JP2013180650A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転条件が変化しても車室内の空調を行うために消費される電力が増加してしまうことを抑制可能に構成された車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車室内の暖房を行う暖房手段である熱媒体回路４０に配置された電気ヒータ４２に供給される電力の上限値を、予め定められた基準電力ＫＤから冷凍サイクル３０の圧縮機３１が消費している電力を減算した値とする。これによれば、車両用空調装置の運転条件によらず、圧縮機３１にて消費される電力と熱媒体回路４０にて消費される電力との合計値を基準電力ＫＤ以下とすることができので、車室内の空調を行うために消費される電力が基準電力ＫＤを超えて増加してしまうことを抑制できる。
【選択図】図９

Description

本発明は、電力を消費して車室内の空調を行う車両用空調装置に関する。

従来、特許文献１に、電気自動車に適用され、バッテリに蓄えられた電力を消費して車室内の空調を行う車両用空調装置が開示されている。より具体的には、この特許文献１の車両用空調装置は、電動圧縮機を有する蒸気圧縮式の冷凍サイクル、および、車室内へ送風される送風空気を加熱して車室内の暖房を行う暖房手段としての電気ヒータを備えて構成されている。

さらに、特許文献１の車両用空調装置には節電スイッチが設けられており、この節電スイッチが投入された際に、非投入時よりも電動圧縮機の冷媒吐出能力を低減させ、車室内の空調を行うために消費される電力を低減させている。これにより、バッテリから走行用電動モータに供給される電力の減少を抑制し、電気自動車の走行距離（航続距離）が短くなってしまうことを抑制している。

特許第２８５７９５３号公報

ところで、特許文献１の車両用空調装置のように冷凍サイクルおよび暖房手段（電気ヒータ）の双方を備える構成では、暖房運転時や除湿暖房運転時等に冷凍サイクルおよび電気ヒータの双方を同時に作動させることがある。このように冷凍サイクルおよび電気ヒータを同時に作動させる運転条件では、冷凍サイクルのみを作動させる運転条件に対して、車室内の空調を行うために消費される電力が増加してしまう。

さらに、比較的外気温の低い冬季の暖房運転時や除湿暖房運転時には車室内の暖房感が優先されるため、節電スイッチが投入されにくくなる。従って、比較的外気温の低い冬季に冷凍サイクルおよび電気ヒータを同時に作動させる運転条件では、特許文献１の車両用空調装置を用いても、車室内の空調を行うために消費される電力を低減できなくなってしまうことがある。

上記点に鑑み、本発明は、運転条件が変化しても車室内の空調を行うために消費される電力が増加してしまうことを抑制可能に構成された車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（３１）を有し、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する冷凍サイクル（３０）と、電力を供給されることによって車室内の暖房を行う暖房手段（４０、４７）と、暖房手段（４０、４７）に供給される電力を制御する暖房電力制御手段（５０ｂ）とを備え、
暖房電力制御手段（５０ｂ）は、予め定められた基準電力（ＫＤ）から電動圧縮機（３１）が消費している電力を減算した値を、暖房手段（４０、４７）に供給される電力の上限値とする車両用空調装置を特徴としている。

これによれば、基準電力（ＫＤ）から電動圧縮機（３１）が消費している電力を減算した値が、暖房手段（４０、４７）に供給される電力の上限値となるので、車両用空調装置の運転条件によらず、電動圧縮機（３１）が消費する電力と暖房手段（４０、４７）が消費する電力との合計値を、基準電力（ＫＤ）以下とすることができる。

ここで、電動圧縮機（３１）が消費する電力と暖房手段（４０、４７）が消費する電力との合計値は、概ね車室内の空調を行うために消費される電力に相当する。従って、本請求項に記載の発明によれば、車両用空調装置の運転条件が変化しても車室内の空調を行うために消費される電力が基準電力（ＫＤ）を超えて増加してしまうことを抑制できる。

さらに、本請求項に記載の車両用空調装置を、同一の蓄電手段（Ｖ）から走行用電動モータ、電動圧縮機（３１）および暖房手段（４０、４７）に電力を供給する車両に適用すれば、蓄電手段（Ｖ）から走行用電動モータに供給される電力が減少してしまうことを抑制して、走行距離が短くなってしまうことを抑制できる。

また、本請求項に記載の車両用空調装置を、内燃機関から車両走行用の駆動力および発電機駆動用の駆動力を得る車両に適用すれば、車両用空調装置を作動させる電力を発電するために消費される燃料の増加を抑制して、車両燃費の悪化を抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。 第１実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、エアミックス開度を決定するための制御特性図である。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、送風機の送風量を決定するためのフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、吸込口モードを決定するためのフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、吹出口モードを決定するための制御特性図である。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、圧縮機の回転数を決定するためのフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、電気ヒータの消費電力を決定するためのフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、水ポンプの作動状態を決定するためのフローチャートである。 第２実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。 第２実施形態のＰＴＣヒータの回路図である。 第２実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、ＰＴＣヒータの作動本数を決定するためのフローチャートである。 第２実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、冷却水ポンプの作動状態を決定するためのフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る電気自動車に適用されている。本実施形態の電気自動車では、車両停車時に外部電源（商用電源）から供給される電力を蓄電手段であるバッテリＶに充電し、車両走行時にバッテリＶに蓄えられた電力を走行用電動モータへ供給して走行する。

さらに、この電気自動車では、バッテリＶに蓄えられた電力を、後述する空調制御装置５０を介して、車両用空調装置１の各種電動式構成機器へ供給することによって車両用空調装置１を作動させる。換言すると、本実施形態の車両用空調装置１は、バッテリＶに蓄えられた電力を供給されることによって作動し、供給された電力を消費して車室内の空調を行う。なお、バッテリＶ１としては、リチウムイオン電池等を採用できる。

次に、図１、図２を用いて車両用空調装置１の詳細構成を説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、室内空調ユニット１０、冷凍サイクル３０、熱媒体回路４０および空調制御装置５０等を備えている。

まず、室内空調ユニット１０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置され、その外殻を形成するケーシング１１の内部に送風機１２、冷凍サイクル３０の蒸発器３５、熱媒体回路４０のヒータコア４３、エアミックスドア１９等を収容して構成されたものである。

ケーシング１１は、ある程度の弾性を有し強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されており、その内部に車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成している。このケーシング１１の送風空気流れ最上流側には、ケーシング１１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替手段としての内外気切替装置２０が配置されている。

内外気切替装置２０には、ケーシング１１内に内気を導入させる内気導入口２１および外気を導入させる外気導入口２２が設けられている。さらに、内外気切替装置２０の内部には、内気導入口２１および外気導入口２２の開口面積を連続的に調整して、ケーシング１１内へ導入させる内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる風量割合変更手段としての内外気切替ドア２３が配置されている。

内外気切替ドア２３は、内外気切替ドア２３用の電動アクチュエータ６２によって駆動され、この電動アクチュエータ６２は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

なお、内外気切替ドア２３によって切り替えられる吸込口モードとしては、具体的に、内気導入口２１を全開とするとともに外気導入口２２を全閉としてケーシング１１内へ内気を導入する内気モード、内気導入口２１を全閉とするとともに外気導入口２２を全開としてケーシング１１内へ外気を導入する外気モード、さらに、内気導入口２１および外気導入口２２の開口面積を連続的に調整することにより、内気と外気の導入比率を連続的に変化させる内外気混入モードがある。

内外気切替装置２０の空気流れ下流側には、内外気切替装置２０を介してケーシング１１内に吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風手段であるの送風機１２（ブロア）が配置されている。この送風機１２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置５０から電動モータに出力される制御電圧によって回転数（送風能力）が制御される。

送風機１２の空気流れ下流側には、蒸発器３５が配置されている。蒸発器３５は、圧縮機３１、凝縮器３２、気液分離器３３および膨張弁３４等とともに蒸気圧縮式の冷凍サイクル３０を構成しており、その内部を流通する冷媒と送風機１２から送風された送風空気とを熱交換させて、送風空気を冷却する機能を果たす。

ここで、冷凍サイクル３０の詳細構成について説明する。圧縮機３１は、車室外（具体的には、ボンネット内）に配置され、冷凍サイクル３０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。さらに、本実施形態の圧縮機３１は、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構３１ａを電動モータ３１ｂにて駆動する電動圧縮機として構成されている。

電動モータ３１ｂは、インバータ６１から出力される交流電圧によって作動する交流モータであり、インバータ６１は、空調制御装置５０から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を電動モータ３１ｂへ出力する。従って、圧縮機３１の回転数（冷媒吐出能力）は、インバータ６１から出力される交流電圧の周波数によって制御される。

凝縮器３２は、車室外（具体的には、ボンネット内）に配置され、その内部を流通する冷媒と、室外送風機である送風ファン３２ａから送風された車室外空気（外気）とを熱交換させて放熱させることにより、圧縮機３１吐出冷媒を凝縮させる放熱用熱交換器である。送風ファン３２ａは、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって稼働率（送風空気量）が制御される電動式送風機である。

気液分離器３３は、凝縮器３２にて凝縮された冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄えるとともに、その下流側に液相冷媒を流出させる受液器（レシーバ）である。膨張弁３４は、気液分離器３３から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。本実施形態では、膨張弁３４として、蒸発器３５出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り開度を調整する温度式膨張弁を採用している。

蒸発器３５は、膨張弁３４にて減圧された冷媒と送風空気とを熱交換させて蒸発させ、冷媒に吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。これにより、蒸発器３５は、車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たし、冷凍サイクル３０は、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する温度調整手段として機能する。

ケーシング１１内の蒸発器３５の空気流れ下流側には、蒸発器３５通過後の空気を流す加熱用冷風通路１３、冷風バイパス通路１４といった空気通路、並びに、加熱用冷風通路１３および冷風バイパス通路１４から流出した空気を混合させる混合空間（エアミックス空間）１５が形成されている。

この加熱用冷風通路１３には、蒸発器３５通過後の空気を加熱するためのヒータコア４３が配置されている。ヒータコア４３は、熱媒体（具体的には、エチレングリコール水溶液）を循環させる熱媒体回路４０を構成するものであり、その内部を流通する熱媒体と蒸発器３５通過後の送風空気とを熱交換させて、蒸発器３５通過後の送風空気を加熱する機能を果たす。

ここで、熱媒体回路４０の詳細構成について説明する。熱媒体回路４０は、水ポンプ４１、電気ヒータ４２、ヒータコア４３を環状に接続することによって構成されている。水ポンプ４１は、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（熱媒体循環流量）が制御される電動ポンプであり、水ポンプ４１を作動させると熱媒体は、水ポンプ４１→電気ヒータ４２→ヒータコア４３→水ポンプ４１の順に循環する。

電気ヒータ４２は、水ポンプ４１から圧送された熱媒体を加熱する加熱手段であって、具体的には、ＰＴＣヒータやニクロム線等を採用することができる。また、電気ヒータ４２は、空調制御装置５０から供給される制御電圧によって発熱量（熱媒体の加熱能力）が制御される。本実施形態では、後述するように制御電圧のデューティ比制御によって電気ヒータ４２の発熱量を可変させている。

これにより、ヒータコア４３は、電気ヒータ４２にて加熱された熱媒体と蒸発器３５通過後の送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する機能を果たし、熱媒体回路４０は、全体として電力を供給されることによって車室内の暖房を行う暖房手段として機能する。

冷風バイパス通路１４は、蒸発器３５通過後の空気を、ヒータコア４３を通過させることなく、混合空間１５へ導くための空気通路である。従って、混合空間１５にて混合された送風空気の温度は、加熱用冷風通路１３を通過する空気および冷風バイパス通路１４を通過する空気の風量割合によって変化する。

そこで、本実施形態では、蒸発器３５の空気流れ下流側であって、加熱用冷風通路１３および冷風バイパス通路１４の入口側に、加熱用冷風通路１３および冷風バイパス通路１４へ流入させる冷風の風量割合を連続的に変化させるエアミックスドア１９を配置している。従って、エアミックスドア１９は、混合空間１５内の空気温度（車室内へ送風される送風空気の温度）を調整する温度調整手段を構成する。

より具体的には、エアミックスドア１９は、エアミックスドア用の電動アクチュエータ６３によって駆動される回転軸と、その一端側に回転軸が連結された板状のドア本体部を有して構成される、いわゆる片持ちドアで構成されている。また、エアミックスドア用の電動アクチュエータ６３は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

さらに、ケーシング１１の送風空気流れ最下流部には、混合空間１５から空調対象空間である車室内へ温度調整された送風空気を吹き出す吹出口２４〜２６が配置されている。この吹出口２４〜２６としては、具体的に、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口２４、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口２５、および、車両前面窓ガラスＷ内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口２６が設けられている。

また、フェイス吹出口２４、フット吹出口２５、および、デフロスタ吹出口２６の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口２４の開口面積を調整するフェイスドア２４ａ、フット吹出口２５の開口面積を調整するフットドア２５ａ、デフロスタ吹出口２６の開口面積を調整するデフロスタドア２６ａが配置されている。

これらのフェイスドア２４ａ、フットドア２５ａ、デフロスタドア２６ａは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、図示しないリンク機構を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータ６４に連結されて連動して回転操作される。なお、この電動アクチュエータ６４も、空調制御装置５０から出力される制御信号によってその作動が制御される。

また、吹出口モードとしては、フェイス吹出口２４を全開してフェイス吹出口２４から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口２４とフット吹出口２５の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フット吹出口２５を全開するとともにデフロスタ吹出口２６を小開度だけ開口して、フット吹出口２５から主に空気を吹き出すフットモード、およびフット吹出口２５およびデフロスタ吹出口２６を同程度開口して、フット吹出口２５およびデフロスタ吹出口２６の双方から空気を吹き出すフットデフモードがある。

さらに、乗員が後述する操作パネル６０の吹出口モードの切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口２６を全開してデフロスタ吹出口２６から車両前面窓ガラスＷ内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

次に、図２を用いて本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種電動式構成機器の作動を制御する。

空調制御装置５０の出力側には、送風機１２、圧縮機３１の電動モータ３１ｂ用のインバータ６１、送風ファン３２ａ、各種電動アクチュエータ６２、６３、６４、水ポンプ４１、電気ヒータ４２等が接続されている。

本実施形態の車両用空調装置１では、これらの電動式構成機器のうち、冷凍サイクル３０の圧縮機３１および熱媒体回路４０の電気ヒータ４２が消費する電力が大きく、圧縮機３１が消費する電力と電気ヒータ４２が消費する電力との合計値は、概ね車室内の空調を行うために消費される電力に相当する。

一方、空調制御装置５０の入力側には、バッテリＶの他に、車室内温度Ｔｒを検出する内気センサ５１、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ５２、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射センサ５３、蒸発器３５からの吹出空気温度（蒸発器温度）ＴＥを検出する蒸発器温度センサ５４、ヒータコア４３へ流入する熱媒体温度ＴＷを検出する熱媒体温度センサ５５等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。

なお、本実施形態の蒸発器温度センサ５４は、具体的に蒸発器３５の熱交換フィン温度を検出している。もちろん、蒸発器温度センサ５４として、蒸発器３５のその他の部位の温度を検出する温度検出手段や蒸発器３５を流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。

また、本実施形態の熱媒体温度センサ５５は、具体的にヒータコア４３へ流入する熱媒体が流れる配管の表面温度を検出している。もちろん、ヒータコア４３へ流入する熱媒体自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。

さらに、空調制御装置５０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル６０が接続され、この操作パネル６０に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル６０に設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置１の作動スイッチ、オートスイッチ、吸込口モードの切替スイッチ、吹出口モードの切替スイッチ、送風機１２の風量設定スイッチ、車室内温度設定スイッチ、エコノミースイッチ等が設けられている。

なお、オートスイッチは、車両用空調装置１の自動制御を設定あるいは解除するスイッチである。車室内温度設定スイッチは、乗員の操作によって車室内目標温度Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定手段である。エコノミースイッチは、乗員の操作によって車室内の空調を行うために消費される電力を低減させることを要求する省電力化要求手段である。

ここで、空調制御装置５０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。

例えば、本実施形態では、空調制御装置５０のうち、圧縮機３１の電動モータ３１ｂに接続されたインバータ６１から出力される交流電圧の周波数を制御して、圧縮機３１の冷媒吐出能力を制御する構成が圧縮機制御手段５０ａを構成し、暖房手段である熱媒体回路４０を構成する電気ヒータ４２に供給される電力を制御して、熱媒体回路４０の暖房能力を制御する構成が暖房電力制御手段５０ｂを構成している。

次に、図３〜図１０を用いて、上記構成における本実施形態の車両用空調装置１の作動を説明する。なお、各フローチャートに示された各制御ステップは、空調制御装置５０が有する各種の機能実現手段を構成している。

図３に示す制御フローは、本実施形態の車両用空調装置１のメインルーチンとして実行される制御処理であり、この制御フローは、空調制御装置５０および車両用空調装置１を構成する各電動式構成機器にバッテリＶから電力が供給された状態で、操作パネル６０に設けられた作動スイッチが投入されるとスタートする。

まず、図３のステップＳ１では、フラグ、タイマ等の初期化、および上述した電動アクチュエータの初期位置合わせ等のイニシャライズが行われる。なお、このイニシャライズでは、フラグや演算値のうち、前回の車両用空調装置１の作動終了時に記憶された値が維持されるものもある。

次に、ステップＳ２では、操作パネル６０の操作信号等を読み込んでステップＳ３へ進む。ステップＳ２にて読み込まれる具体的な操作信号としては、車室内温度設定スイッチによって設定される車室内目標温度Ｔｓｅｔ、吸込口モードや吹出口モードの切替スイッチの設定信号、風量設定スイッチの設定信号等がある。

次に、ステップＳ３では、空調制御に用いられる車両環境状態の信号、すなわち上述のセンサ群５１〜５５の検出信号を読み込む。

次に、ステップＳ４では、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。目標吹出温度ＴＡＯは、以下の数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気センサ５１によって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサ５２によって検出された外気温、Ｔｓは日射センサ５３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

なお、目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を所望の温度に保つために車両用空調装置１が生じさせる必要のある熱量に相当するもので、車両用空調装置１に要求される空調熱負荷と表現することもできる。

続くステップＳ５〜Ｓ１３では、空調制御装置５０に接続された各種機器の制御状態が決定される。まず、ステップＳ５では、エアミックスドア１９の目標開度ＳＷを目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器温度センサ５４によって検出された吹出空気温度ＴＥ、熱媒体温度センサ５５によって検出された熱媒体温度ＴＷに基づいて算出する。

具体的には、ステップＳ５では、以下数式Ｆ２により仮のエアミックス開度ＳＷｄｄを算出する。
ＳＷｄｄ＝｛ＴＡＯ−（ＴＥ＋２）｝／｛ＭＡＸ（１０、ＴＷ−（ＴＥ＋２））｝×１００（％）…（Ｆ２）
なお、数式Ｆ２の｛ＭＡＸ（１０、ＴＷ−（ＴＥ＋２））｝とは、１０およびＴＷ−（ＴＥ＋２）のうち大きい方の値を意味している。

そして、上記数式Ｆ２にて算出された仮のエアミックス開度ＳＷｄｄに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、エアミックス開度ＳＷを決定してステップＳ６へ進む。この制御マップでは、図４の制御特性図に示すように、仮のエアミックス開度ＳＷｄｄに対するエアミックス開度ＳＷの値を非線形的に決定する。

これは、前述の如く、本実施形態では、エアミックスドア１９として片持ちドアを採用しているために、エアミックス開度ＳＷの変化に対する実際の送風空気の流れ方向から見た冷風バイパス通路１４の開口面積および加熱用冷風通路１３の開口面積の変化が非線形的な関係となるからである。

なお、ＳＷ＝０％は、エアミックスドア１９の最大冷房位置であり、冷風バイパス通路１４を全開し、加熱用冷風通路１３を全閉する。これに対し、ＳＷ＝１００％は、エアミックスドア１９の最大暖房位置であり、冷風バイパス通路１４を全閉し、加熱用冷風通路１３を全開する。

次に、ステップＳ６では、送風機１２により送風される空気の目標送風量を決定する。具体的には、送風機１２の電動モータに印加するブロワモータ電圧を決定する。このステップ６の詳細については、図５を用いて説明する。まず、ステップＳ６０１では、操作パネル６０のオートスイッチが投入されているか否かが判定される。

ステップＳ６０１にてオートスイッチが投入されていないと判定された場合は、ステップＳ６０２へ進み、操作パネル６０の風量設定スイッチによって設定された乗員の所望の風量となるブロワモータ電圧が決定されて、ステップＳ７へ進む。具体的には、本実施形態の風量設定スイッチは、Ｌｏ→Ｍ１→Ｍ２→Ｍ３→Ｈｉの５段階の風量を設定することができ、それぞれ４Ｖ→６Ｖ→８Ｖ→１０Ｖ→１２Ｖの順にブロワモータ電圧が高くなるように決定される。

一方、ステップＳ６０１にてオートスイッチが投入されていると判定された場合は、ステップＳ６０３へ進み、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、ステップＳ４で決定された目標吹出温度ＴＡＯに基づいて第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を決定する。換言すると、空調熱負荷に基づいて送風機１２の稼働率（送風能力）の上限値を決定する。

より具体的には、図５のステップＳ６０３に記載された制御特性図に示すように、ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）で第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を最大値にして、送風機１２の風量を最大風量付近に制御する。また、ＴＡＯが極低温域から中間温度域に向かって上昇すると、ＴＡＯの上昇に応じて第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を低下させて、送風機１２の風量を減少させる。

さらに、ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下すると、ＴＡＯの低下に応じて第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を低下させて、送風機１２の風量を減少させる。また、ＴＡＯが所定の中間温度域内に入ると、第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を最小値にして送風機１２の風量を最小値にする。

また、図５の制御ステップＳ６０３の制御特性図では、操作パネル６０のエコノミースイッチが投入されていない場合の制御特性を太実線で示し、エコノミースイッチが投入されている場合の制御特性を太破線で示している。この制御特性図から明らかなように、エコノミースイッチが投入されている場合には、投入されていない場合よりも、第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）が低い値に設定される。

続くステップＳ６０４では、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、熱媒体温度ＴＷに基づいて第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を決定する。換言すると、熱媒体温度ＴＷに基づいて送風機１２の稼働率（送風能力）の上限値を決定する。

より詳細には、図５のステップＳ６０４に記載された制御特性図に示すように、熱媒体温度ＴＷが上昇過程にある場合であって、熱媒体温度ＴＷが予め定めた第１基準温度Ｔｋ１（本実施形態では４０℃）より低い低温領域では第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を０レベルに決定し、送風機１２の作動を停止させる。

これにより、ヒータコア４３を流通する熱媒体の温度が第１基準温度Ｔｋ１より低く、ヒータコア４３にて送風空気を加熱することができない場合に、送風機１２の作動を停止させることができる。従って、充分に加熱されていない送風空気が乗員に吹き出されて乗員の暖房フィーリングが悪化することを抑制できる。

さらに、熱媒体温度ＴＷが上昇過程にある場合であって、熱媒体温度ＴＷが第１基準温度Ｔｋ１以上になった場合には、熱媒体温度ＴＷの上昇に伴ってブロワレベルが上昇するように、第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を決定する。そして、熱媒体温度ＴＷが第２基準温度Ｔｋ２（本実施形態では７０℃）以上になると、第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を最大値（例えば３０レベル）に設定する。

一方、熱媒体温度ＴＷが下降過程にある場合には、熱媒体温度ＴＷが第３基準温度Ｔｋ３（本実施形態では６５℃）以下になると、熱媒体温度ＴＷの低下に伴い徐々に第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を低下させる。そして、熱媒体温度ＴＷが第４基準温度Ｔｋ４（本実施形態では３６℃）より低く、第５基準温度Ｔｋ５（本実施形態では２９℃）以上の範囲では、第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を極小値（例えば１レベル）に設定する。

そして、熱媒体温度ＴＷが第５基準温度Ｔｋ５を下回っているとき、第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を０レベルに設定し、送風機１２の作動を停止させる。なお、各基準温度には、Ｔｋ２＞Ｔｋ３＞Ｔｋ１＞Ｔｋ４＞Ｔｋ５の関係がある。また、第２基準温度Ｔｋ２と第３基準温度Ｔｋ３との温度差、第１基準温度Ｔｋ１と第４基準温度Ｔｋ４との温度差等は、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅として設定されている。

続くステップＳ６０５では、後述するステップＳ８で決定された吹出口モードがフットモード、バイレベルモードおよびフットデフモードのいずれかであるか否かを判定する。ステップＳ６０５にて吹出口モードがフットモード、バイレベルモードおよびフットデフモードのいずれかであると判定された場合は、ステップＳ６０６へ進む。

ステップＳ６０６では、ステップＳ６０３にて決定された第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）と、ステップＳ６０４にて決定された第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）とを比較して小さい方の値をブロワレベルに決定して、ステップＳ６０７へ進む。ステップＳ６０７では、ステップＳ６０６にて決定されたブロワレベルに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照してブロワモータ電圧を決定して、ステップＳ７へ進む。

具体的には、ステップＳ６０７では、ブロワレベルが１レベルを下回っている場合には、ブロワモータ電圧を０Ｖに設定し、ブロワレベルが１レベルの場合はブロワ電圧を３Ｖとする。さらに、ブロワレベルが１レベル以上になる場合には、ブロワレベルの上昇とともにブロワ電圧を上昇させ、ブロワレベルが３０レベルより高くなると、ブロワ電圧を最大電圧（１２Ｖ）に設定する。

一方、ステップＳ６０５にて吹出口モードがフットモード、バイレベルモードおよびフットデフモードのいずれでもないと判定された場合は、ステップＳ６０８へ進む。ステップＳ６０８では、ステップＳ６０３にて決定された第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）をブロワレベルと決定して、ステップＳ６０９へ進む。

ここで、ステップＳ６０５にて吹出口モードがフットモード、バイレベルモードおよびフットデフモードのいずれでもないと判定された場合は、車室内の暖房が行われていないことを意味している。従って、ステップＳ６０８では、熱媒体温度ＴＷが低い時に乗員の暖房フィーリングが悪化してしまうことを抑制するために決定される第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を用いることなく、空調熱負荷に基づいて決定される第１仮ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を用いてブロワレベルを決定している。

ステップＳ６０９では、ステップＳ６０７と全く同様に、ステップＳ６０８にて決定されたブロワレベルに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照してブロワモータ電圧を決定して、ステップＳ７へ進む。

次に、ステップＳ７では、吸込口モード、すなわち内外気切替装置２０の切替状態を決定する。このステップＳ７の詳細については、図６を用いて説明する。まず、ステップＳ７０１では、操作パネル６０のオートスイッチが投入されているか否かが判定される。

ステップＳ７０１にてオートスイッチが投入されていないと判定された場合は、ステップＳ７０２へ進み、操作パネル６０の切替スイッチによって設定された乗員の所望の吸込口モードとなるように、内外気切替装置２０の切替状態が決定されて、ステップＳ８へ進む。

具体的には、本実施形態の吹出口モードの切替スイッチでは、外気導入率を０％（すなわち、内気モード）とするＲＥＣまたは外気導入率を１００％（すなわち、外気モード）とするＦＲＳに切り替え設定することができる。

一方、ステップＳ７０１にてオートスイッチが投入されていると判定された場合は、ステップＳ７０３へ進み、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、ステップＳ４で決定された目標吹出温度ＴＡＯに基づいて吸込口モードを決定し、ステップＳ８へ進む。

具体的には、ＴＡＯが上昇過程にあるときは、ＴＡＯ≧第１所定温度Ｔｍ１であれば外気モードとし、第１所定温度Ｔｍ１＞ＴＡＯ≧第２所定温度Ｔｍ２であれば内外気混入モードとし、第２所定温度Ｔｍ２＞ＴＡＯであれば内気モードとする。

一方、ＴＡＯが下降過程にあるときは、第３所定温度Ｔｍ３≧ＴＡＯであれば内気モードとし、第３所定温度Ｔｍ３≧ＴＡＯ＞第２所定温度Ｔｍ２であれば内外気混入モードとし、ＴＡＯ＞第２所定温度Ｔｍ２であれば、外気モードとする。なお、各所定温度には、Ｔｍ３＜Ｔｍ２＜Ｔｍ１の関係があり、各所定温度の温度差は、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅として設定されている。

次に、ステップＳ８では、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して吹出口モードを決定し、ステップＳ９へ進む。

具体的には、図７の制御特性図に示すように、ＴＡＯが上昇過程にあるときは、ＴＡＯ≦第１所定温度Ｔｎ１（本実施形態では３０℃）であればフェイスモードに決定し、第１所定温度Ｔｎ１＜ＴＡＯ≦第２所定温度Ｔｎ２（本実施形態では４０℃）であればバイレベルモードに決定し、第２所定温度Ｔｎ２＜ＴＡＯであればフットモードに決定する。

一方、ＴＡＯが下降過程にあるときは、第３所定温度Ｔｎ３（本実施形態では３８℃）≦ＴＡＯであればフットモードに決定し、第４所定温度Ｔｎ４（本実施形態では２８℃）≦ＴＡＯ＜第３所定温度Ｔｎ３であればバイレベル入モードに決定し、ＴＡＯ＜第４所定温度Ｔｎ４であればフェイスモードに決定する。なお、各所定温度には、Ｔｎ４＜Ｔｎ１＜Ｔｎ３＜Ｔｎ２の関係があり、各所定温度の温度差は、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅として設定されている。

次に、ステップＳ９では、圧縮機３１の冷媒吐出能力（具体的には、圧縮機３１の回転数）を決定する。ここで、圧縮機３１の基本的な回転数の決定手法を説明する。例えば、本実施形態では、ステップＳ４で決定したＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して、蒸発器３５からの吹出空気温度ＴＥの目標吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標吹出温度ＴＥＯと吹出空気温度ＴＥの偏差Ｐｎ（Ｐｎ＝ＴＥＯ−ＴＥ）と、今回算出された偏差Ｐｎから前回算出された偏差Ｐｎ−１を減算した偏差変化率Ｐｄｏｔ（Ｐｄｏｔ＝Ｐｎ−（Ｐｎ−１））とを用いて、予め空調制御装置５０に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づくファジー推論によって、前回の圧縮機回転数ｆｎ−１に対する回転数変化量Δｆ＿Ｃを求める。

このステップＳ９の詳細については、図８を用いて説明する。まず、ステップＳ９０１では、回転数変化量Δｆ＿Ｃを求める。図８のステップＳ９０１には、ルールとして用いるファジールール表を記載している。このルール表では、上述の偏差Ｐｎと偏差変化率Ｐｄｏｔに基づいて蒸発器３５の着霜が防止されるようにΔｆ＿Ｃが決定される。

続くステップＳ９０２では、操作パネル６０のエコノミースイッチが投入されているか否かが判定される。ステップＳ９０２にてエコノミースイッチが投入されていないと判定された場合は、ステップＳ９０３へ進み、圧縮機３１の回転数の上限値（ＭＡＸ回転数）を１００００ｒｐｍに設定して、ステップＳ９０５へ進む。

一方、ステップＳ９０２にてエコノミースイッチが投入されていると判定された場合は、ステップＳ９０４へ進み、圧縮機３１の回転数の上限値（ＭＡＸ回転数）を７０００ｒｐｍに設定して、ステップＳ９０５へ進む。つまり、エコノミースイッチが投入されている場合は、投入されていない場合よりも圧縮機３１の回転数の上限値を低下させて車室内の空調を行うために消費される電力を低減させている。

ステップＳ９０５では、前回の圧縮機回転数ｆｎ−１に回転数変化量Δｆ＿Ｃを加えた値と、ステップＳ９０３あるいはＳ９０４で決定されたＭＡＸ回転数とを比較して小さい方の値を、今回の圧縮機回転数ｆｎと決定して、ステップＳ１０へ進む。なお、ステップＳ９０５における圧縮機回転数ｆｎの決定は、制御周期τ毎に行われるものではなく、所定の制御間隔（本実施形態では１秒）毎に行われる。

ステップ１０では、熱媒体回路４０の電気ヒータ４２への供給電力が決定される。このステップＳ１０の詳細については、図９を用いて説明する。まず、ステップＳ１００１では、ヒータコア４３へ流入する熱媒体の目標温度（以下、要求水温という）ＴＷＯを決定する。

具体的には、ステップＳ１００１では、以下数式Ｆ３により、要求水温ＴＷＯを算出する。
ＴＷＯ＝ｍｉｎ（ＴＡＯ、７０）（℃）…（Ｆ３）
なお、数式Ｆ３の｛ｍｉｎ（ＴＡＯ、７０）｝とは、目標吹出温度ＴＡＯおよび７０のうち小さい方の値を意味している。

続くステップＳ１００２では、ステップＳ９にて説明した圧縮機３１の回転数変化量Δｆ＿Ｃの決定手法と同様に、メンバシップ関数とルールとに基づくファジー推論によって、予め定めた所定時間前（本実施形態では、４秒前）の供給電力ＩＨＯｎ（４秒前）に対する供給電力変化量ΔｆＨｄを決定する。

具体的には、要求水温ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷとの偏差Ｅｎ（Ｅｎ＝ＴＷＯ−ＴＷ）、今回算出された偏差Ｅｎから４秒前の偏差Ｅｎ（４秒前）を減算した偏差変化率Ｅｄｏｔ（Ｅｄｏｔ＝Ｅｎ−Ｅｎ（４秒前））、および、図９のステップＳ１００２に記載されたファジールール表を用いて、４秒前の電気ヒータ４２への供給電力ＩＨＯｎ（４秒前）に対する供給電力変化量ΔｆＨｄを決定する。

続くステップＳ１００３では、４秒前の電気ヒータ４２への供給電力ＩＨＯｎ（４秒前）に対してステップＳ１００２にて決定したΔｆＨｄを加算した値を、仮の電気ヒータ４２への供給電力ＩＨＯｎｄとして、ステップＳ１００４へ進む。ステップＳ１００４では、基準電力ＫＤから圧縮機３１が消費している電力（圧縮機消費電力）を減算した値を、ヒータ使用許可電力としてステップＳ１００５へ進む。

ステップＳ１００５では、ステップＳ１００３にて決定された仮の電気ヒータ４２への供給電力ＩＨＯｎｄとステップＳ１００４にて決定されたヒータ使用許可電力とを比較して小さい方の値を、電気ヒータ４２への供給電力ＩＨＯｎに決定して、ステップＳ１００６へ進む。

ここで、基準電力ＫＤについて説明する。基準電力ＫＤは、車両用空調装置１がバッテリＶに蓄えられた電力を消費することによって、走行用電動モータに供給される電力が低減して車両の走行距離が短くなってしまうことを抑制できるように定められた値である。より具体的には、基準電力ＫＤは、バッテリＶの蓄電残量ＳＯＣの低下に伴って、低い値となるように定められた値である。

前述の如く、圧縮機３１が消費する電力と電気ヒータ４２が消費する電力の合計値は、概ね車室内の空調を行うために消費される電力に相当する。これに対して、基準電力ＫＤは、圧縮機消費電力とヒータ使用許可電力との合計値であるから、概ね車室内の空調を行うために消費することのできる電力の上限値を意味する値となる。従って、基準電力ＫＤは、空調使用許可電力と表現することもできる。

ステップＳ１００６では、ステップＳ１００５にて決定された供給電力ＩＨＯｎに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して、制御電圧のデューティ比を決定する。本実施形態では、具体的に、図９のステップＳ１００６に記載された制御特性図に示すように、供給電力ＩＨＯｎ（Ｗ）の増加に伴って、デューティ比（％）を上昇させるように決定して、ステップＳ１１へ進む。

次に、ステップＳ１１では、熱媒体回路４０の水ポンプ４１の作動状態を決定する。このステップＳ１１の詳細については、図１０を用いて説明する。まず、ステップＳ１１０１では、熱媒体温度ＴＷが吹出空気温度ＴＥより高いか否かを判定する。

ステップＳ１１０１にて、熱媒体温度ＴＷが吹出空気温度ＴＥ以下となっている場合は、ステップＳ１１０４へ進み、水ポンプ４１を停止（ＯＦＦ）させる。その理由は、熱媒体温度ＴＷが吹出空気温度ＴＥ以下となっている場合に熱媒体をヒータコア４３へ流すと、ヒータコア４３を流れる冷却水が蒸発器３５通過後の空気を冷却して、かえって吹出口からの吹出空気温度を低くしてしまうからである。

一方、ステップＳ１１０１にて、熱媒体温度ＴＷが吹出空気温度ＴＥより高い場合は、ステップＳ１１０２へ進む。ステップＳ１１０２では、送風機１２が作動しているか否かが判定される。ステップＳ１１０２にて、送風機１２が作動していないと判定された場合は、ステップＳ１１０４へ進み、省動力化のために水ポンプ４１を停止（ＯＦＦ）させる。

一方、ステップＳ１１０２にて送風機１２が作動していると判定された場合は、ステップＳ１１０３へ進み、水ポンプ４１を作動（ＯＮ）させる。これにより、水ポンプ４１が作動して、熱媒体が熱媒体回路４０を循環するので、ヒータコア４３内を流れる熱媒体とヒータコア４３を通過する送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱することができる。

次に、ステップＳ１２では、上述のステップＳ５〜Ｓ１１で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置５０より各種機器１２、３２ａ、６１、６２、６３、６４、４１、４２に対して制御信号および制御電圧が出力される。続くステップＳ１３では、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ２に戻るようになっている。なお、本実施形態は制御周期τを２５０ｍｓ程度としている。

本実施形態の車両用空調装置１は、以上の如く作動するので、送風機１２から送風された送風空気が、蒸発器３５にて冷却される。そして蒸発器３５にて冷却された冷風は、エアミックスドア１９の開度に応じて、加熱用冷風通路１３および冷風バイパス通路１４へ流入する。

加熱用冷風通路１３へ流入した冷風は、ヒータコア４３を通過する際に加熱されて、混合空間１５にて冷風バイパス通路１４を通過した冷風と混合される。そして、混合空間１５にて温度調整された空調風が、混合空間１５から各吹出口を介して車室内に吹き出される。

この車室内に吹き出される空調風によって車室内の内気温Ｔｒが外気温Ｔａｍより低く冷やされる場合には、車室内の冷房が実現され、一方、内気温Ｔｒが外気温Ｔａｍより高く加熱される場合には、車室内の暖房が実現される。

さらに、本実施形態の車両用空調装置１では、制御ステップＳ１００４、Ｓ１００５にて説明したように、基準電力ＫＤから圧縮機消費電力を減算した値をヒータ使用許可電力とし、このヒータ使用許可電力を電気ヒータ４２への供給電力ＩＨＯｎの上限値としている。従って、車両用空調装置１の運転条件によらず、圧縮機３１が消費する電力と電気ヒータ４２が消費する電力の合計値を、基準電力ＫＤ以下とすることができる。

ここで、前述の如く、圧縮機３１が消費する電力と電気ヒータ４２が消費する電力の合計値は、概ね車室内の空調を行うために消費される電力に相当する。従って、本実施形態の車両用空調装置１によれば、運転条件が変化しても車室内の空調を行うために消費される電力が基準電力ＫＤ（空調使用許可電力）を超えてしまうことを抑制できる。その結果、バッテリＶから走行用電動モータに供給される電力が減少してしまうことを抑制して、電気自動車の走行距離（航続距離）が短くなってしまうことを抑制できる。

また、本実施形態の車両用空調装置１では、制御ステップＳ８にて圧縮機３１の回転数を決定した後に、制御ステップＳ１０にて基準電力ＫＤから圧縮機消費電力を減算した値をヒータ使用許可電力としている。このことは、冷凍サイクル１０による送風空気の冷却を熱媒体回路４０による送風空気の加熱に優先させていることを意味する。

従って、例えば除湿暖房を行う際に、乗員の暖房フィーリングを向上させることよりも送風空気の除湿を優先させることができる。従って、車両前面窓ガラスＷの防曇性能を確保して、車両走行時の安全性を向上できる。

また、本実施形態の車両用空調装置１では、バッテリＶの蓄電残量ＳＯＣの低下に伴って、基準電力ＫＤが低い値となるように定められているので、バッテリＶの蓄電残量ＳＯＣの低下に伴って、車室内の空調を行うために消費される電力を低減させることができる。従って、バッテリＶに蓄えられた電力を車室内空調に優先して車両走行に使用することができ、電気自動車の走行距離が短くなってしまうことをより一層効果的に抑制できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図１１に示す車両用空調装置１’を、内燃機関であるエンジンＥＧおよび走行用電動モータの双方から車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用した例を説明する。なお、図１１では、第１実施形態と同一もしくは均等部分に同一の符号を付している。このことは以下の図面においても同様である。

まず、本実施形態のハイブリッド車両は、車両停車時に外部電源（商用電源）から供給される電力をバッテリＶに充電することができる、いわゆるプラグインハイブリッド車両として構成されている。さらに、プラグインハイブリッド車両では、車両走行中にエンジンＥＧから出力される駆動力によって発電機８０を作動させ、発電機８０が発電した電力をバッテリＶに蓄えることもできる。

また、プラグインハイブリッド車両では、バッテリＶの蓄電残量ＳＯＣが予め定めた走行用基準残量以上になっているときには、主に走行用電動モータの駆動力によって走行するＥＶ運転モードに切り替え、蓄電残量ＳＯＣが走行用基準残量よりも低くなっているときに、主にエンジンＥＧの駆動力によって走行するＨＶ運転モードに切り替える。

そして、ＥＶ運転モードとＨＶ運転モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジンＥＧのみから得る通常の車両に対してエンジンＥＧの燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。

次に、本実施形態の車両用空調装置１’は、第１実施形態と同様に、バッテリＶに蓄えられた電力を供給されることによって作動し、供給された電力を消費して車室内の空調を行う。さらに、本実施形態の車両用空調装置１’は、第１実施形態と同様の室内空調ユニット１０、冷凍サイクル３０および空調制御装置５０等を備えて構成されている。

より詳細には、本実施形態の室内空調ユニット１０は、ケーシング１１の内部に、第１実施形態と同様の送風機１２、蒸発器３５、エアミックスドア１９に加えて、ヒータコア４６、ＰＴＣヒータ４７等を収容して構成されたものである。

ヒータコア４６は、加熱用冷風通路１３に配置されており、エンジンＥＧの冷却水（具体的には、エチレングリコール水溶液）を循環させる冷却水回路４４を構成するものであり、その内部を流通する冷却水と蒸発器３５通過後の送風空気とを熱交換させて、蒸発器３５通過後の送風空気を加熱する機能を果たす。

前述の如く、本実施形態の車両用空調装置１’は、ハイブリッド車両に適用されているので、エンジンＥＧが作動している時には、エンジンＥＧの廃熱を車室内暖房に利用できる。そこで、本実施形態ではエンジンＥＧとヒータコア４６を冷却水配管によって接続して、エンジンＥＧの冷却水を循環させる冷却水回路４４を構成している。

この冷却水回路４４には、冷却水を循環させるための冷却水ポンプ４５が配置されている。冷却水ポンプ４５は、第１実施形態の水ポンプ４１と全く同様の電動式の水ポンプである。さらに、本実施形態の熱媒体温度センサ５５は、ヒータコア４６へ流入する冷却水温度ＴＷを検出する。

ところで、車両走行用の駆動力をエンジンＥＧのみから得る通常の車両では、走行時に常時エンジンを作動させているので、ヒータコア４６へ流入する冷却水の温度も常時高温となる。従って、通常の車両では冷却水をヒータコア４６に流通させることで送風空気を充分に加熱して、充分な車室内暖房を行うことができる。

これに対して、本実施形態のプラグインハイブリッド車両では、車両走行用の駆動力を走行用電動モータからも得ることができるので、エンジンＥＧの作動を停止させることがある。このため、車両用空調装置１’にて車室内の暖房を行う際に、ヒータコア４６へ流入する冷却水の温度が暖房用の熱源として充分な温度まで上昇していない場合がある。

そこで、本実施形態の車両用空調装置１’では、加熱用冷風通路１３のヒータコア４６の空気流れ下流側にＰＴＣヒータ４７を配置している。ＰＴＣヒータ４７は、電力を供給されることによってヒータコア４６通過後の送風空気を加熱して車室内の暖房を行う暖房手段である。

より具体的には、このＰＴＣヒータ４７は、図１２に示すように、複数（本実施形態では、３本）のＰＴＣヒータ４７ａ、４７ｂ、４７ｃから構成されている。各ＰＴＣヒータ４７ａ、４７ｂ、４７ｃの正極側はバッテリＶ側に接続され、負極側は各ＰＴＣヒータ４７ａ、４７ｂ、４７ｃが有する各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を介して、グランド側へ接続されている。

各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、各ＰＴＣヒータ４７ａ、４７ｂ、４７ｃが有する各ＰＴＣ素子ｈ１、ｈ２、ｈ３の通電状態（ＯＮ状態）と非通電状態（ＯＦＦ状態）とを切り替えるものである。さらに、各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の作動は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、独立して制御される。

従って、空調制御装置５０は、各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の通電状態と非通電状態とを独立に切り替えることによって、各ＰＴＣヒータ４７ａ、４７ｂ、４７ｃのうち、通電状態となり加熱能力を発揮するものを切り替えて、ＰＴＣヒータ４７全体としての加熱能力を変化させることができる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置１’の基本的作動は第１実施形態と同様であるものの、暖房手段としてＰＴＣヒータ４７を採用して、熱媒体回路４０を廃止したことにより、第１実施形態の図３に示すメインルーチンのうち、制御ステップＳ１０およびＳ１１が、それぞれ制御ステップＳ１０’およびＳ１１’に変更されている。

制御ステップＳ１０’では、ＰＴＣヒータ４７の作動本数が決定される。この制御ステップＳ１０’の詳細については、図１３を用いて説明する。まず、ステップＳ１００７では、冷却水温度ＴＷが目標吹出温度ＴＡＯより低くなっているか否かを判定する。

ステップＳ１００７にて、冷却水温度ＴＷが目標吹出温度ＴＡＯより低くなっている場合は、冷却水を熱源として送風空気を目標吹出温度ＴＡＯとなるまで昇温させることができないので、ステップＳ１００８へ進み、仮のＰＴＣヒータ作動本数ＰＯｎｄ１を３本としてステップＳ１０１０へ進む。

一方、冷却水温度ＴＷが目標吹出温度ＴＡＯ以上となっている場合は、冷却水を熱源として送風空気を目標吹出温度ＴＡＯとなるまで昇温させることができるので、ステップＳ１００９へ進み、仮のＰＴＣヒータ作動本数ＰＯｎｄ１を０本としてステップＳ１０１０へ進む。

ステップＳ１０１０では、基準電力ＫＤから圧縮機３１が消費している電力（圧縮機消費電力）を減算した値を、ヒータ使用許可電力としてステップＳ１０１１へ進む。ステップＳ１０１１では、ステップＳ１０１１にて決定されたヒータ使用許可電力に基づいて、予め定めた制御マップを参照して、ヒータ使用許可電力の範囲で作動可能なＰＴＣヒータ作動本数ＰＯｎｄ２を決定する。

具体的には、制御ステップＳ１０１１に記載された制御特性図に示すように、ヒータ使用許可電力が上昇過程にあるときは、ヒータ使用許可電力≦第１所定温度Ｔｏ１であればＰＯｎｄ２を０本とし、第１所定温度Ｔｏ１＜ヒータ使用許可電力≦第２所定温度Ｔｏ２であればＰＯｎｄ２を１本とし、第２所定温度Ｔｏ２＜ヒータ使用許可電力≦第３所定温度Ｔｏ３であればＰＯｎｄ２を２本とし、第３所定温度Ｔｏ３＜ヒータ使用許可電力であればＰＯｎｄ２を３本とする。

一方、ヒータ使用許可電力が下降過程にあるときは、第４所定温度Ｔｏ４≦ヒータ使用許可電力であればＰＯｎｄ２を３本とし、第５所定温度Ｔｏ５≦ヒータ使用許可電力＜第４所定温度Ｔｏ４であればＰＯｎｄ２を２本とし、第６所定温度Ｔｏ６≦ヒータ使用許可電力＜第５所定温度Ｔｏ５であればＰＯｎｄ２を１本とし、ヒータ使用許可電力＜第６所定温度Ｔｏ６であればＰＯｎｄ２を０本とする。

なお、各所定温度には、Ｔｏ６＜Ｔｏ１＜Ｔｏ５＜Ｔｏ２＜Ｔｏ４＜Ｔｏ３の関係があり、Ｔｏ６とＴｏ１との温度差、Ｔｏ５とＴｏ２との温度差、Ｔｏ４とＴｏ３との温度差等は、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅として設定されている。

続くステップＳ１０１２では、ステップＳ１００８あるいはＳ１００９で決定された仮のＰＴＣヒータ作動本数ＰＯｎｄ１と、ステップＳ１０１１で決定されたヒータ使用許可電力の範囲で作動可能なＰＴＣヒータ作動本数ＰＯｎｄ２とを比較して小さい方の値を、ＰＴＣヒータの作動本数ＰＯｎとして決定して、ステップＳ１１’へ進む。

ステップＳ１１’では、冷却水回路４４の冷却水ポンプ４５の作動状態を決定する。このステップＳ１１’の詳細については、図１４を用いて説明する。まず、ステップＳ１１１１では、熱媒体温度ＴＷが吹出空気温度ＴＥより高いか否かを判定する。ステップＳ１１１１にて、熱媒体温度ＴＷが吹出空気温度ＴＥ以下となっている場合は、ステップＳ１１１４へ進み、冷却水ポンプ４５を停止（ＯＦＦ）させる。

一方、ステップＳ１１１１にて、熱媒体温度ＴＷが吹出空気温度ＴＥより高い場合は、ステップＳ１１１２へ進む。ステップＳ１１１２では、送風機１２が作動しているか否かが判定される。ステップＳ１１１２にて、送風機１２が作動していないと判定された場合は、ステップＳ１１１４へ進み、冷却水ポンプ４５を停止（ＯＦＦ）させる。

一方、ステップＳ１１１２にて送風機１２が作動していると判定された場合は、ステップＳ１１０３へ進み、冷却水ポンプ４５を作動（ＯＮ）させる。これにより、冷却水ポンプ４５が作動して、冷却水が冷却水回路４４を循環するので、ヒータコア４６内を流れる冷却水とヒータコア４６を通過する送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱することができる。その他の作動は第１実施形態と同様である。

本実施形態の車両用空調装置１’は、以上の如く作動するので、第１実施形態と同様に車室内の空調を実現することができるとともに、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

つまり、本実施形態では、制御ステップＳ１０１０〜Ｓ１０１２にて説明したように、基準電力ＫＤから圧縮機消費電力を減算した値をヒータ使用許可電力とし、このヒータ使用許可電力の範囲で作動可能なＰＴＣヒータ作動本数ＰＯｎｄ２を、実際のＰＴＣヒータの作動本数ＰＯｎの上限値としている。

従って、車両用空調装置１’の運転条件によらず、圧縮機３１が消費する電力とＰＴＣヒータ４７が消費する電力の合計値を基準電力ＫＤ以下とすることができる。つまり、概ね車室内の空調を行うために消費される電力が基準電力ＫＤ（空調使用許可電力）を超えてしまうことを抑制できる。

その結果、前述したＥＶ走行モード時には、バッテリＶから走行用電動モータに供給される電力が減少してしまうことを抑制して、走行距離（航続距離）が短くなってしまうことを抑制できる。また、ＨＶ走行モード時には、発電機８０を駆動するための燃料消費量の増加を抑制して、車両燃費の悪化を抑制できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、
以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、暖房手段として車室内へ向けて送風される送風空気を加熱すものを採用した例を説明したが、暖房手段はこれに限定されない。例えば、暖房手段として、電力を供給されることによって乗員が触れる箇所の温度を上昇させて車室内の暖房を行う手段を採用してもよい。

このような手段としては、例えは、電気ヒータでシートを加熱するシートヒータや、電気ヒータでステアリングを加熱するステアリングヒータ等がある。さらに、暖房手段は、複数の手段で構成されていてもよい。例えば、第１実施形態の車両用空調装置１にシートヒータを組み合わせてもよい。

この場合は、熱媒体回路４０（具体的には、電気ヒータ４２）が消費する電力とシートヒータが消費する電力の合計値が、基準電力ＫＤから電動圧縮機の消費電力を減算した値以下となるように、暖房電力制御手段５０ｂが電気ヒータ４２およびシートヒータに供給する電力を制御すればよい。

（２）上述の実施形態では、バッテリＶの蓄電残量ＳＯＣの低下に伴って低い値となるように定められた基準電力ＫＤを採用した例を説明したが、基準電力ＫＤは、これに限定されない。例えば、基準電力ＫＤを予め定めた一定値としてもよいし、バッテリＶの温度の低下に伴って低い値となるように定められた値であってもよい。

ここで、電気自動車等に搭載されるバッテリＶ（例えば、リチウムイオン電池）は、その温度が低下すると入出力特性が悪化するため、温度低下に伴って放電できる電力が低下する。従って、バッテリＶの温度の低下に伴って基準電力ＫＤを低い値とすることで、バッテリＶに蓄えられた電力を車室内空調に優先して車両走行に使用することができ、電気自動車の走行距離が短くなってしまうことをより一層効果的に抑制できる。

（３）上述の実施形態では、基準電力ＫＤから圧縮機３１が消費している電力を減算した値をヒータ使用許可電力としているが、ヒータ使用許可電力を算出する際に、基準電力ＫＤから圧縮機３１が消費している電力のみならず、その他の電動式構成機器の消費している電力を減算してもよい。

例えば、基準電力ＫＤから圧縮機３１が消費している電力のみならず、送風機１２が消費している電力や水ポンプ４１あるいは冷却水ポンプ４５が消費している電力を減算してヒータ使用許可電力を算出してもよい。これによれば、車室内の空調を行うために消費される電力が増加してしまうことをより一層効果的に抑制できる。

（４）本発明に係る車両用空調装置の適用は、電気自動車やハイブリッド車両に限定されない。例えば、内燃機関から車両走行用の駆動力および発電機駆動用の駆動力を得る車両に本発明の車両用空調装置を適用してもよい。これによれば、車両用空調装置を作動させるために必要な電力を発電するための燃料消費量の増加を抑制できるので、車両燃費の悪化を抑制できる。

（５）上述の第２実施形態では、冷却水温度ＴＷが低くなっていてもＰＴＣヒータ４７を作動させることで送風空気を加熱することができる。従って、例えば、図５の制御ステップＳ６０４に記載した制御特性図を、ＰＴＣヒータの作動本数が多くなるに伴って第２仮ブロワレベルｆ（ＴＷ）を増加させるように決定してもよい。

また、上述の第２実施形態では、ＰＴＣヒータの作動本数を変化させることで送風空気の加熱能力（暖房手段の暖房能力）を変化させているが、ＰＴＣヒータを採用した場合の加熱能力の変化はこれに限定されない。例えば、第１実施形態と同様に、デューティ比制御によってＰＴＣヒータへ供給される電力を変化させてもよい。

より具体的には、複数本のＰＴＣヒータの一部を通電あるいは非通電とした状態で、残りのＰＴＣヒータへ供給される電力をデューティ比制御すれば、ＰＴＣヒータ４７全体として連続的に発熱量（加熱能力）を変化させることができる。

（６）上述の実施形態では、冷凍サイクル３０として、蒸発器３５にて送風空気を冷却する構成のものを採用しているが、冷凍サイクル３０の構成はこれに限定されない。例えば、圧縮機吐出冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する室内凝縮器を備え、蒸発器３５にて送風空気を冷却する冷媒流路と室内凝縮器にて送風空気を加熱する冷媒流路とを切り替え可能に構成されたものを採用してもよい。

３０ 冷凍サイクル
３１ 圧縮機
４０ 熱媒体回路
４７ ＰＴＣヒータ
５０ｂ 暖房電力制御手段

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（３１）を有し、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する冷凍サイクル（３０）と、
   電力を供給されることによって車室内の暖房を行う暖房手段（４０、４７）と、
   前記暖房手段（４０、４７）に供給される電力を制御する暖房電力制御手段（５０ｂ）とを備え、
   前記暖房電力制御手段（５０ｂ）は、予め定められた基準電力（ＫＤ）から前記電動圧縮機（３１）が消費している電力を減算した値を、前記暖房手段（４０、４７）に供給される電力の上限値とすることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記電動圧縮機（３１）および前記暖房手段（４０、４７）には、電力を蓄える蓄電手段（Ｖ）から電力が供給され、
   前記蓄電手段（Ｖ）には、少なくとも車両走行用の駆動力を出力する走行用電動モータに供給される電力が蓄えられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記基準電力（ＫＤ）は、前記蓄電手段（Ｖ）の蓄電残量の低下に伴って低い値となるように定められた値であることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記基準電力（ＫＤ）は、前記蓄電手段（Ｖ）の温度の低下に伴って低い値となるように定められた値であることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。

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