JP6313455B2 - ハイブリッド車両およびその空調システム - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、シリーズハイブリッド車両およびその空調システムに関する。

近年、内燃機関と電動機の両方を備えたハイブリッド車両が存在する。内燃機関は、ガソリン等の燃料を燃焼させて機械エネルギーを提供する。機械エネルギーは、車両の駆動に直接利用することができ、また、発電機によって電気エネルギーに変換され、車両の駆動やバッテリの充電に利用することができる。電動機は、バッテリまたは発電機によって提供される電気エネルギーを用いて車両を駆動することができる。ハイブリッド車両において、エンジンは最適に制御されることで最も効率の良い状態で一定に稼働するため、低公害性と省エネルギーが実現される。

車両の空調システムは、車室の気温を調節することができ、身体の快適性等、運転に重要な影響を与える。空調システムは、一般的に冷却部と加熱部が含まれる。

１つの加熱モードでは、ハイブリッド車両は、車両のエンジン運転中に発生する排熱で空気を加熱する温水装置を採用する。したがって、熱交換のためのヒーターコアは、通常、エンジンの冷却水循環ループ内に配置され、車室に届けられる空気を加熱する。また、別の加熱モードでは、電熱装置を用いて熱を発生させ、電気エネルギーで空気を加熱する。

温水装置を採用している車両では、特に車両を低温状況に起動する場合には、エンジンが長時間動いてからでないと冷却水が適切な温度まで上昇せず、この間、搭乗者は寒さによる苦痛を我慢しなければならない場合がある。電熱装置を採用している車両では、搭乗者の求める暖房効果を得るために、通常、ＰＴＣヒーター等、約２ｋｗのハイパワーの電熱器を採用している。この電熱器は、すぐに空気を加熱することができるが、長時間運転すると車両全体の耐久性に深刻な影響を与える。さらに、ハイパワーの電熱器は、急速に電気を消費するため、バッテリの電気が大きく損失することになり、バッテリの寿命が短くなる。

空調システムの冷却部は、通常、車両のエンジンによって直接駆動される機械的な圧縮機を採用している。しかし、ハイブリッド車両のエンジンは、常に運転状態にあるわけではない。例えば、シリーズストロングハイブリッド車両では、エンジンを始動させるのは、バッテリのＳＯＣ値が低閾値に達した場合、またはパワー要求によりエンジンを強制的に始動させる必要がある場合のみである。ミディアムまたはウィークハイブリッド車両では、省エネルギーのため、通常、エンジンの自動停止モードまたはアイドル停止モードが設定されている。自動停止モードでは、車両のアイドリング中、エンジンを自動的に停止し、一定時間が過ぎたら自動的に始動させることができる。これによりエンジンの燃焼を節約することができるが、エンジンによって駆動される圧縮機には不都合である。圧縮機の運転が必要な場合に、圧縮機の駆動源であるエンジン供給が働かないことはあり得る。そのため、ある既存の解決手段では、圧縮機を運転させる必要があるときには、エンジンを強制的に運転させる。

しかし、状況によって、特に駐車中は、圧縮機を駆動するためだけにエンジンを運転させるわけであり、消費エネルギーを無駄に増やすことになることは明らである。別の解決手段としては、電気で駆動する、または電気あるいは機械で駆動する圧縮機を設けることとなるが、従来の機械的な圧縮機と比べて、圧縮機のコストが著しく高い。

ここで、本出願人は、中国特許出願第２０１３１０４６７９１８．２号でシリーズハイブリッド車両の動力システムを提案しており、その全ての内容をここに援用する。引用出願であるシリーズハイブリッド車両の動力システムに基づく予期しない技術的効果が本発明で達成されることが、以下の記載からわかる。

本発明は、ハイブリッド車両、特にシリーズハイブリッド車両の空調システムを改善することを目的とする。

本発明の１つの態様では、要求される暖気流をハイブリッド車両の車室に供給するために使用される、ハイブリッド車両用の空調システムを提供する。
上記空調システムは、
電気発熱体を有し、ハイブリッド車両の電源回路から電気エネルギーを受け取り、電気発熱体により電気エネルギーを熱エネルギーに変換して車室に供給する気流を加熱するために使用される、電熱装置と、
熱交換素子を有し、ハイブリッド車両のエンジンの冷却ループから循環冷却水を受け取り、熱交換素子によって循環冷却水の熱を、車室に供給する気流に移転するようために使用される、温水装置と、
循環冷却水の冷却水温度を検出する温度センサと、
暖気流を車室に供給する場合に、温度センサが検出した冷却水温度にしたがって、電熱装置および／または温水装置を選択的に起動または停止させるよう構成される、空調制御装置と、を備え、
冷却水温度が所定の温度閾値よりも低い場合は、電熱装置が起動されて温水装置が停止され、冷却水温度が所定の温度閾値よりも高い場合は、電熱装置が停止されて温水装置が起動される、という構成をとる。

本発明の別の態様では、要求される暖気流または冷気流をシリーズハイブリッド車両の車室に選択的に供給するための、シリーズハイブリッド車両用の空調システムを提供する。
シリーズハイブリッド車両は、車両を駆動するための動力システムを備え、
上記動力システムは、
バッテリおよび牽引電動機を備える主動力装置と、
複数の補助動力装置であって、各補助動力装置は、燃料源から燃料を個別に受け取り、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換して、該電気エネルギーを共通電流バスに出力すると共に、各補助動力装置は、燃料の化学エネルギーを機械エネルギーに変換するエンジンと、当該エンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、を備える、補助動力装置と、
所定の制御方法にしたがって、複数の補助動力装置の各々のエンジンを制御して運転させる、動力制御装置と、を備える。
上記空調システムは、
電気発熱体を有し、シリーズハイブリッド車両の共通電流バスから電気エネルギーを受け取り、電気発熱体によって電気エネルギーを熱エネルギーに変換して車室に供給する気流を加熱するために使用される、電熱装置と、
熱交換素子を有し、複数の補助動力装置の、対応する複数のエンジンの対応する複数の冷却ループの各々から循環冷却水を受け取り、熱交換素子によって、循環冷却水の熱を車室に供給する気流に移転するために使用される、温水装置と、
複数の温度センサであって、各温度センサは、対応する冷却ループに設置され、該対応する冷却ループ内の循環冷却水の冷却水温度を検出するために使用される、温度センサと、
暖気流を車室に供給する場合に、温度センサが検出した冷却水温度にしたがって、電熱装置および／または温水装置を選択的に起動または停止させるよう構成される、空調制御装置と、を備える。
そして、複数の冷却ループのうち、少なくとも所定数の冷却ループ内の冷却水温度が所定の温度閾値に達する場合は、温水装置が起動されて電熱装置が停止され、そうでない場合は、電熱装置が起動される、という構成をとる。

また、複数の冷却ループは各々、温水装置への給水を選択的に開始または停止するためのスイッチ部を備えてもよく、
空調制御装置はさらに、温水装置が起動された場合に該スイッチ部を制御し、冷却水温度が所定の温度閾値に達する、対応する冷却ループからのみ、該温水装置が循環冷却水を受け取るよう構成されてもよい。

また、空調制御装置はさらに、電熱装置が起動された場合に温水装置を停止するよう構成されてもよい。

また、上記所定数は、１か、あるいは、複数の冷却ループの総数の約３分の１または半分の値でもよい。

また、空調システムはさらに、
複数の補助動力装置の一部である、選択された１つまたは複数の補助動力装置であって、該選択された補助動力装置の各々は共通運転モードと強制運転モードとを有し、上記共通運転モードでは、動力制御装置は、所定の制御方法にしたがって、該選択された補助動力装置のエンジンを選択的に制御して運転または停止させ、上記強制運転モードでは、動力制御装置は、該選択された補助動力装置のエンジンを制御して運転を開始させるか、または停止させることなく絶えず運転させる、よう構成された補助動力装置と、
冷却用の機械式圧縮機であって、選択された補助動力装置のエンジンと機械的伝達接続されており、エンジンによって駆動されて作動する、機械式圧縮機と、を備えてもよく、
空調制御装置はさらに、冷気流を車室に供給するよう要求された場合に、許可指示を動力制御装置に送信するよう構成され、動力制御装置は、受け取った許可指示に応じて、選択された補助動力装置を制御して強制運転モードに入らせてもよい。

また、空調制御装置はさらに、冷気流を車室に供給するよう要求されない場合に、無効化指示を動力制御装置に送信するよう構成されてもよく、動力制御装置は、受け取った無効化指示に応じて、前記選択された補助動力装置を制御して共通運転モードに入らせてもよい。

本発明のさらに別の態様では、
また、複数の補助動力装置の一部の数は１でもよい。

本発明のさらに別の態様では、車両を駆動するための動力システムと、車室温度を調節するための空調システムとを備える、シリーズハイブリッド車両が提供される。
上記動力システムは、
バッテリおよび牽引電動機を備える主動力装置と、
複数の補助動力装置であって、各補助動力装置は、燃料源から燃料を個別に受け取り、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換して、該電気エネルギーを共通電流バスに出力すると共に、各補助動力装置は、該燃料の化学エネルギーを機械エネルギーに変換するエンジンと、エンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、を備える、補助動力装置と、
所定の制御方法にしたがって、複数の補助動力装置の各々のエンジンを制御して運転させる、動力制御装置と、を備え、
補助動力装置のいくつかは選択された補助動力装置であり、該選択された補助動力装置の各々は共通運転モードと強制運転モードとを有し、上記共通運転モードでは、動力制御装置は、所定の制御方法にしたがって、該選択された補助動力装置のエンジンを選択的に制御して運転または停止させ、上記強制運転モードでは、動力制御装置は、該選択された補助動力装置のエンジンを制御して運転を開始させるか、または停止させることなく絶えず運転させる。
上記空調システムは、
選択された補助動力装置のエンジンと機械的伝達接続されており、エンジンによって駆動されて作動する、機械式圧縮機と、
機械式圧縮機が作動する必要がある場合に、許可指示を動力制御装置に送信するよう構成される、空調制御装置と、を備え、
動力制御装置は、許可指示を受け取ると、前記選択された補助動力装置を制御して強制運転モードに入らせる。

また、空調制御装置はさらに、機械的圧縮機が作動する必要がない場合、無効化指示を動力制御装置に送信するよう構成され、動力制御装置は、無効化指示を受け取ると、選択された補助動力装置を制御して共通運転モードに入らせる。
なお、選択された補助動力装置の数は１でもよい。

本発明にかかる空調システムの加熱部は、車両全体の電力消費を削減しつつ、熱供給の要求を迅速に満たすことができるため、車両の耐久性を保証し、バッテリの大きな電力損失を回避し、バッテリを保護してバッテリの寿命を延ばすことができる。本発明にかかる空調システムの冷却部は、コストを増加することなく車両の冷却要求を遅延なく満たすことができると同時に、省エネルギーを実現することができる。本発明の空調システムは特に、複数の補助動力装置を備えるシリーズハイブリッド車両に適している。

以下に示す、本発明の具体的な実施形態の詳細な説明および添付の図面により、当業者は、上記のおよびその他の本発明の目的、効果、および特徴を、より明確に理解することができる。

以下、本発明のいくつかの実施形態について、図面を参照して詳細に記載する。ただし、これらは例示であり、本発明はこれらに限定されない。なお、図面全体を通して、同様の符号は同一または類似の構成要素を表す。

図１は、本発明の１つの実施形態に係るハイブリッド車両用空調システムの加熱部を示す概略原理図である。 図２は、複数の補助動力装置を備えるシリーズハイブリッド車両に適用される、本発明の別の実施形態に係る空調システムを示す図である。

図１は、本発明の１つの実施形態に係るハイブリッド車両用空調システムの加熱部を示す。加熱部は、ハイブリッド車両の車室に求められる暖気流を供給するために用いられる。空調システムは、空調制御装置１１０、電熱装置１２０、温水装置１３０、および温度センサ１４０を備えてもよい。

電熱装置１２０は、ハイブリッド車両の電源回路に接続された電気発熱体を備えてもよい。電気発熱体は、電源回路からの電気エネルギーを熱エネルギーに変換して、車室に供給される気流を加熱する。電気発熱体は、例えば、PTC発熱体または当業者に周知の他の電気発熱体でもよい。電熱装置１２０は、その運転状態を制御するためのスイッチ部１２１を備えてもよい。スイッチ部１２１は、電気制御されるスイッチまたは電磁制御されるスイッチで、電気発熱体への電源回路をオフまたはオンにするためのスイッチである。

温水装置１３０は、ハイブリッド車両のエンジンの冷却ループから、循環冷却水を受け取ってもよく、その熱交換素子はハイブリッド車両のエンジンの冷却ループと接続されていてもよい。冷却ループ内の循環冷却水が熱交換素子を通って流れると、熱交換モードでは、循環冷却水の熱が空気に移り、空気が加熱されて、暖気流が車室に供給される。熱交換素子は、例えば、ヒーターコアまたは当業者に周知の他の種類の熱交換素子でもよい。温水装置１３０は、その運転状態を制御するためのスイッチ部１３１を備えてもよい。スイッチ部１３１は、エンジンの冷却ループ内に設けられた熱交換素子の分岐箇所に配置された電磁弁またはその他の制御された弁でもよい。空調制御装置１１０の制御により、冷却ループから温水装置１３０への給水を選択的にオンまたはオフにする。

温度センサ１４０は、エンジンの冷却ループ内の循環冷却水の冷却水温度を検出するために用いられ、検出した冷却水温度の値を空調制御装置１１０に提供することができる。これにより、以下に記載するように、空調制御装置１１０の制御動作のための制御パラメータを提供する。

なお、電熱装置１２０および温水装置１３０は、車室に暖気流を提供するための他の装置、例えば送風機等を各々が更に備えていてもよく、またそれを共有してもよい。電熱装置１２０および温水装置１３０各々の、より詳細な構造および配置は当業者に周知であり、ここではその説明を省略する。

搭乗者が手動で（手動空調機）、または車室内の気温を自動判定して（自動制御空調機）、車室に暖気流を供給する必要がある場合、空調制御装置１１０は、温度センサ１４０が検出した冷却水温度に従って、スイッチ部１２１および１３１により選択的に電熱装置１２０および／または温水装置１３０を起動または停止することができる。冷却水温度に基づく、電熱装置１２０および温水装置１３０に対する本発明の空調制御装置１１０の制御方法を、以下に詳細に説明する。

具体的には、冷却水温度が所定の温度閾値よりも低い場合、空調制御装置１１０は電熱装置１２０を起動させ、冷却水温度が所定の温度閾値よりも高い場合、空調制御装置１１０は電熱装置１２０を停止して温水装置１３０を起動させる。所定の温度閾値としては、温水装置１３０が単独で車室への熱供給要件を満たすことができる冷却水温度、例えば８０度あるいはその他の適切な温度、を選択してもよい。したがって、冷却水温度が所定の温度閾値よりも低い場合は、エンジンの循環冷却水の温度が、温水装置１３０が単独で熱供給要件を満たすことを可能にするには不十分であることを示している。このため、その時点で電熱装置１２０を起動させ、電熱装置１２０の加熱速度の速さを利用して熱供給要求を迅速に満たすことができる。

冷却水温度が所定の温度閾値よりも高い場合は、エンジンの循環冷却水の温度が、温水装置１３０が単独で熱供給要件を満たすことが可能であることを示している。したがって、その時点で電熱装置１２０を停止して温水装置１３０を起動させ、循環冷却水の廃熱だけを用いて空気を加熱する。このため、車両全体の電力消費を直ちに削減することができ、車両の耐久性が保証され、バッテリの電力の大きな損失が回避され、バッテリが保護されて寿命が長くなる。

さらに、冷却水温度が所定の温度閾値よりも低い場合、空調制御装置１１０は温水装置１３０について複数の制御方法を取ることもできる。１つの例では、冷却水温度が所定の温度閾値よりも低い場合、温水装置１３０を停止する。その時点で、エンジンの循環冷却水が温水装置１３０を通って流れて放熱することがなくなる。それによって、エンジンの循環冷却水の温度が、所定の温度閾値まで急速に上昇するため、電熱装置１２０の運転時間が短縮され、電力消費が削減される。別の例では、冷却水温度が所定の温度閾値よりも低い場合、温水装置１３０の運転を維持してもよい。その場合、循環冷却水の温度が所定の温度閾値まで上昇する前に、電熱装置１２０と温水装置１３０が同時に動作し、循環冷却水の温度が上昇する過程で、電気エネルギーと廃熱とを同時に利用して空気を加熱することができる。空気が加熱される速度はさらに加速されるが、循環冷却水の温度上昇にかかる時間が長くなる。そのため、電熱装置１２０を長時間運転させる必要がある。

なお、上記および下記の「起動」または「停止」という表現は、「起動」または「停止」という動作に限定されることなく、「起動」または「停止」している状態も含むものとする。

なお、図１に示す空調システムおよび上記の空調システムの説明は、空調機の加熱部に係るものに過ぎない。加熱部は、従来技術における既存のあらゆる適切な空調冷却部と併用することができる。

本出願人は、中国特許出願第２０１３１０４６７９１８．２号でシリーズハイブリッド車両の動力システムを提案した。その動力システムは、複数の個別制御される補助動力装置（ＡＰＵ）を備える。このような解決手段により、各補助動力装置の動力要求が大きく削減されるため、従来のガソリンまたはディーゼル油ではなく低エネルギー密度の代替燃料に適した動力システムとなり、また補助動力装置内のエンジンが、低燃費かつ低排気の運転状態領域で運転可能な動力システムとなる。そのため、排気ガスが効果的に削減され、燃費が改善され、シリーズハイブリッド車両の動力システムのエネルギー変換効率が比較的低いという問題点が解決される。本出願において、出願人は、シリーズハイブリッド車両の動力システムに基づき、本発明に係る空調システムにはさらに明らかな効果があることを発見している。

図２に示すように、シリーズハイブリッド車両は、バッテリ３０と牽引電動機４０から成る主動力装置を備えてもよい。バッテリ３０は共通電流バスに電気的に接続され、共通電流バスから電気エネルギーを受け取って充電を行うか、または共通電流バスを介して放電を行う。牽引電動機４０は、共通電流バスに電気的に接続され、共通電流バスから電気エネルギーを受け取り、その電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、機械エネルギーを車両のパワートレイン５０に転送して、車両を駆動して走行させる。

シリーズハイブリッド車両はさらに、複数の補助動力装置（ＡＰＵ）２０を備えてもよい。各補助動力装置２０は燃料源１０から各々個別に燃料を受け取り、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換して、その電気エネルギーを共通電流バスに出力する。補助動力装置２０の数は、２つ以上、好ましくは３つ以上、さらに好ましくは６つまたは８つでもよい。各補助動力装置２０の構造と能力特性は同じでもよい。補助動力装置２０の定格出力は、車両全体の動力要求と補助動力装置の数によって選択すればよく、一般的には１０〜３０ｋｗ、好ましくは２０ｋｗである。

各補助動力装置２０は、燃料の化学エネルギーを機械エネルギーに変換するエンジンと、エンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、を備えてもよい（図２では個別に示していない）。エンジンの動力は、対応する補助動力装置２０の動力要求に応じて選択することができる。例えば、補助動力装置２０のエネルギー変換効率は約８０〜８８％と考えられる。補助動力装置２０の定格出力が１８ｋｗの場合、定格出力が約２１〜２３ｋｗのエンジンの中から適切なエンジンを選択することができる。燃料源１０によって供給される燃料は、液化天然ガス、圧縮天然ガス、合成油、メタノール、エタノール、エステル化植物油、またはジメチルエーテルから成る群から選択できるが、より好ましいのは液化天然ガスである。

動力制御装置６１は、所定の制御方法に基づいて、各補助動力装置２０内のエンジンと発電機およびバッテリ３０と牽引電動機４０の動作を制御することができる。図２では、内容を明確にするために、動力制御装置６１と制御される装置との間の接続関係を一点鎖線で示している。動力制御装置６１はシリーズハイブリッド車両の車両制御装置（ＶＣＵ）で実現されるのが好ましい。車両走行中、動力制御装置６１は、特定のまたはいくつかの補助動力装置２０の各々を個別に起動および／または停止させることができるため、各補助動力装置２０のエンジンはできるだけ最適な運転状態領域で動作することができ、車両の動力要求に従うことができる。その一方で、単位走行距離の燃費を削減することで、代替燃料のエネルギー密度が低いという問題が効果的に解決される。

図示していないが、シリーズハイブリッド車両の動力システムはさらに、他のセンサ、クラッチ、電気変換装置、およびその他の電気的および／または機械的装置を備えてもよい。詳細については、本願にその全体を援用した中国特許出願第２０１３１０４６７９１８．２号を参照されたい。

本発明の空調システムは、シリーズハイブリッド車両の動力システム内で実現することができるため、求められる暖気流または冷気流が選択的に車室に供給される。図２に示す本発明の１つの実施形態にかかる空調システムは、図１と同様に、空調制御装置２１０、電熱装置２２０、および温水装置２３０を備えてもよい。電熱装置２２０および温水装置２３０は各々、図１に示す電熱装置１２０および温水装置１３０と実質的に同じでもよい。

図２において、点線の矢印は、温水装置２３０を通って流れる、補助動力装置２０のエンジン冷却ループを表している。図を明確にするため、図１に示す温度センサ１４０およびスイッチ部１２１、１３１は、図２には示していない。しかし、図１に示す温度センサ１４０およびスイッチ部１３１は各々、図２に示す各補助動力装置２０エンジン冷却ループの内に設けられてもよく、図１に示すスイッチ部１２１は、図２に示す電熱装置２２０の位置に設けられてもよい。このように、図１と図２との組み合わせにおいて、温度センサ１４０は、対応する補助動力装置２０のエンジン冷却ループ内の循環冷却水の温度の検出に利用してもよい。スイッチ部１３１は、空調制御装置２１０の制御により、対応する補助動力装置２０のエンジン冷却ループから温水装置２３０への給水を選択的にオンまたはオフにしてもよい。スイッチ部１２１は、空調制御装置２１０の制御により、電熱装置２２０と共通電流バスとの間の電源回路を選択的にオフまたはオンにしてもよい。

図２に示すように、図１の電熱装置１２０と同様に、電熱装置２２０がシリーズハイブリッド車両の共通電流バスに接続されて共通電流バスから電気エネルギーを受け取ってもよく、電熱装置２２０内の電気発熱体が電気エネルギーを熱エネルギーに変換して、車室に供給される気流を加熱してもよい。例えば、電気発熱体はＰＴＣ発熱体または当業者に周知の他の種類の電気発熱体でもよい。

図１の温水装置１３０とは異なり、図２の温水装置２３０は、複数の補助動力装置２０の、対応する複数のエンジンの対応する複数の冷却ループから、循環冷却水を個別に受け取り、温水装置２３０内の熱交換素子が、循環冷却水の熱を車室に供給される気流に移す。

上記のとおり、各冷却ループに設けられる図示しない温度センサは、対応する冷却ループ内の循環冷却水の冷却水温度を検出し、検出した冷却水温度値を空調制御装置２１０に提供することができるため、以下に記載するように空調制御装置２１０の制御動作のための制御パラメータが提供される。

搭乗者が手動（手動空調機）により、または車室の気温の自動判定（自動制御空調機）により、車室に暖気流を提供する必要がある場合、空調制御装置２１０は、温度センサ１４０が検出した冷却ループの冷却水温度にしたがって、図１に示すスイッチ部１２１、１３１により、選択的に電熱装置２２０および／または温水装置２３０を起動または停止させることができる。

具体的には、本発明では、複数の冷却ループのうちの少なくとも所定数の冷却ループの冷却水温度が所定の温度閾値に達する場合に、温水装置２３０を起動させて電熱装置２２０を停止させ、そうでない場合は電熱装置２２０を起動させる。所定の温度閾値と所定の数は、温水装置２３０がそれ自身で車室に対する熱供給要件を満たすことができるかどうかに基づいて設定されてもよい。例えば、所定の温度閾値は８０度またはそれ以外の適切な温度である。ある冷却ループ内の冷却水温度が所定の温度閾値に達する場合は、その冷却ループ内の循環冷却水の温度が温水装置２３０の運転温度に達することを示す。

しかし、図２に示すように複数の補助動力装置２０を備えるシリーズハイブリッド車両において、各補助動力装置２０の定格電力は、同じ電力要求がある従来のシリーズハイブリッド車両における単一補助動力装置の定格電力の、およそ１／ｎでもよいことは理解されるであろう。ここで、ｎは補助動力装置２０の総数を表す。この場合、各補助動力装置２０の動力は低くなる。

シリーズハイブリッド車両がより多くの（例えば６つまたは８つ）補助動力装置２０を備え、１つだけの冷却ループ内の循環冷却水の温度が、８０度等、所定の温度閾値に達する場合、その単一の冷却ループ内の循環冷却水によって提供される熱は、車両全体の熱供給要求を満たすには不十分である場合があると考えられる。この場合、温水装置２３０は、より多くの冷却ループ内の循環冷却水の温度が所定の温度閾値に達したときに限り、熱を供給することができる。所定の温度閾値に達する冷却ループの所定数は、全ての冷却ループ数の約３分の１または半分に設定してもよく、このように設定することにより、消費エネルギーをできるだけ削減しつつ、十分な熱供給が可能になることを、本出願の発明者は発見している。実際のところ、これは、すべての補助動力装置のエンジンが実質的に同じ動力を有する状況において、すべての補助動力装置のエンジンの総動力の３分の１または半分の動力の、補助動力装置のエンジン冷却ループ内の循環冷却水の温度が、所定の温度閾値に達することに匹敵する。

冷却ループの総数および所定数は離散自然数であるため、上述した「約」とは、所定数が総数の定められた割合に近づく（上下する）ことを表す。例えば、シリーズハイブリッド車両が２つまたは３つの補助動力装置２０を備える場合、所定数は１つでもよく、シリーズハイブリッド車両が４つまたは６つの補助動力装置２０を備える場合、所定数は２つまたは３つでもよいが、好ましくは２つであり、シリーズハイブリッド車両が８つの補助動力装置２０を備える場合、所定数は３つが好ましい。

このように、上記の所定数および所定の温度閾値の設定によれば、冷却ループ内の循環冷却水の温度が「複数の冷却ループのうちの少なくとも所定数の冷却ループ内の冷却水温度が、所定の温度閾値に達する」という条件を満たさない場合、その時点では、温水装置２３０は単独では熱供給要求を満たすには不十分であることを示しており、この場合、電熱装置２２０を起動させることで、電熱装置２２０の加熱速度の速さを利用して熱供給要求が迅速に満たされる。上記の条件が満たされる場合は、温水装置２３０が単独で熱供給要求を満たすことを示し、温水装置２３０が起動されて電熱装置２２０が停止され、循環冷却水の廃熱のみによって空気が加熱される。したがって、車両全体の電力消費が直ちに削減され、車両の耐久性が確保され、バッテリの電力の著しい損失が回避され、バッテリが保護されてバッテリの寿命が長くなる。

電熱装置２２０が運転されている場合、または起動されると、空調制御装置２１０が温水装置２３０を停止することが好ましい。これにより、各補助動力装置２０のエンジンの循環冷却水が、温水装置２３０を流れることによって放熱することはなくなる。そのため、エンジンの循環冷却水の温度が所定の温度閾値まで急速に上昇することとなり、これにより電熱装置２２０の運転時間が短縮され、電力消費を削減することができる。

温水装置２３０が運転を開始すると、例えば空調制御装置２１０はスイッチ部１３１を制御して、冷却水温度が所定の温度閾値に達する冷却ループをオンにし、冷却水温度が所定の温度閾値に達しない冷却ループをオフにしてもよい。これにより、温水装置２３０は、冷却水温度が所定の温度閾値に達する対応する冷却ループからのみ循環冷却水を受け取ることで、残りの冷却ループ内の低温の循環冷却水が熱供給に悪影響を与えることを回避することができる。

ここまでは、本発明にかかる空調システムの加熱部について、図２を参照して説明した。本発明の空調システムが加熱に温水装置２３０を使用する場合は、複数の補助動力装置２０の一部を運転させ、他の補助動力装置を停止させてもよい。従来技術における単一エンジンのハイブリッド車両（その動力は本発明の全ての補助動力装置の合計と実質的に等しい）では、加熱に温水装置を使用し、その単一のエンジン全体が基本的に運転状態になければならない。それと比較すると、本発明の空調システムは、より大きな省エネを実現しつつ、熱供給要求を満たすことができる。

以下、本発明の空調システムの冷却部について、図２を参照してさらに説明する。図２に示すように、空調システムはさらに冷却用の機械的な空調用圧縮機２５０を備える。空調用圧縮機２５０は、複数の補助動力装置２０のうちの１つの選択された補助動力装置２０’のエンジンと機械的伝達接続されてもよく、エンジンによって駆動されて運転される。選択された補助動力装置２０’には共通運転モードと強制運転モードがある。共通運転モードでは、動力制御装置６１は、選択された補助動力装置２０’のエンジンを制御して、設定した制御方法にしたがって選択的に運転または停止させる。強制運転モードでは、動力制御装置６１は選択された補助動力装置２０’のエンジンを制御して運転を開始させる、または常時運転させてエンジンが停止しないようにする。

搭乗者の手動動作（手動空調機）により、または車室内の気温に基づく自動判定（自動制御空調機）によって、冷気流が車室に供給されるよう、または空調用圧縮機２５０の運転が要求されると、空調制御装置２１０は許可指示を動力制御装置６１に送信してもよい。動力制御装置６１は、許可指示を受け取った後、選択された補助動力装置２０’を制御して強制運転モードに入る。この場合、動力制御装置６１が許可指示を受け取り、選択された補助動力装置２０’が停止状態にあることがわかると、選択された補助動力装置２０’のエンジンを強制的に運転開始させ、エンジンが空調用圧縮機２５０を駆動して運転させる。動力制御装置６１が許可指示を受け取り選択された補助動力装置２０’のエンジンが運転状態にあることがわかると、選択された補助動力装置２０’のエンジンの運転状態を維持し、動力要求に基づき、例えば制御方法における他の停止要求を無視する。つまり、選択された補助動力装置２０’のエンジンを停止させない。

車室に冷気流を供給する必要がない場合、または空調用圧縮機２５０を運転させる必要がない場合、空調制御装置２１０は無効化指示を動力制御装置６１に送ってもよい。動力制御装置６１は無効化指示を受け取ると選択された補助動力装置２０’を制御して共通運転モードに入る。この場合、動力要求に基づき、他の所定の制御方法に応じて、例えば選択された補助動力装置２０’のエンジンを自動的にまたは無為に停止させる（アイドル停止モード）。

本発明の空調システムが冷却用の空調用圧縮機２５０を使用する場合、選択された補助動力装置２０’のエンジンを強制的に運転させて空調用圧縮機２５０の駆動源として利用することができるため、選択された補助動力装置２０’のエンジンが停止して冷却ができなくなる状況が回避される。本発明の空調システムは、低コストで機械的な空調用圧縮機を利用することができる一方で、選択された補助動力装置２０’が強制運転モードにある場合、他の補助動力装置２０は、動力要求に基づき、例えば他の所定の制御方法にしたがって自動的にまたは無為に停止することができる。したがって、消費エネルギーを削減しつつ、満足できる冷却効果が得られる。

上記のとおり、シリーズハイブリッド車両の各補助動力装置２０のエンジンの出力は、例えば約１８ｋｗでもよい。したがって、単一の選択された補助動力装置２０’は空調用圧縮機２５０を駆動する能力を有する。当然、別の実施形態において、単一の補助動力装置２０’のエンジンの出力が空調用圧縮機２５０を駆動させるのに不十分である場合、選択された補助動力装置２０’として、すべてではないがより多くの補助動力装置２０を用いて空調用圧縮機２５０を同時に駆動してもよい。

なお、図２の空調システムは、本発明における加熱部と冷却部とを同時に備えているが、本発明にかかる加熱部と冷却部は独立して導入され運転されてもよい。つまり、いくつかの実施形態では、上記の空調システムの加熱部を単独で採用し、冷却部は本発明とは異なる別の解決手段を採用することもできる。また別の実施形態では、上記の空調システムの冷却部を単独で採用し、加熱部は本発明とは異なる別の解決手段を採用することもできる。

以上、複数の例示的な実施形態について詳細に説明したが、本発明の趣旨に沿った他の様々な変形または修正が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明の開示から直接的に決定される、または導かれることは、当業者に理解可能である。したがって、本発明の範囲はこれらの様々な変形または修正をすべて網羅すると理解され、認識されうる。

Claims (10)

1. 要求される暖気流または冷気流をシリーズハイブリッド車両の車室に選択的に供給するための、シリーズハイブリッド車両用の空調システムであって、
   前記シリーズハイブリッド車両は、車両を駆動するための動力システムを備え、
   前記動力システムは、
   バッテリおよび牽引電動機を備える主動力装置と、
   複数の補助動力装置であって、当該各補助動力装置は、燃料源から燃料を個別に受け取り、当該燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換して、当該電気エネルギーを共通電流バスに出力すると共に、当該各補助動力装置は、前記燃料の化学エネルギーを機械エネルギーに変換するエンジンと、当該エンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、を備える、前記補助動力装置と、
   所定の制御方法にしたがって、前記複数の補助動力装置の各々のエンジンを制御して運転させる、動力制御装置と、を備えると共に、
   前記複数の補助動力装置の一部である、選択された１つまたは複数の補助動力装置であって、当該選択された補助動力装置の各々は共通運転モードと強制運転モードとを有し、前記共通運転モードでは、前記動力制御装置は、所定の制御方法にしたがって、前記選択された補助動力装置のエンジンを選択的に制御して運転または停止させ、前記強制運転モードでは、前記動力制御装置は、前記選択された補助動力装置のエンジンを制御して運転を開始させるか、または停止させることなく絶えず運転させる、ように構成された前記補助動力装置を備え、
   前記空調システムは、
   電気発熱体を有し、前記シリーズハイブリッド車両の共通電流バスから電気エネルギーを受け取り、前記電気発熱体によって当該電気エネルギーを熱エネルギーに変換して車室に供給する気流を加熱するよう構成される、電熱装置と、
   熱交換素子を有し、前記複数の補助動力装置の、対応する複数のエンジンの対応する複数の冷却ループの各々から循環冷却水を受け取り、前記熱交換素子によって当該循環冷却水の熱を車室に供給する気流に移転するよう構成される、温水装置と、
   複数の温度センサであって、各温度センサは、対応する前記冷却ループに設置され、当該対応する冷却ループ内の前記循環冷却水の冷却水温度を検出する、前記温度センサと、
   冷却用の機械式圧縮機であって、前記選択された補助動力装置のエンジンと機械的伝達接続されており、エンジンによって駆動されて作動する、前記機械式圧縮機と、
   暖気流を車室に供給する場合に、前記温度センサが検出した冷却水温度にしたがって、前記電熱装置および／または前記温水装置を選択的に起動または停止させるよう構成される、空調制御装置と、を備え、
   複数の前記冷却ループのうち、少なくとも所定数の前記冷却ループ内の冷却水温度が所定の温度閾値に達する場合は、前記温水装置が起動されて前記電熱装置が停止され、そうでない場合は、前記電熱装置が起動され、
   前記空調制御装置はさらに、冷気流を車室に供給するよう要求された場合に、許可指示を前記動力制御装置に送信するよう構成され、
   前記動力制御装置は、受け取った前記許可指示に応じて、前記選択された補助動力装置を制御して前記強制運転モードに入らせる、
   ハイブリッド車両用の空調システム。
2. 請求項１に記載の空調システムであって、
   前記複数の冷却ループは各々、前記温水装置への給水を選択的に開始または停止するためのスイッチ部を備え、
   前記空調制御装置はさらに、前記温水装置が起動された場合に前記スイッチ部を制御し、前記冷却水温度が所定の温度閾値に達する対応する前記冷却ループからのみ、前記温水装置が前記循環冷却水を受け取るよう構成されている、空調システム。
3. 請求項１又は２に記載の空調システムであって、
   前記空調制御装置はさらに、前記電熱装置が起動された場合に前記温水装置を停止するよう構成される、空調システム。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システムであって、
   前記所定数は１である、空調システム。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システムであって、
   前記所定数は、前記複数の冷却ループの総数の約３分の１または半分である、空調システム。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の空調システムであって、
   前記空調制御装置はさらに、冷気流を車室に供給するよう要求されない場合に、無効化指示を前記動力制御装置に送信するよう構成され、
   前記動力制御装置は、受け取った前記無効化指示に応じて、前記選択された補助動力装置を制御して前記共通運転モードに入らせる、空調システム。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の空調システムであって、
   前記複数の補助動力装置の一部の数は１である、空調システム。
8. 車両を駆動するための動力システムと、車室温度を調節するための空調システムとを備える、シリーズハイブリッド車両であって、
   前記動力システムは、
   バッテリおよび牽引電動機を備える主動力装置と、
   複数の補助動力装置であって、当該各補助動力装置は、燃料源から燃料を個別に受け取り、当該燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換して、当該電気エネルギーを共通電流バスに出力すると共に、当該各補助動力装置は、前記燃料の化学エネルギーを機械エネルギーに変換するエンジンと、当該エンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機とを備える、前記補助動力装置と、
   所定の制御方法にしたがって、前記複数の補助動力装置の各々のエンジンを制御して運転させる、動力制御装置と、を備え、
   前記補助動力装置のいくつかは選択された補助動力装置であり、当該選択された補助動力装置の各々は共通運転モードと強制運転モードとを有し、前記共通運転モードでは、前記動力制御装置は、所定の制御方法にしたがって、前記選択された補助動力装置のエンジンを選択的に制御して運転または停止させ、前記強制運転モードでは、前記動力制御装置は、前記選択された補助動力装置のエンジンを制御して運転を開始させるか、または停止させることなく絶えず運転させ、
   前記空調システムは、
   前記選択された補助動力装置のエンジンと機械的伝達接続されており、当該エンジンによって駆動されて作動する、機械式圧縮機と、
   前記機械式圧縮機が作動する必要がある場合に、許可指示を前記動力制御装置に送信するよう構成される、空調制御装置と、を備え、
   前記動力制御装置は、受け取った前記許可指示に応じて、前記選択された補助動力装置を制御して前記強制運転モードに入らせる、
   シリーズハイブリッド車両。
9. 請求項８に記載のシリーズハイブリッド車両であって、
   前記空調制御装置はさらに、前記機械的圧縮機が作動する必要がない場合、無効化指示を前記動力制御装置に送信するよう構成され、
   前記動力制御装置は、受け取った前記無効化指示に応じて、前記選択された補助動力装置を制御して前記共通運転モードに入らせる、シリーズハイブリッド車両。
10. 請求項８又は９に記載のシリーズハイブリッド車両であって、
    前記選択された補助動力装置の数は１である、シリーズハイブリッド車両。
    

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