JP6613528B2 - 電動車両 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両に関するものである。
電動車両では制動時に電動機が発電機として機能する。すなわち、駆動輪の回転が電動機の出力軸に伝達され、出力軸の回転により電動機で電力が回生される。回生された交流電流がインバータで直流電流に変換され、変換された直流電流がインバータから蓄電装置に供給されて蓄電装置に充電される。
電動車両のなかには、蓄電装置を過充電から保護するため、蓄電装置の残容量が所定値を超えたとき、電動機における回生量を制限するように構成されたものがある。しかし、電動機による回生量が制限されると、回生制動力が通常よりも弱まり、乗員にブレーキフィーリングの変化による違和感を与えてしまう。一方、ブレーキフィーリングの変化を抑えることを優先し、制動中における回生量の制限をなくすと、過充電によるバッテリの劣化を招く。
この対策として、回生制動力の発生時に、蓄電装置の残容量が所定値を超えたとき、電動車両に搭載されている電気負荷（以下、車両用空調装置という）の消費電力を増大させる手段が開示されている。
また、電動機で回生される電力が蓄電装置の残容量が所定値を超えたときに、車室内を冷房する冷房装置と車室内を暖房する暖房装置とを並行して動作させる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５−１６２９４７号公報
しかし、特許文献１の電動車両では、車両用空調装置から吹き出した空等空気が乗員に当たり快適性を損なうことが考えられる。具体的には、乗員は冷房を必要としていないのに冷たい空調空気が吹き出されたり、暖房を必要としていないのに暖かい空調空気が吹き出されたりすることが考えられる。さらに、乗員は送風を必要としていないのに空調空気が吹き出されることが考えられる。
そこで、この発明は、電動機による回生中に蓄電装置の残容量が所定値を超えたとき、乗員への影響を少なく抑えつつ、余剰な電力を消費させることができる電動車両を提供するものである。
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電動機（例えば、実施形態の電動機１７）と、前記電動機と電気的に接続される蓄電装置（例えば、実施形態の蓄電装置１６）と、空調装置（例えば、実施形態の車両用空調装置１０，７０，９０）の経路（例えば、実施形態のダクト２１）に設けられた冷凍サイクル（例えば、実施形態の冷凍サイクル１２，７２）の熱交換器（例えば、実施形態のエバポレータ２３）と、ヒータ（例えば、実施形態の室内コンデンサ２５，９２）とを備えた電動車両（例えば、実施形態の電動車両Ｖｅ）において、前記空調装置は、車室（例えば、実施形態の車室５８）内に開口する内気吸込口（例えば、実施形態の内気吸込口２７）と、前記内気吸込口の近い位置に設けられて乗員（例えば、実施形態の乗員５６）の足元（例えば、実施形態の足元５６ｂ）側に空調空気を吹き出す足元吹出口（例えば、実施形態の足元吹出口３３）と、を備え、前記電動機による回生中に前記蓄電装置の残容量が所定値以上となることを条件に、前記冷凍サイクルを作動させるとともに、前記ヒータを作動させ、さらに、前記足元吹出口から吹き出された空調空気を前記内気吸込口から吸い込む内気循環に切り替えることを特徴とする。
このように、空調装置の経路に冷凍サイクルの熱交換器とヒータとを備えることにより、熱交換器で空調空気を低温にし、低温にした空調空気をヒータで加熱することができる。さらに、内気吸込口と足元吹出口とを近い位置に設けた。よって、ヒータで再加熱した空調空気を、足元吹出口および車室内を経て内気吸込口に吸い込む内気循環に切り替えることができる。
すなわち、ヒータで再加熱した空調空気を熱交換器に再導入させて、熱交換器およびヒータで再び冷却、加熱することができる。このように、空調空気の内気循環を順次繰り返すことにより電力消費を強制的に促すことができる。よって、電動機による回生中に蓄電装置の残容量が所定値を超えたとき、余剰な電力を消費させることができる。これにより、蓄電装置の残容量が増加するスピードを低下させて蓄電装置への過充電を防止できる。
さらに、内気吸込口の近い位置に足元吹出口を設けた。よって、足元吹出口から車室内に吹き出された空調空気は、乗員の足元の周辺空気と混合されて内気吸込口に流入する。これにより、足元吹出口から車室内に吹き出された空調空気により、車室内や乗員への影響（例えば、車室内の温度変化）を少なく抑えることができる。
請求項２に記載した発明は、前記冷凍サイクルは冷房専用回路であることを特徴とする。
このように、冷凍サイクルを冷房専用回路とすることにより、冷凍サイクルの構成を簡素化でき、コストを抑えることができる。
請求項３に記載した発明は、前記冷凍サイクルは、切替弁（例えば、実施形態の第１〜第３の切替弁７６，７７，７８）を切り替えることにより、前記熱交換器により前記空調空気を冷却するか、加熱するかを選択できる回路であることを特徴とする。
このように、冷凍サイクルの熱交換器により前記空調空気を冷却するか、加熱するかを選択できるので、車両用空調装置の利便性を高めることができる。
請求項４に記載した発明は、電動機（例えば、実施形態の電動機１７）と、前記電動機と電気的に接続される蓄電装置（例えば、実施形態の電動機１７）と、空調装置（例えば、実施形態の車両用空調装置１１０）の経路（例えば、実施形態のダクト２１）に設けられた冷凍サイクル（例えば、実施形態の冷凍サイクル１２，７２）の熱交換器（例えば、実施形態のエバポレータ２３）と、ヒータ（例えば、実施形態の室内コンデンサ２５，９２）とを備えた電動車両（例えば、実施形態の電動車両Ｖｅ）において、前記空調装置は、車室（例えば、実施形態の車室５８）内に開口する内気吸込口（例えば、実施形態の内気吸込口２７）と、前記内気吸込口の近い位置に設けられて乗員の足元（例えば、実施形態の足元５６ｂ）側に空調空気を吹き出す足元吹出口（例えば、実施形態の足元吹出口３３）と、前記足元吹出口および前記内気吸込口を連通する連通部（例えば、実施形態の連通ダクト１１２）と、を備え、前記電動機による回生中に前記蓄電装置の残容量が所定値以上となることを条件に、前記冷凍サイクルを作動させるとともに、前記ヒータを作動させ、さらに、前記足元吹出口から吹き出された空調空気を前記連通部を経て前記内気吸込口から吸い込む循環に切り替えることを特徴とする。
このように、空調装置の経路に冷凍サイクルの熱交換器とヒータとを備えることにより、熱交換器で空調空気を低温にし、低温にした空調空気を前記ヒータで加熱することができる。さらに、内気吸込口と足元吹出口とを近い位置に設けた。よって、ヒータで再加熱した空調空気を、足元吹出口および連通部を経て内気吸込口に吸い込む循環に切り替えることができる。
すなわち、ヒータで再加熱した空調空気を熱交換器に再導入させて、熱交換器およびヒータで再び冷却、加熱することができる。このように、空調空気の循環を順次繰り返すことにより電力消費を強制的に促すことができる。よって、電動機による回生中に蓄電装置の残容量が所定値を超えたとき、余剰な電力を消費させることができる。これにより、蓄電装置の残容量が増加するスピードを低下させて蓄電装置への過充電を防止できる。
さらに、足元吹出口を連通部を経て内気吸込口に連通させた。よって、足元吹出口から吹き出した空調空気を、連通部を経て内気吸込口に再流入することにより、車両用空調装置で加熱された空調空気を車室に吹き出すことなく内気吸込口に再流入できる。これにより、加熱された空調空気による車室内や乗員への影響（例えば、車室内の温度変化）を少なく抑えることができる。
この発明によれば、電動機による回生中に蓄電装置の残容量が所定値を超えたとき、空調空気の循環により熱交換器およびヒータによる冷却、加熱を順次繰り返すことにより、乗員への影響を少なく抑えつつ、余剰な電力を消費させることができる。
本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置を備えた電動車両を示す構成図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置で廃電制御を実施する例を説明する構成図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置で内気循環を実施する例を説明する斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置で内気循環を実施する例を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置を示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置で暖房運転を実施する例を説明する構成図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置で廃電制御を実施する例を説明する構成図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置を示す構成図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置の変形例を示す構成図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用空調装置を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用空調装置で廃電制御を実施する例を説明する構成図である。
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態、第２実施形態、第４実施形態においては、電動車両として電気自動車（Battery Electric Vehicle（ＢＥＶ））を例示するが、これに限定しない。例えばハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle（ＨＶ））、燃料電池自動車（Fuel Cell Vehicle（ＦＣＶ））などの他の車両としてもよい。
また、第３実施形態においては、例えば、電動車両としてハイブリッド自動車を例示する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る車両用空調装置１０を備えた電動車両Ｖｅの構成図である。図１に示すように、車両用空調装置１０は、車両駆動源としてエンジン（内燃機関）を具備していない電気自動車などの電動車両Ｖｅに搭載されている。電動車両Ｖｅは、車両用空調装置（空調装置）１０と、制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１５と、蓄電装置（バッテリ）１６と、電動機（走行用モータ）１７とを備えた電気自動車である。
電動機１７は、インバータ（図示せず）を介して蓄電装置１６に電気的に接続されている。電動機１７の駆動時には、蓄電装置１６から出力する直流電流がインバータで交流電流に変換されて電動機１７に供給される。電動機１７に交流電流が供給されることにより、電動機１７が駆動力を発生する。電動機１７が駆動力を発生することにより、駆動輪が前進方向または後進方向に回転駆動される。
一方、電動車両Ｖｅの制動時には、電動機１７が発電機として機能する。すなわち、駆動輪の回転が電動機１７の出力軸に伝達され、出力軸の回転により電動機１７で電力が回生される。このとき、電動機１７が抵抗になり、抵抗が回生制動力として電動車両Ｖｅに作用する。電動機１７で回生された交流電流は、インバータで直流電流に変換される。変換された直流電流がインバータから蓄電装置１６に供給され、蓄電装置１６に蓄えられる。
また、電動車両Ｖｅには車両用空調装置１０が搭載されている。車両用空調装置１０は、空調ユニット１１と、冷媒が循環可能な冷凍サイクル１２と、暖房システム１３とを主に備えている。
空調ユニット１１は、空調空気が流通するダクト（経路）２１と、このダクト２１内に収容されたブロア２２、エバポレータ（熱交換器）２３、エアミックスダンパ２４、および、室内コンデンサ（ヒータ）２５と、を備えている。
ダクト２１は、空気吸込口２７，２８および空気吹出口３１，３２，３３を有する。ダクト２１内には、ブロア２２、エバポレータ２３、エアミックスダンパ２４、および、室内コンデンサ２５が設けられている。ブロア２２、エバポレータ２３、エアミックスダンパ２４、および、室内コンデンサ２５は、ダクト２１における空調空気の流通方向の上流側（空気吸込口２７，２８側）から下流側（空気吹出口３１〜３３側）に向けてこの順で配置されている。
空気吸込口２７，２８は、それぞれ内気吸込口と、外気吸込口とを構成している。以下、空気吸込口２７を「内気吸込口２７」、空気吸込口２８を「外気吸込口２８」として説明する。内気吸込口２７は、車室５８（図３参照）内に開口して内気を取り込む吸込口である。外気吸込口２８は、車室５８外に開口して外気を取り込む吸込口である。
内気吸込口２７および外気吸込口２８は、切替ダンパ３５によってそれぞれ開閉され、例えば、制御装置１５による制御により切替ダンパ３５の開度が調整されることで、ダクト２１内に流入する内気と外気の流量割合が調整される。
空気吹出口３１，３２，３３は、それぞれＶＥＮＴ吹出口、ＤＥＦ吹出口、足元吹出口を構成している。以下、空気吹出口３１を「ＶＥＮＴ吹出口３１」、空気吹出口３２を「ＤＥＦ吹出口３２」、空気吹出口３３を「足元吹出口３３」として説明する。ＶＥＮＴ吹出口３１はＶＥＮＴダンパ３７により開閉可能とされ、ＤＥＦ吹出口３２はＤＥＦダンパ３８により開閉可能とされる。また、足元吹出口３３は足元ダンパ３９により開閉可能とされる。
ＶＥＮＴダンパ３７、ＤＥＦダンパ３８、足元ダンパ３９は、例えば、制御装置１５による制御により開閉が切り替えられる。各ダンパ３７，３８，３９の開閉が切り替えられることにより、各吹出口３１，３２，３３から吹き出される空気割合が調整される。
足元吹出口３３は、乗員５６の足元５６ｂ（図４参照）側に空調空気を吹き出す吹出口である。足元吹出口３３は、内気吸込口２７の近い位置に設けられている。
足元吹出口３３を内気吸込口２７の近い位置に設けた理由については後で詳しく説明する。
ブロア２２は、例えば、制御装置１５による制御によりモータに印加される駆動電圧に応じて、モータ４１によって駆動される。ブロア２２は、内気吸込口２７や外気吸込口２８からダクト２１内に取り込まれた空調空気（内気および外気の少なくとも一方）を下流側、つまりエバポレータ２３および室内コンデンサ２５に向けて送り出す。
エバポレータ２３は、内部に流入した低圧の冷媒と車室内雰囲気（ダクト２１内）との熱交換を行ない、例えば、冷媒が蒸発する際の吸熱によって、エバポレータ２３を通過する空調空気を冷却する。
室内コンデンサ２５は、一例として電気ヒータが使用される。電気ヒータとしては、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータが挙げられる。室内コンデンサ２５は、例えば蓄電装置（バッテリ）１６に電気的に接続されている。
室内コンデンサ２５は、蓄電装置１６から供給される電力で作動することにより、加熱された状態で、車室内雰囲気（ダクト２１内）との熱交換を行う。すなわち、室内コンデンサ２５の放熱によって、室内コンデンサ２５を通過する空調空気を加熱する。
エアミックスダンパ２４は、例えば、制御装置１５による制御によって回動操作される。エアミックスダンパ２４は、ダクト２１内のエバポレータ２３の下流から室内コンデンサ２５に向かう通風経路を開放する加熱位置と、室内コンデンサ２５を迂回する通風経路を開放する冷却位置との間で回動する。これにより、エバポレータ２３を通過した空調空気のうち、室内コンデンサ２５に導入される風量と、室内コンデンサ２５を迂回して車室内へ排出される風量と、の風量割合が調整される。
冷凍サイクル１２は、冷房専用回路である。冷凍サイクル１２は、例えば、空調ユニット１１のエバポレータ２３と、冷媒を圧縮する圧縮機（コンプレッサ）４５と、室外コンデンサ（室外熱交換器）４６と、第１導風手段４７と、冷房用膨張弁４８とを備えている。冷凍サイクル１２の各構成部材は、冷媒流路４９を介して接続されている。冷媒流路４９は冷媒が循環可能な流路である。
すなわち、冷凍サイクル１２は、電動車両Ｖｅに備えられる冷媒回路を構成する。冷凍サイクル１２は冷房専用回路である。冷凍サイクル１２を冷房専用回路とすることにより、冷凍サイクル１２の構成を簡素化でき、車両用空調装置１０のコストを抑えることができる。
圧縮機４５は、気液分離器（図示せず）側の冷媒を吸引して室外コンデンサ４６側に吐出する。圧縮機４５は、例えば、制御装置１５による制御によりモータに印加される駆動電圧に応じて、モータによって駆動される。圧縮機４５は、気液分離器から気相の冷媒（冷媒ガス）を吸入するとともに、この冷媒を圧縮した後、高温かつ高圧の冷媒として室外コンデンサ４６に吐出する。
室外コンデンサ４６は、車室外に配置され、内部に流入した冷媒と車室外雰囲気との間で熱交換を行なう。室外コンデンサ４６は、冷凍サイクル１２の作動時には、内部に流入する高温の冷媒によって車室外雰囲気へと放熱可能であって、車室外雰囲気への放熱および第１導風手段４７の送風によって冷媒を冷却する。
第１導風手段４７としては、例えば室外コンデンサ４６の通過風量を制御するコンデンサファンが挙げられるが、その他の例として、例えばグリルシャッタなどを使用してもよい。第１導風手段４７がコンデンサファンの場合、例えばコンデンサファンのモータに制御装置１５による制御により印加される駆動電圧に応じて、コンデンサファンが駆動される。
室外コンデンサ４６の下流側には、冷房用膨張弁４８が配置されている。冷房用膨張弁４８は、例えば、開口部の口径を調整可能な絞り弁である。冷房用膨張弁４８は、室内コンデンサ２５を通過した冷媒を、減圧して膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（液相リッチ）の噴霧状の冷媒として室内コンデンサ２５に吐出する。
冷房用膨張弁４８は、例えば、制御装置１５によって制御される弁開度に応じて室外コンデンサ４６から流出した冷媒を減圧して膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（気相リッチ）の噴霧状の冷媒としてエバポレータ２３に吐出する。
制御装置１５は、空調ユニット１１および冷凍サイクル１２において冷媒を用いた空調制御を行う。制御装置１５は、車室内に配設された図示しないスイッチなどを介して操作者により入力された指令信号に基づいて車両用空調装置１０を制御する。また、制御装置１５は、電動機１７と蓄電装置１６とを制御し、さらに、車両用空調装置１０の運転モードなどを切り替える制御が可能である。
制御装置１５には、蓄電装置１６の充電率であるＳＯＣ（State Of Charge）や、ＳＯＣに基づいて演算された充電可能電力の情報が入力される。充電可能電力は、蓄電装置１６に充電することが可能な電力である。充電可能電力は、蓄電装置１６への過充電を防止するため、例えば、ＳＯＣが増加するほど減少し、上限値では０となるようなテーブルから求めることができる。
また、制御装置１５は、充電可能電力に基づいて、蓄電装置１６の残容量が所定値を超えているか否かを判定する。さらに、制御装置１５には、蓄電装置１６に入力される回生電力の情報が入力される。
また、制御装置１５は、電動機１７、車両用空調装置１０、圧縮機４５、および第１導風手段（ファン）４７などを制御可能な機能を備えている。さらに、制御装置１５は、回生制御時において、蓄電装置１６の残容量が所定値を超えたとき、圧縮機４５の運転とともに、切替ダンパ３５、エアミックスダンパ２４、ＶＥＮＴダンパ３７、ＤＥＦダンパ３８、足元ダンパ３９を選択して制御可能とされている。
つぎに、車両用空調装置１０の暖房運転モード、冷房運転モードの動作について説明する。まず、車両用空調装置１０の暖房運転モードについて説明する。
（暖房運転モード）
車両用空調装置１０で暖房運転を行う場合には、エアミックスダンパ２４が室内コンデンサ２５に向かう通風経路を開放する加熱位置に配置される。空調ユニット１１は、例えば、内気吸込口２７が開状態とされ、外気込口２８が閉状態とされる。また、空調ユニット１１は、例えば、ＶＥＮＴ吹出口３１が開状態とされ、ＤＥＦ吹出口３２、足元吹出口３３が閉状態とされている。各吸込口２７，２８や、各吹出口３１〜３３の開閉は運転者の操作によって任意に変更できる。
この状態において、冷凍サイクル１２の圧縮機４５から高温かつ高圧の冷媒が吐出され、吐出された冷媒が室外コンデンサ４６に流入する。室外コンデンサ４６に流入した高温かつ高圧の冷媒と車室外雰囲気との間で熱交換が行われる。すなわち、冷媒の熱を車室外雰囲気に放熱し、さらに第１導風手段４７の送風によって、室外コンデンサ４６に流入した冷媒を冷却する。
冷却された冷媒を冷房用膨張弁４８に流入する。流入した冷媒は、冷房用膨張弁４８によって膨張させられて液相リッチの噴霧状となり、つぎに、エバポレータ２３における吸熱によって空調ユニット１１のダクト２１内の空調空気を冷却する。
エバポレータ２３を通過した気相リッチの冷媒は、気液分離器に流入し、気液分離器において気液分離された後、気相の冷媒が圧縮機４５に吸入される。
また、室内コンデンサ２５に蓄電装置１６から電力を供給することにより、室内コンデンサ２５を加熱する。加熱された室内コンデンサ２５から放熱することにより、室内コンデンサ２５を通過する空調空気を加熱する。
よって、車両用空調装置１０によれば、ブロア２２の駆動により、例えば、内気吸込口２７からダクト２１内に空調空気が取り込まれる。取り込まれた空調空気をエバポレータ２３に送る。空調空気がエバポレータ２３を通過することにより、エバポレータ２３との熱交換により冷却される。冷却された空調空気が室内コンデンサ２５を通過することにより、室内コンデンサ２５との熱交換により加熱される。熱交換された空調空気は、例えば、ＶＥＮＴ吹出口３１から車室内に暖房として供給される。
つぎに、車両用空調装置１０の冷房運転モードについて説明する。
（冷房運転モード）
車両用空調装置１０によって冷房運転を行う場合には、エバポレータ２３を通過した空調空気が室内コンデンサ２５を迂回するように、エアミックスダンパ２４が冷却位置に配置される。空調ユニット１１は、例えば、内気吸込口２７が開状態とされ、外気込口２８が閉状態とされる。また、空調ユニット１１は、例えば、ＶＥＮＴ吹出口３１が開状態とされ、ＤＥＦ吹出口３２、足元吹出口３３が閉状態とされている。各吸込口２７，２８や、各吹出口３１〜３３の開閉は運転者の操作によって任意に変更できる。
この状態において、冷凍サイクル１２の圧縮機４５から高温かつ高圧の冷媒が吐出され、吐出された冷媒が室外コンデンサ４６に導かれる。室外コンデンサ４６に流入した高温かつ高圧の冷媒と車室外雰囲気との間で熱交換を行なう。すなわち、冷媒の熱を車室外雰囲気に放熱し、さらに第１導風手段４７の送風によって冷媒を冷却する。
冷却された冷媒を冷房用膨張弁４８に流入する。流入した冷媒は、冷房用膨張弁４８によって膨張させられて液相リッチの噴霧状とされ、つぎに、エバポレータ２３における吸熱によって空調ユニット１１のダクト２１内の空調空気を冷却する。冷却された空調空気は、室内コンデンサ２５を迂回した後、ＶＥＮＴ吹出口３１から車室内に冷房として供給される。
ついで、車両用空調装置１０の蓄電装置１６に回生電力を蓄える際に、蓄電装置１６の残容量が所定値を超えないように車両用空調装置１０で廃電制御を実施する例を図２〜図４に基づいて説明する。
図２に示すように、制御装置１５は、蓄電装置１６の残容量が所定値を超えたとき、エアミックスダンパ２４を室内コンデンサ２５に向かう通風経路を開放する加熱位置に配置する。また、内気吸込口２７を開状態とし、外気込口２８を閉状態とする。さらに、足元吹出口３３を開状態とし、ＶＥＮＴ吹出口３１、ＤＥＦ吹出口３２を閉状態とする。
これにより、車両用空調装置１０は、足元吹出口３３から吹き出された空調空気を内気吸込口２７から吸い込む内気循環に切り替えられる。
この状態において、冷凍サイクル１２の圧縮機４５から高温かつ高圧の冷媒を吐出して室外コンデンサ４６に流入する。高温かつ高圧の冷媒は車室外雰囲気との間で熱交換が行われ、冷媒の熱を車室外雰囲気に放熱する。さらに、第１導風手段４７の送風により冷媒を冷却する。
冷却された冷媒を冷房用膨張弁４８で膨張させて液相リッチの噴霧状とし、エバポレータ２３における吸熱によりダクト２１内の空調空気を冷却する。エバポレータ２３で冷却された空調空気を室内コンデンサ２５に通す。
室内コンデンサ２５は、蓄電装置１６から電力が供給されることにより加熱されている。よって、加熱された室内コンデンサ２５から放熱することにより、室内コンデンサ２５を通過する空調空気を加熱する。これにより、車両用空調装置１０により電力を消費できる。加熱された空調空気は、足元吹出口３３から車室内に吹き出される。
図３、図４に示すように、足元吹出口３３は、例えば、インストルメントパネル５５の車幅方向中央の下側で、かつ、インストルメントパネル５５の車体前方側に設けられている。足元吹出口３３は、車室５８内において車幅方向外側に向けて開口されている。
また、内気吸込口２７は、例えば、インストルメントパネル５５の車幅方向左側上方で、かつ、インストルメントパネル５５の車体前方側に設けられている。換言すれば、内気吸込口２７は、足元吹出口３３の車幅方向左側で、かつ、足元吹出口３３の上方に設けられ、車室５８内において車体後方に向けて傾斜状に開口されている。
足元吹出口３３は、内気吸込口２７側に向けて開口され、車室５８を経て内気吸込口２７に連通されている。よって、足元吹出口３３から車室５８内に吹き出された空調空気は、内気吸込口２７側に向けて移動する。ここで、内気吸込口２７は、足元吹出口３３から吹き出された空調空気を受け入れやすいように車体後方に向けて傾斜状に開口されている。さらに、足元吹出口３３は、車幅方向において内気吸込口２７に近い位置に配置されている。これにより、足元吹出口３３から吹き出された空調空気を、車室５８内の空気と混合されて内気吸込口２７に効率よく流入させることができる。
また、足元吹出口３３および内気吸込口２７は、乗員５６の脚部５６ａの車体前方側に離れた位置で、かつ、脚部５６ａの足元５６ｂの上方に離れた位置に設けられている。よって、足元吹出口３３から吹き出された空調空気は、乗員５６の脚部５６ａや足元５６ｂから離れた個所を流れ、乗員５６の足元の周辺空気と混合されて内気吸込口２７に流入する。よって、足元吹出口３３から車室５８内に吹き出された空調空気により、車室５８内や乗員５６への影響（例えば、車室内の温度変化）を少なく抑えることができる。
このように、足元吹出口３３から車室５８内に吹き出した空調空気は、乗員５６の足元の周辺空気と混合されて内気吸込口２７に再流入する。すなわち、ダクト２１（図２参照）内で冷却、加熱した空調空気をダクト２１内に再導入する。さらに、再導入した空調空気を、ダクト２１内のエバポレータ２３、室内コンデンサ２５で再び冷房、加熱することにより、空調空気の内気循環を確保できる。
この内気循環を順次繰り返すことにより、車両用空調装置１０によって電力消費を強制的に促すことができる。これにより、蓄電装置１６の残容量が増加するスピードを低下させて蓄電装置１６への過充電を防止できる
つぎに、第１実施形態で説明した車両用空調装置１０の第２実施形態〜第４実施形態を図５〜図１１に基づいて説明する。なお、第２実施形態〜第４実施形態において、第１実施形態の車両用空調装置１０と同一、類似部材については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
（第２実施形態）
まず、第２実施形態の車両用空調装置（空調装置）７０を図５〜図７に基づいて説明する。図５に示すように、車両用空調装置７０は、第１実施形態の冷凍サイクル１２を冷凍サイクル７２に代えたもので、その他の構成は第１実施形態の車両用空調装置１０と同様である。
冷凍サイクル７２は、第１実施形態の冷凍サイクル１２に加えて、暖房用膨張弁７４、第１切替弁７６、第２切替弁７７および第３切替弁７８を備えている。
暖房用膨張弁７４は、第３切替弁７８と室外コンデンサ４６との間に設けられている。暖房用膨張弁７４は、例えば、開口部の口径を調整可能な絞り弁である。暖房用膨張弁７４は、室内コンデンサ２５を通過した冷媒を、減圧して膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（液相リッチ）の噴霧状の冷媒としてエバポレータ２３に吐出する。
この冷凍サイクル７２によれば、第１切替弁（切替弁）７６、第２切替弁（切替弁）７７および第３切替弁（切替弁）７８を適宜切り替えることにより、室内コンデンサ２５により空調空気を冷却するか、加熱するかを選択できる。
このように、室内コンデンサ２５により空調空気を冷却するか、加熱するかを選択できるので、車両用空調装置７０の利便性を高めることができる。
つぎに、車両用空調装置７０の暖房運転モード、冷房運転モードの動作について説明する。まず、車両用空調装置７０の暖房運転モードを図６に基づいて説明する。
（暖房運転モード）
図６に示すように、車両用空調装置７０で暖房運転を行う場合には、エアミックスダンパ２４が室内コンデンサ２５に向かう通風経路を開放する加熱位置に配置される。空調ユニット１１は、例えば、内気吸込口２７が開状態とされ、外気込口２８（図２参照）が閉状態とされる。また、空調ユニット１１は、例えば、ＶＥＮＴ吹出口３１（図２参照）が開状態とされ、ＤＥＦ吹出口３２、足元吹出口３３（図２参照）が閉状態とされている。各吸込口２７，２８や、各吹出口３１〜３３の開閉は運転者の操作によって任意に変更できる。
この状態において、圧縮機４５から高温かつ高圧の冷媒が吐出され、吐出された冷媒が第１切替弁７６を経てエバポレータ２３に流入する。高温かつ高圧の冷媒がエバポレータ２３に流入することにより、エバポレータ２３を通過する空調空気がエバポレータ２３との熱交換により加熱される。
エバポレータ２３で空調空気と熱交換した冷媒は、エバポレータ２３から第３切替弁７８を経て暖房用膨張弁７４に流入する。流入した冷媒は、暖房用膨張弁７４によって膨張させられて低温かつ低圧状態の液相リッチの噴霧状となり、室外コンデンサ４６に流入する。流入した冷媒は、室外コンデンサ４６を通過する空調空気との熱交換により、気相リッチとなり、第２切替弁７７を経て気液分離器に流入する。流入した冷媒は、気液分離器において気液分離された後、気相の冷媒が圧縮機４５に吸入される。
ここで、エバポレータ２３との熱交換により加熱された空調空気は、室内コンデンサ２５を通過することにより、室内コンデンサ２５との熱交換により加熱される。熱交換された空調空気は、例えば、ＶＥＮＴ吹出口３１（図２参照）から車室内に暖房として供給される。
つぎに、車両用空調装置７０の冷房運転モードを図５に基づいて説明する。
（冷房運転モード）
図５に示すように、車両用空調装置７０によって冷房運転を行う場合には、エバポレータ２３を通過した空調空気が室内コンデンサ２５を迂回するように、エアミックスダンパ２４が冷却位置に配置される。空調ユニット１１は、例えば、内気吸込口２７が開状態とされ、外気込口２８（図２参照）が閉状態とされる。また、空調ユニット１１は、例えば、ＶＥＮＴ吹出口３１（図２参照）が開状態とされ、ＤＥＦ吹出口３２、足元吹出口３３（図２参照）が閉状態とされている。各吸込口２７，２８や、各吹出口３１〜３３の開閉は運転者の操作によって任意に変更できる。
この状態において、圧縮機４５から高温かつ高圧の冷媒が吐出され、吐出された冷媒が第１切替弁７６を経て室外コンデンサ４６に導かれる。室外コンデンサ４６に流入した高温かつ高圧の冷媒と車室外雰囲気との間で熱交換を行なう。すなわち、冷媒の熱を車室外雰囲気に放熱し、さらに第１導風手段４７の送風によって冷媒を冷却する。
冷却された冷媒を第２切替弁７７を経て冷房用膨張弁４８に流入する。流入した冷媒は、冷房用膨張弁４８によって膨張させられて液相リッチの噴霧状とされ、つぎに、エバポレータ２３における吸熱によって空調ユニット１１のダクト２１内の空調空気を冷却する。エバポレータ２３で空調空気を冷却した冷媒は、第３切替弁７８を経て気液分離器に流入する。流入した冷媒は、気液分離器において気液分離された後、気相の冷媒が圧縮機４５に吸入される。
ここで、エバポレータ２３で冷却された空調空気は、室内コンデンサ２５を迂回した後、ＶＥＮＴ吹出口３１（図２参照）から車室内に冷房として供給される。
つぎに、車両用空調装置７０の蓄電装置１６に回生電力を蓄える際に、蓄電装置１６の残容量が所定値を超えないように車両用空調装置７０で廃電制御を実施する例を図７に基づいて説明する。
図７に示すように、制御装置１５は、蓄電装置１６の残容量が所定値を超えたとき、エアミックスダンパ２４を室内コンデンサ２５に向かう通風経路を開放する加熱位置に配置する。また、内気吸込口２７を開状態とし、外気込口２８（図２参照）を閉状態とする。さらに、足元吹出口３３を開状態とし、ＶＥＮＴ吹出口３１、ＤＥＦ吹出口３２（図２参照）を閉状態とする。これにより、車両用空調装置７０は、足元吹出口３３から吹き出された空調空気を内気吸込口２７から吸い込む内気循環に切り替えられる。
この状態において、圧縮機４５から高温かつ高圧の冷媒を吐出し、吐出した冷媒を第１切替弁７６を経て室外コンデンサ４６に流入する。高温かつ高圧の冷媒は車室外雰囲気との間で熱交換が行われ、冷媒の熱を車室外雰囲気に放熱する。さらに、第１導風手段４７の送風により冷媒を冷却する。
冷却された冷媒を第２切替弁７７を経て冷房用膨張弁４８に流入する。流入した冷媒を冷房用膨張弁４８で膨張させて液相リッチの噴霧状とし、エバポレータ２３における吸熱によりダクト２１内の空調空気を冷却する。エバポレータ２３で冷却された空調空気を室内コンデンサ２５に通す。
室内コンデンサ２５は、蓄電装置１６から電力が供給されることにより加熱されている。よって、加熱された室内コンデンサ２５から放熱することにより、室内コンデンサ２５を通過する空調空気を加熱する。これにより、車両用空調装置１０により電力を消費できる。加熱された空調空気は、足元吹出口３３から車室内に吹き出される。
車室内に吹き出された空調空気は、乗員５６の脚部５６ａ（図４参照）から離れた個所を流れ、内気吸込口２７に流入する。よって、足元吹出口３３から車室内に吹き出された空調空気により、車室内や乗員５６への影響（例えば、車室内の温度変化）を少なく抑えることができる。
ここで、足元吹出口３３から車室内に吹き出した空調空気を内気吸込口２７に再流入することにより、ダクト２１内で冷却、加熱した空調空気をダクト２１内に再導入する。さらに、再導入した空調空気を、ダクト２１内のエバポレータ２３、室内コンデンサ２５で再び冷房、加熱することにより、空調空気の内気循環を確保できる。
この内気循環を順次繰り返すことにより、車両用空調装置７０によって電力消費を強制的に促すことができる。これにより、蓄電装置１６の残容量が増加するスピードを低下させて蓄電装置１６への過充電を防止できる
（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態の車両用空調装置（空調装置）９０を図８、図９に基づいて説明する。図８に示すように、車両用空調装置９０は、主に第１実施形態の室内コンデンサ２５を室内コンデンサ９２に代えたもので、その他の構成は第１実施形態の車両用空調装置１０と同様である。
室内コンデンサ９２は、エンジン９８の冷却回路１００に連通されている。すなわち、車両用空調装置９０は、電動車両Ｖｅが、例えば、エンジン９８を備えたハイブリッド自動車などの車両に適用可能である。
冷却回路１００は、エンジンを９８を冷却する回路である。すなわち、冷却回路１００は、第１ウォータポンプ１０１と、ラジエータ１０２と、サーモスタッド１０３とを備えている。冷却回路１００には、車両用空調装置９０の３方弁９３と、第２ウォータポンプ９４と、水加熱ヒータ９５とが連通されている。冷却回路１００の冷却流路１０６は、室内コンデンサ９２に連通されている。
冷却回路１００によれば、第１ウォータポンプ１０１を駆動することにより、冷却流路１０６内の冷却水をエンジン９８に流入して、エンジン９８を冷却水で冷却する。冷却水が所定温度を超えたとき、所定温度に対応させてサーモスタッド１０３を開口する。サーモスタッド１０３が開口することにより冷却水をラジエータ１０２に導く。ラジエータ１０２にはラジエータファン１０４から空気が送り出され、空気がラジエータ１０２を通過することにより、冷却水が熱交換により冷却される。冷却された冷却水がエンジン９８に導かれることにより、エンジン９８が冷却水で冷却される。
車両用空調装置９０において廃電制御を実施する場合には、３方弁９３を切り替えて冷却水を第２ウォータポンプ９４に導く。導かれた冷却水は、第２ウォータポンプ９４で水加熱ヒータ９５に流入させる。流入した冷却水を水加熱ヒータ９５で昇温させる。昇温させた冷却水を室内コンデンサ９２に流入することにより、室内コンデンサ９２を加熱する。
室内コンデンサ９２を加熱した冷却水は、第２ウォータポンプ９４を経てエンジン９８に循環する。
一方、加熱された室内コンデンサ９２にはエバポレータ２３から空調空気が流入する。
ここで、エバポレータ２３は、第１実施形態の車両用空調装置１０と同様に、吸熱によりダクト２１内の空調空気を冷却する。よって、エバポレータ２３で冷却された空調空気が、加熱された室内コンデンサ９２に流入する。室内コンデンサ９２室内コンデンサ２５から放熱することにより、室内コンデンサ２５を通過する空調空気を加熱する。これにより、車両用空調装置１０により電力を消費できる。加熱された空調空気は、足元吹出口３３（図２参照）から車室内に吹き出される。
足元吹出口３３から車室内に吹き出した空調空気は、乗員５６（図４参照）の足元の周辺空気と混合されて内気吸込口２７に再流入する。すなわち、ダクト２１（図２参照）内で冷却、加熱した空調空気をダクト２１内に再導入する。さらに、再導入した空調空気を、ダクト２１内のエバポレータ２３、室内コンデンサ２５で再び冷房、加熱することにより、空調空気の内気循環を確保できる。
この内気循環を順次繰り返すことにより、車両用空調装置９０によって電力消費を強制的に促すことができる。これにより、蓄電装置１６の残容量が増加するスピードを低下させて蓄電装置１６への過充電を防止できる
（変形例）
図９は、第３実施形態の車両用空調装置９０の変形例を示す構成図である。
図９に示すように、車両用空調装置９０は、３方弁９３を切り替えることにより、室内コンデンサ２５の加熱回路を冷却回路１００から切り離すことが可能である。すなわち、３方弁９３を切り替えることにより、第２ウォータポンプ９４、水加熱ヒータ９５、室内コンデンサ２５、および３方弁９３の回路を形成することが可能である。
この状態において、第２ウォータポンプ９４で冷却水を水加熱ヒータ９５に流入させる。流入した冷却水を水加熱ヒータ９５で昇温させる。昇温させた冷却水を室内コンデンサ９２に流入することにより、室内コンデンサ９２を加熱する。
室内コンデンサ９２を加熱した冷却水を３方弁９３を経て第２ウォータポンプ９４に戻す。
加熱された室内コンデンサ９２には、エバポレータ２３で冷却された空調空気が流入する。冷却された空調空気が室内コンデンサ９２に流入することにより、室内コンデンサ９２から放熱することにより、室内コンデンサ９２を通過する空調空気を加熱する。これにより、車両用空調装置１０により電力を消費できる。加熱された空調空気は、足元吹出口３３（図２参照）から車室内に吹き出される。
このように、３方弁９３を切り替えることにより、第２ウォータポンプ９４、水加熱ヒータ９５、室内コンデンサ２５、および３方弁９３の回路を形成することが可能である。この回路によれば、第２ウォータポンプ９４を駆動することにより、第２ウォータポンプ９４で冷却水を水加熱ヒータ９５に流入する。
流入した冷却水を水加熱ヒータ９５で昇温させる。昇温させた冷却水を室内コンデンサ９２に流入することにより、室内コンデンサ９２を加熱する。室内コンデンサ９２を加熱した冷却水は、３方弁９３を経て第２ウォータポンプ９４に流入する。
図９に示す車両用空調装置９０は、第２ウォータポンプ９４、水加熱ヒータ９５、室内コンデンサ２５、および３方弁９３で回路が形成される。これにより、図９に示す車両用空調装置９０を、第１実施形態の車両用空調装置９０や第２実施形態の車両用空調装置７０と同様に、エンジン９８を備えていない電動車両Ｖｅや燃料電池車両に適用することが可能である。
（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態の車両用空調装置（空調装置）１１０を図１０、図１１に基づいて説明する。図１０に示すように、車両用空調装置１１０は、第１実施形態のダクト２１に連通ダクト１１２（連通部）１１２を備えたもので、その他の構成は第１実施形態の車両用空調装置１０と同様である。
連通ダクト１１２は、中空状のダクトである。連通ダクト１１２は、基端部が足元吹出口３３に連結され、先端部が内気吸込口２７に連結されている。すなわち、足元吹出口３３は、連通ダクト１１２を経て内気吸込口２７に連通されている。連通ダクト１１２は、インストルメントパネル５５の内側（車体前方側）に配置されている。よって、連通ダクト１１２を車室５８側から目視できないようにインストルメントパネル５５で隠すことができる。
図１１に示すように、足元吹出口３３が連通ダクト１１２を経て内気吸込口２７に連通されることにより、足元吹出口３３から吹き出した空調空気を、連通ダクト１１２を経て内気吸込口２７に再流入させることができる。すなわち、ダクト２１（図２参照）内で冷却、加熱した空調空気をダクト２１内に再導入させることができる。
足元吹出口３３から吹き出した空調空気を、連通ダクト１１２を経て内気吸込口２７に再流入することにより、車両用空調装置１１０で加熱された空調空気を車室５８に吹き出すことなく内気吸込口２７に再流入することができる。これにより、加熱された空調空気による車室５８内や乗員５６（図４参照）への影響（例えば、車室内の温度変化）を一層少なく抑えることができる。
さらに、ダクト２１内に再導入した空調空気を、ダクト２１内のエバポレータ２３、室内コンデンサ２５で再び冷房、加熱することにより、空調空気の循環を確保できる。
この循環を順次繰り返すことにより、車両用空調装置１０によって電力消費を強制的に促すことができる。これにより、蓄電装置１６の残容量が増加するスピードを低下させて蓄電装置１６への過充電を防止できる。
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記第１実施形態〜第４実施形態では、内気吸込口２７に足元吹出口３３を近づけて配置し、足元吹出口３３から吹き出した空調空気を内気吸込口２７に循環する例について説明したが、これに限らない。その他の例として、内気吸込口２７に近づけて他の吹出口を配置して、他の吹出口から吹き出された空調空気を内気吸込口２７に循環させてもよい。
Ｖｅ……電動車両
１０，７０，９０，１１０…車両用空調装置（空調装置）
１１……空調ユニット
１２，７２…冷凍サイクル
１３……暖房システム
１５……制御装置
１６……蓄電装置
１７……電動機
２１……ダクト（経路）
２３……エバポレータ（熱交換器）
２５，９２……室内コンデンサ（ヒータ）
２７……内気吸込口
３３……足元吹出口
５６……乗員
５６ａ…乗員の脚部
５６ｂ…乗員の足元
５８……車室
７６，７７，７８…第１〜第３の切替弁（切替弁）
１１２…連通ダクト（連通部）

Claims (4)

  1. 電動機と、前記電動機と電気的に接続される蓄電装置と、空調装置の経路に設けられた冷凍サイクルの熱交換器と、ヒータとを備えた電動車両において、
    前記空調装置は、
    車室内に開口する内気吸込口と、前記内気吸込口の近い位置に設けられて乗員の足元側に空調空気を吹き出す足元吹出口と、を備え、
    前記電動機による回生中に前記蓄電装置の残容量が所定値以上となることを条件に、
    前記冷凍サイクルを作動させるとともに、前記ヒータを作動させ、
    さらに、前記足元吹出口から吹き出された空調空気を前記内気吸込口から吸い込む内気循環に切り替えることを特徴とする電動車両。
  2. 前記冷凍サイクルは冷房専用回路であることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
  3. 前記冷凍サイクルは、切替弁を切り替えることにより、前記熱交換器により前記空調空気を冷却するか、加熱するかを選択できる回路であることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
  4. 電動機と、前記電動機と電気的に接続される蓄電装置と、空調装置の経路に設けられた冷凍サイクルの熱交換器と、ヒータとを備えた電動車両において、
    前記空調装置は、
    車室内に開口する内気吸込口と、前記内気吸込口の近い位置に設けられて乗員の足元側に空調空気を吹き出す足元吹出口と、前記足元吹出口および前記内気吸込口を連通する連通部と、を備え、
    前記電動機による回生中に前記蓄電装置の残容量が所定値以上となることを条件に、
    前記冷凍サイクルを作動させるとともに、前記ヒータを作動させ、
    さらに、前記足元吹出口から吹き出された空調空気を前記連通部を経て前記内気吸込口から吸い込む循環に切り替えることを特徴とする電動車両。
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