JP2012183969A

JP2012183969A - 暖房システム及び車両

Info

Publication number: JP2012183969A
Application number: JP2011049814A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ogino; 弘之荻野
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-27

Abstract

【課題】従来、アイドリングストップ時には、エンジン廃熱の代替熱源として前記電気温風ヒータを用いて温風を発生して車室内の暖房を行っていたので、電力を大量に消費してバッテリーが上がる恐れがあり、バッテリー上がりを避けるため、温風暖房を短時間しか継続できなかった。
【解決手段】アイドリングストップ時には、エンジン廃熱による暖房を停止しても、車両の内装材に配設された発熱手段４が発熱して、熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員の身体を直接暖房して乗員の体感温度を維持する。そのため、上述の先行技術のような温風による間接暖房と比べて直接、身体を暖めるので低消費電力で長時間暖房が可能となり、バッテリー上がりの心配がない。そして、アイドリングストップによる排ガスの抑制や燃費向上の効果が保たれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、暖房システム及び車両に関し、特に、車両状態に基づいてエンジンの停止条件が成立すると自動的にエンジンを停止させる暖房システム及びこの暖房システムを搭載した車両に関する。

アイドリングストップ車両では、アイドリングストップ時にはエンジンが停止するため、エンジン廃熱を利用した車室内の温風暖房ができなくなる。そのため、アイドリングストップ車両用の暖房システムは、エンジン廃熱を用いない別に電気温風ヒータを備え、アイドリングストップ時には、エンジン廃熱の代替熱源として前記電気温風ヒータを用いて温風を発生して車室内の暖房を行っていた（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−１６０５１５号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、アイドリングストップ時に電気温風ヒータで車室内を暖房すると、例えば、４人乗りの普通乗用車で外気温０℃だと、少なくとも４ｋＷの電力が必要となり、アイドリング時間が長引くと、電力を大量に消費してバッテリーが上がる恐れがある。そのため、バッテリー上がりを避けるため、温風暖房を短時間しか継続できなかった。また、温風暖房で消費した電力分を蓄電するためにはエンジンを作動させなくてはならず、アイドリングストップによる排ガスの抑制や燃費向上の効果が低減するといった課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アイドリングストップ時に低消費電力で長時間暖房が可能なアイドリングストップ車両用の暖房装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の暖房システムは、車両状態に基づいてエンジンの停止条件が成立するか否かを判定するアイドリングストップ判定手段と、エンジン廃熱を利用して車室内の温風暖房を行う空調装置と、前記車両の内装材に乗員に対向して配設され熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員を直接暖房する発熱手段と、前記判定手段からの出力信号に基づき自動的に前記エンジンを停止させる制御手段とを備え、前記制御手段は、前記アイドリングストップ判定手段によりエンジンの停止条件が不成立と判定された場合は前記空調装置により暖房を行い、前記アイドリングストップ判定手段によりエンジンの停止条件が成立すると判定された場合は前記空調装置による暖房を停止し、かつ、前記発熱手段の発熱量を変更することを特徴としたものである。

ここで、前記発熱手段は、車両の座席に配設されたシートヒータ、前記車両のステアリングホイールに配設されたステアリングヒータ、前記車両の床面に配設されたフロアヒータ、前記車両のインパネ足元に配設された足元輻射ヒータ、前記車両の天井に配設された天井輻射ヒータの少なくとも一つである。

上記構成により、アイドリングストップ時には、エンジン廃熱による暖房を停止しても、車両の内装材に配設された発熱手段が発熱して、熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員の身体を直接暖房して乗員の体感温度を維持する。そのため、上述の先行技術のような温風による間接暖房と比べて直接、身体を暖めるので低消費電力で長時間暖房が可能となり、バッテリー上がりの心配がない。そして、アイドリングストップによる排ガスの抑制や燃費向上の効果が保たれる。

本発明の第１の実施の形態におけるアイドリングストップ車両用の暖房システムの構成を示すブロック図本実施の形態におけるアイドリングストップ車両の空調装置３と発熱手段４の制御フロー図車室内の室温Ｔａと発熱手段４の設定温度Ｔｏとの関係を示す特性図室温Ｔａと補正値ΔＴとの関係を示す特性図

本発明の暖房システムは、車両状態に基づいてエンジンの停止条件が成立するか否かを判定するアイドリングストップ判定手段と、エンジン廃熱を利用して車室内の温風暖房を行う空調装置と、前記車両の内装材に乗員に対向して配設され熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員を直接暖房する発熱手段と、前記判定手段からの出力信号に基づき自動的に前記エンジンを停止させる制御手段とを備え、前記制御手段は、前記アイドリングストップ判定手段によりエンジンの停止条件が不成立と判定された場合は前記空調装置により暖房を行い、前記アイドリングストップ判定手段によりエンジンの停止条件が成立すると判定された場合は前記空調装置による暖房を停止し、かつ、前記発熱手段の発熱量を変更することを特徴としたものである。そして、アイドリングストップ時には、エンジン廃熱による温風暖房を停止しても、車両の内装材に配設された発熱手段が発熱して、熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員の身体を直接暖房して乗員の体感温度を維持する。そのため、上述の先行技術のような温風による間接暖房と比べて直接、身体を暖めるので低消費電力で長時間暖房が可能となり、バッテリー上がりの心配がない。そして、アイドリングストップによる排ガスの抑制や燃費向上の効果が保たれる。

また、暖房システムは、車室内の温度を検出する室温センサを備え、制御手段は前記室温センサの出力信号に基づき発熱手段の発熱量を制御するようにしてもかまわない。アイドリングストップ時にエンジン廃熱による温風暖房を停止すると車室内温度が徐々に低下するが、上記構成により、室温低下に応じて発熱手段の発熱量を増加することにより、乗員の体感温度を維持できる。

また、暖房システムが乗員を検出する乗員センサを備え、制御手段は、前記乗員センサが検出した乗員に対向する発熱手段を制御するようにしてもかまわない。車室内に存在する乗員に対向した発熱手段のみ制御して、不要な発熱を行わないので、さらなる省エネを図ることができ、アイドリングストップによる排ガスの抑制や燃費向上の効果が保たれる。

また、上記発熱手段は、例えば、車両の座席に配設されたシートヒータ、前記車両のステアリングホイールに配設されたステアリングヒータ、前記車両の床面に配設されたフロアヒータ、前記車両のインパネ足元に配設された足元輻射ヒータ、前記車両の天井に配設された天井輻射ヒータの少なくとも一つである。これにより、シートヒータ、ステアリングヒータ、フロアヒータは乗員の身体の少なくとも一部と接触して熱伝導により乗員を直接暖房し、足元輻射ヒータ、天井輻射ヒータは輻射熱によりそれぞれ乗員の足元や上半身を直接暖房するので、暖房に必要な電力が少なくて済み、低消費電力で長時間暖房が可能
であり、バッテリー上がりの心配がない。特に、ステアリングヒータや足元輻射ヒータは、それぞれ手や足などの冷えやすい人体の末梢部位を暖めるので、先行技術のような温風暖房に比べて暖房感が向上する。また、先行技術のような温風暖房は頭部に気流感を与えて不快な場合があるが、天井輻射ヒータは輻射熱により気流感のないマイルドな暖房が可能で快適性が向上する上、窓ガラスから頭部や肩への冷輻射を緩和させるので、頭部や肩の暖房感が向上する。

また、上記暖房システムは典型的にはアイドリングストップ車両に搭載される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるアイドリングストップ車両（以下、単に車両という）用の暖房システムの構成を示すブロックである。図１において、暖房システムは、車両に搭載され、車両状態に基づいてエンジン１の停止条件が成立するか否かを判定するアイドリングストップ判定手段２と、エンジン廃熱を利用して車室内の温風暖房を行う空調装置３と、本車両の内装材に乗員に対向して配設され熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員を直接暖房する発熱手段４と、アイドリングストップ判定手段２からの出力信号に基づき自動的にエンジン１を停止させる制御手段５と、車室内温度を検出する室温センサ６と、座席での乗員の有無を検出する乗員センサ７を備えている。

アイドリングストップ判定手段２は、例えば、ブレーキ踏力と車速などの情報からエンジン１の停止条件が成立するか否かを判定する。すなわち、ブレーキ踏力が予め定められたブレーキ踏力設定値以上であり、かつ、車速が予め定められた車速設定値以下の場合はエンジン１の停止条件が成立すると判定し、それ以外の場合はエンジン１の停止条件がしないと判定する。

発熱手段４は、座席に配設されたシートヒータ４ａ、ステアリングホイールに配設されたステアリングヒータ４ｂ、床面に配設されたフロアヒータ４ｃ、インパネ足元や後席足元に配設された足元輻射ヒータ４ｄ、座席の乗員の頭部上方の天井に対向して配設された天井輻射ヒータ４ｅの少なくとも一つを備えている。

上記構成による作用を図２を用いて説明する。図２は本実施の形態における暖房システムの空調装置３と発熱手段４の制御フロー図である。例えば、冬季に車両を運転走行中に空調装置３を作動させて暖房を行っている場合を想定する。図２より、走行中は、ブレーキ踏力と車速などの情報からアイドリングストップ判定手段２によりエンジン１の停止条件が成立しないと判定されるので、ステップＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ３の制御フローに従い、空調装置３によりエンジン廃熱を利用して温風暖房が行われる。そして、アイドリングストップ判定手段２によりエンジン１の停止条件が成立しないと判定される限り、ステップＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ３の制御フローにより空調装置３による温風暖房が行われる。

次に、例えば、交差点の信号に基づき停止する際に、ブレーキを踏んでブレーキ踏力が設定値以上となり、かつ、車速が予め定められた車速設定値以下となった場合は、ステップＳＴ１でアイドリングストップ判定手段２によりエンジン１の停止条件が成立すると判定されて、ステップＳＴ４で制御手段５によりエンジン１が停止され、空調装置３による暖房が停止され、発熱手段４により熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員が直接暖房される。そして、アイドリングストップ判定手段２によりエンジン１の停止条件が成立すると判定される限り、ステップＳＴ１→ＳＴ４の制御フローにより発熱手段４による乗員への直接暖房が継続される。

信号待ちから走行開始する際は、ブレーキ動作からアクセル動作に移行するため、ブレーキ踏力が設定値より小さくなるため、ステップＳＴ１でアイドリングストップ判定手段２によりエンジン１の停止条件が成立しない判定されて、ステップＳＴ２→ＳＴ５の制御フローによりエンジンが作動される。そして、走行中は、上述したステップＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ３の制御フローにより空調装置３による温風暖房が行われる。

ここで、発熱手段４による乗員への直接暖房について図３を用いて説明する。図３は車室内の室温Ｔａと発熱手段４の設定温度Ｔｏとの関係を示す特性図である。図３より、Ｔａが低いほどＴｏが大きくなるようになっている。これによりアイドリングストップにより空調装置３の温風暖房が停止して、徐々にＴａが低下しても、Ｔａに応じてＴｏを高くするので、直接暖房による暖房能力が高めることができる。

また、シートヒータ４ａ、ステアリングヒータ４ｂ、フロアヒータ４ｃは乗員の身体の少なくとも一部と接触して熱伝導により乗員を直接暖房し、足元輻射ヒータ４ｄ、天井輻射ヒータ４ｅは輻射熱によりそれぞれ乗員の足元や上半身を直接暖房するので、暖房に必要な電力が少なくて済み、低消費電力で長時間暖房が可能であり、バッテリー上がりの心配がない。

また、乗員センサ７が検出した乗員に対向する発熱手段４のみを制御する。すなわち、例えば、４人乗りの車両でシートヒータ４ａを各座席に配設し、各座席に圧力センサからなる乗員センサ７を配設した構成の場合、乗員センサ７により乗員が居ると判定した座席のシートヒータ４ａのみを作動させ、不在の座席ではシートヒータ４ａを作動させない。これにより、不要な電力を使用しないので省エネを図ることができる。

尚、厳冬期など外気温が低い場合は、走行中に空調装置３と発熱手段４を併用できる構成としてもよい。この場合、アイドリングストップ判定手段２によりエンジン１の停止条件が成立すると判定された場合は、制御手段５によりエンジン１と空調装置３が停止され、発熱手段４は継続して作動される。そして、発熱手段４は、エンジン１の停止条件が成立すると判定される前の設定温度をＴ１とすると、エンジン１の停止条件が成立すると判定された後は、Ｔ１に室温Ｔａに応じた補正値ΔＴを加算した補正設定温度に基づき制御される。図４に室温Ｔａと補正値ΔＴとの関係を示す特性図を示す。図４に示したように、Ｔａが低いほどΔＴが大きくなるようになっている。これによりアイドリングストップにより空調装置３の温風暖房が停止して、徐々にＴａが低下しても、Ｔａに応じてＴｏを高くするので、直接暖房による暖房能力が高めることができる。さらに、外気温Ｔｏｕｔが低いほど窓ガラスやボディ壁面からの熱損失が増加するので、図４に示したように、外気温Ｔｏｕｔが低いほどΔＴを大きくして、発熱手段４の暖房能力を増やす構成としてもよい。

上記作用により、アイドリングストップ時に、エンジン廃熱による温風暖房を停止しても、車両の内装材に配設された発熱手段４が発熱して、熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員の身体を直接暖房して乗員の体感温度を維持する。そのため、上述の先行技術のような温風による間接暖房と比べて直接、身体を暖めるので低消費電力で長時間暖房が可能となり、バッテリー上がりの心配がない。そして、アイドリングストップによる排ガスの抑制や燃費向上の効果が保たれる。

また、アイドリングストップ時にエンジン廃熱による温風暖房を停止すると車室内温度が徐々に低下するが、上記作用により、室温低下に応じて発熱手段４の発熱量を増加することにより、乗員の体感温度を維持できる。

また、制御手段５は、乗員センサ７が検出した乗員に対向する発熱手段４を制御するもので、車室内に存在する乗員に対向した発熱手段４のみ制御して、不要な発熱を行わないので、さらなる省エネを図ることができ、アイドリングストップによる排ガスの抑制や燃費向上の効果が保たれる。

さらに、シートヒータ４ａ、ステアリングヒータ４ｂ、フロアヒータ４ｃは乗員の身体の少なくとも一部と接触して熱伝導により乗員を直接暖房し、足元輻射ヒータ４ｄ、天井輻射ヒータ４ｅは輻射熱によりそれぞれ乗員の足元や上半身を直接暖房するので、暖房に必要な電力が少なくて済み、低消費電力で長時間暖房が可能であり、バッテリー上がりの心配がない。特に、ステアリングヒータ４ｂや足元輻射ヒータ４ｄは、それぞれ手や足などの冷えやすい人体の末梢部位を暖めるので、先行技術のような温風暖房に比べて暖房感が向上する。また、先行技術のような温風暖房は頭部に気流感を与えて不快な場合があるが、天井輻射ヒータ４ｅは輻射熱により気流感のないマイルドな暖房が可能で快適性が向上する上、窓ガラスから頭部や肩への冷輻射を緩和させるので、頭部や肩の暖房感が向上する。

以上のように、本発明にかかるアイドリングストップ車両用の暖房システムは、アイドリングストップ時に低消費電力で暖房が可能となり、ガソリン車やディーゼル車、ＬＰＧ車などの内燃機関車両のアイドリングストップへの適用のみならず、ハイブリッド車などの省エネ暖房にも適用可能である。

１エンジン
２アイドリングストップ判定手段
３空調装置
４発熱手段
４ａシートヒータ
４ｂステアリングヒータ
４ｃフロアヒータ
４ｄ足元輻射ヒータ
４ｅ天井輻射ヒータ
５制御手段
６室温センサ
７乗員センサ

Claims

車両状態に基づいてエンジンの停止条件が成立するか否かを判定するアイドリングストップ判定手段と、エンジン廃熱を利用して車室内の温風暖房を行う空調装置と、前記車両の内装材に乗員に対向して配設され熱伝導と輻射熱の少なくとも一つにより乗員を直接暖房する発熱手段と、前記アイドリングストップ判定手段からの出力信号に基づき自動的に前記エンジンを停止させる制御手段とを備え、前記制御手段は、前記アイドリングストップ判定手段によりエンジンの停止条件が不成立と判定された場合は前記空調装置により暖房を行い、前記アイドリングストップ判定手段によりエンジンの停止条件が成立すると判定された場合は前記空調装置による暖房を停止し、かつ、前記発熱手段の発熱量を変更することを特徴としたアイドリングストップ車両用の暖房システム。
車室内の温度を検出する室温センサを備え、制御手段は、前記室温センサの出力信号に基づき発熱手段の発熱量を制御する請求項１記載のアイドリングストップ車両用の暖房システム。
乗員を検出する乗員センサを備え、制御手段は、前記乗員センサが検出した乗員に対向する発熱手段を制御する請求項１または２記載のアイドリングストップ車両用の暖房システム。
前記発熱手段は、車両の座席に配設されたシートヒータ、前記車両のステアリングホイールに配設されたステアリングヒータ、前記車両の床面に配設されたフロアヒータ、前記車両のインパネ足元に配設された足元輻射ヒータ、前記車両の天井に配設された天井輻射ヒータの少なくとも一つである請求項１〜３のいずれか一項記載のアイドリングストップ車両用の暖房システム。
請求項１から４のいずれか１項に記載の暖房システムを搭載した車両。