JP2013184679A - 電気車両の温度調節装置および電気車両の温度調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走行可能距離の低減を防ぐことのできる電気車両の温度調節装置および電気車両の温度調節方法の提供。
【解決手段】電気自動車Ｖは、モータジェネレータ２、車載バッテリ４、発電用のエンジン１０を備えている。エンジン１０内を通過する冷却管路１１ａは閉回路を形成し、内部にクーラント液が流通している。冷却管路１１ａからはシートブランチ１１ｃが分岐し、再び冷却管路１１ａに接続されており、シートブランチ１１ｃ上には、クーラント液により車両用シート１７を加熱するシートヒータ１６が設けられている。また、エンジン１０からの排気ガスを排出するエアコン管路２１ｂ上には、ヒートポンプ式エアコン２２が形成されている。車載バッテリ４のバッテリ残量ＳＯＣが充電閾値ε未満（または以下）になった時、車載バッテリ４の電力を消費して発熱または吸熱する冷暖房から、シートヒータ１６またはヒートポンプ式エアコン２２による冷暖房に切り換わる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータによって走行する電気車両の温度調節装置および電気車両の温度調節方法に関する。

車外から充電可能な車載電池を備えた電気自動車において、車室内の温度調節を行う冷暖房システムに関する従来技術があった（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載された電気自動車は、車載電池から電力を受けて作動する電動モータを備え、当該電動モータによって車輪を駆動している。車載電池にはエアコンのコンプレッサおよびヒータが接続されており、車室内の温度調節を行う場合には、車載電池からの電力を消費してコンプレッサまたはヒータを作動させている。

また、特許文献１には、主バッテリから電力が供給されて車輪を駆動する電動モータと、主バッテリに充電を行う発電機と、発電機を駆動するエンジンとを備えた電気車両に関する従来技術が記載されている。当該電気車両においては、エンジンにエアコンのコンプレッサが接続されており、エンジンによりコンプレッサを駆動して車室内の温度調節を行っている。

「モーターファン別冊 ニューモデル速報 ｖｏｌ．４３８ 三菱i-MiEVのすべて」三栄書房、平成２２年７月１５日発行、ｐ．３７

特許第３０５２８５９号公報（第１−２頁、第２図）

ところが、上述した非特許文献１に開示された従来技術によれば、冷暖房システムを使用する場合には車載電池の電力を消費するため、冷暖房システムの使用によって車両の走行可能距離が低減するという問題がある。冷暖房システムによる電力消費は大きく、車両走行のために電動モータが使用する電力と同等の電力を消費するとも言われている。
特に、極低温時には冷暖房システムの使用による車載電池の放電が非常に早く、電気自動車としての走行が不可能になることもあり得る。

これに対して、特許文献１に記載された電気車両においては、発電用のエンジンによってコンプレッサを駆動し、車室内の温度調節を行っている。したがって、冷房の使用により主バッテリの電力が消費されることがなく、車室内の温度調節のために、車両の走行可能距離が低減することを防止することができる。

しかしながら、その一方で、特許文献１に開示された電気車両は、冷房の使用により車両の燃費が低下するという問題がある。すなわち、特許文献１による電気車両は、エンジンの駆動力の一部がコンプレッサの作動に費やされ、エンジンの燃料のすべてが発電のために消費されるわけではないためである。
したがって、特許文献１による電気車両においても、当初、主バッテリに充電されていた電気量に加えて、エンジンによって発電される電力まで含めた場合、本来、走行可能な距離が低下してしまうという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、走行可能距離の低減を防ぐことのできる電気車両の温度調節装置および電気車両の温度調節方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る電気車両の温度調節装置の発明は、車輪駆動用の電動モータに電力を供給するバッテリと、バッテリに充電するための発電機と、発電機を駆動するためのエンジンと、バッテリの電力により発熱または吸熱を行い、車室内の温度調節をする第１調温装置と、エンジンの排熱を利用して発熱または吸熱を行い、車室内の温度調節をする第２調温装置と、車室内に設けられ、乗員により操作されることにより、第１調温装置または第２調温装置を起動させる温度調節スイッチと、バッテリの残量値が所定の閾値未満あるいは閾値以下にあるバッテリ低下状態となったことを検出するバッテリ低下検出装置と、バッテリがバッテリ低下状態ではなく、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を作動させ、バッテリがバッテリ低下状態であり、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を起動させずに、エンジンとともに第２調温装置を作動させるコントローラと、を備えたことである。
尚、上述したバッテリ低下検出装置には、バッテリの電気量の残量値を直接に検出する装置以外に、バッテリ低下状態となったことを間接的に検出する装置も含むものである。これについては、以下の請求項についても同様である。

請求項２に係る発明は、請求項１の電気車両の温度調節装置において、第２調温装置は、エンジン内を通過するとともに閉回路を形成し、内部にエンジンを冷却する温度媒体が流通する冷却循環路と、冷却循環路上に設けられるとともに車両用シートに取り付けられ、温度媒体が通過することによって車両用シートを加熱するシートヒータと、を含むことである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２の電気車両の温度調節装置において、第２調温装置は、エンジンからの排ガスの熱を反応物質に加えることにより化学反応を発生させて熱媒体を生成し、熱媒体が吸熱して車室内を冷却するヒートポンプ式冷房装置を含むことである。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のうちのいずれかの電気車両の温度調節装置において、車外において乗員が操作することによりエンジン起動信号を発信する起動装置を備え、コントローラは、エンジン起動信号を受信した場合に、エンジンとともに第２調温装置を作動させることである。

請求項５に係る発明は、請求項２の電気車両の温度調節装置において、冷却循環路から分岐し、バッテリを通過した後、再び冷却循環路上に接続されるバッテリ加熱路と、冷却循環路上において、バッテリ加熱路が分岐される部位に設けられ、バッテリ加熱路を冷却循環路に対して断続する切換弁と、バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、を備え、コントローラは、検出されたバッテリの温度に基づいて切換弁を作動させ、バッテリ加熱路に温度媒体を流通させることである。

請求項６に係る電気車両の温度調節方法の発明は、電気車両には、車輪駆動用の電動モータに電力を供給するバッテリと、バッテリに充電するための発電機と、発電機を駆動するためのエンジンと、バッテリの電力により発熱または吸熱を行い、車室内の温度調節をする第１調温装置と、エンジンの排熱を利用して発熱または吸熱を行い、車室内の温度調節をする第２調温装置と、車室内に設けられ、乗員により操作されることにより、第１調温装置または第２調温装置を起動させる温度調節スイッチと、バッテリの残量値が所定の閾値未満あるいは閾値以下にあるバッテリ低下状態となったことを検出するバッテリ低下
検出装置と、が設けられており、バッテリがバッテリ低下状態ではなく、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を作動させ、バッテリがバッテリ低下状態であり、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を作動させずに、エンジンとともに第２調温装置を作動させることである。

請求項１に係る電気車両の温度調節装置によれば、バッテリがバッテリ低下状態ではなく、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を作動させ、バッテリがバッテリ低下状態であり、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を起動させずに、エンジンとともに第２調温装置を作動させることにより、バッテリの残量値が十分である時には、バッテリの電力により車室内の温度調節を行い、バッテリの残量値が低下した時には、エンジンの排熱を利用して車室内の温度調節を行うため、電気車両の走行可能距離の低減を防ぐことができる。
また、バッテリの残量値が低下した場合には、エンジンの排熱を利用して車室内の温度調節を行うため、冷暖房の使用による電気車両の燃費の低下を防止することができる。

請求項２に係る電気車両の温度調節装置によれば、第２調温装置が、エンジン内を通過する冷却循環路に設けられ、温度媒体が通過することによって車両用シートを加熱するシートヒータを含むことにより、バッテリの電力を消費することなく車両用シートを暖めることができる。

請求項３に係る電気車両の温度調節装置によれば、第２調温装置は、エンジンからの排ガスの熱を反応物質に加えることにより化学反応を発生させて熱媒体を生成し、熱媒体が吸熱して車室内を冷却するヒートポンプ式冷房装置を含むことにより、バッテリの電力をさほど消費することなく車室内の冷房を行うことができる。

請求項４に係る電気車両の温度調節装置によれば、コントローラは車外からのエンジン起動信号を受信した場合に、エンジンとともに第２調温装置を作動させることにより、乗員が乗車する以前に車室内の冷房または暖房を行うことができる。

請求項５に係る電気車両の温度調節装置によれば、冷却循環路から分岐し、バッテリを通過した後、再び冷却循環路上に接続されるバッテリ加熱路を備え、コントローラはバッテリの温度に基づいて、バッテリ加熱路に温度媒体を流通させることにより、バッテリの低温時に、その電力を消費することなくバッテリの加熱を行うことができる。

請求項６に係る電気車両の温度調節方法によれば、バッテリがバッテリ低下状態ではなく、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を作動させ、バッテリがバッテリ低下状態であり、かつ、温度調節スイッチが操作された場合には、第１調温装置を作動させずに、エンジンとともに第２調温装置を作動させることにより、バッテリの残量値が十分である時には、バッテリの電力により車室内の温度調節を行い、バッテリの残量値が低下した時には、エンジンの排熱を利用して車室内の温度調節を行うため、電気車両の走行可能距離の低減を防ぐことができる。
また、バッテリの残量値が低下した場合には、エンジンの排熱を利用して車室内の温度調節を行うため、冷暖房の使用による電気車両の燃費の低下を防止することができる。

本発明の一実施形態による温度調節装置を搭載した電気自動車の走行システムを簡略的に示したブロック図 図１に示した温度調節装置の各作動モードにおける、エンジンおよび各々の三方弁の作動状態を表した表を示した図 図１に示したコントローラによる温度調節装置の制御方法を示したフローチャートを表した図 温度調節装置の排熱冷暖非作動モードにおける、クーラント液および排気ガスの流通状態を示したブロック図 図４に示した排熱冷暖非作動モードにおいて、車載バッテリへ加熱している状態を示したブロック図 温度調節装置の排熱冷暖モードにおける、クーラント液および排気ガスの流通状態を示したブロック図 図１に示した電気自動車における走行可能距離とバッテリ残量との関係を示したグラフを表した図

図１乃至図７に基づき、本発明の一実施形態による電気車両の温度調節装置について説明する。図１は、本実施形態による温度調節装置を搭載した電気自動車Ｖのパワートレーンの概略を示している。電気自動車Ｖは発電用のエンジン１０（後述する）を搭載しており、レンジエクステンダー(Range Extender)式ＥＶと言われる。しかしながら本発明は、狭義の電気自動車のみに使用可能なわけではなく、その他の電気車両、例えば、ハイブリッド車両等にも適用することが可能である。

図１に示した電気自動車Ｖは前輪駆動車両であって、図の左方が車両前方に該当している。また、図１において、太線（例えば、モータジェネレータ２とインバータ３とを接続している３本の直線）は電力の供給線を表し、薄いハッチングを付した通路は、エンジン１０の排気ガス通路を示している。さらに、濃いハッチングを付した通路はクーラント液の流通路を示しており、図４乃至図６において、これらのハッチングを付した通路は、各モードにおいて実際にクーラント液または排気ガスが流通している管路を示している。

図１に示したように、電気自動車Ｖは右駆動輪１ＦＲおよび左駆動輪１ＦＬ（ともに、車輪に該当する）と、右従動輪１ＲＲおよび左従動輪１ＲＬを備えている。以下、右駆動輪１ＦＲおよび左駆動輪１ＦＬを包括して駆動輪１ＦＲ、１ＦＬという。
電気自動車Ｖのモータジェネレータ２（電動モータに該当する）は同期機であり、駆動輪１ＦＲ、１ＦＬを駆動するために、駆動輪１ＦＲ、１ＦＬに対し機械的に接続されている。また、モータジェネレータ２は、インバータ３を介して車載バッテリ４（バッテリに該当する）に対し電気的に接続されている。上述したモータジェネレータ２、インバータ３および車載バッテリ４により、電気自動車Ｖの駆動ユニットＤが形成されている。

車載バッテリ４（リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、空気電池、ナトリウム硫黄電池等）には、充電器５が接続されている。充電器５はＡＣ−ＤＣコンバータであり、車両コネクタ５ａが設けられている。車両コネクタ５ａは、単相交流電源である外部電源５０に接続される。外部電源５０に接続された充電器５は、外部電源５０からの電力を直流に変換して車載バッテリ４を充電する。尚、外部電源５０は、三相交流電源であってもよい。

また、車載バッテリ４には、電熱ヒータ６および冷房装置７が電気的に接続されている。電熱ヒータ６は、車載バッテリ４の電力を使用して発熱する電熱線６ａと、電熱線６ａに対して送風する図示しないブロアとを備えている。電熱ヒータ６は温風を送風して、車室内を暖房する。一方、冷房装置７は、車載バッテリ４の電力を消費して駆動されるエアコンプレッサ（図示せず）を備え、車室内の暖気を吸引するとともに冷風を送風して車室内を冷却する通常のエアコンディショナーである。説明した電熱ヒータ６および冷房装置７はそれぞれ第１調温装置に該当し、双方により冷暖ユニットＷが形成されている。

さらに、車載バッテリ４には、ＡＣ−ＤＣコンバータ８が接続されている。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ８には、発電用モータ９（発電機に該当する）が電気的に接続されており、さらに、発電用モータ９にはエンジン１０が機械的に連結されている。エンジン１０は発電用モータ９を駆動するために設けられたもので、駆動輪１ＦＲ、１ＦＬを駆動することはない。エンジン１０は発電用モータ９を駆動するためにのみ使用されるため、小排気量（小出力）の内燃機関によって形成されている。上述したＡＣ−ＤＣコンバータ８、発電用モータ９およびエンジン１０により、電気自動車Ｖの発電ユニットＰが形成されている。

発電用モータ９により発生された電力は、ＡＣ−ＤＣコンバータ８により直流に変換された後、車載バッテリ４に充電される。車載バッテリ４に充電された電力は、インバータ３により再び交流に変換され、モータジェネレータ２を駆動する。また、電気自動車Ｖにおいてブレーキ操作が行われると、モータジェネレータ２において回生が実行され、車載バッテリ４に充電される。

エンジン１０内に形成されたウォータジャケット（図示せず）には、流体管路である冷却管路１１ａが接続されており、冷却管路１１ａには冷却水であるクーラント液（温度媒体に該当する）が充填されている。エンジン１０内を通過した冷却管路１１ａは、ラジエータ１２に接続されることにより閉回路を形成している。冷却管路１１ａ上には、リザーバタンク１３、電動ウォータポンプ１４およびヒートエクスチェンジャ１５が設けられている。

電動ウォータポンプ１４は、リザーバタンク１３内に貯蔵されたクーラント液を冷却管路１１ａを介してエンジン１０に向けて圧送し、エンジン１０およびヒートエクスチェンジャ１５において、クーラント液がエンジン１０からの排熱を吸収することが可能に形成されている。冷却管路１１ａは、上述したＡＣ−ＤＣコンバータ８を通過しており、クーラント液によってエンジン１０およびＡＣ−ＤＣコンバータ８を冷却可能に形成されている。

冷却管路１１ａと同様の流体管路であるバッテリブランチ１１ｂ（バッテリ加熱路に該当する）は、冷却管路１１ａから分岐した後、再び、冷却管路１１ａに接続されるように形成されている。バッテリブランチ１１ｂ内には、クーラント液が流通可能となっている。バッテリブランチ１１ｂは、上述した車載バッテリ４を通過しており、クーラント液が車載バッテリ４に対して熱を供与するように形成されている。

また、冷却管路１１ａ上のバッテリブランチ１１ｂとの接続部とラジエータ１２との間には、シートブランチ１１ｃが形成されている。シートブランチ１１ｃはバッテリブランチ１１ｂと同様に、冷却管路１１ａから分岐した後、再び、冷却管路１１ａに接続されるように形成されており、クーラント液が流通可能となっている。シートブランチ１１ｃ上には、クーラント液が流通可能な熱交換器であるシートヒータ１６が設けられている。シートヒータ１６は車両用シート１７に取り付けられ、クーラント液からの放熱により車両用シート１７を加熱することが可能である。上述した冷却管路１１ａとシートブランチ１１ｃとを包括した構成が、冷却循環路に該当する。

さらに、冷却管路１１ａには、前述したラジエータ１２を迂回するように、流体管路であるショートカット１１ｄが接続されており、ショートカット１１ｄ内には、クーラント液が流通可能となっている。以下、冷却管路１１ａ、バッテリブランチ１１ｂ、シートブランチ１１ｃおよびショートカット１１ｄを包括する場合、クーラント管１１ａ〜１１ｄという。

図１に示したように、冷却管路１１ａ上において、バッテリブランチ１１ｂが分岐される部位には第１三方弁１８（切換弁に該当する）が設けられている。第１三方弁１８は、３ポートの電磁弁によって形成されている。第１三方弁１８は、冷却管路１１ａ上のエンジン１０からの流入口１８ａと、後述する第２三方弁１９へとつながる流出口１８ｂと、バッテリブランチ１１ｂへの排出口１８ｃとを備えている。第１三方弁１８は、流入口１８ａを流出口１８ｂと排出口１８ｃとに対し選択的に接続させる。すなわち、第１三方弁１８は、バッテリブランチ１１ｂを冷却管路１１ａに対して断続するように作動する。

また、冷却管路１１ａ上において、シートブランチ１１ｃが分岐される部位には第２三方弁１９が設けられている。第２三方弁１９は、第１三方弁１８と同様に３ポートの電磁弁によって形成されている。第２三方弁１９は、冷却管路１１ａの第１三方弁１８からの流入口１９ａと、ラジエータ１２へとつながる流出口１９ｂと、シートブランチ１１ｃへの排出口１９ｃとを備えている。第２三方弁１９は、流入口１９ａを流出口１９ｂと排出口１９ｃとに対し選択的に接続させる。すなわち、第２三方弁１９は、シートブランチ１１ｃを冷却管路１１ａに対して断続するように作動する。

さらに、冷却管路１１ａ上において、ショートカット１１ｄが分岐される部位には第３三方弁２０が設けられている。第３三方弁２０も第１三方弁１８と同様に、３ポートの電磁弁によって形成されている。第３三方弁２０は、冷却管路１１ａにより第２三方弁１９の流出口１９ｂとつながった流入口２０ａと、ラジエータ１２へとつながる流出口２０ｂと、ショートカット１１ｄへの排出口２０ｃとを備えている。第３三方弁２０は、流入口２０ａを流出口２０ｂと排出口２０ｃとに対し選択的に接続させる。すなわち、第３三方弁２０は、ラジエータ１２およびショートカット１１ｄに対するクーラント液の流入を選択的に行う。

一方、前述したエンジン１０からは、排ガス管２１ａが車両後方に向けて引き出されている。排ガス管２１ａはエンジン１０からの排気ガスを車外に排出する管路であり、ヒートエクスチェンジャ１５を通過している。排ガス管２１ａには、排ガス管２１ａの一部と並列となるように、エアコン管路２１ｂが接続されている。以下、排ガス管２１ａおよびエアコン管路２１ｂを包括する場合、排気管路２１ａ、２２ｂという。

エアコン管路２１ｂ上には、ヒートポンプ式エアコン２２（ヒートポンプ式冷房装置に該当する）が設けられている。ヒートポンプ式エアコン２２は、これに限定されるものではないが、エンジン１０からの排気ガスの熱を反応物質に加えることにより、化学反応を発生させて車室内を冷却する化学反応式ヒートポンプ（ケミカルヒートポンプ）が使用されている。ケミカルヒートポンプについては、例えば、公開特許公報である特開２０１１−１９０９４７号の図１等に記載されているものが適用可能である。当該公開特許公報に記載されたケミカルヒートポンプにおいては、エンジンの排熱により金属ハロゲン化物のアンミン錯体（反応物質に該当する）を加熱し、熱媒体としてのアンモニアを発生させ、蒸発器においてアンモニアが気化して吸熱することにより車室内を冷却している。

上記公開特許公報に記載されたケミカルヒートポンプにおいては、エンジン冷却水を介して反応物質を加熱しているが、エンジン１０の排気ガスにより反応物質を加熱することも可能である。ヒートポンプ式エアコン２２は、車載バッテリ４あるいは図示しない低圧バッテリの電力により駆動されるブロアを含んでおり、当該ブロアにより車室内に冷気を送風しているが、ブロア等の駆動のためにはさほど電力を消費するものではない。尚、これまで説明してきた冷却管路１１ａ、シートブランチ１１ｃ、シートヒータ１６およびヒートポンプ式エアコン２２は、第２調温装置を形成している。

また、排ガス管２１ａ上において、エアコン管路２１ｂが分岐される部位には第４三方
弁２３が設けられている。第４三方弁２３は、３ポートの電磁弁によって形成されている。第４三方弁２３は、排ガス管２１ａ上のエンジン１０からの流入口２３ａと、ヒートエクスチェンジャ１５へとつながる流出口２３ｂと、エアコン管路２１ｂへとつながる排出口２３ｃとを備えている。第４三方弁２３は、流入口２３ａを流出口２３ｂと排出口２３ｃとに対し選択的に接続させる。すなわち、第４三方弁２３は、ヒートポンプ式エアコン２２への排気ガスの流入を断続する。これまで説明した第１三方弁１８、第２三方弁１９、第３三方弁２０および第４三方弁２３を包括する場合、三方弁１８、１９、２０、２３という。

上述した駆動ユニットＤ、発電ユニットＰ、冷暖ユニットＷ、電動ウォータポンプ１４、三方弁１８、１９、２０、２３およびヒートポンプ式エアコン２２にはコントローラ２４が接続され、これらはコントローラ２４によって制御可能に形成されている。
また、コントローラ２４には、それぞれエンジン１０および車載バッテリ４に設けられたエンジン温度センサ１０ａ、バッテリ温度センサ４ａおよび電流電圧センサ４ｂ（バッテリ低下検出装置に該当する）が接続されている。

さらに、コントローラ２４には、冷暖房スイッチ２５（温度調節スイッチに該当する）が接続されている。冷暖房スイッチ２５は車室内に設けられ、乗員が操作することにより、冷暖ユニットＷまたはシートヒータ１６もしくはヒートポンプ式エアコン２２が作動する。
また、図１に示したように、リモートスイッチ２６（起動装置に該当する）はトランスミッタを含んだ操作装置であって、例えば自宅等の電気自動車Ｖの外に配備されている。リモートスイッチ２６を乗員が操作することにより、エンジン起動信号が発信される。

これまで説明した車載バッテリ４、発電用モータ９、エンジン１０、クーラント管１１ａ〜１１ｄ、ラジエータ１２、リザーバタンク１３、電動ウォータポンプ１４、ヒートエクスチェンジャ１５、シートヒータ１６、三方弁１８、１９、２０、２３、排気管路２１ａ、２１ｂ、ヒートポンプ式エアコン２２、コントローラ２４、冷暖房スイッチ２５、リモートスイッチ２６、冷暖ユニットＷ、バッテリ温度センサ４ａおよび電流電圧センサ４ｂにより、本実施形態による温度調節装置が形成されている。

以下、図２に基づき、電気自動車Ｖの各状態においてコントローラ２４により実行される温度調節装置の制御方法について説明する。
電気自動車Ｖは、車載バッテリ４の電気量の残量値（以下、バッテリ残量ＳＯＣという）と冷暖房スイッチ２５の操作状態とに基づき、図２に示した各モードに設定される。

図２に示したように、バッテリ冷暖非作動モードおよびバッテリ冷暖モードにおいて、エンジン１０は駆動されていない。また、当該双方のモードにおいて、電動ウォータポンプ１４は駆動されておらず、クーラント液はクーラント管１１ａ〜１１ｄ内を流通していないため、第１三方弁１８、第２三方弁１９および第３三方弁２０は任意の状態に設定されることが可能である。さらに、当該モードにおいてエンジン１０から排気ガスは排出されておらず、排気管路２１ａ、２１ｂ内を排気ガスが流通していないため、第４三方弁２３も任意の状態に設定されることが可能である。

電気自動車Ｖが排熱冷暖非作動モードになった場合、エンジン１０および電動ウォータポンプ１４が駆動される。これにより、冷却管路１１ａ内をクーラント液が流通するが車室内の暖房が実行されないため、第２三方弁１９の流入口１９ａは流出口１９ｂと連通し、シートブランチ１１ｃを冷却管路１１ａから遮断している。また同様に、当該モードにおいて第４三方弁２３の流入口２３ａは流出口２３ｂと連通し、エアコン管路２１ｂを排ガス管２１ａから遮断している。また、当該モードにおいて第１三方弁１８の流入口１８
ａは、適宜、流出口１８ｂまたは排出口１８ｃに対して連通されている。さらに、当該モードにおいて第３三方弁２０の流入口２０ａは、適宜、流出口２０ｂまたは排出口２０ｃに対して連通されている。これらについては、後述する。

電気自動車Ｖが排熱冷暖モードになった場合、排熱冷暖非作動モードと同様にエンジン１０および電動ウォータポンプ１４が駆動される。また、それとともに、第２三方弁１９の流入口１９ａを排出口１９ｃと連通させ、シートブランチ１１ｃは冷却管路１１ａに接続される。また、当該モードにおいて第４三方弁２３の流入口２３ａは排出口２３ｃと連通され、エアコン管路２１ｂが排ガス管２１ａに接続される。

また、当該モードにおいても、第１三方弁１８の流入口１８ａは、適宜、流出口１８ｂまたは排出口１８ｃに対して連通されている。さらに、当該モードにおいて第３三方弁２０の流入口２０ａも、適宜、流出口２０ｂまたは排出口２０ｃに対して連通されている。
上述した排熱冷暖非作動モードおよび排熱冷暖モードはセイフティモードとも呼ばれ、車載バッテリ４のバッテリ残量ＳＯＣが低下あるいはなくなったため、エンジン１０を起動して車載バッテリ４に充電をし、電気自動車Ｖを走行可能にするモードである。

次に、図３に基づき、コントローラ２４による温度調節装置の制御フローチャートについて説明する。電気自動車Ｖの電源スイッチ（図示せず）が起動されると、図３に示すように、電流電圧センサ４ｂによって検知された車載バッテリ４の電圧および入出力電流に基づき、車載バッテリ４のバッテリ残量ＳＯＣを検出する（ステップＳ１０１）。コントローラ２４は、検出した車載バッテリ４のバッテリ残量ＳＯＣを、電気自動車Ｖの図示しないインスツルメントパネル等に表示する。電気自動車Ｖの乗員は、バッテリ残量ＳＯＣの表示を見て必要と判断すれば、充電器５の車両コネクタ５ａを外部電源５０に接続し、車載バッテリ４への充電を行うことができる。

コントローラ２４は、検出された車載バッテリ４のバッテリ残量ＳＯＣが、充電閾値ε未満（または以下）であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。充電閾値εは、発電ユニットＰを用いて車載バッテリ４に対して充電が必要であるか否かを判断するために予め設定された値であり、当該値は０であってもよい。
バッテリ残量ＳＯＣが充電閾値ε以上である（または充電閾値εを超えている）場合、車載バッテリ４はバッテリ低下状態ではなく、冷暖房スイッチ２５がオンされているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。冷暖房スイッチ２５がオンされていない場合、上述したバッテリ冷暖非作動モード（ステップＳ１０４）に設定され、冷暖房スイッチ２５がオンされている場合、上述したバッテリ冷暖モード（ステップＳ１０５）に設定される。

前述したように、バッテリ冷暖非作動モードに設定された場合、車載バッテリ４に充電する必要がないため、エンジン１０および電動ウォータポンプ１４が作動されることはなく、エンジン１０から排気ガスが排出されることもない。したがって、クーラント管１１ａ〜１１ｄ内をクーラント液が流通することがなく、排気管路２１ａ、２１ｂ内を排気ガスが流通することもない。当然のことながら、シートヒータ１６およびヒートポンプ式エアコン２２も作動していない。また、車室内の冷暖房を行う必要がないため、車載バッテリ４から冷暖ユニットＷへ電力が供給されることもない。

また、バッテリ冷暖モードに設定された場合も、エンジン１０および電動ウォータポンプ１４は作動しないため、クーラント管１１ａ〜１１ｄ内をクーラント液が流通することがなく、排気管路２１ａ、２１ｂ内を排気ガスが流通することもない。したがって、シートヒータ１６およびヒートポンプ式エアコン２２も作動していない。
しかしながら、当該モードにおいてコントローラ２４は、車載バッテリ４から冷暖ユニットＷの電熱ヒータ６または冷房装置７に電力を供給する。コントローラ２４は、図示し
ない室内温度センサによって検出された車室内温度に基づき、電熱ヒータ６または冷房装置７のいずれかを作動させて、車室内の暖房あるいは冷房を実行する（バッテリ調温）。

一方、バッテリ残量ＳＯＣが充電閾値ε未満（または充電閾値ε以下）である場合、車載バッテリ４はバッテリ低下状態にあり、冷暖房スイッチ２５がオンされているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。冷暖房スイッチ２５がオンされていない場合、上述した排熱冷暖非作動モード（ステップＳ１０７）に設定され、冷暖房スイッチ２５がオンされている場合、上述した排熱冷暖モード（ステップＳ１０８）に設定される。

前述したように、排熱冷暖非作動モードに設定された場合、発電ユニットＰを用いて車載バッテリ４に充電する必要があるため、エンジン１０を作動させる。これにより発電機９が駆動され、車載バッテリ４への充電が行われる。
また、当該モードにおいては、電動ウォータポンプ１４を作動させることにより、冷却管路１１ａ内をクーラント液が流通してエンジン１０が冷却される。当該モードにおいては車両用シート１７の加熱を行う必要がないため、第２三方弁１９の流入口１９ａが流出口１９ｂと連通して、シートブランチ１１ｃが冷却管路１１ａに対し遮断されている（図４示）。したがって、シートヒータ１６は作動していない。電動ウォータポンプ１４から圧送されたクーラント液は、エンジン１０、ヒートエクスチェンジャ１５、ＡＣ−ＤＣコンバータ８、第１三方弁１８、第２三方弁１９、第３三方弁２０、ラジエータ１２、リザーバタンク１３の順に循環する。

また、エンジン１０の作動により排気ガスが排出されるが、当該モードにおいては車室内の冷房を行う必要がないため、第４三方弁２３の流入口２３ａが流出口２３ｂと連通して、エアコン管路２１ｂが排ガス管２１ａに対し遮断されている。したがって、ヒートポンプ式エアコン２２は作動していない。また、バッテリ冷暖非作動モードと同様に、車載バッテリ４から冷暖ユニットＷへ電力が供給されることもない。

ここで、図４に示した温度調節装置においては、第１三方弁１８の流入口１８ａが流出口１８ｂと連通し、バッテリブランチ１１ｂを冷却管路１１ａから遮断している。したがって、クーラント液が車載バッテリ４をバイパスしているが、バッテリ温度センサ４ａによって検出された車載バッテリ４の温度が所定値より低い場合、流入口１８ａを排出口１８ｃに連通させてもよい。これにより、冷却管路１１ａにバッテリブランチ１１ｂが接続されてクーラント液が車載バッテリ４を通過するため、車載バッテリ４の加熱を行うことができる（図５示）。

次に、排熱冷暖モードに設定された場合も、エンジン１０および電動ウォータポンプ１４が作動され、車載バッテリ４への充電が行われるとともに、冷却管路１１ａ内をクーラント液が流通してエンジン１０が冷却される。当該モードにおいては第２三方弁１９の流入口１９ａが排出口１９ｃと連通して、シートブランチ１１ｃが冷却管路１１ａに接続される。これにより、クーラント液がシートヒータ１６に流入し、車両用シート１７の加熱を行うことができる（図６示）。

また、当該モードにおいては第４三方弁２３の流入口２３ａが排出口２３ｃと連通し、エンジン１０からの排気ガスが、エアコン管路２１ｂを介してヒートポンプ式エアコン２２に流入する。これにより、ヒートポンプ式エアコン２２が作動し、車室内の冷房を行うことができる。また、言うまでもなく、当該モードにおいては車載バッテリ４から冷暖ユニットＷへ電力が供給されることはない。

尚、図６に示した温度調節装置においては、シートブランチ１１ｃにクーラント液が流入するとともに、エアコン管路２１ｂに排気ガスが流入することにより、シートヒータ１
６とヒートポンプ式エアコン２２との双方が作動しているように描かれているが、実際には車室内温度に基づき、シートヒータ１６およびヒートポンプ式エアコン２２のいずれかを作動させて、車両用シート１７の加熱あるいは車室内の冷房を実行する（排熱調温）。
また、図６においては、冷却管路１１ａにバッテリブランチ１１ｂが接続されているが、車載バッテリ４の温度が所定値を超えている場合、バッテリブランチ１１ｂを冷却管路１１ａから遮断し、クーラント液が車載バッテリ４をバイパスするようにしてもよい。

さらに、上述した排熱冷暖非作動モードおよび排熱冷暖モードにおいて、エンジン温度センサ１０ａによって検出されたエンジン１０の温度が所定値より低い場合、第３三方弁２０の流入口２０ａを排出口２０ｃと連通させてもよい。これにより、冷却管路１１ａとショートカット１１ｄとが接続されて、クーラント液がラジエータ１２をバイパスするため、エンジン１０およびクーラント液を急速に加熱することができる。

一方、電気自動車Ｖの始動前に、車外において乗員がリモートスイッチ２６を操作した場合、リモートスイッチ２６からエンジン起動信号が発信される。エンジン起動信号を受信したコントローラ２４は、エンジン１０および電動ウォータポンプ１４を作動させるとともに、車室内温度に基づきシートヒータ１６またはヒートポンプ式エアコン２２を作動させ、車両用シート１７の加熱あるいは車室内の冷房を実行する（乗車前冷暖モード）。また、当該モードにおいても、冷却管路１１ａとショートカット１１ｄとを接続させることにより、クーラント液がラジエータ１２をバイパスするようにして、エンジン１０およびクーラント液を急速に加熱してもよい。

また、電気自動車Ｖの始動前に、車外において乗員がリモートスイッチ２６を操作した時、バッテリ温度センサ４ａによって検出された車載バッテリ４の温度が所定値より低い場合、エンジン１０および電動ウォータポンプ１４を作動させるとともに、第１三方弁１８の流入口１８ａを排出口１８ｃに連通させ、車載バッテリ４の加熱を行ってもよい。これにより、車載バッテリ４が暖機され、冷間時における車載バッテリ４の消耗を防いで電気自動車Ｖの走行可能距離の低下を防止することができる。

図７に示したように、本実施形態による電気自動車Ｖにおいてモータジェネレータ２を駆動して走行する場合、走行距離の増大にともなって車載バッテリ４のバッテリ残量ＳＯＣが減少する。バッテリ残量ＳＯＣが充電閾値ε未満（または以下）になると、エンジン１０が作動して充電ユニットＰによる車載バッテリ４への充電が開始される。

上述したように本実施形態による電気自動車Ｖにおいては、エンジン１０が作動して充電ユニットＰによる車載バッテリ４への充電が開始すると、それまでの冷暖ユニットＷによる冷暖房に代えて、シートヒータ１６やヒートポンプ式エアコン２２といったエンジン１０の排熱を利用した車室内冷暖房に切り換わる。このため、本実施形態の場合、車載バッテリ４への充電開始後も車載バッテリ４の電力を消費して発熱あるいは吸熱をする冷暖房を継続した場合（図７においてβにて示す）に比べて、電気自動車Ｖの走行可能距離を増大させることができる（図７においてαにて示す）。

本実施形態によれば、車載バッテリ４のバッテリ残量ＳＯＣが所定の充電閾値ε以上あるいは充電閾値εを超えており、かつ、冷暖房スイッチ２５が操作された場合には冷暖ユニットＷを作動させ、バッテリ残量ＳＯＣが充電閾値ε未満あるいは充電閾値ε以下であり、かつ、冷暖房スイッチ２５が操作された場合には、冷暖ユニットＷを起動させずに、エンジン１０とともにシートヒータ１６またはヒートポンプ式エアコン２２を作動させることにより、バッテリ残量ＳＯＣが十分である時には、車載バッテリ４の電力により車室内の温度調節を行い、バッテリ残量ＳＯＣが低下した時には、エンジン１０の排熱を利用して車室内の温度調節を行うため、電気自動車Ｖの走行可能距離の低減を防ぐことができ
る。
また、バッテリ残量ＳＯＣが低下した場合には、エンジン１０の排熱を利用して車室内の温度調節を行うため、冷暖房の使用による車両の燃費の低下を防止することができる。

また、エンジン１０の排熱を利用する冷暖房装置としてシートヒータ１６を含み、シートヒータ１６は、エンジン１０内を通過する冷却管路１１ａに接続されたシートブランチ１１ｃ上に設けられ、クーラント液が通過することによって車両用シート１７を加熱することにより、車載バッテリ４の電力を消費することなく車両用シート１７を暖めることができる。
また、エンジン１０の排熱を利用する冷暖房装置として、エンジン１０からの排気ガスの熱を反応物質に加えることにより化学反応を発生させて熱媒体を生成し、熱媒体が吸熱して車室内を冷却するヒートポンプ式エアコン２２を含むことにより、車載バッテリ４の電力をさほど消費することなく車室内の冷房を行うことができる。

また、コントローラ２４は車外からのエンジン起動信号を受信した場合に、エンジン１０とともにシートヒータ１６またはヒートポンプ式エアコン２２を作動させることにより、乗員が乗車する以前に車室内の冷房または暖房を行うことができる。
また、冷却管路１１ａから分岐し車載バッテリ４を通過した後、再び冷却管路１１ａ上に接続されるバッテリブランチ１１ｂを備え、コントローラ２４は車載バッテリ４の温度に基づいて、バッテリブランチ１１ｂにクーラント液を流通させることにより、車載バッテリ４の低温時に、その電力を消費することなく車載バッテリ４の加熱を行うことができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
第２調温装置として、車両用シート１７を加熱するシートヒータ１６の代わりに、またはシートヒータ１６に加えて、クーラント液が流通することにより放熱するヒータコアと、車室内に温風を送るブロアとにより形成されたヒータを設けてもよい。
また、排気ガスの熱をクーラント液に放出するヒートエクスチェンジャ１５は、必ずしも冷却管路１１ａ上に設けなくてもよく、クーラント液がエンジン１０のウォータジャケットのみから受熱するように形成してもよい。
また、本発明のバッテリ低下検出装置には、電流電圧センサ４ｂのような車載バッテリ４の電気量の残量値を直接に検出する装置以外に、例えば、車載バッテリ４から電力が供給されなくなりモータジェネレータ２が停止したことを検出する装置のような、車載バッテリ４のバッテリ低下状態を間接的に検出する装置も含むことができる。

また、エンジン１０を起動して車載バッテリ４に充電を開始するタイミングと、車載バッテリ４の電力を消費して行う冷暖房からエンジン１０の排熱を利用した冷暖房に切り換わるタイミングとをずらしてもよい。
すなわち、バッテリ残量ＳＯＣが所定の第１充電閾値ε１未満（または以下）になった時に、エンジン１０を起動して車載バッテリ４に充電を開始し、バッテリ残量ＳＯＣが第１充電閾値ε１よりも小さい第２充電閾値ε２未満（または以下）になった時に、第２三方弁１９および第４三方弁２３を作動させて、冷暖ユニットＷによる冷暖房から、シートヒータ１６やヒートポンプ式エアコン２２による冷暖房に切り換えてもよい。
あるいは、バッテリ残量ＳＯＣが所定の第１充電閾値ε１未満（または以下）になった時に、エンジン１０を起動するとともに第２三方弁１９および第４三方弁２３を作動させて、冷暖ユニットＷによる冷暖房から、シートヒータ１６やヒートポンプ式エアコン２２による冷暖房に切り換え、バッテリ残量ＳＯＣが第１充電閾値ε１よりも小さい第２充電閾値ε２未満（または以下）になった時に、車載バッテリ４に充電を開始してもよい。こ
の場合には、バッテリ残量ＳＯＣが第１充電閾値ε１と第２充電閾値ε２との間にある時、ＡＣ−ＤＣコンバータ８から車載バッテリ４へ電流は流れず、車載バッテリ４への充電は停止されている。

図面中、１ＦＲは右駆動輪（車輪）、１ＦＬは左駆動輪（車輪）、２はモータジェネレータ（電動モータ）、４は車載バッテリ（バッテリ）、４ａはバッテリ温度センサ、４ｂは電流電圧センサ（バッテリ低下検出装置）、６は電熱ヒータ（第１調温装置）、７は冷房装置（第１調温装置）、９は発電用モータ（発電機）、１０はエンジン、１１ａは冷却管路（冷却循環路、第２調温装置）、１１ｂはバッテリブランチ（バッテリ加熱路）、１１ｃはシートブランチ（冷却循環路、第２調温装置）、１６はシートヒータ（第２調温装置）、１７は車両用シート、１８は第１三方弁（切換弁）、２２はヒートポンプ式エアコン（ヒートポンプ式冷房装置、第２調温装置）、２４はコントローラ、２５は冷暖房スイッチ（温度調節スイッチ）、２６はリモートスイッチ（起動装置）を示している。

Claims (6)

1. 車輪駆動用の電動モータに電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリに充電するための発電機と、
   前記発電機を駆動するためのエンジンと、
   前記バッテリの電力により発熱または吸熱を行い、車室内の温度調節をする第１調温装置と、
   前記エンジンの排熱を利用して発熱または吸熱を行い、前記車室内の温度調節をする第２調温装置と、
   前記車室内に設けられ、乗員により操作されることにより、前記第１調温装置または前記第２調温装置を起動させる温度調節スイッチと、
   前記バッテリの残量値が所定の閾値未満あるいは当該閾値以下にあるバッテリ低下状態となったことを検出するバッテリ低下検出装置と、
   前記バッテリが前記バッテリ低下状態ではなく、かつ、前記温度調節スイッチが操作された場合には、前記第１調温装置を作動させ、前記バッテリが前記バッテリ低下状態であり、かつ、前記温度調節スイッチが操作された場合には、前記第１調温装置を起動させずに、前記エンジンとともに前記第２調温装置を作動させるコントローラと、
   を備えた電気車両の温度調節装置。
2. 前記第２調温装置は、
   前記エンジン内を通過するとともに閉回路を形成し、内部に前記エンジンを冷却する温度媒体が流通する冷却循環路と、
   前記冷却循環路上に設けられるとともに車両用シートに取り付けられ、前記温度媒体が通過することによって前記車両用シートを加熱するシートヒータと、
   を含む請求項１記載の電気車両の温度調節装置。
3. 前記第２調温装置は、
   前記エンジンからの排ガスの熱を反応物質に加えることにより化学反応を発生させて熱媒体を生成し、該熱媒体が吸熱して車室内を冷却するヒートポンプ式冷房装置を含む請求項１または２に記載の電気車両の温度調節装置。
4. 車外において乗員が操作することによりエンジン起動信号を発信する起動装置を備え、
   前記コントローラは、
   前記エンジン起動信号を受信した場合に、前記エンジンとともに前記第２調温装置を作動させる請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の電気車両の温度調節装置。
5. 前記冷却循環路から分岐し、前記バッテリを通過した後、再び前記冷却循環路上に接続されるバッテリ加熱路と、
   前記冷却循環路上において、前記バッテリ加熱路が分岐される部位に設けられ、前記バッテリ加熱路を前記冷却循環路に対して断続する切換弁と、
   前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
   を備え、
   前記コントローラは、
   検出された前記バッテリの温度に基づいて前記切換弁を作動させ、前記バッテリ加熱路に前記温度媒体を流通させる請求項２記載の電気車両の温度調節装置。
6. 電気車両には、
   車輪駆動用の電動モータに電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリに充電するための発電機と、
   前記発電機を駆動するためのエンジンと、
   前記バッテリの電力により発熱または吸熱を行い、車室内の温度調節をする第１調温装置と、
   前記エンジンの排熱を利用して発熱または吸熱を行い、前記車室内の温度調節をする第２調温装置と、
   前記車室内に設けられ、乗員により操作されることにより、前記第１調温装置または前記第２調温装置を起動させる温度調節スイッチと、
   前記バッテリの残量値が所定の閾値未満あるいは当該閾値以下にあるバッテリ低下状態となったことを検出するバッテリ低下検出装置と、
   が設けられており、
   前記バッテリが前記バッテリ低下状態ではなく、かつ、前記温度調節スイッチが操作された場合には、前記第１調温装置を作動させ、前記バッテリが前記バッテリ低下状態であり、かつ、前記温度調節スイッチが操作された場合には、前記第１調温装置を作動させずに、前記エンジンとともに前記第２調温装置を作動させる電気車両の温度調節方法。

Images