JPH10114215A - 自動車用空調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペース、省エネルギーを実現する電気自
動車に好適な自動車用空調制御装置を提供する。 【解決手段】 電気自動車の駆動力を供給する走行用モ
ータ１１と、走行用モータ１１を制御するインバータ１
３と、走行用モータ１１およびインバータ１３を冷却す
る水の熱を放出する放熱器１５とからなり、水を冷却媒
体として内部に循環させる冷却水回路と、水を加熱する
温水加熱器２１と、温水加熱器２１により加熱された温
水の熱により温風を生成する温水熱交換器２３とからな
り、水を加熱媒体として内部に循環させる温水回路と、
冷却水回路および温水回路内を循環した水を合流させて
入力し、冷却水回路および温水回路に分流して出力する
ポンプ２７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用空調制御装
置であって、特に電気式温水循環装置を用いて車室内の
空調を行う電気自動車またはハイブリッド電気自動車用
の空調制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電気自動車において、駆動力を発
生する走行用モータおよび走行用モータを制御するイン
バータは動作中に熱を発生するため、それらを安定して
動作させるために冷却する必要があり、そのための冷却
水回路を必要とする。図７（ａ）に電気自動車における
走行用モータおよびインバータの冷却水回路を示す。冷
却水回路において、回路中を冷却水が循環し、冷却水が
走行用モータ１１およびインバータ１３で発生した熱を
吸熱することにより走行用モータ１１およびインバータ
１３を冷却する。吸熱により高温になった冷却水は放熱
器１５で熱を放出することにより低温になる。冷却水の
循環は冷却回路用ポンプ１７により行われる。また、自
動車の暖房用空調装置に用いられる電気式温水循環装置
の温水回路を図７（ｂ）に示す。電気式温水循環装置
は、温水回路中に加熱器２１で加熱した温水が循環し、
温水熱交換器２３にて温水と外部の空気との間で熱交換
することにより温風を発生する。温水の循環は温水回路
用ポンプ２５により行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の温水
回路と冷却水回路とは図７に示すようにそれぞれポンプ
１７、２５を備えているため、電気自動車のような制限
されたスペースしか持たない車両に両回路を搭載するの
は問題であった。また、冷却水回路では走行用モータ１
１やインバータ１３で発生した熱を放熱器１５で放出し
ており、この放出熱を温水回路に利用することにより温
水回路での加熱効率を向上できることが考えられるが、
従来では互いの回路は独立しているため、冷却水回路に
おける放出熱を温水回路に利用することはできなかっ
た。

【０００４】本発明は、上記問題を解決すべくなされた
ものであり、その目的とするところは、省スペース、省
エネルギーを実現する電気自動車またはハイブリッド電
気自動車に好適な自動車用空調制御装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る自動車用空
調制御装置は、電気自動車の駆動力を供給する走行用モ
ータと前記走行用モータを制御するインバータと前記走
行用モータおよび前記インバータを冷却する流体の熱を
放出する放熱手段とからなり前記流体を冷却媒体として
内部に循環させる第１回路と、前記流体を加熱する加熱
手段と前記加熱手段により加熱された前記流体の熱によ
り温風を生成する熱交換手段とからなり前記流体を加熱
媒体として内部に循環させる第２回路と、前記第１回路
および前記第２回路を循環した前記流体を合流させて入
力し前記第１回路および前記第２回路に分流して出力す
るポンプ手段とを備える。

【０００６】前記自動車用空調制御装置において、前記
第２回路を循環する流体の流量を制限する制御弁手段
と、前記制御弁手段を制御する制御手段とを設けてもよ
い。これにより、前記加熱手段が停止している時は、前
記流体が前記第２回路に流れないように前記制御弁手段
を制御してもよい。

【０００７】また、前記自動車用空調制御装置におい
て、前記放熱手段から流出する前記流体の温度を検出す
る水温検出手段と、前記放熱手段に並列に設けられたバ
イパス回路と、前記放熱手段または前記バイパス回路の
いずれか一方に前記流体が流れるように流量を制御する
切替え弁手段と、前記切り替え弁手段を制御する制御手
段とを設けてもよい。これにより、前記温度検出手段に
よる前記流体の温度に基づき、前記流体の温度が所定温
度より低い時は前記流体が前記バイパス回路内を通過
し、一方、前記流体の温度が前記所定温度以上の時は前
記流体が前記放熱手段内を通過するように切替え弁手段
を制御してもよい。この時、所定温度は前記走行用モー
タおよび前記インバータの作動可能温度範囲内に設定さ
れる。

【０００８】また、前記自動車用空調制御装置におい
て、前記走行用モータの温度を検出する第１温度検出手
段と、前記インバータの温度を検出する第２温度検出手
段と、前記放熱手段と並列に設けられたバイパス回路
と、前記放熱手段および前記バイパス回路に流れる前記
流体の流量を制御する切替え弁手段と、前記切り替え弁
手段を制御する制御手段とを設けてもよい。これによ
り、前記第１温度検出手段および前記第２温度検出手段
による検出結果に基づいて、以下のように前記流体の流
れを制御してもよい； （ａ）前記走行用モータの温度が第１所定温度より大き
くかつ前記インバータの温度が第２所定温度より大きい
時は、前記流体を全て前記放熱手段内を通過させる、
（ｂ）前記走行用モータの温度が前記第１所定温度より
小さくかつ前記インバータの温度が前記第２所定温度よ
り小さい時は、前記流体を全て前記バイパス回路内を通
過させる、（ｃ）前記走行用モータの温度が前記第１所
定温度以上でかつ前記インバータの温度が前記第２所定
温度以下の時または前記走行用モータの温度が前記第１
所定温度以下でかつ前記インバータの温度が前記第２所
定温度以上の時は、前記第１流体を前記放熱手段および
前記バイパス回路に分流させる。この時、第１所定温度
は前記走行用モータの作動可能温度範囲内に設定され、
第２所定温度は前記インバータの作動可能温度範囲内に
設定される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明に係る自動車用空調制御装置の実施形態を説明する。

【００１０】実施の形態１．図１は実施の形態１におけ
る空調制御装置のブロック図を示す。この図において、
駆動系を冷却する冷却水回路はポンプ２７と放熱器１５
と走行用モータ１１とインバータ１３とから構成され、
空調のための温水回路はポンプ２７と温水加熱器２１と
温水熱交換器２３とから構成される。冷却水回路および
温水回路中には熱媒体として水が循環している。この水
は、冷却水回路においては冷却水として作用して走行用
モータ１１およびインバータ１３を冷却し、温水回路に
おいては温水として作用して温水熱交換器２３にて熱交
換され温風を発生させる。ポンプ２７は冷却水回路およ
び温水回路の双方に共通して用いられており、両回路か
ら水を合流して入力し、両回路へ分流して出力すること
により水を循環させる。

【００１１】以上のようにして構成された本実施形態の
空調制御装置では、冷却水回路および温水回路において
ポンプ２７を共通とし、１つのポンプ２７でそれぞれの
回路に水を循環させているため、駆動系冷却水回路およ
び空調系温水回路を合わせた回路の規模を全体として小
さくすることができる。また、走行用モータ１１および
インバータ１３を冷却した後の高温の水を温水回路に循
環することができるため、温水回路においては、温度の
高い温水を加熱することができ、加熱効率を向上させる
ことができる。

【００１２】実施の形態２．図２は実施の形態２におけ
る空調制御装置のブロック図を示す。この図に示される
ように本実施形態の温水回路は、図１に示すブロック図
において、ポンプ２７の出口側の分流部に制御弁３１を
設け、さらにこの制御弁３１の開閉を制御する制御装置
３３ａを備えている。制御装置３３ａは、車内暖房装置
のスイッチ３４のオン／オフを検出し、暖房動作時すな
わち温水加熱器２１動作時は制御弁３１を開くように制
御し、一方、暖房停止時すなわち温水加熱器２１停止時
は制御弁３１を閉じるように制御する。これにより、暖
房時は通常のように温水回路内に水を循環させ、暖房停
止時は水を温水回路内に循環させないようにすることに
より、暖房停止時に冷却水回路に全ての水を循環させる
ことができるため、走行用モータ１１およびインバータ
１３を効率よく冷却することができる。

【００１３】実施の形態３．図３は実施の形態３におけ
る空調制御装置のブロック図を示す。この図に示される
ように本実施形態の冷却水回路は、図１に示すブロック
図において、切替え弁３５とバイパス回路３６と水温セ
ンサ３７と制御装置３３ｂとをさらに備えている。切替
え弁３５はポンプ２７の出口と放熱器１５との間に設け
られ、この切替え弁３５から放熱器１５を迂回するよう
にバイパス回路３６が設けられ、バイパス回路３６の出
口は放熱器１５の出口に接続されている。放熱器１５の
出口には水温センサ３７が備えられ、この水温センサ３
７のセンサ出力は制御装置３３ｂに入力される。制御装
置３３ｂは水温センサ３７のセンサ出力に基づき切り替
え弁３５の開閉を制御する。

【００１４】以下に、図４に示すフローチャートを参照
して本実施形態の制御装置３３ｂの動作を説明する。最
初に、制御装置３３ｂは水温センサ３７からのセンサ出
力により水温Ｔwを検出し（Ｓ１）、この水温Ｔwと所定
温度Ｔとを比較する（Ｓ２）。所定温度Ｔは、走行用モ
ータ１１およびインバータ１３を冷却するのに十分な温
度範囲内に設定される。水温Ｔwが所定温度Ｔ以上の時
は（Ｓ２）、バイパス回路３６に水が流れず、放熱器１
５に水が流れるように切替え弁３５を制御する（Ｓ
３）。すなわち、バイパス回路３６が全閉となるように
する。これにより冷却水回路中に流れる全ての水は放熱
器１５に流れ、放熱効率が上昇し、送行用モータ１１と
インバータ１３を冷却できる。一方、水温Ｔwが所定温
度Ｔよりも小さい時は（Ｓ２）、放熱器１５には水が流
れず、バイパス回路３６に全ての水が流れるように切替
え弁３５を制御する（Ｓ４）。すなわち、バイパス回路
３６が全開となるようにする。これにより、冷却水回路
中に流れる全ての水がバイパス回路３６に流れ、放熱器
１５で水温の低下がないまま走行用モータ１１とインバ
ータ１３を通過して冷却を行う。そして、ポンプ２７に
入力される水の水温は放熱器１５を通過した時の水温よ
りも高くなる。このため、温水加熱器２１での加熱がよ
り効率よく行われる。以降、制御装置３３ｂは水温を検
出し、水温に応じてバイパス回路３６および放熱器１５
に流れる水の流量を制御する（Ｓ１〜Ｓ４）。

【００１５】以上のようにして本実施形態では、制御装
置３３ｂにより、走行用モータ１１およびインバータ１
３が冷却を必要とするほど高温でない時は、放熱器１５
へ水を流さないように制御するため、放熱器１５での熱
損失を抑さえることができ、より効率よく高温の水を温
水回路に供給することができるため、温水回路における
加熱効率を向上させることができる。

【００１６】実施の形態４．図５は実施の形態４におけ
る空調制御装置のブロック図を示す。この図に示すよう
に本実施形態の冷却水回路は、図１に示すブロック図に
おいて、切替え弁３５とバイパス回路３６とモータ温度
センサ３９とインバータ温度センサ４１と制御装置３３
ｃとをさらに備えている。切替え弁３５はポンプ２７の
出口と放熱器１５との間に設けられ、この切替え弁３５
から放熱器１５を迂回するようにバイパス回路３６が設
けられ、バイパス回路３６の出口は放熱器１５の出口に
接続されている。モータ温度センサ３９は走行用モータ
１１の温度を測定するために走行用モータ１１に設けら
れ、インバータ温度センサ４１はインバータ１３の温度
を測定するためにインバータ１３に設けられている。そ
れぞれの温度センサ３９、４１のセンサ出力は制御装置
３３ｃに入力される。制御装置３３ｃはそれぞれの温度
センサ３９、４１のセンサ出力に基づき切替え弁３５の
開閉を制御する。

【００１７】以下に、図６に示すフローチャートを参照
して本実施形態の制御装置３３ｃの動作を説明する。最
初に、制御装置３３ｃはモータ温度センサ３９により走
行用モータ１１の温度Ｔmおよびインバータ温度センサ
４１によりインバータ１３の温度Ｔiを検出する（Ｓ１
１）。次に、走行用モータ１１の温度Ｔmと第１所定温
度Ａとを比較し、同時にインバータ１３の温度Ｔiと第
２所定温度Ｂとを比較する（Ｓ１２）。この時の第１所
定温度Ａは、走行用モータ１１が作動可能な温度範囲内
に設定され、第２所定温度Ｂはインバータ１３が作動可
能な温度範囲内に設定される。

【００１８】比較した結果、走行用モータ１１の温度Ｔ
mが第１所定温度Ａより低くかつインバータ１３の温度
Ｔiが第２所定温度Ｂよりも低い時は（Ｓ１２）、放熱
器１５には水が流れず、バイパス回路３６に水が流れる
ように切替え弁３５を制御する（Ｓ１３）。すなわち、
放熱器１５を全閉し、バイパス回路３６を全開する。こ
れは、走行用モータ１１およびインバータ１３がそれほ
ど高温でないため、放熱器１５により冷却水の温度を降
下させなくても、走行用モータ１１およびインバータ１
３の冷却に影響がないためである。これにより、冷却水
回路中に流れる全ての水がバイパス回路３６に流れ、放
熱器１５で水温の低下がなく、ポンプ２７に入力される
水の水温は放熱器１５を通過した時の水温よりも高くな
るため、温水加熱器２１での加熱がより効率よく行われ
る。

【００１９】また、走行用モータ１１の温度Ｔmが第１
所定温度Ａより高くかつインバータ１３の温度Ｔiが第
２所定温度Ｂよりも高い時は（Ｓ１２）、バイパス回路
３６に水が流れず、放熱器１５に水が流れるように切替
え弁３５を制御する（Ｓ１５）。すなわち、放熱器１５
を全開し、バイパス回路３６を全閉する。これにより冷
却水回路中に流れる全ての水は放熱器１５に流れ、冷却
水の温度が降下するため放熱効率が上昇し、走行用モー
タ１１とインバータ１３とを冷却できる。

【００２０】走行用モータ１１の温度Ｔmが第１所定温
度Ａ以上でかつインバータ１３の温度Ｔiが第２所定温
度Ｂ以下の時、または、走行用モータ１１の温度Ｔmが
第１所定温度Ａ以下でかつインバータ１３の温度Ｔiが
第２所定温度Ｂ以上の時（Ｓ１２）は、バイパス回路３
６および放熱器１５それぞれに水が均等に流れるように
切替え弁３５を制御する（Ｓ１４）。すなわち、放熱器
１５およびバイパス回路３６を半開にする。これは、走
行用モータ１１の温度Ｔmまたはインバータ１３の温度
Ｔiのいずれか一方は所定温度以上であるため、低温の
水により走行用モータ１１およびインバータ１３を冷却
する必要があるためである。しかしこの場合、これらの
うちの片方のみが高温であるため、両方が高温の場合ほ
ど、水温を下降させる必要はなく、また、温水回路での
加熱効率を考慮し、放熱器１５およびバイパス回路３６
に均等に水を通過させるように水量を制御する。このよ
うにして、冷却水回路中において放熱器１５およびバイ
パス回路３６それぞれに水が流れるため、走行用モータ
１１およびインバータ１３を冷却しつつ放熱器１５にお
ける水温の低下が抑さえられ、温水加熱器２１での加熱
がより効率よく行われる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の空調装置によれば、駆動系を冷
却する第１回路と空調系で熱交換を行う第２回路とにお
いて、熱媒体である流体を循環させるためのポンプ手段
を共通とするため、省スペース化が図れる。また、両回
路において共通の流体を熱媒体として使用するため、第
２回路において効率よく熱交換ができる。

【００２２】また、好ましい構成の上記空調装置を制御
する空調制御装置では、第２回路において制御弁を設
け、加熱手段が停止している時は加熱手段に流体を流さ
ないよう制御する。これにより、加熱手段を使用しない
時には全流体を第１回路において冷却媒体として使用で
きるため、走行用モータとインバータとを効率よく冷却
できる。

【００２３】また、好ましい構成の上記空調装置を制御
する空調制御装置によれば、放熱手段と並列にバイパス
回路を設けており、循環する流体の温度に基づいて、放
熱手段を通過する流体の流量を制御する。これにより、
第１回路における流体の温度低下の度合いを調整できる
ため、第２回路においてより効率的な熱交換ができる。

【００２４】さらに、好ましい構成の上記空調装置を制
御する空調制御装置によれば、放熱手段と並列にバイパ
ス回路を設け、走行用モータおよびインバータの温度に
基づいて、放熱手段を通過する流体の流量をより細かく
制御する。これにより、第１回路における流体の温度低
下の度合いをより細かく調整できるため、第２回路にお
いてさらに効率的な熱交換ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１における自動車用空調制御装置
のブロック図。

【図２】 実施の形態２における自動車用空調制御装置
のブロック図。

【図３】 実施の形態３における自動車用空調制御装置
のブロック図。

【図４】 実施の形態３における制御装置の制御動作を
示すフローチャート。

【図５】 実施の形態４における自動車用空調制御装置
のブロック図。

【図６】 実施の形態４における制御装置の制御動作を
示すフローチャート。

【図７】 従来の駆動系冷却水回路と空調系温水回路の
ブロック図。

【符号の説明】

１１…走行用モータ、１３…インバータ、１５…放熱
器、１７…冷却水回路用ポンプ、２１…温水加熱器、２
３…温水加熱交換器、２５…温水回路用ポンプ、２７…
ポンプ、３１…制御弁、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…制御
装置、３４…暖房装置のスイッチ、３５…切替え弁、３
６…バイパス回路、３７…水温センサ、３９…モータ温
度センサ、４１…インバータ温度センサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気自動車の駆動力を供給する走行用モ
   ータと、前記走行用モータを制御するインバータと、前
   記走行用モータおよび前記インバータを冷却する流体の
   熱を放出する放熱手段とからなり、前記流体を冷却媒体
   として内部に循環させる第１回路と、 前記流体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加
   熱された前記流体の熱により温風を生成する熱交換手段
   とからなり、前記流体を加熱媒体として内部に循環させ
   る第２回路と、 前記第１回路および前記第２回路を循環した前記流体を
   合流させて入力し、前記第１回路および前記第２回路に
   分流して出力するポンプ手段とを備えたことを特徴とす
   る自動車用空調制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動車用空調制御装置
   において、前記第２回路を循環する流体の流量を制限す
   る制御弁手段と、前記加熱手段が停止している時は、前
   記流体が前記第２回路に流れないように前記制御弁手段
   を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする自動車
   用空調制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の自動車用空調制御装置
   において、 前記放熱手段から流出する前記流体の温度を検出する水
   温検出手段と、 前記放熱手段に並列に設けられたバイパス回路と、 前記放熱手段または前記バイパス回路のいずれか一方に
   前記流体が流れるように流量を制御する切替え弁手段
   と、 前記温度検出手段による前記流体の温度に基づき、前記
   流体の温度が所定温度より低い時は前記流体が前記バイ
   パス回路内を通過し、一方、前記流体の温度が前記所定
   温度以上の時は前記流体が前記放熱手段内を通過するよ
   うに切替え弁手段を制御する制御手段とをさらに備えた
   ことを特徴とする自動車用空調制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の自動車用空調制御装置
   において、 前記走行用モータの温度を検出する第１温度検出手段
   と、 前記インバータの温度を検出する第２温度検出手段と、 前記放熱手段と並列に設けられたバイパス回路と、 前記放熱手段および前記バイパス回路に流れる前記流体
   の流量を制御する切替え弁手段と、 前記第１温度検出手段および前記第２温度検出手段によ
   る検出結果に基づき、（ａ）前記走行用モータの温度が
   第１所定温度より大きくかつ前記インバータの温度が第
   ２所定温度より大きい時は、前記流体が全て前記放熱手
   段を通過し、（ｂ）前記走行用モータの温度が前記第１
   所定温度より小さくかつ前記インバータの温度が前記第
   ２所定温度より小さい時は、前記流体が全て前記バイパ
   ス回路を通過し、（ｃ）前記走行用モータの温度が前記
   第１所定温度以上でかつ前記インバータの温度が前記第
   ２所定温度以下の時または前記走行用モータの温度が前
   記第１所定温度以下でかつ前記インバータの温度が前記
   第２所定温度以上の時は、前記第１流体が前記放熱手段
   および前記バイパス回路に分流するように前記切替え弁
   手段を制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴と
   する自動車用空調制御装置。