JP3799777B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調ケース内の加熱用熱交換器よりも空気下流側に複数個のＰＴＣヒータを設けることにより、車室内の暖房能力の不足を補うようにした車両用空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばハイブリッド自動車のように、エンジンの排熱量（発熱量）が少なくてエンジンを冷却する冷却水を充分に加熱することができない車両の場合には、空調ケース内に設置される加熱用熱交換器（所謂ヒータコア）に供給される冷却水の温度を最適な温度に維持することができ難いので、車室内の暖房能力が不足するという不具合があった。
【０００３】
上記のような不具合を解消する車両用空気調和装置として、特開平５−１２４４２６号公報に開示された技術がある。この従来の技術の構成を説明すると、空調ケースの空気上流側端に内気吸込口および外気吸込口が開口し、空調ケースの空気下流側端にフット吹出口、デフロスタ吹出口およびフェイス吹出口が開口している。そして、空調ケースの内部は、仕切り板によって、内気吸込口から吸い込んだ車室内空気をフット吹出口に導くための第１空気通路と外気吸込口から吸い込んだ車室外空気をデフロスタ吹出口またはフェイス吹出口に導くための第２空気通路とに区画形成されている。
【０００４】
そして、空調ケースの内部には、送風機、冷却用熱交換器および加熱用熱交換器が空気の流れ方向に順番に設けられている。さらに、これらのうち加熱用熱交換器には、加熱用熱交換器を通過する空気量と加熱用熱交換器を迂回する空気量とを調節して車室内に吹き出す空気の吹出温度を調整するエアミックスドアが第１空気通路と第２空気通路とにそれぞれ設けられている。
【０００５】
このような従来の技術は、吹出口モードとしてフットモードまたはフットデフモードが選択されると、第１空気通路内に車室内空気を導入し、第２空気通路内に車室外空気を導入する内外気２層モードに制御される。このようにすることによって、既に温められている高温の車室内空気を加熱用熱交換器で再加熱してフット吹出口から乗員の足元部に向けて吹き出して車室内を暖房することにより車室内の暖房性能を向上させ、更に低湿度の車室外空気をデフロスタ吹出口からフロントシールドガラスの内面に向けて吹き出すことによりフロントシールドガラスの防曇性能を向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術においては、車室内の暖房性能を向上させるために空調ユニットとして内外気２層ユニットを採用しているが、更なる低外気温時にはそれでも暖房能力が不足するために、加熱用熱交換器よりも空気下流側の空調ケース内に補助電気ヒータを設けることにより、車室内の暖房能力の不足を補うようにすることが考えられる。
ここで、上記の補助電気ヒータを乗員の暖房要求度合に応じて自動コントロール（オート制御）したいという要求に対して、車載電源を充電する、発電機を含む充電装置に充分な電力余裕がない場合、車載電源を大きく消耗させてしまうという問題が生じる。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、充電装置の電流容量に余裕のある時にのみＰＴＣヒータを作動させることにより、車載電源を消耗させることなく、ＰＴＣヒータを自動的に作動および停止することのできる車両用空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、暖房要求度合指令手段より指令された暖房要求度合が第１所定値以上で、暖房能力検出手段にて検出された加熱用熱交換器による暖房能力が第２所定値以下で、且つ電力余裕判定手段にて充電装置の電流容量に余裕があると判定された場合にのみＰＴＣヒータを作動させることにより、車載電源を消耗させることなく、ＰＴＣヒータを自動的に作動および停止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、電力余裕判定手段にて充電装置の電流容量に余裕があると判定された場合に、複数個のＰＴＣヒータのうち先ず１個のＰＴＣヒータを作動させ、それでも電力余裕判定手段にて充電装置の電流容量に余裕があると判定された場合に、複数個のＰＴＣヒータのうちの次の１個のＰＴＣヒータを作動させることにより、充電装置の電流容量に余裕がある状態から急激に充電装置の電流容量に余裕のない状態になるのを防止できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、複数個のＰＴＣヒータの少なくとも１個以上のＰＴＣヒータの作動を開始してから所定時間が経過するまでは、ＰＴＣヒータをそのまま作動させ、ＰＴＣヒータの作動を開始してから所定時間が経過した場合には、さらにＰＴＣヒータを作動させるか停止させることにより、一時的に他の電気負荷を使用した際に充電装置の電流容量に余裕がなくなってもＰＴＣヒータが不要に停止しないようにすることで、ＰＴＣヒータの作動、停止を頻繁に繰り返さないようにすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔実施形態の構成〕
図１ないし図９は本発明の実施形態を示したもので、図１および図２は空調ユニットを示した図で、図３はハイブリッド自動車のインストルメントパネルを示した図で、図４はハイブリッド自動車用空気調和装置の制御系を示したブロック図である。
【００１２】
本実施形態のハイブリッド自動車用空気調和装置は、例えば走行用ガソリンエンジン（以下走行用エンジンと言う）、電動発電機により構成された走行用モータ、この走行用モータ等の電気負荷に電力を供給するバッテリー（車載電源）、このバッテリーを充電するためのＤＣ−ＤＣコンバータ５６を搭載するハイブリッド自動車の車室内を空調する空調ユニット１の各空調手段（アクチュエータ）を、空調制御装置（以下エアコンＥＣＵと言う）５０によって制御することにより、車室内の温度を常に設定温度に保つよう自動コントロールするように構成されたオートエアコンである。
【００１３】
空調ユニット１は、ハイブリッド自動車の車室内の前方側に搭載されており、車室内に空調空気を導く空気通路を成す空調ケース２を備える。この空調ケース２は、空気上流側から順に、内外気切替手段と遠心式送風機と吹出口切替手段とが結合されることで構成されている。
【００１４】
内外気切替手段は、図１に示したように、空調ケース２内に少なくとも車室内空気（以下内気と言う）と車室外空気（以下外気と言う）の一方または両方を取り入れるためのものであり、空調ケース２の空気最上流部を構成する内外気切替箱３と、この内外気切替箱３内に回動自在に取り付けられた第１、第２内外気切替ドア４、５とから構成されている。
【００１５】
そして、内外気切替箱３の一方側部には、内気を空調ケース２内に吸い込むための第１内気吸込口６が形成されている。また、内外気切替箱３の他方側部には、内気を空調ケース２内に吸い込むための第２内気吸込口７、および外気を空調ケース２内に吸い込むための外気吸込口８が形成されている。
【００１６】
第１内外気切替ドア４は、第１内気吸込口６を開閉する板状ドアである。また、第２内外気切替ドア５は、第２内気吸込口７および外気吸込口８を開閉する板状ドアである。そして、第１内外気切替ドア４には、それぞれのアクチュエータとしてのサーボモータ４ａ、５ａ（図４参照）およびリンク機構（図示せず）が連結されており、これらのサーボモータ４ａ、５ａによってそれぞれ回動させられる。
【００１７】
また、内外気切替箱３には、空気中の塵や埃等の異物を捕捉して空気を浄化するためのエアフィルタ９が内蔵され、更に第２内気吸込口７または外気吸込口８と第１内気吸込口６とを連通する連通路１０が形成されている。そして、第１内外気切替ドア４は、第１内気吸込口６を全開した時に連通路１０を全閉し、第１内気吸込口６を全閉した時に連通路１０を全開する。
【００１８】
遠心式送風機は、内外気切替箱３内のほぼ中央に配設されている。そして、遠心式送風機は、第１、第２遠心式ファン１１、１２、およびブロワ駆動回路１３ａ（図４参照）によって通電されて第１、第２遠心式ファン１１、１２を回転駆動するブロワモータ１３からなる。ここで、第１、第２遠心式ファン１１、１２は一体的に形成されており、第１遠心式ファン１１の径よりも第２遠心式ファン１２の径の方が小さい。
【００１９】
そして、第１、第２遠心式ファン１１、１２は、その空気吸込側に形成された第１、第２吸込口１４、１５がベルマウス形状を呈する第１、第２スクロールケーシング部１６、１７にそれぞれ収納されている。これらの第１、第２スクロールケーシング部１６、１７の各終端部（空気吹出側）は、それぞれ第１、第２空気通路１８、１９に連通している。また、第１、第２スクロールケーシング部１６、１７は仕切り板２７を共用している。
【００２０】
吹出口切替手段を構成する空調ケース２内には、ハイブリッド自動車に搭載された冷凍サイクルの一構成を成すエバポレータ（冷媒蒸発器）２０が設けられている。冷凍サイクルは、ハイブリッド自動車の走行用エンジンの駆動力によって冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（冷媒圧縮機）と、圧縮された冷媒を凝縮液化させるコンデンサ（冷媒凝縮器）と、凝縮液化された冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流に流すレシーバ（気液分離器）と、液冷媒を減圧膨張させるエキスパンションバルブ（膨張弁、減圧手段）と、減圧膨張された冷媒を蒸発させる上記のエバポレータ２０とから構成されている。
【００２１】
エバポレータ２０は、冷却用熱交換器に相当するもので、後記する仕切り板２７を貫通して空調ケース２の内部を全面塞ぐようにして配設され、自身を通過する空気を冷却する空気冷却作用および自身を通過する空気を除湿する空気除湿作用を行う。つまり、エバポレータ２０は、第１空気通路１８内を流れる空気を冷却する第１冷却部と後記する第２空気通路１９内を流れる空気を冷却する第２冷却部とから構成されている。
【００２２】
また、コンプレッサには、走行用エンジンからコンプレッサへの回転動力の伝達を断続する電磁クラッチ（クラッチ手段）が連結されている。この電磁クラッチが通電された時に、走行用エンジンの回転動力がコンプレッサに伝達されて、エバポレータ２０による空気冷却作用が行われ、電磁クラッチの通電が停止した時に、走行用エンジンとコンプレッサとが遮断され、エバポレータ２０による空気冷却作用が停止される。
【００２３】
エバポレータ２０の空気下流側には、エバポレータ２０を通過した冷風を再加熱するヒータコア２１が設けられている。このヒータコア２１は、図２に示したように、冷風がヒータコア２１を迂回する第１、第２バイパス通路２２、２３を形成するように配設されており、内部に走行用エンジンを冷却した冷却水が流れ、この冷却水を暖房用熱源として冷風を再加熱する加熱用熱交換器である。
【００２４】
また、ヒータコア２１は、後記する仕切り板２７を貫通して空調ケース２内において空調ケース２の幅方向または高さ方向を部分的に塞ぐように配設されており、後記する第１空気通路１８内を流れる空気を加熱する第１加熱部と後記する第２空気通路１９内を流れる空気を加熱する第２加熱部とから構成されている。ヒータコア２１の空気上流側には、板状の第１、第２エアミックスドア（以下Ａ／Ｍドアと言う）２４、２５が一体的に結合されている。
【００２５】
また、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５には、そのアクチュエータとしてのサーボモータ２６（図４参照）およびリンク機構（図示せず）が連結されている。そして、サーボモータ２６によって駆動されることにより、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５が回動する。つまり、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、その停止位置によって、ヒータコア２１を通過する空気量と第１、第２バイパス通路２２、２３を通過する空気量との割合を調節して、車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整する第１、第２吹出温度調整手段として機能する。
【００２６】
そして、吹出口切替手段の内部は、図２（ａ）に示したように、仕切り板２７によって、主に内気が流れる第１空気通路１８と主に外気が流れる第２空気通路１９とが区画形成されている。そして、エバポレータ２０およびヒータコア２１は、第１空気通路１８と第２空気通路１９とに跨がって配設されている。
【００２７】
第１空気通路１８は、主に第１内気吸込口６から吸い込まれた内気を、フロントフット（ＦｒＦＯＯＴ）開口部３１およびリヤフット（ＲｒＦＯＯＴ）開口部３２を経てフロントフット吹出口４０およびリヤフット吹出口（図示せず）より車室内に吹き出す内気通風路（内気層）である。
【００２８】
第２空気通路１９は、主に外気吸込口８から吸い込まれた外気を、デフロスタ（ＤＥＦ）開口部３３とフェイス（ＦＡＣＥ）開口部３４を経てデフロスタ吹出口３５、センタフェイス吹出口３６、サイドフェイス吹出口３７（いずれも図３参照）より車室内に吹き出す外気通風路（外気層）である。
【００２９】
そして、空調ケース２の最空気下流側には、第１空気通路１８と第２空気通路１９とを連通する第１、第２空気流入通路３８、３９が形成されている。なお、この第１、第２空気流入通路３８、３９は後記する第１、第２フットドアにて開閉される。
【００３０】
そして、ＦｒＦＯＯＴ開口部３１には、フロントフットダクト（図示せず）が接続されており、このフロントフットダクトの最空気下流側端であるフロントフット吹出口４０から前部座席（以下前席と言う）側の乗員の足元部に向けて主に温風が吹き出される。また、ＲｒＦＯＯＴ開口部３２には、リヤフットダクト（図示せず）が接続されており、このリヤフットダクトの最空気下流側端であるリヤフット吹出口から後部座席（以下後席と言う）側の乗員の足元部に向けて主に温風が吹き出される。そして、ＤＥＦ開口部３３には、デフロスタダクト（図示せず）が接続されており、このデフロスタダクトの最空気下流側端であるデフロスタ吹出口３５からフロントシールドガラスの内面に向けて主に温風が吹き出される。
【００３１】
さらに、ＦＡＣＥ開口部３４には、センタフェイスダクトとサイドフェイスダクト（いずれも図示せず）が接続されている。このうち、センタフェイスダクト内に導入された空調風は、センタフェイスダクトの最空気下流側端であるセンタフェイス吹出口３６から前席側の乗員の頭胸部（上半身）に向けて吹き出される。さらに、サイドフェイスダクト内に導入された空調風は、サイドフェイスダクトの最空気下流側端であるサイドフェイス吹出口３７から前席側の乗員の頭胸部（上半身）またはサイドシールドガラスの内面に向けて吹き出される。
【００３２】
そして、各開口部３１〜３４および第１、第２空気流入通路３８、３９の空気上流側の部位には、第１、第２フット（ＦＯＯＴ）ドア４１、４２、デフロスタ（ＤＥＦ）ドア４３およびフェイス（ＦＡＣＥ）ドア４４が設けられている。第１、第２ＦＯＯＴドア４１、４２はフロントフットダクトおよびリヤフットダクトへの空気流入通路を開閉する吹出口切替ドアである。また、ＤＥＦドア４３はデフロスタダクトへの空気流入通路を開閉する吹出口切替ドアであり、ＦＡＣＥドア４４はセンタフェイスダクトへの空気流入通路を開閉する吹出口切替ドアである。
【００３３】
なお、これらの吹出口切替ドア４１〜４４は、アクチュエータとしてのサーボモータ４５（図４参照）およびリンク機構（図示せず）にて連結されており、サーボモータ４５によって駆動される。つまり、サーボモータ４５がリンク機構を動かすことによって、各吹出口モードが得られるように各吹出口切替ドア４１〜４４が動く。また、サイドフェイスダクトへの空気流入通路は、各吹出口切替ドア４１〜４４によっては開閉されない。サイドフェイス吹出口３７付近には、乗員が手動でサイドフェイス吹出口３７を開閉する図示しない吹出グリルが設けられており、サイドフェイスダクトへの空気流入通路はその吹出グリルによって開閉される。
【００３４】
そして、第１空気通路１８のヒータコア２１の空気下流側よりＦｒＦＯＯＴ開口部３１に向かう第１空気流入通路３８の内部には、ヒータコア２１の暖房能力が不足するのを補助するための複数個（２個）の第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７が取り付けられている。第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７は、温度上昇に伴って電気抵抗値も増加するＰＴＣ特性を有している。
【００３５】
また、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７は、ある温度（キュリー温度）から急激に電気抵抗値が増大する特徴を有する半導体で、例えばイットリウム、アンチモン、ランタン等の希土類元素を微量ドープして半導体化したチタン酸バリウム系セラミックよりなる。なお、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７は、第１、第２ＰＴＣ駆動回路４８、４９（図４参照）によって通電されて作動（発熱）する。また、第１ＰＴＣヒータ４６は、図２（ｂ）に示したように、運転席側の第１空気流入通路３８に設けられ、第２ＰＴＣヒータ４７は、助手席側の第１空気流入通路３８に設けられている。
【００３６】
次に、本実施形態の制御系の構成を図４に基づいて説明する。
空調ユニット１の各空調手段を制御するエアコンＥＣＵ５０は、本発明の暖房要求度合指令手段、電力余裕判定手段、ヒータ制御手段に相当するものである。このエアコンＥＣＵ５０には、車室内の空気温度（以下内気温度と言う）を検出する内気温度センサ（内気温度検出手段）５１、および車室外の空気温度（以下外気温度と言う）を検出する外気温度センサ（外気温度検出手段）５２からの各センサ信号が入力される。
【００３７】
また、車室内に進入する日射量を検出する日射センサ（日射量検出手段）５３、エバポレータ２０の直後の第１空気通路１８側の空気冷却度合を検出するエバ後温度センサ（冷却度合検出手段）５４、ヒータコア２１に流入する冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ５５、およびＤＣ−ＤＣコンバータ５６からの各センサ信号が入力される。このうちエバ後温度センサ５４は、具体的にはエバポレータ２０を通過した直後の第１空気通路１８側の空気温度（以下エバ後温度と言う）を検出するサーミスタ等のエバ後温度検出手段である。また、冷却水温度センサ５５は、本発明の暖房能力検出手段に相当する部品であって、ヒータコア２１による車室内の暖房能力を検出するサーミスタ等の冷却水温度検出手段である。
【００３８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ５６は、本発明の充電装置に相当する部品である。ハイブリッド自動車では、通常のオルタネータのような１２Ｖ用の発電機はなく、高電圧（例えば３００Ｖ）を発生する発電機を搭載している。そのため、１２Ｖ用バッテリーを充電するのに、高電圧を１２Ｖに変換してバッテリーを充電するＤＣ−ＤＣコンバータ５６が搭載されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ５６は、トランス等を用いて低電圧を作り出す装置であるが、その充電電流には限界がある。そこで、本実施形態では、エアコンＥＣＵ５０でＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕があるか否かを判定するようにしている。
【００３９】
そして、その判定に使用するＩＤＨ信号とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６で作り出す電流よりも、ハイブリッド自動車全体で使う電流が多くなった時、例えば８０Ａ以上になった時にＯＮ信号を発生する。つまり、ＩＤＨ信号とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の充電能力以上の電流が使われているか否かを判定する信号である。本実施形態では、ＯＮ／ＯＦＦの１−０信号で示す。
【００４０】
そして、エアコンＥＣＵ５０の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータが設けられ、上記各センサ５１〜５５からの信号は、エアコンＥＣＵ５０内の図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。なお、エアコンＥＣＵ５０は、ハイブリッド自動車の走行用エンジンの図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）されたときに、図示しないバッテリーから電源が供給される。
【００４１】
また、エアコンＥＣＵ５０には、車室内のインストルメントパネルＰの略中央部に設けられたコントロールパネル６０上の各スイッチからのスイッチ信号が入力される。ここで、コントロールパネル６０上の各スイッチとは、図５に示したように、コンプレッサの起動および停止を指令するためのエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ６１、吸込口モードを切り替えるための内外気切替スイッチ６２、車室内の温度を所望の温度に設定するための温度設定レバー（温度設定手段）６３、第１、第２遠心式ファン１１、１２の送風量を切り替えるための風量切替レバー６４、および吹出口モードを切り替えるための吹出口切替スイッチ６５等である。
【００４２】
上記のうち風量切替レバー６４のレバー位置がＯＦＦの場合には、ブロワモータ１３への通電を停止する。また、レバー位置がＡＵＴＯの場合には、ブロワモータ１３のブロワ電圧を自動コントロールする。さらに、レバー位置がＬＯ、ＭＥ、ＨＩの場合には、それぞれブロワモータ１３のブロワ電圧を最小値（最小風量）、中間値（中間風量）、最大値（最大風量）に固定する。
【００４３】
そして、吹出口切替スイッチ６５は、ＦＡＣＥモードに固定するためのフェイス（ＦＡＣＥ）ボタン６５ａ、Ｂ／Ｌモードに固定するためのバイレベル（Ｂ／Ｌ）ボタン６５ｂ、ＦＯＯＴモードに固定するためのフット（ＦＯＯＴ）ボタン６５ｃ、Ｆ／Ｄモードに固定するためのフットデフ（Ｆ／Ｄ）ボタン６５ｄ、およびＤＥＦモードに固定するためのデフ（ＤＥＦ）ボタン６５ｅにより構成されている。
【００４４】
次に、本実施形態のエアコンＥＣＵ５０による制御方法を図６ないし図９に基づいて説明する。ここで、図６はエアコンＥＣＵ５０による基本的な制御処理を示したフローチャートである。
【００４５】
先ず、イグニッションスイッチがＯＮされてエアコンＥＣＵ５０に電源が供給されると、図６のルーチンが起動され、各イニシャライズおよび初期設定を行う（ステップＳ１）。
次に、温度設定レバー６３等の各スイッチからのスイッチ信号を読み込む（ステップＳ２）。
【００４６】
次に、内気温度センサ５１、外気温度センサ５２、日射センサ５３、エバ後温度センサ５４および冷却水温度センサ５５等の各センサからの各センサ信号をＡ／Ｄ変換した信号を読み込む（暖房能力検出手段：ステップＳ３）。
次に、予めＲＯＭに記憶された下記の数１の式に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出（決定）する（ステップＳ４）。
【数１】
ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲ−ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ
【００４７】
なお、ＴＳＥＴは温度設定レバー６３にて設定した設定温度で、ＴＲは内気温度センサ５１にて検出した内気温度で、ＴＡＭは外気温度センサ５２にて検出した外気温度で、ＴＳは日射センサ５３にて検出した日射量である。また、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭおよびＫＳはゲインで、Ｃは補正用の定数である。
次に、予めＲＯＭに記憶された特性図（マップ、図７参照）から、目標吹出温度（ＴＡＯ）に対応するブロワ電圧（ブロワモータ１３に印加する電圧）を算出（決定）する（ステップＳ５）。
【００４８】
次に、予めＲＯＭに記憶された特性図（マップ、図８参照）から、目標吹出温度（ＴＡＯ）に対応する吸込口モードを決定する（ステップＳ６）。ここで、吸込口モードの決定においては、目標吹出温度（ＴＡＯ）が低い温度から高い温度にかけて、内気循環モード、内外気２層モード、外気導入モードとなるように決定される。なお、内気循環モードとは、第１内外気切替ドア４の開度および第２内外気切替ドア５の開度を共に０％にして、第１、第２内気吸込口６、７から内気を空調ケース２内に吸い込む吸込口モードである。
【００４９】
また、内外気２層モードとは、第１内外気切替ドア４の開度を０％、第２内外気切替ドア５の開度を１００％にして、第１内気吸込口６から内気を第１空気通路１８内に吸い込み、外気吸込口８から外気を第２空気通路１９内に吸い込む吸込口モードである。さらに、外気導入モードとは、第１内外気切替ドア４の開度および第２内外気切替ドア５の開度を共に１００％にして、第１、第２内気吸込口６、７から外気を空調ケース２内に吸い込む吸込口モードである。
【００５０】
ここで、吹出口モードは、コントロールパネル６０上のＦＡＣＥボタン６５ａ、Ｂ／Ｌボタン６５ｂ、ＦＯＯＴボタン６５ｃ、Ｆ／Ｄボタン６５ｄまたはＤＥＦボタン６５ｅのいずれかの吹出口切替スイッチにより設定された吹出口モードに設定される。
【００５１】
次に、ハイブリッド自動車の車室内の暖房要求度合を指令する。実際には、予めＲＯＭに記憶された下記の数２の式に基づいて第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５の目標ドア開度（Ａ／Ｍ開度：ＳＷ）を算出（決定）する（暖房要求度合指令手段：ステップＳ７）。
【数２】
ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）｝×１００（％）
なお、ＴＥはエバ後温度センサ５４にて検出したエバ後温度で、ＴＷは冷却水温度センサ５５で検出した冷却水温度である。
【００５２】
そして、ＳＷ≦０（％）として算出された時は、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、エバポレータ２０からの冷風の全てを第１、第２バイパス通路２２、２３へ通す位置（ＭＡＸ・ＣＯＯＬ位置）に制御するように指令する。
さらに、ＳＷ≧１００（％）として算出された時は、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、エバポレータ２０からの冷風の全てをヒータコア２１へ通す位置（ＭＡＸ・ＨＯＴ位置）に制御するように指令する。
また、０（％）＜ＳＷ＜１００（％）として算出された時は、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、エバポレータ２０からの冷風をヒータコア２１および第１、第２バイパス通路２２、２３の両方へ通す位置に制御するように指令する。
【００５３】
次に、ＰＴＣヒータＯＮ判定制御を行う。具体的には、図９に示すサブルーチンがコールされ、第１ＰＴＣヒータ４６を作動（ＯＮ）させるか否か、あるいは次の第２ＰＴＣヒータ４７を作動（ＯＮ）させるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００５４】
次に、各ステップＳ５〜ステップＳ８にて算出または決定した各制御状態が得られるように、サーボモータ４ａ、５ａ、ブロワ駆動回路１３ａおよびサーボモータ２６、４５に対して制御信号を出力する。さらに、第１、第２ＰＴＣ駆動回路４８、４９に対して制御信号を出力する（ステップＳ９）。
そして、ステップＳ１０で、制御サイクル時間であるｔ（例えば０．５秒間〜１０秒間）の経過を待ってステップＳ２の制御処理に戻る。
【００５５】
次に、ＰＴＣＯＮ判定制御の制御処理を図９に基づいて説明する。ここで、図９はＰＴＣＯＮ判定制御の制御処理を示したフローチャートである。この図９のフローチャートは、ＰＴＣヒータが２個の場合を示す。
【００５６】
図９のサブルーチンが起動すると、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７をＯＮする必要があるか否かを判定する。先ず、車室内の暖房要求度合が第１所定値以上であるか否かを判定する。実際には、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５のＡ／Ｍ開度（ＳＷ）がＭＡＸ・ＨＯＴであるか否かを判定する（暖房要求度合判定手段：ステップＳ１１）。具体的には、図６のステップＳ７で決定したＡ／Ｍ開度（ＳＷ）が１００％以上であるか否かを判定し、ＳＷ≧１００％であればＹＥＳとなり、ＳＷ＜１００％であればＮＯとなる。
【００５７】
このステップＳ１１の判定結果がＮＯの場合には、すべてのＰＴＣヒータをＯＦＦする。つまり、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７を両方ともＯＦＦする（ヒータ制御手段：ステップＳ１２）。その後に、この図９のサブルーチンを抜ける。
【００５８】
また、ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳの場合には、ヒータコア２１による車室内の暖房能力を判定する。具体的には、冷却水温度センサ５５にて検出した冷却水温度（ＴＷ）が第２所定値（例えば６５℃）以下であるか否かを判定する（暖房能力判定手段：ステップＳ１３）。この判定結果がＹＥＳの場合には、すなわち、ＰＴＣヒータをＯＮする必要があると判断した場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＤＨ）５６の電流容量に余裕があるか否かを判定する。具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＤＨ）５６から出力されている信号が不許可信号（ＯＮ信号）であるか許可信号（ＯＦＦ信号）であるかを判定する（電力余裕判定手段：ステップＳ１４）。
【００５９】
このステップＳ１４の判定結果がＯＦＦの場合には、すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕のある場合には、前回のＰＴＣヒータのＯＮ個数を判定する（ＰＴＣヒータＯＮ個数判定手段：ステップＳ１５）。そして、前回のＰＴＣヒータのＯＮ個数が０個の場合には、１個のＰＴＣヒータをＯＮする。例えば第１ＰＴＣヒータ４６をＯＮする（ヒータ制御手段：ステップＳ１６）。その後に、この図９のサブルーチンを抜ける。
【００６０】
また、前回のＰＴＣヒータのＯＮ個数が１個の場合には、２個のＰＴＣヒータをＯＮする。すなわち、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７の両方をＯＮする（ヒータ制御手段：ステップＳ１７）。その後に、この図９のサブルーチンを抜ける。
さらに、前回のＰＴＣヒータのＯＮ個数が２個の場合には、２個のＰＴＣヒータのＯＮ状態を維持する。すなわち、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７の両方をＯＮする（ヒータ制御手段：ステップＳ１８）。その後に、この図９のサブルーチンを抜ける。
【００６１】
また、ステップＳ１４の判定結果がＯＮの場合には、すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕がない場合には、前回のＰＴＣヒータをＯＮまたはＯＦＦしてから所定時間（例えば１６秒間）が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１９）。この判定結果がＮＯの場合には、ＰＴＣヒータのＯＮ個数を現状個数のまま維持して（ヒータ制御手段：ステップＳ２０）、この図９のサブルーチンを抜ける。
また、ステップＳ１９の判定結果がＹＥＳの場合には、ＰＴＣヒータのＯＮ個数を１個減らす（ヒータ制御手段：ステップＳ２１）。その後に、この図９のサブルーチンを抜ける。
【００６２】
〔実施形態の作用〕
次に、本実施形態の空調ユニット１の各空調手段の作用を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。
【００６３】
吹出口モードがＦＯＯＴモードまたはＦ／Ｄモードで、吸込口モードが内外気２層モードで、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５がＭＡＸ・ＨＯＴ位置に設定されるような、車室内の暖房が必要な時に、冷却水温度（ＴＷ）が６５℃以下で車室内の暖房能力が不足している場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕があるかないかが判定される。
【００６４】
このときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕がない場合には、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７はＯＦＦされるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕がある場合には、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７の片方または両方がＯＮされる。
【００６５】
したがって、第１遠心式ファン１１の回転によって第１内気吸込口６から内外気切替箱３内に吸い込まれた内気は、図１に実線矢印で示したように、第１吸込口１４を通り第１スクロールケーシング部１６内に吸い込まれて第１空気通路１８内に侵入する。そして、第１空気通路１８内に侵入した内気は、図２（ａ）に実線矢印で示したように、エバポレータ２０の第１冷却部を通過する際に冷却されて冷風となった後、さらにヒータコア２１の第１加熱部で再加熱されて第１空気流入通路３８内に流入する。
【００６６】
一方、第２遠心式ファン１２の回転によって外気吸込口８から内外気切替箱３内に吸い込まれた外気は、図１に破線矢印で示したように、第２吸込口１５を通り第２スクロールケーシング部１７内に吸い込まれて第２空気通路１９内に侵入する。そして、第２空気通路１９内に侵入した外気は、図２（ａ）に破線矢印で示したように、エバポレータ２０の第２冷却部を通過する際に冷却されて冷風となった後、ヒータコア２１の第２加熱部を通過して第２空気流入通路３９内に流入する。
【００６７】
そして、第１空気通路１８から第１空気流入通路３８内に流入した内気は、図２（ａ）に実線矢印で示したように、第１空気流入通路３８内で第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７を通過する際に更に加熱されてＦｒＦＯＯＴ開口部３１を通って、フロントフット吹出口から車室内の前席側の乗員の足元部に向けて吹き出される。一方、第２空気通路１９を通って来た外気は、図２（ａ）に破線矢印で示したように、一部が内気と一緒にフロントフット吹出口４０から車室内の前席側の乗員の足元部に向けて吹き出され、残部がデフロスタ吹出口３５からフロントシールドガラスの内面に向けて吹き出される。
【００６８】
以上のように、例えば０℃以下の低外気温（冬期）のため車室内を充分に暖房する必要のある、吸込口モードが内外気２層モードで、且つ吹出口モードがＦＯＯＴモードまたはＦ／Ｄモードの場合には、既に温められている高温の内気を第１空気通路１８内に吸い込んでヒータコア２１で加熱し、更に第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７で再加熱してフロントフット吹出口４０およびリヤフット吹出口から車室内に吹き出すことで、車室内を暖房することにより、低外気温時の車室内の暖房能力の不足を補うことができる。また、低湿度の外気をヒータコア２１で加熱してデフロスタ吹出口３５からフロントシールドガラスの内面に吹き出すことで、フロントシールドガラスの防曇性能を向上させることもできる。
【００６９】
〔実施形態の効果〕
以上のように、本実施形態の空調ユニット１においては、上記のようにＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流余裕量を低コストなＯＮ／ＯＦＦ信号により検出し、暖房要求度合や暖房能力等のＰＴＣヒータＯＮ条件を判断することにより、ＰＴＣヒータのＯＮ、ＯＦＦ制御を行うことで、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量の許す限り、ＰＴＣヒータを自動的にＯＮすることができる。したがって、バッテリーを消耗させることなく、ＰＴＣヒータのＯＮ、ＯＦＦを自動コントロールすることができる。
【００７０】
また、ＰＴＣヒータが２個以上設置されている場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６から許可信号（ＯＦＦ信号）が出ていれば先ず１個のＰＴＣヒータが自動的にＯＮし、次も許可信号（ＯＦＦ信号）ならば、更に次のＰＴＣヒータを自動的にＯＮすることができるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕のある状態から急激に余裕のない状態に移行するのを防止することができる。
【００７１】
そして、本実施形態の空調ユニット１においては、前回のＰＴＣヒータをＯＮまたはＯＦＦしてから所定時間（例えば１６秒間）が経過してから、別の状態に移行するようにすることで、ＰＴＣヒータが頻繁にＯＮ／ＯＦＦすることを防止している。この理由は、一時的にハイブリッド自動車に搭載された電気負荷（例えばパワーウインドウの駆動装置）を使うような場合に、継続的に使われない時に、車室内の暖房能力の不足を補うためのＰＴＣヒータが不要にＯＦＦしないようにするためである。なお、その所定時間は一時的に通電される電気負荷の作動が終了するのに必要な時間が設けられていれば良い。
【００７２】
また、本実施形態では、ＰＴＣヒータをＯＮする必要があるか否かの判定において、ヒータコア２１内を流れる冷却水温度が第２所定値（例えば６５℃）以下の場合にＰＴＣヒータをＯＮするように制御している。この理由は、空調ケース２のフロントフット吹出口から車室内に吹き出される空気の吹出温度が非常に高温になるのを防止するためである。
【００７３】
〔他の実施形態〕
本実施形態では、ＰＴＣヒータの個数を２個としたが、ＰＴＣヒータの個数を１個または３個以上にしても良い。また、ＩＤＨ信号をＯＮ／ＯＦＦの１−０信号としたが、発電電流に比例した電圧等のリニアな信号を用いても良い。
【００７４】
本実施形態では、冷却用熱交換器として冷凍サイクルのエバポレータ２０を使用したが、冷却用熱交換器としてペルチェ素子等の空気冷却部品を組み込んだ熱交換器を使用しても良い。また、本実施形態では、加熱用熱交換器として走行用エンジンの冷却水を暖房用熱源とするヒータコア２１を使用したが、加熱用熱交換器として走行用モータやインバータ等の電気負荷の排熱や燃焼式ヒータの燃焼熱を暖房用熱源とするヒータコアを使用しても良い。
【００７５】
本実施形態では、暖房要求度合指令手段として、エアコンＥＣＵ５０にて算出されるＡ／Ｍ開度（ＳＷ）が第１所定値（１００％）以上の時にＰＴＣヒータをＯＮする要求を出すように制御しているが、暖房要求度合指令手段として乗員に手動操作されるスイッチやレバー等の手動操作手段を設けて、その手動操作手段の設定位置が第１所定位置以上の時にＰＴＣヒータをＯＮする要求を出すように制御しても良い。また、ＰＴＣヒータをＯＮする要求を出すのは、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５がＭＡＸ・ＨＯＴ位置の時、ＳＷが１００％以上の時だけでなく、ＭＡＸ・ＨＯＴ位置近辺の時や、目標吹出温度（ＴＡＯ）の値が７０℃以上の時でも良い。
【００７６】
また、ブロワモータ１３がＯＦＦの時、つまり車室内の暖房の必要性がない時には、ＰＴＣヒータをＯＮしないようにしても良い。この場合には、ステップＳ１１の前にブロワモータ１３がＯＮされているか否かを判定する（ステップＳ２２）を設ければ良く、ブロワモータ１３がＯＦＦの時にはステップＳ１２へ進み、ブロワモータ１３がＯＮの時にはステップＳ１１へ進むようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調ユニットの内外気切替手段および遠心式送風機の内外気２層モードを示した断面図である（実施形態）。
【図２】（ａ）は空調ユニットの吹出口切替手段の内外気２層モードを示した断面図で，（ｂ）は第１、第２ＰＴＣヒータの設置位置を示した断面図である（実施形態）。
【図３】ハイブリッド自動車のインストルメントパネルを示した正面図である（実施形態）。
【図４】ハイブリッド自動車用空気調和装置の制御系を示したブロック図である（実施形態）。
【図５】コントロールパネルを示した平面図である（実施形態）。
【図６】エアコンＥＣＵによる基本的な制御処理を示したフローチャートである（実施形態）。
【図７】目標吹出温度とブロワ電圧との関係を示した特性図である（実施形態）。
【図８】目標吹出温度と吸込口モードとの関係を示した特性図である（実施形態）。
【図９】ＰＴＣＯＮ判定制御の制御処理を示したフローチャートである（実施形態）。
【符号の説明】
１ 空調ユニット
２ 空調ケース
２１ ヒータコア（加熱用熱交換器）
４６ 第１ＰＴＣヒータ
４７ 第２ＰＴＣヒータ
５０ エアコンＥＣＵ（暖房要求度合指令手段、電力余裕判定手段、ヒータ制御手段）
５５ 冷却水温度センサ（暖房能力検出手段）
５６ ＤＣ−ＤＣコンバータ（充電装置）

Claims (3)

1. 走行用エンジンと走行用モータを有し、前記走行用モータを含む電気負荷に電力を供給する車載電源と、発電機で発生した電圧を低電圧に変換して前記車載電源を充電するための充電装置とを搭載した車両の車室内を暖房する車両用空気調和装置において、
   （ａ）車室内に空気を送るための空調ケースと、
   （ｂ）この空調ケース内において車室内に向かう空気流を発生させる送風機と、
   （ｃ）前記空調ケース内に設けられて通過する空気を加熱する加熱用熱交換器と、
   （ｄ）この加熱用熱交換器よりも空気下流側の前記空調ケース内に設けられて通過する空気を加熱し、その温度上昇に伴って電気抵抗値が増大するＰＴＣヒータと、
   （ｅ）車室内の暖房要求度合を指令する暖房要求度合指令手段と、
   （ｆ）前記加熱用熱交換器による暖房能力を検出する暖房能力検出手段と、
   （ｇ）車両全体の前記電気負荷で使われている電流に基づいて前記充電装置から出力される信号により、前記充電装置の充電能力以上の電流が前記電気負荷で使われているか否かを判定する電力余裕判定手段と、
   （ｈ）前記暖房要求度合指令手段より指令された暖房要求度合が第１所定値以上で、前記暖房能力検出手段にて検出された前記加熱用熱交換器による暖房能力が第２所定値以下で、且つ前記電力余裕判定手段にて前記充電装置の充電能力以上の電流が前記電気負荷で使われておらず、前記充電装置の電流容量に余裕があると判定された場合にのみ、前記ＰＴＣヒータを作動させるヒータ制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 請求項１に記載の車両用空気調和装置において、
   前記ＰＴＣヒータは、複数個のＰＴＣヒータよりなり、
   前記ヒータ制御手段は、前記電力余裕判定手段にて前記充電装置の電流容量に余裕があると判定された場合に、前記複数個のＰＴＣヒータのうち先ず１個のＰＴＣヒータを作動させ、
   それでも前記電力余裕判定手段にて前記充電装置の電流容量に余裕があると判定された場合に、前記複数個のＰＴＣヒータのうちの次の１個のＰＴＣヒータを作動させることを特徴とする車両用空気調和装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用空気調和装置において、
   前記ＰＴＣヒータは、複数個のＰＴＣヒータよりなり、
   前記ヒータ制御手段は、前記複数個のＰＴＣヒータのうち少なくとも１個のＰＴＣヒータの作動を開始してから所定時間が経過するまでは、前記１個のＰＴＣヒータをそのまま作動させ、
   前記１個のＰＴＣヒータの作動を開始してから所定時間が経過した場合は、前記電力余裕判定手段により前記充電装置の電流容量に余裕がないと判定された場合に、前記１個のＰＴＣヒータの作動を停止することを特徴とする車両用空気調和装置。

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