JP6221917B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に関し、特に、内燃機関の冷却系統および空調装置を備えた車両に関する。

エンジンの冷却水と空調装置の冷媒との間での熱交換が可能に構成された車両が知られている。たとえば特開２０１２−２１８４６３号公報（特許文献１）に開示された車両用空調装置は、暖房運転に伴なって生じる空調装置の冷媒の熱をエンジンの冷却水に放熱して、冷却水を温める。このように、冷媒の熱を有効に活用してエンジン冷却水を温めることにより、エンジンを早期に暖機することができる。

特開２０１２−２１８４６３号公報

特許文献１のような空調装置を用いたエンジン暖機制御が実行されるのは、ユーザ操作により空調装置が起動され、空調要求が生じた場合である。つまり、ユーザ操作に依存してエンジン暖機制御が実行されるか否かが決定される。その結果、ユーザが空調装置を操作しない場合には、エンジンを暖機して燃費を向上させることができない可能性がある。

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、エンジンの冷却系統および空調装置を備えた車両において、ユーザ操作に依存せずに燃費を向上させることが可能な技術を提供することである。

本発明のある局面に従う車両は、内燃機関と、冷却系統と、空調装置と、熱交換器と、空調装置を制御する制御装置とを備える。冷却系統は、冷却水を用いて内燃機関を冷却することが可能に構成される。空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機を含み、空調要求に応じて圧縮機を駆動して車室内を空調する。熱交換器は、冷却水と冷媒との間で熱交換する。制御装置は、空調要求がない場合であっても、圧縮機を駆動して冷媒からの放熱により冷却水を温める。好ましくは、制御装置は、空調要求がない場合であっても、内燃機関の暖機が完了状態でないときには、圧縮機の駆動を許可する。

本発明のある局面に従う車両の制御方法において、車両は、内燃機関と、冷却系統と、空調装置と、熱交換器とを含む。冷却系統は、冷却水を用いて内燃機関を冷却することが可能に構成される。空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機を含み、空調要求に応じて圧縮機を駆動して車室内を空調する。熱交換器は、冷却水と冷媒との間で熱交換する。上記制御方法は、空調要求の有無を判定するステップと、空調要求がないと判定された場合であっても、圧縮機を駆動して冷媒からの放熱により冷却水を温めるステップとを備える。好ましくは、上記温めるステップにおいて、空調要求がない場合であっても、内燃機関の暖機が完了状態でないときには、圧縮機の駆動を許可する。

上記構成および方法によれば、空調要求がない場合であっても、すなわちユーザが空調装置の起動操作を行なわなくても、圧縮機が駆動される。そして、圧縮機の駆動により加熱された冷媒の熱を冷却水に放熱させることによって冷却水が温められるので、内燃機関を暖機することができる。このように、ユーザ操作に依存せずに内燃機関が暖機されるので、ユーザ操作に依存せずに燃費を向上させることができる。

好ましくは、車両は、蓄電装置と、回転電機とをさらに備える。回転電機は、内燃機関の出力および蓄電装置の電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動力を発生させるとともに、内燃機関の出力を用いて発電して、蓄電装置を蓄電することが可能に構成される。制御装置は、蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）を所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードと、ＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードとを選択的に設定可能である。制御装置は、空調要求がない場合に、ＣＳモード時には圧縮機の駆動を許可する一方で、ＣＤモード時には圧縮機の駆動を禁止する。

ＣＤモード時には、内燃機関が停止状態のまま走行するＥＶ走行が行なわれる可能性が高いため、内燃機関を暖機しても燃費の向上にはつながりにくい。上記構成によれば、ＣＤモード時には圧縮機の駆動が禁止されるので、圧縮機の駆動により不要なエネルギが消費されることを防止できる。一方、ＣＳモード時には、回転電機で発電された電力によりＳＯＣを所定の範囲内に維持するために、内燃機関の駆動頻度がＣＤモード時よりも高い。上記構成によれば、ＣＳモード時には空調要求がない場合であっても圧縮機の駆動が許可される。これにより、ユーザ操作に依存せずに内燃機関が暖機されるので、燃費を向上させることができる。このように、走行モードに応じて無駄な暖機によるエネルギ消費を抑制しつつ燃費を向上させることができる。

より好ましくは、制御装置は、空調要求がなく、かつＣＳモードの場合に、内燃機関の暖機が完了状態でないときには圧縮機の駆動を許可する一方で、内燃機関の暖機が完了状態のときには圧縮機の駆動を禁止する。

内燃機関の暖機がすでに完了状態のときには、圧縮機を駆動する必要はない。上記構成によれば、内燃機関の暖機が完了状態のときには圧縮機の駆動が禁止されるので、圧縮機の駆動により不要なエネルギが消費されることを防止できる。一方で、内燃機関の暖機がまだ完了状態でないときには、圧縮機の駆動が許可される。これにより、ユーザの操作に依存せずに内燃機関が暖機されるので、燃費を向上させることができる。このように、内燃機関の暖機の進行状況に応じて無駄な暖機によるエネルギ消費を抑制しつつ燃費を向上させることができる。

好ましくは、制御装置は、空調要求がある場合には、車室内に吹き出される空気の目標吹出温度に基づいて圧縮機の回転速度を制御する一方で、空調要求がない場合には、冷却水の温度に基づいて圧縮機の回転速度を制御する。

上記構成によれば、空調要求がある場合には、車室内に吹き出される空気の目標吹出温度に基づいて圧縮機の回転速度が制御される。これにより、車室内の温度をユーザ所望の温度に近づけることができる。これに対し、空調要求がない場合には、車室内の温度調整を考慮する必要はないので、内燃機関の暖機を優先することが可能である。したがって、冷却水の温度に基づいて圧縮機の回転速度を制御することで、内燃機関を早期に暖機することができる。

より好ましくは、制御装置は、空調装置の暖房運転時と、空調装置の冷房運転時と、空調装置の停止時とに応じて圧縮機の回転速度を可変に設定する。

必要とされる圧縮機の回転速度は、空調装置の運転状況（暖房運転時、冷房運転時、および停止時）に応じて異なる。上記構成によれば、空調装置の運転状況に応じた適切な圧縮機の回転速度を設定することができる。

より好ましくは、空調装置の停止時の回転速度は、圧縮機のエネルギ効率に基づいて設定される。

空調装置の停止時には、空調装置の暖房性能あるいは冷房性能を考慮して圧縮機の回転速度を決定する必要はない。上記構成によれば、空調停止時には圧縮機のエネルギ効率に基づいて、たとえばエネルギ効率が最も高くなる値に圧縮機の回転速度を設定することにより、圧縮機の駆動に必要なエネルギを低減することができる。

好ましくは、冷却系統は、ヒータコアと、バイパス経路と、切換部とを含む。ヒータコアは、冷却水と車室内に吹き出される空気との間で熱交換する。バイパス経路は、ヒータコアに通水しない経路に冷却水を循環させることが可能なように形成される。切換部は、冷却水がヒータコアおよびバイパス経路のうちのいずれか一方を流れるように切り換える。制御装置は、空調装置の冷房運転時には、冷却水がバイパス経路を流れるように切換部を制御する。

より好ましくは、冷却系統は、ヒータコアを通過する風量を調整するための調整部をさらに含む。制御装置は、空調装置の冷房運転時において、車室内に吹き出される空気の一部がヒータコアを通過するように調整部を制御する場合には、冷却水がヒータコアを流れるように切換部を制御する。一方、制御装置は、車室内に吹き出される空気がヒータコアを通過しないように調整部を制御する場合には、冷却水がバイパス経路を流れるように切換部を制御する。

より好ましくは、制御装置は、空調装置の停止時には、冷却水がバイパス経路を流れるように切換部を制御する。

冷房運転時および空調装置の停止時には、ヒータコアに冷却水を流す必要がない場合がある。上記構成によれば、ヒータコアに冷却水を流す必要がない場合には、切換部の制御によりヒータコアに通水しない経路が形成される。これにより、加熱が必要な冷却水の量が少なくて済むので、冷却水の温度が上昇し易くなる。したがって、より早期に内燃機関を暖機することができる。

好ましくは、車両は、蓄電装置と、回転電機とをさらに備える。回転電機は、内燃機関の出力および蓄電装置の電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動力を発生させるとともに、内燃機関の出力を用いて発電して、蓄電装置を蓄電することが可能に構成される。制御装置は、蓄電装置のＳＯＣが低くなるに従って、圧縮機の回転速度を低く設定する。

圧縮機での電力消費により蓄電装置のＳＯＣが低下すると、ＳＯＣを回復するために内燃機関が始動される場合がある。上記構成によれば、たとえば、蓄電装置のＳＯＣが所定値を下回る場合には、ＳＯＣが所定値を上回る場合と比べて、圧縮機の回転速度を低く設定する。これにより、ＳＯＣが低い場合には圧縮機での消費電力を抑えることができるので、ＳＯＣの低下速度が低減される。したがって、ＳＯＣ回復のために内燃機関が始動される可能性を小さくすることができる。

好ましくは、冷却系統は、ヒータコアと、バイパス経路と、切換部と、冷却水の温度を検出する温度検出部とを含む。ヒータコアは、冷却水と車室内に吹き出される空気との間で熱交換する。バイパス経路は、ヒータコアに通水しない経路に冷却水を循環させることが可能なように形成される。切換部は、冷却水が内燃機関およびバイパス経路のうちのいずれか一方を流れるように切り換える。制御装置は、冷却水の温度が所定値を上回る場合には、冷却水が内燃機関を流れるように切換部を制御する一方で、冷却水の温度が所定値を下回る場合には、冷却水がバイパス経路を流れるように切換部を制御する。

上記構成によれば、内燃機関の始動初期段階などで冷却水の温度が所定値を下回る場合には、内燃機関に通水しないように切換部が制御される。これにより、内燃機関の暖機が冷却水で阻害されないので、内燃機関を早期に暖機することができる。それに加えて、熱交換器によって加熱が必要な冷却水の量が少なくて済むので、暖房性能の早期確保を実現することができる。

本発明によれば、エンジンの冷却系統および空調装置を備えた車両において、ユーザ操作に依存せずに燃費を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る車両の構成を概略的に示す全体ブロック図である。 図１に示すヒートポンプシステムの構成を詳細に示すブロック図である。 実施の形態１におけるヒートポンプシステムと、比較例におけるヒートポンプシステムとの間でコンプレッサの駆動状態を比較するための図である。 実施の形態１におけるヒートポンプシステムの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の変形例におけるヒートポンプシステムの制御処理を説明するためのフローチャートである。 ＣＳモードおよびＣＤモードを説明するための図である。 実施の形態２におけるコンプレッサの駆動状態をＣＳモードとＣＤモードとの間で比較するための図である。 実施の形態２におけるヒートポンプシステムの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３におけるヒートポンプシステムの構成を詳細に示すブロック図である。 空調装置の運転状況に応じた冷却水の経路およびエアミックスドアの開度を説明するための図である。 実施の形態３におけるヒートポンプシステムの制御処理を説明するためのフローチャートである。 バッテリのＳＯＣとコンプレッサ回転速度との関係を説明するための図である。 実施の形態４におけるヒートポンプシステムの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態５におけるヒートポンプシステムの構成を詳細に示すブロック図である。 冷却水温度に応じた冷却水の経路を説明するための図である。 実施の形態５におけるヒートポンプシステムの制御処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜車両の全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両の構成を概略的に示す全体ブロック図である。図１を参照して、車両１は、ハイブリッド車両であって、エンジン１００と、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）と、モータジェネレータ２０（ＭＧ２）と、動力分割機構３０と、減速機４０と、バッテリ１５０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、駆動輪３５０とを備える。

エンジン１００は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１００は、ＥＣＵ３００による制御信号Ｃ１に基づいて、車両１が走行するための駆動力を出力する。

モータジェネレータ１０，２０の各々は、たとえば永久磁石がロータ（いずれも図示せず）に埋設された三相交流回転電機である。モータジェネレータ１０は、バッテリ１５０の電力を用いてエンジン１００を始動する。また、モータジェネレータ１０は、エンジン１００の出力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２５０により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、モータジェネレータ２０に供給される場合もある。

モータジェネレータ２０は、バッテリ１５０から供給される電力およびモータジェネレータ１０により発電された電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。モータジェネレータ２０で発生した駆動力は、駆動輪３５０に伝達される。また、車両１の回生制動時には、車両１の運動エネルギが駆動輪３５０からモータジェネレータ２０に伝達され、モータジェネレータ２０が駆動される。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２５０により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。

動力分割機構３０は、たとえばサンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤ（いずれも図示せず）とを含む遊星歯車機構である。動力分割機構３０は、エンジン１００によって発生した動力を、駆動輪３５０に伝達される動力と、モータジェネレータ１０に伝達される動力とに分割する。減速機４０は、動力分割機構３０またはモータジェネレータ２０からの動力を駆動輪３５０に伝達する。

ＰＣＵ２５０は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｃ２に基づいて、バッテリ１５０に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１０，２０に供給する。また、ＰＣＵ２５０は、モータジェネレータ１０，２０で発電された交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１５０に供給する。

バッテリ１５０は、再充電可能に構成された蓄電装置である。バッテリ１５０としては、たとえばニッケル水素電池もしくはリチウムイオン電池などの二次電池、または電気二重層キャパシタなどのキャパシタを採用することができる。

バッテリ１５０には電池センサ１５２が設けられている。電池センサ１５２は、電流センサ、電圧センサおよび温度センサ（いずれも図示せず）を包括的に標記したものである。電圧センサは、バッテリ１５０の電圧ＶＢを検出する。電流センサは、バッテリ１５０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサは、バッテリ１５０の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、バッテリ１５０の電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢに基づいて、バッテリ１５０のＳＯＣを推定する。

車両１は、ヒートポンプシステム５０をさらに備える。ヒートポンプシステム５０は、エンジン冷却系統６０と、空調装置８０と、エンジン冷却系統６０および空調装置８０の間で熱交換するための熱交換器１１０とを含む。ヒートポンプシステム５０の構成については、後に詳細に説明する。

また、車両１には、空調装置８０の駆動／停止、暖房運転／冷房運転、および設定温度をユーザが選択するための操作パネル４００が設けられている。ユーザが操作パネル４００を操作して空調装置８０を駆動すると、空調要求ＲＥＱがＥＣＵ３００に出力される。

さらに、車両１には、車室内の温度（室温）ＴＩを検出する室温センサ４１０と、外気の温度（外気温）ＴＯを検出する外気温センサ４２０と、日射量ＬＸを検出する照度センサ４３０とが設けられている。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、バッファ（いずれも図示せず）とを含む。ＥＣＵ３００は、各センサからの信号の入力、ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、制御信号を出力するとともに、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。

＜エンジン冷却系統＞
図２は、図１に示すヒートポンプシステム５０の構成を詳細に示すブロック図である。図２を参照して、エンジン冷却系統６０は、冷却水通路６１内の冷却水を循環させることによってエンジン１００を冷却することが可能に構成されている。一方で、冷却水の温度がエンジン１００の温度よりも高い場合には、冷却水を循環させることによってエンジン１００の暖機を早めることができる。

冷却水通路６１には、ウォータポンプ６２と、ラジエータ６３と、サーモスタット６４と、水温センサ６５と、熱交換器１１０と、ヒータコア６６とが設けられている。

ウォータポンプ６２は、冷却水通路６１内の冷却水を循環させるための電動ポンプである。ウォータポンプ６２の電動モータ（図示せず）の回転速度は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｃ３に応じて制御される。

ラジエータ６３は、ラジエータ６３を通過する冷却水と外気との間での熱交換により、冷却水の熱を外気に放熱させる。

サーモスタット６４は、サーモスタット６４を通過する冷却水の温度に応じて開度が調整される。冷却水温度Ｔｗが高温の場合、サーモスタット６４は開放されて、ラジエータ６３を経由する経路が形成される（矢印ＡＲ１参照）。これにより、冷却水の熱が外気に放熱される。一方、エンジン１００の始動直後など冷却水温度Ｔｗが比較的低い場合には、サーモスタット６４は閉止されて、ラジエータ６３を経由しない経路が形成される（矢印ＡＲ２参照）。

水温センサ６５は、冷却水の温度（冷却水温度）Ｔｗを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、冷却水温度Ｔｗに基づいて、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判定することができる。

ヒータコア６６は、ヒータコア６６を通過する冷却水と車室内へ送られる空気との間で熱交換する。これにより、冷却水の熱が車室内に放熱される。

ヒータコア６６の上流側には、ヒータコア６６を通過する風量を調整するためのエアミックスドア６７（調整部）が設けられている。エアミックスドア６７の制御の詳細については後述する。

＜空調装置＞
空調装置８０は、冷媒通路８１内の冷媒を循環させることによって、暖房運転または冷房運転を実行することが可能に構成されている。冷媒通路８１には、コンプレッサ８２と、熱交換器１１０と、膨張弁８３と、開閉弁８４と、室外機８５と、膨張弁８６と、開閉弁８７と、エバポレータ８８と、アキュムレータ８９とが設けられている。暖房運転時の冷媒の流れ方向を矢印ＡＲ３で示し、冷房運転時の冷媒の流れ方向を矢印ＡＲ４で示す。

コンプレッサ８２は、冷媒通路８１内の冷媒を圧縮することによって、高温高圧の冷媒を送出する。コンプレッサ８２の電動モータ（図示せず）の回転速度（以下、コンプレッサ回転速度とも称する）Ｎｃは、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｃ４に応じて制御される。

膨張弁８３と開閉弁８４とは互いに並列に設けられる。開閉弁８４が閉止されると、冷媒は膨張弁８３を通過する。この際に冷媒は減圧膨張により冷却される。一方、開閉弁８４が開放されると、冷媒は膨張弁８３をバイパスして室外機８５へと導かれる。室外機８５は、冷媒通路８１内の冷媒と外気との間で熱交換する。

同様に、膨張弁８６と開閉弁８７とは互いに並列に設けられる。開閉弁８７が閉止されると、冷媒は膨張弁８６を通過する。この際に冷媒は減圧膨張により冷却される。エバポレータ８８は、減圧膨張後の低温の冷媒と車室内に送風される空気との間で熱交換する。一方、開閉弁８７が開放されると、冷媒は膨張弁８６をバイパスしてアキュムレータ８９へと導かれる。アキュムレータ８９は、冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄える気液分離器である。

＜ＨＶＡＣユニット＞
ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）ユニット９０は、車室内に設けられる機器を収容するユニットである。ＨＶＡＣユニット９０には、切換装置９１と、送風機９２と、エバポレータ８８と、エアミックスドア６７と、ヒータコア６６と、バイパス通路９３と、吹出口９４とが設けられている。

切換装置９１は、車室内の空気と外気とを切り換えるために用いられる。送風機９２は、切換装置９１を介して導入された空気を車室内に向けて送風する。バイパス通路９３は、エバポレータ８８通過後の空気がヒータコア６６をバイパスして流れるようにするための通路である。

エアミックスドア６７は、エバポレータ８８の下流側かつヒータコア６６の上流側に設けられている。エアミックスドア６７の開度を調整するための電動モータ（図示せず）は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｃ５に応じて制御される。エアミックスドア６７の開度に応じて、エバポレータ８８通過後の空気のうち、ヒータコア６６を通過する空気とバイパス通路９３を通過する空気との風量の割合が調整される。そして、ヒータコア６６通過後の空気とバイパス通路９３通過後の空気とが混合され、吹出口９４から車室内へ吹き出される。

＜暖房運転＞
暖房運転時には、開閉弁８４が閉止される一方で、開閉弁８７が開放される。そのため、冷媒通路８１内の冷媒の循環経路は、矢印ＡＲ３で示す経路となる。コンプレッサ８２で圧縮された高温高圧の冷媒は、熱交換器１１０における熱交換によってエンジン冷却系統６０の冷却水に放熱する。温められた冷却水の熱がヒータコア６６で放熱されて車室内が暖房される。さらに、冷媒は膨張弁８３での減圧膨張により一旦冷却されて、室外機８５へ到達する。室外機８５は、暖房運転時には低温の冷媒に吸熱させる吸熱器として機能する。室外機８５で温められた冷媒は、開閉弁８７およびアキュムレータ８９を通って、コンプレッサ８２へ戻る。

このようにヒートポンプシステム５０では、熱交換器１１０での熱交換によりエンジン１００の冷却水を温めるエンジン暖機制御を実行することが可能である。また、エンジン１００の暖機が完了した状態であれば、エンジン１００の熱を用いて冷却水を温めることも可能である。なお、エンジン１００からの放熱と熱交換器１１０での熱交換とを併用して冷却水温度Ｔｗを上昇させることもできる。

＜冷房運転＞
冷房運転時には、開閉弁８４が開放される一方で、開閉弁８７が閉止される。そのため、冷媒通路８１内の冷媒の循環経路は、矢印ＡＲ４で示す経路となる。コンプレッサ８２で圧縮された高温高圧の冷媒は、開閉弁８４を通って室外機８５へ到達する。室外機８５は、冷房運転時には高温の冷媒を放熱させる放熱器として機能する。室外機８５で冷却された冷媒は、膨張弁８６によってさらに冷却される。そして、エバポレータ８８において冷媒と車室内へ送風される空気との間で熱交換が行なわれることにより、車室内への空気が冷却される。

次に、暖房運転時および冷房運転時における温度調整の手法の一例について説明する。まず、ＥＣＵ３００は、吹出口９４から吹き出される温度の目標値（目標吹出温度ＴＡＯ：Temperature Airflow Temperature）を演算する。目標吹出温度ＴＡＯは、たとえば操作パネル４００での設定温度、室温センサ４１０からの室温ＴＩ、外気温センサ４２０からの外気温ＴＯ、および照度センサ４３０からの日射量ＬＸなどに基づいて演算することができる。

ＥＣＵ３００のメモリ（図示せず）には、エバポレータ８８の温度の目標値（目標蒸発器温度ＴＥＯ：Target Evaporation Temperature）と目標吹出温度ＴＡＯとの関係が、たとえばマップとして保持されている。ＥＣＵ３００は、このマップを参照して、目標吹出温度ＴＡＯから目標蒸発器温度ＴＥＯを演算する。

エバポレータ８８には、エバポレータ８８からの吹出空気温度Ｔｅを検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。ＥＣＵ３００は、吹出空気温度Ｔｅの検出値が目標蒸発器温度ＴＥＯの演算値に近づくようにフィードバック制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ３００は、吹出空気温度Ｔｅと目標蒸発器温度ＴＥＯとの偏差に応じた制御信号Ｃ４をコンプレッサ８２に出力することにより、コンプレッサ回転速度Ｎｃを制御する。このようなコンプレッサ回転速度Ｎｃの制御と上述のエアミックスドア６７の開度調整とによって、吹出口９４から吹き出される空気の温度を所望の値に調整することができる。

ここで、本実施の形態における制御を比較例における制御と比較しながら説明する。なお、比較例の車両およびヒートポンプシステムの構成は、図１に示す車両１および図２に示すヒートポンプシステム５０の構成とそれぞれ同等であるため、説明は繰り返さない。

図３は、実施の形態１におけるヒートポンプシステム５０と、比較例におけるヒートポンプシステムとの間でコンプレッサの駆動状態（駆動および停止）を比較するための図である。

図３を参照して、暖房運転時および冷房運転時におけるコンプレッサの駆動状態は、本実施の形態と比較例とでいずれも同等である。すなわち、暖房運転時には、エンジンの暖機が完了する前にはコンプレッサが駆動されてエンジン暖機を促進する一方で、エンジンの暖機が完了するとコンプレッサは停止される。また、冷房運転時は、エンジンの暖機が完了しているか否かに拘らず、コンプレッサは駆動される。

一方で、空調装置の停止時におけるコンプレッサの駆動状態は、実施の形態１と比較例とで異なる。比較例では、空調装置が停止している場合、コンプレッサは停止状態のままである。つまり、空調停止時には、コンプレッサを駆動してエンジンの冷却水を温めるエンジン暖機制御は実行されない。

比較例では、暖房運転時または冷房運転時、すなわち空調装置が起動されている時にのみエンジン暖機制御が実行される。しかしながら、一般に、暖房運転および冷房運転はユーザ操作に基づく空調要求に応じて開始されるので、ユーザが空調装置を起動しない限りエンジン暖機制御が実行されることはない。つまり、比較例では、ユーザ操作に依存してエンジン暖機制御が実行されるか否かが決定される。その結果、ユーザが空調装置を起動しない場合には、エンジンの暖機を促進して燃費を向上させることができない。

本実施の形態においては、空調装置８０が停止状態の場合であっても、コンプレッサ８２を駆動してエンジン暖機制御を実行する。これにより、空調装置８０が停止している場合にも熱交換器１１０での熱交換によりエンジン１００の冷却水が加熱されるので、エンジン１００を早期に暖機して燃費を向上させることができる。

図４は、実施の形態１におけるヒートポンプシステム５０の制御処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、所定の条件成立時あるいは所定の期間経過毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、フローチャートの各ステップは、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ３００内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。

図１、図２および図４を参照して、ステップ（以下、単にＳと記載する）１００において、ＥＣＵ３００は、目標吹出温度ＴＡＯおよび目標蒸発器温度ＴＥＯを演算する。ＥＣＵ３００は、たとえば操作パネル４００の設定温度等に基づいて目標吹出温度ＴＡＯを演算するとともに、メモリに保持されたマップを参照して、目標吹出温度ＴＡＯから目標蒸発器温度ＴＥＯを演算する。

Ｓ１１０において、ＥＣＵ３００は、操作パネル４００からの空調要求ＲＥＱがあるか否か、すなわち空調装置８０の暖房運転または冷房運転がユーザによって選択されたか否かを判定する。

空調要求ＲＥＱがある場合（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、暖房運転が選択されているか否かを判定する（Ｓ１２０）。暖房運転が選択されている場合（Ｓ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、さらに、エンジン１００の暖機の進行状況を判定する（Ｓ１３０）。具体的には、ＥＣＵ３００は、水温センサ６５からの冷却水温度Ｔｗに基づいて、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判定する。

エンジン１００の暖機がすでに完了している場合（Ｓ１３０においてＹＥＳ）、エンジン１００で冷却水を温めて十分な暖房性能を確保できるので、エンジン暖機制御を実行する必要はない。そのため、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を停止させる（あるいは停止状態に保つ）（Ｓ１４０）。

一方、エンジン１００の暖機がまだ完了していない場合（Ｓ１３０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動してエンジン暖機制御を実行する（Ｓ１５０）。

また、冷房運転が選択されている場合（Ｓ１２０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の暖機が完了しているか否かに拘らず、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ１６０）。冷房運転にはコンプレッサ８２の駆動が必須だからである。

さらに、空調装置８０が停止している場合（Ｓ１１０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判定する（Ｓ１７０）。エンジン１００の暖機が完了している場合（Ｓ１７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、それ以上エンジン１００を暖機する必要はないので、コンプレッサ８２を停止させる（Ｓ１８０）。

一方、エンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ１７０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動してエンジン暖機制御を実行する（Ｓ１９０）。

このように、本実施の形態によれば、空調装置８０が停止している場合であっても、エンジンの暖機が完了する前であれば、コンプレッサ８２を駆動してエンジン暖機制御を実行する（Ｓ１９０参照）。これにより、空調装置８０が停止している場合にも熱交換器１１０での熱交換によりエンジン１００の冷却水が加熱されるので、エンジン１００を早期に暖機することができる。その結果、燃費を向上させることができる。

ここで、コンプレッサ８２に求められる能力（冷媒の吐出量）は、空調装置８０の運転状況（暖房運転時、冷房運転時、および停止時）に応じて異なる。本実施の形態によれば、空調装置８０の運転状況に応じて、適切なコンプレッサ回転速度Ｎｃを設定することができる。以下、運転状況に応じたコンプレッサ回転速度Ｎｃの設定例について説明する。

暖房運転時における回転速度Ｎｃ１（Ｓ１５０参照）は、熱負荷が大きい場合（たとえば冷却水温度Ｔｗが所定値よりも低いため冷却水の大幅な温度上昇が必要な場合）には、空調装置８０から吹き出される空気が熱くなり過ぎずユーザが快適に感じる範囲内で、できるだけ高い値（たとえばコンプレッサ８２の設計上許容される最高速度）に設定することが好ましい。これにより、冷媒の温度が速く上昇するので、熱交換器１１０で熱交換される熱量も大きくなり、エンジン１００の暖機に要する時間を短くすることができる。

その反面、コンプレッサ回転速度Ｎｃを高い値に設定すると、エンジン１００の暖機時間は短くなるものの、コンプレッサ８２の消費エネルギが大きくなる。そのため、消費エネルギの増加を抑えたい場合には、回転速度Ｎｃ１を上記最高速度より低く設定してもよい。

一例として、エンジン暖機制御の開始直後には回転速度Ｎｃ１を相対的に低く設定する一方で、冷却水温度Ｔｗがある程度上昇してから回転速度Ｎｃ１を増加させてもよい。回転速度Ｎｃ１を低く設定している期間には、消費エネルギの増加を抑えつつ、エンジン１００の暖機をやや早めることができる。回転速度Ｎｃ１をさらに増加させた期間には、消費エネルギは増加するものの、エンジン１００の暖機を大きく早めることができる。このように、回転速度Ｎｃ１の大きさを調整することにより、従来の車両（空調装置を用いたエンジン暖機制御を実行可能でない車両）と同等以上の暖房性能を確保しつつ、回転速度Ｎｃ１が最高速度の場合よりも少ない消費エネルギでエンジン１００の暖機時間を短くすることができる。

また、冷房運転時における回転速度Ｎｃ２（Ｓ１６０参照）は、上述の説明と同様に、熱負荷が大きい場合には、空調装置８０から吹き出される空気が冷たくなり過ぎずユーザが快適に感じる範囲内で、できるだけ高い値に設定することが好ましい。これにより、エンジン１００の暖機時間を短くすることができる。

さらに、空調装置８０の停止時には、空調装置８０の暖房性能または冷房性能を考慮する必要はないので、エンジン１００の暖機による燃費向上を主目的とすればよい。そのため、停止状態における回転速度Ｎｃ３（Ｓ１９０参照）は、コンプレッサ８２のエネルギ効率（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）が最も高くなる値に設定することが好ましい。これにより、コンプレッサ８２の消費エネルギを最も低減することができる。

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、暖房運転時における回転速度Ｎｃ１（図４のＳ１５０参照）および冷房運転時における回転速度Ｎｃ２（Ｓ１６０参照）は、いずれも目標吹出温度ＴＡＯおよび目標蒸発器温度ＴＥＯに基づいて決定される。これは、暖房運転時および冷房運転時にはユーザ所望の温度に室温を近づけるために、吹出口９４における空気の温度を用いてフィードバック制御を行なう必要があるためである。

しかしながら、空調装置８０の停止時において回転速度Ｎｃ３（Ｓ１９０参照）を決定する際には、車室内の空調を考慮して吹出口９４の空気の温度を用いる必要はない。実施の形態１の変形例によれば、空調装置８０の停止時におけるコンプレッサ回転速度Ｎｃは、冷却水温度Ｔｗに基づいて決定される。

図５は、実施の形態１の変形例におけるヒートポンプシステム５０の制御処理を説明するためのフローチャートである。図５を参照して、このフローチャートは、Ｓ１７５を含む点、およびＳ１９０に代えてＳ１９２を含む点において図４に示すフローチャートと異なる。それ以外の処理は図４に示す処理と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１７５では、空調要求ＲＥＱがなく、かつ、エンジン１００の暖機が完了していない。この場合、ＥＣＵ３００は、冷却水温度Ｔｗの目標値（目標冷却水温度）ＴＷＯを算出する。そして、ＥＣＵ３００は、目標冷却水温度ＴＷＯに基づいてコンプレッサ回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｃ４に設定して、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ１９２）。

空調要求ＲＥＱがない場合、車室内の空調を考慮する必要はないので、エンジン１００の暖機を優先することができる。したがって、冷却水温度Ｔｗに基づいてコンプレッサ回転速度Ｎｃを制御することで、エンジン１００の暖機時間を一層短くすることが可能になる。

ここで、目標冷却水温度に基づくフィードバック制御の実現例を説明する。まず、エンジン１００を暖機するのに必要な目標冷却水温度ＴＷＯが演算される。たとえば、ＥＣＵ３００は、外気温ＴＯと目標冷却水温度ＴＷＯとの対応関係を表わすマップを保持しており、外気温センサ４２０による外気温ＴＯの検出値から目標冷却水温度ＴＷＯを演算することができる。そして、ＥＣＵ３００は、たとえば所定のマップあるいは関係式に基づいて、その目標冷却水温度ＴＷＯを実現するのに必要な熱交換器１１０の温度の目標値（目標熱交換器温度）を演算する。

また、コンプレッサ８２と熱交換器１１０との間には、冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ（図示せず）が設けられている。ＥＣＵ３００は、冷媒温度センサによる冷媒温度の検出値と目標熱交換器温度との偏差が小さくなるように、コンプレッサ８２のフィードバック制御を行なう。

このように、冷媒温度が目標熱交換器温度に到達するように冷媒を温めることにより、エンジン１００の暖機に必要な冷却水温度Ｔｗまで冷却水を温めることができる。なお、エンジン１００の暖機の進行状況を判定可能であれば、上記の制御は冷却水温度Ｔｗに基づく制御に限定されるものではない。たとえば、排気ガスの温度、排気ガスを浄化する触媒の温度、エンジンオイルの温度、あるいはエンジン１００を始動してからの経過時間に基づいて、暖機の進行状況を判定することも可能である。また、冷媒センサは冷媒の温度を検出すると説明したが、冷媒の温度と圧力との間には相関が存在するので、圧力センサを用いて圧力から温度を推定してもよい。

［実施の形態２］
ハイブリッド車両には複数の走行モードを有するものがある。実施の形態２では、走行モードに応じてコンプレッサの駆動状態が決定される例について説明する。なお、実施の形態２に係る車両の構成は図１に示す車両１の構成と同等であるため、説明は繰り返さない。

ＥＣＵ３００は、バッテリ１５０のＳＯＣを所定の範囲内（あるいは所定値）に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードと、ＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードとを選択的に設定可能である。

図６は、ＣＳモードおよびＣＤモードを説明するための図である。図６を参照して、横軸は時間軸を表わし、縦軸はバッテリ１５０のＳＯＣを表わす。

ＣＤモードは、基本的にはバッテリ１５０に蓄えられた電力を消費するモードである。ＣＤモードでの走行時には、ＳＯＣを維持することを目的としたエンジン１００の始動は行われない。ＣＳモードは、ＳＯＣを所定の範囲内に維持するモードである。一例として、時刻ｔｃにおいてＳＯＣが所定値Ｓｔｇに低下するとＣＳモードが選択されて、その後のＳＯＣは制御範囲Ｒ内に維持される。このように、ＣＳモードではＳＯＣを維持するためにエンジン１００が駆動される。

なお、ＣＤモードは、エンジン１００を常時停止させて走行するＥＶ走行に限定されるものではない。また、ＣＳモードも、エンジン１００を常時駆動させて走行するＨＶ走行に限定されるものではない。ＣＤモードにおいてもＣＳモードにおいても、ＥＶ走行とＨＶ走行とが実行され得る。

図７は、実施の形態２におけるコンプレッサ８２の駆動状態をＣＳモードとＣＤモードとの間で比較するための図である。図７を参照して、ＣＳモードにおけるコンプレッサ８２の駆動状態は、図３に示す実施の形態１におけるコンプレッサ８２の駆動状態と同等である。

暖房運転の場合、空調装置８０に加えてエンジン１００によって暖房性能が確保される。ＣＳモードでは、エンジン１００の暖機が完了する前には、コンプレッサ８２を駆動して、暖房性能を確保するとともにエンジン１００を暖機する。ＣＳモードではエンジン１００が始動される頻度が高いので、エンジン１００は暖機された状態に維持され易い。したがって、一旦エンジン１００の暖機が完了すると、多くの場合、エンジン１００によって十分な暖房性能を確保できるため、コンプレッサ８２を停止することが可能である。

これに対し、ＣＤモードにおいては、エンジン１００の暖機完了後であってもコンプレッサ８２の駆動が許可される。上述のようにＣＤモードではＳＯＣを維持するためにエンジン１００の始動が行なわれず、ＥＶ走行が主に行なわれる。ＥＶ走行ではエンジン１００が駆動されないので、一旦、エンジン１００が暖機されたとしてもエンジン１００の温度が次第に低下して、暖房性能が確保できなくなる場合がある。この場合、暖房性能を確保するために、ＣＤモードであってもエンジン１００が始動され得る。しかし、ＣＤモードにおいては、このようなエンジン１００の始動は燃費を悪化させるため、できるだけ避けることが望ましい。

そこで、実施の形態２によれば、ＣＤモードの暖房運転時においては、エンジンの暖機完了後であっても、エンジン暖機制御の実行が許可される。これにより、ＥＶ走行が継続されたとしても冷却水温度Ｔｗの低下が防止されるので、エンジン１００を暖機された状態に維持することができる。その結果として、暖房性能確保を目的にエンジン１００を始動する必要がなくなるので、燃費を向上させることができる。

冷房運転には、ヒートポンプシステム５０の原理上、コンプレッサ８２の駆動が必須である。そのため、冷房運転時には走行モードに拘らず、また、エンジン１００の暖機が完了しているか否かに拘らず、コンプレッサ８２は駆動される。

一方、空調停止時には、ＣＤモードにおいては、エンジン１００の暖機完了前であってもコンプレッサ８２の駆動が禁止される。ＣＤモードでは主にＥＶ走行が行なわれるので、エンジン１００を暖機しても燃費の向上にはつながりにくい。本実施の形態によれば、ＣＤモードにおいてはコンプレッサ８２の駆動が禁止されるので、コンプレッサ８２の駆動にエネルギが消費されることを防止できる。

これに対し、ＣＳモードではエンジン１００の暖機が完了する前であればコンプレッサ８２の駆動は許可される。ＣＳモード時には、ＳＯＣを制御範囲Ｒ内に維持するために、ＨＶ走行が行なわれる割合が相対的に高い。そのため、ユーザ操作に依存してエンジン暖機制御が実行されるか否かが決定されると、燃費を向上させることができない場合がある。ユーザ操作に依存せずにエンジン暖機制御を実行することにより、燃費を向上させることができる。

なお、空調停止時には、ユーザによる暖房要求がないため、エンジン１００の暖機完了後には暖房性能確保を目的にエンジン１００を暖機された状態に維持する必要はない。したがって、ＣＳモードであってもＣＤモードであっても、エンジン１００の暖機完了後にはコンプレッサ８２の駆動は禁止される。

図８は、実施の形態２におけるヒートポンプシステム５０の制御処理を説明するためのフローチャートである。図８を参照して、Ｓ２００，Ｓ２１０，Ｓ２２０の処理は、図４に示すＳ１００，Ｓ１１０，Ｓ１２０の処理とそれぞれ同等であるため説明は繰り返さない。

空調要求ＲＥＱがあり、かつ暖房運転が選択されている場合、Ｓ２２５において、ＥＣＵ３００は、走行モードがＣＳモードであるか否かを判定する。走行モードがＣＳモードの場合（Ｓ２２５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判定する（Ｓ２３０）。

エンジン１００の暖機がすでに完了している場合（Ｓ２３０においてＹＥＳ）、エンジン１００で冷却水を温めて十分な暖房性能を確保できるので、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を停止させる（Ｓ２４０）。

一方、エンジン１００の暖機がまだ完了していない場合（Ｓ２３０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２の駆動を許可してエンジン暖機制御を実行する（Ｓ２５０）。具体的には、ＣＳモードであれば車両１がＨＶ走行中およびＥＶ走行中に拘らず、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２およびウォータポンプ６２を駆動する。この際、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｃ１に設定する。

走行モードがＣＤモードの場合（Ｓ２２５においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の暖機が完了しているか否かに拘らず、回転速度Ｎｃ５に設定してコンプレッサ８２を駆動する（Ｓ２５５）。回転速度Ｎｃ５は、回転速度Ｎｃ１と等しい値であっても異なる値であってもよい。これにより、エンジン１００の暖機がまだ完了していない場合には、エンジン１００は暖機される。あるいは、エンジン１００の暖機がすでに完了している場合には、その状態が維持される。したがって、暖房性能確保を目的としたエンジン１００の始動を避けることができる。

また、冷房運転が選択されている場合（Ｓ２２０においてＮＯ）には、処理はＳ２６０に進められる。Ｓ２６０における処理は、図４に示すＳ１６０における処理と同等であるので説明は繰り返さない。

さらに、空調要求ＲＥＱがない場合（Ｓ２１０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、走行モードがＣＳモードであるか否かを判定する（Ｓ２６５）。走行モードがＣＳモードの場合（Ｓ２６５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判定する（Ｓ２７０）。

エンジン１００の暖機がすでに完了している場合（Ｓ２７０においてＹＥＳ）、ＣＳモードではそれ以上エンジン１００を暖機する必要はないので、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２の駆動を禁止する（Ｓ２８０）。一方、エンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ２７０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動してエンジン暖機制御を実行する（Ｓ２９０）。

これに対し、走行モードがＣＤモードの場合（Ｓ２６５においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２の駆動を禁止する（Ｓ２９５）。ＣＤモード時にはＥＶ走行を行なう可能性が高いので、エンジン１００を暖機しても燃費の向上にはつながりにくい。また、空調要求がないため、暖房性能を確保する必要もない。本実施の形態によれば、ＣＤモード時にはコンプレッサ８２の駆動を禁止することにより、コンプレッサ８２の駆動にエネルギが消費されることを防止できる。

［実施の形態３］
実施の形態３では、冷却水の経路を切り換えることにより、実施の形態１，２よりも早期にエンジンの暖機が可能な構成を説明する。

図９は、実施の形態３におけるヒートポンプシステムの構成を示すブロック図である。図９を参照して、ヒートポンプシステム５０Ａは、冷却水通路６１にバイパス経路６８および三方弁６９が設けられている点において、図２に示すヒートポンプシステム５０と異なる。ヒートポンプシステム５０Ａの他の構成はヒートポンプシステム５０の対応する構成と同等であるため、説明は繰り返さない。

また、実施の形態３では、冷房運転に強モードと弱モードとが存在する。三方弁６９およびエアミックスドア６７の開度は、空調装置８０の運転状況（暖房運転、強モードでの冷房運転、弱モードでの冷房運転、および停止状態）に応じて制御される。

図１０は、空調装置８０の運転状況に応じた冷却水の経路およびエアミックスドア６７の開度を説明するための図である。図１０を参照して、図１０（ａ）は、暖房運転時の状態を示す。図１０（ｂ）は、強モードでの冷房運転時の状態を示す。図１０（ｃ）は、弱モードでの冷房運転時の状態を示す。図１０（ｄ）は、空調装置８０の停止時の状態を示す。なお、各運転状況における冷却水の経路を太線で表わしている。また、ヒータコア６６を通過する空気を矢印ＡＲ５で示し、バイパス通路９３を通過する空気を矢印ＡＲ６で示す。

バイパス経路６８は、図１０（ｂ）および（ｄ）に示すように、ヒータコア６６に通水しない経路に冷却水を循環させることが可能なように形成される。三方弁６９（切換部）は、冷却水がヒータコア６６およびバイパス経路６８のうちのいずれか一方を流れるように切り換える。なお、三方弁６９に代えて２つの開閉弁を設けてもよい。

暖房運転時における三方弁６９は、冷却水がヒータコア６６を流れるように制御される（経路Ａ）。また、エアミックスドア６７の開度調整により、車室内へ吹き出される空気の温度が調整される。

強モードでの冷房運転時における三方弁６９は、冷却水がバイパス経路６８を流れるように制御される（経路Ｂ）。また、エアミックスドア６７は、車室内への空気がヒータコア６６を通過しないように制御される。つまり、エアミックスドア６７の開度は０に設定される。

弱モードでの冷房運転時における三方弁６９は、冷却水がヒータコア６６を流れるように制御される（経路Ｃ）。また、エアミックスドア６７は、車室内への空気の一部分がヒータコア６６へ導かれる一方で、それ以外の部分がバイパス通路９３へ導かれるように制御されて、温度が調整される。

空調装置８０の停止時における三方弁６９は、冷却水がバイパス経路６８を流れるように制御される（経路Ｄ）。なお、エアミックスドア６７の開度は特に限定されず、エアミックスドア６７は開状態であっても閉状態であってもよい。

図１１は、実施の形態３におけるヒートポンプシステム５０Ａの制御を説明するためのフローチャートである。図１０および図１１を参照して、Ｓ３００〜Ｓ３４０の処理は、図４に示すＳ１００〜Ｓ１４０の処理とそれぞれ同等であるため説明は繰り返さない。

エンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ３３０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、経路Ａを形成するように三方弁６９を制御する（Ｓ３４８）。また、ＥＣＵ３００は、エバポレータ８８通過後の空気がヒータコア６６を通過するように、エアミックスドア６７を制御する。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｃ１に設定してコンプレッサ８２を駆動し、エンジン暖機制御を実行する（Ｓ３５０）。

冷房運転が要求されている場合（Ｓ３２０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、冷房運転が強モードか弱モードかを判定する（Ｓ３３５）。

冷房運転が強モードの場合（Ｓ３３５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、エバポレータ８８通過後の空気がヒータコア６６には流れないように、エアミックスドア６７の開度を０に設定する。これにより、空気はバイパス通路９３を通過するので、ヒータコア６６に冷却水を流す必要はない。したがって、ＥＣＵ３００は、冷却水がヒータコア６６を流れない経路Ｂを形成するように三方弁６９を制御する（Ｓ３５３）。言い換えると、ＥＣＵ３００は、車室内に吹き出される空気がヒータコア６６を通過しないようにエアミックスドア６７を制御する場合には、冷却水がバイパス経路６８を流れるように三方弁６９を制御する。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｃ６に設定して、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ３５５）。回転速度Ｎｃ６は、弱モード時における回転速度Ｎｃ２よりも大きい値であることが好ましい。

一方、冷房運転が弱モードの場合（Ｓ３３５においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、エバポレータ８８通過後の空気の一部がヒータコア６６を通過し、それ以外の部分がバイパス通路９３を通過するようにエアミックスドア６７を制御する。そのため、冷却水がヒータコア６６を流れる経路Ｃを形成するように三方弁６９を制御する（Ｓ３５８）。言い換えると、車室内に吹き出される空気の一部がヒータコア６６を通過するようにエアミックスドア６７を制御する場合には、冷却水がヒータコア６６を流れるように三方弁６９を制御する。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｃ２に設定して、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ３６０）。

空調要求ＲＥＱがなく、エンジン１００の暖機が完了している場合（Ｓ３１０においてＮＯかつＳ３７０においてＹＥＳ）のＳ３８０の処理は、図４に示すＳ１８０の処理と同等であるため説明は繰り返さない。

エンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ３７０においてＮＯ）、空調装置８０は停止しておりヒータコア６６には空気が流れないので、ヒータコア６６に冷却水を流す必要がない。したがって、ＥＣＵ３００は、ヒータコア６６に冷却水が流れない経路Ｄを形成するように三方弁６９を制御する（Ｓ３８８）。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｃ３に設定しコンプレッサ８２を駆動して、エンジン暖機制御を実行する（Ｓ３９０）。

このように本実施の形態によれば、ヒータコア６６に冷却水を流す必要がない場合には、三方弁６９の制御により、冷却水がヒータコア６６に代えてバイパス経路６８を流れる経路（経路Ｂ，Ｄ）が形成される。これにより、エンジン１００の暖機のために加熱が必要な冷却水の量が少なくてよいので、冷却水温度Ｔｗが上昇し易くなる。したがって、より早期にエンジン１００を暖機することができる。

［実施の形態４］
エンジンの暖機が完了した状態でエンジンが停止している場合において、コンプレッサの駆動によりバッテリのＳＯＣが低下すると、ＳＯＣを回復するためにエンジンが始動される場合がある。このようなコンプレッサの駆動によるエンジンの始動は、燃費の悪化につながるため避けることが望ましい。そこで、実施の形態４では、ＳＯＣに応じてコンプレッサ回転速度Ｎｃを変更する。より具体的には、ＳＯＣが低くなるに従って、コンプレッサ回転速度を低く設定する。これにより、ＳＯＣが低いほどコンプレッサの消費電力を小さくすることができるので、ＳＯＣの低下速度が低減される。その結果、エンジンが始動されにくくなる。

図１２は、バッテリ１５０のＳＯＣとコンプレッサ回転速度Ｎｃとの関係を説明するための図である。図１２を参照して、横軸はＳＯＣを表わし、縦軸はコンプレッサ回転速度Ｎｃを表わす。ＳＯＣが所定値Ｓｃ以上の場合には、コンプレッサ回転速度ＮｃはＮｃ３に設定される。一方、ＳＯＣが所定値Ｓｃ未満の場合には、コンプレッサ回転速度Ｎｃは、Ｎｃ３よりも小さいＮｃ７に設定される。

図１３は、実施の形態４に係るヒートポンプシステム５０の制御処理を説明するためのフローチャートである。図２、図１２および図１３を参照して、Ｓ４００〜Ｓ４８０の処理は、図４に示すＳ１００〜Ｓ１８０の処理とそれぞれ同等であるため説明は繰り返さない。

Ｓ４７０においてエンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ４７０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、バッテリ１５０のＳＯＣが所定値Ｓｃよりも大きいか否かを判定する（Ｓ４４０）。

ＳＯＣが所定値Ｓｃよりも大きい場合（Ｓ４４０においてＹＥＳ）、ＳＯＣ回復のためにエンジン１００が始動される可能性は低いので、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ回転速度ＮｃをＮｃ３に設定する（Ｓ４９０）。

一方、ＳＯＣが所定値Ｓｃ以下の場合（Ｓ４４０においてＮＯ）には、ＳＯＣがさらに低下するとエンジン１００が始動される可能性が高いので、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ回転速度ＮｃをＮｃ３よりも低いＮｃ７に設定する（Ｓ４９５）。

このように、本実施の形態によれば、バッテリ１５０のＳＯＣが所定値Ｓｃ以下の場合には、ＳＯＣが所定値Ｓｃよりも高い場合と比べて、コンプレッサ回転速度Ｎｃを低く設定する。これによりコンプレッサ８２の消費電力が小さくなるので、ＳＯＣの低下速度が低減される。したがって、ＳＯＣ回復のためにエンジン１００が始動される可能性を小さくすることができる。

なお、図１２では、バッテリ１５０のＳＯＣが所定値Ｓｃ以下になると、コンプレッサ回転速度Ｎｃをステップ的に小さく変化させる例について説明した。しかし、ＳＯＣが低くなるに従ってコンプレッサ回転速度Ｎｃを低く設定するのであれば、コンプレッサ回転速度Ｎｃの変化の仕方はこれに限定されるものではない。ＳＯＣが減少するに従って、コンプレッサ回転速度Ｎｃが直線的あるいは曲線的に減少するようにしてもよい。また、ＳＯＣが所定値Ｓｃ以下の場合には、コンプレッサ回転速度Ｎｃを０に設定してコンプレッサ８２の駆動を禁止してもよい。

［実施の形態５］
本実施の形態では、エンジンの早期暖機と空調装置の暖房性能の確保とを両立するために、冷却水の経路を切り換える制御について説明する。

図１４は、実施の形態５におけるヒートポンプシステムの構成を示すブロック図である。図１４を参照して、ヒートポンプシステム５０Ｂは、冷却水にエンジン１００をバイパスさせるためのバイパス経路７０および三方弁７１が設けられている点において、図２に示すヒートポンプシステム５０と異なる。ヒートポンプシステム５０Ｂの他の構成は、ヒートポンプシステム５０の対応する構成と同等であるため、説明は繰り返さない。

図１５は、冷却水温度Ｔｗに応じた冷却水の経路を説明するための図である。図１５を参照して、図１０（ａ）は冷却水温度Ｔｗが所定値よりも高い場合の経路Ｐを示す。図１０（ｂ）は、冷却水温度Ｔｗが所定値以下の場合の経路Ｑを示す。

冷却水温度Ｔｗが所定値よりも高い場合における三方弁７１は、冷却水がエンジン１００およびヒータコア６６の双方を通過して循環するように制御される（経路Ｐ）。これに対し、エンジン１００の始動初期などで冷却水温度Ｔｗが所定値以下の場合には、三方弁７１は、冷却水がエンジン１００を通過せずに循環するように制御される（経路Ｑ）。

冷却水温度Ｔｗが所定値以下の場合には、冷却水をエンジン１００に流してもエンジン１００の暖機を早める効果は乏しい。あるいは、冷却水によりエンジン１００が冷却されて、エンジン１００の暖機が完了するまで余計に時間を要する。

そこで、本実施の形態によれば、冷却水が温まるまではエンジン１００に冷却水を流さず（経路Ｑ参照）、冷却水が温まった後にエンジン１００に冷却水を流す（経路Ｐ参照）。これにより、エンジン１００の暖機が冷却水によって阻害されることが防止されるので、エンジン１００を早期に暖機することができる。さらに、エンジン１００に冷却水を流していないときには、熱交換器１１０によって加熱が必要な冷却水の量が少なくてよいので、冷却水温度Ｔｗが上昇し易い。したがって、暖房性能を早期に確保することができる。

図１６は、実施の形態５におけるヒートポンプシステム５０Ｂの制御処理を説明するためのフローチャートである。図１６を参照して、Ｓ５００〜Ｓ５２０の処理は、図５に示すＳ１００〜Ｓ１２０の処理とそれぞれ同等であるため、説明は繰り返さない。

Ｓ５２５において、ＥＣＵ３００は、エンジン１００が駆動中であるか否かを判定する。エンジン１００が駆動中の場合（Ｓ５２５においてＹＥＳ）、処理はＳ５３０に進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判定する。

エンジン１００の暖機が完了している場合（Ｓ５３０においてＹＥＳ）、エンジン１００の熱で冷却水を温めることができるため、ＥＣＵ３００は、エンジン１００に冷却水が流れる経路Ｐを形成するように三方弁７１を制御する（Ｓ５３８）。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を停止する（Ｓ５４０）。多くの場合、エンジン１００の熱で暖房性能を確保できるためである。なお、エンジン１００の熱だけでは十分な暖房性能を確保できない場合には、コンプレッサ８２を駆動してもよい。

一方、エンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ５３０においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、冷却水温度Ｔｗが所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ５３５）。

冷却水温度Ｔｗが所定値よりも高いとき（Ｓ５３５においてＹＥＳ）、エンジン１００に冷却水を流してもエンジン１００の暖機が阻害されることはないので、ＥＣＵ３００は、経路Ｐを形成するように三方弁７１を制御する（Ｓ５４８）。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動してエンジン暖機制御を実行する（Ｓ５５０）。

一方、冷却水温度Ｔｗが所定値以下のとき（Ｓ５３５においてＮＯ）には、エンジン１００に冷却水を流すとエンジン１００の暖機が阻害されるので、ＥＣＵ３００は、エンジン１００に冷却水が流れない経路Ｑを形成するように三方弁７１を制御する（Ｓ５５１）。また、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ５５２）。経路Ｑが形成されているときには、熱交換器１１０によって加熱が必要な冷却水の量が少なくてよいので、冷却水温度Ｔｗを早期に上昇させることができる。これにより、暖房性能を早期に確保することができる。

Ｓ５２５において、エンジン１００が停止中の場合（Ｓ５２５においてＮＯ）、処理はＳ５５３に進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判定する。

エンジン１００の暖機が完了しているとき（Ｓ５５３においてＹＥＳ）、エンジン１００の熱で冷却水を温めることができるため、ＥＣＵ３００は、エンジン１００に冷却水が流れる経路Ｐを形成するように三方弁７１を制御する（Ｓ５５５）。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ５５６）。エンジン１００は停止中であるので、エンジン１００の熱だけでは継続的に暖房性能を確保できないためである。

一方、エンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ５５３においてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、冷却水温度Ｔｗが所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ５５４）。

冷却水温度Ｔｗが所定値よりも高いとき（Ｓ５５４においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、エンジン１００に冷却水が流れない経路Ｑを形成するように三方弁７１を制御する（Ｓ５５７）。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ５５０）。エンジン１００は十分に暖機されていない一方で冷却水温度Ｔｗはある程度高いので、エンジン１００に冷却水を流しても冷却水温度Ｔｗの上昇につながらない可能性がある。むしろ、経路Ｑを形成して熱交換器１１０によって加熱が必要な冷却水の量が少なくてすむため、冷却水温度Ｔｗを早期に上昇させることができる。

冷却水温度Ｔｗが所定値以下のとき（Ｓ５５４においてＮＯ）にも、ＥＣＵ３００は、経路Ｑを形成するように三方弁７１を制御する（Ｓ５５９）。そして、ＥＣＵ３００は、コンプレッサ８２を駆動する（Ｓ５６０）。熱交換器１１０によって加熱が必要な冷却水の量が少なくてよいので、冷却水温度Ｔｗを早期に上昇させることができるためである。

なお、空調要求ＲＥＱがない場合（Ｓ５１０においてＮＯ）、図５に示すＳ１７０以降の処理と同等の処理が実行される。また、冷房運転が要求されている場合（Ｓ５２０においてＮＯ）、Ｓ１６０の処理と同等の処理が実行される。

このように、本実施の形態によれば、エンジン１００の駆動中にエンジン１００の暖機が完了していない場合（Ｓ５３０においてＮＯ）において、冷却水温度Ｔｗが所定値よりも高いとき（Ｓ５３５においてＹＥＳ）には、エンジン１００に冷却水を流してもエンジン１００の暖機が阻害されることはないので、エンジン１００に冷却水が流れるように三方弁７１が制御される（Ｓ５４８）。

これに対し、冷却水温度Ｔｗが所定値以下のとき（Ｓ５３５においてＮＯ）には、エンジン１００に冷却水が流れないように三方弁７１が制御される（Ｓ５５１）。これにより、エンジン１００の暖機が冷却水で阻害されないので、エンジン１００を早期に暖機することができる。さらに、熱交換器１１０によって加熱が必要な冷却水の量が少なくてよいので、暖房性能の早期確保を実現することができる。

エンジン１００の停止中にエンジン１００の暖機が完了していない状態の場合（Ｓ５５３においてＮＯ）には、冷却水温度Ｔｗに拘らず、エンジン１００に冷却水が流れない経路Ｑが形成される（Ｓ５５７，Ｓ５５９）。エンジン１００に冷却水を流しても、エンジン１００の温度が十分に高くないので、冷却水温度Ｔｗの温度上昇にはつながりにくい。それよりは、エンジン１００に冷却水を流さないことで、熱交換器１１０によって加熱が必要な冷却水の量が少なくなるので、冷却水温度Ｔｗを早期に上昇させることができる。

なお、上述の実施の形態１〜５および実施の形態１の変形例は、適宜組み合わせて実行することができる。たとえば、実施の形態２のＣＳモードおよびＣＤモードに応じた制御（図８参照）に、実施の形態１に変形例の目標冷却水温度ＴＷＯに基づく制御（図５のＳ１７５参照）を組み合わせてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０，２０ モータジェネレータ、３０ 動力分割機構、４０ 減速機、５０，５０Ａ，５０Ｂ ヒートポンプシステム、６０，６０Ａ，６０Ｂ エンジン冷却系統、６１ 冷却水通路、６２ ウォータポンプ、６３ ラジエータ、６４ サーモスタット、６５ 水温センサ、６６ ヒータコア、６７ エアミックスドア、６９，７１ 三方弁、６８，７１ バイパス経路、７０ 空調装置、８１ 冷媒通路、８２ コンプレッサ、８３，８６ 膨張弁、８４，８７ 開閉弁、８５ 室外器、８８ エバポレータ、８９ アキュムレータ、９０ 室内空調ユニット、９１ 切換装置、９２ 送風機、９３ バイパス経路、９４ 吹出口、１００ エンジン、１１０ 熱交換器、１５０ バッテリ、１５２ 電池センサ、２５０ ＰＣＵ、３００ ＥＣＵ、３５０ 駆動輪、４００ 操作パネル、４１０ 室温センサ、４２０ 外気温センサ、４３０ 照度センサ。

Claims (11)

1. 内燃機関と、
   冷却水を用いて前記内燃機関を冷却することが可能に構成された冷却系統と、
   冷媒を圧縮する圧縮機を含み、空調要求に応じて前記圧縮機を駆動して車室内を空調する空調装置と、
   前記冷却水と前記冷媒との間で熱交換する熱交換器と、
   蓄電装置と、
   前記内燃機関の出力および前記蓄電装置の電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動力を発生させるとともに、前記内燃機関の出力を用いて発電して、前記蓄電装置を蓄電することが可能に構成された回転電機と、
   前記空調装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記空調要求がない場合であっても前記圧縮機を駆動して、前記冷媒からの放熱により前記冷却水を温め、
   前記蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）を所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードと、前記ＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードとを選択的に設定可能であり、前記空調要求がない場合に、前記ＣＳモード時には前記圧縮機の駆動を許可する一方で、前記ＣＤモード時には前記圧縮機の駆動を禁止する、車両。
2. 前記制御装置は、前記空調要求がない場合であっても、前記内燃機関の暖機が完了状態でないときには、前記圧縮機の駆動を許可する、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、前記空調要求がなく、かつ前記ＣＳモードの場合に、前記内燃機関の暖機が完了状態でないときには前記圧縮機の駆動を許可する一方で、前記内燃機関の暖機が完了状態のときには前記圧縮機の駆動を禁止する、請求項１または２に記載の車両。
4. 前記制御装置は、前記空調要求がある場合には、前記車室内に吹き出される空気の目標吹出温度に基づいて前記圧縮機の回転速度を制御する一方で、前記空調要求がない場合には、前記冷却水の温度に基づいて前記圧縮機の回転速度を制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両。
5. 前記制御装置は、前記空調装置の暖房運転時と、前記空調装置の冷房運転時と、前記空調装置の停止時とに応じて前記圧縮機の回転速度を可変に設定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両。
6. 前記空調装置の停止時の前記回転速度は、前記圧縮機のエネルギ効率に基づいて設定される、請求項５に記載の車両。
7. 内燃機関と、
   冷却水を用いて前記内燃機関を冷却することが可能に構成された冷却系統と、
   冷媒を圧縮する圧縮機を含み、空調要求に応じて前記圧縮機を駆動して車室内を空調する空調装置と、
   前記冷却水と前記冷媒との間で熱交換する熱交換器と、
   前記空調装置を制御する制御装置とを備え、
   前記冷却系統は、
   前記冷却水と前記車室内に吹き出される空気との間で熱交換するヒータコアと、
   前記ヒータコアに通水しない経路に前記冷却水を循環させることが可能なように形成されたバイパス経路と、
   前記冷却水が前記ヒータコアおよび前記バイパス経路のうちのいずれか一方を流れるように切り換えるための切換部とを含み、
   前記制御装置は、
   前記空調要求がない場合であっても前記圧縮機を駆動して、前記冷媒からの放熱により前記冷却水を温め、
   前記空調装置の冷房運転時には、前記冷却水が前記バイパス経路を流れるように前記切換部を制御する、車両。
8. 前記冷却系統は、前記ヒータコアを通過する風量を調整するための調整部をさらに含み、
   前記制御装置は、前記空調装置の冷房運転時において、
   前記車室内に吹き出される空気の一部が前記ヒータコアを通過するように前記調整部を制御する場合には、前記冷却水が前記ヒータコアを流れるように前記切換部を制御する一方で、
   前記車室内に吹き出される空気が前記ヒータコアを通過しないように前記調整部を制御する場合には、前記冷却水が前記バイパス経路を流れるように前記切換部を制御する、請求項７に記載の車両。
9. 前記制御装置は、前記空調装置の停止時には、前記冷却水が前記バイパス経路を流れるように前記切換部を制御する、請求項７または８に記載の車両。
10. 内燃機関と、
    冷却水を用いて前記内燃機関を冷却することが可能に構成された冷却系統と、
    冷媒を圧縮する圧縮機を含み、空調要求に応じて前記圧縮機を駆動して車室内を空調する空調装置と、
    前記冷却水と前記冷媒との間で熱交換する熱交換器と、
    蓄電装置と、
    前記内燃機関の出力および前記蓄電装置の電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動力を発生させるとともに、前記内燃機関の出力を用いて発電して、前記蓄電装置を蓄電することが可能に構成された回転電機と、
    前記空調装置を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記空調要求がない場合であっても前記圧縮機を駆動して、前記冷媒からの放熱により前記冷却水を温め、
    前記蓄電装置のＳＯＣが低くなるに従って、前記圧縮機の回転速度を低く設定する、車両。
11. 内燃機関と、
    冷却水を用いて前記内燃機関を冷却することが可能に構成された冷却系統と、
    冷媒を圧縮する圧縮機を含み、空調要求に応じて前記圧縮機を駆動して車室内を空調する空調装置と、
    前記冷却水と前記冷媒との間で熱交換する熱交換器と、
    前記空調装置を制御する制御装置とを備え、
    前記冷却系統は、
    前記冷却水と前記車室内に吹き出される空気との間で熱交換するヒータコアと、
    前記内燃機関に通水しない経路に前記冷却水を循環させることが可能なように形成されたバイパス経路と、
    前記冷却水が前記内燃機関および前記バイパス経路のうちのいずれか一方を流れるように切り換えるための切換部と、
    前記冷却水の温度を検出する温度検出部とを含み、
    前記制御装置は、
    前記空調要求がない場合であっても前記圧縮機を駆動して、前記冷媒からの放熱により前記冷却水を温め、
    前記冷却水の温度が所定値を上回る場合には、前記冷却水が前記内燃機関を流れるように前記切換部を制御する一方で、前記冷却水の温度が前記所定値を下回る場合には、前記冷却水が前記バイパス経路を流れるように前記切換部を制御する、車両。

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