JP2020199988A - 車両の暖房装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両における乗員の温感快適性を確保しつつ、バッテリの消費電力を抑制する。【解決手段】車両１０の暖房装置１２は、車室空間９４に送風される空調用空気を加熱する空気加熱装置１８と、車室空間９４内の乗員身体と接するシート７０を加熱するシート加熱装置７４と、制御部とを備え、空気加熱装置１８の熱源とシート加熱装置７４の熱源７８にバッテリ９２から電力を供給する。制御部は、シート加熱装置７４の熱源７８がオフの場合に空気加熱装置１８の熱源へ供給する電力に比べて、シート加熱装置７４の熱源７８がオンの場合に空気加熱装置１８の熱源へ供給する電力を低くする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の暖房装置に関し、特に、車室内の乗員の温感を確保する暖房装置に関する。
従来、車両の暖房装置として空調装置が使用されており、空調装置は、車室内に送風される空調用空気を加熱する空気加熱装置を備える。また、車両の暖房装置として、シートやステアリングなどの乗員身体に接する部材を加熱する装置（以下、接部加熱装置とも言う）を備える車両も知られている。特許文献１には、シート加熱装置（当該文献内ではシートヒータと称する）が開示されている。
特開２０１７−１７８１２９号公報
空気加熱装置には、車両に搭載されたバッテリから熱源に電力が供給されることにより空調用空気を加熱するものがある。同様に、接部加熱装置は、車両に搭載されたバッテリから熱源に電力が供給されることにより乗員身体に接する部材を加熱する。このようなバッテリからの電力を用いる空気加熱装置と接部加熱装置を備えた暖房装置において、乗員の温感快適性を確保しつつ、バッテリの消費電力を抑制することが望まれている。
本発明の目的は、空気加熱装置と接部加熱装置のそれぞれの熱源にバッテリから電力を供給する車両の暖房装置において、乗員の温感快適性を確保しつつ、バッテリの消費電力を抑制することにある。
本発明の車両の暖房装置は、車室内に送風される空調用空気を加熱する空気加熱装置と、前記車室内の乗員身体に接する部材を加熱する接部加熱装置と、制御部と、を備え、前記空気加熱装置と前記接部加熱装置のそれぞれの熱源にバッテリから電力を供給し、前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源がオフの場合に前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力に比べて、前記接部加熱装置の熱源がオンの場合に前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする、ことを特徴とする。
この構成によれば、接部加熱装置の熱源がオンの場合には、接部加熱装置の熱源がオフの場合に比べて、空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くするので、接部加熱装置の熱源のオン／オフに基づいて空気加熱装置の熱源へ供給する電力が調整されない場合に比べて、バッテリの消費電力を抑制することができる。このように空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低下させると、車室内に送風される空調用空気の温度が低下して車室内温度も低下するが、接部加熱装置の熱源がオンになっているので乗員に対して入熱することができ、乗員の温感快適性を維持することができる。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源に供給する電力が高いほど、前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする、としてもよい。
この構成によれば、接部加熱装置の熱源に供給する電力が高い場合には、空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くするので、接部加熱装置の熱源に供給する電力に応じて空気加熱装置の熱源へ供給する電力を調整しない場合に比べて、バッテリの消費電力を抑制することができる。この構成の場合、接部加熱装置の熱源に供給する電力が高くなると、空気加熱装置の熱源へ供給する電力が低くなって、車室内に送風される空調用空気の温度が低下して車室内温度も低下するが、接部加熱装置の熱源に供給する電力が高くなっているので、乗員に対して多くの熱量を入熱することができ、乗員の温感快適性は維持される。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源がオフの場合に前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力に比べて、前記接部加熱装置の熱源がオンの場合に前記接部加熱装置の熱源と前記空気加熱装置の熱源のそれぞれへ供給する電力を合わせた合計電力を低くする、としてもよい。
この構成によれば、乗員が積極的に接部加熱装置の熱源をオンにすることにより、バッテリの消費電力を抑制することができる。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記制御部は、前記車両の外気温が高いほど、前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする、としてもよい。
この構成によれば、車両の外気温が高い場合には、空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くするので、車両の外気温に基づいて空気加熱装置の熱源へ供給する電力が調整されない場合に比べて、バッテリの消費電力を抑制することができる。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記空気加熱装置は、温水が供給されるヒータコアの周囲を前記空調用空気が通過することにより前記空調用空気を加熱する温水型加熱装置であり、前記温水型加熱装置の熱源は、水を加熱して前記温水を供給する水加熱ヒータである、としてもよい。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源がオフの場合の前記温水の水温に比べて、前記接部加熱装置の熱源がオンの場合の前記温水の水温が低くなるように、前記水加熱ヒータへ供給する電力を調整する、としてもよい。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記接部加熱装置は、乗員身体に接するシートを加熱するシート加熱装置である、としてもよい。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記接部加熱装置は、乗員の手が接するステアリングを加熱するステアリング加熱装置である、としてもよい。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記接部加熱装置は、乗員の足が接する床を加熱する床加熱装置である、としてもよい。
また、本発明の車両の暖房装置において、前記車両は、前記バッテリから電力が供給されることにより駆動する電動車両である、としてもよい。
本発明によれば、車両における乗員の温感快適性を確保しつつ、バッテリの消費電力を抑制することができる。
暖房装置が搭載された車両を模式的に示す図である。 暖房装置の構成を模式的に示す図である。 暖房装置の電気的構成を示すブロック図である。 空調装置の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 シートヒータのオフ時（ケース１）とオン時（ケース２）の暖房装置の消費エネルギーの一例を示す図である。 シートヒータの作動状態に応じた補正係数の一例を示す図である。 別の実施形態の暖房装置が搭載された車両を模式的に示す図である。 別の実施形態の暖房装置の電気的構成を示すブロック図である。 さらに別の実施形態の暖房装置が搭載された車両を模式的に示す図である。 さらに別の実施形態の暖房装置の電気的構成を示すブロック図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下で述べる構成は、説明のための例示であって、車両、空調装置、接部加熱装置の仕様等に合わせて適宜変更が可能である。全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、暖房装置１２が搭載された車両１０を模式的に示す図である。車両１０には３つ以上のシートが存在するが、図１には、そのうちの２つのシート７０,７１が描かれている。車両１０は、バッテリ９２からモータ（不図示）に電力が供給されることにより駆動する電気自動車である。
暖房装置１２は、車室空間９４へ空調用空気を送風する空調装置１４と、乗員が着座するシート７０，７１を加熱するシート加熱装置７４，７５（接部加熱装置とも言う）を含む。空調装置１４は、車両前方に配置されており、空調用空気を加熱する空気加熱装置１８を含む。シート加熱装置は、シート毎に設けられる。空気加熱装置１８の熱源（後述する水加熱ヒータ）と、シート加熱装置７４，７５の熱源（後述するシートヒータ７８，７９）は、バッテリ９２から電力が供給されて発熱する。
図２は、暖房装置１２の構成を模式的に示す図であり、図３は、暖房装置１２の電気的構成を示すブロック図である。図２では、複数のシートのうち運転席７０のみが描かれており、同様に、図３では、複数のシート加熱装置７４，７５のうち運転席７０のシート加熱装置７４のみが描かれている。
図２に示すように、空調装置１４は、送風空気の通風路を形成する空調ケース２０と、送風空気の冷却や除湿を行う冷却除湿装置１６と、送風空気の加熱を行う空気加熱装置１８を含む。
空調ケース２０は、一方側に内気吸入口２１及び外気吸入口２２が形成され、他方側に、車室内へ向かう空気が通過する複数の吹出口６０，６２，６４が形成される。内気吸入口２１は、車室内空気を空調ケース２０内へ取り込む空気入口であり、外気吸入口２２は、車両外部の空気を空調ケース２０内へ取り込む空気入口である。内気吸入口２１と外気吸入口２２に隣接して、内外気切替ドア２３が設けられる。内外気切替ドア２３は、サーボモータなどのアクチュエータによって駆動され、内気吸入口２１と外気吸入口２２との開度を変更する。内外気切替ドア２３より空気下流側にはブロワ３２が設けられる。ブロワ３２は、空調ケース２０内において車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機である。ブロワ３２は、吹出口６０，６２，６４から車室内に向けて吹き出される空調風の吹出風量を変更する機能を有する。
ブロワ３２よりも空気下流側には、冷却除湿装置の一部であるエバポレータ３６と、空気加熱装置１８の一部であるヒータコア５０が設けられる。エバポレータ３６は、空調ケース２０内を通過する空気を冷却し、除湿する機能を有し、ヒータコア５０は、空調ケース２０内を通過する空気を加熱する機能を有する。ヒータコア５０は、エバポレータ３６よりも空気下流側に設けられる。
空調ケース２０内には、エバポレータ３６を通過した空気のうち、ヒータコア５０を通過させる空気と、ヒータコア５０をバイパスさせる空気との比率を変化させるエアミックスドア２４が設けられる。エアミックスドア２４は、サーボモータなどのアクチュエータにより駆動される。
空調ケース２０の複数の吹出口６０，６２，６４のそれぞれには、吹出口ドア２６，２８，３０が設けられる。各吹出口ドア２６，２８，３０は、サーボモータなどのアクチュエータにより駆動され、各吹出口６０，６２，６４から吹き出す空調風の風量を変更する機能を有する。
次に、冷却除湿装置１６について説明する。冷却除湿装置１６は、エバポレータ３６の周囲を空気が通過することにより空気を冷却及び除湿する装置である。冷却除湿装置１６は、冷媒が循環する冷凍サイクル３４を有する。冷凍サイクル３４は、エバポレータ３６から流入した冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ３８と、コンプレッサ３８から吐出された冷媒を凝縮液化させるコンデンサ４２と、コンデンサ４２から流入した液冷媒を気液分離するレシーバタンク４４と、レシーバタンク４４より流入した液冷媒を断熱膨張させる膨張弁４６と、膨張弁４６より流入した気液二相状態の冷媒を蒸発気化させるエバポレータ３６を含む。エバポレータ３６には、モータ４０から回転動力が伝達される。エバポレータ３６の空気冷却能力は、モータ４０の回転数を変更することにより可変となっている。
次に、空気加熱装置１８について説明する。空気加熱装置１８は、ヒータコア５０の周囲を空気が通過することにより空気を加熱する装置である。空気加熱装置１８は、温水が循環する温水回路４８を有する。温水回路４８は、水（温水）を温水回路４８に循環させるための電動ウォータポンプ５４と、バッテリ９２から電力が供給されて、水を加熱する水加熱ヒータ５６と、水加熱ヒータ５６で生成された温水と送風空気との熱交換を行うヒータコア５０と、温水を一時的に溜めるリザーブタンク５２を含む。ヒータコア５０の空気加熱能力は、水加熱ヒータ５６に供給する電力を変更することにより可変となっている。
次に、空調装置１４の電気的構成について説明する。図３に示すように、空調装置１４は、空調ＥＣＵ６６（制御部とも言う）と空調操作パネル６８を含む。空調ＥＣＵ６６の内部には、図示は省略するが、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）などの機能を含んで構成されるマイクロコンピュータが設けられている。空調操作パネル６８は、例えば、液晶ディスプレイと複数のスイッチを含み、乗員により操作されて、空調装置１４のオン／オフや設定温度等を受け付ける。空調操作パネル６８は、空調ＥＣＵ６６と接続されており、乗員から受け付けた操作情報は空調ＥＣＵ６６へ入力される。
空調ＥＣＵ６６には、車室内温度を検出する内気温センサ１００、車両外部の温度（外気温）を検出する外気温センサ１０２、および日射量を検出する日射センサ１０４が接続されており、各センサ１００，１０２，１０４の検出値が入力される。また、空調ＥＣＵ６６には、空調ケース２０内に配置されたブロワ３２、冷却除湿装置１６のコンプレッサ３８を駆動するモータ４０のモータ駆動回路１１０、内外気切替ドア２３のアクチュエータ１１２、エアミックスドア２４のアクチュエータ１１４、および吹出口ドア２６，２８，３０のそれぞれのアクチュエータ１１６，１１８、１２０が接続され、空調ＥＣＵ６６は、これらの機器を制御する。
空気加熱装置１８は、温水回路４８を循環する温水の温度を検出する水温センサ５８を含む。空調ＥＣＵ６６には、水温センサ５８が接続され、その検出値が入力される。また、空調ＥＣＵ６６には、空気加熱装置１８の電動ウォータポンプ５４と水加熱ヒータ５６が接続され、空調ＥＣＵ６６は、これらの機器を制御する。詳細は後述するが、空調ＥＣＵ６６は、空気加熱装置１８の温水回路４８の目標水温を決定し、目標水温と温水回路４８の温水の実温度（水温センサ５８の検出値）の誤差が無くなるように、水加熱ヒータ５６へ供給する電力を調整し、水加熱ヒータ５６の発熱量を調整する。
次に、シート加熱装置７４について説明する。図２に示すように、シート加熱装置７４は、シート７０の座部と背もたれに配置されたシートヒータ７８を含む。また、図３に示すように、シート加熱装置７４は、シートＥＣＵ８２とシート操作パネル８６を含む。シートＥＣＵ８２の内部には、図示は省略するが、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）などの機能を含んで構成されるマイクロコンピュータが設けられている。シートＥＣＵ８２には、シート操作パネル８６とシートヒータ７８が接続されており、シートＥＣＵ８２は、シート操作パネル８６から入力される操作情報に基づいて、シートヒータ７８に供給する電力を変化させ、その発熱量を変化させる。また、シートＥＣＵ８２は、空調ＥＣＵ６６と接続されており、空調ＥＣＵ６６と情報のやりとりが可能となっている。
シート操作パネル８６は、乗員がシートヒータ７８を操作するための「ＯＦＦ」、「ＡＵＴＯ」、「Ｌｏｗ」、「Ｍｉｄ」、「Ｈｉｇｈ」のスイッチ９０を含む。シート操作パネル８６の「ＯＦＦ」のスイッチ９０が押下された際には、シートＥＣＵ８２は、シートヒータ７８への電力供給を停止（シートヒータ７８をオフ）し、シートヒータ７８の発熱を止める。一方、シート操作パネル８６の「ＡＵＴＯ」、「Ｌｏｗ」、「Ｍｉｄ」、「Ｈｉｇｈ」のスイッチ９０が押下された際には、シートヒータ７８への電力供給を行い（シートヒータ７８をオン）、シートヒータ７８を発熱させる。具体的には、シート操作パネル８６の「Ｌｏｗ」のスイッチ９０が押下された際には、シートＥＣＵ８２は、シートヒータ７８へ小さな電力を供給し、シートヒータ７８を低い発熱量で発熱させ、「Ｍｉｄ」のスイッチ９０が押下された際には、シートＥＣＵ８２は、「Ｌｏｗ」のスイッチ９０が押下された場合よりも大きな電力をシートヒータ７８へ供給し、シートヒータ７８を発熱させ、「Ｈｉｇｈ」のスイッチ９０が押下された際には、シートＥＣＵ８２は、「Ｍｉｄ」のスイッチ９０が押下された場合よりも大きな電力をシートヒータ７８へ供給し、シートヒータ７８を高い発熱量で発熱させる。
また、シート操作パネル８６の「ＡＵＴＯ」のスイッチ９０が押下された際には、シートＥＣＵ８２は、車室温度に応じて、シートヒータ７８へ供給する電力を変化させ、その発熱量を変化させる。この際、シートＥＣＵ８２は、例えば、空調ＥＣＵ６６を介して内気温センサ１００の検出値を車室温度として取得する。シートＥＣＵ８２は、車室温度に応じて、「Ｌｏｗ」、「Ｍｉｄ」、「Ｈｉｇｈ」のスイッチ９０が押下された際にシートヒータ７８へ供給する３段階の電力のうちのいずれかをシートヒータ７８へ適用する。具体的には、シートＥＣＵ８２は、車室温度が第１閾値より高い場合には、スイッチが「Ｌｏｗ」の際の電力でシートヒータ７８を作動させ（以下、シートヒータの作動状態が「Ｌｏｗ」と言う）、車室温度が第１閾値以下であり、かつ、第２閾値より高い場合には、スイッチが「Ｍｉｄ」の際の電力でシートヒータ７８を作動させ（以下、シートヒータの作動状態が「Ｍｉｄ」と言う）、車室温度が第２閾値以下である場合には、スイッチが「Ｈｉｇｈ」の際の電力でシートヒータ７８を作動させる（以下、シートヒータの作動状態が「Ｈｉｇｈ」と言う）。
次に、空調装置１４の制御処理について説明する。図４は、空調装置１４の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４のフローは、空調ＥＣＵ６６（制御部）が所定周期で実行する。本実施形態では、空調装置１４の空気加熱装置１８の水加熱ヒータ５６が、運転席のシートヒータ７８のオン／オフにしたがって制御される点に特徴があり、以下、図４のフローを参照しながらそれについて詳しく説明する。
まず、図４のＳ１００で、空調ＥＣＵ６６は、空調装置１４がオンにされているかを確認する。空調装置１４がオフの場合（Ｓ１００：Ｎｏ）には、この周期の処理を終了する。一方、空調装置１４がオンの場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）には、Ｓ１０２に進む。
Ｓ１０２で、空調ＥＣＵ６６は、空調ケース２０の吹出口６０，６２，６４から吹き出す空調空気の目標温度である目標吹出温度（ＴＡＯとも言う）を算出する。ＴＡＯの算出に際し、まず、空調ＥＣＵ６６は、空調操作パネル６８を介して乗員から設定された設定温度Ｔｓｅｔと、内気温センサ１００の検出値である車室内温度Ｔｒと、外気温センサ１０２の検出値である外気温Ｔａｍと、日射センサ１０４の検出値である日射量Ｔｓを取得する。そして、空調ＥＣＵ６６は、例えば、以下の数式１を用いてＴＡＯを算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
・・・（１）
数式１において、Ｋｓｅｔ，Ｋｒ，ＫａｍおよびＫｓはゲインであり、Ｃは全体にかかる補正用の定数である。Ｋｓｅｔ，Ｋｒ，Ｋａｍ，ＫｓおよびＣは、例えば、空調ＥＣＵ６６のメモリに予め記憶しておく。
次に、Ｓ１０４で、空調ＥＣＵ６６は、ＴＡＯに基づいてブロワ３２の風量を決定し、決定された風量となるようにブロワ３２を制御する。そして、Ｓ１０６で、空調ＥＣＵ６６は、ＴＡＯに基づいて内外気切替ドア２３とエアミックスドア２４のそれぞれの開度を決定し、決定された開度となるように内外気切替ドア２３のアクチュエータ１１２と、エアミックスドア２４のアクチュエータ１１４を制御する。例えば、冬季に、車室内温度に比べて目標吹出温度（ＴＡＯ）が非常に高い場合には、図２に示すように、エバポレータ３６を通過した空気のほぼ全てがヒータコア５０を通過するようにエアミックスドア２４の開度が制御される。
次に、Ｓ１０８で、空調ＥＣＵ６６は、ＴＡＯに基づいて冷却除湿装置１６のコンプレッサ３８を回転駆動するモータ４０の回転数を決定し、決定された回転数となるようにモータ４０のモータ駆動回路１１０を制御する。
次に、Ｓ１１０で、空調ＥＣＵ６６は、ＴＡＯに基づいて空気加熱装置１８の温水の目標水温Ｔｇｗを決定する。例えば、空調ＥＣＵ６６のメモリに、ＴＡＯとＴｇｗを関連付けたマップを予め記憶しておき、空調ＥＣＵ６６は、当該マップを参照することによりＴＡＯからＴｇｗを決定する。または、空調ＥＣＵ６６は、ＴＡＯを用いて所定の演算を行うことによりＴｇｗを算出する。ここで、Ｔｇｗは、ＴＡＯが高くなるほど、高い値となるように決定される。
次に、Ｓ１１２で、空調ＥＣＵ６６は、運転席のシート加熱装置７４のシートＥＣＵ８２から、運転席のシートヒータ７８のオン／オフの情報を取得する。そして、シートヒータ７８がオフの場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）には、空調ＥＣＵ６６は、Ｓ１１０で決定された目標水温Ｔｇｗと、空気加熱装置１８の温水回路４８の温水の実温度Ｔａｗ（水温センサ５８の検出値）の誤差が無くなるように、水加熱ヒータ５６へ供給する電力を制御し、その発熱量を制御する。そして、この周期の処理を終了する。
一方、運転席のシートヒータ７８がオンの場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）には、Ｓ１１４へ進む。Ｓ１１４で、空調ＥＣＵ６６は、Ｓ１１０で決定された目標水温Ｔｇｗを低下させるようにそれを補正する。空調ＥＣＵ６６は、例えば、以下の数式２を用いてＴｇｗを補正する。
Ｔｇｗ＝Ｋｇｗ×Ｔｇｗ ・・・（２）
数式２において、Ｋｇｗは１．０未満の補正係数であり、例えば、空調ＥＣＵ６６のメモリに予め記憶しておく。そして、空調ＥＣＵ６６は、Ｓ１１４で補正された目標水温Ｔｇｗと、空気加熱装置１８の温水回路４８の温水の実温度Ｔａｗ（水温センサ５８の検出値）の誤差が無くなるように、水加熱ヒータ５６へ供給する電力を制御し、その発熱量を制御する。ここで、シートヒータ７８がオフの場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）の目標水温Ｔｇｗに比べて、シートヒータ７８がオンの場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）の場合の目標水温Ｔｇｗは低く補正されているため、空調ＥＣＵ６６は、シートヒータ７８がオフの場合に水加熱ヒータ５６へ供給する電力に比べて、シートヒータ７８がオンの場合に水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低くすることになる。以上説明した図４のフローの処理を、空調ＥＣＵ６６は、所定周期で繰り返し実行する。
次に、以上説明した本実施形態の暖房装置１２の作用効果について説明する。
以上説明した本実施形態の暖房装置１２によれば、運転席のシート加熱装置７４（接部加熱装置）のシートヒータ７８（熱源）がオンの場合には、シートヒータ７８がオフの場合に比べて、空気加熱装置１８の水加熱ヒータ５６（熱源）へ供給する電力を低くするので、シートヒータ７８のオン／オフに基づいて空気加熱装置１８の水加熱ヒータ５６へ供給する電力を調整しない場合に比べて、バッテリ９２の消費電力を抑制することができる。本実施形態の車両１０（電気自動車）はバッテリ９２により駆動されるので、バッテリ９２の消費電力が抑制された分、車両の航続距離を長くすることができる。すなわち、１回のバッテリ充電に対する車両１０の航続可能距離を長くする（燃費性能を向上する）ことができる。
図５は、本実施形態において、シートヒータ７８をオフにして空調装置１４を一定時間動作させたときの水加熱ヒータ５６の消費エネルギー（ケース１）と、シートヒータ７８をオンにして空調装置１４をケース１と同じ時間動作させたときの水加熱ヒータ５６とシートヒータ７８の消費エネルギー（ケース２）の一例を示すグラフである。図５において、Ａは水加熱ヒータ５６の消費エネルギーを示しており、Ｂはシートヒータ７８の消費エネルギーを示している。図５に示すように、水加熱ヒータ５６は、広い車室空間９４（図１参照）を暖めるため、その消費エネルギー（熱量）は、乗員に密接して配置されるシートヒータ７９の消費エネルギー（熱量）に比べて、はるかに大きい。図５のケース２を見れば分かるように、本実施形態の暖房装置１２を採用して、シートヒータ７８がオンの場合に水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低くし、その消費エネルギーを低くすることは、バッテリ９２の電気エネルギーの節約に大きく貢献する。
一方、このように水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低下させると、車室内に送風される空調用空気の温度が低下し、車室内温度も低下するが、シートヒータ７８がオンになっているので乗員に対して入熱することができ、乗員の温感快適性を維持することが可能である。このように、本実施形態の暖房装置１２によれば、乗員の温感快適性を確保しつつ、バッテリ９２の消費電力を抑制することが可能である。
なお、本実施形態の暖房装置１２において、空調ＥＣＵ６６は、シートヒータ７８がオフの場合に水加熱ヒータ５６へ供給する電力に比べて、シートヒータ７８がオンの場合にシートヒータ７８と水加熱ヒータ５６のそれぞれへ供給する電力を合わせた合計電力が低くなるように、目標水温を補正（図４のＳ１１４）することが好ましい。このようにすれば、乗員が積極的にシートヒータ７８をオンにすることにより、バッテリ９２の消費電力を抑制することができる。
また、本実施形態の暖房装置１２によれば、空調ＥＣＵ６６は、車両の外気温Ｔａｍが高いほど、目標吹出温度（ＴＡＯ）を低くし（上記数式１を参照）、ＴＡＯが低くなるほど空気加熱装置１８の目標水温Ｔｇｗを低くする（図４のＳ１１０）。すなわち、空調ＥＣＵ６６は、車両の外気温Ｔａｍが高いほど、空気加熱装置１８の水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低くする。したがって、車両の外気温に基づいて水加熱ヒータ５６へ供給する電力を調整しない場合に比べて、バッテリ９２の消費電力を抑制することができる。
次に、変形例について説明する。以上説明した実施形態の暖房装置１２は、シートヒータ７８がオンになっている場合に、空調ＥＣＵ６６が、シートヒータ７８に供給されている電力の大小に関係なく、目標水温Ｔｇｗに対して一定の補正を行った（図４のＳ１１４）。しかし、空調ＥＣＵ６６は、シートヒータ７８に供給されている電力が高いほど、目標水温Ｔｇｗが低くなるように目標水温Ｔｇｗの補正を行ってもよい。例えば、上記した数式２の補正係数Ｋｇｗを、図６に示すように、シートヒータ７８の作動状態が「Ｌｏｗ」、「Ｍｉｄ」、「Ｈｉｇｈ」と変化するに従って、小さくする。シートヒータ７８に供給する電力が高いほど、目標水温Ｔｇｗを低くするので、シートヒータ７８に供給する電力が高いほど、水加熱ヒータ５６へ供給する電力も低くすることになる。この構成によれば、シートヒータ７８に供給する電力がより高い場合には、水加熱ヒータ５６へ供給する電力をより低くするので、シートヒータ７８に供給する電力に応じて水加熱ヒータ５６へ供給する電力を調整しない場合に比べて、バッテリ９２の消費電力を効果的に抑制することができる。この構成の場合、シートヒータ７８に供給する電力が高くなると、水加熱ヒータ５６へ供給する電力が低くなって、車室内に送風される空調用空気の温度が低下して車室内温度も低下するが、シートヒータ７８に供給する電力が高くなっているので、乗員に対して多くの熱量を入熱することができ、乗員の温感快適性は維持される。
また、以上説明した実施形態の暖房装置１２は、運転席のシートヒータ７８の作動状態にしたがって、水加熱ヒータ５６に供給する電力を変更するものであった。しかし、運転席以外のシートのシートヒータの作動状態にしたがって、水加熱ヒータ５６に供給する電力を変更するものであってもよい。例えば、助手席のシートヒータの作動状態にしたがって、水加熱ヒータ５６に供給する電力を変更してもよい。または、例えば、後部シート７１（図１参照）のシートヒータ７９の作動状態にしたがって、水加熱ヒータ５６に供給する電力を変更してもよい。また、別の実施形態として、例えば、予め定められた数以上のシートのシートヒータがオンの場合にだけ、空気加熱装置１８の目標水温を低く補正して、水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低減するようにしてもよい。
また、以上説明した実施形態の空気加熱装置１８は、温水が供給されるヒータコア５０の周囲を空気が通過することで空気を加熱する装置（温水型加熱装置と言う）であった。しかし、空気加熱装置１８は温水型加熱装置に限定されるものではない。例えば、空気加熱装置１８は、バッテリ９２から電力が供給されることで発熱する通電発熱素子の周囲を空気が通過することで空気を加熱する装置（素子型加熱装置とも言う）であってもよい。この場合、シートヒータ７８がオンの場合には、シートヒータ７８がオフの場合に比べて、通電発熱素子へ供給する電力Ｐｅを低くする。これは、例えば、空調ＥＣＵ６６が、予め求めた通電発熱素子への供給電力Ｐｅを低下させるように補正することにより行う。空調ＥＣＵ６６は、例えば、以下の数式３を用いてＰｅを補正する。
Ｐｅ＝Ｋｅ×Ｐｅ ・・・（３）
数式３において、Ｋｅは１．０未満の補正係数である。なお、Ｋｅは、図６に示すＫｇｗと同様に、シートヒータの作動状態が「Ｌｏｗ」、「Ｍｉｄ」、「Ｈｉｇｈ」と変化するに従って、小さくなるようにしてもよい。
また、以上説明した実施形態の暖房装置１２が搭載された車両１０は、電気自動車であった。しかし、車両１０は電気自動車に限定されるものではない。例えば、車両１０は、バッテリ９２から電力が供給されるモータと、エンジンにより駆動するハイブリッド車両（プラグインハイブリッド車両を含む）であってもよい。なお、電気自動車とハイブリッド車両を、電動車両と言うことができる。また、車両１０は、モータではなくエンジンで常に駆動するエンジン車両であってもよい。例えば、エンジン車両やハイブリッド車両において、エンジン冷却水を用いた空気加熱装置（主加熱装置）に加えて、上記したバッテリ９２駆動の温水型加熱装置などの空気加熱装置を補助加熱装置として設ける構成が考えられる。このような車両において、シートヒータの作動状態にしたがって補助加熱装置へ供給する電力を変更すれば、車両に搭載されたバッテリ９２の消費電力を削減することができる。また、バッテリ９２の放電量が減って、バッテリ９２の劣化が抑制され得る。
また、以上説明した実施形態では、乗員身体に接する部材を加熱する装置（接部加熱装置）は、シート加熱装置７４であった。しかし、接部加熱装置は、シート加熱装置７４に限定されるものではない。例えば、接部加熱装置は、図７に示すようなステアリング加熱装置２０２であってもよい。また、例えば、接部加熱装置は、図９に示すような床加熱装置３０２（床暖房装置とも言う）であってもよい。なお、本明細書における「乗員身体に接する部材」とは、乗員の肌に直接、接する部材、または、洋服や靴などを介して間接的に乗員に接する部材を意味する。
ここで、接部加熱装置がステアリング加熱装置２０２である暖房装置１２の実施形態について簡単に説明する。図７は、以上で説明した図１に相当する図であり、図１との違いは、シートヒータにバッテリ９２から電力を供給するのではなく、ステアリング２００に配置されたステアリングヒータ２０４にバッテリ９２から電力を供給する点である。また、図８は、以上で説明した図３に相当する図であり、図３との違いは、シート加熱装置７４が設けられているのではなく、ステアリング加熱装置２０２が設けられている点である。図８に示すように、ステアリング加熱装置２０２は、ステアリングヒータ２０４と、ステアリングＥＣＵ２０６と、ステアリング操作パネル２０８を含む。ステアリングＥＣＵ２０６は、上記したシートＥＣＵ８２（図３参照）と同様の構成と機能を有し、ステアリング操作パネル２０８は、上記したシート操作パネル８６と同様の構成と機能を有する。
ステアリングＥＣＵ２０６は、ステアリング操作パネル２０８から入力される操作情報に基づいて、ステアリングヒータ２０４に供給する電力を変化させ、ステアリングヒータ２０４の発熱量を変化させる。また、ステアリングＥＣＵ２０６は、空調ＥＣＵ６６と接続されており、空調ＥＣＵ６６と情報のやりとりが可能となっている。
この構成の暖房装置１２において、空調ＥＣＵ６６は、上記した図４のフローと同様の制御処理を行う。この際、図４のフローのＳ１１２の「シートヒータがＯＮか否か」の確認に代えて、「ステアリングヒータがＯＮか否か」の確認を行う。
この構成の暖房装置１２においても、ステアリング加熱装置２０２（接部加熱装置）のステアリングヒータ２０４（熱源）がオンの場合には、ステアリング加熱装置２０２のステアリングヒータ２０４がオフの場合に比べて、空気加熱装置１８の水加熱ヒータ５６（熱源）へ供給する電力を低くするので、バッテリ９２の消費電力を抑制することができる。このように水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低下させると、車室内に送風される空調用空気の温度が低下して車室内温度も低下するが、ステアリングヒータ２０４がオンになっているので乗員に対して入熱することができ、乗員の温感快適性を維持することが可能である。
次に、接部加熱装置が床加熱装置３０２である暖房装置１２の実施形態について簡単に説明する。図９は、以上で説明した図１に相当する図であり、図１との違いは、シートヒータにバッテリ９２から電力を供給するのではなく、床３００の下に配置された床ヒータ３０４にバッテリ９２から電力を供給する点である。また、図１０は、以上で説明した図３に相当する図であり、図３との違いは、シート加熱装置７４が設けられているのではなく、床加熱装置３０２が設けられている点である。図１０に示すように、床加熱装置３０２は、床ヒータ３０４と、床ＥＣＵ３０６と、床操作パネル３０８を含む。床ＥＣＵ３０６は、上記したシートＥＣＵ８２（図３参照）と同様の構成と機能を有し、床操作パネル３０８は、上記したシート操作パネル８６と同様の構成と機能を有する。
床ＥＣＵ３０６は、床操作パネル３０８から入力される操作情報に基づいて、床ヒータ３０４に供給する電力を変化させ、床ヒータ３０４の発熱量を変化させる。また、床ＥＣＵ３０６は、空調ＥＣＵ６６と接続されており、空調ＥＣＵ６６と情報のやりとりが可能となっている。
この構成の暖房装置１２において、空調ＥＣＵ６６は、上記した図４のフローと同様の制御処理を行う。この際、図４のフローのＳ１１２の「シートヒータがＯＮか否か」の確認に代えて、「床ヒータがＯＮか否か」の確認を行う。
この構成の暖房装置１２においても、床加熱装置３０２（接部加熱装置）の床ヒータ３０４（熱源）がオンの場合には、床加熱装置３０２の床ヒータ３０４がオフの場合に比べて、空気加熱装置１８の水加熱ヒータ５６（熱源）へ供給する電力を低くするので、バッテリ９２の消費電力を抑制することができる。このように水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低下させると、車室内に送風される空調用空気の温度が低下して車室内温度も低下するが、床ヒータ３０４がオンになっているので乗員に対して入熱することができ、乗員の温感快適性を維持することが可能である。
なお、以上説明した図１、７，９の車両１０は、シート加熱装置、ステアリング加熱装置、および床加熱装置（床暖房装置）が選択的に設けられた車両１０であったが、これらを組み合わせて設けた車両１０であってもよい。この場合、例えば、予め定められた数以上の接部加熱装置がオンの場合にだけ、空気加熱装置１８の目標水温を低く補正して、水加熱ヒータ５６へ供給する電力を低減するようにしてもよい。
また、以上説明した暖房装置１２は、車両に搭載されたものであった。しかし、暖房装置１２は、車両以外の移動体に搭載されてもよい。例えば、航空機に、以上で説明した構成の暖房装置１２を搭載する。この場合、例えば、航空機の客室に設けられたシート加熱装置や床加熱装置等の接部加熱装置の熱源がオンの場合には、接部加熱装置の熱源がオフの場合に比べて、客室に空調空気を送風する空調装置の空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする。また、例えば、電車に、以上で説明した構成の暖房装置１２を搭載する。この場合、例えば、電車内に設けられたシート加熱装置や床加熱装置等の接部加熱装置の熱源がオンの場合には、接部加熱装置の熱源がオフの場合に比べて、電車内に空調空気を送風する空調装置の空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする。なお、移動体とは、車両、航空機、電車に限定されるものではなく、人や動物などを乗せて移動する様々な形態の乗り物が含まれる。
１０ 車両、１２ 暖房装置、１４ 空調装置、１６ 冷却除湿装置、１８ 空気加熱装置、２０ 空調ケース、２１ 内気吸入口、２２ 外気吸入口、２３ 内外気切替ドア、２４ エアミックスドア、２６，２８，３０ 吹出口ドア、３２ ブロワ、３４ 冷凍サイクル、３６ エバポレータ、３８ コンプレッサ、４０ モータ、４２ コンデンサ、４４ レシーバタンク、４６ 膨張弁、４８ 温水回路、５０ ヒータコア、５２ リザーブタンク、５４ 電動ウォータポンプ、５６ 水加熱ヒータ（熱源）、５８ 水温センサ、６０，６２，６４ 吹出口、６６ 空調ＥＣＵ（制御部）、６８ 空調操作パネル、７０ シート（運転席）、７１ シート、７４，７５ シート加熱装置（接部加熱装置）、７８，７９ シートヒータ（熱源）、８２ シートＥＣＵ、８６ シート操作パネル、９０ スイッチ、９２ バッテリ、９４ 車室空間、１００ 内気温センサ、１０２ 外気温センサ、１０４ 日射センサ、１１０ モータ駆動回路、１１２，１１４，１１６，１１８，１２０ アクチュエータ、２００ ステアリング、２０２ ステアリング加熱装置（接部加熱装置）、２０４ ステアリングヒータ（熱源）、２０６ ステアリングＥＣＵ、２０８ ステアリング操作パネル、２１０ スイッチ、３００ 床、３０２ 床加熱装置（床暖房装置，接部加熱装置）、３０４ 床ヒータ（熱源）、３０６ 床ＥＣＵ、３０８ 床操作パネル、３１０ スイッチ。

Claims (10)

  1. 車両の暖房装置であって、
    車室内に送風される空調用空気を加熱する空気加熱装置と、
    前記車室内の乗員身体に接する部材を加熱する接部加熱装置と、
    制御部と、を備え、
    前記空気加熱装置と前記接部加熱装置のそれぞれの熱源にバッテリから電力を供給し、
    前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源がオフの場合に前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力に比べて、前記接部加熱装置の熱源がオンの場合に前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  2. 請求項１に記載の車両の暖房装置において、
    前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源に供給する電力が高いほど、前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  3. 請求項１または２に記載の車両の暖房装置において、
    前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源がオフの場合に前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力に比べて、前記接部加熱装置の熱源がオンの場合に前記接部加熱装置の熱源と前記空気加熱装置の熱源のそれぞれへ供給する電力を合わせた合計電力を低くする、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の暖房装置において、
    前記制御部は、前記車両の外気温が高いほど、前記空気加熱装置の熱源へ供給する電力を低くする、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の車両の暖房装置において、
    前記空気加熱装置は、温水が供給されるヒータコアの周囲を前記空調用空気が通過することにより前記空調用空気を加熱する温水型加熱装置であり、
    前記温水型加熱装置の熱源は、水を加熱して前記温水を供給する水加熱ヒータである、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  6. 請求項５に記載の暖房装置において、
    前記制御部は、前記接部加熱装置の熱源がオフの場合の前記温水の水温に比べて、前記接部加熱装置の熱源がオンの場合の前記温水の水温が低くなるように、前記水加熱ヒータへ供給する電力を調整する、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の車両の暖房装置において、
    前記接部加熱装置は、乗員身体に接するシートを加熱するシート加熱装置である、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の車両の暖房装置において、
    前記接部加熱装置は、乗員の手が接するステアリングを加熱するステアリング加熱装置である、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  9. 請求項１から６のいずれか一項に記載の車両の暖房装置において、
    前記接部加熱装置は、乗員の足が接する床を加熱する床加熱装置である、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の車両の暖房装置において、
    前記車両は、前記バッテリから電力が供給されることにより駆動する電動車両である、
    ことを特徴とする車両の暖房装置。
JP2019110222A 2019-06-13 2019-06-13 車両の暖房装置 Pending JP2020199988A (ja)

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