JP3493238B2 - 電気自動車用エアコン - Google Patents

電気自動車用エアコン

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JP3493238B2 JP1227795A JP1227795A JP3493238B2 JP 3493238 B2 JP3493238 B2 JP 3493238B2 JP 1227795 A JP1227795 A JP 1227795A JP 1227795 A JP1227795 A JP 1227795A JP 3493238 B2 JP3493238 B2 JP 3493238B2
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純一 高木
哲信 岡村
秀雄 三宅
光章 鐘撞
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、独立型の電動コンプレ
ッサーを搭載した電気自動車用エアコンに関し、バッテ
リーの残容量に応じてエアコンの能力を制御し、車両の
走行距離を増加させるとともに、快適性が損なわれるこ
とのない電気自動車用エアコンシステムに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来から、電気自動車用にエアコン用と
して機器を装着し、車両内部の温度、湿度、風量等を制
御して快適性を考慮した工夫がなされている。この種の
エアコンシステムには、例えば特開平5−32121号
公報に示されるようなものがある。これは、エアコンの
消費電力値を検出するために直流電流検出部、またはバ
ッテリー電圧検出部、または直流電流検出部とバッテリ
ー電圧検出部と消費電力演算検出部を設け、検出された
エアコンの消費電力がバッテリーの残容量によって決ま
るエアコンの消費電力の許容値を上回ったときに電動コ
ンプレッサーの回転数を低下させてエアコンの消費電力
を制限するエアコン出力制限部と許容値をバッテリーの
残容量に応じて変更する許容値変更部を設けている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】電気自動車はバッテリ
ーを電源として走行しているので、1回の充電で走行出
来る距離は、バッテリー容量に大きく依存する。従って
走行中の残走行距離は、バッテリー残容量に依存する。
また、エアコン用の電動コンプレッサーも同一のバッテ
リーを電源としているので、エアコン駆動時には一般的
に走行距離が20〜30%低下する。そこでバッテリー
残容量に応じてエアコンの消費電力を制限しておかない
とエアコンを駆動させることにより、バッテリーの容量
が低下し、目的地に行くまでに車が停止し動かなくなる
という課題を有していた。しかし、従来例では電動コン
プレッサーの能力を低減させるため、エアコンの冷暖房
能力が低下し、快適性を損なう問題がある。
【0004】本発明は上記課題を解決するもので、エア
コンを作動させることにより、目的地に行くまでに車が
停止し動かなくなるのを防止するとともに、快適性を損
なわないことを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の電気自動車用エアコンは、走行用モータに
電力を供給するバッテリーと、前記バッテリーによって
駆動されるモータを内蔵した電動コンプレッサーと、前
記バッテリーによって駆動される室外ファンモータと、
前記電動コンプレッサーの回転数及び前記室外ファンモ
ータの回転数を制御する制御装置とを備えた電気自動車
用エアコンにおいて、前記制御装置には、前記バッテリ
ーの電圧を検出するバッテリー電圧検出部と、前記バッ
テリーから前記コンプレッサー及び前記室外ファンモー
タへ供給されている直流電流を検出するエアコン直流電
流検出部と、前記バッテリーの残容量を算出するバッテ
リー残量算出部と、前記バッテリーの残容量に応じてエ
アコンの消費電力の許容値を変更する消費電力許容値変
更部とを備え、前記制御装置は、前記バッテリーの電圧
と前記電動コンプレッサー及び前記室外ファンモータへ
供給されている直流電流とから求められたエアコンの消
費電力が、前記消費電力許容値変更部で設定されたエア
コンの消費電力の許容値を上回ったときに、前記電動コ
ンプレッサーの回転数を低下させるとともに、前記室外
ファンモータの回転数を増加させるものである。
【0006】
【作用】本発明は、前記構成によって、直流電流とバッ
テリー電圧から、エアコンの消費電力を検出し、エアコ
ンの消費電力がバッテリーの残容量によって決まるエア
コンの消費電力の許容値を上回ったときに電動コンプレ
ッサーの回転数を低下させてエアコンの消費電力を制限
するとともに、室外ファンモータの回転数を増加させて
エアコンの能力低下を抑制する。また、エアコンを駆動
し走行したとしても、エアコンの消費電力の許容値をバ
ッテリーの残容量に応じて変更しているので、走行距離
の低下を極力抑えたシステムになっている。また、バッ
テリーの残容量を検出するバッテリー残量検出手段によ
り、エアコンの消費電力がバッテリーの残容量によって
決まるエアコンの消費電力の許容値を上回ったときに表
示を行い、ユーザーがエアコンの運転の有無を選択でき
るようにしたことにより、目的地に行くまでに車が停止
して動かなくなるということがなくなる。
【0007】図3は電動コンプレッサーの回転数低下率
に対する能力特性を示す。また、図4は電動コンプレッ
サーの回転数低下率に対する入力特性を示す。電動コン
プレッサー3の回転数を定格の2分の1(−50%)ま
で低下させると、エアコンの能力は71%にまで低下す
る。また、その際の入力は1170Wとなり、61%の
入力低減になる。
【0008】図5は室外ファンモータの回転数増加率に
対する能力特性を、図6は室外ファンモータの回転数増
加率に対する入力特性を示す。室外ファンモータの回転
数を定格の2倍(200%)まで増加させると、エアコ
ンの能力は約10%向上する。但し、入力はファン負荷
のため回転数の3乗に比例して増加する。従って、入力
は定格の8倍になってしまう。
【0009】しかしながら、電動コンプレッサー3の最
大入力は3kWで有り、室外ファンモータ7の定格入力
は50W程度である。従って、容量そのものが異なるた
め、室外ファンモータ7の回転数を増加させても、エア
コントータルの入力は低減することができる。尚、これ
らの特性は冷房運転時のものである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例の電気自動車用エア
コンについて、図面を参照しながら説明する。図1は本
発明の一実施例の電気自動車用エアコンのシステムブロ
ック図である。図に示すようにバッテリー1は、走行用
モータ2の電源であると同時に、エアコン用の電動コン
プレッサー3及び、室外ファンモータ7の電源でもあ
る。また制御装置4は、車内温度センサや車外温度セン
サ等の各種センサ5からの信号に基づき、電動コンプレ
ッサー3の制御信号をエアコン出力制御部15を介して
駆動装置6に出力し、電動コンプレッサー3を駆動して
いる。また、室外ファンモータ7においても、各種セン
サ5からの信号に基づき、制御信号をファンモータ制御
部16を介して駆動装置8に出力し制御を行う。
【0011】制御回路4には、バッテリー1の電圧を検
出するバッテリー電圧検出部9と、バッテリー1から走
行用モータ2と、電動コンプレッサー3及び、室外ファ
ンモータ7の駆動装置6及び8へ供給されている直流電
流を検出する直流電流検出部10と、バッテリー電圧検
出部9で検出された電圧と直流電流検出部10で検出さ
れた電流から消費電力を演算する消費電力演算部11
と、走行用モータ2及びエアコンの使用した消費電力を
積算する積算電力演算部12と、所定のバッテリー充電
量に対し、積算電力演算部12で計算された積算電力か
らバッテリーの残容量を算出するバッテリー残量算出部
13により構成される。尚、エアコンの消費電力は電動
コンプレッサー3、その駆動装置6、室外ファンモータ
7、その駆動装置8の消費電力を示す。
【0012】バッテリー残量算出部13で演算された値
がバッテリーの残容量によって決まるエアコンの消費電
力の許容値を上回ったときに、エアコン出力制御部15
にて電動コンプレッサー3の回転数の上限を制御する制
御信号を駆動装置6に供給し、電動コンプレッサー3を
制御する。また、ファンモータ制御部16にて室外ファ
ンモータ7の回転数を増加させる制御信号を駆動装置8
に供給し、室外ファンモータ7を制御する。
【0013】図2は、制御動作のフローチャート図を示
す。バッテリー1の最大使用容量を30kWhとした場
合について説明する。まず、走行用モータ2と電動コン
プレッサー3及び、室外ファンモータ7の駆動装置6及
び8へ供給されている直流電流を検出する直流電流検出
部10と、バッテリー電圧検出部9で検出された電圧か
ら、消費電力演算部11で消費電力を演算するととも
に、積算電力演算部12でエアコンの使用した消費電力
を積算する。バッテリー残量算出部13では、最大バッ
テリー充電量と、積算電力演算部11で計算された積算
電力を比較し、バッテリー1の残容量を算出する。ここ
で、所定のバッテリー充電量(例えば30kWh)に対
し、バッテリー残容量が20kWh以上の場合には、消
費電力許容値変更部14でエアコンの消費電力は最大と
し、電動コンプレッサー3と室外ファンモータ7を最大
電力まで駆動することができる。
【0014】バッテリー1の残容量が20kWh以下で
10kWh以上の場合には、消費電力許容値変更部14
でエアコンの消費電力を最大時の2分の1に設定する。
この際、エアコン直流電流検出部17で電動コンプレッ
サー3及び、室外ファンモータ7の駆動装置6及び8へ
供給されている直流電流を検出し、この電流とバッテリ
ー電圧検出部9で検出された電圧から、エアコンの消費
電力を算出する。そして、消費電力許容値変更部14で
設定されたエアコンの消費電力設定値以下になるように
電動コンプレッサー3の回転数を低下させる。しかしな
がら、エアコンの能力は低下するため、室外ファンモー
タ7の回転数は増加させて、エアコンの能力が低下する
のを抑制する。そして、エアコントータルの消費電力が
エアコンの消費電力設定値以下になるまで、電動コンプ
レッサー3の回転数を低下させる。
【0015】バッテリー残容量が10kWh以下の場合
であって、バッテリー残容量が5kWh以上の場合は、
消費電力許容値変更部14でエアコンの消費電力を最小
に設定する。この際のエアコンの制御は、電動コンプレ
ッサー3の回転数を最小設定とし、室外ファンモータ7
の回転数は増加させる。
【0016】バッテリー残容量が5kWh以下の場合に
は、電動コンプレッサー3及び室外ファンモータ7とも
に停止させる。
【0017】バッテリー残容量が20kWh以下で10
kWh以上の場合及び、バッテリー残容量が10kWh
以下で、5kWh以上の場合には、それぞれ電動コンプ
レッサー3の回転数を低下させ、室外ファンモータ7の
回転数を増加させるが、この際、運転者に表示若しくは
音声で警告し、運転者がエアコンの運転の有無を選択で
きるようになっている。
【0018】尚、バッテリーの残容量を検出するバッテ
リー残量検出手段は、バッテリーの電圧を検出するバッ
テリー電圧検出部9の電圧のみにより、エアコンの消費
電力がバッテリーの残容量によって決まるエアコンの消
費電力の許容値を上回ったときに、エアコン出力制御部
15にて電動コンプレッサー3の回転数を低下させてエ
アコンの出力を制限するとともに、ファンモータ制御部
16にて室外ファンモータ7の回転数を増加させること
し、エアコンの消費電力の許容値をバッテリー残容量に
応じて変更することも可能である。
【0019】冷房運転時において、図3、図4、図5、
図6で説明したように電動コンプレッサー3は、回転数
を定格の2分の1(−50%)まで低下させると、エア
コンの能力は71%にまで低下する。また、その際の入
力は1170Wとなり、61%の入力低減になる。ま
た、室外ファンモータ7は、回転数を定格の2倍(20
0%)まで増加させると、エアコンの能力は約10%向
上する。但し、入力はファン負荷のため回転数の3乗に
比例して増加する。従って、入力は定格の8倍になって
しまう。
【0020】現状のシステムでは、エアコンの消費電力
がバッテリーの残容量によって決まるエアコンの消費電
力の許容値を上回ったときに、電動コンプレッサー3の
回転数を低下させてエアコンの消費電力を制限するエア
コン出力制限部と許容値をバッテリーの残容量に応じて
変更する許容値変更部を設けているものであるため、エ
アコンの能力は低下してしまう。
【0021】そこで、室外ファンモータ7の回転数を現
状の1.5倍に増加させ、エアコンの能力を約5%向上
させる。この時の、室外ファンモータ7の入力は16
8.8Wとなる。エアコンの能力を定格の90%に制御
した場合においては、室外ファンモータ7による能力向
上分が5%であるため、電動コンプレッサー3の回転数
を低下させてエアコンの能力を85%まで低下させるこ
とができる。この時の電動コンプレッサー3の入力は2
060Wである。従ってエアコントータルの入力は22
28.8Wとなり、現状の電動コンプレッサー3のみの
回転数を低下させた場合よりも190W程度の省電力化
が図れる。同様に室外ファンモータ7の回転数を現状の
2倍に増加させ、エアコンの能力を約10%向上させた
場合については、エアコントータルの入力は2140W
となり、現状よりも280Wの省電力化が図れる。これ
は、エアコンの能力が定格の80%、及び70%におい
ても同様である。
【0022】尚、暖房運転時においても前述した省電力
効果は同様に得られる。
【0023】
【発明の効果】以下のように、本発明の電気自動車用エ
アコンは、走行用モータに給電するバッテリーを電源と
するエアコンの消費電力が、バッテリーの残容量に応じ
て設定されたエアコンの消費電力の許容値を上回ったと
きに、電動コンプレッサーの回転数を低下させてエアコ
ンの消費電力を制限するとともに、室外に設置されたフ
ァンモータの回転数を増加させてエアコンの能力低下を
抑制することで、室内の快適性を保ちながら、走行距離
の低下を極力抑えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】電気自動車用エアコンのシステムブロック図で
ある。
【図2】制御動作のフローチャート図である。
【図3】電動コンプレッサーの回転数低下率に対する能
力特性図である。
【図4】電動コンプレッサーの回転数低下率に対する入
力特性図である。
【図5】室外ファンモータの回転数増加率に対する能力
特性図である。
【図6】室外ファンモータの回転数増加率に対する入力
特性図である。
【符号の説明】
1・・・バッテリー、2・・・走行用モータ、3・・・電動コン
プレッサー、4・・・制御装置、5・・・センサ、6・・・駆動
装置、7・・・室外ファンモータ、8・・・駆動装置、9・・・
バッテリー電圧検出部、10・・・直流電流検出部、11・
・・消費電力演算部、12・・・積算電力演算部、13・・・バ
ッテリー残量算出部、14・・・消費電力許容値変更部、
15・・・エアコン出力制御部、16・・・ファンモータ制御
部、17・・・エアコン直流電流検出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 純一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所リビング機器事業部 内 (72)発明者 岡村 哲信 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所リビング機器事業部 内 (72)発明者 三宅 秀雄 広島県広島市中区小町4番33号中国電力 株式会社内 (72)発明者 鐘撞 光章 広島県広島市中区小町4番33号中国電力 株式会社内 (72)発明者 高木 恒雄 広島県広島市中区小町4番33号中国電力 株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−32121(JP,A) 特開 平7−17241(JP,A) 特開 平5−18589(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 1/00 B60H 1/32

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行用モータに電力を供給するバッテリー
    と、前記バッテリーによって駆動されるモータを内蔵し
    た電動コンプレッサーと、前記バッテリーによって駆動
    される室外ファンモータと、前記電動コンプレッサーの
    回転数前記室外ファンモータの回転数及び車両内部の
    風量を制御する制御装置とを備えた電気自動車用エアコ
    ンにおいて、前記制御装置には、前記バッテリーの電圧
    を検出するバッテリー電圧検出部と、前記バッテリーか
    ら前記コンプレッサー及び前記室外ファンモータへ供給
    されている直流電流を検出するエアコン直流電流検出部
    と、前記バッテリーの残容量を算出するバッテリー残量
    算出部と、前記バッテリーの残容量に応じてエアコンの
    消費電力の許容値を変更する消費電力許容値変更部とを
    備え、前記制御装置は、前記バッテリーの電圧と前記電
    動コンプレッサー及び前記室外ファンモータへ供給され
    ている直流電流とから求められたエアコンの消費電力
    が、前記消費電力許容値変更部で設定されたエアコンの
    消費電力の許容値を上回ったときに、前記電動コンプレ
    ッサーの回転数を低下させるとともに、前記室外ファン
    モータの回転数を増加させることを特徴とした電気自動
    車用エアコン
  2. 【請求項2】請求項1において、前記電動コンプレッサ
    ーの回転数を低下させるとともに、前記室外ファンモー
    タの回転数を増加させたときに表示を行うことを特徴と
    した電気自動車用エアコン。
  3. 【請求項3】請求項1において、エアコンの消費電力が
    バッテリーの残容量によって決まるエアコンの消費電力
    の許容値を上回ったときに表示を行うことを特徴とした
    電気自動車用エアコン。
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