JP5712780B2 - 電気自動車用の空調制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリの電力で走行する電気自動車であって、車室内の空調用駆動源として機能する内燃機関が搭載された電気自動車に適用された空調制御装置に関する。

この種の電気自動車では、１充電当たりの走行可能距離を延ばすことが重要課題である。例えば、走行開始前に商用電源（例えば１００Ｖ）からバッテリを充電しておくプラグイン方式の電気自動車について言えば、満充電状態で走行を開始して途中で充電することなく走行可能な距離を延ばすことが望まれている。

これに対し特許文献１では、空調用駆動源として用いる小型のエンジン（内燃機関）を搭載し、エンジン出力で空調する機関空調モードと、バッテリ電力で空調するバッテリ空調モードとを切り替え可能に構成している。例えば、機関空調モードでは、エンジン出力軸の回転トルクで冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動させて冷房し、エンジン排熱で暖房する。また、バッテリ空調モードでは、バッテリ電力で冷媒圧縮機を駆動させて冷房し、電気ヒータで暖房する。

但し、この種のエンジン搭載の電気自動車の場合には、エンジンの燃料をできるだけ用いずにバッテリに充電された電力を用いることが望まれる。そのため、特許文献１記載の発明では、走行に伴いバッテリ残容量が低下して所定量以下になった場合に、エンジンを始動させ、バッテリ空調モードから機関空調モードに切り替えている。要するに、バッテリ残容量に余裕が有るときにはバッテリ空調モードとし、走行距離が長くなるにつれ残容量に余裕が無くなってくると機関空調モードに切り替えることで、１充電当たりの走行可能距離の拡大を図っている。

特開２０１０−１２９７０号公報

上述したエンジン搭載の電気自動車では、エンジンを始動させるタイミングをバッテリ残容量に基づき判定している。しかしながら、例えば車室内を冷房するにあたり、要求される冷房負荷が小さい場合（例えば、車室内の設定温度が高めに設定されている場合や外気温度が低い場合）には、エンジン燃料より優先してバッテリ電力を使用するという観点では、エンジン始動開始時期を遅くした方が望ましい場合がある。逆に、要求される冷房負荷が大きい場合には、走行可能距離を拡大させるという観点で、エンジン始動開始時期を早くした方が望ましい場合がある。

また、車室内を暖房する場合にも同様にして、バッテリ電力を優先して使用することと走行可能距離を拡大させることとの両立を図る上で最適なエンジン始動開始時期は、バッテリ残容量のみならず暖房負荷の大きさに応じても異なってくる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することと、走行可能距離を拡大させることとの両立を図った、電気自動車用の空調制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明では、バッテリの電力で走行する電気自動車であって、車室内の空調用駆動源として機能する内燃機関が搭載され、前記バッテリの電力で車室内を空調するバッテリ空調モードと、前記内燃機関の燃焼エネルギで車室内を空調する機関空調モードとが切り替え可能に構成された電気自動車に適用されることを前提とし、前記バッテリ空調モードおよび前記機関空調モードに加え、前記内燃機関の燃焼エネルギおよび前記バッテリの電力の両方で車室内を空調するハイブリッド空調モードにも切り替え可能に構成され、前記空調モード切替制御手段は、前記要求空調負荷および前記残容量に基づき、前記バッテリ空調モードと前記機関空調モードと前記ハイブリッド空調モードとを切り替えることを特徴とする。

そして、前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、車室内の空調設定温度および外気温度の少なくとも一方に基づき、要求空調負荷を算出する要求空調負荷算出手段と、前記要求空調負荷および前記残容量に基づき、前記バッテリ空調モードと前記機関空調モードとを切り替える空調モード切替制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明によれば、バッテリ残容量に基づいてバッテリ空調モードと機関空調モードを切り替えるので、例えば、走行に伴いバッテリ残容量が少なくなってくれば内燃機関を始動させて機関空調モードに切り替えることができる。よって、走行可能距離を拡大できる。

さらに上記発明によれば、バッテリ残容量のみならず要求空調負荷にも基づいて空調モードを切り替えるので、例えば、機関空調モードに切り替えるタイミング（内燃機関を始動させるタイミング）を、要求空調負荷が大きいほど早くするようにできる。また、例えば外気温度が氷点下であるような極低温時に暖房する場合には、電気ヒータで暖房するとバッテリ消費量が著しく多くなる。そのため、極低温時の如く要求暖房負荷が著しく大きい場合には、エネルギ効率の良い機関空調モードへ早めに切り替えるようにできる。

よって、内燃機関の燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することと、走行可能距離を拡大させることとの両立を図る上で最適なタイミングで、内燃機関を始動させて機関空調モードに切り替えるようにできる。

なお、機関空調モードの具体例を以下に説明すると、内燃機関の機関出力軸（クランク軸）の回転トルクで冷凍サイクルの圧縮機を駆動させて空調風を冷却する冷房運転、内燃機関の燃焼熱（例えば排ガスの熱や冷却水の熱）で空調風を加熱する暖房運転が挙げられる。また、バッテリ空調モードの具体例を以下に説明すると、バッテリ電力で冷凍サイクルの圧縮機を駆動させて空調風を冷却する冷房運転、バッテリ電力で電気ヒータを作動させて空調風を加熱する暖房運転が挙げられる。

第２の発明では、前記バッテリ空調モードおよび前記機関空調モードに加え、前記内燃機関の燃焼エネルギおよび前記バッテリの電力の両方で車室内を空調するハイブリッド空調モードにも切り替え可能に構成され、前記空調モード切替制御手段は、前記要求空調負荷および前記残容量に基づき、前記バッテリ空調モードと前記機関空調モードと前記ハイブリッド空調モードとを切り替えることを特徴とする。

ところで、機関空調モードでの暖房運転時において、内燃機関の排熱で暖房するとともに、機関出力軸（クランク軸）の回転トルクで発電機を駆動させて発電し、その発電電力で走行させる場合が想定される。この場合、低速走行時や停車時には要求される発電電力が少なくなるので内燃機関の出力を低下させることが望ましい。すると、外気温度が極低温である場合等、排熱による暖房だけでは要求暖房負荷を満たすことができなくなることが懸念される。

この懸念に対し上記発明では、内燃機関の燃焼エネルギおよびバッテリ電力の両方で空調するハイブリッド空調モードにも切り替え可能に構成されている。そのため、上述の如く機関空調モードでは要求空調負荷を満たすことができなくなった場合に、ハイブリッド空調モードに切り替えることで上記懸念を解消できる。

第３の発明では、前記空調モード切替制御手段は、前記要求空調負荷および前記残容量に加え、目的地までの残り走行距離にも基づき前記各モードを切り替えることを特徴とする。

ところで、機関空調モードでの暖房運転時において、内燃機関の排熱で暖房するとともに、機関出力軸（クランク軸）の回転トルクで発電機を駆動させて発電し、その発電電力で走行させる場合が想定される。この場合、例えば点火時期を進遅角させる等により、排熱温度と出力軸トルクとの割合を制御することができる。つまり、内燃機関の燃焼エネルギのうち暖房に用いる熱エネルギと、発電機の駆動に用いる発電エネルギとの割合を制御できると言える。そしてこの場合、バッテリ電力の優先使用および走行可能距離拡大の両立を図る上で、残り走行距離によっては、遅めに内燃機関を始動して、その分、機関空調モード時の発電エネルギの割合を大きくする等、内燃機関の最適始動時期が異なってくる。

この点を鑑みた上記発明では、要求空調負荷およびバッテリ残容量に加え、残り走行距離にも基づいて各空調モードを切り替えるので、内燃機関を最適な始動時期にすることを向上できる。

なお、上記「残り走行距離」を推定する具体例として以下の手段が挙げられる。すなわち、現在位置から目的地までの経路の情報に基づき運転者を案内するナビゲーション装置が搭載された電気自動車においては、ナビゲーション装置が有する情報に基づき残り走行距離を推定する。或いは、内燃機関を停止させたままバッテリ走行させる予定距離を運転者が乗車時に入力し、その入力した予定距離に基づき残り走行距離を推定する。

第４の発明では、前記空調モード切替制御手段は、前記電気自動車が目的地に到達した時の前記残容量が目標値となるよう、前記各モードを切り替えることを特徴とする。

ここで、内燃機関の燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することが望まれていることは先述した通りであり、具体的には、目的地に到達した時のバッテリ残容量ができるだけ少なくなっていることが望まれる。この点を鑑みた上記発明では、目的地に到達した時のバッテリ残容量が目標値（例えばＳＯＣの最適使用範囲の下限値）となるように各空調モードを切り替えるので、内燃機関の燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することを促進できる。

第５の発明では、前記内燃機関の燃焼エネルギにより発電機を駆動させて、前記バッテリへ充電可能に構成されており、前記機関空調モードでの運転時において、前記内燃機関の燃焼エネルギのうち空調に用いるエネルギと、前記発電機の駆動に用いるエネルギとの割合を、前記要求空調負荷、前記残容量および走行負荷の少なくとも１つに基づき制御する空調発電割合制御手段を備えることを特徴とする。

前記「空調発電割合制御手段」の具体例を以下に説明する。すなわち、暖房運転時においては、内燃機関の排熱で暖房するとともに、機関出力軸（クランク軸）の回転トルクで発電機を駆動させて発電し、その発電電力で走行させる場合において、点火時期を進遅角させる等により、排熱温度と出力軸トルクとの割合を制御する。また、冷房運転時においては、内燃機関の機関出力軸（クランク軸）の回転トルクで冷凍サイクルの圧縮機を駆動させるとともに、前記回転トルクで発電機を駆動させて発電し、その発電電力で走行させる場合において、圧縮機の運転出力（例えば可変容量型の圧縮機における冷媒吐出量）を可変設定する等により、冷房出力と発電量との割合を制御する。

そして例えば、要求暖房負荷が大きい場合には排熱温度を高くする割合に制御し、バッテリ残容量が少ない場合や走行負荷が大きい場合には出力軸トルクを大きくする割合に制御することが、バッテリ電力の優先使用および走行可能距離拡大の両立を図る上で望ましい。また、要求冷房負荷が大きい場合には冷房出力を大きくする割合に制御し、バッテリ残容量が少ない場合や走行負荷が大きい場合には発電量を大きくする割合に制御することが、バッテリ電力の優先使用および走行可能距離拡大の両立を図る上で望ましい。

この点を鑑みた上記発明では、要求暖房負荷、バッテリ残容量および走行負荷の少なくとも１つに基づき、空調に用いるエネルギと発電に用いるエネルギとの割合を制御するので、バッテリ電力の優先使用および走行可能距離拡大の両立を促進できる。

第６の発明では、前記空調発電割合制御手段は、前記電気自動車が目的地に到達した時の前記残容量が目標値となるよう、前記割合を制御することを特徴とする。

ここで、内燃機関の燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することが望まれていることは先述した通りであり、具体的には、目的地に到達した時のバッテリ残容量ができるだけ少なくなっていることが望まれる。この点を鑑みた上記発明では、目的地に到達した時のバッテリ残容量が目標値（例えばＳＯＣの最適使用範囲の下限値）となるように、空調に用いるエネルギと発電に用いるエネルギ（出力軸トルク）との割合を制御するので、内燃機関の燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することを促進できる。

第７の発明では、前記空調発電割合制御手段は、前記電気自動車が目的地に到達するまでにおける前記内燃機関の燃料消費量が最小となるよう、前記割合を制御することを特徴とする。

上記発明によれば、先述したように目的地に到達した時のバッテリ残容量が目標値となることよりも優先して、燃料消費量が最小となるように空調に用いるエネルギと発電に用いるエネルギ（出力軸トルク）との割合を制御する。そのため、燃料タンクへ燃料を供給（給油）する頻度を少なくできる。

本発明の一実施形態にかかる電気自動車、およびその空調制御装置を示す図。 図１の空調制御装置による、空調モードの切替制御を説明する制御マップ。 図２に示す各空調モードの作動を示す図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかる電気自動車（以下、車両ＥＶと記載）、およびその空調制御装置を示す図である。

電気自動車ＥＶには、走行用モータ（以下、走行用ＭＧ１０と記載）およびバッテリ１１が搭載されており、バッテリ１１の電力により走行用ＭＧ１０を駆動させ、走行用ＭＧ１０により車両ＥＶの駆動輪１０ａを駆動させて走行する。バッテリ１１は、走行開始前に商用電源（例えば１００Ｖ）から充電しておくプラグイン方式である。但し、走行用ＭＧ１０を発電機として機能させることもでき、減速走行時には車両ＥＶの減速エネルギにより走行用ＭＧ１０にて発電させた回生電力をバッテリ１１へ充電させることも可能である。

バッテリ１１の電力は、走行用ＭＧ１０の他にも、車両ＥＶに搭載された各種補機へも供給される。補機の一つには、車室内を空調する空調装置２０を構成する圧縮機２１および電気ヒータ２２等が挙げられる。次に、空調装置２０のハード構成について説明する。

空調装置２０は、車室内に配置された空調ユニット２３を有して構成されており、空調ユニット２３は、蒸発器２３ａ、ヒータコア２３ｂおよびブロワ２３ｃ等を空調ケース２３ｄ内に収容して構成されている。ブロワ２３ｃはバッテリ１１からの電力により駆動するものであり、冷房運転時には、ブロワ２３ｃにより送風された空気を蒸発器２３ａ内の冷媒（例えばＨＦＣ１３４ａ）と熱交換して冷却し、その冷風を、空調ケース２３ｄの冷風吹出口２３ｅを通じて車室内へ吹き出す。暖房運転時には、ブロワ２３ｃにより送風された空気をヒータコア２３ｂ内の熱媒体（例えば水）と熱交換して加熱し、その温風を、空調ケース２３ｄの温風吹出口２３ｆを通じて車室内へ吹き出す。

蒸発器２３ａ内の冷媒は、圧縮機２１→凝縮器２４→膨張弁（図示せず）→蒸発器２３ａ→圧縮機２１の順に冷凍サイクルを循環する。圧縮機２１から吐出された高温気体の冷媒は、凝縮器２４にて外気と熱交換して凝縮し、その後、膨張弁にて膨張した低温液体の冷媒は、蒸発器２３ａにてブロワ２３ｃによる送風空気と熱交換して蒸発する。

圧縮機２１は、電動モータ（以下、補機用ＭＧ２５と記載）により駆動される。補機用ＭＧ２５は、基本的にはバッテリ１１から供給される電力により駆動するが、車両ＥＶには、補機用の小型エンジン２６（内燃機関）、およびエンジン２６の燃料に用いる燃料を貯蔵する燃料タンク２６Ｔが搭載されており、エンジン２６での燃焼エネルギにより補機用ＭＧ２５を駆動させることも可能である。

補機用ＭＧ２５とエンジン２６の出力軸とは、電磁クラッチ２７等を介して機械的に連結されており、エンジン運転時には電磁クラッチ２７をオン作動させて出力軸により補機用ＭＧ２５を駆動させ、エンジン停止時には電磁クラッチ２７をオフ作動させて前記連結を遮断する。この時には、バッテリ１１の電力で補機用ＭＧ２５を駆動させる。なお、上述の如くエンジン２６で補機用ＭＧ２５を駆動させている時には、補機用ＭＧ２５は発電機として機能し、その発電電力はバッテリ１１へ充電される。

ちなみに、図１の例では可変容量型の圧縮機２１が採用されており、１回転当りの冷媒吐出容量を可変制御できる。したがって、この吐出容量をゼロに制御すれば、エンジン出力の全てを補機用ＭＧ２５での発電に用いることができる。つまり、圧縮機２１の吐出容量を制御することで、エンジン出力のうち発電に用いられる出力（発電量）と冷房に用いられる出力（冷房出力）との割合を制御できる。

ヒータコア２３ｂ内の熱媒体は、ヒータコア２３ｂおよび蒸発器２８から構成されるヒートサイクルを循環する。蒸発器２８内の熱冷媒は、電気ヒータ２２により加熱されて蒸発し、その後、ヒータコア２３ｂにてブロワ２３ｃによる送風空気と熱交換して凝縮する。このヒートサイクルはサーモサイフォン式であり、ヒータコア２３ｂで凝縮した液体の熱冷媒は、重力により蒸発器２８へ還流する。

蒸発器２８にて熱冷媒を加熱するにあたり、電気ヒータ２２で加熱することに替え、エンジン２６の排熱により加熱することも可能である。つまり、エンジン２６の排気管２９を流れる排ガスと蒸発器２８内の熱冷媒とで熱交換させることにより、熱冷媒を加熱して蒸発させることも可能である。ちなみに、図１の例では、排気管２９に接続された触媒装置２９ａとマフラー２９ｂの間に蒸発器２８を配置している。

バッテリＥＣＵ３０は、バッテリ１１の放電量および充電量を制御する。具体的には、要求走行負荷に基づき走行用ＭＧ１０への電力供給量を制御し、要求冷房負荷に基づき補機用ＭＧ２５への電力供給量を制御し、要求暖房負荷に基づき電気ヒータ２２への電力供給量を制御する。また、走行用ＭＧ１０による充電量を制御するとともに、エンジン運転時においては補機用ＭＧ２５からの充電量を制御する。

なお、バッテリ１１の残容量ＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）には最適範囲があり、最適範囲の上限（例えば９５％）を超えて充電する過充電の状態になったり、最適範囲の下限（例えば１０％）を超えて放電する過放電の状態になったりすると、バッテリ１１の劣化が促進されてしまう。そこでバッテリＥＣＵ３０は、過充電とならないように走行用ＭＧ１０や補機用ＭＧ２５からの充電を制限する機能を有する。また、走行中にＳＯＣが低下していき下限値に達した場合には、過放電とならないようにエンジン２６を始動させる等により放電を制限する機能を有する。

エンジンＥＣＵ３１は、エンジン２６の作動を制御する。具体的には、エンジン２６が有する燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量やその噴射時期、吸気量、点火時期等を、エンジン出力軸の回転速度および要求走行負荷等に基づき制御する。さらにエンジンＥＣＵ３１は、空調装置２０の作動をも制御する。具体的には、電磁クラッチ２７の接続状態、圧縮機２１の吐出容量、ブロワ２３ｃの作動等を、要求冷房負荷および要求暖房負荷に基づき制御する。

なお、これらの要求冷房負荷および要求暖房負荷（以下、これらをまとめて「要求空調負荷」と記載）は、外気温度センサ３１ａにより検出される外気温度と、車両乗員により設定される車室内の設定温度（空調設定温度）とに基づき、エンジンＥＣＵ３１が算出する。ちなみに、これらの空調制御をエンジンＥＣＵ３１が実施することに替え、バッテリＥＣＵ３０が空調制御を実施してもよいし、空調制御専用のＥＣＵを設けるようにしてもよい。

また、これらのバッテリＥＣＵ３０およびエンジンＥＣＵ３１は相互に通信するように構成されており、これらのＥＣＵ３０，３１および先述の空調制御用ＥＣＵの少なくとも１つが、以下に説明する空調モードの切替制御を実施する。

図２に示すように、本実施形態にかかる空調モードには、空調装置２０により車室内を冷房するバッテリ冷房モードおよび機関冷房モードと、空調装置２０により車室内を暖房するバッテリ暖房モード、機関暖房モードおよびハイブリッド暖房モード（ハイブリッド空調モード）とがある。機関冷房モードおよび機関暖房モードは機関出力で空調する機関空調モードに相当し、バッテリ冷房モードおよびバッテリ暖房モードはバッテリ出力で空調するバッテリ空調モードに相当する。そしてこれらの空調モードは、要求空調負荷およびバッテリ残容量ＳＯＣに応じて切り替えるように制御（空調モード切替制御）される。

図２の例では、要求空調負荷として外気温度を用いている。すなわち、冷房運転時においては外気温度が高いほど要求冷房負荷が高くなり、暖房運転時においては外気温度が低いほど要求暖房負荷が高くなる。但し、冷房運転時での空調設定温度が高く設定されるほど要求冷房負荷は低くなり、暖房運転時での空調設定温度が低く設定されるほど要求暖房負荷は低くなる。そのため、外気温度および空調設定温度の両パラメータに基づき算出された要求空調負荷を、空調モード切替制御に用いる要求空調負荷として採用してもよい。

また、バッテリＥＣＵ３０（残容量検出手段）は、バッテリ１１の端子電圧をバッテリ電圧として検出し、充放電を実施していない時のバッテリ電圧に基づき残容量ＳＯＣを推定する。或いは、バッテリ１１に流れる電流をバッテリ電流として検出し、バッテリ電流の積算値に基づき残容量ＳＯＣを推定してもよいし、バッテリ電流の積算値およびバッテリ電圧に基づき推定してもよい。

バッテリ冷房モードは、エンジン２６を停止させた状態でバッテリ１１の電力により走行するＥＶ走行時に、空調装置２０を冷房運転させるモードである。このモードでは、バッテリ１１から補機用ＭＧ２５へ電力供給して圧縮機２１を駆動させる。つまり、バッテリ電力で圧縮機２１を駆動させて冷房する（図３（ａ）参照）。

機関冷房モードは、エンジン２６を運転させて補機用ＭＧ２５により発電させながらバッテリ１１の電力により走行するエンジン発電走行時に、空調装置２０を冷房運転させるモードである。このモードでは、エンジン２６の出力軸の回転トルク（機関出力）により補機用ＭＧ２５を駆動させて圧縮機２１を駆動させる。つまり、エンジン２６の燃焼エネルギによる機関出力で圧縮機２１を駆動させて冷房する（図３（ｂ）参照）。

バッテリ暖房モードは、エンジン２６を停止させた状態でバッテリ１１の電力により走行するＥＶ走行時に、空調装置２０を暖房運転させるモードである。このモードでは、バッテリ１１から電気ヒータ２２へ電力供給してヒータコア２３ｂの熱媒体を加熱することで、送風空気を温風にする。つまり、バッテリ電力で暖房する（図３（ｃ）参照）。

機関暖房モードは、エンジン２６を運転させて補機用ＭＧ２５により発電させながらバッテリ１１の電力により走行するエンジン発電走行時に、空調装置２０を暖房運転させるモードである。このモードでは、エンジン２６の排熱（排ガス温度）によりヒータコア２３ｂの熱媒体を加熱することで、送風空気を温風にする。つまり、エンジン２６の燃焼エネルギによる熱で熱媒体を加熱して暖房する（図３（ｄ）参照）。

ハイブリッド暖房モードは、エンジン２６を運転させて補機用ＭＧ２５により発電させながらバッテリ１１の電力により走行するエンジン発電走行時に、空調装置２０を暖房運転させるモードである。このモードでは、エンジン２６の排熱および電気ヒータ２２の両方でヒータコア２３ｂの熱媒体を加熱する。つまり、エンジン２６の燃焼エネルギによる熱とバッテリ電力の両方で熱媒体を加熱して暖房する。

なお、エンジン２６を停止させていることを前提とするバッテリ冷房モード時およびバッテリ暖房モード時には、電磁クラッチ２７を遮断作動させておく。また、エンジン２６を運転させていることを前提とする機関冷房モード時、機関暖房モード時およびハイブリッド暖房モード時には、電磁クラッチ２７を連結作動させておく。また、エンジン運転中であっても冷房運転を実施しない時には、圧縮機２１の吐出容量をゼロに設定しておく。

次に、これら各モードを切り替える空調モード切替制御について、図２を用いて説明する。図２の縦軸は外気温度を示す。但し、この縦軸を、要求空調負荷に置き換えてもよいし、要求空調負荷と相関のある物理量（例えば空調設定温度等）に置き換えてもよい。外気温度センサ３１ａの検出値等に基づき、図２の縦軸のパラメータを算出している時のＥＣＵ３０，３１は「要求空調負荷算出手段」に相当する。

図２の横軸はバッテリ残容量ＳＯＣを示す。ここで、車両ＥＶの走行開始前にバッテリ１１を商用電源により満充電状態にしておけば、走行開始時点でのＳＯＣは１００％或いは先述した最適使用範囲の上限（例えば９５％）になっている筈であり、その後、走行を継続させて走行距離が長くなるほどＳＯＣは低下していく。したがって、図２の横軸を走行距離に置き換えることもできるし、走行継続時間に置き換えることもできる。

空調モード切替制御では、先ず、外気温度に応じて暖房モードおよび冷房モードのいずれに切り替えるかを判定する。例えば、外気温度が所定温度ＴＨａ以上であれば冷房モードに切り替え、所定温度ＴＨａ未満であれば暖房モードに切り替える。

次に、その時のＳＯＣに応じてエンジン２６を作動させるか否かを判定する。つまり、ＳＯＣが所定の閾値ＴＨ１〜ＴＨ４以上であれば、エンジン２６を停止させるバッテリ冷房モードおよびバッテリ暖房モードを選択し、ＳＯＣが所定の閾値ＴＨ１〜ＴＨ４未満であれば、エンジン２６を運転させる機関冷房モードおよび機関暖房モードを選択する。但し、外気温度（要求空調負荷）に応じて前記閾値ＴＨ１〜ＴＨ４を可変設定する。

例えば、冷房モード運転時において、外気温度が所定温度ＴＨｂ以上であれば、バッテリ冷房モードおよび機関冷房モードのいずれを選択するかの閾値を、ＴＨ１からＴＨ２に変更する（ＴＨ２＞ＴＨ２）。この制御を実施している時のＥＣＵ３０，３１は「空調モード切替制御手段」に相当する。

また、暖房モード運転時において、外気温度が所定温度ＴＨｃ以上であれば、バッテリ暖房モードおよび機関暖房モードのいずれを選択するかの閾値を、ＴＨ３からＴＨ４に変更する（ＴＨ４＞ＴＨ３）。この制御を実施している時のＥＣＵ３０，３１は「空調モード切替制御手段」に相当する。

要するに、要求空調負荷が大きいほど、バッテリ残容量ＳＯＣを多く残した状態でエンジン２６を始動させてエンジン出力で空調する。また、外気温度が所定温度ＴＨｃ未満であり、かつ、バッテリ残容量ＳＯＣが所定量ＴＨ４以上である場合には、ハイブリッド暖房モードに切り替える。

例えば、車両ＥＶの走行を開始する時点ではバッテリ残容量が十分残っていることが通常であるため、エンジン２６を停止させたバッテリ冷房モードまたはバッテリ暖房モードで車両ＥＶの走行を開始する。走行距離が長くなってくることに伴いバッテリ残容量が低下してくると、機関冷房モードまたは機関暖房モードに切り替えることとなる。但し、外気温度が高温（ＴＨｂ以上）である場合や設定空調温度が低めに設定してある場合（冷房負荷が大きい場合）や、外気温度が極低温（ＴＨｃ未満）である場合や設定空調温度が高めに設定してある場合（暖房負荷が大きい場合）には、早めにエンジン２６を始動させてバッテリ１１の電力消費量が著しく低下することを回避する。

以上により、本実施形態によれば、バッテリ残容量のみならず要求空調負荷にも基づいて空調モードを切り替えるので、エンジン２６の燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することと、走行可能距離を拡大させることとの両立を図る上で最適なタイミングで、エンジン２６を始動させて機関暖房モードまたは機関冷房モードに切り替えるようにできる。

また、極低温時には、バッテリ容量に余裕があれば排熱に加えて電気ヒータ２２を作動させて熱媒体を加熱するので、極低温時において車室内を迅速に目標温度にまで暖房することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・車両ＥＶの目的地までの残り走行距離に応じて、モード切替判定に用いる前記閾値ＴＨ１〜ＴＨ４を可変設定してもよい。これによれば、走行可能距離を最大にする最適のタイミングでエンジン２６を始動させることができる。

なお、この残り走行距離は、車両ＥＶに搭載されたナビゲーション装置が有する現在位置情報および目的地情報に基づいて算出すればよい。或いは、エンジン２６を停止させたままＥＶ走行させる予定距離を運転者が乗車時に入力し、その入力した予定距離および現時点までの走行距離に基づき残り走行距離を推定してもよい。

・車両ＥＶが目的地に到達した時のバッテリ残容量ＳＯＣが目標値（例えばＳＯＣの最適使用範囲の下限値）となるよう、モード切替判定に用いる前記閾値ＴＨ１〜ＴＨ４を可変設定してもよい。これによれば、エンジン燃料よりもバッテリ電力を優先して使用することを促進させるように空調モードを切り替えることもできる。

・エンジンＥＣＵ３１（空調発電割合制御手段）は、機関暖房モードおよびハイブリッドモードの如く、エンジン２６を運転させた暖房モード運転時において、エンジン２６の燃焼エネルギのうち蒸発器２８にて熱媒体の加熱に用いるエネルギ（暖房エネルギ）と、補機用ＭＧ２５の駆動に用いるエネルギ（発電エネルギ）との割合を、要求暖房負荷、バッテリ残容量および走行負荷に基づき制御してもよい。これによれば、バッテリ電力の優先使用および走行可能距離拡大の両立を図ることを促進できる。

例えば、エンジン２６の点火時期を遅角させることで排熱温度を上昇させて、発電エネルギに対する暖房エネルギの割合（暖房出力比）を高くすることができる。よって、要求暖房負荷、バッテリ残容量および走行負荷に基づき、点火時期を制御して前記暖房出力比を制御すればよい。

・エンジンＥＣＵ３１（空調発電割合制御手段）は、機関冷房モード時において、エンジン２６の燃焼エネルギのうち圧縮機２１の駆動に用いるエネルギ（冷房エネルギ）と、補機用ＭＧ２５の駆動に用いるエネルギ（発電エネルギ）との割合（冷房出力比）を、要求暖房負荷、バッテリ残容量および走行負荷に基づき制御してもよい。これによれば、バッテリ電力の優先使用および走行可能距離拡大の両立を図ることを促進できる。

例えば、圧縮機２１の吐出容量を大きくすることで蒸発器２３ａでの冷房能力を上昇させて、発電エネルギに対する冷房エネルギの割合を高くすることができる。よって、要求暖房負荷、バッテリ残容量および走行負荷に基づき、圧縮機２１の吐出容量を制御して前記冷房出力比を制御すればよい。

・上述の如く暖房出力比および冷房出力比を制御するにあたり、車両ＥＶが目的地に到達した時のバッテリ残容量ＳＯＣが目標値となるように制御してもよいし、目的地に到達するまでにおけるエンジン２６での燃料消費量が最小となるように制御してもよい。

・バッテリ１１の出力は残容量ＳＯＣの低下に伴い低下していくが、さらに、残容量ＳＯＣが同じであってもその時のバッテリ温度が低いほどバッテリ１１の出力は低下していく。したがって、外気温度が低いほどバッテリ出力が低下して所望の走行出力が得られなくなることが懸念される。この点を鑑みて、モード切替判定に用いる前記閾値ＴＨ１〜ＴＨ４を、外気温度に応じて可変設定してもよい。つまり、外気温度が低くバッテリ出力が低下している状況であるほど前記閾値ＴＨ１〜ＴＨ４を高い値に設定して、早めにエンジン２６を始動させる。

・図１に示す空調装置２０では、圧縮機２１を駆動させるにあたり、エンジン出力軸の回転トルクでの駆動とバッテリ電力での駆動とを切り替え可能に構成している。つまり、機関冷房モード時にはエンジン出力トルクで駆動させ、バッテリ冷房モード時にはバッテリ電力で駆動させている。これに対し、電動圧縮機を採用し、圧縮機２１をバッテリ電力でのみ駆動するように構成してもよい。この場合、機関冷房モード時にはエンジン出力により発電した電力を駆動源とする。

・図１に示す空調装置２０では、ヒータコア２３ｂの熱媒体は、ヒータコア２３ｂおよび蒸発器２８を循環するよう構成されているが、エンジンおよびラジエータを循環するエンジン冷却水をヒータコア２３ｂの熱媒体として採用してもよい。

１１…バッテリ、２６…エンジン（内燃機関）、…（発電機）、３０…バッテリＥＣＵ（要求空調負荷算出手段、空調モード切替制御手段、残容量検出手段）、３１…エンジンＥＣＵ（要求空調負荷算出手段、空調モード切替制御手段、空調発電割合制御手段、）、ＥＶ…電気自動車。

Claims (7)

1. バッテリの電力で走行する電気自動車であって、
   車室内の空調用駆動源として機能する内燃機関が搭載され、前記バッテリの電力で車室内を空調するバッテリ空調モードと、前記内燃機関の燃焼エネルギで車室内を空調する機関空調モードとが切り替え可能に構成された電気自動車に適用され、
   前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、
   車室内の空調設定温度および外気温度の少なくとも一方に基づき、要求空調負荷を算出する要求空調負荷算出手段と、
   前記要求空調負荷および前記残容量に基づき、前記バッテリ空調モードと前記機関空調モードとを切り替える空調モード切替制御手段と、
   を備え、
   前記バッテリ空調モードおよび前記機関空調モードに加え、前記内燃機関の燃焼エネルギおよび前記バッテリの電力の両方で車室内を空調するハイブリッド空調モードにも切り替え可能に構成され、
   前記空調モード切替制御手段は、前記要求空調負荷および前記残容量に基づき、前記バッテリ空調モードと前記機関空調モードと前記ハイブリッド空調モードとを切り替えることを特徴とする電気自動車用の空調制御装置。
2. 前記空調モード切替制御手段は、前記要求空調負荷および前記残容量に加え、目的地までの残り走行距離にも基づき前記各モードを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用の空調制御装置。
3. 前記空調モード切替制御手段は、前記電気自動車が目的地に到達した時の前記残容量が目標値となるよう、前記各モードを切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気自動車用の空調制御装置。
4. 前記内燃機関の燃焼エネルギにより発電機を駆動させて、前記バッテリへ充電可能に構成されており、
   前記機関空調モードでの運転時において、前記内燃機関の燃焼エネルギのうち空調に用いるエネルギと、前記発電機の駆動に用いるエネルギとの割合を、前記要求空調負荷、前記残容量および走行負荷の少なくとも１つに基づき制御する空調発電割合制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気自動車用の空調制御装置。
5. バッテリの電力で走行する電気自動車であって、
   車室内の空調用駆動源として機能する内燃機関が搭載され、前記バッテリの電力で車室内を空調するバッテリ空調モードと、前記内燃機関の燃焼エネルギで車室内を空調する機関空調モードとが切り替え可能に構成された電気自動車に適用され、
   前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、
   車室内の空調設定温度および外気温度の少なくとも一方に基づき、要求空調負荷を算出する要求空調負荷算出手段と、
   前記要求空調負荷および前記残容量に基づき、前記バッテリ空調モードと前記機関空調モードとを切り替える空調モード切替制御手段と、
   を備え、
   前記内燃機関の燃焼エネルギにより発電機を駆動させて、前記バッテリへ充電可能に構成されており、
   前記機関空調モードでの運転時において、前記内燃機関の燃焼エネルギのうち空調に用いるエネルギと、前記発電機の駆動に用いるエネルギとの割合を、前記要求空調負荷、前記残容量および走行負荷の少なくとも１つに基づき制御する空調発電割合制御手段を備えることを特徴とする電気自動車用の空調制御装置。
6. 前記空調発電割合制御手段は、前記電気自動車が目的地に到達した時の前記残容量が目標値となるよう、前記割合を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電気自動車用の空調制御装置。
7. 前記空調発電割合制御手段は、前記電気自動車が目的地に到達するまでにおける前記内燃機関の燃料消費量が最小となるよう、前記割合を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電気自動車用の空調制御装置。

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