JP2009067379A - 自動車の空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が自動車に乗り込む前に、自動車の車室内の空気を好ましい温度に調節し得る自動車用の空調システムを提供する。
【解決手段】空調システムは、電動空調ユニット24と、エネルギー蓄積ユニット16,20と、自動車から離間して生成された信号に応答して、エネルギー蓄積ユニット16,20から電動空調ユニット24に電力を供給するための指令を発するように構成される制御器14,46とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の空調システムに関連する。

自動車の空調システムは、エンジンの出力軸に機械的に結合されるベルトによって駆動される冷房装置を含み得る。そのため、冷房装置を作動させるには、エンジンを始動させる必要がある。自動車の空調システムはまた、車室内の空気を加熱すべく、エンジンによって生成された熱を使用し得る。

自動車のエンジンが始動される前は、自動車の車室内は、好ましくない気候状態であり得る。例えば、約38℃（華氏100度）の大気中に置かれた自動車においては、その車室内の空気が同様の温度（すなわち約38℃）を有する場合がある。また、約-18℃（華氏0度）の大気中に置かれた自動車においては、その車室内の空気が同様の温度（すなわち約-18℃）を有する場合もある。

本発明は、上述の問題点に鑑み、運転者が自動車に乗り込む前に、自動車の車室内の空気を好ましい温度に調節し得る自動車用の空調システムを提供することを目的とする。

本発明の実施形態は、自動車用空調システムの形態をとり得る。本発明の空調システムは、電動空調ユニットと、エネルギー蓄積ユニットと、自動車から離間して生成された信号に応答して、エネルギー蓄積ユニットから電動空調ユニットに電力を供給するための指令を発するように構成される制御器とを含む。

また、本発明の空調システムは、外部電源から電力を受けるように構成される電力システムと、車室に関する温度を変化させて、外部電源（或いは家庭用コンセント）から電力システムを介して電力を受けるように構成される電動空調ユニットと、自動車から離間して生成された信号を受信するように構成される受信器とを含む。本発明の空調システムはまた、信号に応答して、外部電源から電動空調ユニットに電力を供給するための指令を発するように構成される制御器を含む。

或いは、本発明の実施形態は、自動車の空調システムの制御方法の形態をとり得る。本発明の制御方法は、自動車から離間して生成された信号を受信する工程と、その信号に応答して、エネルギー蓄積ユニットから電動空調ユニットに電力を供給するための指令を発する工程と、その指令に応答して、エネルギー蓄積ユニットから電動空調ユニットに電力を供給する工程とを含む。

本発明に従う例示的な実施形態を示し、記述してきたが、これらの記述は、特許請求の範囲を限定するために構成されるものではない。寧ろ、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の修正及び代替設計がなされ得ることが理解されるであろう。

例えばハイブリッド電気自動車や一般的な自動車のような自動車は、本発明の実施形態に従って、一つ又は複数の高電圧バッテリから電力を受けることができる、例えば暖房装置や冷房装置のような電動空調ユニットを含む。これらの電動空調ユニットは、例えば車室内の空気を加熱又は冷却するように使用され、そして遠隔操作によって作動され得る。そういうものとして、運転者は、自動車に乗り込む前に、車室内の空気を好ましい温度に調節することができる。例えば、運転者は、携帯電話を用いて、プラグイン式(plug-in：家庭用電源に電気的に接続して車載のバッテリを充電する形式)ハイブリッド電気自動車に、車室内温度を約22℃（華氏72度）に調整して、電熱シート機能及び電熱ステアリング・ホイール機能を作動させることを指令する信号を送信する場合がある。自動車は、その信号に応答して、空調ユニットの作動後に自動車を始動するのに十分な電力があることを確実なものとすべく、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）をチェックし、それが確実であるならば、電熱ヒータ、電熱シート機能、及び、電熱ステアリング・ホイール機能を起動する。

制御装置は、自動車から離間している遠隔機器と通信し、電動空調装置が電気的エネルギーを利用するのを許容する。この電気的エネルギーは、例えばバッテリのような蓄積ユニット、或いは、例えば電気事業の電力網（一般家庭や公共施設に敷設される配電網等）のような電力供給ラインによって供給され得る。この利用は、例えば、もしそれが存在するのであれば、自動車のエンジンが停止しているときに、発生し得る。

制御装置の幾つかは、自動車に関連するパラメータに基づいて、電気的エネルギーの利用を制限し得る。例えば、制御装置は、自動車の車室内の状態（例えば車室内温度）を測定し、車室内の状態が所定の区域に入らないならば、電気的エネルギーの利用を許容する場合がある。 同様に、制御装置は、電気的エネルギーの蓄積ユニット状態（例えばＳＯＣ）或いは電力供給ラインの状態（例えば電圧又は電流）を評価し、その蓄積ユニット及び／又は電力供給ラインの状態が所定の判定基準に合致するならば、電気的エネルギーの利用を許容する場合もある。

バッテリ、及び／又は、自動車から離間している電源から電力を受ける電動空調装置を制御するために、種々の制御ストラテジー（制御ロジック）が実行され得る。例えば、空調ユニットは、測定された車室内温度が所定の空調制御設定値を下回るならば、起動する場合がある。空調ユニットは、一度起動すると、例えば6分間のような所定期間の間にドアが開かれないならば、停止する場合もある。空調ユニットが遠隔信号に応答して起動するならば、操作者（運転者）への可聴のフィードバックを提供すべく、ホーンが鳴り得る。

図1は、プラグイン式ハイブリッド電気自動車12の電力システム10の一例を示す概略図である。例えばハイブリッド電気自動車、電気自動車、ハイブリッド燃料電池自動車、一般的な自動車のような他の自動車もまた、ここに記述されるシステム及び方法を採用し得る。図におけるブロックの間の、種々の形態のエネルギーの流れは、太線にて表される。図におけるブロックの間の、種々の形態の情報の流れは、細線にて表される。

例えば情報処理電子回路や電力変換装置のような図1の電力系電子回路部14は、太線の実線にて示されるように、例えば駆動バッテリ（すなわち、自動車に推進力を供給するように構成されたバッテリ）のようなバッテリ16、ジェネレータ44、及び／又は、例えば家庭用コンセントのような外部電源20から電力を受ける。電力系電子回路部14はこの電力を調整し、それをモータ22、ＨＶＡＣユニット（暖房、換気及び冷房ユニット：heating, ventilating and air conditioning unit）24、例えばペルチェ素子やゼーベック素子のようなシート加熱／冷却素子26、ステアリング・ホイール加熱／冷却素子28、ウィンドウ加熱／冷却素子29、及び／又は、燃料燃焼ヒータ30に分配する。例えば、電力系電子回路部14は、バッテリ16から高電圧の直流電力を受けて、シート加熱／冷却素子26にて使用すべく、それを低電圧の交流電力に変換する。他の実施形態において、電力系電子回路部14は、例えば電熱式足元暖房装置のような別の空調ユニットに電力を分配する場合もある。本実施形態においては冷房装置32、暖房装置34、及び、燃料燃焼ヒータ30を例示しているが、これに限定されることはなく、抵抗コイル・ヒータ、熱電ヒータ、熱電クーラ、対流ヒータ、及び、対流クーラの少なくとも何れか一つを備え得る。

図1のモータ22は、太線の点線にて示されるように、車輪31を動かすべく、電力系電子回路部14から受けた電力を、機械的な動力に変換する。

図1のＨＶＡＣユニット24は、冷房装置32及び暖房装置34を含む。ＨＶＡＣシステムによって電力系電子回路部14から受けた電力は、冷房装置32及び暖房装置34の何れかによって使用され得る。例えば、冷房装置32は、太線の破線にて示されるように、車室内の空気36を冷却すべく、その電力を使用する場合がある。同様に、暖房装置34は、太線の破線にて示されるように、車室内の空気36を加熱すべく、その電力を使用する場合もある。

シート加熱／冷却素子26によって電力系電子回路部14から受けた電力は、太線の破線にて示されるように、シート38を加熱又は冷却するように使用され得る。ステアリング・ホイール加熱／冷却素子28によって電力系電子回路部14から受けた電力は、太線の破線にて示されるように、ステアリング・ホイール40を加熱又は冷却するように使用される場合がある。ウィンドウ加熱／冷却素子29によって電力系電子回路部14から受けた電力は、太線の破線にて示されるように、ウィンドウ42を加熱又は冷却するように使用される場合もある。燃料燃焼ヒータ30によって電力系電子回路部14から受けた電力は、太線の破線にて示されるように、車室内の空気36を加熱するように使用される場合もある。

エンジン18によって生成された機械的な動力は、太線の点線にて示されるように、ジェネレータ44によって電力に変換され得る。電力系電子回路部14は、この電力をバッテリに蓄積する場合があり、或いは、その電力を上述したように分配する場合もある。エンジン18によって生成された機械的な動力は、太線の点線にて示されるように、車輪31を動かすように使用される場合もある。

例えば一つ又は複数の制御器や自動車システム制御器のような制御装置46は、上述された電力分配を達成すべく、電力系電子回路部14を一部分において制御する。制御装置46は、細線にて示されるように、コントローラー・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）或いは他の通信プロトコルを介して、電力系電子回路部14と通信する。この制御装置46と電力系電子回路部14間の通信関係は、制御装置46が例えばバッテリ16の充電状態を判定することを許容する。後述するように、制御装置46は、例えば、エンジン18が停止しているときに電力系電子回路部14がバッテリ16からＨＶＡＣユニット24に電力を選択的に供給するように、電力系電子回路部14に指令を発する（別の言い方をすれば、エンジンが作動しているときには上述の指令は発せられない）。

制御装置46は、細線にて示されるように、ＣＡＮ或いは他の通信プロトコルを介して、例えばダイアルやボタンのような空調入力装置48、タイマー50、温度センサ52、及び、送受信器（トランシーバ）54と通信する。自動車12の乗員は、例えば25.5℃（華氏78度）のような所望の室内温度を入力することができ、そして後述するように、自動車が始動されたときに、制御装置46は、ＨＶＡＣユニット24が車室内の空気の温度を約25.5℃（華氏78度）に調整するように、電力系電子回路部14を制御し得る。加えて、自動車が始動されたときに、制御装置46はタイマー50をスタートし得る。タイマー50は、例えば、制御装置46が長期間にわたって電力系電子回路部14を制御するのを防止する。例えば、タイマー50は5分後に終了する場合がある。タイマー50の終了時において、制御装置46は、電力系電子回路部14を停止させ得る。その停止は、電力系電子回路部14が、自動車の始動に必要な最低閾値を下回るまでバッテリ16を消耗させることを防止し得る。

温度センサ52は、車室内の空気36、シート38、ステアリング・ホイール40、及び、ウィンドウ42の温度を測定する。制御装置46は測定された温度を読み取り、この温度情報を送受信器54に送信する。送受信器54は、測定された温度に関する情報を送信し得る。同様に、送受信器54は、例えばＨＶＡＣユニット24の作動／不作動状態に関する情報を送信する場合もある。

例えばキーホルダー、携帯電話、コンピュータ、及び、ＰＤＡのような遠隔機器56が、送受信器54から送信された情報を受信して表示し得る。例えば、遠隔機器56は、送受信器54から、車室内の空気36の温度に関する情報を受信する場合がある。遠隔機器56はまた、送受信器54に情報を送信し得る。例えば、自動車12に乗り込む前に、運転者は、バッテリ16の電力がウィンドウ加熱／冷却素子29に分配されて、それ故ウィンドウ42を加熱／冷却するように、制御装置46が電力系電子回路部14を制御することを指図する指令を、送受信器54に送信する場合がある。運転者はまた、バッテリ16の電力がウィンドウ加熱／冷却素子29にもはや分配されないように、制御装置46が電力系電子回路部14を制御することを指図する指令を、送受信器54に送信する場合もある。

図2は、電力システム10を制御するための制御ストラテジー（制御ロジック）のフローチャートである。ステップ110において、目標温度を含む信号が受け取られる。例えば、制御装置46は、送受信器54を介して、遠隔機器56から目標温度に関する情報を受ける場合がある。この情報は、暖房装置34を起動するための指令、及び、例えば24℃（華氏75度）のような目標温度を含む。他の実施形態において、乗員は、例えば空調入力装置48を介して、所望の空調制御設定値（例えば目標温度や風量や吹き出しモード）を予め選択する場合がある。そのような実施形態においては、目標温度に関する情報は、遠隔機器56から受けた情報に含まれている必要はない。

ステップ112において、バッテリ16の充電状態が最低閾値を上回っているか否かが判定される。例えば、制御装置46は、バッテリ16の充電状態が40％を上回っているかどうかを判定する。その判定結果が「いいえ」であるならば、バッテリ16が、例えば、ジェネレータ44を用いてエンジン18を始動するのに十分な電荷を有していない場合があるため、制御ストラテジーは終了する。その判定結果が「はい」であるならば、制御ストラテジーはステップ114に進む。

ステップ114において、温度が測定される。例えば、温度センサ52が、車室内の空気36の温度を測定する。制御装置46はその後、その測定された温度を読み取る。

ステップ116において、測定された温度が目標温度と相違しているか否かが判定される。例えば、制御装置46は、例えば約4.5℃（華氏40度）のような測定された温度と、例えば24℃（華氏75度）のような目標温度とを比較する。その判定結果が「いいえ」であるならば、制御ストラテジーはステップ118に進む。その判定結果が「はい」であるならば、制御ストラテジーはステップ120に進む。

ステップ118において、空調ユニットが作動状態にあるか否かが判定される。例えば、制御装置46は、暖房装置34を有するＨＶＡＣユニット24が作動状態にあるか否かを判定する。その判定結果が「いいえ」であるならば、測定された温度と目標温度とが相違しておらず、空調ユニットが不作動状態にあるため、制御ストラテジーは終了する。その判定結果が「はい」であるならば、制御ストラテジーはステップ122に進む。

ステップ122において、空調ユニットへの電力を遮断するための指令が発せられる。例えば、制御装置46は、例えば電力系電子回路部14が電力をもはや分配しないように、電力系電子回路部14に関するフラグをゼロに設定する場合がある。制御ストラテジーは、その後終了する。

ステップ120において、空調ユニットが作動状態にあるか否かが判定される。例えば、制御装置46は、暖房装置34を有するＨＶＡＣユニット24が作動状態にあるか否かを判定する。その判定結果が「いいえ」であるならば、制御ストラテジーはステップ124に進む。その判定結果が「はい」であるならば、制御ストラテジーはステップ126に進む。

ステップ124において、空調ユニットに電力を供給するための指令が発せられる。例えば、制御装置46は、電力系電子回路部14がバッテリ16から暖房装置34を有するＨＶＡＣユニット24に電力を供給するように、電力系電子回路部14に指令を発する。

ステップ128において、タイマーがスタートされる。例えば、制御装置46がタイマー50をスタートする。その後、制御ストラテジーはステップ112に戻る。

ステップ126において、空調ユニットの状態、及び、測定された温度を示す信号が送信される。例えば、送受信器54は、ＨＶＡＣユニット24が作動状態にあることを示すとともに、例えば約4.5℃（華氏40度）のような測定された温度に関する情報を送信する。これらの状態／信号は遠隔機器56にて受信され、操作者が確認することができるように、例えば遠隔機器56のディスプレイ（不図示）或いはスピーカ（不図示）によって操作者に報知され得る。

ステップ130において、タイマーが終了したか否かが判定される。

例えば、制御装置46が、タイマー50が終了したか否かを判定する。その判定結果が「いいえ」であるならば、制御ストラテジーはステップ112に戻る。その判定結果が「はい」であるならば、制御ストラテジーはステップ122に進む。

本発明の実施形態を示して記述してきたが、これら実施形態は、本発明の実行可能な形態の全てを示し、そして記述することを意図したものではない。その代わりに、明細書中で使用される単語は、限定というよりも寧ろ説明するためのものであり、本明細書の技術思想と範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得ることが理解される。

自動車用電力システムの一例を示す概略図である。 自動車の電力システムを制御するための制御ストラテジーのフローチャートである。

符号の説明

14 電力系電子回路部
16 バッテリ
18 エンジン
20 外部電源
24 ＨＶＡＣユニット
26 シート加熱／冷却素子
28 ステアリング・ホイール加熱／冷却素子
29 ウィンドウ加熱／冷却素子
30 燃料燃焼ヒータ
32 冷房装置
34 暖房装置
36 車室内の空気
38 シート
40 ステアリング・ホイール
42 ウィンドウ
46 制御装置
52 温度センサ
54 送受信器
56 遠隔機器

Claims (7)

1. 車室を有する自動車の空調システムであって、
   上記車室に関する温度を変化させるように構成される電動空調ユニット、
   上記電動空調ユニットに電力を供給するように構成されるエネルギー蓄積ユニット、
   上記自動車から離間して生成された信号を受信するように構成される受信器、及び、
   上記信号に応答して、上記エネルギー蓄積ユニットから上記電動空調ユニットに電力を供給するための指令を発するように構成される制御器、を備える空調システム。
2. 上記自動車は、作動状態及び不作動状態を有するエンジンを更に含み、
   上記制御器は、上記エンジンが上記不作動状態にあるときに上記指令を発するように更に構成される、請求項1に記載の空調システム。
3. 上記エネルギー蓄積ユニットは、自動車に推進力を供給するように更に構成される、請求項1又は2に記載の空調システム。
4. 送信器を更に備え、
   上記制御器は、上記電動空調ユニットの状態を判定するように更に構成され、そして、
   上記送信器は、上記電動空調ユニットの状態を示す信号を送信するように構成される、請求項1乃至3の何れか一つに記載の空調システム。
5. 送信器、及び、上記車室に関する温度を測定する温度センサを更に備え、
   上記制御器は、上記温度センサから、上記測定された温度を読み取るように更に構成され、そして、
   上記送信器は、上記測定された温度を示す信号を送信するように構成される、請求項1乃至4の何れか一つに記載の空調システム。
6. 上記電動空調ユニットは、冷房装置、暖房装置、燃料燃焼ヒータ、抵抗コイル・ヒータ、熱電ヒータ、熱電クーラ、対流ヒータ、及び、対流クーラの少なくとも一つを備える、請求項1乃至5の何れか一つに記載の空調システム。
7. 上記車室内には、シート、ウィンドウ、ステアリング・ホイールが設けられ、
   上記車室に関する温度は、上記シートの温度、上記ウィンドウの温度、上記ステアリング・ホイールの温度、及び、上記車室内の空気の温度の少なくとも一つを備える、請求項1乃至5の何れか一つに記載の空調システム。

Images