generator 71 is performed, and the predetermined generator 71 torque, that is, the generator torque is generated, the engine torque, the ring gear Since the torque of R and the generator torque receive reaction forces with each other, the generator torque is converted into the torque of the ring gear R and output from the ring gear R.
そして、リングギヤRのトルクがリングギヤRから出力されるのに伴って、発電機71の回転速度、すなわち、発電機回転速度が変動し、前記リングギヤRのトルクが変動すると、変動したリングギヤRのトルクが駆動輪65に伝達され、ハイブリッド型車両の走行フィーリングが低下してしまう。そこで、発電機回転速度の変動に伴う発電機71のイナーシャ分のトルクを見込んでリングギヤRのトルクを算出し、駆動軸のトルク、すなわち、駆動軸トルクを算出するようにしている。 As the torque of the ring gear R is output from the ring gear R, the rotational speed of the generator 71, that is, the generator rotational speed fluctuates. Is transmitted to the drive wheel 65, and the traveling feeling of the hybrid vehicle is lowered. Therefore, the torque of the ring gear R is calculated in consideration of the torque corresponding to the inertia of the generator 71 accompanying the fluctuation of the generator rotational speed, and the torque of the drive shaft, that is, the drive shaft torque is calculated.
続いて、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段は、前記車両要求トルクから駆動軸トルクを減算することによって、駆動軸トルクでは過不足する分を駆動モータ目標トルクとして算出し、決定する。 Subsequently, the drive motor target torque calculation processing means calculates and determines a drive motor target torque by subtracting the drive shaft torque from the vehicle request torque as a drive motor target torque.
そして、前記駆動モータ制御処理手段は、決定された駆動モータ目標トルクに基づいて駆動モータ72のトルク制御を行い、駆動モータ72を駆動する。
Then, the drive motor control processing means performs torque control of the
このようにして、エンジン16、発電機71及び駆動モータ72を駆動することによってハイブリッド型車両を走行させることができる。
In this manner, the hybrid vehicle can be driven by driving the
ところで、本実施の形態においては、発電機71を駆動することによって発生させられた電力は、分割器83を介してバッテリ84に供給され、バッテリ84を充電させる。そして、バッテリ84を放電させることによって発生させられた電力は、冷凍システム11に供給され、圧縮機12を駆動するのに利用される。これに対して、ハイブリッド型車両を減速する際に、前記駆動モータ72で回生された電力は、分割器83で分割され、主として分割器83を介して冷凍システム11に供給され、圧縮機12を駆動するのに利用され、残りは、分割器83を介してバッテリ84に供給され、バッテリ84を充電させるようになっている。
By the way, in this Embodiment, the electric power generated by driving the generator 71 is supplied to the
また、車両の走行中において、エンジン16を最も効率が高くなる領域で駆動し、前記車両要求出力のうちの運転者要求出力分をプラネタリギヤユニット73を介して駆動輪に伝達し、残りの出力分で発電機71を駆動して発生させられた電力を、分割器83を介してバッテリ84に供給することによって、バッテリ84を充電することができる。
Further, while the vehicle is running, the
次に、前記車載空調システムの動作について説明する。 Next, the operation of the in-vehicle air conditioning system will be described.
図4は本発明の第1の実施の形態における車載空調システムの動作を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the in-vehicle air conditioning system according to the first embodiment of the present invention.
まず、図示されないイグニッションスイッチがオンにされ、ハイブリッド型車両が起動されると、制御部54(図1)の図示されない制動判定処理手段は、制動判定処理を行い、ブレーキスイッチ86によって検出されたブレーキペダル位置を読み込み、該ブレーキペダル位置に基づいてブレーキペダルが踏み込まれるのを待機する。 First, when an ignition switch (not shown) is turned on and the hybrid vehicle is started, a braking determination processing unit (not shown) of the control unit 54 (FIG. 1) performs a braking determination process, and the brake detected by the brake switch 86 is detected. The pedal position is read, and it waits for the brake pedal to be depressed based on the brake pedal position.
そして、ブレーキペダルが踏み込まれると、制御部54の図示されない車両状態取得処理手段は、車両状態取得処理を行い、車速、エアコン動作(空調装置10がオンにされ、空調装置10が運転されているかどうか)及びバッテリ残量を読み込む。続いて、制御部54の図示されないモード選択処理手段は、モード選択処理を行い、運転モードを選択する。
When the brake pedal is depressed, the vehicle state acquisition processing unit (not shown) of the control unit 54 performs vehicle state acquisition processing to determine the vehicle speed, the air conditioner operation (whether the
そのために、前記モード選択処理手段は、空調装置10が運転されているときに、車速が閾値としての40〔km/h〕以下であるかどうかを判断し、車速が40〔km/h〕以下である場合、低速・都市走行時であるので、分割モードを選択せず、車速が40〔km/h〕より高い場合、高速・郊外走行時であるので、分割モードを選択する。
Therefore, the mode selection processing means determines whether or not the vehicle speed is 40 [km / h] or less as a threshold when the
そして、分割モードが選択された場合、制御部54の図示されない分割割合設定処理手段は、分割割合設定処理を行い、バッテリ残量に基づいて、ハイブリッド型車両の制動に伴って発生するエネルギー、すなわち、回生エネルギー、本実施の形態においては、電力を、冷凍システム11側に供給して空調用として使用する部分と、バッテリ84に供給してバッテリ84の蓄電用として利用する部分とに分割するための分割割合を設定する。続いて、制御部54の図示されない蓄電・蓄冷処理手段は、蓄電・蓄冷処理を行い、前記駆動モータ72で回生された電力を、前記分割器83によって前記分割割合で分割し、一部を冷凍システム11に供給し、圧縮機12を駆動し、残りをバッテリ84に供給し、バッテリ84を充電する。
When the split mode is selected, a split ratio setting processing unit (not shown) of the control unit 54 performs a split ratio setting process, based on the remaining battery level, that is, energy generated with braking of the hybrid vehicle, that is, In the present embodiment, regenerative energy is used to divide power into a part that is supplied to the
また、車両の走行中において、エンジン16を最も効率が高くなる領域で駆動し、前記車両要求出力のうちの運転者要求出力分をプラネタリギヤユニット73を介して駆動輪に伝達し、残りの出力分で発電機71を駆動して発生させられた電力を、分割器83を介してバッテリ84に供給することによって、バッテリ84を充電することができる。
Further, while the vehicle is running, the
一方、分割モードが選択されず、通常モードが選択された場合、制御部54の図示されない蓄冷処理手段は、蓄冷処理を行い、電力の100〔%〕を冷凍システム11側に供給し、空調用として利用する。すなわち、前記駆動モータ72で回生された電力を、分割器83を介してすべて冷凍システム11に供給し、圧縮機12を駆動する。
On the other hand, when the split mode is not selected and the normal mode is selected, the cold storage means (not shown) of the control unit 54 performs the cold storage process and supplies 100% of the electric power to the
このように、本実施の形態においては、ハイブリッド型車両を低速で走行させているときに、空調装置10をオンにする必要がある場合、ハイブリッド型車両の制動に伴って回生された電力のすべてを、冷凍システム11を運転するために有効に利用することができる。したがって、エンジン16に加わる負荷を小さくすることができ、エンジン効率及び空調の効率を高くすることができる。
As described above, in the present embodiment, when the
また、回生した電力を、バッテリ84に供給することなく、冷凍システム11を運転するために利用することができるので、充電及び放電に伴って電力を損失するのを抑制することができる。したがって、空調の効率を更に高くすることができる。
Moreover, since the regenerated electric power can be used to operate the
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS1 ハイブリッド型車両を起動する。
ステップS2 ブレーキペダルが踏み込まれるのを待機し、ブレーキペダルが踏み込まれた場合はステップS3に進む。
ステップS3 車両、エアコン動作及びバッテリ残量を読み込む。
ステップS4 モード選択処理を行う。
ステップS5 分割モードが選択されたかどうかを判断する。分割モードが選択された場合はステップS6に、選択されていない場合はステップS8に進む。
ステップS6 分割割合を設定する。
ステップS7 蓄電・蓄冷処理を行い、処理を終了する。
ステップS8 蓄冷処理を行い、処理を終了する。
Next, a flowchart will be described.
Step S1: The hybrid vehicle is activated.
Step S2 Wait for the brake pedal to be depressed, and if the brake pedal is depressed, the process proceeds to Step S3.
Step S3 Read the vehicle, the air conditioner operation and the remaining battery level.
Step S4: A mode selection process is performed.
Step S5: It is determined whether the division mode has been selected. If the division mode is selected, the process proceeds to step S6, and if not selected, the process proceeds to step S8.
Step S6: A division ratio is set.
Step S7 The power storage / cold storage process is performed and the process is terminated.
Step S8 A cold storage process is performed and the process is terminated.
ところで、前記蓄冷部43において、空間29の温度が閾値より高いと、連結体46は第2の状態になり、蒸発器15と熱交換器41とが遮断され、空間29の温度が閾値以下になると、連結体46は第1の状態になり、蒸発器15と熱交換器41とが連結される。このとき、蒸発器15から伝達された冷熱のほとんどが熱交換器41に直接伝達されるが、残りの冷熱が空間29内の水に伝達され、氷i1が形成され、蓄冷が行われる。この場合、熱交換器41に伝達される冷熱をQ1とし、空間29内の水に伝達される冷熱をQ2とすると、冷熱Q2によって冷熱Q1に対して寄生の蓄冷が行われる状態になる。
By the way, in the said
そして、前記構成の車載空調システムが搭載されたハイブリッド型車両において、エンジン16が部分負荷で運転されている場合に、蓄冷部43において寄生の蓄冷が行われると、エンジン16の効率を高くすることができるが、エンジン16が長時間にわたり、高速で、かつ、高トルクで駆動されている間に蓄冷部43の機構が動作し続ける場合に、蓄冷部43において寄生の蓄冷が行われると、エンジン16に対する負荷が大きくなり、エンジン16の燃費を悪くしてしまう。
And in the hybrid type vehicle equipped with the vehicle-mounted air conditioning system having the above-described configuration, when the
また、炎天下で前記ハイブリッド型車両を長時間にわたり駐車させた後、ハイブリッド型車両を起動して、直ちに空調装置10をフル冷房で作動させると、車載空調システムを十分に機能させることができなくなってしまう。
In addition, if the hybrid vehicle is parked for a long time under hot weather and then the hybrid vehicle is started and the
そこで、エンジン16が長時間にわたり、高速で、かつ、高トルクで駆動されている間にエンジン16の燃費を悪くしたり、炎天下で前記ハイブリッド型車両を長時間にわたり駐車した後に、車載空調システムを十分に機能させることができなくなるのを防止することができるようにした本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
Therefore, after the
図5は本発明の第2の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図、図6は本発明の第2の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャート、図7は本発明の第2の実施の形態における熱効率マップを示す図である。なお、図7において、横軸にエンジン回転速度を、縦軸に爆発時におけるシリンダ内の有効圧力(エンジントルクに相当する。)を採ってある。 FIG. 5 is a conceptual diagram of the hybrid vehicle according to the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is the second diagram of the present invention. It is a figure which shows the thermal efficiency map in the embodiment. In FIG. 7, the horizontal axis represents the engine rotation speed, and the vertical axis represents the effective pressure in the cylinder at the time of explosion (corresponding to engine torque).
図において、90は車室内の温度を検出する温度検出部としての温度センサ、91は蓄熱媒体としての水を蓄冷部43に対して給排するための管路、92は前記水を蓄えるための蓄熱媒体収容部としての貯水タンク、93は開閉部材としてのバルブ、94はボンプ(P)である。
In the figure, 90 is a temperature sensor as a temperature detecting unit for detecting the temperature in the passenger compartment, 91 is a pipe for supplying and discharging water as a heat storage medium to and from the
次に、前記構成のハイブリッド型車両の動作について説明する。 Next, the operation of the hybrid vehicle having the above configuration will be described.
まず、図示されないイグニッションスイッチがオンにされ、ハイブリッド型車両が起動されるとともに、空調装置10のスイッチがオンにされ、車載空調システムの運転が開始されると、制御部54の第1の空調方法切換条件判定処理手段としての図示されない温度条件判定処理手段は、第1の空調方法切換条件判定処理としての温度条件判定処理を行い、温度センサ90によって検出された温度τを読み込み、該温度τが閾値τth(例えば、35〔℃〕)以上であるかどうかによって、第1の空調方法切換条件としての温度条件が成立したかどうかを判断する。
First, when an ignition switch (not shown) is turned on, the hybrid vehicle is started, the
前記温度τが閾値τth以上であり、温度条件が成立すると、制御部54の図示されない蓄熱媒体制御処理手段は、蓄熱媒体制御処理処理を行い、バルブ93を開き、蓄冷部43内の水を貯水タンク92に排出し、制御部54の図示されない直冷式空調処理手段は、直冷式空調処理処理を行い、冷凍システム11によって発生させられた冷熱を熱交換器41に直接伝達し、さらに空気循環系20を循環させられる空気に伝達して空調を行う。
When the temperature τ is equal to or higher than the threshold τth and the temperature condition is satisfied, the heat storage medium control processing unit (not shown) of the control unit 54 performs the heat storage medium control processing, opens the valve 93, and stores the water in the
その後、前記温度τが閾値τthより低くなると、前記蓄熱媒体制御処理手段は、バルブ93を開いたまま、ポンプ94を駆動し、貯水タンク92内の水を蓄冷部43に供給する。
Thereafter, when the temperature τ becomes lower than the threshold value τth, the heat storage medium control processing means drives the
そして、温度τが閾値τthより低く、前記温度条件が成立しない場合、制御部54の図示されない冷熱蓄積式空調処理手段は、冷熱蓄積式空調処理を行い、第1の実施の形態と同様に、冷凍システム11によって発生させられた冷熱を、水によって蓄積し、熱交換器41に伝達し、空気循環系20を循環させられる空気に伝達して空調を行う。
When the temperature τ is lower than the threshold τth and the temperature condition is not satisfied, the cold storage type air conditioning processing unit (not shown) of the control unit 54 performs the cold storage type air conditioning process, and as in the first embodiment, The cold heat generated by the
前記冷熱蓄積式空調処理によって空調を行っているときに、制御部54の第2の空調方法切換条件判定処理手段としての図示されない負荷条件判定処理手段は、第2の空調方法切換条件判定処理としての負荷条件判定処理を行い、エンジン16が長時間(数分、例えば、5〔分〕)にわたり、高速で、かつ、高トルクで駆動されたかどうかによって、第2の空調方法切換条件としての負荷条件が成立したかどうかを判断する。この場合、熱効率マップにおいて、エンジン回転速度及びエンジントルクが領域AR1に属する場合、エンジン16が高速で、かつ、高トルクで駆動されることになる。
When air conditioning is performed by the cold storage type air conditioning processing, the load condition determination processing means (not shown) as the second air conditioning method switching condition determination processing means of the control unit 54 is performed as the second air conditioning method switching condition determination processing. The load as the second air conditioning method switching condition depends on whether the
なお、図7の熱効率マップにおいて、熱効率は、エンジン回転速度及び有効圧力によって決まり、等高線状に表される。そして、熱効率の変化率の瞬間値(微分値)を算出したとき、瞬間値が負の値を採る場合、エンジン回転速度及びエンジントルクが領域AR1に属する。したがって、前記負荷条件判定処理手段は、瞬間値が負の値を採るかどうかを判断し、負の値を採る場合、負荷条件が成立したと判断する。 In the thermal efficiency map of FIG. 7, the thermal efficiency is determined by the engine rotation speed and the effective pressure, and is represented by contour lines. When the instantaneous value (differential value) of the rate of change in thermal efficiency is calculated, if the instantaneous value takes a negative value, the engine rotation speed and the engine torque belong to the area AR1. Therefore, the load condition determination processing means determines whether or not the instantaneous value takes a negative value, and determines that the load condition is satisfied if the instantaneous value takes a negative value.
そして、エンジン16が長時間にわたり、高速で、かつ、高トルクで駆動されて負荷条件が成立すると、制御部54の遅延処理手段は、遅延処理を行い、蓄冷部43内の氷i1が水になるまで冷熱を使用し、続いて、前記蓄熱媒体制御処理手段は、バルブ93を開き、蓄冷部43内の水を貯水タンク92に排出し、前記直冷式空調処理手段は、冷凍システム11によって発生させられた冷熱を熱交換器41に直接伝達し、さらに空気循環系20を循環させられる空気に伝達して空調を行う。
When the
そして、前記負荷条件が成立しない場合、前記冷熱蓄積式空調処理手段は、第1の実施の形態と同様に、冷凍システム11によって発生させられた冷熱を、水によって蓄積し、熱交換器41に伝達し、さらに空気循環系20を循環させられる空気に伝達して空調を行う。
And when the said load conditions are not satisfied, the said cold storage type | formula air-conditioning processing means accumulate | stores the cold heat | fever generated by the refrigerating
なお、操作者である運転者が、所定のスイッチをオンにするか、又は空調システムで所定のモードを選択することによって、必要に応じて前記遅延処理を行うことができる。 The driver, who is an operator, can turn on the predetermined switch or select the predetermined mode in the air conditioning system to perform the delay process as necessary.
このように、本実施の形態においては、温度τが閾値τth以上であり、温度条件が成立すると、冷凍システム11によって発生させられた冷熱が熱交換器41に直接伝達され、さらに空気循環系20を循環させられる空気に伝達されて空調が行われるので、炎天下で前記ハイブリッド型車両が長時間にわたり駐車させられた後、ハイブリッド型車両が起動されて、直ちに空調装置10がフル冷房で駆動されても、車載空調システムを十分に機能させることができる。
Thus, in the present embodiment, when the temperature τ is equal to or higher than the threshold value τth and the temperature condition is satisfied, the cold heat generated by the
また、エンジン16が長時間にわたり、高速で、かつ、高トルクで駆動されて負荷条件が成立すると、冷凍システム11によって発生させられた冷熱が熱交換器41に直接伝達され、さらに空気循環系20を循環させられる空気に伝達されて空調が行われるので、エンジン16に対する負荷が大きくなるのを防止することができ、エンジン16の燃費を良くすることができる。
In addition, when the
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS11 ハイブリッド型車両を起動する。
ステップS12 温度τが閾値τth以上であるかどうかを判断する。温度τが閾値τth以上である場合はステップS13に進み、温度τが閾値τthより低い場合はステップS17に進む。
ステップS13 蓄冷部43から水を抜く。
ステップS14 直冷式空調処理を行う。
ステップS15 温度τが閾値τthより低いかどうかを判断する。温度τが閾値τthより低い場合はステップS16に進み、温度τが閾値τth以上である場合はステップS14に戻る。
ステップS16 蓄冷部43に水を戻す。
ステップS17 冷熱蓄積式空調処理を行う。
ステップS18 負荷条件が成立したかどうかを判断する。負荷条件が成立した場合はステップS19に進み、負荷条件が成立しない場合はステップS17に戻る。
ステップS19 蓄冷部43内の氷i1が水になるまで冷熱を使用する。
ステップS20 ハイブリッド型車両が停止させられたかどうかを判断する。ハイブリッド型車両が停止させられた場合は処理を終了し、ハイブリッド型車両が停止させられなかった場合はステップS21に進む。
ステップS21 蓄冷部43から水を抜く。
Next, a flowchart will be described.
Step S11 The hybrid vehicle is activated.
Step S12: It is determined whether the temperature τ is equal to or higher than a threshold value τth. When the temperature τ is equal to or higher than the threshold τth, the process proceeds to step S13, and when the temperature τ is lower than the threshold τth, the process proceeds to step S17.
Step S13: Remove water from the
Step S14 A direct cooling type air conditioning process is performed.
Step S15: It is determined whether the temperature τ is lower than the threshold value τth. When the temperature τ is lower than the threshold τth, the process proceeds to step S16, and when the temperature τ is equal to or higher than the threshold τth, the process returns to step S14.
Step S16: Return water to the
Step S17 A cold storage type air conditioning process is performed.
Step S18: It is determined whether the load condition is satisfied. If the load condition is satisfied, the process proceeds to step S19. If the load condition is not satisfied, the process returns to step S17.
Step S19 Cold heat is used until the ice i1 in the
Step S20: It is determined whether or not the hybrid type vehicle has been stopped. If the hybrid type vehicle is stopped, the process is terminated. If the hybrid type vehicle is not stopped, the process proceeds to step S21.
Step S21: Remove water from the
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
11 冷凍システム
12 圧縮機
13 凝縮器
15 蒸発器
20 空気循環系
27 伝熱カプラ
40 冷却ユニット
41 熱交換器
43 蓄冷部
54 制御部
65 駆動輪
72 駆動モータ
84 バッテリ
11
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