WO1994021481A1

WO1994021481A1 - Electric vehicle

Info

Publication number: WO1994021481A1
Application number: PCT/JP1994/000450
Authority: WO
Inventors: Takeshi Seto; Hirokazu Sekino
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1994-09-29
Also published as: EP0640503A4; DE69413481T2; JP3353299B2; EP0640503A1; US5507153A; DE69413481D1; EP0640503B1

Description

¾^糸田 «

電気自動車技術分野

本発明は、電動式の空調装置を備えた電気自動車に関し、電気自動車全体のエネルギーの利用効率を向上させた電気自動車に関する。背景技術

近年、電気自動車は、ガソリン自動車等に用いられている内燃式エンジンから生じる排気ガスによる諸問題を解決するものとして、注目を浴びつつある。すなわち、内燃式エンジンの排気ガスに含まれる二酸化炭素が大気中に蓄積濃縮し、深刻な地球環境に対する温室効果及び大気汚染等の問題を生じている。この問題を根本的に解決できる次世代の車両として、排気ガスを生じない走行用電動機を用いた電気自動車が実用化され、種々の提案がなされている。

ところが、この電気自動車の走行用駆動源は、効率は高いが発熱の少ない電動機なので、車内空調システムに、従来の内燃式ェンジンの作動から生じる膨大な廃熱を利用することができない。このため電気自動車の空調装置には、ヒートポンプ方式を採用するのが一般的である。そして、この空調装置の運転時には、室内暖房或いは冷房に用いた低温又は高温冷媒を、ルームエアコンと同様に、車室外熱交換器により外気との熱交換を行い蒸発或いは凝縮させて圧縮機に戻し、装置内を循環させている。

また、この電気自動車は、従来の内燃式エンジンのエンジンブレーキに代換されるものとして、走行用電動機を発電機として使用する回生ブレーキが一般的に用いられている。これは、電気自動車が減速する時や坂を下る時の削減すべき運動エネルギーを、一時的に走行用電動機を発電機として使用して、部分的に電気工ネルギ一に変換し、この電気エネルギーを蓄電池に回収することにより、補助ブレーキの役割を果たしているものである。

この種の電気自動車は、コストや資源パランスが良好であることから、一般に鉛蓄電池が広く用いられている。ところが、この鉛蓄電池は、その残存容量がある程度以上残っている場合に、大きな回生電力により、電池の適正な充電電流を上回る急速な充電が行われると、電池自体の性能劣化や寿命を著しく損なうという問題があった。

そこで、従来の回生ブレーキにおいては、発生した回生電力を弱めて蓄電池を保護すると共に、電気自動車に不足するブレーキ力は、通常のフットブレーキにより補っていた。また、その他の方法としては、蓄電池に回収できない余剰な回生電力を、車室外に置いた抵抗器に導いて発熱させ、この発熱を大気中に放出して、余分な回生電力を消費する方法や、回生電力を使用する電動機によリフライホイールを回転駆動し、このフライホイールに機械エネルギーとして蓄える方法等が知られている。

しかしながら、従来の電気自動車は、電気自動車のエネルギー源がガソリン等の燃料に比較しはるかにエネルギー容量の小さい蓄電池を用いているので、この容量に対して空調装置が消費するエネルギーの比率が大きく、空調装置を作動させた場合には、一充電当たりの走行可能な距離が、極端に短くなつてしまうという問題があった。

すなわち、この電気自動車の空調装置が暖房運転する場合は、ルームエアコンに比べて熱交換容量の少ない車室内熱交換器を用いているので、この熱交換器に冷えた外気を導入しても十分な車室内暖房を行うには、圧縮機から吐出される冷媒温度を高工ンタルビー値になるように運転条件を設定したり、圧縮機回転数を上げて冷媒流量を増やす必要がある。このため、圧縮機の圧縮負荷が増加し、同時に圧縮機の回転数が上昇することになるので、空調装置の消費電力が著しく増加してしまう。

また、この熱交換容量が少ない熱交換器により、気液が混合した冷媒を蒸発させ完全なガス状態にして圧縮機に戻すためには、冷媒の蒸発温度が外気温度よりも 1 0数で低い温度、例えば一 1 0〜一 1 5でとなるように極めて低い蒸発圧力値に設定し、さらに完全に蒸発させるために加熱度を 5〜1 0 °C与えている。また、加熱度分の温度を上昇させるために、冷媒の流れが絞られてしまう。これらの結果、冷凍サイクルの成績係数の低下を引き起こし、空調装置の全体としての効率が低下していた。

更に、この空調装置の冷房運転時においては、熱交換容量の少ない車室内熱交換器によって、 3 0 °C以上の外気を導入して十分な車室内冷房を行うためには、冷媒の蒸発温度と外気温度の差をできる限り大きくする必要がある。そのために例えば、蒸発温度を一 1 0〜一 1 5 °Cになるように、極めて低い蒸発圧力値に設定している。この結果、圧縮機での圧縮比の増大により体積効率は低下し、更に低圧力冷媒の比体積の増加によリ冷媒流量が減少し、ある一定の圧縮機回転数における冷凍能力が低下してしまい、これによつても空調装置の成績係数が大きく低下するという問題がある。

更にまた、電気自動車は、内燃エンジンの放熱を利用できないので、暖房時においても空調装置を駆動する必要がある。そして、この暖房を必要とする冬季等の低温環境においては、蓄電池内の電気化学的な変化が不活発となるので、蓄電池の充放電能力の低下が激しくなる。また、このような低温環境においては車室内の暖房食荷が大きくなるので、空調装置の消費電力が増加する傾向にある。従って、これらの蓄電池の性能低下と、空調装置の大電力消費化に伴い、一充電当りの走行距離が他の季節に比べ著しく短縮されてしまうという問題があった。また、滅速時に補助ブレーキとしての回生ブレーキ力が不十分なので、フットブレーキの併用が必要な従来方式では、このフットブレーキの食担が大きく、電気自動車の走行時の安全性に問題があった。更に、回生ブレーキによる余分な回生電力を車室外の抵抗器により放熱消費する電気自動車は、回収エネルギーの一部を廃棄しているので、電気自動車全体としてのエネルギー利用効率が低く、一充電当たりの走行距離が短くなるという問題があつ一方、フライホイール等を用いる従来の回生システムは、電気自動車走行用に近い容量の電動機が別途に必要となるので高価となり、しかもこの装置自体が重いので、これらが一般化される際の問題となっていた。

そこで、本発明は、余剰な回生電力の有効利用を図ることによリ、電気自動車全体のエネルギー利用効率を向上させ、実際の走行可能距離を延長させることが可能な電気自動車を提供するものめる。発明の開示

前記目的を達成するために、本願第 1の発明は、蓄電池からの電力により駆動される走行用電動機と、空調装置と、車両の減速時に電動機を一時的に発電機として用いて、これにより回生電力を発生させ蓄電池を充電する回生ブレーキ手段とを備えた電気自動車において、前記回生ブレーキによる回生電力量と、回生ブレーキ動作時点における蓄電池の許容回生電力量とに基づき、余剰回生電力量を判定する余剰回生電力判定手段と、前記余剰回生電力量に基づき、該余剰回生電力を空調装置に配分する電力分配手段と、を備えた電気自動車である。

本願第 2の発明は、蓄電池からの電力により駆動される走行用電動機と、空調装置と、車両の減速時に、電動機を一時的に発電機として用いて、これにより回生電力を発生させ蓄電池を充電する回生ブレーキ手段を備えた電気自動車において、前記回生ブレーキによる回生電力量と、回生ブレーキ動作時点における蓄電池の許容回生電力量とに基づき、余剰回生電力量を判定する余剰回生電力判定手段と、前記余剰回生電力量に基づき、該余剰回生電力を熱回収回路に配分する電力分配手段と、を備えた電気自動車である。図面の簡単な説明

【図 1】

本発明の第 1実施例に係り、電気自動車の空調装置の全体構成を示す概略図である。

【図 2】

第 1実施例の空調装置の制御システム図である。

【図 3】

第 1実施例の空調装置の制御動作を示すフローチャートである

0

【図 4】

第 1実施例の電気自動車のエネルギー収支を示し、（a ) は電気自動車の走行速度グラフ、（b ) は走行用の電動機が消費出力する電力グラフ、（c ) は圧縮機が消費する電力グラフ、（d ) は蓄電池の出力 Z充電電力グラフである。

【図 5】

従来の電気自動車のエネルギー収支を示し、（a ) は電気自動車の走行速度グラフ、（b ) は走行用の電動機が消費 Z出力する電力グラフ、（c ) はフットブレーキによる消費エネルギーグラフ、（d ) は圧縮機が消費する電力グラフ、（e ) は蓄電池の出力 Z充電電力グラフである。本発明の第 2実施例を示す制御システム図である。

【図 7】

本発明の第 3実施例に係り、電気自動車の空調装置の全体構成を示す概略図である。

【図 8】

本発明の第 4実施例に係り、電気自動車の空調装置の全体構成を示す概略図である。

【図 9】

本発明の第 5実施例に係り、電気自動車の空調装置の全体構成を示す概略図である。

【図 1 0】

第 5実施例の電気自動車のエネルギー収支を示し、（a ) は電気自動車の走行速度グラフ、（b ) は走行用の電動機が消費 Z出力する電力グラフ、（c ) は抵抗器による回収エネルギーのグラフ、（d ) は圧縮機が消費する電力グラフ、（e ) は蓄電池の出力 Z充電電力グラフである。発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明に係る第 1実施例を図 1ないし図 5を参照して説明する。図 1は、空調装置の作動原理としてヒートポンプを用いた本実施例の電気自動車の空調装置の全体構成図、図 2は、本実施例の空調装置の制御システム図を示す。尚、本実施例の空調装置の動力は、ヒートポンプの圧縮機動力と同義である。

すなわち、図 1に示すように、本実施例の空調装置 1は、順次、配管により接続された圧縮機 2、オイルセパレータ 3、四方弁 4、車室外熱交換器 5、 2組の膨張弁 6， 7、車室内熱交換器 8 、アキュムレータ 9とから構成されている。そして、空調装置 1 の動作時には、圧縮機 2により冷媒が送出され、この冷媒は、空調装置 1の冷暖房運転に応じた四方弁 4の切換え動作によリ、これらの機器の内部を順逆方向に循環通流するようになっている。この圧縮機 2には、この圧縮機駆動用の電動機が内蔵されており、この内蔵電動機は、圧縮機駆動回路 1 0により駆動電力に基づいて回転数等の動作が制御されている。この圧縮機 2の駆動回路 1 0には、電気自動車の通常走行時に、蓄電池 1 1から放電電力が供給されている。

また、この蓄電池 1 1は、走行用電動機の駆動回路 1 2を介して、電気自動車を走行させる走行用電動機 1 3と接続され、この車両速度に応じた放電電力を供給している。更に、この蓄電池 1 1と駆動回路 1 3との間には、電力分配装置 1 4が配設されている。そして、この車両の減速時には、この走行用電動機 1 3を一時的に発電機として用いることにより、減少させる速度分の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、回生電力としてエネルギーを回収する回生ブレーキが構成されている。尚、 1 1 aは、蓄電池 1 1の出力端子に接続された蓄電池残存容量計である。

このような空調装置 1が暖房モードで作動している場合、この空調装置 1のヒートポンプとしての熱交換サイクルは、圧縮機 2 により圧縮されオイルセパレータ 3でオイル分離された後の高温高圧状態の蒸気冷媒が、四方弁 4により車室内熱交換器 8に送られ、この車室内熱交換器 8において圧縮冷媒の凝縮熱量で車室内の空気と熱交換を行って、車室内を暖房し、この圧縮冷媒は冷却されて液冷媒となる。

前記電力分配装置 1 4は、図 2に示すように、消費電力指示装置 1 5と、この消費電力指示装置 1 5と温度調整装置 1 6に接続された空調装置動力調整装置 1 7とから構成され、この空調装置動力調整装置 1 7は圧縮機 2の駆動回路 1 0に接続され、圧縮機 2の動作を制御している。この消費電力指示装置 1 5は、回生電力検出器 1 8と、蓄電池残存容量計 1 1 aに接続されている。また、温度調整装置 1 6は、車室内に設けられ乗員が快適な温度を手動設定する温度調節器 1 9と、車室内に設けられ実際の車内温度を検出する温度検出器 2 0とが接続されている。

そして、通常走行時に空調装置 1が動作している場合には、温度調節器 1 9により設定した目標温度と、温度検出器 2 0による実際の車内温度とが温度調整装置 1 6に入力される。次に、これらの両温度の差分が温度調整装置 1 6により演算され、この差分信号は、空調装置動力調整装置 1 7に出力される。そして、この差分信号に基づき、空調装置動力調整装置 1 7が、圧縮機 2の動作を制御するようにしている。

また、この温度調整装置 1 6からの出力信号は、四方弁制御装置 2 1に入力されており、この信号の値によって四方弁 4の接続を切替えている。これにより、冷媒の通流方向を切換え、ヒートポンプとしての車室内外への熱移動方向を選択して、暖房及び冷房を行っている。尚、四方弁制御装置 2 1は、この信号入力に対してヒステリシスを持たせており、不必要な切替えを防止している 0

この蓄電池残存容量計 1 1 aは、蓄電池 1 1の出力端子に接続され、蓄電池 1 1の入出力の電流電圧を測定することにより、その時点における、蓄電池 1 1の残存容量を運転者に表示している。同時に、この残存容量に応じた許容回生電力値を、消費電力指示装置 1 5に出力している。

次に、このような構成の電気自動車において、回生ブレーキが作動した場合の動作について説明する。まず、電気自動車が交差点や下り坂等にさしかかり減速のため、電気自動車の走行用電動機 1 3を発電機として動作させると、ある量の回生電力が生じる。この回生電力量を回生電力検出器 1 8が検出して、消費電力指示装置 1 5に回生電力信号が送られる。そして、この消費電力指示装置 1 5では、回生電力量と蓄電池 1 1の許容回生電力値との差分を演算する。この差分が食の場合、すなわち回生電力値が許容回生電力値を下回っている場合には、消費電力指示装置 1 5は出力せず、全ての回生電力が蓄電池 1 1に回収される。

他方、回生電力値の方が大きく、蓄電池 1 1に吸収しきれない余剰な回生電力が生じた場合は、この余剰分に応じた消費電力指示値が、空調装置動力調整装置 1 7に出力される。そして、この空調装置動力調整装置 1 7が、通常走行時に温度調整装置 1 6から指示されている圧縮機動力指示値を、消費電力指示装置 1 5から指示される消費電力指示値に切り替えて、この圧縮機動力指示信号を圧縮機の駆動回路 1 0に出力する。

従って、通常時の圧縮機動力指示値より、この回生ブレーキ動作時の消費電力指示値の方が大きいので、圧縮機 2は、普通の空調環境制御に必要な能力以上の動作をすることになる。例えば、暖房モードにおいては、車室外熱交換器 5の温度が低下し、車室内熱交換器 8の温度が上昇する。そこで、車室外送風機 5 aの回転数を増加し、逆に車室内送風機 8 aの回転数を減少する回転数制御を行うことにより、車室内の温度を一定に保っている。これにより、空調装置 1の車室外、車室内の熱交換器 5， 8に、余剰回生電力により増強された空調能力を熱として備蓄していることになる。尚、圧縮機動力指示値より消費電力指示値の方が小さい場合は、このような空調装置の能力増強による回生電力の熱としての備蓄は行われないが、余剰回生電力は空調装置にすべて有効利用されるので、エネルギー収支効率を向上できることになる。

次に、回生状態から通常走行状態に復帰すると、前述したように余剰回生電力による熱の備蓄により、暖房能力が向上していることから、この暖房能力向上の効果が現れて車内温度が上昇傾向な後には、圧縮機 2の回転数は車室内温度によって制御されているので、圧縮機 2の運転を一時的に停止又は減少させることができる。これにより、過剰な暖房を防止して快適性を維持すると共に、この一時的に不要となった圧縮機 2の駆動電力により空調装置 1の消費電力の低減を図り、また、回生後の蓄電池 1 1の放電出力を低下させることができる。従って、一充電当りの走行可能距離を延長させると共に、蓄電池の大放電電流を回避して蓄電池寿命を向上させることが可能となる。

尚、長い下り坂等により、このような制御を行っても車室内の温度が過度に上昇する場合は、四方弁 4が冷房モードに切リ替わつて、車室内を適温に保つようにしている。

また、通常走行時において、蓄電池 1 1の残存容量が規定値以下に低下した場合には、蓄電池残存容量計 1 1 aから直接、圧縮機動力制限信号を空調装置動力調整装置 1 7に出力し、圧縮機 2 が消費する電力の上限を制限することにより、走行優先に蓄電池エネルギーを消費させて、一充電当たりの走行可能距離の延長を可能にしている。

以上の空調装置 1の全体の制御動作を、図 3に示すフローチヤートを参照して説明する。すなわち、本実施例の電気自動車が走行中であり空調装置が動作している場合には、まず、ステップ P 1 0 1において、電気自動車の滅速等により回生ブレーキが動作して、回生電力が生じたかどうかが判定される。この回生電力が発生した場合には、ステップ P 1 0 2に進み、このステップ P 1 0 2においては、この回生電力が蓄電池の許容回生電力に比較して多いかが判定され、回生電力が発生しない場合には、ステップ P 1 0 4〜ステップ P 1 0 6に進む。

このステップ P 1 0 2において、回生ブレーキとしての走行用電動機から発生した回生電力と、この回生ブレーキ動作時点の蓄電池の許容回生電力とが比較され、この回生電力が蓄電池の許容回生電力より多い場合には、ステップ P 1 0 3に進み、少ない場合には、ステップ P 1 0 4〜ステップ P 1 0 6に進む。

このステップ P 1 0 3では、回生電力の蓄電池に吸収しきれない余剰な回生電力を、空調装置の消費電力を増加することにより吸収している。すなわち、この余剰な回生電力を、空調装置の圧縮機の駆動電力として吸収し、この圧縮機を過大に駆動することによリ冷媒流量を増加して、ヒートポンプとしての空調装置の能力を増強している。そして、この増強した空調能力により過剰暖房となることを、回生終了後一時的に空調装置の運転を抑制又は停止することにより防止すると共に、この運転制限により空調装置の消費電力を節約している。そして、この P 1 0 3の処理終了後には、ステップ P 1 0 1に処理が復帰し、一連の制御が継続され 0 o

また、回生ブレーキが未動作か、回生電力が許容回生電力以下な場合のステップ P 1 0 4においては、蓄電池の残存容量が充分かどうかが判定される。すなわち、その時点の蓄電池の容量が充分な場合には、ステップ P 1 0 5に進み、容量が不足気味な場合には、ステップ P 1 0 6に進む。この容量の判定基準は、各蓄電池毎の特性等により予め決定されており、例えば、その時点の使用可能な残存容量の割合として設定されている。

そして、このステップ P 1 0 5においては、容量が充分なので、通常の制御が行われる。すなわち、内外の空調環境に応じて、空調装置の自動的な空調制御が行われ、この制御に応じた蓄電池電力が、制約無く消費される。そして、この P 1 0 5の処理が終了すると、ステップ P 1 0 1に処理が復帰する。

また、容量が不足気味な場合は、ステップ P 1 0 6において、空調装置が節電モードになり、空調装置の消費電力が節約される。すなわち、空調装置の消費電力に、一定の上限が設けられ、この制限以上の蓄電池電力を消費しないようにしている。従って、自動車の走行用電動機に優先的に残存する蓄電池電力が、割当てられることになリ、走行可能距離を延長させることができる。そして、この P 1 0 6の終了後は、ステップ P 1 0 1に処理が復帰する。次に、本実施例の電気自動車のエネルギー収支について説明する。図 4に、本実施例の電気自動車のエネルギー収支を示し、図 5に、従来の電気自動車のエネルギー収支を示す。尚、本実施例と従来例の電気自動車の車重は、同一の 1000 k gとし、走行時の走行抵抗による損失は、速度に拘らず 5 kWの一定であるとして、簡略化している。また、車両の加減速は、 30 kWの等ェネルギー運動により行っている。更に、この時点の蓄電池の許容回生電力は 10 kWで有り、この許容量は、例えば 100 V， 2 00 Ahの蓄電池においては 10 OAに相当し、かなり放電が進んだ状態となっている。尚、完全な充電直後においては、さらに許容回生電力は小さくなる。

まず、従来の電気自動車のエネルギー収支について、図 5を用いて説明する。この図 5において、（a) は電気自動車の走行速度、（b) は走行用の電動機が消費出力する電力、（c) はフットブレーキによる消費エネルギー、（d) は圧縮機が消費する電力、（e) は蓄電池の出力 Z充電電力である。これらの各分図の横軸は、各分図共通の時間が取られている。まず、図 5 (a) に示す速度条件において電気自動車が走行すると、走行用電動機の消費 Z出力電力は、図 5 (b) に示すように、定速走行時 5 k W、减速時一 1 5 kW、加速時 35 kWとなる。

ここで、この電気自動車の減速時におけるエネルギー収支について、詳しく説明する。まず、蓄電池の許容回生電力である 10 kWと圧縮機消費電力の 5 kWとの合計が、この電気自動車が電気エネルギーとして回収して吸収できるエネルギーとなる。そして、この車両が減速する際には、電気エネルギーに換算して 30 kWの運動エネルギーが放出されるが、走行時の車両による損失 5 kWを考慮すると、実際に吸収が必要なエネルギーは 25 kW となる。この 25 kWから、前述した電気エネルギーとして吸収できる電力である 1 5 kWを差引くと 10 kWとなり、この 1〇 k Wが、 5秒間の減速時間中にフットブレーキにより、消費しているエネルギーとなる。つまり、減速時の回収可能な運動エネルギー 2 5 k Wのうち、 1 5 k Wが電気エネルギーに変換されて回収され、残りの 1 0 k Wがフヅトブレーキにより消費されて回収されないことになる。

以上から蓄電池の出力状態は、図 5 ( e ) で示すように、定速走行時においては、圧縮機消費電力と走行損失の和である 1 O k W、減速時においては、上述したように 1 0 k Wの充電、加速時においては、圧縮機消費電力、走行損失及び加速に要するェネルギ一の総和である 4 0 k Wとなる。

次に、本実施例の電気自動車について図 4を用いて説明する。図 4において、分図（a ) は電気自動車の速度、（b ) は走行用電動機の消費 Z出力電力、（c ) は圧縮機が消費する電力、（d ) は蓄電池の放電充電電力である。各分図の横軸は、時間を示し各分図共通である。まず、図 4 ( a ) に示すように、従来例である図 5と同一の速度条件で電気自動車が走行すると、図 4 ( b ) で示される走行用電動機の電力は、定速走行時 5 k W、減速時一 2 5 k W、加速時 3 5 k Wとなる。従来例と比較して減速時に、走行用電動機の電力が大きくフットブレーキによる制動補助が不要なのは、减速エネルギーを電気エネルギーとして回収した後、熱交換器等に熱エネルギーに変換した形で備蓄することができるためである。つまり、減速時の運動エネルギーの全てを、電気エネルギーに変換して吸収することが可能なためである。また、回生時の蓄電池への充電量は、従来例と同様に蓄電池に食担をかけない電力量となっている。この結果、回生ブレーキが強力になるのと同時に空調能力が増強され、減速後は空調装置の圧縮機をしばらく止めることができる。従って、蓄電池出力は圧縮機の消費電力分だけ小さくなり、この一定時間中は消費電力の積分値を小さくすることができる。また、蓄電池には大電流放電による放電効率や寿命の短縮等の悪影響があるが、本実施例では、一般の走行状況で多用される減速直後の加速では、図 4 ( d ) で示すように、一時的に圧縮機の消費電力が不要となるので、蓄電池の大電流放電が回避でき、蓄電池にかかる食担が小さくなるという優れた効果がある。

上述した実施例の説明は、空調装置の暖房モードを中心に説明を行ったが、 4方弁が切り替わることで、内外熱交換器の役割が、交互に凝縮器と蒸発器とに切り替わるヒートポンプを用いた空調装置においては、冷房動作時にも同様に回生電力を用いて、空調装置の消費エネルギーを節約することができる。

以上説明したように本実施例によれば、蓄電池からの供給電力により駆動される走行用電動機と、空調装置を備えた電気自動車において、蓄電池端子電圧計や蓄電池残存容量計による蓄電池状態と回生状態の信号が入力される消費電力指示装置と、消費電力指示装置の指示に応じて前記空調装置の動力を増加する空調装置の動力調整装置を設けたことにより、空調装置の消費電力を蓄電池状態と回生状態に応じて増加できるようにしているので、回生時の蓄電池が吸収しきれない余剰な回生電力を空調装置で利用することができる。すなわち、この余剰な回生電力を熱として蓄えられるので、空調装置の蓄電池使用電力を節約してエネルギー効率を向上し、電気自動車の一充電当たりの走行可能距離を延長させると共に、回生ブレーキの強化を達成することができる。

また、蓄電池の残存容量を検出して、この容量が小さくなつた場合には、通常走行時の空調装置の消費電力を制限することで、空調動作より走行用の電力確保を優先して、一充電当たりの走行可能距離を延長させることが可能な電気自動車を実現することができる。

更に、本実施例は、従来の電気自動車に一般に備えられている蓄電池状態検出手段や回生電力検出手段を利用することが可能なので、これに簡単な制御回路を付加するだけで安価に、一充電当りの実際の走行可能距離を延長し、また、安全性に寄与する回生ブレーキを強力にした電気自動車を得ることができる。次に、本発明の第 2実施例を図面を参照して説明する。本実施例において、空調装置 1の機器構成は、上述した第 1実施例と同一構成とされている。図 6は、本発明の制御システム図である。本実施例は、図 6に示すように、圧縮機動力調節器 2 2により、直接、圧縮機 2が消費する電力を調節している空調装置 1に用いたものである。

すなわち、 2 3は、蓄電池 1 1の端子電圧計、 2 4は蓄電池 1 1の最高許容電圧を発生する蓄電池基準電圧発生器であり、それぞれ、電圧信号と基準電圧信号を、電圧比較器 2 5に出力している。これらの両信号に基づき、電圧比較器 2 5において、電圧差が求められる。そして、蓄電池電圧の方が大きい、すなわち回生電力が大きすぎる場合、その差分に相当する消費電力指示値が圧縮機動力指示信号切替装置 2 6に送られる。

そして、この圧縮機動力指示信号切替装置 2 6は、通常、圧縮機動力調節器 2 2から圧縮機 2の駆動回路 1 0に入っている信号を、電圧比較器からの消費電力信号に切り替える。これにより、上述した第 1実施例と同様に動作し、同一の効果を奏することができる。更に、本発明に係る第 3実施例を図 7を参照して説明する。図 7は、本実施例の電気自動車の空調装置の全体構成を示し、前記第 1実施例と基本的な機器構成は同一であるので、同一機器には同一符号を付して現わすことにする。すなわち、本実施例の空調装置 1は、順次、配管により接続された圧縮機 2、オイルセパレータ 3、四方弁 4、車室外熱交換器 5、 2組の膨張弁 6 , 7、車室内熱交換器 8、アキュムレータ 9によリ主幹が構成されている。そして、これらの機器の内部を、空調装置 1の冷暖房モードに応じて、冷媒が順逆方向に切換わって循環通流するようになっている。

また、この車室内熱交換器 8の空気導入側には、車室内蓄熱手段 3 0が配設され、この車室内蓄熱手段 3 0に冷媒を導入する 2 系統のバイパス管 3 1， 3 2が、車室内熱交換器 8の入出配管上に、それぞれ設けられた三方弁 3 1 a , 3 2 aと逆止弁 3 l b , 3 2 bを介して、接続されている。

更に、この圧縮機 2は、内蔵された電動機により圧縮駆動し、この電動機は、蓄電池 1 1から電力を供給されている。

この圧縮機 2を駆動する駆動回路 1 0は、電力分配装置 1 4に接続され、この電力分配装置 1 4により、蓄電池 1 1又は走行用電動機 1 3の駆動回路 1 2と接続可能とされている。また、この電力分配装置 1 4は、回生電力検出器 1 8を備えている。そして、空調装置 1が運転状態にあり、かつ回生ブレーキが動作して、この電力分配装置 1 4の回生電力検出器 1 8が回生電力を検出すると、電力分配装置 1 4は、蓄電池 1 1と走行用電動機 1 3の駆動回路 1 2を蓄電池 1 1の充電可能状態に応じて適時切り離す一方、圧縮機 2の駆動回路 1 0を適時接続し、更に、この圧縮機 2 の回転周波数を制御することにより、蓄電池 1 1及び圧縮機 2への回生電力の回収を実行している。

この空調装置 1が暖房動作した時の熱交換サイクルの動作について説明する。まず、空調装置 1の内部を循環している冷媒は、圧縮機 2により圧縮され、オイルセパレータ 3でオイル分離される。次に、この高温高圧状態の圧縮冷媒は、四方弁 4により車室内熱交換器 8に送出される。

そして、通常走行時においては、車室内熱交換器 8において、圧縮冷媒の凝縮熱量のみで、車室内の空気と熱交換を行って車室内を暖房し、この結果、圧縮冷媒は冷却されて液冷媒となる。一方、減速時において回生ブレーキが動作し回生電力が生じると、この回生電力は電力分配装置 1 4により検出される。そして、この回生電力が、その時点の蓄電池 1 1の充電許容量に対して過剰な場合、この過剰な電力量に応じて、電力分配装置 1 4が圧縮機 2の駆動回路 1 0を動作制御し、この駆動回路 1 0により圧縮機 2の回転周波数を増加するようにしている。この制御によリ熱交換サイクル中に循環される冷媒の流量が増加するので、空調装置 1の暖房能力が増加することになる。

そして、この増強された暖房能力による過暖房を防止するために、送風機による風量は一定のまま或いは減量される。従って、冷媒流量の増加分は冷却されずに、ガス状態のままで車室内熱交換器 8から排出される。

このように、その時点の蓄電池に回収できない余剰回生電力が同時点の圧縮機の消費電力より大きい場合には、三方弁 3 2 aにより冷媒流路が車室内蓄熱手段 3 0への経路に切換わり、この冷媒は、バイパス管 3 2を通って車室内側蓄熱手段 3 0に導入され、残りのガス冷媒の凝縮熱は、この車室内側蓄熱手段 3 0に蓄積 ci ¾し 0

そして、この車室内側蓄熱手段 3 0により、完全に冷却された冷媒は、逆止弁 3 2 aを順方向に通過して主幹に戻され、逆止弁 7 aにより膨張弁 7を迂回する。更に、冷媒は、逆止弁 6 aによリ膨張弁 6を必ず通過し、この膨張弁 6により適度に減圧されて車室外熱交換器 5に送られる。そして、この冷媒は、車室外熱交換器 5において、送風機 5 aの適度な回転数制御により外気と十分な熱交換を行って蒸発する。

最後に、冷媒は、四方弁 4、アキュムレータ 9を通過して、圧縮機 2に吸入され、新たな循環サイクルを開始する。

以上の熱交換サイクルを繰り返すことによって、車室内側蓄熱手段 3 0は徐々に大容量の熱を保有することになリ、通常走行時よリも高い温度の空気が送風機 8 aによリ車室内熱交換器 8に送り込まれるようになる。この結果、圧縮冷媒の凝縮温度との温度差が低減して空気の暖房食荷が減少するので、実質的な暖房能力が向上する。この暖房能力の向上分は、車室内熱交換器 8からの吹き出し風温度の上昇として現われるので、車室内の暖房が十分或いは過剰気味となる。

ここで、空調装置 1の圧縮機 2の回転周波数は、通常車室内温度によって制御されており、暖房能力向上の効果が現れた後には、圧縮機 2の運転周波数を下げたり或いは一時的に停止させることで過剰な暖房を防止し、かつ空調装置 1の消費電力の低減を図ることができる。また、減速後に蓄電池 1 1の放電出力を一時的に下げることができるので、一充電当りの走行可能距離を延長させることができ、蓄電池 1 1の寿命を向上させることができる。

次に、この空調装置 1が冷房動作する時の熱交換サイクルについて説明する。まず、前記暖房動作と同様に、冷媒は、圧縮機 2 により庄縮され、オイルセパレータ 3でオイル分離される。次に、この高温高圧状態の圧縮冷媒は、四方弁 4により車室外熟交換器 5に送られる。そして、この冷媒は、車室外熱交換器 5において、送風機 5 aにより冷却され液冷媒となる。その後、この液冷媒は逆止弁 6 aにより膨張弁 6を迂回し、更に逆止弁 7 aにより膨張弁 7を通過して適度に減圧される。そして、この減圧された冷媒は、逆止弁 3 2 bにより車室内蓄熱手段 3 0に導入されることなく、三方弁 3 2 aを通過して車室内熱交換器 8に送られ、車室内気と熱交換を行って蒸発し、四方弁 4、アキュムレータ 9を通り圧縮機 2に吸入される。

この場合、通常走行時の空調装置 1は、車室内熱交換器 8における気液冷媒の蒸発潜熱のみで車室内の空気と熱交換することにより、車室内の冷房を行っている。一方、減速時の空調装置 1は、この車両の滅速により回生ブレーキが動作して電力分配装置 1 4が回生電力を検出すると、前述の暖房運転時と同様に、圧縮機 2の回転周波数が増加して熱交換サイクル中に循環される冷媒の流量が増加し、冷房能力が増強されることになる。この過冷房を防止するために送風機による風量は一定のまま或いは減量され、冷媒流量の増加部分が蒸発されずに気液状態のままで車室内熱交換器 8から排出される。そこで、三方弁 3 1 aにより冷媒流路を切り換えることにより、冷媒はバィパス管 3 1を通って車室内側蓄熱手段 3 0に導入され、残りの気液冷媒の蒸発潜熱が車室内側蓄熱手段 3 0に蓄積される。この車室内側蓄熱手段 3 0により完全に蒸発された冷媒は、逆止弁 3 1 bを通過して主幹に戻され、四方弁 4、アキュムレータ 9を通リ圧縮機 2に吸入される。

以上のような熱交換サイクルを繰り返すことによって、車室内側蓄熱手段 3 0は徐々に大容量の冷熱を保有することになリ、通常走行時よりも低い温度の空気が送風機 8 aにより車室内熱交換器 8に送り込まれるようになり、この結果、圧縮冷媒の蒸発温度との温度差が低減して空気の冷房食荷が減少するので実質の冷房能力が向上する。この冷房能力の向上分は車室内熱交換器 8からの吹き出し風温度の低下として現れるので、車室内の冷房が十分或いは過剰気味となる。

このため前述した暖房運転時と同様に、冷房能力向上の効果が現れた後には、圧縮機 2の運転周波数を下げたり或いは一時的に停止させることで、過剰な冷房を防止すると同時に、空調装置 1 の消費電力の低滅を図ることができる。また、回生後の蓄電池 1 1の出力値を下げることができるため、一充電当りの走行可能距離を延長できると共に、蓄電池 1 1の寿命を延長させることがで ±る。

また、バイパス管 3 1及びバイパス管 3 2を、それぞれ車室内熱交換器 8の入口側の冷媒を導入できるような構造とし、或いはパイパス管 3 1及びパイパス管 3 2を一つのパイパス管にまとめた構造として、前述と同様の回生電力検出による冷媒供給の制御に従って、圧縮冷媒或いは気液冷媒を直接車室内側蓄熱手段 3 0 に導入することによつても、前述と同様な効果が得られる。

以上説明したように本実施例は、蓄電池からの供給電力により駆動される走行用電動機と空調装置を備え、これらに電力を分配する電力分配装置を備えた電気自動車であって、空調装置の車室内熱交換器に前記車室内熱交換器の出口側或いは入口側のいずれか一方の冷媒を導入する蓄熱手段を設けたり、または車室外熱交換器の車室内熱交換器の出口側或いは入口側のいずれか一方の冷媒を導入する蓄熱手段を設け、前記電力分配装置の回生電力検出に応じて、それぞれの前記蓄熱手段への冷媒供給の制御する冷媒流路制御弁を設けている。従って、空調装置の運転中に減速等により回生ブレーキが動作した場合には、電力分配装置が蓄電池と電動機を完全に或いは適度に切り離し、回生ブレーキによる回生電力の全て或いは一部を、空調装置の圧縮機 2の駆動電力として利用し、冷暖房能力を増強することができる。そして、この冷暖房が過剰となった分の熱量を蓄熱手段に蓄えて、車室内の冷暖房能力の調整或いは向上に利用したり、冬季の熱交換サイクルの冷媒蒸発熱として利用することで、これまで蓄電池のみではほとんど回収できなかつた回生電力を無駄なく有効に利用することが可能となり、エネルギー収支の高効率化が達成される。また、前述の動作により車室内熱交換器からの吹き出し風の温度が上昇し、急速かつ髙効率な暖房が達成される。また、車室外熱交換器での冷媒蒸発が容易かつ完全に行われるため、着霜および冷媒溜リ等による蒸発能力の低下が防げ、送風機の回転数を低減できる。これらの結果、空調装置の蓄電池使用電力を節約でき蓄電池の無駄な消耗を回避できるため、一充電当りの走行距離が向上しかつ総合的にエネルギー効率の高い冷暖房システムを装備した電気自動車とすることができる。本発明に係る第 4実施例を図 8を参照して説明する。図 8は、本実施例の電気自動車の空調装置 1の全体構成を示し、本空調装置 1は、図 8に示すように、上述した第 3実施例と同様な基本構成とされ、同一機器には同一な符号を付けて示すことにする。また、電力分配装置 1 4に備えられた回生電力検出器 1 8が回生電力を、検出した時の電力分配の動作、及び圧縮機 2に内蔵されている電動機の回転周波制御に関しても同一とされている。

そして、前記実施例と異なる部分は、 2系統の蓄熱手段を設けた構成である。すなわち、この車室内熱交換器 8の空気導入側には、車室内蓄熱手段 3 0が、車室外熱交換器 5の空気導入側には、車室外蓄熱手段 3 4が、それぞれ配設されている。この車室内蓄熱手段 3 0に冷媒を導入するバイパス管 3 1が、車室内熱交換器 8の四方弁側の配管上に設けられた三方弁 3 1 aと逆止弁 3 1 bを介して、接続されている。更に、この車室外蓄熱手段 3 4に冷媒を導入するバイパス管 3 5が、車室内熱交換器 8の膨張弁側の配管上に設けられた三方弁 3 5 aと逆止弁 3 5 bを介して、接続されている。

本実施例における暖房動作時の熱交換サィクルについて説明する。熱交換サイクル内の冷媒の流れ、及び通常走行時の空調装置 1の車室内暖房方法については、前記実施例と同様である。また、電力分配装置 1 4が回生電力を検出した時の蓄電池 1 1への充電過剰容量に応じた圧縮機 2の回転周波数増大の制御においても第 3実施例と同様である。従って、箄 3実施例の暖房運転時と同様に、熱交換サイクル中に循環される冷媒の流量が増加するため暖房能力は增加するが、過暖房を防止するために送風機 8 aによる風量は一定のまま或いは減量され、冷媒流量の増加分が冷却されずにガス状態のままで車室内熱交換器 8から排出される。

この場合、三方弁 3 5 aにより冷媒流路を切り換えることによリ、冷媒はバイパス管 3 5を通過して車室外側蓄熱手段 3 4に導入され、この車室外側蓄熱手段 3 4に残りのガス冷媒の凝縮熱が蓄積される。この車室外側蓄熱手段 3 4により、完全に冷却された冷媒は、逆止弁 3 5 bを通り主幹に戻され、逆止弁 7 aを順方向に通過して膨張弁 7を迂回し、さらに逆止弁 6 aの動作により膨張弁 6を通過して適度に滅圧され、車室外熱交換器 5に送られる。そして、この車室外熱交換器 5において、送風機 5 aの適度な回転数制御により外気と十分な熱交換を行って蒸発し、四方弁 4、アキュムレータ 9を通り圧縮機 2に吸入される。

以上の熱交換サイクルを繰り返すことによって車室外側蓄熱手段 3 4は徐々に大容量の熱を保有することになリ、その結果通常走行時よりも高い温度の空気が送風機 5 aにより車室外熱交換器 5に送られるようになり、気液冷媒の蒸発温度との温度差が増大して冷媒蒸発が容易となる。すなわち車室外熱交換器 5での冷媒蒸発食荷が著しく減少するため、従来のような極度に低い蒸発温度まで下げる必要がなく、送風機 5 aによる送風量も著しく減少させることが可能となるため、消費電力低減および総合的なェネルギー効率の向上により、一充電当りの走行距離および蓄電池 1 1の寿命の延長が可能となる。

この第 4実施例における冷房運転時の熱交換サイクルにおいては、バイパス管 3 5を三方弁 3 5 aによって熱交換サイクルの主幹から切り離した状態である以外は、回生時の余剰冷熱の車室内側蓄熱手段 3 0への蓄積、その蓄熱による冷房能力の向上おょぴその効果、更に圧縮機 2の回転周波数の制御による空調装置 1の消費電力の低減およびその効果については、第 3実施例と同様でめる。

尚、第 3実施例および第 4実施例を、同一の空調装置の熱交換サイクル内に実現して動作させることも可能である。すなわち、空調装置の暖房運転時に回生ブレーキが動作した場合において、凝縮できない冷媒を、車室内側蓄熱手段 3 0と車室外側蓄熱手段 3 4両方に供給することで、車室内側の暖房を強化し、同時に車室外熱交換器 5の冷媒蒸発を促進させることができる。従って、この場合には、圧縮機 2及び送風機 5 a， 8 aの消費電力をともに低減させることが可能となり、よリエネルギー効率の高い冷暖房システムが得られる。

また、車室外側蓄熱手段 3 4のパイパス管 3 5を、車室内熱交換器 8の入口側の冷媒が導入できるような構造とし、前述と同様の回生電力検出による冷媒供給の制御に従って、圧縮冷媒を直接車室外側蓄熱手段 3 4に導入することによつても、前述と同様な効果が得られる。

また、蓄熱手段の代わりに別途に熱交換器を備え、この熱交換器により前述した制御動作を行うようにすれば、同様の効果を得ることができる。

更に、空調装置を運転していない時でも、回生電力の回収時のみ空調装置を運転させて圧縮機および送風機の駆動電力として余剰な回生電力を消費させ、かつ車室内熱交換器での温風或いは冷風は車室外に排出するように送風制御することにより、回生電力の回収利用を目的とした熱交換サイクルとしてだけでなく、蓄電池を保護すると共に、回生ブレーキを強化する回生電力の廃棄手段としても活用できる。

本発明は以上説明したように電動機を駆動源とし、空調装置および電力分配装置を装備した電気自動車において、車室内熱交換器に前記車室内熱交換器の出口側或いは入口側のいずれか一方の冷媒を導入する蓄熱手段を設けたり、または車室外熱交換器の車室内熱交換器の出口側或いは入口側のいずれか一方の冷媒を導入する蓄熱手段を設け、それぞれの前記蓄熱手段への冷媒供給の制御装置を前起電力分配装置の回生電力検出に応じて作動する冷媒流路制御弁としたことにより、空調装置運転中に減速等により回生ブレーキが動作した時には電力分配装置で蓄電池と電動機を完全に或いは適度に切り離し、回生電力の全て或いは一部を空調装置の圧縮機駆動動力として利用し、冷暖房が過剰となった分の熱量を蓄熱手段に蓄えて、車室内の冷暖房能力の調整或いは向上に利用したり、冬季の熱交換サィクルの冷媒蒸発熱として利用することで、これまで蓄電池のみではほとんど回収できなかった回生電力を無駄なく有効に利用することが可能となり、エネルギー収支の髙効率化が達成される。また、前述の作用により車室内熱交換器からの吹き出し風の温度が上昇し、急速かつ髙効率な室内暖房が達成されるので、空調環境を向上できる。また、車室外熱交換器における冷媒蒸発が容易かつ完全に行われるため、着霜および冷媒溜り等による蒸発能力の低下が防止され、送風量を減少して送風機の回転数を低減することができる。これらの結果、空調装置が消費する蓄電池電力を節約できるので、無駄な蓄電池の消耗が防止され、一充電当りの走行可能距離を延長させることができると共に、総合的にエネルギー効率の高い冷暖房装置を備えた電気自動車とすることができる。次に、本発明に係る第 5実施例を図 9を参照して説明する。図 9は、本実施例の電気自動車に用いる空調装置 1の全体構成を示し、この空調装置 1は、順次、配管により接続された圧縮機 2、オイルセパレータ 3、四方弁 4、車室外熱交換器 5、 2組の膨張弁 6， 7、車室内熱交換器 8及びアキュムレータ 9とから構成されている。そして、この空調装置 1の動作時には、圧縮機 2によリ冷媒が圧送され、この冷媒は、空調装置 1の冷暖房運転に応じた四方弁 4の切換え動作により、これらの機器の内部を順逆方向に循環通流している。前記圧縮機 2は、内蔵された電動機によリ駆動され冷媒を圧縮しており、この電動機は蓄電池 1 1から電力を供給されている。また、この蓄電池 1 1は、駆動回路 1 2を介して電気自動車を走行させる走行用電動機 1 3と接続され、この車両速度に応じた放電電力を供給している。更に、蓄電池 1 1と駆動回路 1 2との間には、電力分配装置 1 4が設けられている。そして、この車両の減速時には、この走行用電動機 1 3を一時的に発電機として用いることにより、減少させる速度分の運動エネルギーを電気工ネルギ一に変換して、回生電力としてエネルギーを回収する回生ブレーキが構成されている。

この回生電力の熱回収回路として二系統設けており、一方は車室内熱交換器 8内に配設された抵抗器 4 1であり、他方は車室外熱交換器 5内に配設され抵抗器 4 2である。これらの抵抗器 4 1 ， 4 2のうち、少なくとも一方の接続端子は、走行用電動機 1 3 の駆動回路 1 2に電力分配装置 1 4を介して接続可能とされておリ、蓄電池 1 1 とは直接接続されない構成となっている。

この電力分配装置 1 4には、回生電力検出器 1 8が備えられており、空調装置 1が暖房運転モードにある時のみに、作動するものである。すなわち、空調装置 1が暖房モードで作動し、かつ電気自動車が通常走行している場合は、蓄電池 1 1と駆動回路 1 2 とが接続され、両抵抗器 4 1 , 4 2は、蓄電池 1 1および駆動回路 1 2とは切り離されている。この場合において、電気自動車を減速させるため、回生ブレーキが動作して回生電力が発生すると、この回生電力を、電力分配装置 1 4の回生電力検出器 1 8が検出する。そして、この電力分配装置 1 4は、蓄電池 1 1と駆動回路 1 2とを切り離し、両抵抗器 4 1， 4 2のうち少なくとも一方を、駆動回路と接続する。これにより、余剰な回生電力を、熱回収回路に熱として回収することができる。

この空調装置 1の暖房モードにおいて、圧縮機 2により圧縮されオイルセパレータ 3でオイル分離された後の髙温高圧状態の蒸気冷媒は、四方弁 4により車室内熱交換器 8に送られる。そして、通常走行時の空調装置 1においては、車室内熱交換器 8で圧縮冷媒の凝縮熱量のみで、車室内の空気と熱交換を行って室内を暖房しているので、この圧縮冷媒は冷却されて液冷媒となる。そして、回生ブレーキが動作すると、走行用電動機 1 3で発生した回生電力は電力分配装置 1 4を介して、抵抗器 4 1或いは抵抗器 4 2のうち少なくとも一方に送られ、この抵抗器 4 1 , 4 2が発熱し、車室内熱交換器 8或いは車室外熱交換器 5を加温することになる。

前記車室内熱交換器 8に配設された熱回収回路の抵抗器 4 1は、具体的には、熱交換部、或いは車室内熱交換器 8の冷媒入口部の配管に取り付けられている。このような構成により、車室内熱交換器 8の熱交換部が、回生電力を変換した熱で徐々に暖められ、車室内熱交換器 8に導入される圧縮冷媒が加熱されるので、圧縮機 2から吐出された時の温度よリも高温の圧縮冷媒となり、ェンタルピーが上昇する。これにより、車室内熱交換器 8に送り込まれる空気は、通常走行時に増して加熱されて、車室内熱交換器 8から車室内への吹出し風の温度が上昇するので、空調装置 1の暖房能力が向上する。

この場合、空調装置 1の圧縮機 2を駆動する電動機の回転数は、通常車室内温度によって制御されている。前述のように回生電力を空調装置 1に利用して、暖房能力を向上したので、この暖房能力向上の効果が現れた後には、圧縮機 2の電動機を一時的に停止、又は回転数を減少させることができる。これにより、車内の過剰な暖房を防止すると共に、一時的に空調装置 1の消費電力を低減して、回生後の蓄電池の放電出力値を下げることができる。これらの結果、一充電当リの走行可能距離を延長できると共に、蓄電池 1 1の寿命を向上させることができる。この車室内熱交換器 8における熱交換により冷却され液化された冷媒は、逆止弁 7 aにより膨張弁 7を迂回して、膨張弁 6を介して車室外熱交換器 5に送られる。すなわち、この冷媒は、逆止弁 6 aにより膨張弁 6を必ず通過するので、この膨張弁 6により適度に減圧されて低温の気液冷媒となり、車室外熱交換器 5に至ここで、この車室外熱交換器 5には、前述した車室内熱交換器 8の抵抗器 4 1と同様に、抵抗器 4 2が取り付けられている。そして、回生ブレーキが動作した場合には、この抵抗器 4 2に余剰回生電力が供給される、そして、この抵抗器 4 2から発生した熟が、徐々に車室外熱交換器 5の熱交換部或いは車室外熱交換器 5 に導入される冷媒配管を加熱するようにしている。従って、車室外熱交換器 5における気液冷媒は、容易かつ完全に蒸発することになる。従って、車室外熱交換器 5本体の蒸発食荷を著しく軽減できるので、従来のような極度に低い蒸発温度が不要となると共に、送風機 5 aによる送風量も著しく削滅できるので、空調装置 1が全体として消費する蓄電池の電力を節約することができる。最後に、この熱交換された冷媒は、四方弁 4及びアキュムレータ 9を通過して、圧縮機 2に戻り、再び循環サイクルを開始する。

また、電力分配装置 1 4に、蓄電池への許容回生電力量を判定する充電状態監視装置として、蓄電池の端子電圧計 2 3、或いは蓄電池の残存容量計 1 1 aを備えてもよい。これにより、予め定めた電圧より蓄電池の放電電圧が低い場合には、回生電力による充電を行い、高い場合には熱回収回路の抵抗器 4 1と抵抗器 4 2 に回生電力を配分することが可能になる。

更に、熱回収回路の抵抗器 4 1 と抵抗器 4 2への回生電力の配分は、それぞれの抵抗値を変えることや、スィッチ等を追加装備して通電時間を変えること等により、任意に設定することができる。

次に、本実施例の電気自動車のエネルギー収支について、図 1 0に基づいて説明する。図 10において、分図（a) は電気自動車の速度、（b) は走行用電動機の消費/出力電力、（c) は抵抗器による回収エネルギー、（d) は圧縮機が消費する電力、（ e) は蓄電池の放電 Z充電電力である。各分図の横軸は時間で各分図共通である。まず図 10 (a) に示すように、従来例の図 5 と同一の速度条件で電気自動車が走行すると、図 10 (b) で示される走行用電動機の出力は、定速走行時 5 kW、減速時一 25 kW、加速時 35 kWとなる。

この減速時の走行用電動機の発電電力が、従来例に比較して大きいのは、この减速時に減少させる全運動エネルギーを電気エネルギ一に変換して吸収できるためである。すなわち、この変換された電気エネルギーのうち蓄電池に回収できない余剰な電気エネルギーを、抵抗器により車室内熱交換器或いは車室外熱交換器に熱エネルギーとして蓄積している。また、回生時の蓄電池への充電量は、従来例と同様に蓄電池に食担をかけない 15 kWの電力量に制限されている。この結果、空調装置の暖房能力が向上するので、減速終了後は、空調装置の圧縮機をしばらく止めることができる。従って、蓄電池の放電出力は、一時的に停止された圧縮機の消費電力分だけ小さくなリ、一定時間だけ消費電力が低減され積分値が減少する。また、蓄電池の特性として、大電流放電すると、放電効率や寿命の短縮等の悪影響があることが知られている。このような大電流放電は、一般の電気自動車の走行状況で多用される減速直後の加速において必要とされるが、本発明では、図 10 (e) で示すように、圧縮機の消費電力が不要となるため、蓄電池にかかる食担が小さくなリ、蓄電池の高放電効率化や長寿命化できるという優れた効果がある。

以上説明したように、本実施例は、蓄電池からの電力により駆動する走行用電動機と、空調装置を備えた電気自動車において、前記電動機と車室内熱交換器或いは車室外熱交換器の少なくとも一方に抵抗器を設け、この抵抗器を蓄電池からの電力を分配する電力分配装置に接続した熱回収回路と、この電力分配装置に回生電力検出装置或いは蓄電池の充電状態監視装置を設けた構成としている。従って、空調装置の暖房運転時に回生ブレーキが動作した場合には、蓄電池と電動機を完全にあるいは適度に切り離し、この回生ブレーキによリ発生した回生電力の全て或いは一部を、室内側の抵抗器により熱に変換して車室内熱交換器を加温し室内暖房能力の向上に利用したり、室外側の抵抗器により同熱を、暧房運転時には熱交換サイクルの冷媒蒸発手段となる車室外熱交換器に供給して冷媒蒸発を促進したりできる。この結果、これまで蓄電池のみではほとんど回収できなかった回生電力を無駄なく有効に利用することが可能となるので、電気自動車全体としてエネルギ一利用の高効率化が達成される。また、前述の動作により車室内熱交換器からの吹き出し風の温度が上昇し、急速かつ効率よく車室内の暖房が行われ、また、車室外熱交換器での冷媒蒸発が容易かつ完全に行われるため、着霜および冷媒溜り等による蒸発能力および暖房能力の低下を防止できる。また、これと同時に、ファンによる送風量を著しく滅少することにより効率および信頼性を高めて、空調装置が消費する蓄電池電力を節約できるので、蓄電池の無駄な消耗が無くなり、回生電力の有効利用により一充電当りの走行可能距離の延長が可能となる。これらの結果、総合的にエネルギー効率の高い暖房システムを装備した電気自動車とすることができる。

また、回生ブレーキによって生じた回生電力のうち、その時点の蓄電池の消耗状態に応じた、充電電力を常に蓄電池に割当てることができるので、蓄電池の保全保護が図れ、蓄電池の長寿命化ゃ充放電性能を維持することができる。 3〇産業上の利用可能性

以上のように本発明によれば、回生ブレーキの回生電力を用いて、蓄電池の消費電力を節約した髙効率な動作を行える空調装置が実現できるので、回生ブレーキと空調装置を備えた電気自動車に好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 蓄電池からの電力により駆動される走行用電動機と、空調装置と、車両の減速時に電動機を一時的に発電機として用いて、これにより回生電力を発生させ蓄電池を充電する回生ブレーキ手段とを備えた電気自動車において、

前記回生ブレーキによる回生電力量と、回生ブレーキ動作時点における蓄電池の許容回生電力量とに基づき、余剰回生電力量を判定する余剰回生電力判定手段と、

前記余剰回生電力量に基づき、該余剰回生電力を空調装置に配分する電力分配手段と、を備えたことを特徴とする電気自動車。

2 . 前記電力分配手段による供給電力量に応じて空調能力を増強した後に、一時的に空調装置の作動を停止又は減少させることを特徵とする請求項 1記載の電気自動車。

3 . 余剰回生電力判定手段が、蓄電池端子からの電圧入力に基づいて、許容回生電力量を判定していることを特徴とする請求項 1 記載の電気自動車。

4 . 余剰回生電力判定手段が、蓄電池に備えられた残存容量検出手段からの入力に基づいて、許容回生電力量を判定していることを特徴とする請求項 1記載の電気自動車。

5 . 空調装置の車室内熱交換器の冷媒導入側又は排出側のいずれか一方の冷媒を吸入する蓄熱手段を設けたことを特徴とする請求項 1記載の電気自動車。

6 . 空調装置の車室外熱交換器の冷媒導入側又は排出側のいずれか一方の冷媒を吸入する蓄熱手段を設けたことを特徴とする請求項 1記載の電気自動車。

7 . 前記蓄熱手段への冷媒供給を、余剰回生電力判定手段の指示に応じて切換えることを特徴とする請求項 5又は 6記載の電気自

8 . 蓄電池からの電力により駆動される走行用電動機と、空調装置と、車両の減速時に、電動機を一時的に発電機として用いて、これにより回生電力を発生させ蓄電池を充電する回生ブレーキ手段を備えた電気自動車において、

前記余剰回生電力量に基づき、該余剰回生電力を熱回収回路に配分する電力分配手段と、を備えたことを特徴とする電気自動車

9 . 前記熱回収回路が、空調装置の車室内熱交換器或いは車室外熱交換器の少なくとも一方に設けられた電熱手段であることを特徵とする請求項 8記載の電気自動車。

1 0 . 前記熱回収回路が、給湯装置であることを特徴とする請求項 8記載の電気自動車。

1 1 . 前記熱回収回路が給湯装置であり、前記給湯装置からの給湯により暖房する輻射暖房装置を設けたことを特徴とする請求項 8記載の電気自動車。

1 2 . 前記余剰回生電力を、フットブレーキ装置の電気式踏力補助装置の電力とすることを特徴とする請求項 1又は 8記載の電気自動車。

1 3 . 前記余剰回生電力を、フットブレーキ装置を冷却する冷却装置の駆動電源とすることを特徴とする請求項 1又は 8記載の電気自動車。