JP2011156982A - 車両空調用ヒータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を削減した暖房が行える車両空調用ヒータシステムを提供する。
【解決手段】本発明の車両空調用ヒータシステムは、発熱源１１の排熱を蓄熱する発熱源蓄熱ケース５と、発熱源蓄熱ケース５内の熱を外部へ放熱しない状態と車室１ｒ内へ放熱する状態との切り換えを制御するバルブ制御手段１２ａと、車両１への充電状態を検知する充電状態検知手段４ｃと、発熱源１１の温度を検知する発熱源温度検知手段ｓ１と、車両１の空調装置における車室１ｒ内の設定温度を取得する温度取得手段１４と、充電開始が検知された場合に、検知された発熱源１１の温度が、温度取得手段１４により取得された設定温度よりも高いとき、バルブ制御手段１２ａを外部へ放熱しない状態とし、その後、発熱源蓄熱ケース５内の熱で車室１ｒ内の加温を開始する時間に至ったとき、バルブ制御手段１２ａを車室１ｒ内へ放熱する状態に切り換えるバルブ切り換え手段１４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の構成要素の排熱を利用する車両空調用ヒータシステムに関する。

従来、車両内の暖房に関する先行技術文献として、特許文献１、２がある。
特許文献１においては、所望の設定温度になる設定時間に到達する前にエアコンを駆動して室内を、設定時間において設定温度になるように加温している。すなわち、エアコンを空調の熱源に用いている。
特許文献２では、ハイブリッド車において車両起動中にモータ、インバータの廃熱を、冷却水を通して熱交換機に送り、熱交換してその熱を空調に用いることで、車室内を加温している。

特開平５−１４７４２０号公報(段落００１４〜００１６、図１等) 特開２００６−１０３４７６号公報(段落００２３〜００２８、図１等)

ところで、特許文献１では、エアコンを用いるので消費電力が大きくなる。加えて、それを制御する制御装置を起動させなければならないので、さらに消費電力が大きくなる。そのため、電気代が増え、更に充電した電力がエアコンの運転で減少するので、充電時間が長くなる。
特許文献２では、冷却水の温度が高く、空調に利用できたとしても流動させるためにポンプを駆動させなければならないので、消費電力が大きくなる。また、水冷装置と熱交換機を搭載しなければならないので、コストが上昇する。

また、車両の停止後は外気温との関係で冷却水の熱が放熱していくので、充電時間が長くなった場合、空調に利用する熱が残らないという問題がある。
本発明は上記実状に鑑み、消費電力を削減した暖房が行える車両空調用ヒータシステムの提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明に関わる請求項１の車両空調用ヒータシステムは、車両の構成要素である発熱源が発生した熱を車室内に導入する空気に伝達する熱伝達手段を備える車両空調用ヒータシステムであって、前記発熱源の排熱を蓄熱する発熱源蓄熱ケースと、該発熱源蓄熱ケース内の熱を外部へ放熱しない状態と車室内へ放熱する状態との切り換えを制御するバルブ制御手段と、前記車両への充電状態を検知する充電状態検知手段と、前記発熱源の温度を検知する発熱源温度検知手段と、前記車両の空調装置における前記車室内の設定温度を取得する温度取得手段と、前記充電状態検知手段により充電開始が検知された場合に、前記発熱源温度検知手段により検知された前記発熱源の温度が、前記温度取得手段により取得された設定温度よりも高いときには、前記バルブ制御手段を前記外部へ放熱しない状態とし、その後、前記発熱源蓄熱ケース内の熱で前記車室内の加温を開始する時間に至ったときに、前記バルブ制御手段を前記車室内へ放熱する状態に切り換えるバルブ切り換え手段とを備ている。
請求項１の車両空調用ヒータシステムによれば、発熱源の排熱を車室内へ放熱するので、熱エネルギの有効活用が可能となり、消費電力を削減できる。

本発明に関わる請求項２の車両空調用ヒータシステムは、請求項１記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、前記発熱源蓄熱ケースは、断熱材で覆われるか、または、断熱性材料で構成されている。
請求項２の車両空調用ヒータシステムによれば、発熱源蓄熱ケースは、断熱材で覆われるか、または、断熱性材料で構成されるので、発熱源の排熱の断熱が行える。

本発明に関わる請求項３の車両空調用ヒータシステムは、請求項１または２記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、前記車室内への放熱を促すファン機構と、前記バルブ制御手段が前記車室内へ放熱する状態に切り換えられたときに、前記ファン機構を作動させるファン作動手段と、を備えている。
請求項３の車両空調用ヒータシステムによれば、車室内への放熱を促すファン機構と、バルブ制御手段が車室内へ放熱する状態に切り換えられたときに、ファン機構を作動させるファン作動手段とを備えるので、発熱源の排熱を車室内へ効果的に送ることができる。

本発明に関わる請求項４の車両空調用ヒータシステムは、請求項１から３何れか記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、前記発熱源蓄熱ケース内の熱で前記車室内の加温する時間は、前記車両の充電終了前の時間としている。
請求項４の車両空調用ヒータシステムによれば、発熱源蓄熱ケース内の熱で車室内の加温する時間を車両の充電終了前の時間としているので、発熱源蓄熱ケース内の熱を、熱損失少なく空調に用いることができる。

本発明に関わる請求項５の車両空調用ヒータシステムは、請求項１から４何れかに記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、前記車両は、電気自動車であり、前記発熱源は、ＤＣ−ＤＣコンバータおよび／または充電器である。
請求項５の車両空調用ヒータシステムによれば、電気自動車の発熱源のＤＣ−ＤＣコンバータおよび／または充電器の排熱を車室内の空調に用いることができる。

本発明によれば、消費電力を削減した暖房が行える車両空調用ヒータシステムを実現できる。

本発明に係わる実施形態の電気自動車の要部の概略構成を示す概念的上面図である。 実施形態のＥＶのＤＣ−ＤＣコンバータとこれに係る空調設備との構成を示す図１のＡ方向矢視概念的構成図である。 実施形態のＥＶの充電器とこれに係る空調設備との構成を示す図１のＡ方向矢視概念的構成図である。 実施形態のＥＶで行われるプリエアコンディショニングの空調制御の一例を示すタイムチャートである。 実施形態の断熱バルブである温風供給バルブの開閉制御の流れを示すフロー図である。 実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータのファン制御の流れを示すフロー図である。 実施形態の充電器のファン制御の流れを示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜実施形態の電気自動車１の概要＞
図１は、本発明に係わる実施形態の電気自動車１の要部の概略構成を示す概念的上面図である。
図２は、図１の電気自動車１のＤＣ−ＤＣコンバータ１１とこれに係る空調設備との構成を示す図１のＡ方向矢視概念的構成図であり、図３は、図１の電気自動車１の充電器１３とこれに係る空調設備との構成を示す図１のＡ方向矢視概念的構成図である。
実施形態の電気自動車１は、図２に示すように、走行時に発熱するＤＣ−ＤＣコンバータ１１を冷却するための冷却風路のダクト５を塞いで蓄熱し、バッテリ４(図１参照)の充電終了前にダクト５を開き、冷却ファン１６を用いて車室１ｒの内部にダクト５からの温風を送り込むことで車室１ｒの内部を加温する制御(プリエアコンディショニングの空調制御)を行っている。

また、電気自動車１は、バッテリ４の充電中に発熱する充電器１３(図１参照)の排熱を、図３に示すように、冷却風路のダクト６から冷却ファン６ｆを用いて車室１ｒの内部に温風を送り込むことで車室１ｒの内部を加温する制御(プリエアコンディショニングの空調制御)を行っている。具体的には、充電器１３の冷却風路のダクト６には、ダクト６からの風路を車室１ｒの内部と電気自動車１の外部とに切り換える切り換えバルブ６ｖが装備されており、車室１ｒの内部を加温するプリエアコンディショニングの空調制御に際して、切り換えバルブ６ｖを車室１ｒの内部側に切り換える。
このように、ダクト５、６は、それぞれプリエアコンディショニングの空調制御に際して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１、充電器１３の放出した熱を車室１ｒの内部に送るための風路を形成している。

以下、実施形態の電気自動車１について詳述する。
＜実施形態の電気自動車１の構成＞
図１に示す実施形態の電気自動車１(以下、ＥＶ１と称す)は、その前両側部に、操舵輪の右前輪２ｒ、左前輪２ｌが備わり、後両側部に右後輪３ｒ、左後輪３ｌが備わっている。右前輪２ｒ、左前輪２ｌは、運転者がステアリングホイール(ハンドル)を操作することで、ステアリングシャフト等を介して、操舵される。

ＥＶ１は、右前輪２ｒ、左前輪２ｌで駆動するＦＦ車(Front Engine Front Drive：前輪駆動車)であり、右前輪２ｒ、左前輪２ｌを駆動する駆動源のモータ９と、モータ９の駆動力が伝達され減速する減速ギアＧと、減速ギアＧから減速後の駆動力が入力され左・右前輪２ｌ、２ｒの速度差を調整する差動装置Ｄとが設けられている。なお、本実施形態では、モータ９として交流モータを使用しているが、その他のモータを使用してもよい。
ＥＶ１は、モータ９の駆動に係る構成要素として、モータ９のエネルギ源であるバッテリ４と、バッテリ４のセルバランス制御、充放電の制御等を行うバッテリコントローラ４ｃと、制御用電子回路、インバータ等を有し、モータ９を制御するモータコントローラ９ｃとを備えている。

また、ＥＶ１は、その電源に係る構成要素として、エネルギ源のバッテリ４と、バッテリ４に外部の充電スタンドから急速充電が行われる際に使用される急速充電コネクタ４ｋと、住宅用交流電源からの充電に際して使用されるプラグインコネクタ４ｐと、プラグインコネクタ４ｐからバッテリ４への充電が行われる高周波方式のＡＣ−ＤＣコンバータの充電器１３と、バッテリ４に接続され高電圧を低電圧に変換して各サブシステム等にそれぞれ必要な電源を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ１１とを備えている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、本実施形態のプリエアコンディショニング等の空調制御を行う空調ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１４や、バッテリ４への充電時間等の充電を制御する充電ＥＣＵ１７、その他のサブシステム等に接続され、それぞれの電源を供給する。ちなみに、バッテリ４は、高電圧で大容量の電力を蓄えることができる高圧バッテリであり、Ｌｉイオン電池を組み合わせた組電池として構成されている。

＜ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の周りの構成＞
図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、ＥＶ１の走行中、電力変換を行う回路に搭載される半導体デバイス等の電力消費による発熱等により、温度が上昇する。
そのため、ＥＶ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１に隣接してＤＣ−ＤＣコンバータ１１で発生した熱を放熱するための放熱フィン１１ｆと、放熱フィン１１ｆの放熱のための冷却風路を形成するダクト５(発熱源蓄熱ケース)と、ダクト５の内部の放熱フィン１１ｆから放出された熱で暖められた空気を車室１ｒの内部に送り込むファン１６と、ダクト５の内部の放熱フィン１１ｆから放出された熱で暖められた空気をＥＶ１の外部に放出する放出口の通風口５ｏとを備えている。

ダクト５には、ダクト５の内部の放熱フィン１１ｆからファン１６への風路を開閉する温風供給バルブ１２ａと、ダクト５の内部の放熱フィン１１ｆから外気に続く通風口５ｏへの風路を開閉する温風放出バルブ１２ｂとが具わっている。
そして、ダクト５は、ダクト５の内部の放熱フィン１１ｆから温風供給バルブ１２ａ、温風放出バルブ１２ｂのそれぞれに続く箇所が、放熱フィン１１ｆからの放熱を断熱するための断熱材１５で覆われている。なお、ダクト５は、断熱材１５で覆う代わりに、例えば多孔質材等の断熱材と同様な低い熱伝導率をもつ断熱性材料で構成し、断熱を図ってもよい。
熱源のＤＣ−ＤＣコンバータ１１には、その温度(熱源温度Ｔｄ)を測定する温度センサｓ１が設けられている。なお、温度センサｓ１はＤＣ−ＤＣコンバータ１１の近傍に設けてもよいし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の放熱フィン１１ｆまたはその近傍に設けてもよい。

＜充電器１３の周りの構成＞
図３に示す充電器１３は、ＥＶ１の停止時、プラグインコネクタ４ｐを介しての充電により、回路を流れる大きな電流による抵抗発熱(ジュール熱)のため、温度が上昇する。そのため、ＥＶ１は、充電器１３に隣接して充電器１３で発生した熱を放熱するための放熱フィン１３ｆと、放熱フィン１３ｆの熱の冷却風路を形成するダクト(発熱源蓄熱ケース)６と、ダクト６の内部の放熱フィン１３ｆから放出された熱で暖められた空気を車室１ｒの内部またはＥＶ１の外部に送るファン６ｆと、ダクト６の内部の放熱フィン１３ｆから放出された熱で暖められた空気をＥＶ１の外部に放出する放出口である通風口６ｏとを備えている。

ダクト６には、ダクト６の内部の放熱フィン１３ｆからの風路を、外部と遮断する場合と車室１ｒの内部へと切り換える切り換えバルブ６ｖが具わっている。なお、切り換えバルブ６ｖは、例えば三方弁が使用され、放熱フィン１３ｆからの風路を、外部と遮断する場合と、車室１ｒの内部への風路を形成するダクト６ａへ続ける場合と、外気への放出口の通風口６ｏへの風路を形成するダクト６ｂへ続ける場合との３つの風路状態に切り換えている。
なお、充電器１３を傷めない範囲で、充電器１３の放熱フィン１３ｆ近くのダクト６を断熱材６ｄ(図３中、二点鎖線で示す)で覆い、充電器１３の放熱フィン１３ｆから放出される熱を断熱するように構成することが望ましい。或いは、発熱源蓄熱ケースとなるダクト６を断熱材６ｄで覆う代わりに、例えば多孔質材等の断熱材と同様な低い熱伝導率をもつ断熱性材料で構成して断熱を図ってもよい。

充電器１３には、熱源の充電器１３の温度(熱源温度Ｔｃｈ)を測定する温度センサｓ２が設けられている。なお、温度センサｓ２は充電器１３の近傍に設けてもよいし、充電器１３の放熱フィン１３ｆまたはその近傍に設けてもよい。
空調ＥＣＵ１４は、コンピュータ、該コンピュータに対するインターフェース回路、温度センサｓ１、ｓ２のためのセンサ回路、ファン１６、６ｆを作動させるためのモータ駆動回路(ファン作動手段)、温風供給バルブ１２ａ、温風放出バルブ１２ｂ、切り換えバルブ６ｖ等を制御するソレノイド駆動回路(バルブ切り換え手段)等を有している。

＜ＥＶ１のプリエアコンディショニングの空調制御の例＞
図４は、ＥＶ１で行われるプリエアコンディショニングの空調制御の一例を示すタイムチャートである。図４の横軸は、時刻をとっており、図４の縦軸は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の断熱用バルブの温風供給バルブ１２ａ(図２参照)の開閉と、外気温Ｔａ、ＥＶ１の車室１ｒ(図２参照)の温度の車室温Ｔｒ、および熱源のＤＣ−ＤＣコンバータ１１(図２参照)の温度の熱源温度Ｔｄをとっている。
なお、図４において、破線で示す車室温Ｔｒ、熱源温度Ｔｄは、図２のファン１６をオンした場合の車室温Ｔｒ、熱源温度Ｔｄの変化を示している。

図４に示すプリエアコンディショニングの空調制御は、前記したように、空調ＥＣＵ１４(図１参照)の制御により行われる。
プリエアコンディショニングの空調制御が実施されるシーンとしては、環境温度が低い冬季など暖房を駆動させる時季や、出先から走行して帰宅し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が熱を帯びたまま自宅に停車させ、翌朝の走行のために、自宅の交流電源のコンセントに充電プラグｊｐ(図１参照)をプラグインして、プラグインコネクタ４ｐを介してＥＶ１の充電器１３に接続し、翌朝までに充電する場合が挙げられる。

以下、図４を参照して、ＥＶ１のプリエアコンディショニングの空調制御の一例について説明する。
図４に示す１７時に外気温Ｔａが５℃、車室１ｒの車室温Ｔｒが２０℃、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の温度である熱源温度Ｔｄが４０℃とする。
１７時３０分、ユーザが帰宅し、イグニッション−オフ(ＩＧ−ＯＦＦ)する(図４のｔa点)。ここで、ユーザにより、明朝の７時に車室温Ｔｒが２０℃になるように、エアコン(空調装置)の設定温度であるエアコン設定温度Ｔｓが設定されているものとする。

そして、１８時に充電プラグｊｐを住宅のコンセントに挿入する(図４のｔb点)。充電プラグｊｐがコンセントに挿入された時点で、断熱用バルブの温風供給バルブ１２ａ(図２参照)が閉制御され、図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１１の放熱フィン１１ｆから放出された熱がダクト５の断熱材１５で外部と断熱される。なお、温風放出バルブ１２ｂ(図２参照)は閉じられているものとする。何故なら、温風放出バルブ１２ｂが開いている場合、通風口５ｏ(図２参照)からＤＣ−ＤＣコンバータ１１からの熱が逃げ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱の蓄熱ができないからである。

２３時になると、２３時から７時までの電力料金の安い深夜電力時間帯に入るので、充電ＥＣＵ１７、バッテリコントローラ４ｃ等の制御により、ＥＶ１の充電が開始される(図４のｔc点)。なお、充電開始時間は、バッテリ４の残容量(ＳＯＣのバッテリ４の充電率)により目標の充電容量(目標ＳＯＣ)から導かれる充電時間から決定される。従って、充電開始時間が、深夜電力時間の開始時間と一致しない場合もあるのは言うまでもない。
前記したように、明朝の７時にＥＶ１の車室温Ｔｒが２０℃に設定されている(図４の７時の車室温Ｔｒ参照)場合、空調ＥＣＵ１４によって、充電終了時間(図４のｔe点)、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のデバイス温度である熱源温度Ｔｄ、エアコン設定温度Ｔｓ、外気温Ｔａ、車室温Ｔｒ等を基に、図２の温風供給バルブ１２ａの開閉制御、ファン１６の作動制御が行われる。

具体的には、ＥＶ１の車室温Ｔｒと外気温Ｔａとの関係に基づき、断熱用バルブの温風供給バルブ１２ａ(図２参照)が開制御されＤＣ−ＤＣコンバータ１１から放出される熱が時間経過に伴い充電終了時間(図４のｔe点)までにＥＶ１の車室１ｒの内部に供給できる熱量と、車室温Ｔｒと外気温Ｔａとの関係から時間経過に伴いＥＶ１の車室１ｒの内部から外気に放出される熱量とを演算し、図２の温風供給バルブ１２ａを開制御するとともにファン１６をオンする時刻の加温開始時刻(図４の点ｔd)が求められる。

なお、温風供給バルブ１２ａを開制御し、かつ、ファン１６をオンする時刻(加温開始時刻)は、演算以外に、予め求めた、充電容量、ＥＶ１の車室温Ｔｒ、外気温Ｔａ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１から供給できる熱量、およびＥＶ１の車室１ｒの内部から外気に放出される熱量と、温風供給バルブ１２ａの開制御とファン１６をオンする時刻の加温開始時刻との関係を表すマップ、テーブル等のデータを基に決定してもよい。

こうして求めた加温開始時刻に、図４では５時(図４のｔd点)に、温風供給バルブ１２ａ(図２参照)が開制御されるとともにファン１６がオンされる。
明朝の７時になると、深夜電力時間帯が終了すると同時に、充電が終了制御され、同時に、ファン１６(図２参照)がオフされる(図４のｔe点)。なお、本実施形態では、ファン１６のオンは充電終了後のＥＶ１の電力消費をなくすため、充電状態の場合のみ実施している。なお、本実施形態と異なり、ファン１６のオンを、充電終了後に行うように構成してもよいのは勿論である。

７時(図４のｔe点)に、ＥＶ１の車室温Ｔｒは、ユーザの設定通り、２０℃になる(図４の車室温Ｔｒの破線参照)。
８時(図４のｔf点)になると、ユーザがＥＶ１に乗車し、イグニッション−オン(ＩＧ−ＯＮ)する。
なお、図４において、ＥＶ１の充電が行われている時間を充電時間ＴＭchgとし、温風供給バルブ１２ａを開制御されファン１６(図２参照)がオンされＤＣ−ＤＣコンバータ１１から放出された熱で加温されている時間である加温時間をＴＭwmとしている。

＜ＥＶ１のプリエアコンディショニングの空調制御の流れ＞
次に、ＥＶ１のプリエアコンディショニングの空調制御の流れについて説明する。
＜断熱バルブの温風供給バルブ１２ａの開閉制御＞
まず、図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１１の断熱バルブの温風供給バルブ１２ａの開閉制御について、温風供給バルブ１２ａの開閉制御の流れを示す図５に従って説明する。

前提として、断熱バルブの温風供給バルブ１２ａが開制御されている。
図５のＳ１０１で、ＥＶ１の充電プラグｊｐ(図１参照)が住宅のコンセントに挿入済みか否か判断される。
充電プラグｊｐ(図１参照)が住宅のコンセントに挿入済みでない場合(Ｓ１０１でＮｏ)、終了する。
一方、図５のＳ１０１で、充電プラグｊｐ(図１参照)が住宅のコンセントに挿入済みと判断された場合(Ｓ１０１でＹes)、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の熱源温度Ｔｄとユーザに設定されたエアコン設定温度ＴｓとＥＶ１の外の外気温Ｔａとを読み込み、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の熱源温度Ｔｄがエアコン設定温度Ｔｓよりも高く、かつ、エアコン設定温度Ｔｓが外気温Ｔａよりも高いか否か判断される、すなわち熱源温度Ｔｄ＞エアコン設定温度Ｔｓ＞外気温Ｔａか否か判断される(Ｓ１０２)。

熱源温度Ｔｄ＞エアコン設定温度Ｔｓ＞外気温Ｔａでない場合(図５のＳ１０２でＮｏ)、終了する。
一方、図５のＳ１０２で、熱源温度Ｔｄ＞エアコン設定温度Ｔｓ＞外気温Ｔａであると判断された場合(Ｓ１０２でＹes)、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が放出した熱を保持するため、断熱バルブの温風供給バルブ１２ａ(図２参照)が閉制御され(Ｓ１０３)、終了する。なお、Ｓ１０３において、温風放出バルブ１２ｂ(図２参照)が閉制御されていない場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が放出した熱を保持するため、閉制御される。何故なら、温風放出バルブ１２ｂが開いていた場合、冷えた外気がダクト５の内部に侵入し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が放出した熱の断熱が困難になるからである。

詳述すれば、Ｓ１０３で、温風供給バルブ１２ａ(、温風放出バルブ１２ｂ)が閉制御されるのは、ダクト５(図２参照)の内部にＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱を溜め、後にファン１６をオンし、ダクト５の内部に溜めた排熱でＥＶ１の車室１ｒの内部に温風を送るプリエアコンディショニングの空調を行うためである。
なお、図５に示す断熱バルブの開閉制御で温風供給バルブ１２ａが閉制御されない場合、温風供給バルブ１２ａは開制御のままとなる。
以上が、図５に示す断熱バルブの温風供給バルブ１２ａ(図２参照)の開閉制御である。

＜ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のファン１６の制御＞
次に、図２に示すファン１６の制御、温風供給バルブ１２ａの開制御であるＤＣ−ＤＣコンバータ１１のファン制御について、その制御の流れを示す図６に従って説明する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のファン制御は、図５の断熱バルブの開閉制御で温風供給バルブ１２ａを閉制御して、温風供給バルブ１２ａ、温風放出バルブ１２ｂでダクト５の内部に溜めたＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱を、温風供給バルブ１２ａを開制御してファン１６で車室１ｒの内部に送り、ＥＶ１の車室１ｒの内部を加温するための制御(プリエアコンディショニングの空調制御)である。

図６のＳ２０１で、ＥＶ１の充電の停止要求があるか否か判断される。例えば、ユーザがＥＶ１の充電プラグｊｐ(図１参照)を住宅のコンセントから抜いたり、充電ＥＣＵ１７で設定された充電停止の予約時間に至ったなどの場合である。
充電の停止要求がある場合(Ｓ２０１でＹes)、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のファン１６(図２参照)がオフされ(Ｓ２０２)車室１ｒの内部への送風が停止され、断熱バルブの温風供給バルブ１２ａが開制御される(Ｓ２０３)。

一方、図６のＳ２０１で、ＥＶ１の充電の停止要求がないと判断された場合(Ｓ２０１でＮｏ)、バッテリ４の現在のＳＯＣ(充電率)と目標ＳＯＣとから、充電時間ＴＭchgを算出する(Ｓ２０４)。そして、車室温Ｔｒ、エアコン設定温度Ｔｓ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の熱源温度Ｔｄ、外気温Ｔａ等から、加温時間ＴＭwm(図４参照)を算出する(Ｓ２０５)。
続いて、加温モードになったか否か判断される(Ｓ２０６)。加温モードとは、図２に示す断熱バルブの温風供給バルブ１２ａが開制御されるとともにファン１６がオンされ、ダクト５の内部に蓄熱したＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱を車室１ｒの内部に送るモードをいう。
加温モードである場合(Ｓ２０６でＹes)、Ｓ２１１に移行する。

一方、Ｓ２０６で、加温モードでないと判断された場合(Ｓ２０６でＮｏ)、残充電時間ＴＭchg(残)が加温時間ＴＭwmより大きいか否か判断される(Ｓ２０７)。すなわち、Ｓ２０７で、加温開始時刻(図４のｔd点)になったか否か判断される。
残充電時間ＴＭchg(残)＞加温時間ＴＭwmの場合(Ｓ２０７でＹes)、加温開始時刻(図４のｔd点)になっていないので、Ｓ２０１に移行する。

一方、残充電時間ＴＭchg(残)＞加温時間ＴＭwmでないと判断された場合(Ｓ２０７でＹes)、加温開始時刻(図４のｔd点)になっているので加温モードフラグをオンする(Ｓ２０８)。そして、断熱バルブの温風供給バルブ１２ａが開制御され(Ｓ２０９)、ファン１６(図２参照)をオンし(Ｓ２１０)、車室１ｒ(図２参照)の内部に温風によりＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱を送る。
続いて、ＥＶ１の充電の停止要求があるか否か判断される(Ｓ２１１)。図６のＳ２１１で、ＥＶ１の充電の停止要求があるか否か判断するのは、ＥＶ１の充電の停止要求があった場合に制御を終了するためである。

ＥＶ１の充電の停止要求があると判断された場合(Ｓ２１１でＹes)、Ｓ２１３に移行する。
一方、Ｓ２１１で、ＥＶ１の充電の停止要求がないと判断された場合(Ｓ２１１でＮｏ)、車室温Ｔｒがエアコン設定温度Ｔｓ以上か、または、熱源温度Ｔｄがエアコン設定温度Ｔｓ以下か判断される(Ｓ２１２)。
車室温Ｔｒがエアコン設定温度Ｔｓ以上、または、熱源温度Ｔｄがエアコン設定温度Ｔｓ以下でない場合(Ｓ２１２でＮｏ)、プリエアコンディショニングの空調制御を行える状態にあるので、Ｓ２０６に移行する。

一方、Ｓ２１２において、車室温ｔｒがエアコン設定温度Ｔｓ以上か、または、熱源温度Ｔｄがエアコン設定温度Ｔｓ以下であると判断された場合(Ｓ２１２でＹes)、プリエアコンディショニングの空調制御を行える条件にないので、加温フラグをオフし(Ｓ２１３)、ファン１６(図２参照)をオフし(Ｓ２１４)、終了する。
以上が、図２のファン１６の制御、温風供給バルブ１２ａの開制御を行う図６のＤＣ−ＤＣコンバータ１１のファン制御である。

＜充電器１３のファン６ｆ、切り換えバルブ６ｖの制御＞
次に、図３に示すファン６ｆ、切り換えバルブ６ｖの制御である充電器１３の放熱制御について、その放熱制御の流れを示す図７に従って説明する。
充電器１３の放熱制御は、切り換えバルブ６ｖを車室１ｒの内部側に切り換えるとともにファン６ｆをオンしてダクト６に溜めた充電器１３の排熱で、ＥＶ１の車室１ｒの内部を加温するための制御(プリエアコンディショニングの空調制御)である。

図７のＳ３０１で、ＥＶ１の充電の停止要求があるか否か判断される。例えば、ユーザがＥＶ１の充電プラグｊｐ(図１参照)を住宅のコンセントから抜いた場合、充電ＥＣＵ１７で設定された充電停止の予約時間に至った場合などである。
ＥＶ１の充電の停止要求がある場合(Ｓ３０１でＹes)、充電器１３のファン６ｆがオフされ(Ｓ３０２)車室１ｒの内部への送風が停止され、切り換えバルブ６ｖが車室１ｒ外のダクト６ｂ側へ切り換えられ(Ｓ３０３)、終了する。これにより、図３に示す切り換えバルブ６ｖを車室１ｒの内部側に風路を切り換え、ファン６ｆをオンし、ダクト６ｂの内部に蓄熱した充電器１３の排熱を車室１ｒの内部に送るプリエアコンディショニングの空調制御は行われない。
一方、Ｓ３０１で、ＥＶ１の充電の停止要求がないと判断された場合(Ｓ３０１でＮｏ)、熱源の充電器１３の充電器温度Ｔｃｈが暖房に使用できる既定の所定温度以上か否か判断される(Ｓ３０４)。

充電器温度Ｔｃｈが暖房に使用できる既定の所定温度以上でない場合(Ｓ３０４でＮｏ)、Ｓ３０２に移行する。
一方、Ｓ３０４で、充電器温度Ｔｃｈが暖房に使用できる既定の所定温度以上であると判断された場合(Ｓ３０４でＹes)、車室温Ｔｒがエアコン設定温度Ｔｓ以上か否か判断される(Ｓ３０５)。
車室温Ｔｒがエアコン設定温度Ｔｓ以上の場合(Ｓ３０５でＹes)、Ｓ３０２に移行する。

一方、Ｓ３０５で、車室温Ｔｒがエアコン設定温度Ｔｓ以上でないと判断された場合(Ｓ３０５でＮｏ)、充電器温度Ｔｃｈがエアコン設定温度Ｔｓ以上か否か判断される(Ｓ３０６)。
充電器温度Ｔｃｈがエアコン設定温度Ｔｓ以上でない場合(Ｓ３０６でＮｏ)、Ｓ３０２に移行する。

一方、Ｓ３０６で、充電器温度Ｔｃｈがエアコン設定温度Ｔｓ以上であると判断された場合(Ｓ３０６でＹes)、切り換えバルブ６ｖが車室１ｒの内部側へ切り換えられており、かつ、充電器１３のファン６ｆがオンされているか否か判断される(Ｓ３０７)。
切り換えバルブ６ｖが車室１ｒの内部へ切り換えられており、かつ、充電器１３のファン６ｆをオンされている場合(Ｓ３０７でＹes)、Ｓ３０１に移行する。

Ｓ３０７で、切り換えバルブ６ｖが車室１ｒの内部へ切り換えられており、かつ、充電器１３のファン６ｆをオンされていないと判断された場合(Ｓ３０７でＮｏ)、図３の切り換えバルブ６ｖを車室１ｒの内部に切り換え(Ｓ３０８)、充電器１３のファン６ｆをオンした(Ｓ３０９)後、Ｓ３０１に移行する。
以上が、図３のファン６ｆ、切り換えバルブ６ｖを制御する図７の充電器１３の放熱制御(プリエアコンディショニングの空調制御)である。

＜作用効果＞
上記構成によれば、図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１１の放熱フィン１１ｆから、断熱バルブの温風供給バルブ１２ａ、温風放出バルブ１２ｂよりＤＣ−ＤＣコンバータ１１側のそれぞれの風路のダクト５を断熱材１５で覆うことにより、ＥＶ１の走行時にＤＣ−ＤＣコンバータ１１で発生した熱を蓄熱することが可能になる。
そして、熱源のＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱と充電器１３の排熱とをそれぞれ車室１ｒの内部の空調に用いることで、エアコンを運転する場合と比較して消費電力を削減できる。

充電器１３による充電中は、消費電力の大きなエアコンを用いず、図３に示す切り換えバルブ６ｖのダクト６ａ側への切り換えが定常状態とした場合、ファン６ｆを駆動するだけでよく消費電力が少なく済み、充電に用いる電力が大きくでき、充電時間が短縮できる。
また、水冷装置を使用しないので、コストが削減でき、容積減が可能である。
さらに、充電器１３の排熱をＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱と同時に用いることで、更に空調に要する時間を短縮できる。

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１やＥＶ１に搭載される充電器１３などの発熱源の熱を畜熱し、充電完了の所定時間前にその熱をＥＶ１のエアコンのプレヒータとして用いることで、熱エネルギの有効活用が可能となり、従来のエアコンを駆動する場合と比較して消費電力を削減できる。
なお、前記実施形態では、発熱源のＤＣ−ＤＣコンバータ１１の排熱や充電器１３の排熱などで加温する時間を、充電時間の終了前の時間とする場合を例示したが、ＥＶ１への充電時間中の他の時間帯としてもよい。しかし、ＥＶ１の走行は、充電時間後に行われるので、充電終了前の時間帯で、加温するのが望ましい。

また、前記実施形態では、ＥＶ１への充電時間中に、発熱源のＤＣ−ＤＣコンバータ１１、充電器１３の排熱をそれぞれ車室１ｒの内部に送る場合を例示したが、その他、外気温Ｔａが低い場合、空調ＥＣＵ１４(図１参照)の制御により、単に、発熱源のＤＣ−ＤＣコンバータ１１、充電器１３の温度が、それぞれエアコン設定温度Ｔｓよりも高いときに、バルブ制御手段の温風供給バルブ１２ａ、切り換えバルブ６ｖをそれぞれ車室１ｒの内部へ放熱する状態に切り換え、ファン１６、６ｆで温風をそれぞれ車室１ｒの内部に送り、加温する構成としてもよい。

また、前記実施形態では、ＥＶ１のＤＣ−ＤＣコンバータ１１、充電器１３の両者を発熱源とする場合を例示したが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１、充電器１３の何れかを発熱源としてもよい。
なお、前記実施形態では、図４に示す空調制御のタイムチャートは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を熱源とするプリエアコンディショニングの空調制御として説明したが、充電器１３を熱源とするプリエアコンディショニングの空調制御に適用してもよい。
また、前記実施形態では、ＥＶ１のＤＣ−ＤＣコンバータ１１、充電器１３を発熱源として例示したが、ＥＶ等の車両で発熱する構成要素であれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１、充電器１３以外の構成要素を発熱源として、車室１ｒのプリエアコンディショニングの空調制御に適用してもよい。
なお、前記実施形態では、車両として、電気自動車を例示して説明したが、ＤＣ−ＤＣコンバータ、充電器、その他の発熱源を有する車両であれば、プラグインハイブリッド車、インバータを有する燃料電池車等の電気自動車以外の車両にも幅広く有効に適用可能である。

１ 電気自動車(車両)
１ｒ 車室
４ｃ バッテリコントローラ(充電状態検知手段)
５ ダクト(発熱源蓄熱ケース)
６ ダクト(発熱源蓄熱ケース)
６ｆ ファン(ファン機構)
６ｖ 切り換えバルブ(バルブ制御手段)
１１ ＤＣ−ＤＣコンバータ(発熱源)
１１ｆ 放熱フィン(熱伝達手段)
１２ａ 温風供給バルブ(バルブ制御手段)
１３ 充電器(発熱源)
１３ｆ 放熱フィン(熱伝達手段)
１４ 空調ＥＣＵ(温度取得手段、バルブ切り換え手段、ファン作動手段)
１６ ファン(ファン機構)
ｓ１ 温度センサ(発熱源温度検知手段)
ｓ２ 温度センサ(発熱源温度検知手段)
Ｔｃｈ 充電器温度(発熱源の温度)
Ｔｄ 熱源温度(発熱源の温度)
Ｔｓ エアコン設定温度(車室の内部の設定温度)

Claims (5)

1. 車両の構成要素である発熱源が発生した熱を車室内に導入する空気に伝達する熱伝達手段を備える車両空調用ヒータシステムであって、
   前記発熱源の排熱を蓄熱する発熱源蓄熱ケースと、
   該発熱源蓄熱ケース内の熱を外部へ放熱しない状態と車室内へ放熱する状態との切り換えを制御するバルブ制御手段と、
   前記車両への充電状態を検知する充電状態検知手段と、
   前記発熱源の温度を検知する発熱源温度検知手段と、
   前記車両の空調装置における前記車室内の設定温度を取得する温度取得手段と、
   前記充電状態検知手段により充電開始が検知された場合に、前記発熱源温度検知手段により検知された前記発熱源の温度が、前記温度取得手段により取得された設定温度よりも高いときには、前記バルブ制御手段を前記外部へ放熱しない状態とし、その後、前記発熱源蓄熱ケース内の熱で前記車室内の加温を開始する時間に至ったときに、前記バルブ制御手段を前記車室内へ放熱する状態に切り換えるバルブ切り換え手段と、
   を備えることを特徴とする車両空調用ヒータシステム。
2. 請求項１記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、
   前記発熱源蓄熱ケースは、断熱材で覆われるか、または、断熱性材料で構成される
   ことを特徴とする車両空調用ヒータシステム。
3. 請求項１または２記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、
   前記車室内への放熱を促すファン機構と、
   前記バルブ制御手段が前記車室内へ放熱する状態に切り換えられたときに、前記ファン機構を作動させるファン作動手段と、
   を備えることを特徴とする車両空調用ヒータシステム。
4. 請求項１から３何れかに記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、
   前記発熱源蓄熱ケース内の熱で前記車室内の加温する時間は、前記車両の充電終了前の時間である
   ことを特徴とする車両空調用ヒータシステム。
5. 請求項１から４何れかに記載の車両空調用ヒータシステムにおいて、
   前記車両は、電気自動車であり、
   前記発熱源は、ＤＣ−ＤＣコンバータおよび／または充電器である
   ことを特徴とする車両空調用ヒータシステム。

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