JP2023037325A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、使用者が車両に乗車する前に車室内を空調するプレ空調機能を有する車両用空調装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a vehicle air conditioner having a pre-air conditioning function for air conditioning a vehicle interior before a user gets into the vehicle.
使用者が車両に乗車する前に予め車室内の空調を行なうプレ空調が知られている。プレ空調で、フロントガラスの曇りを晴らすためのデフロスタや車室内を事前に温めておく暖房を作動させることができる。 BACKGROUND ART Pre-air conditioning is known in which the interior of a vehicle is air-conditioned before a user gets into the vehicle. With pre-air conditioning, it is possible to operate the defroster to clear the fog on the windshield and the heater to warm the cabin in advance.
バッテリの電力を走行源とする電気自動車やハイブリッド自動車などの車両では、プレ空調に用いられる空調装置の消費電力は、バッテリや、バッテリを充電するために車両に接続された車両外部の電源(外部電源)などから供給される。 In vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles that use battery power as a driving source, the power consumption of the air conditioner used for pre-air conditioning depends on the battery and the external power source connected to the vehicle to charge the battery (external power source). power supply).
特許文献1には、使用者の乗車前にプレ空調を行う車両用空調装置が記載されている。 Patent Literature 1 describes a vehicle air conditioner that performs pre-air conditioning before a user gets in the vehicle.
バッテリの充電中は、使用者は車両に直ぐに乗車しないと考えられる。バッテリーの充電終了までに長く時間がかかる場合に、プレ空調が実行された場合、使用者は車両に直ぐに乗車しないにもかかわらず、空調用の圧縮機が高回転で回ることがあり、消費電力が増大し、無駄に電力を消費してしまうという課題がある。 It is assumed that the user will not immediately enter the vehicle while the battery is charging. When pre-air conditioning is executed when it takes a long time to finish charging the battery, the compressor for air conditioning may rotate at high speed even though the user does not get in the vehicle immediately, resulting in power consumption. increases, resulting in wasteful power consumption.
本開示の目的は、バッテリの充電中にプレ空調を実行する場合において、バッテリの充電終了までの時間が長い場合、エネルギー消費効率が高い回転数で圧縮機を回転させることで、圧縮機の消費電力を抑制し、無駄に電力が消費されることを防止できる車両用空調装置を提供することである。 The purpose of the present disclosure is to reduce the consumption of the compressor by rotating the compressor at a rotation speed with high energy consumption efficiency when pre-air conditioning is performed while the battery is being charged and the time until the end of battery charging is long. To provide a vehicle air conditioner capable of suppressing electric power and preventing wasteful consumption of electric power.
本開示に係る車両用空調装置は、使用者が車両に乗車する前に車室内を空調するプレ空調機能を有し、車両用バッテリーを充電中に、プレ空調を実行するとき、バッテリーの充電終了までの時間が所定時間以上の場合には、空調用の圧縮機の回転数を、圧縮機のエネルギー消費効率が最大となる回転数を上限値としてプレ空調を実行することを特徴とする。 A vehicle air conditioner according to the present disclosure has a pre-air-conditioning function for air-conditioning the interior of a vehicle before a user gets into the vehicle. When the time until the air conditioning is equal to or longer than a predetermined time, pre-air conditioning is performed with the rotation speed of the air conditioning compressor set to the upper limit value at which the energy consumption efficiency of the compressor is maximized.
本開示に係る車両用空調装置は、プレ空調を実行中に、車両用バッテリーを充電するとき、バッテリの充電終了までの時間が長い場合には、プレ空調用の圧縮機の回転数をエネルギー消費効率が最大となる回転数を上限値としてプレ空調を行うようにしたので、圧縮機の消費電力を抑制し、無駄に電力が消費されることを防止できる。 In the vehicle air conditioner according to the present disclosure, when charging the vehicle battery while pre-air conditioning is being performed, if it takes a long time to finish charging the battery, the number of rotations of the compressor for pre-air conditioning is reduced to energy consumption. Since the pre-air conditioning is performed with the number of revolutions at which the efficiency is maximized as the upper limit value, the power consumption of the compressor can be suppressed and wasteful power consumption can be prevented.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。また、以下で説明する実施形態および変形例の構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, specific shapes, materials, directions, numerical values, etc. are examples for facilitating understanding of the present disclosure, and can be changed as appropriate according to usage, purpose, specifications, and the like. In addition, it is assumed from the beginning to selectively combine the constituent elements of the embodiments and modifications described below.
図1は、実施形態に係る車両10の構成図である。車両10は、バッテリー30から供給される電力によって図示しないモータを駆動し、モータを動力として走行する電動車両である。バッテリー30は、車両10の各部装置への電力供給源としても動作する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a
本実施形態に係る車両10は、車両用空調装置20、バッテリー30、充電ポート40、充電制御ECU50、DCM60を有している。
A
車両用空調装置20は、冷媒の圧縮、膨張と熱交換を組み合わせたヒートポンプの原理を応用して、車室内の空調を行なう装置である。車両用空調装置20は、空調制御を行うエアコンECU21と、冷媒の圧縮を行う圧縮機26と、熱交換器としての蒸発器27、凝縮器28、及び膨張弁29を有しており(図2参照)、エアコンECU21によって制御される。圧縮機26等の各機器はバッテリー30より電力を供給される。
The
充電ポート40には、充電コネクタ120が接続され、充電ケーブル110を介して、外部電源100からの電力が供給される。
A
充電装置41は、充電ポート40とバッテリー30との間に接続され、外部電源100から供給される交流電力を直流電力に変換し、バッテリー30を充電する。
The
充電制御ECU50は、バッテリー30の充電状態を監視する機能を有する。本実施形態において、充電制御ECU50は、充電ポート40の状態を検出し、バッテリー30が充電中か否かの判定を行う充電判定部51と、充電装置41とバッテリー30の状態を検出し、バッテリー30の充電終了までの時間を判定する充電時間判定部52を有している。充電判定部51と充電時間判定部52の判定結果は、エアコンECU21に送信される。
The
DCM(Data Communication Module)60は、車両外部と無線通信可能な通信機である。本実施形態においては、使用者のスマートフォン70からプレ空調の作動指示を受信し、プレ空調の作動指示をエアコンECU21に送信する機能を有する。
A DCM (Data Communication Module) 60 is a communication device capable of wireless communication with the outside of the vehicle. This embodiment has a function of receiving a pre-air conditioning operation instruction from the
ここで、エアコンECU21、充電制御ECU50等のECU(Electronic Control Unit)は、図示しないCPU(Central Processing Unit)及びメモリを内蔵している。ECUは、当該メモリに記憶している情報や図示しない各種センサからの情報に基づいて車両10の各機器を制御する役割を有している。本実施形態において、エアコンECU21と充電制御ECU50のみを図示している。車両10にはこれら以外の機能を有するECUも搭載されているが省略している。
Here, ECUs (Electronic Control Units) such as the
使用者は、車両に乗車する前に、スマートフォン70を操作して車両10のプレ空調を行なうことができる。
The user can operate the
次に本実施形態の車両用空調装置20におけるプレ空調制御について説明する。
Next, the pre-air conditioning control in the
図2は、車両用空調装置20の構成を示している。車両用空調装置20は、空調制御を実行するエアコンECU21と、エアコンECU21が制御する圧縮機26等の機器から構成されている。
FIG. 2 shows the configuration of the
エアコンECU21は、プレ空調実行部22、温度判定部23、通常制御部24と省エネ制御部25を有している。これらの各部は、エアコンECU21に内蔵されたメモリに記憶されたプログラムによって実現され、CPUによって実行される。
The air conditioner ECU 21 has a pre-air
エアコンECU21は、空調制御を実行するための各種のデータを受信する。エアコンECU21は、DCM60からプレ空調の作動指示を受信する。更に、エアコンECU21は、充電制御ECU50からバッテリーの充電情報を受信し、温度センサ80から、車室内温度、車外温度を受信する。エアコンECU21は、これらの受信データを基にエアコンECU21が備える各部の処理によって、プレ空調を実行する。
The air conditioner ECU 21 receives various data for executing air conditioning control. The air conditioner ECU 21 receives an operation instruction for pre-air conditioning from the
プレ空調実行部22は、プレ空調の実行と停止を行う。具体的には、DCM60からのプレ空調の作動指示を受けて、プレ空調を実行する。プレ空調の停止の条件は、本開示では限定しないが、例えば、プレ空調の実行時間が、一定時間以上経過した場合には、プレ空調を停止するように構成される。
The pre-air
温度判定部23は、温度センサ80より車室内温度及び車外温度を判定する。温度の判定結果は、後述の圧縮機26の制御、具体的には圧縮機26の回転数の決定に使用される。
The
エアコンECU21は、充電制御ECU50から受信したバッテリー30の充電情報によって、通常制御部24と省エネ制御部25を切り替えて制御を行う。具体的には、圧縮機26の回転数の制御を切り替える。
The air conditioner ECU 21 performs control by switching between the
充電制御ECU50からバッテリー30が充電中でないとの情報を受信した場合には、通常制御部24によって圧縮機26の回転数を決定し制御する。一方、充電制御ECU50からバッテリー30が充電中で、充電終了までの時間が所定時間より長いとの情報を受信した場合には、省エネ制御部25によって圧縮機26の回転数を決定し制御する。
When information is received from the
通常制御部24は、車室内温度がプレ空調の目標設定温度となるように圧縮機26の回転数を決定する。車室内温度と目標設定温度の差が大きい場合には、圧縮機26は最大パワー(最大回転数)で回転することになる。
The
ここで、圧縮機26は、冷媒を高温・高圧に圧縮する装置である。圧縮機26はモータで駆動されており、高速に回転するほど、高い熱交換が可能になる。一方、圧縮機26のエネルギー消費効率は、圧縮機26に固有の回転数T0で最大値COPmaxとなり、回転数T0の前後でエネルギー消費効率は低下する傾向がある(図3参照)。従って、車室内温度と目標設定温度の温度差が大きい場合や、デフロスターモード設定がされた場合は、通常制御部24による制御では、回転数T0より大きい回転数でプレ空調を実行されることとなり、エネルギー消費効率が低くなる。
Here, the
バッテリーを充電する場合、通常は満充電になった後、車両を使用する。従って、バッテリーの充電終了までに時間がかかる場合、使用者は暫く車両に乗車しないと考えられる。この場合に、車両が使用されないにもかかわらず、通常制御部24によりプレ空調が実行されると、回転数T0よりも大きい回転数で圧縮機26が動作されることがあり、消費電力が無駄に消費されてしまう可能性がある。更に、充電電力がプレ空調に使われる場合、充電終了までの時間も長くなってしまう。
When charging the battery, the vehicle is normally used after it is fully charged. Therefore, if it takes a long time to finish charging the battery, it is considered that the user will not get into the vehicle for a while. In this case, if pre-air conditioning is performed by the
本実施形態の車両用空調装置20においては、先述したように、バッテリー30が充電中で、充電終了までの時間が所定時間より長いと判定した場合には、省エネ制御部25によって圧縮機26の回転数を決定し制御する。具体的には、省エネ制御部25は、圧縮機26に固有のエネルギー消費効率が最大となる回転数T0を上限値として動作するように回転数を決定する。より具体的には、バッテリー30の充電終了までの時間が所定時間未満の場合と比較して圧縮機26の回転数の上限値を下げるように制御を行う。充電終了までの時間が長い状況は、プレ空調で急速に車室内温度を目標設定温度に調整する必要がないので、省エネ制御部25によって圧縮機26を制御することで、プレ空調による消費電力を低減することができる。
In the
バッテリー30の充電状態の検知は以下のように行われる。バッテリー30が充電中であるか否かは、充電ポート40の状態を充電制御ECU50の充電判定部51が監視することで検出される。充電制御ECU50の充電時間判定部52は、バッテリー30の充電終了までの時間を充電装置41の充電量とバッテリー30のバッテリー残量から算出する。算出されたバッテリー30の充電終了までの時間は、エアコンECU21に送信される。
Detection of the state of charge of the
充電制御ECU50からバッテリー30の充電終了までの時間を受信したエアコンECU21は、充電終了までの時間が、所定時間以上の場合は、省エネ制御部25によって、圧縮機26の回転数をエネルギー消費効率が最大となる回転数T0を上限値としてプレ空調を実行する。これによって、無駄に電力を消費することなく、プレ空調を実行することができる。
When the time until the end of charging of the
本実施形態の車両用空調装置20のプレ空調の制御について、具体例で説明する。
Control of pre-air conditioning of the
プレ空調を実行すると、車室内温度や車外温度等に左右されるが、概ね10分から数十分で、車室内温度は目標温度に達する。従って、プレ空調に要する時間は、数十分のオーダーである。プレ空調の通常制御部24による制御においては、急速に車室内を目標温度に到達させるため、圧縮機26は目標温度に応じた最大回転数で運転される。
When pre-air-conditioning is performed, the temperature in the vehicle interior reaches the target temperature in about 10 minutes to several tens of minutes, although it depends on the temperature in the vehicle interior and the temperature outside the vehicle. Therefore, the time required for pre-air conditioning is on the order of several tens of minutes. In the control by the
バッテリー30の充電に要する時間は、充電開始時のバッテリー30の残量と、充電装置41の充電能力によって変わるが、概ね数時間を要する。従って、バッテリー30の充電に要する時間は、プレ空調に要する時間の数倍から十数倍程度の長さである。
The time required to charge the
バッテリー30を充電している場合で、充電終了まで数時間を要する場合を考える。ここで、使用者がスマートフォン70から、プレ空調を指令したとする。
Consider the case where the
上述したように、通常制御によってプレ空調による設定温度に達しても、バッテリー30の充電は終了しない。従って、車両は使用されることが無く、車室内温度を維持するようにプレ空調が継続され、無駄に電力を消費することになる。しかも、デフロスターモード設定時や暖房設定時には、圧縮機26が出力設定の最大回転数近くで回るため、消費電力は大きく、エネルギー消費効率が低い状態で動作することになる。
As described above, charging of the
そこで、本実施形態の車両用空調装置20は、バッテリー30の充電中であることを検知し、且つ、充電終了までの時間が所定時間(例えば、1時間)以上を要すると判断した場合は、圧縮機26の回転数を最大エネルギー消費効率に対応する回転数T0を上限値とするように、具体的には、バッテリー30の充電終了までの時間が所定時間未満の場合と比較して圧縮機26の回転数の上限値を下げるように圧縮機26を制御する。
Therefore, when the
本実施形態の車両用空調装置20のプレ空調では、圧縮機26により無駄にエネルギーが消費されることが抑制される。更に、バッテリー充電中のために車両が使用されないときに、必要以上に早く車室内の空調(冷房或いは暖房)を行わないので、消費電力が低減される。また、プレ空調に必要以上に電力が使われることが無いので、バッテリーの充電も速やかに行われる。
In the pre-air conditioning of the
次に図4を参照して、エアコンECU21の動作フローチャートについて説明する。
Next, an operation flowchart of the
使用者によってスマートフォン70でプレ空調が指示されると、エアコンECU21は、DCM60からプレ空調の作動指示を受信し、プレ空調実行部22がプレ空調を開始する。
When the user instructs pre-air conditioning via the
次に、エアコンECU21は、充電制御ECU50からの充電情報によって、バッテリー30が充電中かどうかを判定する(ステップS1)。バッテリー30が充電中でないと判定した場合には、通常の制御でプレ空調を行うため、通常制御部24によって、圧縮機26を目標温度に対して決まる回転数で運転を行う(ステップS3)。
Next, the
ステップS1で、バッテリー30が充電中と判定した場合には、充電制御ECU50からの充電情報により、バッテリー30の充電終了までの時間が、所定時間(例えば、1時間)より長いかどうかを判定する(ステップS2)。バッテリー30の充電終了までの時間が、所定時間以下と判定した場合には、通常制御部24によって、圧縮機26を目標温度に対して決まる回転数で運転を行う(ステップS3)。
If it is determined in step S1 that the
ステップS2で、バッテリー30の充電終了までの時間が、所定時間より長いと判定した場合は、エアコンECU21は、省エネ制御部25で圧縮機26を運転するようにする(ステップS4)。省エネ制御部25による制御は、上述した通り、圧縮機26のエネルギー消費効率が最大となる回転数T0を上限値とする回転数で圧縮機26を運転する。
When it is determined in step S2 that the time until the end of charging of the
なお、本開示は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and it goes without saying that various modifications and improvements are possible within the scope of the matters described in the claims of the present application. .
10 車両、20 車両用空調装置、21 エアコンECU、22 プレ空調実行部、23 温度判定部、24 通常制御部、25 省エネ制御部、26 圧縮機、27 蒸発器、28 凝縮器、29 膨張弁、30 バッテリー、40 充電ポート、41 充電装置、50 充電制御ECU、51 充電判定部、52 充電時間判定部、60 DCM、70 スマートフォン、80 温度センサ、100 外部電源、110 充電ケーブル、120 充電コネクタ 10 vehicle, 20 vehicle air conditioner, 21 air conditioner ECU, 22 pre-air conditioning execution unit, 23 temperature determination unit, 24 normal control unit, 25 energy saving control unit, 26 compressor, 27 evaporator, 28 condenser, 29 expansion valve, 30 battery, 40 charging port, 41 charging device, 50 charging control ECU, 51 charging determination unit, 52 charging time determination unit, 60 DCM, 70 smartphone, 80 temperature sensor, 100 external power supply, 110 charging cable, 120 charging connector
Claims (1)
車両用バッテリーを充電中に、前記プレ空調を実行するとき、前記バッテリーの充電終了までの時間が所定時間以上の場合には、空調用の圧縮機の回転数を、前記圧縮機のエネルギー消費効率が最大となる回転数を上限値として前記プレ空調を実行する、
車両用空調装置。 A vehicle air conditioner having a pre-air conditioning function for air conditioning a vehicle interior before a user gets on the vehicle,
When the pre-air conditioning is performed while the vehicle battery is being charged, if the time until the charging of the battery is completed is equal to or longer than a predetermined time, the rotation speed of the air conditioning compressor is adjusted to the energy consumption efficiency of the compressor. Executes the pre-air conditioning with the rotation speed at which the maximum is the upper limit value,
Vehicle air conditioner.
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