JP7151684B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両制御装置に関する。

従来、空調用の冷媒と強電系機器を冷却する水冷用冷却水とを水冷コンデンサを介して熱交換させ、冷房時の排熱を低温冷却水回路系へ放熱する複合型の熱交換機が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４－１７３７４７号公報

上記特許文献１に記載された技術では、強電系機器の温度が上昇して強電系機器を冷却する冷却水の温度が高くなると、水冷コンデンサを介して行われる冷媒から冷却水への放熱が不十分になる。このため、冷媒の温度を十分に低下させることができず、冷房能力が低下する問題がある。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、空調用の冷媒から強電系機器の冷却水へ放熱するシステムにおいて、空調性能の低下を抑制することが可能な車両制御装置を提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）循環する冷却液により車両駆動用の電動機又は前記電動機の出力を制御するパワーコントロールユニットを冷却する冷却回路と、循環する車室空調用の冷媒の熱を前記冷却回路の前記冷却液に放熱する冷媒回路と、を有し、前記電動機の出力とエンジンの出力を併用して駆動される車両の制御装置であって、所定の条件が成立する場合に、冷却モードを通常制御モードから車室の冷房を優先する冷房優先制御モードに切り替える冷却モード切替部と、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替えられた場合に、前記電動機の出力を低下させ、前記エンジンの出力を増加させる車両制御部と、を備える、車両制御装置。

（２）前記通常制御モードでは、前記冷却回路に前記冷却液を循環させるウォーターポンプの出力を前記冷却液の温度に基づいて制御し、前記通常制御モードから空調優先制御モードに切り替わった場合は、前記冷却液の温度に関わらず前記ウォーターポンプの出力を所定の高値に制御するウォーターポンプ制御部を更に備える、上記（１）に記載の車両制御装置。

（３）前記冷却モード切替部は、前記冷媒回路の冷媒圧力が所定の閾値以上の場合に、前記冷却モードを前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替える、上記（１）又は（２）に記載の車両制御装置。

（４）前記冷却モード切替部は、前記冷媒回路の前記冷媒を圧送するコンプレッサの回転数が所定の閾値以上の場合に、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替える、上記（１）又は（２）に記載の車両制御装置。

（５）冷房のために車室内から取り除くべき熱量が大きくなるほど高くなる冷房負荷を判定する冷房負荷判定部を更に備え、前記冷却モード切替部は、前記冷房負荷判定部により前記冷房負荷が高いと判定された場合に、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替える、上記（１）又は（２）に記載の車両制御装置。

（６）前記冷房負荷判定部は、外気温度、車室内温度、通過する空気を前記冷媒により冷却するエバポレータの出口側の空気温度、前記エバポレータからヒータコアに供給される空気量を調整するエアミックスドアの開度、または前記エバポレータに空気を供給するブロアの風量に基づいて前記冷房負荷が高いか否かを判定する、上記（５）に記載の車両制御装置。

（７）前記エアミックスドアはその開度が大きいほど前記空気量が増加するように構成され、前記冷房負荷判定部は、前記外気温度が所定の閾値よりも高く、前記車室内温度が所定の閾値よりも高く、前記空気温度が所定の閾値よりも高く、前記開度が所定の閾値よりも小さく、前記風量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記冷房負荷が高いと判定する、上記（６）に記載の車両制御装置。

（８）前記冷却モード切替部は、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替えた後、所定の継続時間閾値が経過するまでは、前記冷房優先制御モードから前記通常制御モードへの切り替えを行わない、上記（１）～（７）のいずれかに記載の車両制御装置。

（９）前記車両制御部は、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替えられた時点で前記エンジンが停止している場合は、前記エンジンを始動させる、上記（１）～（８）のいずれかに記載の車両制御装置。

本開示によれば、空調用の冷媒から強電系機器の冷却水へ放熱するシステムにおいて、空調性能の低下を抑制することが可能な車載温調装置が提供される。

図１は、一つの実施形態に係る制御装置を搭載するハイブリッド車両（ＨＶ；Hybrid Vehicle ）を概略的に示す図である。 図２は、一つの実施形態に係る車載温調システムの構成を示す構成図である。 図３は、コントロールユニットのプロセッサの機能ブロックを示す模式図である。 図４は、本実施形態の車載温調システムを制御する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 図５は、図４のステップＳ１０６において、冷房負荷を判定する処理を示すフローチャートである。 図６は、図４のステップＳ１０８において、冷房優先制御モードと判定された場合の処理を示すフローチャートである。 図７は、図４のステップＳ１０７において、通常制御モードと判定された場合の処理を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態のヒートポンプシステムで行われる処理を示すフローチャートである。 図９は、冷媒圧超過によりモード切替を行う場合の処理を示すタイミングチャートである。 図１０は、空調オンによりモード切替を行う場合の処理を示すタイミングチャートである。 図１１は、冷房負荷判定によりモード切替を行う場合の処理を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜車両の構成＞
図１は、一つの実施形態に係る制御装置を搭載するハイブリッド車両（ＨＶ；Hybrid Vehicle ）２００を概略的に示す図である。図１に示したように、車両２００は、エンジン１２と、第１電動発電機１１２と、第２電動発電機１１４と、動力分割機構１１６と、を備える。加えて、車両２００は、第１電動発電機１１２及び第２電動発電機１１４に電気的に接続されたパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１１８と、ＰＣＵ１１８に電気的に接続されたバッテリ１２０と、車両側コネクタ１２２とを備える。

エンジン１２は、ガソリンや軽油といった燃料を機関の内部で燃焼させて、燃焼ガスの熱エネルギを機械的エネルギに変換する原動機である。エンジン１２の出力は、エンジン１２に供給する燃料や空気の量を調整することによって制御される。エンジン１２の出力軸（クランクシャフト）は機械的に動力分割機構１１６に連結されており、エンジン１２によって生成された動力は動力分割機構１１６に入力される。

第１電動発電機１１２は、その入出力軸が機械的に動力分割機構１１６に連結されると共に、ＰＣＵ１１８に電気的に接続されている。第１電動発電機１１２は、ＰＣＵ１１８から電力が供給されると、その電力によって駆動せしめられて動力分割機構１１６に動力を出力する。したがって、このとき第１電動発電機１１２は電動機として機能する。

一方、動力分割機構１１６から動力が第１電動発電機１１２に入力されると、第１電動発電機１１２は、その動力によって駆動せしめられて電力を生成する。生成された電力はＰＣＵ１１８を介してバッテリ１２０に供給され、バッテリ１２０の充電が行われる。したがって、このとき第１電動発電機１１２は発電機として機能する。なお、第１電動発電機１１２は、電動機としては機能しない発電機であってもよい。

第２電動発電機１１４は、その入出力軸が機械的に動力分割機構１１６に連結されると共に、ＰＣＵ１１８に電気的に接続されている。第２電動発電機１１４は、ＰＣＵ１１８から電力が供給されると、その電力によって駆動せしめられて動力分割機構１１６に動力を出力する。したがって、このとき第２電動発電機１１４は電動機として機能する。

一方、動力分割機構１１６から動力が第２電動発電機１１４に入力されると、第２電動発電機１１４は、その動力によって駆動せしめられて電力を生成する。生成された電力はＰＣＵ１１８を介してバッテリ１２０に供給され、バッテリ１２０の充電が行われる。したがって、このとき第２電動発電機１１４は発電機として機能する。なお、第２電動発電機１１４は、発電機としては機能しない電動機であってもよい。

動力分割機構１１６は、エンジン１２、第１電動発電機１１２及び第２電動発電機１１４に機械的に連結されている。加えて、動力分割機構１１６は、駆動軸１３２に連結されており、駆動軸１３２は差動歯車１３４を介して車輪１３６に連結される。特に本実施形態では、動力分割機構１１６は遊星歯車機構を備える。この遊星歯車機構では、例えば、サンギアが第１電動発電機１１２の入出力軸に連結され、プラネタリギアがエンジン１２の出力軸に連結され、リングギアが第２電動発電機１１４の入出力軸に連結される。

動力分割機構１１６は、動力分割機構１１６に連結されたエンジン１２、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４及び駆動軸１３２のうちの何れか一つから動力分割機構１１６に入力された動力を、これらのうちの少なくとも一つの構成要素に出力することができるように構成される。したがって、例えば、エンジン１２から動力分割機構１１６に動力が入力されると、この動力は第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４及び駆動軸１３２のうちの少なくとも何れか一つに出力される。同様に、第１電動発電機１１２から動力分割機構１１６に動力が入力されると、この動力はエンジン１２、第２電動発電機１１４及び駆動軸１３２のうちの少なくともいずれか一つに出力される。加えて、第２電動発電機１１４から動力分割機構１１６に動力が入力されると、この動力はエンジン１２、第１電動発電機１１２及び駆動軸１３２のうちの少なくともいずれか一つに出力される。

ＰＣＵ１１８は、インバータやＤＣＤＣコンバータ等を備え、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４及びバッテリ１２０に電気的に接続される。ＰＣＵ１１８は、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４及びバッテリ１２０の制御を行うと共に、バッテリ１２０からこれら電動発電機１１２、１１４に供給される電力の変換や、電動発電機１１２、１１４からバッテリ１２０へ供給される電力の変換を行う。

バッテリ１２０は、ＰＣＵ１１８に電気的に接続されると共に、蓄電を行う。第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４が動力分割機構１１６から入力される動力によって駆動されると、ＰＣＵ１１８を介してバッテリ１２０への充電が行われる。一方、第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１３が動力分割機構１１６へ動力を出力するときには、バッテリ１２０からＰＣＵ１１８を介して第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１３へ電力が供給される。

車両側コネクタ１２２は、外部電源１７０と接続するためのコネクタである。車両側コネクタ１２２は、ＰＣＵ１１８に電気的に接続されている。また、車両側コネクタ１２２は、外部電源１７０に電気的に接続された外部コネクタ１７２と接続することができるように構成される。車両側コネクタ１２２が外部コネクタ１７２に接続されると、外部電源１７０からこれら車両側コネクタ１２２及び外部コネクタ１７２並びにＰＣＵ１１８を介してバッテリ１２０に電力が供給される。したがって、車両２００は、外部電源１７０によってバッテリ１２０へ充電することができるように構成されている。

このように構成された車両２００では、エンジン１２によって得られた動力の一部又は全部を第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４に入力すると、第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４によって発電を行うことができる。斯かる発電によって得られた電力は、ＰＣＵ１１８を介してバッテリ１２０に充電されたり、第１電動発電機１１２及び第２電動発電機１１４のうち発電が行われていない方の電動発電機に供給されたりする。したがって、車両２００は、エンジン１２の出力によって発電された電力をバッテリ１２０に充電することができるように構成されている。また、エンジン１２によって得られた動力の一部又は全部を駆動軸１３２に入力すると、この動力によって車輪１３６を回転させることができる。

また、車両２００は、バッテリ１２０から供給される電力によって第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４を駆動することができるように構成されている。第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４の駆動によって得られた動力は、エンジン１２に入力されることができる。したがって、このような動力により停止しているエンジン１２を始動させることができる。また、第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４の駆動によって得られた動力を駆動軸１３２に入力すると、この動力によって車輪１３６を回転させることができる。

なお、図１では、２つの電動発電機１１２、１１４が車両２００に備えられた例を示したが、１つの電動発電機が車両２００に備えられていてもよい。

＜車両の駆動＞
次に、車両２００の駆動について説明する。車両２００の駆動を行うに当たっては、大きく分けて３つの駆動状態がある。第１の駆動状態は、エンジン１２が停止していて第１電動発電機１１２及び第２電動発電機１１４の一方又は両方からの動力を駆動軸１３２に出力する駆動状態である。したがって、この第１の駆動状態では、電動発電機１１２、１１４のみによって車両２００の駆動が行われる。この第１の駆動状態では、バッテリ１２０への充電は行われず、バッテリ１２０から電動発電機１１２、１１４へ電力供給が行われる。

第２の駆動状態は、エンジン１２が運転されていてエンジン１２によって得られる動力の一部が駆動軸１３２に出力され、残りが第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４に出力されている駆動状態である。エンジン１２からの動力が入力された電動発電機１１２、１１４では発電が行われ、よってバッテリ１２０の充電が行われる。この第２の駆動状態では、基本的にエンジン１２によって車両２００の駆動が行われると共に第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４によって発電が行われる。なお、この第２の駆動状態では、発電を行っていない方の電動発電機１１２、１１４によって動力が駆動軸１３２に出力されてもよい。

第３の駆動状態は、エンジン１２が運転されていてエンジン１２によって得られる動力及び第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４によって得られる動力が駆動軸１３２に出力されている駆動状態である。したがって、この第３の駆動状態では、エンジン１２及び電動発電機１１２、１１４によって車両２００の駆動が行われる。この第３の駆動状態では、バッテリ１２０への充電は行われず、バッテリ１２０から電動発電機１１２、１１４へ電力供給が行われる。

また、本実施形態では、車両２００は、通常駆動モードとエンジン高出力モードとの２つの駆動モードにて駆動される。通常駆動モードでは、車両２００の駆動状態及び各駆動状態におけるエンジン１２及び電動発電機１１２、１１４の出力は、例えば、車両２００に対する駆動負荷（例えば、アクセルペダルの踏込み量に比例する負荷）及びバッテリ１２０の充電率（ＳＯＣ）に基づいて設定される。

また、一方、エンジン高出力モードでは、通常駆動モードに対して、第１電動発電機１１２及び第２電動発電機１１４の出力が低下され、その分だけエンジン１２の出力が増大される。この結果、車両２００に対する駆動負荷及びバッテリ１２０のＳＯＣが同一であれば、エンジン高出力モードでも通常駆動モードでも、車両２００から出力される駆動力は等しくなる。その一方で、エンジン高出力モードでは、通常駆動モードに対して、車両２００から出力される駆動力におけるエンジン１２の出力の割合が大きくなる。

＜車載温調システムの構成＞
次に、図２を参照して、一つの実施形態に係る車載温調システム１００の構成について説明する。車載温調システム１００は、図１のハイブリッド車両２００に搭載される。より具体的には、車載温調システム１００は、エンジン１２の他に第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４、ＰＣＵ１１８など車載機器としての強電系機器（高電圧系部品）を備える車両２００に搭載される。

図２は、車載温調システム１００を概略的に示す構成図である。車載温調システム１００は、高温冷却水回路１０、低温冷却水回路２０、冷媒回路３０、コントロールユニット４０、操作パネル５０、空調ユニット７０を有して構成されている。

高温冷却水回路１０は、内燃機関系を冷却する冷却水が循環する回路である。高温冷却水回路１０は、車両の駆動源となる水冷式のエンジン１２、エンジン１２を冷却した冷却水の熱を車両の外部の空気（外気）に移動させるための高温ラジエータ１４、高温冷却水回路１０内の冷却水を循環させるためのウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）１６、を含む。高温冷却水回路１０では、これらの構成部品を通って冷却水が循環する。

エンジン１２は燃料の燃焼に伴って高温になる。エンジン１２を冷却する高温冷却水回路１０に冷却水を流通させることにより、エンジン１２が過剰に昇温することが抑制される。

高温ラジエータ１４は、高温冷却水回路１０内を循環する冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。ウォーターポンプ１６は、エンジン１２の駆動力によって駆動され、高温冷却水回路１０内を循環する冷却水を圧送する。なお、ウォーターポンプ１６は、後述する電動ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２６と同様に、電動式のポンプであってもよい。

低温冷却水回路２０は、電気機器２２を冷却する冷却水が循環する回路である。電気機器２２は、上述した第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４、ＰＣＵ１１８を含む。低温冷却水回路２０は、これらの電気機器２２、冷却水の熱を外気に移動するための低温ラジエータ２４、冷却水を循環させるための電動ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２６、冷媒回路３０の冷媒の熱を低温冷却水回路２０の冷却水に移動させるための水冷コンデンサ２８、低温冷却水回路２０の冷却水温をモニタするための水温センサ２９、を含む。なお、低温冷却水回路２０は、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４、ＰＣＵ１１８のうち、少なくともいずれか１つを冷却するものであってもよい。

低温冷却水回路２０では、これらの構成部品を通って冷却水が循環する。なお、冷却水は低温冷却水回路２０内を循環する熱媒体の一例であり、冷却水の代わりに任意の他の熱媒体が用いられてもよい。

電気機器２２に含まれる第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４は、水冷式であり、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の熱は低温冷却水回路２０の冷却水に移送される。なお、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４は油冷式であってもよい。油冷式の場合、油回路を介して第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の熱が低温冷却水回路２０の冷却水に移送される。

また、電気機器２２に含まれるＰＣＵ１１８は水冷式であり、ＰＣＵ１１８の熱は低温冷却水回路２０の冷却水に移送される。ＰＣＵ１１８は油冷式であってもよく、その場合、油回路を介してＰＣＵ１１８の熱が低温冷却水回路２０の冷却水に移送される。なお、電動発電機とＰＣＵ１１８のいずれか一方のみが水冷式であってもよい。

電動ウォーターポンプ２６は、低温冷却水回路２０内を循環する冷却水を圧送する。電動ウォーターポンプ２６は、電動式であり、電動ウォーターポンプ２６への供給電力が調整されることによりその吐出容量が無段階に変化せしめられるように構成される。

低温ラジエータ２４は、低温冷却水回路２０内を循環する冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。低温ラジエータ２４は、冷却水から外気への放熱を行うように構成される。

冷媒回路３０は、空調用の冷媒が循環する回路である。冷媒回路３０は、空調用の冷媒を加圧し、昇温させるためのコンプレッサ３２、冷媒の熱を低温冷却水回路２０の冷却水に移動させるための水冷コンデンサ２８、冷媒を減圧し、降温させるための膨張弁３４、周囲の熱を冷媒に移動させるためのエバポレータ３６、冷媒回路３０の高圧側の冷媒圧力を検出する冷媒圧センサ３８、を含む。冷媒回路３０では、これらの構成部品を通って冷媒が循環することで冷凍サイクルが実現される。冷媒には、例えば、ハイドロフルオロカーボン（例えば、ＨＦＣ－１３４ａ）等、一般的に冷凍サイクルで冷媒として用いられる任意の物質が用いられる。

コンプレッサ３２は、冷媒を圧縮する圧縮機として機能する。本実施形態では、コンプレッサ３２は、電動式であり、コンプレッサ３２への供給電力が調整されることによりその吐出容量が無段階に変化せしめられるように構成される。コンプレッサ３２では、エバポレータ３６から流出した低温・低圧であって主にガス状である冷媒が、断熱的に圧縮されることにより、高温・高圧であって主にガス状である冷媒に変化せしめられる。

水冷コンデンサ２８は、冷媒配管２８ａと冷却水配管２８ｂとを備える。水冷コンデンサ２８は、冷媒から、低温冷却水回路２０の冷却水に熱を放出させて冷媒を凝縮させる熱交換器として機能する。本実施形態では、水冷コンデンサ２８は、冷媒配管２８ａを流れる冷媒回路３０の冷媒と冷却水配管２８ｂを流れる低温冷却水回路２０の冷却水との間で熱交換を行い、冷媒からこの冷却水へ熱を移動させる。水冷コンデンサ２８の冷媒配管２８ａは、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、水冷コンデンサ２８の冷媒配管２８ａでは、コンプレッサ３２から流出した高温・高圧であって主にガス状である冷媒が、等圧的に冷却されることにより、高温・高圧の主に液状の冷媒に変化せしめられる。

膨張弁３４は、冷媒を膨張させる膨張器として機能する。膨張弁３４は、細径の通路を備えると共に、この細径の通路から冷媒を噴霧することで冷媒の圧力を急激に低下させる。膨張弁３４は、水冷コンデンサ２８から供給された液状の冷媒を、エバポレータ３６内に霧状に噴霧する。膨張弁３４では、水冷コンデンサ２８から流出した高温・高圧の液状の冷媒が、減圧されて部分的に気化することにより、低温・低圧の霧状の冷媒に変化せしめられる。なお、膨張弁は、過熱度（スーパーヒート）が固定された機械式の膨張弁であってもよいし、過熱度を調整可能な電気式の膨張弁であってもよい。また、冷媒を膨張させて減圧させることができれば、膨張器として、膨張弁３４の代わりに例えばエジェクタ等の他の装置が用いられてもよい。

エバポレータ３６は、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。具体的には、エバポレータ３６は、エバポレータ３６周りの空気から冷媒へ吸熱させ、冷媒を蒸発させる。したがって、エバポレータ３６では、膨張弁３４から流出した低温・低圧の霧状の冷媒が、蒸発することにより、低温・低圧のガス状の冷媒に変化せしめられる。この結果、空調ユニット７０のエバポレータ３６周りの送風ダクト７１内を流れる空気が冷却せしめられ、車室内の冷房を行うことができる。

空調ユニット７０は、冷媒回路３０のエバポレータ３６と、送風ダクト７１と、この送風ダクト７１内において車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機７９と、エバポレータ３６を通過した空気を加熱するヒータコア７５と、を含む。

送風ダクト７１は、例えば車室内の前方側に配設され、その送風ダクト７１の空気の流れ方向の上流側には、車室内空気を取り入れる内気吸込口７２、および車室外空気を取り入れる外気吸込口７３が形成されている。そして、内気吸込口７２および外気吸込口７３の空気通路側には、内外気切替ドア７４が回転自在に支持されている。この内外気切替ドア７４は、駆動手段（図示省略）により、吸込口モードを、外気導入モードまたは内気循環モード等に切換えるように構成されている。

送風ダクト７１内の遠心式送風機７９は、送風ダクト７１の空気の流れ方向の上流側に配置された遠心式ファン７７、およびこの遠心式ファン７７を回転駆動するブロアモータ７８等を有している。

送風ダクト７１の空気の流れ方向において、遠心式送風機７９の下流にはエバポレータ３６が配置され、エバポレータ３６の更に下流にはヒータコア７５が配置されている。ヒータコア７５の近傍には、ヒータコア７５を通過する空気量とヒータコア７５を迂回する空気量とを調節して車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整するエアミックスドア７６が設けられている。エアミックスドア７６の開度が大きくなると、ヒータコア７５を通過する空気量が増加する。エバポレータ３６を通過した空気を加熱するため、ヒータコア７５には例えば高温冷却水回路１０の冷却水が供給されている。

また、送風ダクト７１の空気の流れ方向の更に下流側には、図示しない複数の吹出口（例えばいわゆるデフロスタ吹出口、フェイス吹出口、フット吹出口等）が形成されている。これらの吹出口を介して、送風ダクト７１内の空気が車室内に供給される。

車載温調システム１００は、温度センサとして、水温センサ２９に加えて、外気温度を検出する外気温センサ６０、車室内温度を検出する車室内温度センサ６２、およびエバポレータ３６出口の空気の温度を検出する出口温度センサ６４を有する。

操作パネル５０は、車両の乗員であるドライバ等によって操作されるパネルであり、エアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ、風量スイッチ、内外気切替スイッチ、吹出モードスイッチ等を有する。エアコンスイッチは、エアコンのオン／オフを切り替えるスイッチである。風量スイッチは、ブロアモータ７８のオン／オフおよびブロア風量を設定するスイッチである。内外気切替スイッチは、内外気切替ドア７４の駆動により外気導入モード、内気循環モードを切り替えるためのスイッチである。吹出モードスイッチは、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口、フット吹出口等の吹出口を切り替えるためのスイッチである。

コントロールユニット４０は、車載温調システム１００の全体を制御する構成要素であり、車両制御装置の一例である。コントロールユニット４０は、コンプレッサ３２の回転速度、各センサ値または操作パネル５０のスイッチ信号等に基づいて、エンジン１２および電気機器２２の電動発電機の出力を調整する。また、コントロールユニット４０は、コンプレッサ３２の回転速度、各センサ値または操作パネル５０のスイッチ信号等に基づいて、低温冷却水回路２０の電動ウォーターポンプ２６の出力を調整する。

コントロールユニット４０は、プロセッサと、メモリと、通信インターフェースとを有する。プロセッサは、１個または複数個のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサは、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。メモリは、記憶部の一例であり、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。通信インターフェースは、通信部の一例であり、コントロールユニット４０を車内ネットワークに接続するためのインターフェース回路を有する。

＜車両制御装置の構成＞
図３は、コントロールユニット４０のプロセッサの機能ブロックを示す模式図である。コントロールユニット４０のプロセッサは、冷却モード切替部４２、冷房負荷判定部４３、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）制御部４４、車両制御部４６、を有している。プロセッサが有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。つまり、プロセッサの機能ブロックは、プロセッサとこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成される。また、そのプログラムは、コントロールユニット４０が備えるメモリまたは外部から接続される記録媒体に記録される。あるいは、プロセッサが有するこれらの各部は、プロセッサに設けられる専用の演算回路であってもよい。

冷却モード切替部４２は、後述する図４の処理に基づき冷却モードを決定し、冷却モードを通常制御モードと冷房優先制御モードのいずれかに設定する。冷却モード切替部４２は、冷媒回路３０の冷媒圧、冷媒回路３０のコンプレッサ３２の回転速度、または冷房負荷に基づいて、冷却モードを決定し、冷却モードを切り替える。

冷房負荷判定部４３は、車室内を冷房する際の冷房負荷を判定する。冷房負荷は、冷房のために車室内から取り除くべき熱量に応じて変化し、この熱量が大きいほど冷房負荷は高くなる。冷房負荷判定部４３は、後述する図５の処理に基づき、外気温度、車室内温度、エバポレータ３６出口の空気の温度、エアミックスドア７６の開度、ブロアモータ７８による風量に基づいて冷房負荷を判定する。ウォーターポンプ制御部４４は、冷却モードに基づいて電動ウォーターポンプ２６を制御する。車両制御部４６は、冷却モードに基づいて、電気機器（第１電動発電機１１２又は第２電動発電機１１４）の出力と、エンジン１２の出力を制御する。

＜車両制御装置の制御＞
本実施形態に係る車載温調システム１００では、エンジン１２を冷却する高温冷却水回路１０と、電気機器２２を冷却する低温冷却水回路２０とが各々独立した水冷回路として構成されている。そして、電気機器２２を冷却する低温冷却水回路２０と、車室内の空調用の冷媒回路３０とが水冷コンデンサ２８を介して熱交換可能とされ、電気機器２２と水冷コンデンサ２８に共通の冷却水が循環している。このため、水冷コンデンサ２８を介して、冷媒回路３０の冷媒により車室内を冷房した際の排熱が低温冷却水回路２０の冷却水に放熱されるため、冷媒回路３０の冷媒が冷却される。

一方、低温冷却水回路２０の冷却水の温度が高くなると、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足してしまい、冷媒の冷却が不十分となるため、エバポレータ３６による車室内の冷房の能力が低下する可能性がある。このため、本実施形態では、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる場合に、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力を低下させることで、低温冷却水回路２０の熱源である強電系機器等の電気機器２２の発熱量を減らし、一方でエンジン１２の出力を増加させる。

具体的には、コントロールユニット４０は、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる場合に、冷却モードを通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替える。なお、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる場合とは、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足している場合と、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足すると予測される場合の双方を含む。

通常制御モードでは、通常駆動モードで車両２００が駆動される。冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替わると、駆動モードが通常駆動モードからエンジン高出力モードに切り替えられる。したがって、それまでエンジン１２が作動していない場合は、エンジン１２が始動される。また、それまでエンジン１２が作動していた場合には、エンジン１２の出力が増加される。加えて、駆動モードがエンジン高出力モードに切り替えられると、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力が低下される。

すなわち、エンジン高出力モードでは、低温冷却水回路２０が冷却する電気機器２２に含まれる、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力が抑制され、よって第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４、ＰＣＵ１１８等の強電系機器の発熱量が減らされる。その一方で、エンジン１２の出力が増加され、よって車両２００の駆動力は維持される。エンジン高出力モードでは、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４による車両２００の駆動が停止され、エンジン１２の出力のみで車両２００が駆動されてもよい。

このような制御を行うことで、低温冷却水回路２０の冷却水の温度上昇を抑制することができ、水冷コンデンサ２８から低温冷却水回路２０への放熱余裕を確保することができるため、冷媒温度を確実に低下させることが可能となり、冷房能力が低下してしまうことを抑制できる。また、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力抑制分は、エンジン１２の出力増加で補うことができるため、車両２００の全体としての出力低下は抑えられる。

また、コントロールユニット４０は、冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替わると、電動ウォーターポンプ２６の出力を増大させる。これにより、低温冷却水回路２０を循環する冷却水の流量が増加し、低温ラジエータ２４において、冷却水と車両外部の空気との間で熱交換される熱量が増加するため、低温冷却水回路２０の冷却水温が低下する。したがって、水冷コンデンサ２８から低温冷却水回路２０への放熱余裕を確保することができ、冷房能力が低下してしまうことを抑制できる。

図４は、本実施形態の車載温調システム１００を制御する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図４に示すメイン制御において、コントロールユニット４０の冷却モード切替部４２は、冷媒圧力が上限値である所定の閾値以上の場合、コンプレッサ３２の回転速度が上限値である所定の閾値以上の場合、または冷房負荷が高い場合は、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれると判定し、通常制御モードから冷房優先制御モードへ切り替える。なお、初回判定時は通常制御モードとする。

図４に示した制御ルーチンは、冷却モード切替部４２によって一定時間間隔毎に実行される。先ず、初回のルーチンであるか否かを判定し（ステップＳ１０１）、初回のルーチンであると判定された場合はステップＳ１０７へ進み、冷却モードを通常制御モードに設定する。また、初回のルーチンでないと判定された場合は、前回のルーチンで決定された冷却モードが通常制御モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２で前回のルーチンで決定された冷却モードが通常制御モードであると判定された場合は、冷媒圧センサ３８が検出した冷媒圧力が所定の閾値未満であるか否かを判定し（ステップＳ１０３）、冷媒圧力が所定の閾値未満の場合はコンプレッサ３２の回転速度が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。なお、コンプレッサ３２の回転速度は、車室内に強い冷房が必要なほど高く設定され、車室内の冷房が不要なときにはゼロに設定される。

ステップＳ１０５でコンプレッサ３２の回転速度が所定の閾値未満であると判定された場合は、冷房負荷が低い（Ｌｏｗ）か否かを判定し（ステップＳ１０６）、冷房負荷が低いと判定された場合は通常制御モードとする（ステップＳ１０７）。

なお、ステップＳ１０３、ステップＳ１０５で使用される各閾値は、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる境界値であり、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱量と、冷媒圧力またはコンプレッサ回転数との関係から、例えば実験等により予め求められている。

一方、ステップＳ１０３で冷媒圧力が所定の閾値以上であると判定された場合、ステップＳ１０５でコンプレッサ３２の回転速度が所定の閾値以上であると判定された場合、またはステップＳ１０６で冷房負荷が高いと判定された場合は、冷却モードを冷房優先制御モードに設定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０７、ステップＳ１０８の後は、処理を終了する。

ところで、冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替えられると、車両２００の駆動モードが通常駆動モードからエンジン高出力モードに切り替えられる。したがって、冷却モードが切り替えられる前にエンジン１２が停止されている場合には、冷却モードの切り替えにともなってエンジンが始動される。その後、冷却モードが冷房優先制御モードから通常制御モードに戻されると、エンジン１２が停止されることになる。このような状態で再び冷却モードが冷房優先制御モードに切り替わると、エンジン１２は再び始動される。このような状態が短時間のうちに繰り返されると、エンジン１２の始動、停止が短時間かつ高頻度で実施されてしまう場合がある。これを抑制するため、図４の処理では、冷房優先制御モードの継続時間最小値を設定し、冷房優先制御モードの継続時間が継続時間最小値以下の場合は、冷房優先制御モードを継続させる。これにより、エンジン１２の始動、停止が短時間かつ高頻度で行われることが抑制される。

具体的には、図４のステップＳ１０２において、前回ルーチンで決定された冷却モードが冷房優先制御モードであると判定された場合は、冷房優先制御モードの継続時間が所定の閾値（継続時間閾値）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４で冷房優先制御モード継続時間が所定の閾値を超えていると判定された場合はステップＳ１０３以降の処理へ進む。一方、ステップＳ１０４で冷房優先制御モード継続時間が所定の閾値以下の場合は、冷房優先制御モードを継続する（ステップＳ１０８）。これにより、冷却モードが冷房優先制御モードに切り替わった後は、冷房優先制御モード継続時間が所定の閾値を超えるまでの間は、冷房優先制御モードから通常制御モードへ切り替わることなく、冷房優先制御モードが継続される。

以上のように、冷却モード切替部４２は、冷媒圧が閾値以上の場合、あるいはコンプレッサ３２の回転速度が閾値以上の場合、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれるため、冷却モードを冷房優先制御モードに設定する。

冷媒圧力が閾値以上の場合、あるいはコンプレッサ３２の回転速度が閾値以上の場合は、コンプレッサ３２が高い出力で稼働している状態であり、冷媒回路３０を圧送される冷媒の流量が多くなり、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱量が多くなる。したがって、低温冷却水回路２０の冷却水温が上昇し、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる。また、電気機器２２から低温冷却水回路２０への放熱量が多い場合も、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる。このため、冷却モード切替部４２は、冷媒圧力が閾値以上の場合、あるいはコンプレッサ３２の回転速度が閾値以上の場合は、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれると判定し、冷却モードを冷房優先制御モードに設定する。

一方、冷媒圧が閾値未満の場合、あるいはコンプレッサ３２の回転速度が閾値未満の場合であっても、車室内の温度が高い場合など、冷房負荷が高い場合は、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる。

このため、冷却モード切替部４２は、冷媒圧力、またはコンプレッサ２の回転速度に基づく判定に加えて、冷房負荷に基づく判定を行い、冷房負荷が高い場合は、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれると判定し、冷却モードを冷房優先制御モードに設定する。

冷房負荷が高いか否かの判定は、冷房負荷判定部４３が行う。冷房負荷判定部４３は、車室内から取り除くべき熱量としての冷房負荷を直接的に求めるのではなく、外気温度などの環境条件、あるいはブロア風量などの乗員の操作情報から冷房負荷を判定する。より詳細には、冷房負荷判定部４３は、後述する図５の処理により、冷房負荷が高くて強い冷房が必要な状態であるか（冷房負荷＝Ｈｉｇｈ）、あるいは冷房負荷が低くて冷房がそれほど必要でない状態であるか（冷房負荷＝Ｌｏｗ）を判定する。冷却モード切替部４２は、冷房負荷判定部４３による判定結果に基づき、冷房負荷が高い場合は、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足すると予測し、冷却モードを冷房優先制御モードに設定する。

なお、図４に示した処理は一例であり、冷却モード切替部４２は、他の判断基準を用いて通常制御モード、冷房優先制御モードのいずれであるかを決定してもよい。例えば、冷却モード切替部４２は、低温冷却水回路２０内の冷却水温に基づいて、冷却水温が所定の閾値以上の場合に、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれると判定し、通常制御モードから冷房優先制御モードへ切り替えるようにしてもよい。また、冷却モード切替部４２は、コンプレッサ３２の消費電力に基づいて、消費電力が所定の閾値以上の場合に、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれると判定し、通常制御モードから冷房優先制御モードへ切り替えるようにしてもよい。

図５は、図４のステップＳ１０６において実行される、冷房負荷を判定する処理を示すフローチャートである。図５に示した制御ルーチンは、冷房負荷判定部４３により一定時間間隔毎に実行される。先ず、外気温センサ６０の検出値から、外気温度が所定の閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、外気温度が所定の閾値を超えていると判定された場合は、車室内温度センサ６２の検出値から、車室内温度（内気温度）が所定の閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

ステップＳ２０２で車室内温度が所定の閾値を超えていると判定された場合は、出口温度センサ６４の検出値から、エバポレータ３６出口の空気温度が所定の閾値を超えているか否かを判定し（ステップＳ２０３）、エバポレータ３６の出口温度が所定の閾値を超えていると判定された場合はエアミックスドア７６の開度が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０４でエアミックスドア７６の開度が所定の閾値未満であると判定された場合は、操作パネル５０の風量スイッチの操作状態に基づき、遠心式送風機７９のブロアモータ７８による風量（ブロア風量）が所定の閾値を超えているか否かを判定し（ステップＳ２０５）、ブロア風量が所定の閾値を超えていると判定された場合は冷房負荷が高い（Ｈｉｇｈ）と判定する（ステップＳ２０６）。

一方、ステップＳ２０１～Ｓ２０５のいずれかの条件が成立しない場合は、冷房負荷が低い（Ｌｏｗ）と判定する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０６，ステップＳ２０７の後は処理を終了する。

なお、ステップＳ２０１～Ｓ２０５で使用される各閾値は、冷房負荷と、外気温度、車室内温度、エバポレータ出口の空気温度、エアミックスドア開度、またはブロア風量との関係から、例えば実験等により予め求められている。

以上のように、図５の処理によれば、外気温度、車室内温度、エバポレータ３６の出口温度、エアミックスドア７６の開度、遠心式送風機７９のブロアモータ７８によるブロア風量に基づいて、冷房負荷が判定される。

外気温度が所定の閾値を超えている状態は、例えば真夏の日中を走行する場合など、外気温が非常に高い場合に相当する。また、外気温度が所定の閾値を超えており、且つ車室内温度が所定の閾値を超えている場合は、冷房が十分に効いていない状態に相当する。また、エバポレータ３６出口の空気温度が所定の閾値を超えている場合は、送風ダクト７１内を流れる空気がエバポレータ３６によって十分に冷却されていない状態である。したがって、外気温度が所定の閾値を超えている場合、車室内温度が所定の閾値を超えている場合、エバポレータ３６出口の空気温度が所定の閾値を超えている場合は、冷房負荷が高くいことが推測される。

また、エアミックスドア７６の開度が所定の閾値よりも小さい場合は、ヒータコア７５を通過する空気の量が抑えられており、エバポレータ３６により冷却された空気の多くがヒータコア７５を迂回しており、エバポレータ３６により冷却された空気が車室内に直接導入されている状態である。一方、エアミックスドア７６の開度が所定の閾値以上の場合は、より多くの空気がヒータコア７５を通過しており、エバポレータ３６により冷却された空気をヒータコア７５の熱により昇温して車室内の温度調節が行われている状態である。したがって、エアミックスドア７６の開度が所定の閾値よりも小さい場合は冷房負荷が高く、エアミックスドア７６の開度が所定の閾値以上の場合は冷房負荷が低いことが推測される。更に、ブロア風量が所定の閾値を超えている場合は、車室内により多くの冷気を導入しようとしている状態である。したがって、ブロア風量が所定の閾値を超えている場合は、冷房負荷が高いことが推測される。

したがって、図５のステップＳ２０２～Ｓ２０５の全ての条件を満たす場合は、冷房負荷が高いことが推定される。このため、コントロールユニット４０の冷房負荷判定部４３は、図５の処理により、ステップＳ２０１～Ｓ２０５の全ての条件が成立する場合、冷房負荷が高いと判定する。そして、冷却モード切替部４２は、図４の処理により、冷媒圧力、またはコンプレッサ回転速度が通常制御モードから冷房優先制御モードへ切り替わる条件を満たしていない場合であっても、冷房負荷が高い場合は、冷却モードを通常制御モードから冷房優先制御モードへ切り替える。

なお、図５に示した処理は一例であり、冷房負荷判定部４３は、ステップＳ２０１～Ｓ２０５のいずれか一つ又はそれ以上の条件が成立する場合に冷房負荷が高いと判定してもよい。また、冷房負荷判定部４３は、他の判断基準を用いて冷房負荷を判定してもよい。例えば、車外の日射量が多いほど冷房負荷は高くなり、車室内の乗員の数が多いほど冷房負荷は高くなる。したがって、冷房負荷判定部４３は、これらのパラメータによる判定に基づいて、あるいはこれらのパラメータによる判定を図５の処理に加えて、冷房負荷を判定してもよい。

図６は、図４のステップＳ１０８において、冷房優先制御モードと判定された場合の処理を示すフローチャートである。冷房優先制御モードと判定された場合、図６のステップＳ３０１において、コントロールユニット４０のウォーターポンプ制御部４４は、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を高い値（Ｈｉｇｈ）に設定するよう指示を出す。次いで、ステップＳ３０２において、コントロールユニット４０の車両制御部４６は、駆動モードをエンジン高出力モードに設定する。電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を高くすることで、電動ウォーターポンプ２６の出力が増大し、低温冷却水回路２０を循環する冷却水の流量が増加する。これにより、低温ラジエータ２４において、冷却水と車両外部の空気との間で熱交換される熱量が増加するため、低温冷却水回路２０の冷却水温が低下する。また、駆動モードがエンジン高出力モードに設定されることで、エンジン１２の出力が増加し、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力が減少する。従って、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４、ＰＣＵ１１８等の電気機器２２０からの排熱が減少するため、低温冷却水回路２０の冷却水温が低下する。

そして、低温冷却水回路２０の冷却水温が低下することで、水冷コンデンサ２８を介した冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が十分に行われるようになり、冷房能力が低下することを抑制することができる。

図７は、図４のステップＳ１０７において、通常制御モードと判定された場合の処理を示すフローチャートである。図７の処理は、コントロールユニット４０のウォーターポンプ制御部４４により行われる。通常制御モードと判定された場合、ウォーターポンプ制御部４４は、低温冷却水回路２０の冷却水温に応じて必要最小限の出力で電動ウォーターポンプ２６を駆動する。

通常制御モードでは、先ず水温センサ２９が検出した低温冷却水回路２０の冷却水温が取得される（ステップＳ４０１）。次に、コントロールユニット４０のウォーターポンプ制御部４４は、ステップＳ４０１で取得した冷却水温に応じた、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を算出する（ステップＳ４０２）。次に、ウォーターポンプ制御部４４は、ステップＳ４０２で算出したデューティ比で電動ウォーターポンプ２６を駆動するため、電動ウォーターポンプ２６の制御系へデューティ比を指示する（ステップＳ４０３）。次に、コントロールユニット４０の車両制御部４６は、駆動モードを通常駆動モードに設定する。

図８は、図７のステップＳ４０２において、冷却水温に基づいて電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を算出する際に用いるマップの例を示す模式図である。図８に示すように、水温センサ２９が検出した冷却水温が所定範囲Ｒ１内であれば、デューティ比は低い値（Ｌｏｗ）に設定される。また、水温センサ２９が検出した冷却水温が所定範囲Ｒ１外であり、且つ所定範囲Ｒ２内であれば、デューティ比は中程度の値（Ｍｉｄ）に設定される。また、水温センサ２９が検出した冷却水温が所定範囲Ｒ２外であれば、デューティ比は高い値（Ｈｉｇｈ）に設定される。ここで、冷却水温が所定範囲Ｒ１内であれば、冷却水温は適正であり、冷却水温が所定範囲Ｒ１から離れるほど冷却水温は適正でなくなる。

図８に示すマップによれば、冷却水温が所定範囲Ｒ１内である場合は、冷却水温が適正であるため、デューティ比が低く設定され、電動ウォーターポンプ２６の出力は最小限に抑えられる。

一方、冷却水温が所定範囲Ｒ１でない場合は、冷却水温が適正でないため、冷却水温が所定範囲Ｒ１から離れるほどデューティ比が高く設定され、電動ウォーターポンプ２６の出力は増加される。冷却水温が所定範囲Ｒ１よりも高い場合は、低温冷却水回路２０を流れる冷却水の流量が増加し、低温ラジエータ２４において、冷却水と車両外部の空気との間で熱交換される熱量が増加するため、低温冷却水回路２０の冷却水温が低下する。これにより、冷却水温が適正な所定範囲Ｒ１内に制御される。また、冷却水温が所定範囲Ｒ１よりも低い場合は、冷却水の粘度が高くなるため、冷却水の目標流量を確保するために、冷却水温が所定範囲Ｒ１から離れるほどデューティ比が高く設定され、電動ウォーターポンプ２６の出力は増加される。このように低温環境下でも冷却水の流量を確保しているのは、ＰＣＵ１１８が急激な温度変化に弱いことから、ＰＣＵ１１８の温度変化を抑制するためである。したがって、冷却水温が所定範囲Ｒ１より低い場合においても、冷却水の流量を確保するためにデューティ比が高く設定される。

したがって、通常制御モードでは、図８のマップに基づいて冷却水温から電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を設定することで、冷却水温に応じて必要最小限の出力で電動ウォーターポンプ２６を駆動することができる。なお、図８のマップにおいて、冷却水温が上昇する場合と冷却水温が下降する場合とでデューティ比の変更タイミングが異なるようにヒステリシスを持たせてもよい。

以上のように本実施形態では、コントロールユニット４０の冷却モード切替部４２が、冷媒圧が閾値以上の場合、コンプレッサ３２の回転速度が閾値以上の場合、または冷媒負荷が高い場合に、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足すると見込まれると判定し、通常制御モードから冷房優先制御モードへ冷却モードの切り替えを行う。そして、冷房優先制御モードでは、エンジン高出力モードで車両２００が駆動されることにより、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力が減少し、低温冷却水回路２０の冷却水の昇温が抑えられる。これにより、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が促進され、冷房性能の低下を抑制することができる。また、エンジン高出力モードでは、エンジン１２の出力を増加することで、車両２００の駆動力の低下を抑えることができる。

また、冷却モードを冷房優先制御モードに設定した場合に電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を高くするため、低温冷却水回路２０の冷却水の温度上昇を事前に抑制することができ、空調性能を確保することができる。また、通常制御モードでは電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を冷却水温に応じた値に抑制するため、電動ウォーターポンプ２６の電力消費が必要以上に増加することがなく、電力消費を最小限に抑えることができる。したがって、車両２００のバッテリ１２０の電力消費量を抑制できるため、車両の航続距離をより長くすることができる。

＜冷却モードの切替について＞
次に、通常制御モードと冷房優先制御モードとの間で冷却モードが切り替えられる様子を、図９～図１１のタイミングチャートに基づいて説明する。図４で説明したように、冷媒圧力が所定の閾値以上の場合、コンプレッサ回転速度が所定の閾値以上の場合、または冷房負荷が高い場合は、冷房優先制御モードとされる。以下では、それぞれの場合について、通常制御モードと冷房優先制御モードとの間で冷却モードが切り替えられる様子について説明する。

図９は、冷媒圧力が閾値を超過したことにより冷却モードの切替を行う場合の処理を示すタイミングチャートである。より詳細には、図９は、図４に示したステップＳ１０５、ステップＳ１０６の条件は成立しており、ステップＳ１０３が不成立であることによってモード切替を行う場合の処理を示している。図９では、上から順に、冷媒圧、冷却モード、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比（Ｗ／Ｐ＿ｄｕｔｙ）、車両２００の駆動モード、電動発電機１１２，１１４の出力（モータ出力）、エンジン１２の出力、をそれぞれ示している。

冷媒圧力超過によりモード切り替えを行う場合、冷媒圧力に応じて冷却モードが切り替えられる。時刻ｔ０で通常制御モードによる運転が開始された後、冷媒圧が徐々に上昇し、時刻ｔ１で冷媒圧が所定の閾値に達すると、冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替えられ、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比が高い値（Ｈｉｇｈ）に設定される。図９に示す電動ウォーターポンプ２６のデューティ比において、ハッチングを付した領域は、冷房優先制御モードにおける、電動ウォーターポンプ２６の出力増加分に相当する。

冷却モードが冷房優先制御モードに切り替わった後、時刻ｔ２で継続時間閾値を経過する。時刻ｔ２の時点では冷媒圧が依然として閾値を超えているため、時刻ｔ２の時点で継続時間閾値を経過していても冷房優先制御モードが維持される。その後、時刻ｔ３以降に冷媒圧力が所定の閾値よりも低下すると、冷却モードが通常制御モードに切り替えられ、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比が低下される。なお、以下の図９～図１１は、通常駆動モードにおいて冷却水温が図８に示した所定範囲Ｒ１内である場合、すなわち、通常駆動モードにおいて電動ウォーターポンプ２６のデューティ比がＬｏｗに設定される場合を示している。したがって、通常駆動モードにおいて冷却水温が図８に示した所定範囲Ｒ１内でない場合は、冷却モードが通常制御モードに切り替えられると、Ｍｉｄに低下されるか又はＨｉｇｈのまま維持される。

また、車両２００の冷却モードについては、時刻ｔ０以降、通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替わるまでの間は、車両２００が通常駆動モードで駆動されるが、時刻ｔ１で通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替わると、エンジン高出力モードに切り替わる。時刻ｔ１の時点でエンジン１２が停止していた場合は、時刻ｔ１でエンジン１２が始動される。冷却モードが冷房優先制御モードに切り替えられた後、時刻ｔ３で冷却モードが通常制御モードに切り替えられると、駆動モードがエンジン高出力モードから通常駆動モードに戻される。図９に示すように、エンジン高出力モードでは、通常駆動モードよりも、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力が減少され、エンジン１２の出力が増加される。なお、エンジン高出力モードでは、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力を０にしてもよい。また、時刻ｔ１の前後またはｔ３の前後において、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力とエンジン１２の出力が滑らかに変化するようにこれら出力を制御してもよい。

以上のように、図９の例では、冷媒回路３０の冷媒圧力に応じて通常制御モードと冷房優先制御モードとの間で冷却モードが切り替わる。

図１０は、車両の乗員がエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチをオンにした場合に、コンプレッサ３２の回転速度に応じて冷却モード切替を行う場合の処理を示すタイミングチャートである。より詳細には、図１０は、図４に示したステップＳ１０３、ステップＳ１０６の条件は成立しており、ステップＳ１０５が不成立であることによってモード切替を行う場合の処理を示している。図１０では、上から順に、Ａ／Ｃスイッチのオン／オフ状態、コンプレッサ３２の回転速度、冷却モード、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比（Ｗ／Ｐ＿ｄｕｔｙ）、車両の駆動モード、電動発電機１１２，１１４の出力（モータ出力）、エンジン１２の出力をそれぞれ示している。

エアコンスイッチのオンによりモード切替を行う場合、コンプレッサ３２の回転速度に応じて冷却モードが切り替えられる。時刻ｔ０で通常制御モードによる運転を開始した後、時刻ｔ１１でＡ／Ｃのスイッチがオンになると、コンプレッサ３２の回転速度が上昇する。時刻ｔ１２でコンプレッサ３２の回転速度が所定の閾値に達すると、冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替えられ、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比が高い値（Ｈｉｇｈ）に設定される。その後、コンプレッサ３２の回転速度は、車室内の温度が冷房によって低下するにしたがって、低下する。時刻ｔ１３でコンプレッサ３２の回転速度が所定の閾値以下となるが、この時点では冷房優先制御モードの継続時間閾値を経過していないため、冷房優先制御モードが継続される。その後、時刻ｔ１４に達すると、継続時間閾値が経過し、且つコンプレッサ３２の回転速度が所定の閾値以下であるため、冷却モードが通常制御モードに切り替えられ、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比が低下される。

また、車両の駆動モードについては、時刻ｔ０以降、通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替わるまでの間は、車両２００が通常駆動モードで駆動されるが、時刻ｔ１２で冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替えられると、エンジン高出力モードで駆動されるようになる。時刻ｔ１２の時点でエンジン１２が停止していた場合は、時刻ｔ１２でエンジン１２が始動される。冷却モードが冷房優先制御モードに切り替わった後、時刻ｔ１４で通常制御モードに切り替わると、駆動モードがエンジン高出力モードから通常駆動モードに戻される。図１０に示すように、エンジン高出力モードでは、通常駆動モードよりも、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力が減少され、エンジン１２の出力が増加される。なお、エンジン高出力モードでは、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力を０にしてもよい。また、時刻ｔ１２の前後またはｔ１４の前後において、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力とエンジン１２の出力が滑らかに変化するようにこれら出力を制御してもよい。

以上のように図１０の例では、コンプレッサ３２の回転速度に応じて通常制御モードと冷房優先制御モードとの間で冷却モードが切り替わるが、コンプレッサ３２の回転速度が所定の閾値よりも低下した時点で継続時間閾値を経過していないため、継続時閾値の経過を待って通常制御モードに切り替えられる。

図１１は、冷房負荷判定によりモード切替を行う場合の処理を示すタイミングチャートである。より詳細には、図１１は、図４に示したステップＳ１０３、ステップＳ１０５の条件は成立しており、ステップＳ１０６が不成立であることによってモード切替を行う場合の処理を示している。図１１では、上から順に、外気温度、エアミックスドア７６の開度、遠心式送風機７９のブロアモータ７８のブロア風量、エバポレータ３６出口の空気温度、車室内温度、冷房負荷判定値、冷却モード、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比（Ｗ／Ｐ＿ｄｕｔｙ）、車両の駆動モード、電動発電機１１２，１１４の出力（モータ出力）、エンジン１２の出力をそれぞれ示している。

図１１に示す例では、外気温度、ブロア風量、およびエバポレータ３６出口の空気温度は、いずれも閾値よりも高く、図５のステップＳ２０１、ステップＳ２０３、ステップＳ２０５の条件は常に成立している。一方、エアミックスドア７６の開度と車室内温度は時間の経過に伴って閾値を跨ぐため、冷却モードは、エアミックスドア７６の開度と車室内温度に応じて通常制御モードと冷房優先制御モードとの間で切り替えられる。

時刻ｔ０で通常制御モードによる運転を開始した後、時刻ｔ２１でエアミックスドア７６を閉じる動作が開始され、時刻ｔ２２以降にエアミックスドア７６の開度が所定の閾値よりも小さくなる。また、時刻ｔ２２の時点では、車室内温度が所定の閾値を超えている。従って、時刻ｔ２２を経過した時点で図５のステップＳ２０２、ステップＳ２０４の条件が成立し、冷房負荷が高（Ｈｉｇｈ）と判定される。

時刻ｔ２２を経過した時点で冷房負荷が高（Ｈｉｇｈ）と判定されると、冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替えられ、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比が高い値（Ｈｉｇｈ）に設定される。

時刻ｔ２４で継続時間閾値を経過した後、時刻ｔ２６で車室内温度が所定の閾値以下となると、図５のステップＳ２０２の条件が不成立となり、冷房負荷が低い（Ｌｏｗ）と判定される。時刻ｔ２６で冷房負荷が低い（Ｌｏｗ）と判定されると、冷却モードが通常制御モードに切り替えられ、電動ウォーターポンプ２６のデューティ比が低下される。

また、車両の駆動モードについては、時刻ｔ０以降、冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替わるまでの間は、車両が通常駆動モードで駆動されるが、時刻ｔ２２で冷却モードが通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替えられると、エンジン高出力モードで駆動されるようになる。時刻ｔ２２の時点でエンジン１２が停止していた場合は、時刻ｔ２２でエンジン１２が始動される。冷却モードが冷房優先制御モードに切り替わった後、時刻ｔ２６で通常制御モードに切り替わると、駆動モードがエンジン高出力モードから通常駆動モードに戻される。図１１に示すように、エンジン高出力モードでは、通常駆動モードよりも、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力が減少され、エンジン１２の出力が増加される。なお、エンジン高出力モードでは、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力を０にしてもよい。また、時刻ｔ２２の前後またはｔ２６の前後において、第１電動発電機１１２、第２電動発電機１１４の出力とエンジン１２の出力が滑らかに変化するようにこれら出力を制御してもよい。

以上のように図１１の例では、図５に示した冷房負荷の判定処理において、ステップＳ２０１、ステップＳ２０３、ステップＳ２０５の条件が成立しているため、エアミックスドア７６の開度及び車室内温度と閾値との関係に応じて、冷却モードは通常制御モードと冷房優先制御モードとの間で切り替えられる。

以上説明したように本実施形態によれば、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足することが見込まれる場合に、車両２００の駆動モードをエンジン高出力モードとし、車両２００を駆動するための電動発電機１１２，１１４の出力を低下させ、エンジン１２の出力を増加させるようにした。これにより、電気機器２２の発熱が抑えられ、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足してしまうことを抑えることができるため、冷房能力が低下することを抑制できる。

また、冷媒回路３０から低温冷却水回路２０への放熱が不足する場合に、低温冷却水回路２０の冷却水を循環させる電動ウォーターポンプ２６のデューティ比を制御し、電動ウォーターポンプ２６の出力を増大させるようにした。これにより、低温冷却水回路２０の冷却水温度を低下させることができ、冷房能力が低下することを抑制できる。したがって、本時によれば、簡素な冷却構成において、走行性能と空調性能を両立することが可能となる。

１０ 高温冷却水回路
１２ エンジン
１４ 高温ラジエータ
１６ ウォーターポンプ
２０ 低温冷却水回路
２２ 電気機器
２４ 低温ラジエータ
２６ 電動ウォーターポンプ
２８ 水冷コンデンサ
２８ａ 冷媒配管
２８ｂ 冷却水配管
２９ 水温センサ
３０ 冷媒回路
３２ コンプレッサ
３４ 膨張弁
３６ エバポレータ
３８ 冷媒圧センサ
４０ コントロールユニット
４２ 冷却モード切替部
４４ ウォーターポンプ制御部
４６ 車両制御部
５０ 操作パネル
６０ 外気温センサ
６２ 車室内温度センサ
６４ 出口温度センサ
７０ 空調ユニット
７１ 送風ダクト
７２ 内気吸込口
７３ 外気吸込口
７４ 内外気切替ドア
７５ ヒータコア
７６ エアミックスドア
７７ 遠心式ファン
７８ ブロアモータ
７９ 遠心式送風機
１００ 車載温調システム
２００ 車両

Claims (9)

1. 循環する冷却液により車両駆動用の電動機又は前記電動機の出力を制御するパワーコントロールユニットを冷却する冷却回路と、循環する車室空調用の冷媒の熱を前記冷却回路の前記冷却液に放熱する冷媒回路と、を有し、前記電動機の出力とエンジンの出力を併用して駆動される車両の制御装置であって、
   所定の条件が成立する場合に、冷却モードを通常制御モードから車室の冷房を優先する冷房優先制御モードに切り替える冷却モード切替部と、
   前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替えられた場合に、前記電動機の出力を低下させ、前記エンジンの出力を増加させる車両制御部と、
   を備える、車両制御装置。
2. 前記通常制御モードでは、前記冷却回路に前記冷却液を循環させるウォーターポンプの出力を前記冷却液の温度に基づいて制御し、前記通常制御モードから冷房優先制御モードに切り替わった場合は、前記冷却液の温度に関わらず前記ウォーターポンプの出力を所定の高値に制御するウォーターポンプ制御部を更に備える、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記冷却モード切替部は、前記冷媒回路の冷媒圧力が所定の閾値以上の場合に、前記冷却モードを前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替える、請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記冷却モード切替部は、前記冷媒回路の前記冷媒を圧送するコンプレッサの回転数が所定の閾値以上の場合に、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替える、請求項１又は２に記載の車両制御装置。
5. 冷房のために車室内から取り除くべき熱量が大きくなるほど高くなる冷房負荷を判定する冷房負荷判定部を更に備え、
   前記冷却モード切替部は、前記冷房負荷判定部により前記冷房負荷が高いと判定された場合に、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替える、請求項１又は２に記載の車両制御装置。
6. 前記冷房負荷判定部は、外気温度、車室内温度、通過する空気を前記冷媒により冷却するエバポレータの出口側の空気温度、前記エバポレータからヒータコアに供給される空気量を調整するエアミックスドアの開度、または前記エバポレータに空気を供給するブロアの風量に基づいて前記冷房負荷が高いか否かを判定する、請求項５に記載の車両制御装置。
7. 前記エアミックスドアはその開度が大きいほど前記空気量が増加するように構成され、
   前記冷房負荷判定部は、前記外気温度が所定の閾値よりも高く、前記車室内温度が所定の閾値よりも高く、前記空気温度が所定の閾値よりも高く、前記開度が所定の閾値よりも小さく、前記風量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記冷房負荷が高いと判定する、請求項６に記載の車両制御装置。
8. 前記冷却モード切替部は、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替えた後、所定の継続時間閾値が経過するまでは、前記冷房優先制御モードから前記通常制御モードへの切り替えを行わない、請求項１～７のいずれか１項に記載の車両制御装置。
9. 前記車両制御部は、前記通常制御モードから前記冷房優先制御モードに切り替えられた時点で前記エンジンが停止している場合は、前記エンジンを始動させる、請求項１～８のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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