JP2016028916A

JP2016028916A - 車両

Info

Publication number: JP2016028916A
Application number: JP2014151646A
Authority: JP
Inventors: 和也土屋; Kazuya Tsuchiya; 幸範村上; Yukinori Murakami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-03-03

Abstract

【課題】車室内に冷風を供給する冷房装置の冷媒を利用して車載機器を良好に冷却しつつ、車両の効率向上を図る。
【解決手段】冷房装置１００は、モータＭＧ１により発電される電力およびバッテリ５０からの電力の少なくとも何れかにより駆動される圧縮機１０１を有し、冷却系統２００は、冷房装置１００の冷媒を冷熱源とする熱交換器２０２を流通した冷却水によりＰＣＵ４０およびバッテリ５０を冷却し、エンジン２２の運転中に出力パワーＰｅを高めることで燃費が向上する際には、出力パワーＰｅが高まると共に少なくとも出力パワーＰｅの増加分に相当する電力が発電されるようにエンジン２２およびモータＭＧ１が制御され、かつ回転数が高まるように圧縮機１０１が制御されると共に熱交換器２０２に流入する冷媒の流量が増加するように第１および第２膨張弁１０４，１０８が制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンと、当該エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電機と、当該発電機と電力をやり取り可能なバッテリとを含む車両に関する。

従来、この種の車両に搭載されてインバータやバッテリといったＨＶ機器熱源（車載機器）を冷却する冷却装置として、モータまたはエンジンを動力源とする圧縮機等を含んで車室内の冷房を行う冷凍サイクルと、当該冷凍サイクルの凝縮器の出口から膨張弁の入口へ向かう冷媒が流通する冷媒通路の一部を形成する通路形成部と、通路形成部と並列に配置されると共にＨＶ機器熱源を経由して冷媒を流通させる冷媒通路と、通路形成部を流れる冷媒の流量と冷媒通路を流れる冷媒の流量とを調節する流量調整弁とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷却装置では、ＨＶ機器熱源の冷却に要求される量の冷媒を冷媒通路へと流通させることで、ＨＶ機器熱源の過冷却を抑制すると共に、すべての冷媒がＨＶ機器熱源を流通する場合に比べて冷媒通路における圧力損失を低減させている。

また、従来、この種の車両として、エンジンと、エンジンのクランク軸に連結されたトルクコンバータと、トルクコンバータの出力側に連結された自動変速機と、クランク軸に連結された第１電動機と、トルクコンバータと自動変速機との間で当該自動変速機の入力軸に連結された第２電動機とを含むものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この車両の制御装置は、第１電動機と第２電動機との間での電力授受により動力伝達が電気的になされる電気経路で伝達される動力を調節することによりエンジンの動作点を制御する。そして、当該制御装置は、蓄電装置のパワー収支が充電側のパワー制限を超えるときに、第１電動機をトルクアップさせ、蓄電装置のパワー収支が放電のパワー制限を超えるときには、第１電動機をトルクダウンさせる。すなわち、トルクコンバータよりも上流側の第１電動機のパワーを変化させた場合、その変化に起因したトルク変化がタービン翼車へと伝達されるまでにタイムラグ（トルク伝達の遅れ）を生じることになる。従って、かかるトルク伝達の遅れの間、第２電動機のパワーを変更しなくても駆動トルクに影響を与えないようにすることができる。

特開２０１２−１６３２４０号公報特開２０１３−１６３４５３号公報

特許文献１に記載された冷却装置のように、車室内の冷房に用いられる冷凍サイクルの冷媒によってＨＶ機器熱源を冷却する場合、冷凍サイクルの圧縮機の負荷が増加することから、当該圧縮機の駆動に要する消費電力等の増加をできるだけ抑制して車両の効率（エンジンの燃費）が低下しないように配慮する必要がある。一方、特許文献２に記載された車両のように、蓄電装置のパワー収支が充電側のパワー制限を超えるときに第１電動機をトルクアップさせると、エンジンの出力パワーの一部（余剰パワー）が無駄に消費されてしまう。従って、車両の効率を向上させるためには、このようなエンジンの出力パワーの無駄な消費をできるだけ抑制する必要がある。

そこで、本発明は、車室内に冷風を供給する冷房装置の冷媒を利用して車載機器を良好に冷却しつつ、車両の効率向上を図ることを主目的とする。

本発明による車両は、エンジンと、前記エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電機と、前記発電機と電力をやり取り可能なバッテリとを含む車両において、前記発電機により発電される電力および前記バッテリからの電力の少なくとも何れか一方により駆動される圧縮機、凝縮器、および蒸発器を有し、車室内に冷風を供給する冷房装置と、前記蒸発器と並列に配置されると共に前記冷房装置の冷媒を冷熱源として冷却液を冷却する熱交換器を有し、前記熱交換器を流通した冷却液により車載機器を冷却する冷却系統と、前記蒸発器に流入する冷媒および前記熱交換器に流入する冷媒の流量を制御する流量制御手段と、前記エンジンの運転中に該エンジンの出力パワーを高めることで燃費が向上する際に、前記出力パワーが高まると共に少なくとも前記出力パワーの増加分に相当する電力が発電されるように前記エンジンおよび前記発電機を制御し、かつ回転数が高まるように前記圧縮機を制御すると共に前記熱交換器に流入する冷媒の流量が増加するように前記流量制御手段を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。

この車両では、エンジンの出力パワーを高めることで燃費が向上する際に、出力パワーが高まると共に少なくとも出力パワーの増加分に相当する電力が発電されるようにエンジンおよび発電機が制御され、かつ回転数が高まるように圧縮機が制御される。これにより、エンジンの燃費を向上させつつ、出力パワーを高めたことで余剰になるパワーの増加分に相当する発電機の発電電力を圧縮機に無駄なく消費させることができる。更に、この際、冷房装置側から冷却系統の熱交換器に流入する冷媒の流量が増加するように流量制御手段を制御することで、冷却液の温度を低下させて当該冷却液により車載機器の温度を低下させることが可能となる。そして、エンジンの出力パワーを高めることで燃費が向上する際に冷房装置の冷媒を利用して車載機器を冷却しておくことで、車載機器の冷却のために冷房装置の負荷を増加させたり、冷房装置の圧縮機を作動させたりする頻度を減らし、冷房装置（圧縮機）による消費電力の増加を抑制することができる。この結果、車室内に冷風を供給する冷房装置の冷媒を利用して車載機器を良好に冷却しつつ、車両の効率向上を図ることが可能となる。なお、「回転数が高まるように圧縮機を制御する」ことには、運転停止されている圧縮機を作動させることも含まれ、「熱交換器に流入する冷媒の流量が増加する」ことには、それまで熱交換器に冷媒が流入してなかった状態から冷媒が流入するようになることも含まれる。

また、上記制御装置は、回転数が高まるように圧縮機を制御する際に、熱交換器に流入する冷媒の流量が増加し、かつ車室内の温度が変化しないように流量制御手段を制御してもよい。更に、流量制御手段は、蒸発器に流入する冷媒の流量を制御可能な第１膨張弁と、熱交換器に流入する冷媒の流量を制御可能な第２膨張弁とを含んでもよい。また、上記車両は、発電機としての第１電動機により発電される電力およびバッテリからの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて走行用の動力を出力する第２電動機を備えてもよい。この場合、上記車両は、３つの回転要素を有すると共にエンジンの出力軸、第１電動機および駆動輪に連結された駆動軸に接続される遊星歯車を備えてもよく、第２電動機は、遊星歯車の何れかの回転要素に接続されてもよい。更に、上記発電機は、走行用の動力を出力可能な電動機であってもよい。

本発明による車両の概略構成図である。図１の車両において実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図１の車両におけるエンジンの動作ラインを例示する説明図である。図１の車両において実行される冷房制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図３および図４に示すルーチンが実行された際にエンジンの出力パワーや冷房装置の圧縮機の回転数、冷却系統の冷却水の温度が変化する様子を例示するタイムチャートである。

次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明による車両の制御装置を含むハイブリッド車両２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両２０は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生するエンジン（内燃機関）２２と、シングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、それぞれ同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１およびＭＧ２と、パワーコントールユニット（以下、「ＰＣＵ」という）４０と、ＰＣＵ４０に電気的に接続されたバッテリ５０と、車室内に冷風を供給するための冷房装置１００と、車載機器であるＰＣＵ４０およびバッテリ５０を冷却するための冷却系統２００とを含む。ＰＣＵ４０は、モータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのインバータや昇圧コンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等（何れも図示省略）により構成される。また、本実施形態において、バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池として構成される。

更に、ハイブリッド車両２０は、エンジン２２を制御するエンジン電子制御ユニット２５と、ＰＣＵ４０を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を制御するモータ電子制御ユニット４５と、バッテリ５０を管理するバッテリ電子制御ユニット５５と、冷房装置１００を制御する空調電子制御ユニット１１０と、これらの電子制御ユニット２５，４５，５５および１１０等と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド電子制御ユニット７０とを含む。電子制御ユニット２５，４５，５５および７０は、いずれも図示しないＣＰＵを含むマイクロコンピュータとして構成される。なお、以下、「電子制御ユニット」を「ＥＣＵ」という。

モータＭＧ１は、主に、負荷運転されるエンジン２２により駆動されて電力を生成する発電機として動作し、モータＭＧ２は、主に、バッテリ５０からの電力およびモータＭＧ１からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて動力を発生する電動機として動作すると共に、ハイブリッド車両２０の制動時に回生制動力を出力する。モータＭＧ１およびＭＧ２は、ＰＣＵ４０に含まれるそれぞれに対応したインバータを介してバッテリ５０と電力をやり取りする。プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１のロータに接続されるサンギヤ（第１要素）３１と、駆動軸３５に接続されると共に変速機３６を介してモータＭＧ２のロータに接続されるリングギヤ（第２要素）３２と、複数のピニオンギヤ３３を支持すると共にダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト（出力軸）に連結されるプラネタリキャリヤ（第３要素）３４とを有する。駆動軸３５は、図示しないギヤ機構、デファレンシャルギヤ３８を介して左右の車輪（駆動輪）ＤＷに連結される。変速機３６は、モータＭＧ２のロータと駆動軸３５との接続および当該接続の解除を実行すると共に、当該ロータと駆動軸３５との間の変速比を複数段階に設定可能なものであり、ハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。

冷房装置１００は、冷凍サイクルを利用するものであり、冷媒を吸入・圧縮する圧縮機１０１、凝縮器１０２、レシーバ（気液分離器）１０３、第１膨張弁１０４、蒸発器１０５、ファン１０６等を含む。本実施形態において、圧縮機１０１は、ＰＣＵ４０とバッテリ５０との間の電力ラインに接続されるインバータと、当該インバータにより駆動されるモータとを有する電動インバータコンプレッサとして構成され、バッテリ５０からの電力およびモータＭＧ１，ＭＧ２により発電される電力の少なくとも何れかにより駆動される。第１膨張弁１０４は、レシーバ１０３（凝縮器１０２）から蒸発器１０５に流入する冷媒の流量を制御可能に構成されている。ファン１０６は、蒸発器１０５に向けて空気を送り出し、ファン１０６からの空気は、蒸発器１０５を通過することで冷却され、図示しない吹出口から車室内に冷風として供給される。

更に、冷房装置１００は、レシーバ１０３と第１膨張弁１０４とを結ぶ冷媒管の中途から分岐されると共に圧縮機１０１の冷媒吸入口に接続されるバイパスライン１０７と、当該バイパスライン１０７に設置された第２膨張弁１０８とを含む。第２膨張弁１０８は、その冷媒出口から流出する冷媒の流量を制御可能に構成されている。冷房装置１００の圧縮機１０１、ファン１０６、第１および第２膨張弁１０４，１０８は、それぞれ空調ＥＣＵ１１０により制御される。空調ＥＣＵ１１０は、冷房装置１００の作動中、吹出口から車室内に供給される冷風の温度が乗員により設定された設定温度に応じた温度になり、かつ冷却系統２００の冷却水の温度が予め定められた一定の基準冷却水温度になるように圧縮機１０１の回転数や第１および第２膨張弁１０４，１０８の開度を制御する。以下、このように冷風の温度が設定温度に応じた温度になり、かつ冷却系統２００の冷却水の温度が基準冷却水温度になるように圧縮機１０１や第１および第２膨張弁１０４，１０８を制御することを冷房装置１００の「通常制御」という。

冷却系統２００は、冷房装置１００の冷媒を冷熱源として冷却水（冷却液）を冷却してＰＣＵ４０やバッテリ５０に設けられた伝熱管に供給するものであり、冷却水を循環させる冷却水ポンプ（電動ポンプ）２０１や、冷房装置１００のバイパスライン１０７に組み込まれてレシーバ１０３と圧縮機１０１との間に蒸発器１０５と並列に配置される熱交換器２０２を含む。冷却水ポンプ２０１は、ハイブリッドＥＣＵ７０により制御され、熱交換器２０２を通過した冷却水を吸入してＰＣＵ４０およびバッテリ５０に圧送する。熱交換器２０２は、冷房装置１００の第２膨張弁１０８と圧縮機１０１との間に位置するようにバイパスライン１０７に組み込まれ、第２膨張弁１０８を介して冷房装置１００のレシーバ１０３（凝縮器１０２）から流入する冷媒と、ＰＣＵ４０およびバッテリ５０を通過した冷却水とを熱交換させ、当該冷却水を冷却する。

バッテリ５０を管理するバッテリＥＣＵ５５は、図示しない電流ラインにより検出される充放電電流Ｉｂの積算値∫Ｉｂに基づいてバッテリ５０の充電割合（残容量）ＳＯＣを算出する。また、バッテリＥＣＵ５５は、予め定められた図示しない充放電要求電力設定マップに従い、バッテリ５０の充電割合ＳＯＣが予め定められた範囲内に収まるように当該充電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求電力（目標充放電電力）Ｐｂ＊（ここでは、放電側を正とし、充電側を負とする）を設定する。更に、バッテリＥＣＵ５５は、充電割合ＳＯＣとバッテリ５０の温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎと、バッテリ５０の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを設定する。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述のようにＥＣＵ２５，４５，５５および１１０から各種信号を入力すると共に、例えばアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサや、車速Ｖを検出する車速センサ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数を検出する回転数センサといった複数のセンサ（何れも図示省略）からの信号を入力する。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両２０の走行に際して、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、エンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊等を設定する。

次に、上述のように構成されるハイブリッド車両２０の動作について説明する。図２は、エンジン２２が負荷運転される際（アイドル運転時を除く）にハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間おきに繰り返し実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図２の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０（図示しないＣＰＵ）は、制御に必要なデータを入力した上で（ステップＳ１００）、上述のようにして要求トルクＴｒ＊を設定する共に、要求トルクＴｒ＊や駆動軸３５の回転数Ｎｒ、充放電要求電力Ｐｂ＊等に基づいて次式（１）に従い車両全体に要求される要求パワーＰｒｑを設定する（ステップＳ１１０）。ただし、式（１）において、“Ｎｍ２”は、回転数センサにより検出されるモータＭＧ２の回転数であり、“γ”は、変速機３６の現変速比であり、“Ｌｏｓｓ”は、損失を示し、Ｎｒ＝Ｎｍ２／γである。

Prq=Tr*×Nm2/γ-Pb*+Loss …（１）

次いで、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図３に例示する動作ライン（最適燃費ライン）から、要求パワーＰｒｑに対応したエンジン２２の動作点と、要求パワーＰｒｑと予め定められたパワー増加量ΔＰとの和（Ｐｒｑ＋ΔＰ）に対応したエンジン２２の動作点とを取得する（ステップＳ１２０）。動作ラインは、エンジン２２を効率よく動作させるように、いわゆる燃料消費率等高線（図３における点線参照）に基づいて予め定められたものである。また、パワー増加量ΔＰは、冷房装置１００の圧縮機１０１の回転数を予め定められた回転数Ｎｃだけ増加させたり、圧縮機１０１を当該回転数Ｎｃで回転させたりするのに必要な電力を示す。ステップＳ１２０の処理の後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、燃料消費率等高線に基づいて定められた判定基準を用いて、エンジン２２の出力パワーＰｅを要求パワーＰｒｑよりもパワー増加量ΔＰだけ高めることでエンジン２２の燃費が向上するか否か（エンジン２２の動作点が最適動作点により近づくか否か）を判定する（ステップＳ１３０）。

ステップＳ１３０にて否定判断を行った場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、所定のフラグＦを値０に設定すると共に、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｒｑを目標エンジンパワーＰｅ＊に設定し、上記動作ラインから目標エンジンパワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を導出・設定する（ステップＳ１４０）。また、出力パワーＰｅを要求パワーＰｒｑよりもパワー増加量ΔＰだけ高めることでエンジン２２の燃費が向上する場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、フラグＦを値１に設定すると共に、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｒｑとパワー増加量ΔＰとの和（Ｐｒｑ＋ΔＰ）を目標エンジンパワーＰｅ＊に設定し、上記動作ラインから目標エンジンパワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を導出・設定する（ステップＳ１５０）。

続いて、ハイブリッドＥＣＵ７０は、目標回転数Ｎｅ＊やモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２、プラネタリギヤ３０のギヤ比ρ、現変速比γに基づいて次式（２）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を算出する。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、基本的には次式（３）および（４）が満たされ、かつバッテリ５０が入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔ範囲内で充放電されるように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定する（ステップＳ１６０）。ただし、式（３）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式である。式（３）における“Ｎｍ１”は、回転数センサにより検出されるモータＭＧ１の回転数であり、“ｋ１”は比例項のゲインであり、“ｋ２”は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(γ・ρ) …（２）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（３）
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/γ …（４）

そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、設定した目標エンジンパワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２５に送信すると共に、設定したトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊をモータＥＣＵ４５に送信し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを一旦終了させる。エンジンＥＣＵ２５は、エンジン２２の出力トルクが目標エンジンパワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊から得られる目標トルクに一致するように吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。また、モータＥＣＵ４５は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてＰＣＵ４０（２つのインバータのスイッチング素子）を制御（スイッチング制御）する。これにより、ハイブリッド車両２０では、出力パワーＰｅを要求パワーＰｒｑよりもパワー増加量ΔＰだけ高めることでエンジン２２の燃費が向上する場合、ステップＳ１５０−Ｓ１７０の処理が実行されることで、出力パワーＰｅが高まるようにエンジン２２およびモータＭＧ１が制御される。また、この際、モータＭＧ１の発電電力は、出力パワーＰｅを高めたことで余剰になるエンジン２２のパワー（増加分）に相当する分だけ増加することになる。なお、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図３のステップＳ１５０−Ｓ１７０の処理時に冷却系統２００の冷却水ポンプ２０１が停止している場合、当該冷却水ポンプ２０１を作動させる。

図４は、空調ＥＣＵ１１０により所定時間おきに繰り返し実行される冷房制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図４の冷房制御ルーチンの開始に際して、空調ＥＣＵ１１０（図示しないＣＰＵ）は、上述のフラグＦの値や、冷媒温度、冷房装置１００の設定温度といった制御に必要なデータを入力した上で（ステップＳ２００）、フラグＦが値１であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。フラグＦが値０であって上記要求パワーＰｒがエンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊に設定されている場合、空調ＥＣＵ１１０は、冷房装置１００の運転状態に応じて、上記通常制御を実行するか、あるいは冷房装置１００を停止状態に維持し（ステップＳ２１５）、本ルーチンを一旦終了させる。

また、ステップＳ２１０にてフラグＦが値１であると判定した場合、空調ＥＣＵ１１０は、冷房装置１００によって車室内に冷風が供給されているか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０にて冷風の供給（冷房装置１００の運転）が停止されていると判定した場合、空調ＥＣＵ１１０は、当該冷房装置１００のファン１０６を停止させたまま、圧縮機１０１を始動させる（ステップＳ２３０）。なお、車室内に冷風が供給されている場合、ステップＳ２３０の処理はスキップされる。ステップＳ２２０またはＳ２３０の処理の後、空調ＥＣＵ１１０は、冷房装置１００の圧縮機１０１の目標回転数と、第１および第２膨張弁１０４，１０８の目標開度とを設定する（ステップＳ２４０）。

ステップＳ２４０において、空調ＥＣＵ１１０は、車室内に冷風が供給されている場合、設定温度に応じた圧縮機１０１の回転数と、上述のパワー増加量ΔＰに応じた回転数Ｎｃとの和を圧縮機１０１の目標回転数に設定する。また、ステップＳ２４０において、ファン１０６を停止させた状態で圧縮機１０１を作動させる場合、空調ＥＣＵ１１０は、パワー増加量ΔＰに応じた回転数Ｎｃを当該目標回転数に設定する。

更に、ステップＳ２４０において、空調ＥＣＵ１１０は、車室内に冷風が供給されている場合、設定した圧縮機１０１の目標回転数や、冷媒温度、冷房装置の設定温度等に基づいて、車室内に供給される冷風の温度（車室内の温度）が変化しないように第１膨張弁１０４の目標開度を設定すると共に、圧縮機１０１の目標回転数や第１膨張弁１０４の目標開度等に基づいて第２膨張弁１０８の目標開度を設定する。これにより、第２膨張弁１０８の目標開度は、冷房装置１００（レシーバ１０３）から当該第２膨張弁１０８を介して冷却系統２００の熱交換器２０２に流入する冷媒の量が上記通常制御の実行時よりも増加するように設定される。

また、ファン１０６を停止させた状態で圧縮機１０１を作動させる場合、空調ＥＣＵ１１０は、冷房装置１００（レシーバ１０３）から第１膨張弁１０４を介して予め定められた少量の冷媒が蒸発器１０５に流入するように第１膨張弁１０４の目標開度を設定すると共に、圧縮機１０１の目標回転数や第１膨張弁１０４の目標開度等に基づいて第２膨張弁１０８の目標開度を設定する。これにより、第２膨張弁１０８の目標開度は、冷房装置１００（レシーバ１０３）から第２膨張弁１０８を介して冷却系統２００の熱交換器２０２に流入する冷媒の量が冷房装置１００の運転停止時よりも増加するように設定される。

そして、空調ＥＣＵ１１０は、設定した目標回転数に基づいて圧縮機１０１を制御すると共に、設定した目標開度に基づいて第１および第２膨張弁１０４，１０８を制御し（ステップＳ２５０）、本ルーチンを一旦終了させる。

上述のような図２の駆動制御ルーチンが実行される結果、エンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊が要求パワーＰｒｑとパワー増加量ΔＰとの和に設定される場合、すなわちエンジン２２の出力パワーＰｅを高めることで燃費が向上する場合には、図５に示すようにエンジン２２の出力パワーＰｅが高まり、かつモータＭＧ１の発電電力が増加するようにエンジン２２およびモータＭＧ１が制御される（図２のステップＳ１５０−Ｓ１７０）。また、図４の冷房制御ルーチンが実行される結果、エンジン２２の出力パワーＰｅを高めることで燃費が向上する場合、図５に示すように、冷房装置１００の圧縮機１０１は、図３のステップＳ１５０−Ｓ１７０の処理が繰り返し実行される前よりも回転数が上記回転数Ｎｃだけ高まるように制御される（図４のステップＳ２４０，Ｓ２５０）。これにより、図５における時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間には、エンジン２２の燃費を向上させつつ、出力パワーＰｅを高めたことで余剰になるパワーの増加分に相当するモータＭＧ１の発電電力を圧縮機１０１に無駄なく消費させることができる。

更に、図４の冷房制御ルーチンが実行される結果、エンジン２２の出力パワーＰｅを高めることで燃費が向上する場合、図２のステップＳ１５０−Ｓ１７０の処理が繰り返し実行される前よりも冷房装置１００側から冷却系統２００の熱交換器２０２に流入する冷媒の流量が増加するように第１および第２膨張弁１０４，１０８が制御される（図４のステップＳ２４０，Ｓ２５０）。これにより、図５における時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間には、冷却水の温度を低下させ、当該冷却水によりＰＣＵ４０およびバッテリ５０の温度を低下させることが可能となる。そして、エンジン２２の出力パワーＰｅを高めることで燃費が向上する際に冷房装置１００の冷媒を利用してＰＣＵ４０およびバッテリ５０を冷却（蓄冷）しておくことで、ＰＣＵ４０およびバッテリ５０の冷却のために冷房装置１００の負荷を増加させたり、冷房装置１００の圧縮機１０１を作動させたりする頻度を減らし、冷房装置１００（圧縮機１０１）による消費電力の増加を抑制することができる。

また、冷房装置１００は、流量制御手段として、レシーバ１０３から蒸発器１０５に流入する冷媒の流量を制御可能な第１膨張弁１０４と、冷房装置１００から冷却系統２００の熱交換器２０２に流入する冷媒の流量を制御可能な第２膨張弁１０８とを含む。これにより、冷風（車室内）の温度と、冷却系統２００の冷却水の温度とを個別に調節することが可能となる。更に、図４の冷房制御ルーチンが実行されて回転数が高まるように圧縮機１０１が制御される際、第１および第２膨張弁１０４，１０８は、熱交換器２０２に流入する冷媒の流量が増加し、かつ車室内の温度が変化しないように制御される。これにより、エンジン２２の出力パワーＰｅが高まるのに伴って冷房装置１００の圧縮機１０１の回転数が高まっても、車室内の温度が変化しないようにして乗員が違和感を覚えるのを抑制することができる。

以上説明したように、ハイブリッド車両２０の冷房装置１００は、モータＭＧ１により発電される電力およびバッテリ５０からの電力の少なくとも何れか一方により駆動される圧縮機１０１、凝縮器１０２、および蒸発器１０５を有し、車室内に冷風を供給する。また、冷却系統２００は、冷房装置１００の蒸発器１０５と並列に配置されると共に冷房装置１００の冷媒を冷熱源として冷却水を冷却する熱交換器２０２を有し、熱交換器２０２を流通した冷却水により車載機器としてのＰＣＵ４０およびバッテリ５０を冷却する。更に、冷房装置１００の蒸発器１０５に流入する冷媒および冷却系統２００の熱交換器２０２に流入する冷媒の流量は、流量制御手段としての第１および第２膨張弁１０４，１０８により制御される。そして、エンジン２２の運転中に当該エンジン２２の出力パワーＰｅを高めることで燃費が向上する際には、制御装置としてのハイブリッドＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ２５、モータＥＣＵ４５および空調ＥＣＵ１１０により、出力パワーＰｅが高まると共に少なくとも出力パワーＰｅの増加分に相当する電力が発電されるようにエンジン２２およびモータＭＧ１が制御される。更に、回転数が高まるように圧縮機１０１が制御されると共に熱交換器２０２に流入する冷媒の流量が増加するように第１および第２膨張弁１０４，１０８が制御される。これにより、車室内に冷風を供給する冷房装置１００の冷媒を利用して車載機器としてのＰＣＵ４０およびバッテリ５０を良好に冷却しつつ、ハイブリッド車両２０の効率向上を図ることが可能となる。

なお、上記ハイブリッド車両２０は、モータＭＧ１（第１電動機）により発電される電力およびバッテリ５０からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて駆動軸３５（リングギヤ３２）に走行用の動力を出力するモータＭＧ２（第２電動機）と、エンジン２２のクランクシャフト、モータＭＧ１および車輪ＤＷに連結された駆動軸３５に接続されるプラネタリギヤ３０とを含むが、本発明による車両は、これに限られるものではない。すなわち、本発明による車両は、エンジンと、機械式無段変速機（ＣＶＴ）と、エンジンの出力軸および無段変速機の入力軸に連結された走行用の動力を出力可能な発電電動機とを含む１モータ式（パラレル式）のハイブリッド車両であってもよい。また、上記ハイブリッド車両２０において、変速機３６の代わりに、シンプルな減速ギヤ機構が採用されてもよい。更に、冷却系統２００の冷却対象となる車載機器は、ＰＣＵ４０およびバッテリ５０に限られず、例えばモータＭＧ１およびＭＧ２を含んでもよい。また、ハイブリッド車両２０において、何らかの要因によってエンジン２２の目標動作点が当該エンジン２２を効率よく作動させる動作点（動作ライン）から外れており、エンジン２２の出力パワーＰｅを高めることで当該エンジン２２の燃費が向上する際には、モータＭＧ１からの負のトルクの増加が許容される範囲内で、エンジン２２の例えば出力トルクが高まるようにエンジン２２およびモータＭＧ１を制御すると共に、回転数が高まるように圧縮機１０１を制御し、かつ熱交換器２０２に流入する冷媒の流量が増加するように第１および第２膨張弁１０４，１０８を制御してもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、エンジンと、エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電機と、発電機と電力をやり取り可能なバッテリとを含む車両の製造産業等において利用可能である。

２０ハイブリッド車両、２２エンジン、２５エンジン電子制御ユニット、３０プラネタリギヤ、３５駆動軸、４０パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、４５モータ電子制御ユニット、５０バッテリ、５５バッテリ電子制御ユニット、７０ハイブリッド電子制御ユニット、１００冷房装置、１０１圧縮機、１０２凝縮器、１０３レシーバ、１０４第１膨張弁、１０５蒸発器、１０６ファン、１０７バイパスライン、１０８第２膨張弁、１１０空調電子制御ユニット、２００冷却系統、２０１冷却水ポンプ、２０２熱交換器、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

エンジンと、前記エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電機と、前記発電機と電力をやり取り可能なバッテリとを含む車両において、
前記発電機により発電される電力および前記バッテリからの電力の少なくとも何れか一方により駆動される圧縮機、凝縮器、および蒸発器を有し、車室内に冷風を供給する冷房装置と、
前記蒸発器と並列に配置されると共に前記冷房装置の冷媒を冷熱源として冷却液を冷却する熱交換器を有し、前記熱交換器を流通した冷却液により車載機器を冷却する冷却系統と、
前記蒸発器に流入する冷媒および前記熱交換器に流入する冷媒の流量を制御する流量制御手段と、
前記エンジンの運転中に該エンジンの出力パワーを高めることで燃費が向上する際に、前記出力パワーが高まると共に少なくとも前記出力パワーの増加分に相当する電力が発電されるように前記エンジンおよび前記発電機を制御し、かつ回転数が高まるように前記圧縮機を制御すると共に前記熱交換器に流入する冷媒の流量が増加するように前記流量制御手段を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする車両。