JP6915584B2 - 車両用暖機システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される各種機器を暖機するシステムに関する。

特許文献１は、酢酸ナトリウム（ＮａＯＡｃ）の特性を利用した車両用暖機システムを開示する。ＮａＯＡｃは、液体状態から冷却していくと、凝固点（６０℃）以下においても凝固せず、過冷却状態となる。過冷却状態のＮａＯＡｃは、物理的刺激が与えられると凝固を開始して熱を放出する。

上記システムは、エンジンの始動時に暖機促進制御を実行する。暖機促進制御では、ＮａＯＡｃが凝固しているか否かが判定される。そして、ＮａＯＡｃが凝固していないと判定された場合、ＮａＯＡｃの凝固が開始される。暖機促進制御によれば、過冷却状態のＮａＯＡｃから熱を放出させて、エンジンを暖機できる。

非特許文献１は、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール（ＡＭＰ）の新たな特性を開示する。ＡＭＰは、他の蓄熱材と同様、自らが吸収した熱を所定の温度域において放出する。新たな特性は、ＡＭＰの熱放出に関するものである。すなわち、ＡＭＰは、温度の下降中には熱を放出せず、温度の上昇中にのみ熱を放出する。また、ＡＭＰは、熱の放出の際に固体の状態を保つ。

特開２０１５−０９４２６０号公報

戸谷剛、「放熱を制御できる蓄熱材−温度上昇時に放熱する蓄熱材−」、［ online ］、２０１７年１２月７日、平成２９年度新技術説明会、インターネット<URL : https://shingi.jst.go.jp/var/rev1/0000/2065/2017_hokudai1_8.pdf>

しかし、ＮａＯＡｃの過冷却状態を実現するためには、エンジンの始動時にＮａＯＡｃが液体状態でなければならない。ところが、この液体状態は、エンジンの始動時においてＮａＯＡｃの温度が凝固点（６０℃）よりも高くなければ実現しない。そのため、ＮａＯＡｃの温度が凝固点よりも低いときは、ＮａＯＡｃを別途加熱しなければならない。また、過冷却状態を実現するためには、エンジンの暖機中、液体状態のＮａＯＡｃを冷却しなければならない。したがって、上記暖機促進制御は現実的でなく、効率的でもない。

この点、非特許文献１に開示されたＡＭＰの熱放出は、比較的低い温度域で行われる。したがって、ＡＭＰの特性をエンジンの暖機に活用することは、有効であると考えられる。ただし、非特許文献１では、ＡＭＰの特性を車両用暖機システムにどのように適用するかについての詳細な言及がなされていない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ＡＭＰの特性を有効活用した新たな車両用暖機システムを提供することを目的とする。

第１の発明は、上述した課題を解決するための車両用暖機システムであり、次の特徴を有する。
前記車両用暖機システムは、蓄熱材と、ヒータと、温度センサと、コントローラと、を備える。
前記蓄熱材は、車両に搭載される暖機対象と熱交換可能に配置されている。
前記ヒータは、蓄熱材を加熱可能に配置されている。
前記温度センサは、前記蓄熱材の温度を検出する。
前記コントローラは、前記ヒータの稼働を制御する。
前記蓄熱材は、前記蓄熱材の温度が所定の吸熱温度を上回るときに熱を吸収する特性を有する。
前記蓄熱材は、吸収した熱を前記蓄熱材の温度の上昇中に放出する特性を有する。
前記蓄熱材は、熱の吸収および放出の際に固体の状態を保つ特性を有する。
前記コントローラは、前記暖機対象に対する暖機要求がある場合、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かを判定する。
前記蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かは、前記蓄熱材の温度履歴と、前記蓄熱材の現在温度と、に基づいて判定される。
前記コントローラは、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定した場合、前記ヒータを稼働する。
前記蓄熱材は、前記蓄熱材の粒子サイズが拡大するにつれて前記蓄熱材からの熱の放出が開始される発核温度が上昇する特性を更に有する。
前記蓄熱材は、前記粒子サイズの異なる複数の蓄熱材を含む。
前記コントローラは、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かの判定において、前記粒子サイズに応じて設定した前記発核温度の候補の内から、前記検出温度よりも高く、尚且つ、前記検出温度との温度差が最も小さい発核温度を選定する。
前記コントローラは、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定した場合、前記検出温度が選定した発核温度を上回るまで前記ヒータを稼働する。

第２の発明は、第１の発明において、更に次の特徴を有する。
前記コントローラは、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かの判定において、前記蓄熱材が熱を放出する状態にないと判定した場合、前記ヒータを稼働しない。

第３の発明は、第１または第２の発明において、更に次の特徴を有する。
前記コントローラは、前記ヒータの稼働の開始後、前記ヒータの稼働を停止する。
前記ヒータの稼働の停止は、前記検出温度が、前記蓄熱材からの熱の放出が開始される発核温度よりも高く、尚且つ、前記暖機対象の目標暖機温度よりも低い温度まで上昇した場合に行われる。

第４の発明は、第１乃至第３の何れかの発明において、更に次の特徴を有する。
前記コントローラは、所定の発核条件が満たされる場合に、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定する。
前記発核条件は、前記検出温度の履歴に前記吸熱温度を上回る温度データが存在する場合に成立する吸熱条件を含む。
前記コントローラは、前記暖機対象に対する停止要求がある場合、前記検出温度の履歴に基づいて、前記吸熱条件が成立するか否かを判定する。
前記コントローラは、前記吸熱条件が成立しないと判定した場合、前記検出温度が前記吸熱温度を上回るまで前記ヒータを稼働する。

第５の発明は、第１乃至第４の何れかの発明において、更に次の特徴を有する。
前記蓄熱材が、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオールを含む。

第１の発明によれば、蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かの判定において、蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定された場合に、ヒータが稼働される。ヒータを稼働すれば、蓄熱材の温度を上昇させて蓄熱材から熱を放出させることができる。したがって、暖機対象に対する暖機要求がある場合、ヒータおよび蓄熱材からの熱によって、暖機対象を短時間で暖機することができる。また、蓄熱材は、蓄熱材の粒子サイズが拡大するにつれて発核温度が上昇する特性を有している。そのため、蓄熱材の温度が粒子サイズの小さい蓄熱材の発核温度と、粒子サイズの大きい蓄熱材の発核温度との間にあれば、粒子サイズの大きい蓄熱材の温度を上昇させることで熱を取り出すことができる。この点に着目したのが第１の発明である。すなわち、第１の発明によれば、粒子サイズに応じて設定した発核温度の候補の内から、検出温度よりも高く、尚且つ、検出温度との温度差が最も小さい発核温度が選定される。そして、蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定された場合、検出温度が選定した発核温度を上回るまでヒータが稼働される。したがって、検出温度よりも高い発核温度を有する蓄熱材から熱を取り出すことができる。

第２の発明によれば、蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かの判定において、蓄熱材が熱を放出する状態にないと判定された場合、ヒータが稼働されない。つまり、蓄熱材を活用できないと判定された場合、ヒータが稼働されない。したがって、ヒータの無駄な稼働を回避することができる。

第３の発明によれば、蓄熱材からの熱の放出が開始される発核温度よりも高く、尚且つ、目標暖機温度よりも低い温度まで検出温度が上昇した場合、ヒータの稼働が停止される。したがって、検出温度が目標暖機温度よりも高くなるまでヒータの稼働を続ける場合に比べて、ヒータの稼働によるエネルギー消費を抑えることができる。

蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定されるのは、発核条件が満たされる場合である。そして、発核条件は、検出温度の履歴に吸熱温度を上回る温度データが存在する場合に成立する吸熱条件を含んでいる。そのため、吸熱条件が成立しない場合は、発核条件が満たされないことになる。この点、第４の発明によれば、暖機対象に対する停止要求がある場合において、吸熱条件が成立しないと判定されたときは、検出温度が吸熱温度を上回るまでヒータが稼働される。そのため、停止要求がある場合に、検出温度の履歴に吸熱温度を上回る温度データを必ず残すことができる。したがって、吸熱条件ひいては発核条件が成立する可能性を高めることができる。

第５の発明によれば、ＡＭＰの特性を有効活用した新たな車両用暖機システムを提供することができる。

ＡＭＰの特性を説明する図である。 ＡＭＰの発核温度ＴＲと質量ＭＡＳＳの関係を示した図である。 本発明の実施の形態１の車両用暖機システムの第１の構成例を説明する図である。 本発明の実施の形態１の車両用暖機システムの第２の構成例を説明する図である。 本発明の実施の形態１において、コントローラが実行する暖機促進制御のための処理の流れを説明するフローチャートである。 発核温度ＴＲ１の一例を説明する図である。 発核条件が満たされる場合の温度ＴＨＳＭの履歴の一例を示した図である。 本発明の実施の形態１の暖機促進制御による効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１の暖機促進制御の問題点を説明する図である。 本発明の実施の形態２において、コントローラが実行する暖機促進制御のための処理の流れを説明するフローチャートである。 発核温度域ＴＲＲおよび発核温度ＴＲＸを説明する図である。 本発明の実施の形態２の暖機促進制御による効果を説明する図である。 本発明の実施の形態３において、コントローラが実行する処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図８を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

１．ＡＭＰの特性
ＡＭＰは、常温で固体の化学物質である。ＡＭＰは、広く一般に入手可能な試薬でもある。図１は、ＡＭＰの特性を説明する図である。図１に示すように、ＡＭＰは、約−４０℃から約１００℃までの範囲において熱の吸収および放出を行う。熱の吸収は、８０℃付近の温度域において行われる。熱の放出は、−１０℃付近の温度域において行われる。放出される熱は、８０℃付近の温度域において吸収した熱の一部と考えられる。

熱の吸収および放出は、ＡＭＰの温度の上昇中にのみ行われる。つまり、熱の吸収および放出は、ＡＭＰの温度の下降中には行われない。ＡＭＰの融点は約１７０℃である。したがって、熱の吸収および放出は、ＡＭＰが固体状態を保ったままで行われる。

図２は、ＡＭＰの発核温度ＴＲと質量ＭＡＳＳの関係を示した図である。発核温度ＴＲとは、ＡＭＰからの熱の放出が開始される温度を意味する。質量ＭＡＳＳとは、ＡＭＰが凝集した凝集体の質量を意味する。図２に示すように、発核温度ＴＲは、質量ＭＡＳＳが大きくなるほど上昇する。なお、質量ＭＡＳＳは、ＡＭＰの粒子サイズＰＳに概ね比例する。したがって、図２に示す関係は、発核温度ＴＲと粒子径の関係に置き換えることができる。なお、粒子サイズＰＳとは、ＡＭＰの凝集体の直径を意味する。

図１に示す例では、ＡＭＰからの熱の放出が−２０℃付近で開始され、０℃付近で終了している。しかし、図２の関係を踏まえれば、質量ＭＡＳＳ（または、粒子サイズＰＳ）を調整することで、熱放出の温度域が上昇するということが理解できる。実施の形態１に係る車両用暖機システムは、ＡＭＰのこのような特性を基礎とする。以下の説明では、ＡＭＰの凝集体を「蓄熱材」ともいう。

２．車両用暖機システムの説明
図３は、実施の形態１の車両用暖機システムの第１の構成例を説明する図である。図３に示すシステムは、蓄熱材１０と、基材１２と、暖機対象２０と、温度センサ３０と、ヒータ４０と、コントローラ５０と、を備えている。

基材１２は、樹脂、金属等から構成される。基材１２には、粒子サイズＰＳの異なる複数の蓄熱材１０が分散状態で担持されている。基材１２には、暖機対象２０が熱的に接続されている。つまり、基材１２と暖機対象２０は、熱交換可能に接続されている。暖機対象２０としては、バッテリ、エンジン本体および排気触媒が挙げられる。温度センサ３０は、基材１２の温度（すなわち、蓄熱材１０の温度）を検出してコントローラ５０に送る。ヒータ４０は、コントローラ５０からの指令に基づいて基材１２を加熱する。

図４は、実施の形態１の車両用暖機システムの第２の構成例を説明する図である。図４に示すシステムは、蓄熱材１０および冷媒１４が流れる配管１６と、温度センサ３０と、ヒータ４０と、コントローラ５０と、を備えている。なお、図３のシステムと図４のシステムの共通点は、複数の蓄熱材１０の粒子サイズＰＳが異なること、並びに、温度センサ３０、ヒータ４０およびコントローラ５０を備えることである。

冷媒１４は、蓄熱材１０を運搬する液体である。冷媒１４は、ＡＭＰに対する親和性が低い液体である。低親和性の液体によれば、蓄熱材１０を固体状態で運搬することができる。冷媒１４がエンジンの冷却液である場合、配管１６にはエンジンのウォータジャケットが該当する。つまり、この場合の暖機対象（図示しない）は、エンジン本体となる。温度センサ３０は、冷媒１４の温度（すなわち、蓄熱材１０の温度）を検出してコントローラ５０に送る。

３．暖機促進制御（発核促進制御）の説明
コントローラ５０は、典型的には、プロセッサ、メモリ、および、入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。メモリには、暖機対象を暖機するための制御プログラムが格納されている。メモリには、また、温度センサ３０が検出した基材１２または冷媒１４の温度が書き込まれる。検出温度は、検出時刻と組み合わせたデータの形式で書き込まれる。プロセッサは、制御プログラムと、検出温度の履歴と、に基づいて、暖機促進制御を実行する。

図５は、実施の形態１において、コントローラ５０が実行する暖機促進制御のための処理の流れを説明するフローチャートである。図５に示す処理ルーチンは、コントローラ５０の稼働中、所定の制御周期で繰り返して実行される。

図５に示すルーチンでは、先ず、暖機対象に対する暖機要求があるか否かが判定される（ステップＳ１０）。暖機要求があるか否かは、暖機対象２０または冷媒１４の現在の温度に基づいて判定される。暖機要求がないと判定された場合、処理が終了される。

ステップＳ１０において暖機要求があると判定された場合、発核条件（発核条件Ｃ１）が満たされるか否かが判定される（ステップＳ１２）。発核条件Ｃ１は、蓄熱材１０が熱を放出する状態にあるか否かを判定するための条件である。発核条件Ｃ１としては、次の３条件が挙げられる。
条件Ｃ１１：現在時刻において、蓄熱材１０の温度ＴＨＳＭが発核温度ＴＲ１よりも低温である
条件Ｃ１２：現在時刻から遡った直近の過去において、温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高温に到達している
条件Ｃ１３：条件Ｃ１２が成立する場合において、温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高温に到達した時刻から現在時刻までの間、発核温度ＴＲ１を跨いだ温度ＴＨＳＭの上昇がない

図６は、発核温度ＴＲ１の一例を説明する図である。図６に示すように、発核温度ＴＲ１は、粒子サイズＰＳの平均値ＰＳ＿ａｖｅに設定される。なお、発核温度ＴＲが粒子サイズＰＳに応じて上昇することは、図２の説明において述べた通りである。

図７は、条件Ｃ１１〜Ｃ１３が全て満たされる場合の温度ＴＨＳＭの履歴の一例を示した図である。図７に示す例では、現在の時刻ｔ１において温度ＴＨＳＭが発核温度ＴＲ１よりも低い。よって、条件Ｃ１１が満たされている。また、時刻ｔ１から遡った直近の時刻ｔ２において温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高温まで到達している。よって、条件Ｃ１２も満たされている。さらに、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、発核温度ＴＲ１を跨いだ温度ＴＨＳＭの上昇はない。よって、条件Ｃ１３も満たされている。

図５のステップＳ１２において発核条件Ｃ１が満たされていると判定された場合、ヒータ４０が稼働される（ステップＳ１４）。ヒータ４０が稼働されることで、直接的または間接的に蓄熱材１０が加熱される。そして、温度ＴＨＳＭが発核温度ＴＲ１に到達することで、蓄熱材１０からの熱の放出が開始される。

ステップＳ１４に続いて、温度ＴＨＳＭが温度（ＴＲ１＋α）よりも高いか否かが判定される（ステップＳ１６）。温度αは事前に設定された値（例えば、５℃）である。温度ＴＨＳＭが温度（ＴＲ１＋α）よりも高い場合は、蓄熱材１０からの熱の放出が開始されていると判断できる。したがって、この場合は、ヒータ４０の稼働が停止される（ステップＳ１８）。そうでない場合は、ステップＳ１４に戻り、ヒータ４０が稼働される。

４．暖機促進制御による効果
図８は、実施の形態１の暖機促進制御による効果を説明する図である。なお、図８では、時刻ｔ３において暖機要求が出され、時刻ｔ４において発核条件Ｃ１が満たされていると判定されたと仮定する。図８の実線は、暖機促進制御が行われた場合の温度ＴＨＳＭの変化を示している。この実線で示すように、暖機促進制御によれば、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間、ヒータ４０が稼働される。そのため、温度ＴＨＳＭを短時間で上昇させることができる。そして、時刻ｔ５以降においては、蓄熱材１０から放出される熱を利用して、暖機対象の温度を目標暖機温度ＴＴまで上昇させることができる。

図８の破線は、暖機促進制御を行わない場合の温度ＴＨＳＭの変化を示している。この破線で示すように、ヒータ４０を稼働しない場合であっても、温度ＴＨＳＭは上昇する。しかしながらこの場合は、時刻ｔ３（または時刻ｔ４）から時刻ｔ６までの間隔が予測できないという難点がある。また、この場合は、時刻ｔ６よりも前に、暖機対象の温度が目標暖機温度ＴＴに到達する可能性がある。そうすると、時刻ｔ６以降における蓄熱材１０からの放出熱が無駄になってしまう。

この点、暖機促進制御によれば、時刻ｔ４からヒータ４０の稼働が開始される。そのため、時刻ｔ４以降では蓄熱材１０の温度を大きく上昇させて、短時間で発核温度ＴＲに到達させることができる。したがって、蓄熱材１０からの放出熱を暖機対象の暖機に有効に活用することができる。また、暖機促進制御によれば、時刻ｔ５以降はヒータ４０の稼働が停止される。そのため、ヒータ４０の稼働に伴う電力消費を最小限に抑えることもできる。以上のことから、必要最小限の電力消費によって蓄熱材１０から効率よく熱を取り出して暖機対象を暖機できる。

実施の形態２．
次に、図９乃至図１２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態２のシステムの構成は上記実施の形態１で説明したシステムの構成と共通する。そのため、システムの構成例の説明は省略する。

１．暖機促進制御の説明
既に説明した通り、実施の形態１では、条件Ｃ１１（すなわち、ステップＳ１２の判定時の温度ＴＨＳＭが発核温度ＴＲ１よりも低い）が成立しない場合、発核条件Ｃ１が満たされないと判定された。発核条件Ｃ１が満たされない場合は、暖機促進制御が行われない。つまり、条件Ｃ１１が成立しない場合は、条件Ｃ１２およびＣ１３が成立している場合でも、暖機促進制御が行われない。

図９は、条件Ｃ１１のみに着目したときの暖機促進制御の実行領域を説明する図である。図９の縦軸は、発核条件の判定時の温度ＴＨＳＭ（以下、「温度ＴＨＳＭ＿Ｄ」ともいう。）を表している。図９に示すように、温度ＴＨＳＭ＿Ｄが発核温度ＴＲ１よりも低い場合、暖機促進制御が行われる。一方、温度ＴＨＳＭ＿Ｄが発核温度ＴＲ１よりも高い場合、暖機促進制御が行われない。

しかしながら、図６で説明した通り、発核温度ＴＲ１は粒子サイズＰＳの平均値ＰＳ＿ａｖｅに設定されている。加えて、図２で説明した通り、発核温度ＴＲは、粒子サイズＰＳが高くなるほど上昇する。そのため、条件Ｃ１１が成立しない場合に暖機促進制御を行わないということは、平均値ＰＳ＿ａｖｅよりも大きい粒子サイズＰＳを有する蓄熱材１０の発核の可能性を除外してしまっていることを意味する。

このような問題に鑑み、実施の形態２の暖機促進制御では、実施の形態１の暖機促進制御とは異なる発核条件（発核条件Ｃ２）を使用する。図１０は、実施の形態２において、コントローラ５０が実行する暖機促進制御のための処理の流れを説明するフローチャートである。図１０に示す処理ルーチンは、コントローラ５０の稼働中、所定の制御周期で繰り返して実行される。

図１０に示すルーチンでは、先ず、暖機対象に対する暖機要求があるか否かが判定される（ステップＳ２０）。ステップＳ２０の処理は、図５のステップＳ１０の処理と同一である。

ステップＳ２０において暖機要求があると判定された場合、発核条件Ｃ２が満たされるか否かが判定される（ステップＳ２２）。発核条件Ｃ２は、発核条件Ｃ１同様、蓄熱材１０が熱を放出する状態にあるか否かを判定するための条件である。発核条件Ｃ２としては、次の３条件が挙げられる。
条件Ｃ２１：温度ＴＨＳＭ＿Ｄが発核温度域ＴＲＲにある
条件Ｃ２２：現在時刻から遡った直近の過去において、温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高温に到達している
条件Ｃ２３：条件Ｃ２２が成立する場合において、温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高温に到達した時刻から現在時刻までの間、発核温度ＴＲＸを跨いだ温度ＴＨＳＭの上昇がない

発核温度域ＴＲＲおよび発核温度ＴＲＸについて、図１１を参照して説明する。図１１に示すように、発核温度域ＴＲＲは、最低温度ＴＲ＿ｍｉｎから目標暖機温度ＴＴまでの温度域である。最低温度ＴＲ＿ｍｉｎは、常温よりもやや高い温度（例えば、３５℃）に設定されている。目標暖機温度ＴＴは、暖機対象に応じて変わる温度である。なお、発核温度ＴＲが粒子サイズＰＳに応じて上昇することは、図２の説明において述べた通りである。

発核温度ＴＲＸは、発核温度域ＴＲＲ内の温度である。発核温度ＴＲＸは、温度ＴＨＳＭ＿Ｄに基づいて選定される。具体的に、発核温度ＴＲＸは、発核温度域ＴＲＲ内の候補の内から、温度ＴＨＳＭ＿Ｄよりも高く、かつ、温度ＴＨＳＭ＿Ｄとの温度差が最も小さいものが選定される。図１１に示す温度ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４、ＴＲ５は、発核温度ＴＲＸの候補である。例えば、温度ＴＨＳＭ＿Ｄが温度ＴＲ２と温度ＴＲ３の間にあると仮定する。この場合の発核温度ＴＲＸは、温度ＴＲ３である。例えば、温度ＴＨＳＭ＿Ｄが温度ＴＲ４と温度ＴＲ５の間にあると仮定する。この場合の発核温度ＴＲＸは、温度ＴＲ５である。

図１０のステップＳ２２において発核条件Ｃ２が満たされていると判定された場合、ヒータ４０が稼働される（ステップＳ２４）。ヒータ４０が稼働されることで、直接的または間接的に蓄熱材１０が加熱される。そして、温度ＴＨＳＭが発核温度ＴＲＸに到達することで、蓄熱材１０からの熱の放出が開始される。

ステップＳ２４に続いて、温度ＴＨＳＭが温度（ＴＲＸ＋α）よりも高いか否かが判定される（ステップＳ２６）。温度αについては既に説明した通りである。温度ＴＨＳＭが温度（ＴＲＸ＋α）よりも高い場合は、蓄熱材１０からの熱の放出が開始されていると判断できる。したがって、この場合は、ヒータ４０の稼働が停止される（ステップＳ２８）。そうでない場合は、ステップＳ２４に戻り、ヒータ４０が稼働される。

２．暖機促進制御による効果
図１２は、実施の形態２の暖機促進制御による効果を説明する図である。なお、図１２では、時刻ｔ７において発核条件Ｃ２が満たされていると判定されたと仮定する。図１２の実線は、発核温度ＴＲＸが温度ＴＲ５の場合の温度ＴＨＳＭの変化を示している。この実線で示すように、発核温度ＴＲＸが温度ＴＲ５の場合、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの間、ヒータ４０が稼働される。図１２の破線は、発核温度ＴＲＸが温度ＴＲ３の場合の温度ＴＨＳＭの変化を示している。この破線で示すように、発核温度ＴＲＸが温度ＴＲ３の場合、時刻ｔ７から時刻ｔ９までの間、ヒータ４０が稼働される。

図１２の実線および破線の何れの場合においても、温度ＴＨＳＭを短時間で上昇させることができる。そして、温度ＴＨＳＭが温度（ＴＲＸ＋α）よりも上昇したときには、蓄熱材１０から放出される熱を利用して、暖機対象の温度を目標暖機温度ＴＴまで上昇させることができる。以上のことから、実施の形態２の暖機促進制御によれば、温度ＴＨＳＭ＿Ｄが発核温度域ＴＲＲ内にあれば、温度ＴＨＳＭ＿Ｄに応じて発核温度ＴＲＸを設定することによって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。つまり、温度ＴＨＳＭ＿Ｄの温度に関係なく、蓄熱材１０から効率よく熱を取り出して暖機対象を暖機できる。

実施の形態３．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。なお、実施の形態３のシステムの構成は上記実施の形態１で説明したシステムの構成と共通する。そのため、システムの構成例の説明は省略する。

１．実施の形態３の制御の特徴
実施の形態１では、条件Ｃ１２（すなわち、現在時刻から遡った直近の過去において、温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高温に到達している）が成立しない場合、発核条件Ｃ１が満たされないと判定された。また、実施の形態２では、条件Ｃ１２と同一の条件Ｃ２２を用いた判定が行われた。

ただし、条件Ｃ１１の判定には温度ＴＨＳＭ＿Ｄ（つまり、発核条件の判定時の温度ＴＨＳＭ）が必要であるのに対し、条件Ｃ１２の判定には温度ＴＨＳＭ＿Ｄが不要である。すなわち、条件Ｃ１２の判定には温度ＴＨＳＭの履歴があれば十分である。したがって、条件Ｃ１２またはＣ２２（以下、「吸熱条件」と総称する。）の判定は、残りの条件Ｃ１１やＣ１３（または条件Ｃ２１やＣ２３）よりも前のタイミングで行うことができる。

ここで、暖機要求は、暖機対象の温度が下がり切っている場合に出されことが予想される。そして、暖機対象の稼働の停止後、一定の時間が経過している場合、暖機対象の温度が下がり切ることが予想される。これらの予想に基づき、実施の形態３では、暖機対象の稼働の停止の際に吸熱条件の判定を行う。

暖機対象の稼働の停止の際に吸熱条件の判定が済んでいれば、発核条件の判定に要する時間を短縮できると考えられる。ただし、吸熱条件が成立しないと判定された場合は、ＡＭＰの特性をそもそも活用できない。

そこで、実施の形態３では、暖機対象の稼働の停止の際に吸熱条件の判定結果が否定的なものである場合、蓄熱材１０の温度が吸熱温度ＴＡを上回るまでヒータ４０を強制的に稼働する。暖機対象がエンジン本体や排気触媒の場合には、エンジンの運転を強制的に継続させて、蓄熱材１０に熱を吸収させてもよい。

図１３は、実施の形態３において、コントローラ５０が実行する処理の流れを説明するフローチャートである。図１３に示す処理ルーチンは、コントローラ５０の稼働中、所定の制御周期で繰り返して実行される。

図１３に示すルーチンでは、先ず、暖機対象に対する停止要求があるか否かが判定される（ステップＳ３０）。停止要求があるか否かは、暖機対象の種類に応じて判定される。例えば、暖機対象がエンジン本体または排気触媒の場合、エンジン本体に対する停止要求があるか否かに基づいて、ステップＳ３０の判定が行われる。暖機対象がバッテリの場合、車両用暖機システムを含むシステム全体に対する停止要求があるか否かに基づいて、ステップＳ３０の判定が行われる。

ステップＳ３０において停止要求があると判定された場合、吸熱条件が成立するか否かが判定される（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の判定は、温度ＴＨＳＭの直近の履歴に基づいて行われる。吸熱条件が成立すると判定された場合、処理ルーチンが終了される。

吸熱条件が成立しないと判定された場合、ヒータ４０が稼働される（ステップＳ３４）。ヒータ４０が稼働されることで、直接的または間接的に蓄熱材１０が加熱される。

ステップＳ３４に続いて、温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高いか否かが判定される（ステップＳ３６）。温度ＴＨＳＭが吸熱温度ＴＡよりも高い場合は、蓄熱材１０に熱が吸収されたと判断できる。したがって、この場合は、ヒータ４０の稼働が停止される（ステップＳ３８）。そうでない場合は、ステップＳ３４に戻り、ヒータ４０が稼働される。

２．実施の形態３の制御による効果
実施の形態３の制御によれば、暖機対象の稼働の停止の際に、吸熱条件を成立させておくことができる。そのため、将来的な暖機要求がある場合において、吸熱条件が成立すると判定できる。したがって、残りの条件Ｃ１１やＣ１３（または条件Ｃ２１やＣ２３）の成立時に、蓄熱材１０から効率よく熱を取り出して暖機対象を暖機できる。

その他の実施の形態．
上記実施の形態に係る車両用暖機システムは、以下のように変形することもできる。

上記実施の形態１の暖機促進制御では、温度ＴＨＳＭが温度（ＴＲ１＋α）よりも高い場合にヒータ４０の稼働が停止された。また、上記実施の形態２の暖機促進制御では、温度ＴＨＳＭが温度（ＴＲＸ＋α）よりも高い場合にヒータ４０の稼働が停止された。しかしながら、このようなヒータ４０の稼働の停止を積極的に行わず、温度ＴＨＳＭが目標暖機温度ＴＴに到達するまでヒータ４０の稼働を続けてもよい。

１０ 蓄熱材
１２ 基材
１４ 冷媒
１６ 配管
２０ 暖機対象
３０ 温度センサ
４０ ヒータ
５０ コントローラ

Claims (5)

1. 車両に搭載される暖機対象と熱交換可能に配置された蓄熱材と、
   前記蓄熱材を加熱可能に配置されたヒータと、
   前記蓄熱材の温度を検出する温度センサと、
   前記ヒータの稼働を制御するコントローラと、
   を備える車両用暖機システムであって、
   前記蓄熱材は、前記蓄熱材の温度が所定の吸熱温度を上回るときに熱を吸収する特性と、吸収した熱を前記蓄熱材の温度の上昇中に放出する特性と、熱の吸収および放出の際に固体の状態を保つ特性と、を有し、
   前記コントローラは、
   前記暖機対象に対する暖機要求がある場合、前記温度センサによる前記蓄熱材の検出温度と、前記検出温度の履歴と、に基づいて、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かを判定し、
   前記蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定した場合、前記ヒータを稼働し、
   前記蓄熱材は、前記蓄熱材の粒子サイズが拡大するにつれて前記蓄熱材からの熱の放出が開始される発核温度が上昇する特性を更に有し、
   前記蓄熱材は、前記粒子サイズの異なる複数の蓄熱材を含み、
   前記コントローラは、
   前記蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かの判定において、前記粒子サイズに応じて設定した前記発核温度の候補の内から、前記検出温度よりも高く、尚且つ、前記検出温度との温度差が最も小さい発核温度を選定し、
   前記蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定した場合、前記検出温度が選定した発核温度を上回るまで前記ヒータを稼働する
   ことを特徴とする車両用暖機システム。
2. 前記コントローラは、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあるか否かの判定において、前記蓄熱材が熱を放出する状態にないと判定した場合、前記ヒータを稼働しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用暖機システム。
3. 前記コントローラは、前記ヒータの稼働の開始後、前記検出温度が、前記蓄熱材からの熱の放出が開始される発核温度よりも高く、尚且つ、前記暖機対象の目標暖機温度よりも低い温度まで上昇した場合に、前記ヒータの稼働を停止する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用暖機システム。
4. 前記コントローラは、所定の発核条件が満たされる場合に、前記蓄熱材が熱を放出する状態にあると判定し、
   前記発核条件は、前記検出温度の履歴に前記吸熱温度を上回る温度データが存在する場合に成立する吸熱条件を含み、
   前記コントローラは、
   前記暖機対象に対する停止要求がある場合、前記検出温度の履歴に基づいて、前記吸熱条件が成立するか否かを判定し、
   前記吸熱条件が成立しないと判定した場合、前記検出温度が前記吸熱温度を上回るまで前記ヒータを稼働する
   ことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の車両用暖機システム。
5. 前記蓄熱材が、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオールを含む
   ことを特徴とする請求項１乃至４何れか１項に記載の車両用暖機システム。

Images