JP5708293B2 - 車両の空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の空調装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などの車両においては、同車両に搭載される熱源が少ないことから、その熱源からの廃熱を利用して車室の暖房を行う空調装置を設けたとしても、同装置によって暖房要求に見合った車室の暖房を実現することはできない可能性がある。このため、車両の空調装置として同車両に蒸気圧縮式のヒートポンプを搭載し、そのヒートポンプを用いて車室の暖房を行うことが考えられる。

例えば、特許文献１の空調装置においては、車両に搭載された熱源であるエンジンと熱交換可能な冷却水が循環する冷却水回路が設けられており、その冷却水回路に設けられたヒータコア及びラジエータを通過する冷却水の熱で空気通路を介して車室に送られる空気を加熱することが可能となっている。そして、ヒータコア及びラジエータを通過する冷却水によって加熱された上記空気を車室に送ることで同車室が暖房される。

また、上記空調装置には、蒸気圧縮式のヒートポンプも設けられている。このヒートポンプは、熱媒体を圧縮して吐出するコンプレッサと、同コンプレッサにより圧縮されて昇温した熱媒体からの放熱を行うコンデンサと、同コンデンサでの放熱後の熱媒体を膨張させる膨張弁と、同膨張弁にて膨張して温度低下した熱媒体への吸熱を行うエバポレータとを備えている。こうしたヒートポンプでは、コンプレッサの駆動により熱媒体が高圧側熱交換器、膨張弁、及び低圧側熱交換器といった機器を順に通過し、それによって熱媒体の循環が行われる。

上記空調装置においては、ヒートポンプのコンデンサ及びエバポレータがそれぞれ上記空気通路に位置している。そして、上記コンデンサを通過する熱媒体が上記空気通路を通過する空気と熱交換可能となっており、且つ、上記エバポレータを通過する熱媒体も上記空気通路を通過する空気と熱交換可能となっている。従って、ヒートポンプにおいて圧縮されて高温となった熱媒体が上記コンデンサを通過する際には、その熱媒体によって上記空気通路を通過する空気が加熱される。これにより、ヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱で車室が暖房される。

一方、上記空調装置における空気通路には、ラジエータ周りを通過する空気の流速を調整するための送風機が設けられている。そして、車室の暖房時、冷却水回路におけるヒータコアの温度が低いほど、上記送風機の回転速度を低下させてラジエータ周りを通過する空気の流速が遅くなるようにしている。このようにラジエータ周りを通過する空気の流速を遅くすると、その空気がラジエータ周りを通過する際に冷却水の熱を受けやすくなるため、ラジエータ周りを通過した後の空気の温度が高くなる。従って、冷却水回路におけるヒータコアの温度が低いとき、すなわち冷却水回路の冷却水の温度が低いときでも、その冷却水の熱を用いて空気通路におけるラジエータ周りを通過した後の空気の温度を上昇させることができる。

特開２００５−１８６６４３公報（段落［００１０］、［００１１］、［００３７］、［００４１］〜［００４５］、図２）

特許文献１の空調装置を用いることにより、車両に搭載された熱源からの廃熱で車室を暖房するとともに、同じく車両に搭載されたヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱で車室を暖房することが可能にはなる。また、冷却水回路におけるヒータコアの温度が低くなるほど送風機の回転速度を低下させることで、空気通路におけるラジエータ周りを通過した後の空気の温度を高くすることが可能にはなる。ただし、これらによって車室を効果的に暖房できるか否かは不明である。

これは、上記送風機の駆動を通じて空気通路におけるラジエータ周りを通過した後の空気の温度を高くできたとしても、その空気の流量が送風機の回転速度低下に伴って少なくなることは否めず、そのことが車室の効果的な暖房の妨げとなるためである。また、上記空気通路を流れる空気は、冷却水回路のヒータコア及びラジエータ並びにヒートポンプのコンデンサで加熱されるだけでなく、ヒートポンプのエバポレータでは冷却されることから、車室に入るときの上記空気の温度を必ずしも高くできるとは限らないことも、車室を効果的に暖房できない原因となる。

このように、特許文献１の空調装置を用いたとしても、車室を効果的に暖房できるとは言い切れない。こうしたことから、電気自動車やハイブリッド自動車など、搭載される熱源が少ない車両において、熱源からの廃熱とヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱とを用いて車室を暖房する際、その暖房をより一層効果的に行えるようにすることが望まれている。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、熱源からの廃熱とヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱とを用いて車室を暖房する際、その暖房を効果的に行うことができる車両の空調装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、車室の暖房が熱源からの廃熱とヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱とを用いて行われる。このときには、ヒートポンプのエバポレータに向けて空気が送られるよう送風機が駆動される。そして、送風機の駆動を通じてエバポレータに向けて空気が送られると、その空気の熱が同エバポレータを通過する熱媒体に付与される。

ここで、ヒートポンプにおいては、エバポレータを通過する熱媒体が上記空気からの熱を受けて温度上昇すると、その熱媒体がコンプレッサにより圧縮されて昇温した状態となってコンデンサを通過する際の同熱媒体の温度も上昇する。このようにコンデンサを通過する熱媒体の温度を上昇させることで、同熱媒体の熱による車室の暖房能力が大きくなり、その熱媒体の熱を用いた車室の暖房が効果的に行われる。従って、送風機の風量を多くするほど、ヒートポンプのエバポレータにて熱媒体に付与される空気の熱が多くなることから、ヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱による車室の暖房能力が大きくなり、その熱媒体の熱を用いた車室の暖房がより一層効果的に行われるようになる。

ただし、上記エバポレータを通過する熱媒体に熱を付与した後の空気は、その熱の付与に伴って温度低下することになる。このため、車両における熱源とヒートポンプとの搭載位置によっては、上記熱の付与後に温度低下した空気が車両の熱源に流れて同熱源を冷却してしまうおそれがある。この場合、車両の熱源が上記空気により冷却されてしまう分、熱源からの廃熱による車室の暖房能力が小さくなることは避けられない。従って、送風機の風量を多くするほど、車両の熱源が上記空気によって冷却されやすくなることから、その熱源からの廃熱による車室の暖房能力が小さくなり、同熱源からの廃熱を利用した車室の暖房を効果的に行うことが困難になる。

この点、請求項１記載の発明では、車両の熱源からの廃熱による車室の暖房能力とヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力との合計値に基づき送風機が駆動制御されるため、それら暖房能力の合計値が大きくなるように送風機を駆動することが可能になる。このように、車両の熱源からの廃熱による車室の暖房能力とヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力との合計値が大きくなるように送風機を駆動することで、熱源からの廃熱とヒートポンプの熱媒体の熱とを用いて車室を暖房する際、その暖房を効果的に行うことができる。

さらに、請求項１記載の発明によれば、車室の暖房時に送風機の駆動を通じてエバポレータに向けて空気を送る際、熱源からの廃熱による車室の暖房能力及びヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力の合計値が基準値以上になるよう上記送風機が駆動される。こうした送風機の駆動の仕方として、より具体的には、送風機の風量に応じた上記合計値を同風量別にそれぞれ推定し、それら推定した合計値のうち同合計値が上記基準値以上となるときの風量が得られるよう送風機を駆動制御する。以上により、車室を暖房する際の暖房能力を上記基準値以上の大きい値とすることができ、ひいては車室の効果的な暖房を実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、車室の暖房時に送風機の駆動を通じてエバポレータに向けて空気を送る際、熱源からの廃熱による車室の暖房能力及びヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力の合計値が最大となるよう上記送風機が駆動される。こうした送風機の駆動の仕方として、より具体的には、例えば請求項３記載の発明のような駆動の仕方をすることが考えられる。すなわち、送風機の風量に応じた上記合計値を同風量別にそれぞれ推定し、それら推定した合計値のうち同合計値が最大となるときの風量が得られるよう送風機を駆動制御する。以上により、車室を暖房する際の暖房能力を最大とすることができ、ひいては車室の効果的な暖房を実現することができる。

第１実施形態の空調装置の全体構成を示す略図。 送風機の駆動電圧の変化に伴う暖房能力の変化を示すグラフ。 車室の暖房時における送風機の駆動手順を示すフローチャート。 ＱＨ算出・記憶処理の詳細な実行手順を示すフローチャート。 第２実施形態の空調装置の電気的構成を示すブロック図。 第２実施形態でのＱＨ算出・記憶処理の実行手順を示すフローチャート。 送風機の駆動電圧の変化に伴う暖房能力の変化を示すグラフ。

［第１実施形態］
以下、本発明を電気自動車の空調装置に具体化した第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１に示すように、電気自動車においては、モータ及びギヤ機構等からなるパワーユニット１が搭載されており、そのパワーユニット１が電気自動車における熱源となっている。電気自動車には、熱源であるパワーユニット１を冷却するための冷却水をウォータポンプ２の駆動を通じて循環させる冷却水回路３が設けられている。そして、冷却水回路３内の冷却水がパワーユニット１との間で熱交換されることにより、そのパワーユニット１が上記冷却水によって冷却されるとともに同パワーユニット１からの廃熱が上記冷却水によって回収される。

電気自動車には、車室５の冷房や暖房といった空調を行うための空調装置が設けられている。この空調装置は、上記冷却水回路３に設けられたヒータコア４を備えており、そのヒータコア４を通過する冷却水の熱で空気通路１１を介して車室５に送られる空気を加熱することにより車室５を暖房する。ただし、電気自動車のような熱源（パワーユニット１）で生じる熱が少ない車両では、その熱源からの廃熱（直接的には冷却水の熱）を利用した車室５の暖房では暖房要求を満たせない可能性がある。このため、電気自動車には車室５の暖房を行うための装置として蒸気圧縮式のヒートポンプ６が搭載されており、電気自動車の空調装置は上記ヒートポンプ６を用いた車室５の暖房も行うことが可能となっている。

上記ヒートポンプ６には、熱媒体を圧縮して吐出するコンプレッサ７が設けられている。そして、このコンプレッサ７の駆動を通じて、上記熱媒体がヒートポンプ６内を循環する。また、ヒートポンプ６は、コンプレッサ７により圧縮されて昇温した熱媒体からの放熱を行うコンデンサ８と、同コンデンサ８での放熱後の熱媒体を膨張させる膨張弁９と、同膨張弁９にて膨張して温度低下した熱媒体への吸熱を行うエバポレータ１０とを備えている。こうしたヒートポンプ６では、コンプレッサ７の駆動を通じて、熱媒体がコンプレッサ７、コンデンサ８、膨張弁９、及びエバポレータ１０といった機器を順に通過する。そして、ヒートポンプ６においては、上記コンデンサ８を通過する熱媒体が上記空気通路１１を通過する空気と熱交換可能となっており、そのコンデンサ８を通過する高温の熱媒体で上記空気通路１１を介して車室５に送られる空気を加熱することにより車室５が暖房される。

ここで、ヒートポンプ６においては、エバポレータ１０を通過する熱媒体の温度が高くなるほど、その熱媒体がコンプレッサ７により圧縮されて昇温した状態となってコンデンサ８を通過する際の同熱媒体の温度も上昇する。このようにコンデンサ８を通過する熱媒体の温度を高くすることができれば、その熱媒体の熱を用いた車室５の暖房が効果的に行われる。このため、電気自動車の空調装置には、車室５の暖房時にエバポレータ１０に向けて空気（外気）を送る送風機１２が設けられている。そして、車室５の暖房時には送風機１２の駆動を通じてエバポレータ１０に向けて空気が送られ、その空気とエバポレータ１０を通過する冷えた熱媒体との間で熱交換が行われる。これにより、エバポレータ１０を通過する冷えた熱媒体に対し上記空気の熱が付与されて同熱媒体の温度が上昇することから、その熱媒体の熱を用いた車室５の暖房が効果的に行われる。

次に、空調装置の電気的構成について説明する。
空調装置には、同装置の各種機器を駆動制御するための電子制御装置２１が設けられている。この電子制御装置２１は、上記各種機器の駆動制御に係る演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。

電子制御装置２１の入力ポートには、以下に示すセンサ及びスイッチ等からの信号が入力される。
・冷却水回路３のヒータコア４を通過する冷却水の温度を検出する水温センサ２２。

・ヒートポンプ６におけるコンデンサ８内の圧力を検出する圧力センサ２３。
・ヒートポンプ６におけるエバポレータ１０の温度、言い換えれば同エバポレータ１０内を通過する熱媒体の温度を検出するエバポレータ温度センサ２４。

・外気の温度、すなわち送風機１２によりエバポレータ１０周りに送られる空気の温度を検出する外気温センサ２５。
・電気自動車の車速を検出する車速センサ２６。

・パワーユニット１におけるギヤ機構の潤滑油の温度を検出する油温センサ２７。
電子制御装置２１の出力ポートには、パワーユニット１を動作させるための各種機器の駆動回路、ウォータポンプ２の駆動回路、コンプレッサ７の駆動回路、及び送風機１２の駆動回路等が接続されている。

電子制御装置２１は、車室の暖房時、ウォータポンプ２の駆動を通じて冷却水回路３を循環する冷却水によりパワーユニット１からの廃熱を回収する。この廃熱の回収によって温度上昇した冷却水がヒータコア４を通過する際、同冷却水の熱が空気通路１１を通過する空気に付与される。このようにヒータコア４での冷却水からの受熱により温度上昇した空気を空気通路１１から車室５に送ることにより、パワーユニット１からの廃熱を用いた車室５の暖房が行われる。

また、電子制御装置２１は、車室５の暖房時、上述したパワーユニット１からの廃熱を用いた車室５の暖房の他に、ヒートポンプ６におけるコンデンサ８を通過する熱媒体の熱を利用した車室５の暖房も行う。詳しくは、コンプレッサ７の駆動を通じてヒートポンプ６の熱媒体を循環させる。そして、コンプレッサ７により圧縮されて高温となった熱媒体がコンデンサ８を通過する際には、この熱媒体の熱が空気通路１１を通過する空気に付与される。このようにコンデンサ８での冷却水からの受熱により温度上昇した空気を空気通路１１から車室５に送ることにより、ヒートポンプ６におけるコンデンサ８を通過する熱媒体の熱を用いた車室５の暖房が行われる。

更に、電子制御装置２１は、上述したようにヒートポンプ６を用いて車室５の暖房を行う際、その暖房を効果的なものとするため、送風機１２の駆動を通じてエバポレータ１０に向けて空気を送る。これにより、送風機１２によりエバポレータ１０周りに送られる比較的温度の高い空気と、そのエバポレータ１０内を通過する冷えた熱媒体との間で熱交換が行われる。こうした熱交換が行われると、エバポレータ１０を通過する冷えた熱媒体に対し上記空気の熱が付与されて同熱媒体の温度が上昇することから、その熱媒体がコンプレッサ７により圧縮されて昇温した状態となってコンデンサ８を通過する際の同熱媒体の温度も上昇する。その結果、ヒートポンプ６におけるコンデンサ８を通過する熱媒体の熱を用いた車室５の暖房が効果的に行われる。

ところで、送風機１２の駆動を通じて上記エバポレータ１０周りに送られた空気は、そのエバポレータ１０内を通過する冷えた熱媒体に熱を付与した後、その熱の付与に伴って温度低下することになる。このため、電気自動車におけるパワーユニット１とヒートポンプ６との搭載位置によっては、上記熱の付与後に温度低下した空気がパワーユニット１周りに流れて同ユニット１を冷却してしまうおそれがある。この場合、パワーユニット１が上記空気により冷却されてしまう分、同ユニット１からの廃熱による車室５の暖房能力が小さくなり、ひいては上記廃熱を利用した車室５の暖房を効果的に行えなくなるおそれがある。このときの送風機１２の駆動電圧ｖｉの増加、言い換えれば送風機１２の風量の増加に伴う、パワーユニット１からの廃熱による車室５の暖房能力Ｑｈｃの変化、ヒートポンプ６のコンデンサ８を通過する熱媒体の熱による車室５の暖房能力Ｑｈｐ、及び、それら暖房能力Ｑｈｃ，Ｑｈｐの合計値である全体暖房能力ＱＨの変化を図２に示す。

なお、上記暖房能力Ｑｈｃは、冷却水回路３のヒータコア４内を通過する冷却水から空気通路１１を流れる空気に対し付与することの可能な単位時間当たりの熱量を表している。また、上記暖房能力Ｑｈｐは、ヒートポンプ６のコンデンサ８内を通過する熱媒体から空気通路１１を流れる空気に対し付与することの可能な単位時間当たりの熱量を表している。従って、上記全体暖房能力ＱＨは、ヒータコア４内を通過する冷却水から空気通路１１を流れる空気に対し付与することの可能な単位時間当たりの熱量、及び、コンデンサ８内を通過する熱媒体から空気通路１１を流れる空気に対し付与することの可能な単位時間当たりの熱量の合計値を表している。図２から分かるように、送風機１２の風量（駆動電圧ｖｉ）が増加するほど、暖房能力Ｑｈｐは徐々に大きくなる一方、暖房能力Ｑｈｃは徐々に小さくなってゆく。従って、全体暖房能力ＱＨは、送風機１２の風量の増加に伴い、徐々に大きくなって最大値ＱＨｍａｘとなり、その後に徐々に小さくなってゆくという推移傾向を示す。

電子制御装置２１は、図２に示す暖房能力Ｑｈｃ，Ｑｈｐの推移傾向を考慮して全体暖房能力ＱＨに基づき送風機１２の駆動制御を行い、その駆動制御を通じて上記全体暖房能力ＱＨが大きくなるように送風機１２を駆動する。より具体的には、送風機１２の駆動電圧ｖｉ（風量）に応じた全体暖房能力ＱＨを駆動電圧ｖｉ別（風量別）にそれぞれ推定する。例えば、駆動電圧ｖｉを送風機１２を駆動するための制御範囲内でｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎと徐々に大きくしたと仮定して、それら各駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した全体暖房能力ＱＨをそれぞれ推定する。そして、それら推定した全体暖房能力ＱＨのうち、最大値ＱＨｍａｘに対応した全体暖房能力ＱＨが得られる駆動電圧ｖｉ（駆動電圧ＶＱｍａｘ）で送風機１２を駆動する。言い換えれば、全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなる風量が得られるよう送風機１２を駆動する。これにより、全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなるため、パワーユニット１からの廃熱とヒートポンプ６の熱媒体の熱とを用いて車室５を暖房する際、その暖房を効果的に行うことができる。

次に、車室５の暖房時に送風機１２を駆動する際の詳細な手順について、送風機駆動ルーチンを示す図３のフローチャートを参照して説明する。この送風機駆動ルーチンは、電子制御装置２１を通じて、車室５の暖房時に例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず、送風機１２の駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）毎の全体暖房能力ＱＨの推定値の算出中であるか否かを判断するためのフラグＦが「０（算出中でない）」であるか否かの判断が行われる（Ｓ１０１）。ここで肯定判定であれば、上記駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）毎の全体暖房能力ＱＨの推定値の算出タイミングであるか否かが判断される（Ｓ１０２）。例えば、上記駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）毎の全体暖房能力ＱＨの推定値の算出が完了してから予め定められた所定時間が経過すると、Ｓ１０２で上記駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）毎の全体暖房能力ＱＨの推定値の算出タイミングである旨判断される。

Ｓ１０２で肯定判定がなされると、Ｓ１０３の処理として、駆動電圧ｖｉをｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎと徐々に大きくしたと仮定して、それら各駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した全体暖房能力ＱＨの推定値をそれぞれ算出し、それら算出された推定値を電子制御装置２１のＲＡＭに記憶する処理（ＱＨ算出・記憶処理）が実行される。このＱＨ算出・記憶処理が開始されると、フラグＦが「１（算出中）」に設定される（Ｓ１０４）。フラグＦが「１」に設定されているときには、Ｓ１０１で否定判定がなされるため、Ｓ１０２の処理をスキップしてＳ１０３のＱＨ算出・記憶処理が実行される。

また、Ｓ１０３のＱＨ算出・記憶処理が開始されると、Ｓ１０５の処理として、各駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した全体暖房能力ＱＨの推定値の算出及び記憶が完了したか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、フラグＦが「０（算出中でない）」に設定される（Ｓ１０６）。その後、Ｓ１０３で推定した各駆動電圧ｖｉに対応する全体暖房能力ＱＨのうちの最大値ＱＨｍａｘが得られる駆動電圧ｖｉ（駆動電圧ＶＱｍａｘ）で送風機１２が駆動される（Ｓ１０７）。なお、このＳ１０７の実行時にＳ１０３での全体暖房能力ＱＨの推定値の算出及び記憶が完了していない場合には、前回完了時に得られた駆動電圧ＶＱｍａｘで送風機１２が駆動される。

次に、送風機駆動ルーチンにおけるＳ１０３のＱＨ算出・記憶処理の詳細について、ＱＨ算出・記憶ルーチンを示す図４のフローチャートを参照して説明する。このＱＨ算出・記憶ルーチンは、送風機駆動ルーチンにおけるＳ１０３（図３）に進む毎に電子制御装置２１を通じて実行される。

図４のＱＨ算出・記憶ルーチンにおいては、まず、全体暖房能力ＱＨの推定値の算出に用いる送風機１２の駆動電圧ｖｉが設定される（Ｓ２０１）。詳しくは、Ｓ２０１に進む毎に、全体暖房能力ＱＨの推定値の算出に用いる上記駆動電圧ｖｉをｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎと徐々に大きい値に設定してゆく。例えば、ＱＨ算出・記憶処理が開始されてから最初にＳ２０１に進んだときには、全体暖房能力ＱＨの推定値の算出に用いる送風機１２の駆動電圧ｖｉが「ｖ１」に設定される。このように駆動電圧ｖｉが設定された後、その駆動電圧ｖｉで送風機１２を駆動したと仮定したときのヒータコア４での暖房能力Ｑｈｃ、言い換えればパワーユニット１からの廃熱による車室５の暖房能力Ｑｈｃを推定するための処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）が実行される。

この一連の処理では、まずパワーユニット１で発生する単位時間当たりの熱量Ｑｅｖ１が推定される（Ｓ２０２）。この熱量Ｑｅｖ１は、パワーユニット１におけるモータの単位時間当たりの発熱量、及び、パワーユニット１におけるギヤ機構の単位時間当たりの発熱量によって変化する。そして、上記モータの単位時間当たりの発熱量はモータを駆動するための電力に基づいて推定することが可能であり、上記ギヤ機構の単位時間当たりの発熱量は電気自動車の車速及び同ギヤ機構の潤滑油の油温によって推定することが可能である。従って、Ｓ２０２の処理では、モータ（パワーユニット１）に対する駆動指令値等から求められる現在のモータの駆動電力、車速センサ２６によって検出される現在の電気自動車の車速、及び、油温センサ２７によって検出される現在の油温といった各種パラメータに基づき、パワーユニット１で発生する単位時間当たりの熱量Ｑｅｖ１が推定される。なお、こうした熱量Ｑｅｖ１の推定は、上記各種パラメータに基づき、予め実験等により設定されたマップを参照して行うことが考えられる。

続いて、パワーユニット１から奪われる単位時間当たりの熱量Ｑｅｖ２が推定される（Ｓ２０３）。この熱量Ｑｅｖ２は、送風機１２から送られる空気とパワーユニット１との間の熱伝達率、同空気に対するパワーユニット１の放熱面積、パワーユニット１を通過する冷却水回路３の冷却水の温度、及び送風機１２からパワーユニット１周りに送られる空気（外気）の温度によって変化する。上記熱伝達率は送風機１２の風量（駆動電圧ｖｉ）に基づいて推定することが可能であり、上記放熱面積は電気自動車毎に定められる固定値である。従って、Ｓ２０３の処理では、Ｓ２０１で設定された駆動電圧ｖｉ、水温センサ２２によって検出される現在の冷却水の温度、及び、外気温センサ２５によって検出される外気の温度といった各種パラメータに基づき、パワーユニット１から奪われる単位時間当たりの熱量Ｑｅｖ２が推定される。なお、こうした熱量Ｑｅｖ２の推定は、上記各種パラメータに基づき、予め実験等により設定されたマップを参照して行うことが考えられる。

そして、上述したように推定された熱量Ｑｅｖ１，Ｑｅｖ２に基づき、Ｓ２０１で設定された駆動電圧ｖｉ（ここでは「ｖ１」）で送風機１２を駆動したと仮定したときのヒータコア４での暖房能力Ｑｈｃ、言い換えればパワーユニット１からの廃熱による車室５の暖房能力Ｑｈｃが推定される（Ｓ２０４）。具体的には、熱量Ｑｅｖ１から熱量Ｑｅｖ２を減算した値が上記暖房能力Ｑｈｃの推定値として算出される。

その後、駆動電圧ｖｉ（「ｖ１」）で送風機１２を駆動したと仮定したときのコンデンサ８での暖房能力Ｑｈｐ、すなわちヒートポンプ６のコンデンサ８を通過する熱媒体の熱による車室５の暖房能力Ｑｈｐが推定される（Ｓ２０５）。この暖房能力Ｑｈｐは、コンプレッサ７の回転速度、コンデンサ８内の圧力、送風機１２からエバポレータ１０周りに送られる空気（外気）の温度、エバポレータ１０を通過する熱媒体の温度、及び、送風機１２の風量（駆動電圧ｖｉ）に基づいて変化する。なお、上記コンプレッサ７の回転速度の現在値はコンプレッサ７の駆動指令値等から推定することが可能であり、コンデンサ８内の現在の圧力は圧力センサ２３によって検出することが可能であり、エバポレータ１０内を通過する熱媒体の温度はエバポレータ温度センサ２４によって検出することが可能である。そして、Ｓ２０５の処理では、コンプレッサ７の回転速度の現在値、エバポレータ１０内を通過する現在の熱媒体の温度、現在の外気の温度、及びＳ２０１で設定された駆動電圧ｖｉ（「ｖ１」）といった各種パラメータに基づいて上記暖房能力Ｑｈｐが、その駆動電圧ｖｉで送風機１２を駆動したと仮定した場合の推定値として算出される。なお、こうした暖房能力Ｑｈｐの推定は、上記各種パラメータに基づき、予め実験等により設定されたマップを参照して行うことが考えられる。

上述したように、Ｓ２０１で設定された駆動電圧ｖｉ（「ｖ１」）で送風機１２を駆動したと仮定したときの暖房能力Ｑｈｃ，Ｑｈｐが算出されると、それら暖房能力Ｑｈｃ，Ｑｈｐの合計値が全体暖房能力ＱＨとして算出される（Ｓ２０６）。このＳ２０６の処理では、全体暖房能力ＱＨ（推定値）が算出されると、その算出された全体暖房能力ＱＨが電子制御装置２１のＲＡＭに記憶される。そして、Ｓ２０１で設定される駆動電圧ｖｉをｖ１からｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎと順に変化させてゆき、各駆動電圧ｖｉに対応した全体暖房能力ＱＨをＳ２０２〜Ｓ２０６の処理を通じて駆動電圧ｖｉ毎に推定（算出）し、その推定した全体暖房能力ＱＨを電子制御装置２１のＲＡＭに記憶してゆく。そして、各駆動電圧ｖｉ（ｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎ）に対応した全体暖房能力ＱＨの推定及び記憶が完了すると、図３の送風機駆動ルーチンにおけるＳ１０５の処理で、全体暖房能力ＱＨ（推定値）の推定及び記憶が完了した旨判断される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）車室５を暖房する際には、パワーユニット１からの廃熱を用いた車室５の暖房の他に、ヒートポンプ６におけるコンデンサ８を通過する熱媒体の熱を利用した車室５の暖房も行われる。このときには、ヒートポンプ６におけるコンデンサ８を通過する熱媒体の熱を用いた車室５の暖房を効果的に行うべく、送風機１２の駆動を通じてエバポレータ１０に向けて空気（外気）が送られる。ただし、電気自動車におけるパワーユニット１とヒートポンプ６との搭載位置によっては、エバポレータ１０周りを通過して温度低下した上記空気がパワーユニット１を冷却してしまい、パワーユニット１からの廃熱による車室５の暖房を効果的に行えなくなるおそれがある。こうしたことを考慮して、上記送風機１２の駆動制御が、パワーユニット１からの廃熱による車室５の暖房能力Ｑｈｃと、ヒートポンプ６のコンデンサ８を通過する熱媒体の熱による車室５の暖房能力Ｑｈｐとの合計値である全体暖房能力ＱＨに基づいて行われる。詳しくは、その全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなるよう上記送風機１２が駆動される。これにより、パワーユニット１からの廃熱とヒートポンプ６の熱媒体の熱とを用いて車室５を暖房する際、その暖房を効果的に行うことができる。

（２）上記全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなるよう上記送風機１２を駆動する仕方として、より具体的には次のような駆動の仕方が採用される。すなわち、送風機１２の駆動電圧ｖｉ（風量）に応じた全体暖房能力ＱＨを駆動電圧ｖｉ別（風量別）にそれぞれ推定する。例えば、駆動電圧ｖｉを送風機１２を駆動するための制御範囲内でｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎと徐々に大きくしたと仮定して、それら各駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した全体暖房能力ＱＨをそれぞれ推定する。そして、それら推定した全体暖房能力ＱＨのうち、最大値ＱＨｍａｘに対応した全体暖房能力ＱＨが得られる駆動電圧ｖｉ（駆動電圧ＶＱｍａｘ）で送風機１２を駆動する。言い換えれば、全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなる風量が得られるよう送風機１２を駆動する。これにより、的確に全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなるように、送風機１２を駆動することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図５及び図６に基づき説明する。
図５は、この実施形態の空調装置における電気的構成を示すブロック図である。この実施形態は、モータとエンジン（内燃機関）とを原動機として搭載するハイブリッド自動車に本発明を適用したものであり、エンジン３１が上記ハイブリッド自動車における熱源となっている。こうしたハイブリッド自動車では、エンジン３１からの廃熱が冷却水回路３の冷却水により回収されて車室５の暖房に用いられる。

この実施形態においては、電子制御装置２１の入力ポートに、エンジン３１の運転に関わる以下の各種センサが接続されている。
・ハイブリッド自動車の運転者により踏み込み操作されるアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）を検出するためのアクセルポジションセンサ３２。

・エンジン３１の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出するためのスロットルポジションセンサ３３。
・エンジン３１の吸気通路を通過する空気の量（エンジン３１の吸入空気量）を検出するエアフローメータ３４。

・エンジン３１におけるクランクシャフトの回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ３５。
また、電子制御装置２１の出力ポートには、エンジン３１を運転するための各種機器の駆動回路等が接続されている。

ここで、本実施形態におけるＱＨ算出・記憶処理について、ＱＨ算出・記憶ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この実施形態のＱＨ算出・記憶ルーチンも、図３の送風機駆動ルーチンにおけるＳ１０３に進む毎に電子制御装置２１を通じて実行される。

図６のＱＨ算出・記憶ルーチンにおいては、まず、全体暖房能力ＱＨの推定値の算出に用いる送風機１２の駆動電圧ｖｉが設定される（Ｓ２０１）。例えば、ＱＨ算出・記憶処理が開始されてから最初にＳ３０１に進んだときには、全体暖房能力ＱＨの推定値の算出に用いる送風機１２の駆動電圧ｖｉが「ｖ１」に設定される。このように駆動電圧ｖｉが設定された後、その駆動電圧ｖｉで送風機１２を駆動したと仮定したときのヒータコア４での暖房能力Ｑｈｃ、言い換えればエンジン３１からの廃熱による車室５の暖房能力Ｑｈｃを推定するための処理（Ｓ３０２〜Ｓ３０４）が実行される。

この一連の処理では、まずエンジン３１で発生する単位時間当たりの熱量Ｑｈｖ１が推定される（Ｓ３０２）。この熱量Ｑｈｖ１は、エンジン３１の単位時間当たりの発熱量であり、予め実験等により定められたマップを参照してエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて推定される。なお、上記エンジン負荷は、エンジン３１の１サイクル当たりに燃焼室に吸入される空気の量であり、エンジン回転速度及びエンジン３１の吸入空気量に対応するパラメータに基づいて求めることが可能である。上記エンジン回転速度は、クランクポジションセンサ３５からの検出信号に基づいて求められる。また、上記吸入空気量に対応するパラメータとしては、アクセル開度、スロットル開度、及び吸入空気量といったパラメータを用いることが可能である。

続いて、エンジン３１から奪われる単位時間当たりの熱量Ｑｈｖ２が推定される（Ｓ３０３）。この熱量Ｑｈｖ２は、送風機１２から送られる空気とエンジン３１との間の熱伝達率、同空気に対するエンジン３１の放熱面積、エンジン３１を通過する冷却水回路３の冷却水の温度、及び送風機１２からエンジン３１周りに送られる空気（外気）の温度によって変化する。上記熱伝達率は送風機１２の風量（駆動電圧ｖｉ）に基づいて推定することが可能であり、上記放熱面積はハイブリッド自動車毎に定められる固定値である。従って、Ｓ３０３の処理では、Ｓ３０１で設定された駆動電圧ｖｉ、水温センサ２２によって検出される現在の冷却水の温度、及び、外気温センサ２５によって検出される外気の温度といった各種パラメータに基づき、エンジン３１から奪われる単位時間当たりの熱量Ｑｈｖ２が推定される。なお、こうした熱量Ｑｈｖ２の推定は、上記各種パラメータに基づき、予め実験等により設定されたマップを参照して行うことが考えられる。

そして、上述したように推定された熱量Ｑｈｖ１，Ｑｈｖ２に基づき、Ｓ３０１で設定された駆動電圧ｖｉ（ここでは「ｖ１」）で送風機１２を駆動したと仮定したときのヒータコア４での暖房能力Ｑｈｃ、言い換えればエンジン３１からの廃熱による車室５の暖房能力Ｑｈｃが推定される（Ｓ３０４）。具体的には、熱量Ｑｈｖ１から熱量Ｑｈｖ２を減算した値が上記暖房能力Ｑｈｃの推定値として算出される。

その後、駆動電圧ｖｉ（「ｖ１」）で送風機１２を駆動したと仮定したときのコンデンサ８での暖房能力Ｑｈｐ、すなわちヒートポンプ６のコンデンサ８を通過する熱媒体の熱による車室５の暖房能力Ｑｈｐが推定される（Ｓ３０５）。詳しくは、コンプレッサ７の回転速度の現在値、エバポレータ１０内を通過する現在の熱媒体の温度、現在の外気の温度、及びＳ３０１で設定された駆動電圧ｖｉ（「ｖ１」）に基づいて上記暖房能力Ｑｈｐが、その駆動電圧ｖｉで送風機１２を駆動したと仮定した場合の推定値として算出される。

上述したように、Ｓ３０１で設定された駆動電圧ｖｉ（「ｖ１」）で送風機１２を駆動したと仮定したときの暖房能力Ｑｈｃ，Ｑｈｐが算出されると、それら暖房能力Ｑｈｃ，Ｑｈｐの合計値が全体暖房能力ＱＨとして算出される（Ｓ３０６）。このＳ３０６の処理では、全体暖房能力ＱＨ（推定値）が算出されると、その算出された全体暖房能力ＱＨが電子制御装置２１のＲＡＭに記憶される。そして、Ｓ３０１で設定される駆動電圧ｖｉをＳ３０１に進む毎にｖ１からｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎと順に変化させてゆき、各駆動電圧ｖｉに対応した全体暖房能力ＱＨをＳ３０２〜Ｓ３０６の処理を通じて駆動電圧ｖｉ毎に推定（算出）し、その推定した全体暖房能力ＱＨを電子制御装置２１のＲＡＭに記憶してゆく。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（３）車室５を暖房する際には、エンジン３１からの廃熱を用いた車室５の暖房の他に、ヒートポンプ６におけるコンデンサ８を通過する熱媒体の熱を利用した車室５の暖房も行われる。このときには、ヒートポンプ６におけるコンデンサ８を通過する熱媒体の熱を用いた車室５の暖房を効果的に行うべく、送風機１２の駆動を通じてエバポレータ１０に向けて空気（外気）が送られる。ただし、ハイブリッド自動車におけるエンジン３１とヒートポンプ６との搭載位置によっては、エバポレータ１０周りを通過して温度低下した上記空気がエンジン３１を冷却してしまい、エンジン３１からの廃熱による車室５の暖房を効果的に行えなくなるおそれがある。こうしたことを考慮して、上記送風機１２の駆動制御が、エンジン３１からの廃熱による車室５の暖房能力Ｑｈｃと、ヒートポンプ６のコンデンサ８を通過する熱媒体の熱による車室５の暖房能力Ｑｈｐとの合計値である全体暖房能力ＱＨに基づいて行われる。詳しくは、その全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなるよう上記送風機１２が駆動される。これにより、パワーユニット１からの廃熱とヒートポンプ６の熱媒体の熱とを用いて車室５を暖房する際、その暖房を効果的に行うことができる。

（４）第１実施形態における（２）の効果と同等の効果が得られる。
［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・第１及び第２実施形態において、全体暖房能力ＱＨが最大値ＱＨｍａｘとなるよう送風機１２を駆動するのではなく、全体暖房能力ＱＨが上記最大値ＱＨｍａｘよりも小さい基準値ＱＨｋ以上となるよう送風機１２を駆動してもよい。具体的には、第１及び第２実施形態と同様、送風機１２の駆動電圧ｖｉ（風量）に応じた全体暖房能力ＱＨを駆動電圧ｖｉ別（風量別）にそれぞれ推定する。例えば、駆動電圧ｖｉを送風機１２を駆動するための制御範囲内でｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎと徐々に大きくしたと仮定して、それら各駆動電圧ｖｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した全体暖房能力ＱＨをそれぞれ推定する。そして、それら推定した全体暖房能力ＱＨのうち、基準値ＱＨｋ以上となる全体暖房能力ＱＨが得られる駆動電圧ｖｉ、すなわちｖ１、ｖ２、ｖ３、・・・・・ｖｎのうち図７における「ＶＱ１〜ＶＱ２」の範囲内にあるもののうちのいずれかで送風機１２を駆動する。言い換えれば、全体暖房能力ＱＨが基準値ＱＨｋ以上となる風量が得られるよう送風機１２を駆動する。これにより、全体暖房能力ＱＨが基準値ＱＨｋ以上の大きい値となるように、送風機１２を的確に駆動することができる。

１…パワーユニット、２…ウォータポンプ、３…冷却水回路、４…ヒータコア、５…車室、６…ヒートポンプ、７…コンプレッサ、８…コンデンサ、９…膨張弁、１０…エバポレータ、１１…空気通路、１２…送風機、２１…電子制御装置（制御手段）、２２…水温センサ、２３…圧力センサ、２４…エバポレータ温度センサ、２５…外気温センサ、２６…車速センサ、２７…油温センサ、３１…エンジン、３２…アクセルポジションセンサ、３３…スロットルポジションセンサ、３４…エアフローメータ、３５…クランクポジションセンサ。

Claims (3)

1. 車両に搭載された熱源からの廃熱で車室を暖房するとともに、同じく車両に搭載されたヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱で車室を暖房する車両の空調装置において、
   前記ヒートポンプのエバポレータに向けて空気を送ることにより同エバポレータを通過する熱媒体に対し前記空気の熱を付与する送風機と、
   前記熱源からの廃熱による車室の暖房能力及び前記ヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力の合計値に基づき前記送風機を駆動制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記熱源からの廃熱による車室の暖房能力及び前記ヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力の合計値が基準値以上になるよう前記送風機を駆動制御し、
   前記制御手段は、前記送風機の風量に応じた前記合計値を同風量別にそれぞれ推定し、それら推定した合計値のうち同合計値が前記基準値以上となるときの風量が得られるよう前記送風機を駆動制御することを特徴とする車両の空調装置。
2. 車両に搭載された熱源からの廃熱で車室を暖房するとともに、同じく車両に搭載されたヒートポンプのコンデンサを通過する熱媒体の熱で車室を暖房する車両の空調装置において、
   前記ヒートポンプのエバポレータに向けて空気を送ることにより同エバポレータを通過する熱媒体に対し前記空気の熱を付与する送風機と、
   前記熱源からの廃熱による車室の暖房能力及び前記ヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力の合計値に基づき前記送風機を駆動制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記熱源からの廃熱による車室の暖房能力及び前記ヒートポンプの熱媒体の熱による車室の暖房能力の合計値が最大となるよう前記送風機を駆動制御することを特徴とする車両の空調装置。
3. 前記制御手段は、前記送風機の風量に応じた前記合計値を同風量別にそれぞれ推定し、それら推定した合計値のうち同合計値が最大となるときの風量が得られるよう前記送風機を駆動制御する
   請求項２記載の車両の空調装置。

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