JP2014084060A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレ空調時の消費エネルギーをできるだけ抑えながら暖房性能を向上させることが可能な車両用の空調装置を提供する。
【解決手段】空調装置は、ヒートポンプを含む空調ユニット１２５と、車両の外気温を検出するための外気温センサ３３１と、車室内の気温を検出する内気温センサ３３２と、ＥＣＵ３００とを備える。ＥＣＵ３００は、空調ユニット１２５の動作時間が設定時間に達した場合、内気温センサ３３２により検出された内気温が設定温度に達した場合、あるいは、空調ユニット１２５の電力消費量が許容量を超えた場合に、空調ユニット１２５を停止させる。ＥＣＵ３００は、暖房時に外気温センサ３３１により検出された外気温が前記ヒートポンプの暖房能力にとっての限界温度未満である場合には、エンジンを始動させる。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両に搭載される空調装置に関し、特に車両の外部から充電が可能に構成された蓄電装置を搭載する車両に適用可能な空調装置に関する。

近年では、乗員の乗車前に予め車室内を空調し（以下、プレ空調と称する）、乗員が乗車した際の快適性を向上させる技術が提案されている。たとえば特開２００９−１１３６７４号公報（特許文献１）は、バッテリの電力量から空調運転が可能か否かを判定する技術を開示する。特開２０１１−０２０４７７号公報（特許文献２）および特開２００６−２９８３２６号公報（特許文献３）は、目標温度と車内温度との差に応じてプレ空調のモード（冷房、暖房など）を選択する技術を開示する。特開平１１−１３９１５５号公報（特許文献４）は、プレ空調を遠隔操作によって実行するための技術を開示する。

特開２００９−１１３６７４号公報 特開２０１１−０２０４７７号公報 特開２００６−２９８３２６号公報 特開平１１−１３９１５５号公報

プレ空調が実行されると、たとえば蓄電装置（たとえばバッテリ）に蓄えられた電力が消費される。したがって、車両の走行開始前に消費されるエネルギーをできるだけ少なくしつつプレ空調を行なうことが求められる。

一方で、プレ空調として暖房が選択された場合には、たとえばエアコン（ヒートポンプ）によって車外の熱が車室内に取り込まれる。しかしながら外気温が車内の目標の温度に対して大幅に低い場合には、ヒートポンプの効率（暖房能力）が低下する。このように低い効率でヒートポンプを稼働させ続けることによりプレ空調の消費電力が増大しやすい。

本発明の目的は、プレ空調時の消費エネルギーをできるだけ抑えながら暖房性能を向上させることが可能な車両用の空調装置を提供することである。

本発明のある局面に係る空調装置は、内燃機関と蓄電装置とを備えた車両に搭載される空調装置であって、車両の外部と車両内部との間で熱交換を行なうヒートポンプを含み、前記蓄電装置に蓄えられた電力を用いて車室内を空調する空調部と、前記車両の外気温を検出するための外気温センサと、前記車両の内気温を検出するための内気温センサと、冷房、暖房および換気の中から、空調要求に応じたモードで車両の停止中に空調部を制御する制御部とを備える。制御部は、空調部の動作時間が設定時間に達した場合、内気温センサにより検出された内気温が設定温度に達した場合、あるいは、空調部の電力消費量が許容量を超えた場合に、空調部を停止させる。制御部は、モードが暖房であり、かつ外気温センサにより検出された外気温がヒートポンプの暖房能力にとっての限界温度未満である場合には、内燃機関を始動させて車室内を暖房するための熱を発生させる。

本発明によれば、車両のプレ空調時において、エネルギーの消費量をできるだけ抑えながら暖房を行なうことができるので、プレ空調時の暖房性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態に従う車両の一構成例を示した全体ブロック図である。 図１に示した車両のプレ空調に関する構成を示した図である。 空調ユニットに関する構成を示したブロック図である。 プレ空調要求の切り分け（判別）処理を説明するためのフローチャートである。 図４に示された暖房制御フローを説明するための第１のフロー図である。 図４に示された暖房制御フローを説明するための第２のフロー図である。 図４に示された冷房制御フローを説明するためのフロー図である。 図４に示された送風制御フローを説明するためのフロー図である。 本発明の実施の形態に係る車両がプレ空調要求を受信するための他の構成例を示した概略ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［車両の構成］
図１は、本発明の実施の形態に従う車両１００の一構成例を示した全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、空調ユニット１２５と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、エンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、正電力線ＰＬ１および負電力線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

蓄電装置１１０は、いずれも図示しないが電圧センサおよび電流センサを含み、これらのセンサによって検出された、蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢをＥＣＵ３００へ出力する。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの一方は、蓄電装置１１０の正極端およびＰＣＵ１２０に接続される正電力線ＰＬ１に接続され、他方のリレーは蓄電装置１１０の負極端および負電力線ＮＬ１に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、正電力線ＰＬ１および負電力線ＮＬ１と正電力線ＰＬ２および負電力線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、正電力線ＰＬ２および負電力線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、正電力線ＰＬ１および負電力線ＮＬ１の間に設けられ、正電力線ＰＬ１および負電力線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、正電力線ＰＬ２および負電力線ＮＬ１の間に設けられ、正電力線ＰＬ２および負電力線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。

なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。

図１に示された構成によれば、車両１００は、外部電源５００からの電力によって蓄電装置１１０を充電することができる。車両１００は、充電器２００と、充電リレーＣＨＲ２１０と、接続部であるインレット２２０とを含む。

インレット２２０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル４００を介して車両１００に伝達される。

充電ケーブル４００は、充電コネクタ４１０に加えて、外部電源５００のコンセント５１０に接続するためのプラグ４２０と、充電コネクタ４１０およびプラグ４２０とを接続する電力線４４０とを含む。電力線４４０には、外部電源５００からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置（以下、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）とも称する。）４３０が介挿される。

充電器２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット２２０に接続される。また、充電器２００は、ＣＨＲ２１０を介して、正電力線ＰＬ２および負電力線ＮＬ２によって蓄電装置１１０に接続される。

充電器２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤによって制御され、インレット２２０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。

なお、車両１００は、外部に電力を供給することもできる。車両１００は、ＡＣ１００Ｖインバータ２０１と、放電リレーＤＣＨＲ２１１とをさらに含む。

ＡＣ１００Ｖインバータ２０１は、蓄電装置１１０からの直流電力またはモータジェネレータ１３０，１３５により発電されてＰＣＵ１２０で変換された直流電力を交流電力に変換して、車両外部へ給電することも可能である。なお、ＡＣ１００Ｖインバータ２０１に代えて、他の交流電圧または直流電圧を出力する装置を設けてもよい。また、充電器２００とＡＣ１００Ｖインバータ２０１とは、充電および給電の双方向の電力変換が可能な１つの装置であってもよい。

ＣＨＲ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２によって制御され、充電器２００と蓄電装置１１０との間の電力の供給と遮断とを切換える。ＤＣＨＲ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ３によって制御され、インレット２２０とＡＣ１００Ｖインバータ２０１との間の電力経路の接続と遮断とを切換える。なお、図１に示す充電時には、ＣＨＲ２１０は接続状態に制御され、ＤＣＨＲ２１１は遮断状態に制御される。

ＥＣＵ３００は、空調ユニット１２５の初期設定を記憶しておくための不揮発性メモリ３７０を含む。いずれも図１には図示しないが、ＥＣＵ３００は、さらに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

ＥＣＵ３００は、充電ケーブル４００の接続状態を示す信号ＰＩＳＷを充電コネクタ４１０から受ける。また、ＥＣＵ３００は、充電ケーブル４００のＣＣＩＤ４３０からコントロールパイロット信号ＣＰＬＴ（以下、パイロット信号ＣＰＬＴと称する）を受ける。ＥＣＵ３００は、これらの信号に基づいて充電動作を実行する。

なお、パイロット信号ＣＰＬＴおよび接続信号ＰＩＳＷ、ならびに、インレット２２０および充電コネクタ４１０の形状，端子配置などの構成は、たとえば、米国のＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）や国際電気標準会議（International Electrotechnical Commission：ＩＥＣ）等により規格化されているものを用いることができる。

図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごと、または制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

空調ユニット１２５は、車室内の空調を行なう。空調には、冷房、暖房、送風のいずれかを選択することができる。

受信装置３２０は、リモートコントロール装置（以下、単に「リモコン」ともいう）３１０から送信されるプレ空調要求信号を受信するための装置である。この実施の形態では、「プレ空調」とは、ユーザ要求に応じて空調ユニット１２５を作動させて、車両システム起動前に予め車室内の空調を行なう制御を指す。なお、車両システム起動前の状態とは、車両が停止中である状態を意味し、具体的には、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態となる前の状態である。

ユーザがリモコン３１０を遠隔操作すると、リモコン３１０からプレ空調要求信号が送信される。受信装置３２０は、このリモコン３１０からプレ空調要求信号を受信すると、プレ空調要求信号をＥＣＵ３００に送信する。ＥＣＵ３００は、プレ空調要求信号に応答して、プレ空調を実行するために、空調ユニット１２５を作動させる。

リモコン３１０は、車両１００内の装備を遠隔制御できる装置として図１に示される。リモコン３１０の具体的な形態は特に限定されず、たとえば電子キーあるいは、スマートフォン等の携帯端末を用いることができる。

図２は、図１に示した車両１００のプレ空調に関する構成を示した図である。図２を参照して、エンジン１６０は、車両１００の前方側に設けられたエンジンコンパートメント１０の内部に搭載される。車両の走行時に、エンジン１６０の動力は、図示しない減速機等を介して駆動輪１５０に伝達される。停車時には、たとえば図示しないパーキングロック機構等によって、エンジン１６０が始動しても車両１００の走行が禁止される。

エンジンコンパートメント１０には、エンジン１６０の他に、たとえばラジエータ１７０、コンデンサ１８０、電動ファン１９０、および空調ユニット１２５が搭載される。

ラジエータ１７０は、配管１７２，１７４を経由して、エンジン１６０の内部に設けられたウォータジャケット（図示せず）に連通される。ラジエータ１７０は、エンジン冷却水の熱を大気に放出するための放熱器である。図示しない電動ウォータポンプが駆動されることによって、エンジン冷却水がラジエータ１７０およびエンジン１６０の間を循環する（矢印Ａ参照）。より具体的には、エンジン１６０の熱を吸収したエンジン冷却水は、ラジエータ１７０に送られてラジエータ１７０で放熱冷却され、その後再びエンジン１６０に戻される。これにより、エンジン１６０が冷却される。

コンデンサ１８０は、ラジエータ１７０に隣接して設けられ、配管１８２，１８４を経由して空調ユニット１２５に連通される。コンデンサ１８０は、空調用の熱交換媒体を凝縮するための凝縮器である。

空調ユニット１２５は、コンデンサ１８０の他に熱交換を実現するために必要な部品（たとえばコンプレッサ、膨張バルブ、エバポレータなど）を含んで構成される。空調ユニット１２５が作動することによって、熱交換媒体がコンデンサ１８０および空調ユニット１２５の間を循環する（矢印Ｂ参照）。このようなサイクルにより、車室内の空調（たとえば冷房あるいは暖房）が行なわれる。また、エンジン１６０を作動させて、エンジン冷却水から放出される熱により暖められた空気をファン等で車室に導入することで車室内を暖房することができる。

電動ファン１９０は、エンジンコンパートメント１０の内部における、ラジエータ１７０およびコンデンサ１８０の近傍に設けられる。電動ファン１９０は、ＥＣＵ３００からの制御信号によって制御される。電動ファン１９０が作動することによって、外気がラジエータ１７０およびコンデンサ１８０を通ってエンジンコンパートメント１０の内部に取り込まれる（矢印Ｃ参照）。これにより、外気が冷却風として作用して、ラジエータ１７０およびコンデンサ１８０が冷却されるとともに、エンジンコンパートメント１０の内部が掃気されてエンジンコンパートメント１０の内部温度が低下される。なお、電動ファンをコンデンサ１８０用とラジエータ１７０用とで別々に設けるようにしてもよい。また、コンデンサ１８０は、エンジンコンパートメント１０の内部において、発熱源であるエンジン１６０の近くに配置される。

ＩＧスイッチ３５０は、車両システムの始動要求および停止要求をユーザが入力するためのスイッチである。「車両システム」とは、車両１００の走行制御に必要な電気機器である。車両システムが停止状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態）であるときにユーザがＩＧスイッチ３５０を操作すると、車両システムは起動状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）に切り替えられ、エンジン１６０が始動される。

図３は、空調ユニットに関する構成を示したブロック図である。図３を参照して、空調ユニット１２５は、コンプレッサ１８１と、エバポレータ１８３と、バルブ１８８と、インバータ１８５と、ブロアモータ１８６とブロアファン１８７とを含む。

インバータ１８５は、蓄電装置１１０または外部電源５００（図１参照）から電力が供給されて、コンプレッサ１８１を駆動する。これにより、熱交換媒体が、コンデンサ１８０、バルブ１８８、エバポレータ１８３を通って熱交換を行なうとともに、外気との間で熱交換を行なう。コンプレッサ１８１と、エバポレータ１８３と、バルブ１８８とはヒートポンプを構成する。

たとえば冷房時には、ヒートポンプによって熱交換媒体が外気に熱を放出し、それによって熱交換媒体が冷却される。暖房時には、ヒートポンプによって熱交換媒体が外気の熱を吸収する。ブロアモータ１８６は、ブロアファン１８７を回転させる。熱交換媒体によって冷却され、あるいは温められた空気がブロアファン１８７によって車室内に導入される。これにより車室内の冷房あるいは暖房が行なわれる。

ＥＣＵ３００は、外気温を検出する外気温センサ３３１からの信号、車室内の気温を検出する内気温センサ３３２からの信号に基づいて、インバータ１８５およびブロアモータ１８６を制御する。これにより、空調ユニット１２５が制御される。ＥＣＵ３００と、外気温センサ３３１と、内気温センサ３３２と、空調ユニット１２５およびコンデンサ１８０とは、本発明に係る「空調装置」の一形態を実現する。

［プレ空調］
ユーザがリモコン３１０を操作することにより、リモコン３１０から車両１００にプレ空調要求信号が送信される。車両１００のＥＣＵ３００は、そのプレ空調要求の種類を判別して、その種類に応じた制御処理を実行する。

図４は、プレ空調要求の切り分け（判別）処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえばＲｅａｄｙ−ＯＮ状態となる前の車両の状態において、一定の周期ごとにメインルーチンから呼び出されてＥＣＵ３００により実行される。

図１および図４を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１においてＥＣＵ３００は、ユーザからのプレ空調要求があるかどうかを判断する。ＥＣＵ３００が受信装置３２０からプレ空調要求信号を受信した場合に、ＥＣＵ３００は、ユーザからのプレ空調要求があると判断する。この場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２に進む。

一方、ユーザからのプレ空調要求が無いと判断された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、処理はステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ＥＣＵ３００はプレ空調のための装置を起動させる必要が無いと判断する。この場合には、処理はメインルーチンに戻される。

ステップＳ２において、ＥＣＵ３００は、プレ空調要求の種類を判断する。たとえば温度設定に関する情報（たとえば設定温度の情報）がプレ空調要求信号としてＥＣＵ３００に送られた場合、ＥＣＵ３００は、外気温、車室内温度および、プレ空調要求信号が示す設定温度から、暖房、冷房、送風、および起動の必要なしのいずれの場合に該当するかを判断する。

別の例では、温度設定に関する情報（たとえば設定温度の情報）とともにモード設定（たとえば冷房）に関する情報がプレ空調要求信号としてＥＣＵ３００に送られる。この場合には、ＥＣＵ３００は、送信されたモード設定の情報に従って、プレ空調のモードまたは起動の必要がないことを判断する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ３００は、プレ空調要求が暖房の要求であるかどうかを判断する。プレ空調要求が暖房の要求である場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進み、暖房制御フローが実行される。プレ空調要求が暖房の要求とは異なる場合（ステップＳ３においてＮＯ）、処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、ＥＣＵ３００は、プレ空調要求が冷房の要求であるかどうかを判断する。プレ空調要求が冷房の要求である場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、処理はステップＳ６に進み、冷房制御フローが実行される。プレ空調要求が冷房の要求とは異なる場合（ステップＳ５においてＮＯ）、処理はステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、ＥＣＵ３００は、プレ空調要求が換気（送風）の要求であるかどうかを判断する。プレ空調要求が換気の要求である場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、処理はステップＳ８に進み、送風制御フローが実行される。

プレ空調要求が換気（送風）の要求とは異なる場合（ステップＳ７においてＮＯ）、処理はステップＳ９に進む。すなわち、プレ空調要求が、暖房、冷房および換気（送風）のいずれの要求とも異なる場合（たとえば空調の要求に関する指定がない場合）には、ステップＳ９において、ＥＣＵ３００はプレ空調のための装置（空調ユニット１２５など）を起動させる必要がないと判断する。

暖房制御フロー、冷房制御フロー、および送風制御フローでは、プレ空調要求に基づいて、ＥＣＵ３００は起動させる装置を選択するとともに、その装置を制御する。続いて各制御フローについて詳細に説明する。

なお、空調ユニット１２５はヒートポンプを備えており、ヒートポンプの動作により、冷房、暖房のいずれも行なうことができる。ただし、図面および以下の説明では、暖房と冷房との区別が容易となるように、暖房の場合には「ヒートポンプ」との用語を用い、冷房の場合には「エアコン」との用語を用いる。

図５は、図４に示された暖房制御フローを説明するための第１のフロー図である。図６は、図４に示された暖房制御フローを説明するための第２のフロー図である。図５および図６を参照して、暖房制御が開始されると、ステップＳ１１において、ＥＣＵ３００は外気温がヒートポンプの限界気温以上であるかどうかを判断する。

「ヒートポンプの限界気温」とは、ヒートポンプの暖房能力にとっての限界温度であり、ヒートポンプが暖房能力を発揮することができる下限の外気温のことを意味する。この限界気温は、ヒートポンプが暖房できない温度という意味に限定されるものではなく、たとえば、ヒートポンプのＣＯＰ（成績係数）と外気温との関係から適切に定められてもよい。限界気温の値は予め定められているとともに、たとえばＥＣＵ３００内の不揮発性メモリ３７０（図１を参照）に記憶されている。

ステップＳ１１において、外気温がヒートポンプの限界気温以上であると判断された場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ１１において、外気温がヒートポンプの限界気温未満であると判断された場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、符号「Ａ」により示されるように、処理は後述するステップＳ２１へと進む。

ステップＳ１２においてＥＣＵ３００は、外部電力をプレ空調（暖房）に利用できるかどうかを判断する。たとえばＥＣＵ３００は、インレット２２０に、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続されていることを検知する。この場合には、ＥＣＵ３００は、外部電力をプレ空調（暖房）に利用できると判断する。一方、インレット２２０に、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続されていない場合には、ＥＣＵ３００は、外部電力を利用できないと判断する。

ステップＳ１２において、外部電力をプレ空調（暖房）に利用できると判断された場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、ＥＣＵ３００は、消費電力を特に制限することなくヒートポンプを駆動させる。

ステップＳ１３の処理が実行された後、ステップＳ１４において、ＥＣＵ３００は、車室内温度が所定温度に到達したという条件、または、現在時刻が設定時刻に到達したという条件が成立しているか否かを判定する。「所定温度」は、たとえばプレ空調要求によって与えられた設定温度である。また、設定時刻とは、プレ空調の終了時刻であり、たとえばプレ空調要求によって与えられる。なお、設定時刻に代えて、プレ空調の動作時間（たとえば５分間）が設定されてもよい。

車室内温度が所定温度にまだ到達してなく、かつ現在時刻が設定時刻にまだ到達していない場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１４の判定処理が繰り返される。車室内温度が所定温度に到達しているという条件、または、現在時刻が設定時刻に到達しているという条件が成立した場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ３００は、ヒートポンプの駆動を終了する。ステップＳ１５の処理が終了すると、暖房制御が終了する。

ステップＳ１２において、外部電力をプレ空調（暖房）に利用できないと判断された場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、処理はステップＳ１６に進む。この場合、蓄電装置１１０に蓄えられた電力によってヒートポンプが駆動される。ステップＳ１６において、ＥＣＵ３００は、消費電力を制限した状態でヒートポンプを駆動させる。したがってヒートポンプの暖房能力が制限される。

ステップＳ１７において、ＥＣＵ３００は、車室内温度が所定温度に到達したという条件、または、現在時刻が設定時刻に到達したという条件が成立しているか否かを判定する。この判断処理は、ステップＳ１４において実行される判断処理と同じである。

車室内温度が所定温度に到達しているという条件、または、現在時刻が設定時刻に到達しているという条件が成立した場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、ＥＣＵ３００は、ヒートポンプの駆動を終了する。ステップＳ１５の処理が終了すると、暖房制御が終了する。

一方、車室内温度が所定温度にまだ到達してなく、かつ現在時刻が設定時刻にまだ到達していない場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、ＥＣＵ３００は、電力持出量が許容量を超えたか否かを判断する。「電力持出量」は、蓄電装置１１０から取り出される電力量である。

たとえばＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣの変化量に基づいて、電力持出量が許容量を超えたか否かを判断する。別の方法として、たとえばＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０の出力電流および出力電圧に基づいて蓄電装置の出力電力を算出するとともに、その算出された電力の値を積算することにより電力持出量が許容量を超えたか否かを判断してもよい。許容量は、固定の値でもよく、可変の値であってもよい。

ステップＳ１８において、電力持出量が許容量を超えたと判断された場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において、ＥＣＵ３００は、ヒートポンプの駆動を終了する。ステップＳ１９の処理が終了すると、符号「Ａ」により示されるように、後述するステップＳ２１の処理が実行される。

一方、ステップＳ１８において、電力持出量が許容量を超えていないと判断された場合（ステップＳ１８においてＮＯ）、処理はステップＳ１７に戻る。すなわち、電力持出量が許容量に達する、あるいは電力持出量が許容値を超えるまで、ヒートポンプが駆動される。

次にステップＳ２１において、ＥＣＵ３００は、車両１００がリモートスタート装備を備えているか否かを判断する。リモートスタート装備は、ユーザの遠隔操作によりエンジンを起動および停止できる装備であり、たとえばリモートエンジンスタータ（図１には示さず）がリモートスタート装備に該当する。ＥＣＵ３００がリモートスタート装備からの信号を受信可能である場合に、車両１００がリモートスタート装備を備えていると判断される。

車両１００がリモートスタート装備を備えている場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、ステップＳ２２においてＥＣＵ３００は、リモートスタート装備を利用してエンジン１６０を起動させて、エンジン１６０から熱を発生させる。この熱により車室内が暖房される。たとえばエンジン１６０を作動させて、エンジン冷却水から放出される熱により暖められた空気をファン等で車室に導入することで車室内が暖房される。なお、図６に示されたフローにおいては、エンジン１６０の起動の際にユーザの遠隔操作は不要である。

続いて、ステップＳ２３において、ＥＣＵ３００は、車室内温度が所定温度に到達したという条件、または、現在時刻が設定時刻に到達したという条件が成立しているか否かを判定する。この判断処理は、ステップＳ１４，Ｓ１７において実行される判断処理と同じである。

車室内温度が所定温度にまだ到達してなく、かつ現在時刻が設定時刻にまだ到達していない場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、ステップＳ２３の判定処理が繰り返される。したがって、エンジンが動作し続ける。車室内温度が所定温度に到達しているという条件、または、現在時刻が設定時刻に到達しているという条件が成立した場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ３０は、リモートスタート装備を利用してエンジン１６０を停止させる。その後、符号「Ｂ」で示されるように、暖房制御が終了する。

また、車両１００がリモートスタート装備を備えていない場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、符号「Ｂ」で示されるように、暖房制御が終了する。すなわち、この場合には、エンジン１６０の熱を利用した車室内の暖房は行なわれない。

図７は、図４に示された冷房制御フローを説明するためのフロー図である。図５および図７を参照して、ステップＳ３２〜Ｓ３８の処理は、基本的には、図５に示された暖房制御フローのステップＳ１２〜Ｓ１８の処理とそれぞれ同様であり、空調ユニット１２５が冷房を行なう点で暖房制御と異なる。したがって、ステップＳ３２，Ｓ３４，Ｓ３７，Ｓ３８での判断は、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ１８での判断と同じ手法を用いることができる。

図８は、図４に示された送風制御フローを説明するためのフロー図である。図５および図８を参照して、ステップＳ４２〜Ｓ４８の処理は、基本的には、図５に示された暖房制御フローのステップＳ４２〜Ｓ４８の処理とそれぞれ同様であり、ブロア（ブロアファン１８７およびブロアモータ１８６）のみが動作する点で暖房制御と異なる。したがって、ステップＳ４２，Ｓ４４，Ｓ４７，Ｓ４８での判断は、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ１８での判断と同じ手法を用いることができる。

以上のように本発明の実施の形態によれば、プレ空調時に要求モードに応じて、空調ユニット１２５（空調部）により、空調（冷房、暖房、送風のいずれか）が実行される。温度が設定温度に達した場合、現在時刻が設定時刻に達した場合、電力持出量が許容量を超えた場合のいずれかの場合には、エアコンが停止する。これにより、エアコンの消費電力をできるだけ抑えながら、プレ空調を実行できる。

さらに本発明の実施の形態によれば、暖房モードにおいて外気温がヒートポンプの限界温度未満である場合には、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０を始動させる。これにより、プレ空調において暖房が行なわれているときに、ヒートポンプの消費電力が必要以上に増大することを抑えながら、暖房性能を高めることができる。

さらに、外気温がヒートポンプの限界温度未満である場合のみエンジンが起動する。たとえば、プレ空調モードとして暖房が設定された場合に、必ずエンジンが起動すると、プレ空調（暖房）が行なわれるたびに燃料が消費される。本発明の実施の形態によれば、外気温の温度帯に応じて、ヒートポンプまたはエンジンが熱源として選択されるので、効率的に暖房を行なうことができる。したがって、プレ空調時に、車両に蓄えられるエネルギーが必要以上に消費されることを抑えることができる。

さらに本発明の実施の形態によれば、ＥＣＵ３００は、プレ空調の各モードに対応して複数の装置を制御する。このためユーザは、プレ空調のモードを指定するだけでよい。したがってユーザの利便性を高めることができる。

なお、上記の実施の形態では、暖房のための熱源としてヒートポンプを示した。しかしながらヒートポンプに代えて、あるいはヒートポンプに加えて他の発熱源を暖房に用いてもよい。そのような発熱源として、たとえばＰＴＣヒータを用いることができる。

また、上記の実施の形態では、外部電力により充電可能なハイブリッド車両として、充電ケーブルに接続されるインレットを備えた車両が示される。外部電力を受けるためのハイブリッド車両の構成はこのように限定されるものではない。たとえば、太陽電池を備え、その太陽電池からの電力をプレ空調に用いることができるように構成されたハイブリッド車両も本発明の実施の形態に含めることができる。

さらに、上記の実施の形態では、プレ空調要求は、ユーザが所持するリモコンから車両に送られる。プレ空調要求を送信するための構成はこのように限定されない。たとえば、図９に示されるように車両１００のＥＣＵ３００は、充電ケーブル４００を介して、家屋８００に設置されたＨＥＭＳ（Home Energy Management System）８２０からプレ空調要求を受信してもよい。たとえばユーザが図示しない操作パネルを操作することにより、ＨＥＭＳ８２０から車両１００にプレ空調要求が送られる。ＨＥＭＳ８２０と車両１００とは、たとえばＰＬＣ（Power Line Communication）により通信可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ エンジンコンパートメント、１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１２１ コンバータ、１２２，１２３，１８５ インバータ、１２５ 空調ユニット、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０ ラジエータ、１７２，１７４，１８２，１８４ 配管、１８０ コンデンサ（空調用）、１８１ コンプレッサ、１８３ エバポレータ、１８６ ブロアモータ、１８７ ブロアファン、１８８ バルブ、１９０ 電動ファン、２００ 充電器、２０１ ＡＣ１００Ｖインバータ、２２０ インレット、３００ ＥＣＵ、３１０ リモコン、３２０ 受信装置、３３１ 外気温センサ、３３２ 内気温センサ、３５０ ＩＧスイッチ、３７０ 不揮発性メモリ、４００ 充電ケーブル、４１０ 充電コネクタ、４２０ プラグ、４４０，ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 電力線、５００ 外部電源、５１０ コンセント、８００ 家屋、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ（電力平滑化用）、ＣＨＲ２１０ 充電リレー、ＤＣＨＲ２１１ 放電リレー、ＮＬ１，ＮＬ２ 負電力線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正電力線。

Claims (1)

1. 内燃機関と蓄電装置とを備えた車両に搭載される空調装置であって、
   車両の外部と車両内部との間で熱交換を行なうヒートポンプを含み、前記蓄電装置に蓄えられた電力を用いて車室内を空調する空調部と、
   前記車両の外気温を検出するための外気温センサと、
   前記車両の内気温を検出するための内気温センサと、
   冷房、暖房および換気の中から、空調要求に応じたモードで前記車両の停止中に前記空調部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記空調部の動作時間が設定時間に達した場合、前記内気温センサにより検出された前記内気温が設定温度に達した場合、あるいは、前記空調部の電力消費量が許容量を超えた場合に、前記空調部を停止させ、
   前記制御部は、前記モードが暖房であり、かつ前記外気温センサにより検出された前記外気温が前記ヒートポンプの暖房能力にとっての限界温度未満である場合には、前記内燃機関を始動させて車室内を暖房するための熱を発生させる、空調装置。
   

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