WO2017119173A1 - 車両の空調装置 - Google Patents

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WO2017119173A1
WO2017119173A1 PCT/JP2016/081197 JP2016081197W WO2017119173A1 WO 2017119173 A1 WO2017119173 A1 WO 2017119173A1 JP 2016081197 W JP2016081197 W JP 2016081197W WO 2017119173 A1 WO2017119173 A1 WO 2017119173A1
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WO
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water temperature
cooling water
output
heat pump
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PCT/JP2016/081197
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強 岡本
渡辺 貴之
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08Cabin heater

Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle air conditioner including a heating device that heats engine coolant that is a power source of the vehicle.
  • hybrid vehicles equipped with an engine and a motor as a power source for vehicles have attracted attention because of the social demand for low fuel consumption and low exhaust emissions.
  • the fuel efficiency is improved by performing EV traveling in which the engine is stopped and the vehicle is driven by the power of the motor.
  • the engine is operated for a long time in order to ensure the amount of heat for heating (that is, the amount of heat of engine cooling water) in winter and the like, fuel consumption tends to deteriorate.
  • the vehicle air conditioner described in Patent Document 1 is equipped with a heating device for heating the cooling water in addition to the engine.
  • This vehicle air conditioner has a heat pump and an exhaust heat recovery device as a heating device for heating the cooling water.
  • the cooling water heating amount of the engine is the amount of heat transferred from the engine to the cooling water.
  • the output of the heat pump is increased in spite of the large amount of engine cooling water heating. There is a possibility that. For this reason, the output of the heat pump may be increased more than necessary, and the fuel efficiency may not be improved effectively.
  • an object of the present disclosure is to provide a vehicle air conditioner that can improve fuel efficiency of a system including a heating device that heats engine coolant.
  • the vehicle air conditioner includes a heating coolant circuit in which engine coolant that is a power source of the vehicle circulates.
  • the vehicle air conditioner includes an engine, a heating device other than the engine, a plurality of water temperature sensors, and an output control unit.
  • the engine and the heating device are heat sources that heat the cooling water flowing through the heating cooling water circuit.
  • the plurality of water temperature sensors are disposed on at least one upstream side and downstream side of the engine and the heating device in the cooling water circuit for heating, and detect the temperature of the cooling water.
  • the output control unit adjusts at least the output of the heating device based on the temperature of the cooling water detected by the plurality of water temperature sensors.
  • the output of a heating apparatus can be adjusted according to the cooling water heating amount of a heat source by adjusting the output of a heating apparatus based on the temperature of the cooling water detected with the some water temperature sensor. Thereby, it can suppress that the output of a heating apparatus is enlarged more than necessary, and can improve a fuel consumption.
  • an engine 11 that is an internal combustion engine and a motor generator 12 (hereinafter referred to as MG12) are mounted.
  • the power of the output shaft (that is, crankshaft) of the engine 11 is transmitted to the transmission 13 via the MG 12.
  • the power of the output shaft of the transmission 13 is transmitted to the wheels 16 (that is, drive wheels) via the differential gear mechanism 14 and the axle 15 or the like.
  • the transmission 13 may be a stepped transmission that switches the speed step among a plurality of speed steps, or may be a continuously variable transmission (so-called CVT) that changes continuously.
  • Rotational shaft of the MG 12 is connected between the engine 11 and the transmission 13 in the power transmission path for transmitting the power of the engine 11 to the wheels 16 so that the power can be transmitted.
  • a clutch for interrupting power transmission may be provided between the engine 11 and the MG 12.
  • a clutch may be provided between the MG 12 and the transmission 13.
  • the generated power of the generator 17 driven by the power of the engine 11 is charged in the high voltage battery 18.
  • An inverter 19 that drives the MG 12 is connected to the high voltage battery 18, and the MG 12 exchanges power with the high voltage battery 18 through the inverter 19.
  • a low voltage battery 21 is connected to the generator 17 via a DC-DC converter 20.
  • Both the high voltage battery 18 and the low voltage battery 21 are chargeable / dischargeable batteries, and a DC-DC converter 20 is connected between the high voltage battery 18 and the low voltage battery 21. Further, the DC-DC converter 20 is connected to a low-voltage load that consumes electric power supplied from the high-voltage battery 18 via the DC-DC converter 20 or electric power supplied from the low-voltage battery 21.
  • a hot water heater 22 that uses the heat of the cooling water of the engine 11 is mounted as a heating device for heating the vehicle interior.
  • a heating coolant circuit 23 is connected to a coolant passage (so-called water jacket) of the engine 11.
  • the heating coolant circuit 23 is provided with an electric water pump 24 and a heater core 25 for heating.
  • the heating coolant circuit 23 is provided with an engine 11 and a heating device other than the engine 11 as a heat source for heating the coolant.
  • a heat pump 26 is provided as a heating device.
  • a heat pump 26 is disposed on the downstream side of the engine 11, and a heater core 25 is disposed on the downstream side of the heat pump 26.
  • the electric water pump 24 is driven by the electric power of the low voltage battery 21.
  • the electric water pump 24 circulates cooling water through the heating cooling water circuit 23.
  • the cooling water circulates in the order of the engine 11, the heat pump 26, the heater core 25, and the engine 11.
  • the low-temperature and low-pressure gas refrigerant is compressed by the electric compressor 27 to become a high-temperature and high-pressure gas refrigerant, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant releases heat by the heater 28 to become a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant is decompressed and expanded by the expansion valve 29 to become a low-temperature and low-pressure liquid refrigerant, and the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant is absorbed by the outdoor heat exchanger 30 to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the heater 28 of the heat pump 26 exchanges heat between the refrigerant and the cooling water to heat the cooling water with the heat of the refrigerant.
  • the heater core 25 exchanges heat between the cooling water and the air to heat the air with the heat of the cooling water.
  • a blower fan 32 that generates warm air is disposed in the vicinity of the heater core 25.
  • an engine inlet water temperature that detects an engine inlet water temperature that is the temperature of the cooling water flowing into the engine 11 in the vicinity of the cooling water inlet of the engine 11 on the upstream side of the engine 11.
  • a sensor 33 is arranged.
  • An engine outlet water temperature sensor 31 that detects an engine outlet water temperature, which is the temperature of the cooling water flowing out from the engine 11, is disposed near the cooling water outlet of the engine 11 on the downstream side of the engine 11.
  • the accelerator sensor 34 detects the accelerator opening, that is, the operation amount of the accelerator pedal.
  • the shift switch 35 detects the operation position of the shift lever.
  • the brake switch 36 detects a brake operation.
  • the brake sensor detects the brake operation amount.
  • a vehicle speed sensor 37 detects the vehicle speed.
  • the acceleration sensor 38 detects acceleration.
  • the hybrid ECU 39 is a control device that comprehensively controls the entire vehicle, and detects the driving state of the vehicle by reading the output signals of the various sensors and switches described above.
  • Hybrid ECU 39 transmits and receives control signals, data signals, and the like to and from engine ECU 40, MG-ECU 41, and air conditioner ECU 42.
  • Output signals of the engine inlet water temperature sensor 33 and the engine outlet water temperature sensor 31 are input to the hybrid ECU 39 via communication such as a straight line or CAN (that is, Controller Area Network).
  • the engine ECU 40 is a control device that controls the operation of the engine 11.
  • the MG-ECU 41 is a control device that controls the generator 19 and the DC-DC converter 20 while controlling the MG 12 by controlling the inverter 19.
  • the air conditioner ECU 42 is a control device that controls the electric water pump 24, the electric compressor 27, the blower fan 32, and the like arranged in the hot water heating device 22.
  • the hybrid ECU 39 controls the engine 11, the MG 12, the generator 17, the DC-DC converter 20, the hot water heater 22 and the like according to the driving state of the vehicle operated by each ECU 40, 41, 42. Further, the hybrid ECU 39 transmits and receives control signals and data signals to and from the power supply ECU 43 that monitors the high voltage battery 18.
  • the hybrid ECU 39 switches the travel mode among, for example, an engine travel mode, an assist travel mode, and an EV travel mode.
  • the vehicle In the engine running mode, the vehicle is driven by driving the wheels 16 only with the power of the engine 11.
  • the assist travel mode the vehicle is driven by driving the wheels 16 with both the power of the engine 11 and the power of the MG 12.
  • the vehicle In the EV travel mode, the vehicle travels by driving the wheels 16 only with the power of the MG 12. Execution of the EV travel mode is permitted, for example, when the engine outlet water temperature is equal to or higher than the warm-up completion water temperature at which the engine can be stopped.
  • the hybrid ECU 39 switches the traveling mode to the regenerative power generation mode when braking the vehicle.
  • the vehicle is braked when a braking force is generated, for example, when the accelerator is off or the brake is on.
  • the MG 12 is driven by the power of the wheels 16 to perform regenerative power generation by converting the kinetic energy of the vehicle into electric energy by the MG 12, and the regenerative power generated by the regenerative power generation is supplied to the high voltage battery 18. Charge.
  • running can be lengthened, and a fuel consumption can be improved.
  • the cooling water heating amount of the engine 11 increases in proportion to the output of the engine 11, but is not determined only by the output of the engine 11. This is because the cooling water heating amount of the engine 11 varies depending on other factors such as the temperature in the engine room, the rotational speed of the electric fan, and the vehicle speed.
  • the cooling water heating amount of the engine 11 is the amount of heat transferred from the engine 11 to the cooling water.
  • the cooling water heating amount of the engine 11 can be grasped from the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33. Specifically, by executing the heating control routine of FIG. 3 by the hybrid ECU 39, the output of the heat pump 26 (that is, the engine inlet / outlet water temperature difference) that is the difference between the engine outlet water temperature and the engine inlet water temperature (that is, the engine inlet / outlet water temperature difference). Adjust the cooling water heating amount. Since the engine water temperature difference changes according to the cooling water heating amount of the engine 11, the engine temperature difference is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the engine 11. For this reason, by adjusting the output of the heat pump 26 according to the engine temperature difference, the output of the heat pump 26 can be adjusted according to the cooling water heating amount of the engine 11.
  • the output of the heat pump 26 is reduced. Therefore, when the engine temperature difference is large and the cooling water heating amount of the engine 11 is large, the output of the heat pump 26 is reduced and the output of the heat pump 26 is prevented from being increased more than necessary.
  • the hybrid ECU 39 executes the flow rate control routine of FIG. 4 to adjust the coolant flow rate (engine coolant flow rate) according to the engine temperature difference.
  • the cooling water flow rate is a flow rate of cooling water flowing into the engine 11. Since the engine temperature difference is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the engine 11, the cooling water flow rate is adjusted according to the cooling water heating amount of the engine 11 by adjusting the cooling water flow rate according to the engine temperature difference. Can be adjusted.
  • Heating control routine The heating control routine shown in FIG. 3 is repeatedly executed at a predetermined cycle during the power-on period of the hybrid ECU 39, and serves as an output control unit in the claims.
  • Engine temperature difference Current engine outlet water temperature-Engine inlet water temperature a predetermined time ago
  • the predetermined time is a time required for the cooling water to move from the detection position of the engine inlet water temperature sensor 33 to the detection position of the engine outlet water temperature sensor 31, and is set according to the cooling water flow rate, for example.
  • threshold A1 and threshold A2 are calculated by a map or a mathematical expression, respectively, according to the running load (for example, accelerator opening degree) and the current engine outlet water temperature.
  • the threshold value A2 is set to a value larger than the threshold value A1 (that is, A2> A1).
  • section 104 it is determined whether or not the engine temperature difference is larger than the threshold value A1. If at section 104 it is determined that the engine temperature difference is greater than threshold A1, the heating control routine proceeds to section 105 to determine whether the engine temperature difference is greater than threshold A2.
  • section 106 If it is determined in section 105 that the engine temperature difference is larger than the threshold value A2, it is determined that the cooling water heating amount of the engine 11 is considerably large, and the heating control routine proceeds to section 106.
  • first engine priority control is performed.
  • the output of the heat pump 26 is made smaller than the second engine priority control described later. Thereby, when the engine temperature difference is larger than the threshold value A2, the output of the heat pump 26 is made smaller than when the engine temperature difference is equal to or less than the threshold value A2.
  • the output of the heat pump 26 is stopped, that is, the output of the heat pump 26 is set to zero.
  • section 105 determines whether the engine temperature difference is equal to or less than the threshold value A2 is a case where the engine temperature difference is larger than the threshold value A1 and equal to or smaller than the threshold value A2.
  • second engine priority control is performed. In the second engine priority control, the output of the heat pump 26 is made smaller than the heat pump priority control described later and larger than the first engine priority control.
  • the output of the heat pump 26 is made smaller than when the engine temperature difference is not more than the threshold value A1 and the engine temperature difference is larger than the threshold value A2.
  • the output of the heat pump 26 is increased.
  • section 104 If it is determined in section 104 that the engine temperature difference is equal to or less than the threshold value A1, it is determined that the cooling water heating amount of the engine 11 is small, and the heating control routine proceeds to section 108.
  • heat pump priority control is performed. In the heat pump priority control, the output of the heat pump 26 is made larger than that in the second engine priority control. Thereby, when the engine temperature difference is equal to or less than the threshold value A1, the output of the heat pump 26 is made larger than when the engine temperature difference is larger than the threshold value A1.
  • the flow control routine shown in FIG. 4 is repeatedly executed at a predetermined cycle during the power-on period of the hybrid ECU 39.
  • the flow rate control routine serves as a flow rate adjustment unit.
  • the flow control routine proceeds to section 202, and the difference between the current engine outlet water temperature and the engine inlet water temperature a predetermined time ago is obtained as the engine temperature difference in the same manner as in section 102 of FIG.
  • the coolant flow rate is calculated by a map or a mathematical formula according to the engine temperature difference.
  • the cooling water flow rate map or mathematical formula is set such that the cooling water flow rate decreases as the engine temperature difference decreases.
  • the hybrid ECU 39 controls the electric water pump 24 so as to realize the coolant flow rate calculated in the section 203.
  • the output of the heat pump 26 is adjusted according to the engine temperature difference that is the difference between the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33. Since the engine temperature difference changes according to the cooling water heating amount of the engine 11, the engine temperature difference is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the engine 11. For this reason, by adjusting the output of the heat pump 26 according to the engine temperature difference, the output of the heat pump 26 can be adjusted according to the cooling water heating amount of the engine 11.
  • the output of the heat pump 26 is made smaller than when the engine temperature difference is less than or equal to the threshold value A1. Furthermore, when the engine temperature difference is larger than the threshold value A2, the output of the heat pump 26 is made smaller (for example, the output of the heat pump 26 is stopped) than when the engine temperature difference is less than or equal to the threshold value A2.
  • the waste heat of the engine 11 can be utilized to reduce the power consumption of the heat pump 26, and the fuel consumption can be improved.
  • the output of the heat pump 26 is made larger than when the engine temperature difference is larger than the threshold value A1.
  • the output of the heat pump 26 is changed stepwise according to the engine temperature difference.
  • the present invention is not limited to this.
  • the output of the heat pump 26 may be continuously changed according to the engine temperature difference. In this case, the output of the heat pump 26 is increased as the engine temperature difference is smaller. Furthermore, the output of the heat pump 26 may be increased as the engine outlet water temperature is lower.
  • the coolant flow rate is adjusted according to the engine temperature difference. Since the engine temperature difference is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the engine 11, the cooling water flow rate is adjusted according to the cooling water heating amount of the engine 11 by adjusting the cooling water flow rate according to the engine temperature difference. Can be adjusted.
  • the rising water temperature value [K] decreases as the cooling water flow rate increases. If the difference between the current engine outlet water temperature and the target heating water temperature is small, the coolant flow rate may be large.
  • the target heating water temperature is a target value of the heater core inlet water temperature that is the temperature of the cooling water flowing into the heater core 25. If the difference between the current engine outlet water temperature and the target heating water temperature is small, the coolant flow rate may be large. In other words, the heating performance is better when the cooling water flow rate is larger.
  • the engine outlet water temperature must be increased unless the cooling water flow rate is reduced.
  • the heat pump 26 should not raise the temperature.
  • Increasing the water temperature due to the heat of the engine 11 (that is, free heat) associated with traveling has almost no adverse effect on fuel consumption.
  • a large engine temperature difference means that the cooling water heating amount of the engine 11 is large. If there is a lot of free heat, the water temperature will rise, so the cooling water flow rate will not be throttled, giving priority to comfort.
  • the engine temperature difference is small, the temperature is mainly raised by the heat pump 26. Therefore, in order to avoid this, the fuel flow is prioritized and the coolant flow rate is reduced.
  • the cooling water flow rate of the engine 11 and the heater core 25 can be maintained at different values, such as by providing a bypass flow path through which the cooling water flows by bypassing the engine 11, the cooling water flow rate is reduced even if the heater core inlet water temperature is increased by the heat pump 26. Thus, the reduction of the heat radiation amount and the heat transfer amount from the engine 11 can be reduced.
  • the coolant flow rate is continuously changed according to the engine temperature difference.
  • the present invention is not limited to this.
  • the coolant flow rate may be changed stepwise according to the engine temperature difference. In this case, when the engine temperature difference is smaller than the predetermined value, the coolant flow rate is made smaller than when the engine temperature difference is equal to or larger than the predetermined value.
  • the heat flow from the engine 11 may be reduced by reducing the coolant flow rate to 0 or a value close to 0.
  • the case where the engine temperature difference is a negative value is, in other words, the case where the engine outlet water temperature is lower than the engine inlet water temperature.
  • the engine 11 may be bypassed and a bypass channel through which cooling water flows may be provided.
  • the engine temperature difference obtained from the water temperature sensors 31 and 33 can be used as information on the cooling water heating amount of the engine 11.
  • the adaptation work for each vehicle or engine becomes unnecessary, and the number of adaptation steps can be greatly reduced. Further, the development number of the vehicle is increased and the part number of the ECU can be reduced.
  • the first engine priority control function, the second engine priority control function, and the heat pump priority control function are provided. However, only one or two of these three functions may be provided. Further, the function of adjusting the coolant flow rate according to the engine temperature difference may be omitted.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 are set as follows according to the engine temperature difference.
  • a characteristic of the heat generation efficiency of the engine 11 is calculated based on the engine temperature difference.
  • the heat generation efficiency of the engine 11 is the ratio of the cooling water heating amount to the fuel consumption amount of the engine 11.
  • the heat generation efficiency characteristic of the heat pump 26 is calculated based on the engine outlet water temperature.
  • the heat generation efficiency of the heat pump 26 is the ratio of the cooling water heating amount to the energy consumption of the heat pump 26.
  • the heat generation efficiency combining the heat generation efficiency of the engine 11 and the heat generation efficiency of the heat pump 26 is the highest under the condition that the target heating amount can be secured.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 are calculated.
  • the heating control routine in FIG. 8 serves as an output control unit.
  • the current engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 is acquired, and the current engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33 is acquired.
  • the difference between the current engine outlet water temperature and the engine inlet water temperature a predetermined time ago is determined as the engine temperature difference in the same manner as in section 102 of FIG.
  • the heating control routine proceeds to section 303, where the current heat generation efficiency characteristic of the engine 11 is calculated based on the current engine temperature difference, the coolant flow rate, and the fuel consumption.
  • the relationship between the output of the engine 11 and the heat generation efficiency is obtained as the characteristic of the heat generation efficiency of the engine 11.
  • the characteristics of the heat generation efficiency of the engine 11 according to the engine temperature difference, the coolant flow rate, and the fuel consumption may be stored in advance in the ROM of the hybrid ECU 39 or the like.
  • the current heat generation efficiency characteristic of the heat pump 26 is calculated based on the current engine outlet water temperature and the outside air temperature.
  • the relationship between the output of the heat pump 26 and the heat generation efficiency is obtained as the heat generation efficiency characteristic of the heat pump 26.
  • the output of the heat pump 26 changes according to the rotational speed of the electric compressor 27.
  • the characteristics of the heat generation efficiency of the heat pump 26 according to the engine outlet water temperature and the outside air temperature may be stored in advance in the ROM of the hybrid ECU 39 or the like.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 are calculated so that the heat generation efficiency obtained by combining the heat generation efficiency of the engine 11 and the heat generation efficiency of the heat pump 26 under the condition that the target heating heat amount can be ensured becomes the highest. To do.
  • the total heat generation efficiency K is an efficiency obtained by multiplying the heat generation efficiency Ke of the engine 11 and the heat generation efficiency Kh of the heat pump 26.
  • the overall heat generation efficiency K can be obtained by the following equation.
  • Total heat generation efficiency K heat generation efficiency Ke of the engine 11 ⁇ heat generation efficiency Kh of the heat pump 26
  • Target heating heat amount cooling water heating amount of engine 11 + output of heat pump 26 (F)
  • the total heat generation efficiency K is determined from the combination of the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 satisfying the formula (F).
  • the combination of the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 that is the highest is searched.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 at which the overall heat generation efficiency K becomes the highest under the condition that the target heating heat quantity can be ensured are obtained.
  • the heat generation efficiency characteristic of the engine 11 is calculated based on the engine temperature difference, and the heat generation efficiency characteristic of the heat pump 26 is calculated based on the engine outlet water temperature. Then, based on the characteristics of the heat generation efficiency of the engine 11 and the characteristics of the heat generation efficiency of the heat pump 26, the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 so that the overall heat generation efficiency K becomes the highest under the condition that the target heating amount can be secured. Is calculated. Thereby, the engine 11 and the heat pump 26 can be coordinated to increase the overall heat generation efficiency K, and the fuel consumption can be effectively improved.
  • the coolant flow rate may be adjusted according to the engine temperature difference.
  • the output of the engine 11 when the engine temperature difference is equal to or greater than a predetermined value, the output of the engine 11 (that is, the power generation amount of the generator 17) is The output of the heat pump 26 may be reduced by increasing it.
  • the output of the engine 11 when the engine temperature difference is equal to or smaller than a predetermined value, the output of the engine 11 (that is, the amount of power generated by the generator 17) may be reduced and the output of the heat pump 26 may be increased.
  • the output of the heat pump 26 and the coolant flow rate are adjusted according to the engine temperature difference.
  • the present invention is not limited to this.
  • the cooling water heating amount of the engine 11 is calculated based on the engine temperature difference, and the output of the heat pump 26 or the cooling water flow rate is adjusted according to the cooling water heating amount of the engine 11. good.
  • the output of the heat pump 26 may be estimated based on the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33.
  • a water temperature sensor may be arranged near the cooling water outlet of the heater core 25 on the downstream side of the heater core 25 (that is, on the upstream side of the engine 11). Further, instead of the engine outlet water temperature sensor 31, a water temperature sensor may be arranged in the vicinity of the cooling water inlet of the heat pump 26 on the upstream side of the heat pump 26 (that is, on the downstream side of the engine 11).
  • a heat pump 26 and an exhaust heat recovery device 44 are provided as heating devices.
  • An exhaust heat recovery device 44 is disposed downstream of the heat pump 26.
  • the exhaust heat recovery unit 44 exchanges heat between the exhaust gas of the engine 11 and the cooling water to heat the cooling water with the heat of the exhaust gas.
  • An engine inlet water temperature sensor 33 is disposed upstream of the engine 11, and an engine outlet water temperature sensor 31 is disposed downstream of the engine 11.
  • an engine temperature difference that is a difference between the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33 is obtained.
  • the output of the heat pump 26 is adjusted according to the engine temperature difference.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted according to the engine temperature difference. Furthermore, the coolant flow rate may be adjusted according to the engine temperature difference. Further, the cooling water heating amount of the heat pump 26 and the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery device 44 may be estimated based on the outputs of the water temperature sensors 31 and 33.
  • an engine inlet water temperature sensor 33 is disposed on the upstream side of the engine 11, and an engine outlet water temperature sensor 31 is disposed on the downstream side of the engine 11. Further, an EHR outlet water temperature sensor 45 that detects an EHR outlet water temperature that is a temperature of the cooling water flowing out from the exhaust heat recovery device 44 is disposed near the cooling water outlet of the exhaust heat recovery device 44 on the downstream side of the exhaust heat recovery device 44. Has been.
  • the engine temperature difference and the water temperature difference A are obtained, and the output of the heat pump 26 is adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature difference A.
  • the engine temperature difference is the difference between the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33.
  • the water temperature difference A is a difference between the EHR outlet water temperature detected by the EHR outlet water temperature sensor 45 and the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31.
  • the water temperature difference A is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the heat pump 26 and the exhaust heat recovery unit 44.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature difference A. Further, the coolant flow rate may be adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature difference A. Further, the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery device 44 may be estimated based on the outputs of the water temperature sensors 31, 33, 45, and the like.
  • an engine outlet water temperature sensor 31 is disposed on the downstream side of the engine 11. Further, an HC outlet water temperature sensor 46 for detecting the HC outlet water temperature, which is the temperature of the cooling water flowing out from the heater core 25, is arranged near the cooling water outlet of the heater core 25 on the downstream side of the heater core 25 (that is, upstream of the engine 11). ing.
  • the water temperature difference B is obtained, and the output of the heat pump 26 is adjusted according to the water temperature difference B.
  • the water temperature difference B is the difference between the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the HC outlet water temperature detected by the HC outlet water temperature sensor 46.
  • the water temperature difference B is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the engine 11.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted. Further, the coolant flow rate may be adjusted according to the water temperature difference B. Further, the engine inlet water temperature, the cooling water heating amount of the heat pump 26, and the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery device 44 may be estimated based on the outputs of the water temperature sensors 31, 46, and the like.
  • an HC inlet water temperature sensor 47 that detects the HC inlet water temperature that is the temperature of the cooling water flowing into the heater core 25 near the cooling water inlet of the heater core 25 on the upstream side of the heater core 25. Is arranged. Further, an HC outlet water temperature sensor 46 is disposed on the downstream side of the heater core 25.
  • the water temperature difference C is obtained, and the output of the heat pump 26 is adjusted according to the water temperature difference C.
  • the water temperature difference C is a difference between the HC outlet water temperature detected by the HC outlet water temperature sensor 46 and the HC inlet water temperature detected by the HC inlet water temperature sensor 47.
  • the water temperature difference C is information that accurately reflects the cooling water heat radiation amount of the heater core 25.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted. Further, the coolant flow rate may be adjusted according to the water temperature difference C. Further, the engine inlet water temperature, the cooling water heating amount of the heat pump 26, and the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery device 44 may be estimated based on the outputs of the water temperature sensors 46 and 47.
  • an engine inlet water temperature sensor 33 is disposed on the upstream side of the engine 11, and an engine outlet water temperature sensor 31 is disposed on the downstream side of the engine 11.
  • an EHR inlet water temperature sensor 48 for detecting the EHR inlet water temperature which is the temperature of the cooling water flowing into the exhaust heat recovery device 44, is arranged in the vicinity of the cooling water inlet of the exhaust heat recovery device 44 on the upstream side of the exhaust heat recovery device 44.
  • an EHR outlet water temperature sensor 45 is disposed downstream of the exhaust heat recovery device 44.
  • the engine temperature difference, the water temperature difference D, the water temperature difference E, and the water temperature difference F are obtained, and the output of the heat pump 26 is adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature differences D, E, and F.
  • the engine temperature difference is the difference between the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33.
  • the water temperature difference D is a difference between the EHR inlet water temperature detected by the EHR inlet water temperature sensor 48 and the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31.
  • the water temperature difference D is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the heat pump 26.
  • the water temperature difference E is a difference between the EHR outlet water temperature detected by the EHR outlet water temperature sensor 45 and the EHR inlet water temperature detected by the EHR inlet water temperature sensor 48.
  • the water temperature difference E is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery device 44.
  • the water temperature difference F is a difference between the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33 and the EHR outlet water temperature detected by the EHR outlet water temperature sensor 45.
  • the water temperature difference F is information that accurately reflects the cooling water heat radiation amount of the heater core 25.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature differences D, E, F. Further, the coolant flow rate may be adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature differences D, E, and F.
  • an engine inlet water temperature sensor 33 is disposed on the upstream side of the engine 11, and an engine outlet water temperature sensor 31 is disposed on the downstream side of the engine 11. Further, an HP outlet water temperature sensor 49 that detects an HP outlet water temperature that is the temperature of the cooling water flowing out of the heat pump 26 is disposed in the vicinity of the cooling water outlet of the heat pump 26 on the downstream side of the heat pump 26. In addition, an EHR outlet water temperature sensor 45 is disposed downstream of the exhaust heat recovery device 44.
  • the engine temperature difference, the water temperature difference G, the water temperature difference H, and the water temperature difference I are obtained, and the output of the heat pump 26 is adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature differences G, H, and I.
  • the engine temperature difference is the difference between the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33.
  • the water temperature difference G is the difference between the HP outlet water temperature detected by the HP outlet water temperature sensor 49 and the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31.
  • the water temperature difference G is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the heat pump 26.
  • the water temperature difference H is a difference between the EHR outlet water temperature detected by the EHR outlet water temperature sensor 45 and the HP outlet water temperature detected by the HP outlet water temperature sensor 49.
  • the water temperature difference H is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery unit 44.
  • the water temperature difference I is a difference between the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33 and the EHR outlet water temperature detected by the EHR outlet water temperature sensor 45.
  • the water temperature difference I is information that accurately reflects the cooling water heat radiation amount of the heater core 25.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature difference G, H, I. Furthermore, the coolant flow rate may be adjusted according to the engine temperature difference and the water temperature differences G, H, and I.
  • an engine outlet water temperature sensor 31 is disposed on the downstream side of the engine 11, and an HP outlet water temperature sensor 49 is disposed on the downstream side of the heat pump 26. Further, an EHR outlet water temperature sensor 45 is disposed on the downstream side of the exhaust heat recovery device 44, and an HC outlet water temperature sensor 46 is disposed on the downstream side of the heater core 25.
  • the water temperature difference J, the water temperature difference K, the water temperature difference L, and the water temperature difference M are obtained, and the output of the heat pump 26 is adjusted according to these water temperature differences J, K, L, and M.
  • the water temperature difference J is the difference between the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31 and the HC outlet water temperature detected by the HC outlet water temperature sensor 46.
  • the water temperature difference J is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the engine 11.
  • the water temperature difference K is a difference between the HP outlet water temperature detected by the HP outlet water temperature sensor 49 and the engine outlet water temperature detected by the engine outlet water temperature sensor 31.
  • the water temperature difference K is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the heat pump 26.
  • the water temperature difference L is a difference between the EHR outlet water temperature detected by the EHR outlet water temperature sensor 45 and the HP outlet water temperature detected by the HP outlet water temperature sensor 49.
  • the water temperature difference L is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery unit 44.
  • the water temperature difference M is a difference between the HC outlet water temperature detected by the HC outlet water temperature sensor 46 and the EHR outlet water temperature detected by the EHR outlet water temperature sensor 45.
  • the water temperature difference M is information that accurately reflects the cooling water heat radiation amount of the heater core 25.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted according to the water temperature differences J, K, L, and M. Furthermore, the coolant flow rate may be adjusted according to the water temperature differences J, K, L, and M.
  • an engine inlet water temperature sensor 33 is disposed on the upstream side of the engine 11. Further, an HP inlet water temperature sensor 50 that detects an HP inlet water temperature that is the temperature of the cooling water flowing into the heat pump 26 is disposed in the vicinity of the cooling water inlet of the heat pump 26 on the upstream side of the heat pump 26. In addition, an EHR inlet water temperature sensor 48 is disposed upstream of the exhaust heat recovery device 44, and an HC inlet water temperature sensor 47 is disposed upstream of the heater core 25.
  • the water temperature difference N, the water temperature difference O, the water temperature difference P, and the water temperature difference Q are obtained, and the output of the heat pump 26 is adjusted according to the water temperature differences N, O, P, and Q.
  • the water temperature difference N is a difference between the HP inlet water temperature detected by the HP inlet water temperature sensor 50 and the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33.
  • the water temperature difference N is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the engine 11.
  • the water temperature difference O is a difference between the EHR inlet water temperature detected by the EHR inlet water temperature sensor 48 and the HP inlet water temperature detected by the HP inlet water temperature sensor 50.
  • the water temperature difference O is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the heat pump 26.
  • the water temperature difference P is a difference between the HC inlet water temperature detected by the HC inlet water temperature sensor 47 and the EHR inlet water temperature detected by the EHR inlet water temperature sensor 48.
  • the water temperature difference P is information that accurately reflects the cooling water heating amount of the exhaust heat recovery unit 44.
  • the water temperature difference Q is a difference between the engine inlet water temperature detected by the engine inlet water temperature sensor 33 and the HC inlet water temperature detected by the HC inlet water temperature sensor 47.
  • the water temperature difference Q is information that accurately reflects the cooling water heat radiation amount of the heater core 25.
  • the output of the engine 11 and the output of the heat pump 26 may be adjusted according to the water temperature differences N, O, P, Q. Furthermore, the coolant flow rate may be adjusted according to the water temperature differences N, O, P, and Q.
  • an electric heater or a combustion heater may be arranged in place of the heat pump 26.
  • the electric heater heats the cooling water with, for example, a PTC heater, a carbon heater, a sheathed heater, or the like.
  • the combustion heater combusts the fuel of the engine 11 and heats the cooling water with the combustion heat.
  • the water temperature sensor is arranged based on the following idea.
  • Heat sources for heating the cooling water that are easy to manipulate the output (amount of heat) and those that are difficult to manipulate.
  • Heat sources that are easy to operate are heat pumps, electric heaters, combustion heaters, and the like.
  • Heat sources that are difficult to operate are engines, exhaust heat recovery devices, and the like.
  • a heat source that is easy to operate is relatively easy to estimate output, but a heat source that is difficult to operate is difficult to estimate output. For this reason, it is preferable to arrange water temperature sensors on the upstream side or downstream side of the heat source that is easy to operate, and to measure the outputs of these water temperature sensors.
  • water temperature sensors are arranged near the cooling water inlet or near the cooling water outlet, and the outputs of these water temperature sensors are measured.
  • the cost is increased. Therefore, it is preferable to reduce the number of water temperature sensors as much as possible.
  • the hybrid ECU 39 executes a heating control routine and a flow rate control routine.
  • the heating control routine and the flow rate control routine may be executed by an ECU other than the hybrid ECU 39.
  • another ECU for example, at least one of engine ECU 40, MG-ECU 41, and air conditioner ECU 42 is used.
  • the heating control routine and the flow rate control routine may be executed by both the hybrid ECU 39 and another ECU.
  • part or all of the functions executed by the ECU may be configured by hardware using one or a plurality of ICs.
  • the present disclosure is not limited to the vehicle having the configuration illustrated in FIG. 1, and can be implemented by being applied to vehicles having various configurations including a heating device that heats engine coolant that is a power source of the vehicle. .

Abstract

車両の空調装置は、車両の動力源であるエンジン(11)の冷却水が循環する暖房用冷却水回路(23)を備える。車両の空調装置は、エンジン、エンジン以外の加熱装置(26,44)、複数の水温センサ(31,33,45,46,47,48,49,50)、および出力制御部(39)を備える。エンジンおよび加熱装置は、暖房用冷却水回路を流れる冷却水を加熱する熱源である。複数の水温センサは、暖房用冷却水回路においてエンジンと加熱装置のうち少なくとも一つの上流側と下流側に配置されて、冷却水の温度を検出する。出力制御部は、複数の水温センサで検出した冷却水の温度に基づいて少なくとも加熱装置の出力を調整する。

Description

車両の空調装置 関連出願の相互参照
 本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2016年1月7日に出願された日本特許出願2016-001926号を基にしている。
 本開示は、車両の動力源であるエンジンの冷却水を加熱する加熱装置を備えた車両の空調装置に関するものである。
 近年、低燃費および低排気エミッションの社会的要請から、車両の動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド車が注目されている。このようなハイブリッド車においては、例えば、エンジンを停止してモータの動力で走行するEV走行を行うことで燃費を向上させている。しかし、冬季等に暖房用の熱量(つまりエンジンの冷却水の熱量)を確保するためにエンジンを稼働する時間が長くなると、燃費が悪化する傾向がある。
 そこで、特許文献1に記載の車両用空調装置では、エンジン以外に冷却水を加熱する加熱装置を搭載している。この車両用空調装置は、冷却水を加熱する加熱装置としてヒートポンプと排気熱回収器を有している。冷却水の温度、排出ガスの温度、およびエンジン負荷に基づいてヒートポンプのコンプレッサの回転速度を制御することで、ヒートポンプの消費電力が抑制される。
特開2007-283830号公報
 ところで、エンジン出口における冷却水温度、排出ガス温度、あるいはエンジン負荷が同じでも、エンジン入口水温やエンジンルーム内の温度等が異なると、エンジンの冷却水加熱量も異なる。エンジンの冷却水加熱量は、換言すれば、エンジンから冷却水に伝熱される熱量である。このため、特許文献1の技術のように、冷却水温度、排出ガス温度、およびエンジン負荷に基づいてヒートポンプを制御するシステムでは、エンジンの冷却水加熱量が大きいにも拘らずヒートポンプの出力を大きくしてしまう可能性がある。このため、ヒートポンプの出力を必要以上に大きくしてしまう可能性があり、燃費を効果的に向上させることができない可能性がある。
 そこで、本開示の目的は、エンジンの冷却水を加熱する加熱装置を備えたシステムの燃費を向上させることができる車両の空調装置を提供することにある。
 本開示に係る車両の空調装置は、車両の動力源であるエンジンの冷却水が循環する暖房用冷却水回路を備える。車両の空調装置は、エンジン、エンジン以外の加熱装置、複数の水温センサ、および出力制御部を備える。エンジンおよび加熱装置は、暖房用冷却水回路を流れる冷却水を加熱する熱源である。複数の水温センサは、暖房用冷却水回路においてエンジンと加熱装置のうち少なくとも一つの上流側と下流側に配置されて、冷却水の温度を検出する。出力制御部は、複数の水温センサで検出した冷却水の温度に基づいて少なくとも加熱装置の出力を調整する。
 この構成では、複数の水温センサで検出した冷却水の温度から、複数の水温センサの間に配置された熱源の冷却水加熱量を把握することができる。このため、複数の水温センサで検出した冷却水の温度に基づいて加熱装置の出力を調整することで、熱源の冷却水加熱量に応じて加熱装置の出力を調整することができる。これにより、加熱装置の出力を必要以上に大きくすることを抑制することができ、燃費を向上させることができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第1実施形態におけるハイブリッド車の制御システムの概略構成を示す図である。 第1実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第1実施形態の加熱制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 流量制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 冷却水流量のマップの一例を概念的に示す図である。 ヒートポンプ出力の他の設定方法を説明する図である。 冷却水流量の他の設定方法を説明する図である。 第2実施形態の加熱制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 エンジンの発熱効率の特性の一例を示す図である。 ヒートポンプの発熱効率の特性の一例を示す図である。 第3実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第4実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第5実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第6実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第7実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第8実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第9実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。 第10実施形態の暖房用冷却水回路の概略構成を示す図である。
開示を実施するための形態
 以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
 (第1実施形態)
 第1実施形態を図1ないし図7に基づいて説明する。
 まず、図1に基づいてハイブリッド車の制御システムの概略構成を説明する。
 車両の動力源として、内燃機関であるエンジン11とモータジェネレータ12(以下、MG12と表記する)とが搭載されている。エンジン11の出力軸(つまりクランク軸)の動力がMG12を介して変速機13に伝達される。変速機13の出力軸の動力がデファレンシャルギヤ機構14や車軸15等を介して車輪16(つまり駆動輪)に伝達される。変速機13は、複数段の変速段の中から変速段を段階的に切り換える有段変速機であっても良いし、無段階に変速する無段変速機(いわゆるCVT)であっても良い。
 エンジン11の動力を車輪16に伝達する動力伝達経路のうちのエンジン11と変速機13との間に、MG12の回転軸が動力伝達可能に連結されている。尚、エンジン11とMG12との間に、動力伝達を断続するためのクラッチを設けても良い。あるいは、MG12と変速機13との間にクラッチを設けても良い。
 エンジン11の動力で駆動される発電機17の発電電力が高圧バッテリ18に充電される。また、MG12を駆動するインバータ19が高圧バッテリ18に接続され、MG12がインバータ19を介して高圧バッテリ18と電力を授受する。発電機17には、DC-DCコンバータ20を介して低圧バッテリ21が接続されている。
 高圧バッテリ18と低圧バッテリ21は、いずれも充放電可能なバッテリであり、高圧バッテリ18と低圧バッテリ21との間に、DC-DCコンバータ20が接続されている。更に、DC-DCコンバータ20には、高圧バッテリ18からDC-DCコンバータ20を介して供給される電力又は低圧バッテリ21から供給される電力を消費する低圧負荷が接続されている。
 また、車室内を暖房するための暖房装置として、エンジン11の冷却水の熱を利用する温水暖房装置22が搭載されている。温水暖房装置22において、エンジン11の冷却水通路(いわゆるウォータジャケット)に、暖房用冷却水回路23が接続されている。暖房用冷却水回路23には、電動ウォータポンプ24と暖房用のヒータコア25が設けられている。更に、暖房用冷却水回路23には、冷却水を加熱する熱源として、エンジン11とエンジン11以外の加熱装置が配置されている。第1実施形態では、加熱装置として、ヒートポンプ26が設けられている。エンジン11の下流側にヒートポンプ26が配置され、ヒートポンプ26の下流側にヒータコア25が配置されている。
 電動ウォータポンプ24は、低圧バッテリ21の電力で駆動される。電動ウォータポンプ24により冷却水が暖房用冷却水回路23を循環する。冷却水は、エンジン11、ヒートポンプ26、ヒータコア25、エンジン11の順で循環する。
 ヒートポンプ26では、低温低圧のガス冷媒が電動コンプレッサ27で圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、高温高圧のガス冷媒が加熱器28で熱を放出して高圧の液状冷媒となる。高圧の液状冷媒は膨張弁29で減圧膨張されて低温低圧の液状冷媒となり、低温低圧の液状冷媒は室外熱交換器30で熱を吸収して低温低圧のガス冷媒となる。
 ヒートポンプ26の加熱器28は、冷媒と冷却水との間で熱交換して冷媒の熱で冷却水を加熱する。一方、ヒータコア25は、冷却水と空気との間で熱交換して冷却水の熱で空気を加熱する。ヒータコア25の近傍には、温風を発生させるブロアファン32が配置されている。
 図2に示すように、暖房用冷却水回路23において、エンジン11の上流側でエンジン11の冷却水入口付近に、エンジン11に流入する冷却水の温度であるエンジン入口水温を検出するエンジン入口水温センサ33が配置されている。また、エンジン11の下流側でエンジン11の冷却水出口付近に、エンジン11から流出する冷却水の温度であるエンジン出口水温を検出するエンジン出口水温センサ31が配置されている。
 図1に示すように、アクセルセンサ34がアクセル開度、つまりアクセルペダルの操作量を検出する。シフトスイッチ35がシフトレバーの操作位置を検出する。ブレーキスイッチ36がブレーキ操作を検出する。あるいは、ブレーキセンサがブレーキ操作量を検出する。車速センサ37が車速を検出する。加速度センサ38が加速度を検出する。
 ハイブリッドECU39は、車両全体を総合的に制御する制御装置であり、上述した各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで、車両の運転状態を検出する。ハイブリッドECU39は、エンジンECU40、MG-ECU41、およびエアコンECU42のそれぞれとの間で制御信号やデータ信号等を送受信する。エンジン入口水温センサ33及びエンジン出口水温センサ31の出力信号は、じか線又はCAN(つまり Controller Area Network)等の通信を介してハイブリッドECU39に入力される。
 エンジンECU40は、エンジン11の運転を制御する制御装置である。MG-ECU41は、インバータ19を制御してMG12を制御すると共に発電機17やDC-DCコンバータ20を制御する制御装置である。エアコンECU42は、温水暖房装置22に配置された電動ウォータポンプ24、電動コンプレッサ27、ブロアファン32等を制御する制御装置である。
 ハイブリッドECU39は、各ECU40、41、42によって操作される車両の運転状態に応じて、エンジン11、MG12、発電機17、DC-DCコンバータ20、温水暖房装置22等を制御する。更に、ハイブリッドECU39は、高圧バッテリ18を監視する電源ECU43との間でも制御信号やデータ信号等を送受信する。
 ハイブリッドECU39は、走行モードを、例えば、エンジン走行モードとアシスト走行モードとEV走行モードとの間で切り換える。エンジン走行モードでは、エンジン11の動力のみで車輪16を駆動して車両を走行させる。アシスト走行モードでは、エンジン11の動力とMG12の動力の両方で車輪16を駆動して車両を走行させる。EV走行モードでは、MG12の動力のみで車輪16を駆動して車両を走行させる。EV走行モードは、例えば、エンジン出口水温がエンジン停止可能な暖機完了水温以上になったときに実行が許可される。
 また、ハイブリッドECU39は、車両を制動する際に、走行モードを回生発電モードに切り換える。車両は、例えばアクセルオフ時やブレーキオン時に制動力を発生させる際に制動される。回生発電モードでは、車輪16の動力でMG12を駆動することで、車両の運動エネルギをMG12で電気エネルギに変換する回生発電を行い、回生発電により発電される電力である回生電力を高圧バッテリ18に充電する。これにより、アシスト走行やEV走行の実施可能時間を長くして燃費を向上させることができる。
 ところで、エンジン11の冷却水加熱量は、エンジン11の出力に比例して大きくなるが、エンジン11の出力だけでは決まらない。これはエンジン11の冷却水加熱量がエンジンルーム内の温度や電動ファンの回転速度、車速等の他の要因によっても変動するからである。なお、エンジン11の冷却水加熱量は、エンジン11から冷却水に伝熱される熱量である。
 第1実施形態によれば、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温からエンジン11の冷却水加熱量を把握することができる。具体的には、ハイブリッドECU39により図3の加熱制御ルーチンを実行することで、エンジン出口水温とエンジン入口水温との差であるエンジン温度差(エンジン出入口水温差)に応じてヒートポンプ26の出力(つまり冷却水加熱量)を調整する。エンジン11の冷却水加熱量に応じてエンジン水温差が変化するため、エンジン温度差は、エンジン11の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。このため、エンジン温度差に応じてヒートポンプ26の出力を調整することで、エンジン11の冷却水加熱量に応じてヒートポンプ26の出力を調整することができる。
 具体的には、エンジン温度差が大きいときに、ヒートポンプ26の出力を小さくする。これにより、エンジン温度差が大きく、エンジン11の冷却水加熱量が大きいときに、ヒートポンプ26の出力を小さくして、ヒートポンプ26の出力を必要以上に大きくすることを抑制する。
 更に、ハイブリッドECU39により図4の流量制御ルーチンを実行することで、エンジン温度差に応じて冷却水流量(エンジン冷却水流量)を調整する。冷却水流量とは、エンジン11に流入する冷却水の流量である。エンジン温度差は、エンジン11の冷却水加熱量を精度良く反映した情報であるため、エンジン温度差に応じて冷却水流量を調整することで、エンジン11の冷却水加熱量に応じて冷却水流量を調整することができる。
 具体的には、エンジン温度差が小さいときに、冷却水流量を少なくする。これにより、エンジン温度差が小さく、エンジン11の冷却水加熱量が小さいときに、冷却水流量を少なくして、エンジン入口水温を低くする。これにより、エンジン11から冷却水に伝熱される熱量を増加させて、エンジン11や冷却水配管等から放熱される熱量を減少させる。
 エンジン温度差が小さく、エンジン11の冷却水加熱量が小さいときには、ヒートポンプ26の出力を大きくする。しかしながら、燃費向上のためには、ヒートポンプ26の出力は、ヒータコア25から出力する暖房熱で多く消費し、冷却水の温度を上げるエネルギとしての利用は控えたほうが良い。冷却水の温度は走行に伴うエンジン11の廃熱で上昇させた方が良い。冷却水流量を少なくすれば、ヒータコア出口水温、つまりヒータコア25から流出する冷却水の温度が下がり、エンジン入口水温は上昇しない。以下、ハイブリッドECU39が実行する図3の加熱制御ルーチン及び図4の流量制御ルーチンの処理内容を説明する。
 (加熱制御ルーチン)
 図3に示す加熱制御ルーチンは、ハイブリッドECU39の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう出力制御部としての役割を果たす。
 本ルーチンが起動されると、まず、セクション101で、エンジン出口水温センサ31で検出した現在のエンジン出口水温を取得し、エンジン入口水温センサ33で検出した現在のエンジン入口水温を取得する。
 続いて、セクション102において、現在のエンジン出口水温と所定時間前のエンジン入口水温との差をエンジン温度差として求める。
 エンジン温度差=現在のエンジン出口水温-所定時間前のエンジン入口水温
 ここで、所定時間は、冷却水がエンジン入口水温センサ33の検出位置からエンジン出口水温センサ31の検出位置まで移動するのに要する時間であり、例えば、冷却水流量に応じて設定される。
 セクション102の次はセクション103において、走行負荷(例えばアクセル開度等)と現在のエンジン出口水温とに応じて閾値A1及び閾値A2をそれぞれマップ又は数式等により算出する。ここで、閾値A2は閾値A1よりも大きい値に設定される(つまりA2>A1)。
 セクション103の次はセクション104において、エンジン温度差が閾値A1よりも大きいか否かを判定する。セクション104で、エンジン温度差が閾値A1よりも大きいと判定された場合には、加熱制御ルーチンはセクション105に進み、エンジン温度差が閾値A2よりも大きいか否かを判定する。
 セクション105で、エンジン温度差が閾値A2よりも大きいと判定された場合には、エンジン11の冷却水加熱量がかなり大きいと判断して、加熱制御ルーチンはセクション106に進む。セクション106で、第1エンジン優先制御を実行する。第1エンジン優先制御では、ヒートポンプ26の出力を後述する第2エンジン優先制御よりも小さくする。これにより、エンジン温度差が閾値A2よりも大きいときに、エンジン温度差が閾値A2以下のときよりもヒートポンプ26の出力を小さくする。第1実施形態では、ヒートポンプ26の出力を停止する、つまり、ヒートポンプ26の出力を0にする。
 一方、セクション105で、エンジン温度差が閾値A2以下と判定された場合には、エンジン11の冷却水加熱量が大きいと判断して、加熱制御ルーチンはセクション107に進む。エンジン温度差が閾値A2以下と判定された場合とは、つまりエンジン温度差が閾値A1よりも大きく且つ閾値A2以下の場合である。セクション107で、第2エンジン優先制御を実行する。第2エンジン優先制御では、ヒートポンプ26の出力を後述するヒートポンプ優先制御よりも小さくし且つ第1エンジン優先制御よりも大きくする。これにより、エンジン温度差が閾値A1よりも大きく且つ閾値A2以下のときに、エンジン温度差が閾値A1以下のときよりもヒートポンプ26の出力を小さくし且つエンジン温度差が閾値A2より大きいときよりもヒートポンプ26の出力を大きくする。
 また、セクション104で、エンジン温度差が閾値A1以下と判定された場合には、エンジン11の冷却水加熱量が小さいと判断して、加熱制御ルーチンはセクション108に進む。セクション108で、ヒートポンプ優先制御を実行する。ヒートポンプ優先制御では、ヒートポンプ26の出力を第2エンジン優先制御よりも大きくする。これにより、エンジン温度差が閾値A1以下のときに、エンジン温度差が閾値A1より大きいときよりもヒートポンプ26の出力を大きくする。
 (流量制御ルーチン)
 図4に示す流量制御ルーチンは、ハイブリッドECU39の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。流量制御ルーチンは、流量調整部としての役割を果たす。
 流量制御ルーチンが起動されると、まず、セクション201で、エンジン出口水温センサ31で検出した現在のエンジン出口水温を取得し、エンジン入口水温センサ33で検出した現在のエンジン入口水温を取得する。
 続いて、流量制御ルーチンはセクション202に進み、図3のセクション102と同じ方法で、現在のエンジン出口水温と所定時間前のエンジン入口水温との差をエンジン温度差として求める。
 セクション202の次はセクション203において、エンジン温度差に応じて冷却水流量をマップ又は数式等により算出する。冷却水流量のマップ又は数式等は、例えば、図5に示すように、エンジン温度差が小さいほど冷却水流量が少なくなるように設定されている。ハイブリッドECU39は、セクション203で算出した冷却水流量を実現するように電動ウォータポンプ24を制御する。
 第1実施形態では、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温との差であるエンジン温度差に応じてヒートポンプ26の出力を調整している。エンジン11の冷却水加熱量に応じてエンジン温度差が変化するため、エンジン温度差は、エンジン11の冷却水加熱量を精度良く反映した情報となる。このため、エンジン温度差に応じてヒートポンプ26の出力を調整することで、エンジン11の冷却水加熱量に応じてヒートポンプ26の出力を調整することができる。
 エンジン温度差が閾値A1よりも大きいときには、エンジン温度差が閾値A1以下のときよりもヒートポンプ26の出力を小さくする。更に、エンジン温度差が閾値A2よりも大きいときに、エンジン温度差が閾値A2以下のときよりもヒートポンプ26の出力を小さくする(例えばヒートポンプ26の出力を停止する)。これにより、エンジン温度差が大きく、エンジン11の冷却水加熱量が大きいときに、ヒートポンプ26の出力を小さくして、ヒートポンプ26の出力を必要以上に大きくすることを抑制することができる。その結果、エンジン11の廃熱を活用してヒートポンプ26の消費電力を低減することができ、燃費を向上させることができる。
 一方、エンジン温度差が閾値A1以下のときには、エンジン温度差が閾値A1より大きいときよりもヒートポンプ26の出力を大きくする。これにより、エンジン温度差が小さく、エンジン11の冷却水加熱量が小さいときに、ヒートポンプ26の出力を大きくして、目標暖房熱量を確保することでき、快適性を確保することができる。
 尚、図3のルーチンでは、エンジン温度差に応じてヒートポンプ26の出力を段階的に変化させる。しかし、これに限定されず、例えば、図6に示すように、エンジン温度差に応じてヒートポンプ26の出力を連続的に変化させても良い。この場合、エンジン温度差が小さいほどヒートポンプ26の出力を大きくする。更に、エンジン出口水温が低いほどヒートポンプ26の出力を大きくしても良い。
 また、第1実施形態では、エンジン温度差に応じて冷却水流量を調整している。エンジン温度差は、エンジン11の冷却水加熱量を精度良く反映した情報であるため、エンジン温度差に応じて冷却水流量を調整することで、エンジン11の冷却水加熱量に応じて冷却水流量を調整することができる。
 具体的には、エンジン温度差が小さいときに、冷却水流量を少なくする。これにより、エンジン温度差が小さく、エンジン11の冷却水加熱量が小さいときに、冷却水流量を少なくして、エンジン入口水温を低くすることができる。これにより、エンジン11から冷却水に伝熱される熱量を増加させて、エンジン11や冷却水配管等から放熱される熱量を減少させることができ、その分、無駄になる熱量を減少させて、燃費を向上させることができる。
 ヒートポンプ26の出力[kW]を一定にして冷却水を加熱している場合、冷却水流量が多くなると、上昇する水温値[K]は小さくなる。目標暖房水温に対して現在のエンジン出口水温の乖離が小さければ、冷却水流量が多くてもよい。目標暖房水温は、ヒータコア25に流入する冷却水の温度であるヒータコア入口水温の目標値である。目標暖房水温に対して現在のエンジン出口水温の乖離が小さければ、冷却水流量が多くてもよい。つまり、冷却水流量が多い方が、暖房性能が良い。
 しかし、目標暖房水温に対して現在のエンジン出口水温の乖離が大きければ、冷却水流量を少なくしないとエンジン出口水温を上昇させる必要がある。水温を上げると、放熱が増えたり、エンジン11から冷却水に伝熱する熱量が下がったりするので、燃費を考えれば、ヒートポンプ26では昇温しない方が良い。走行に伴うエンジン11の熱(つまり無償の熱)で水温上昇するのは燃費への悪影響がほとんど無い。エンジン温度差が大きいことは、エンジン11の冷却水加熱量が大きいことを意味する。無償の熱が多ければ、水温上昇していくので、快適性を優先して冷却水流量は絞らない。
 一方、エンジン温度差が小さければ、主にヒートポンプ26で昇温させることになるので、それを避けるため燃費を優先して冷却水流量を低減させる。
 エンジン11をバイパスして冷却水が流れるバイパス流路を備える等、エンジン11とヒータコア25の冷却水流量を異なる値に保持できる場合、ヒートポンプ26でヒータコア入口水温を上げても、冷却水流量を絞ることで、エンジン11からの放熱量と授熱量の低減を小さくできる。
 尚、図4の流量制御ルーチンでは、エンジン温度差に応じて冷却水流量を連続的に変化させる。しかし、これに限定されず、例えば、図7に示すように、エンジン温度差に応じて冷却水流量を段階的に変化させても良い。この場合、エンジン温度差が所定値よりも小さいときに、エンジン温度差が所定値以上のときよりも冷却水流量を少なくする。
 また、エンジン温度差が負値の場合には、冷却水流量を0又は0に近い値まで減らして、エンジン11から逃げる熱を減らしても良い。エンジン温度差が負値の場合とは、換言すれば、エンジン出口水温がエンジン入口水温よりも低い場合である。この場合、エンジン11をバイパスして冷却水が流れるバイパス流路を備えても良い。
 ところで、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温からエンジン11の冷却水加熱量を推定することも可能である。しかし、この場合、エンジン11の排気量や前方排気および後方排気等のエンジン11の仕様だけでなく、エンジンルーム内の空気流等、様々な要因による影響を考慮する必要がある。このため、車両やエンジン毎に計算モデル、つまり冷却水加熱量を推定するモデルのパラメータを適合する作業が必要となり、適合工数が増大する恐れがある。
 これに対し、第1実施形態では、水温センサ31,33から求めたエンジン温度差をエンジン11の冷却水加熱量の情報として用いることができる。その結果、車両やエンジン毎の適合作業が不要となり、適合工数を大幅に削減することができる。さらに、車両の開発効率が上がると共にECUの品番を減らすことができる。
 第1実施形態では、第1エンジン優先制御を実施する機能と第2エンジン優先制御を実施する機能とヒートポンプ優先制御を実施する機能を備えている。しかしながら、これら三つの機能のうちの一つ又は二つのみを備えても良い。また、エンジン温度差に応じて冷却水流量を調整する機能を省略しても良い。
 (第2実施形態)
 次に、図8乃至図10を参照して第2実施形態を説明する。第2実施形態では、主として第1実施形態と異なる部分について説明する。
 第2実施形態では、ハイブリッドECU39により図8の加熱制御ルーチンを実行することで、エンジン温度差に応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を次のようにして設定する。エンジン温度差に基づいてエンジン11の発熱効率の特性を算出する。エンジン11の発熱効率とは、エンジン11の消費燃料量に対する冷却水加熱量の割合である。また、エンジン出口水温に基づいてヒートポンプ26の発熱効率の特性を算出する。ヒートポンプ26の発熱効率とは、ヒートポンプ26の消費エネルギに対する冷却水加熱量の割合である。そして、エンジン11の発熱効率の特性とヒートポンプ26の発熱効率の特性とに基づいて、目標暖房熱量を確保できる条件下でエンジン11の発熱効率とヒートポンプ26の発熱効率を合わせた発熱効率が最も高くなるようにエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を算出する。
 以下、第2実施形態においてハイブリッドECU39が実行する、図8の加熱制御ルーチンの処理内容を説明する。図8の加熱制御ルーチンは、出力制御部としての役割を果たす。
 図8の加熱制御ルーチンでは、まず、セクション301で、エンジン出口水温センサ31で検出した現在のエンジン出口水温を取得し、エンジン入口水温センサ33で検出した現在のエンジン入口水温を取得する。
 セクション301の次はセクション302において、図3のセクション102と同じ方法で、現在のエンジン出口水温と所定時間前のエンジン入口水温との差をエンジン温度差として求める。
 続いて、加熱制御ルーチンはセクション303に進み、現在のエンジン温度差と冷却水流量と燃料消費量とに基づいて、現在のエンジン11の発熱効率の特性を算出する。この場合、図9に示すように、エンジン11の発熱効率の特性として、エンジン11の出力と発熱効率との関係を求める。図9において、エンジンの出力が0の時(エンジン11の出力=0)は、エンジンが停止しているのではなくアイドリングが行われていることを意味する。尚、エンジン温度差、冷却水流量、および燃料消費量に応じたエンジン11の発熱効率の特性を予めハイブリッドECU39のROM等に記憶しておいても良い。
 続いて、セクション304において、現在のエンジン出口水温と外気温とに基づいて、現在のヒートポンプ26の発熱効率の特性を算出する。この場合、図10に示すように、ヒートポンプ26の発熱効率の特性として、ヒートポンプ26の出力と発熱効率との関係を求める。ここで、ヒートポンプ26の出力は、電動コンプレッサ27の回転速度に応じて変化する。尚、エンジン出口水温と外気温とに応じたヒートポンプ26の発熱効率の特性を予めハイブリッドECU39のROM等に記憶しておいても良い。
 続いて、セクション305において、目標暖房熱量を確保できる条件下でエンジン11の発熱効率とヒートポンプ26の発熱効率を合わせた発熱効率が最も高くなるように、エンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を算出する。
 例えば、エンジン11の発熱効率Keとヒートポンプ26の発熱効率Khとを掛け合わせた効率を総合発熱効率Kとする。総合発熱効率Kは、以下の式により求めることができる。
 総合発熱効率K=エンジン11の発熱効率Ke×ヒートポンプ26の発熱効率Kh
 また、目標暖房熱量を確保するには、エンジン11の冷却水加熱量とヒートポンプ26の出力(つまり冷却水加熱量)が下記の式(F)式を満たす必要がある。
 目標暖房熱量=エンジン11の冷却水加熱量+ヒートポンプ26の出力 …(F)
 現在のエンジン11の発熱効率の特性と現在のヒートポンプ26の発熱効率の特性とを用いて、式(F)を満たすエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力の組み合わせの中から、総合発熱効率Kが最も高くなるエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力の組み合わせを探索する。これにより、目標暖房熱量を確保できる条件下で総合発熱効率Kが最も高くなるエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を求める。
 第2実施形態では、エンジン温度差に基づいてエンジン11の発熱効率の特性を算出し、エンジン出口水温に基づいてヒートポンプ26の発熱効率の特性を算出する。そして、エンジン11の発熱効率の特性とヒートポンプ26の発熱効率の特性とに基づいて、目標暖房熱量を確保できる条件下で総合発熱効率Kが最も高くなるようにエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を算出する。これにより、エンジン11とヒートポンプ26を協調させて総合発熱効率Kを高くすることができ、燃費を効果的に向上させることができる。
 尚、第2実施形態において、エンジン温度差に応じて冷却水流量を調整しても良い。
 また、エンジン温度差に応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を設定する他の例として、エンジン温度差が所定値以上のときに、エンジン11の出力(つまり発電機17の発電量)を大きくしてヒートポンプ26の出力を小さくしても良い。あるいは、エンジン温度差が所定値以下のときに、エンジン11の出力(つまり発電機17の発電量)を小さくしてヒートポンプ26の出力を大きくしても良い。
 第1および第2実施形態では、エンジン温度差に応じてヒートポンプ26の出力や冷却水流量を調整している。しかし、これに限定されず、例えば、エンジン温度差に基づいてエンジン11の冷却水加熱量を算出し、エンジン11の冷却水加熱量に応じてヒートポンプ26の出力や冷却水流量を調整しても良い。また、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温とに基づいてヒートポンプ26の出力を推定しても良い。
 第1および第2実施形態において、エンジン入口水温センサ33に代えて、ヒータコア25の下流側(つまりエンジン11の上流側)でヒータコア25の冷却水出口付近に水温センサを配置しても良い。また、エンジン出口水温センサ31に代えて、ヒートポンプ26の上流側(つまりエンジン11の下流側)でヒートポンプ26の冷却水入口付近に水温センサを配置しても良い。
 (第3実施形態)
 次に、図11を参照して第3実施形態を説明する。第3実施形態では、主として第1および第2実施形態と異なる部分について説明する。
 第3実施形態では、図11に示すように、加熱装置として、ヒートポンプ26と排気熱回収器44が設けられている。ヒートポンプ26の下流側に排気熱回収器44が配置されている。排気熱回収器44は、エンジン11の排出ガスと冷却水との間で熱交換して排出ガスの熱で冷却水を加熱する。また、エンジン11の上流側にエンジン入口水温センサ33が配置され、エンジン11の下流側にエンジン出口水温センサ31が配置されている。
 第3実施形態においても、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温との差であるエンジン温度差を求める。エンジン温度差に応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 エンジン温度差に応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、エンジン温度差に応じて冷却水流量を調整しても良い。また、水温センサ31,33の出力等に基づいてヒートポンプ26の冷却水加熱量や排気熱回収器44の冷却水加熱量を推定しても良い。
 (第4実施形態)
 次に、図12を参照して第4実施形態を説明する。第4実施形態では、主として第3実施形態と異なる部分について説明する。
 第4実施形態では、図12に示すように、エンジン11の上流側にエンジン入口水温センサ33が配置され、エンジン11の下流側にエンジン出口水温センサ31が配置されている。更に、排気熱回収器44の下流側で排気熱回収器44の冷却水出口付近に、排気熱回収器44から流出する冷却水の温度であるEHR出口水温を検出するEHR出口水温センサ45が配置されている。
 第4実施形態では、エンジン温度差と水温差Aを求め、エンジン温度差と水温差Aに応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 エンジン温度差は、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温との差である。水温差Aは、EHR出口水温センサ45で検出したEHR出口水温とエンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温との差である。水温差Aは、ヒートポンプ26及び排気熱回収器44の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。
 エンジン温度差と水温差Aに応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、エンジン温度差と水温差Aに応じて冷却水流量を調整しても良い。また、水温センサ31,33,45の出力等に基づいて排気熱回収器44の冷却水加熱量を推定しても良い。
 (第5実施形態)
 次に、図13を参照して第5実施形態を説明する。第5実施形態では、主として第3実施形態と異なる部分について説明する。
 第5実施形態では、図13に示すように、エンジン11の下流側にエンジン出口水温センサ31が配置されている。更に、ヒータコア25の下流側(つまりエンジン11の上流側)でヒータコア25の冷却水出口付近に、ヒータコア25から流出する冷却水の温度であるHC出口水温を検出するHC出口水温センサ46が配置されている。
 第5実施形態では、水温差Bを求め、水温差Bに応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 水温差Bは、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とHC出口水温センサ46で検出したHC出口水温との差である。水温差Bは、エンジン11の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。
 水温差Bに応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、水温差Bに応じて冷却水流量を調整しても良い。また、水温センサ31,46の出力等に基づいてエンジン入口水温、ヒートポンプ26の冷却水加熱量、排気熱回収器44の冷却水加熱量を推定しても良い。
 (第6実施形態)
 次に、図14を参照して第6実施形態を説明する。第6実施形態では、主として第3および第5実施形態と異なる部分について説明する。
 第6実施形態では、図14に示すように、ヒータコア25の上流側でヒータコア25の冷却水入口付近に、ヒータコア25に流入する冷却水の温度であるHC入口水温を検出するHC入口水温センサ47が配置されている。更に、ヒータコア25の下流側にHC出口水温センサ46が配置されている。
 第6実施形態では、水温差Cを求め、水温差Cに応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 水温差Cは、HC出口水温センサ46で検出したHC出口水温とHC入口水温センサ47で検出したHC入口水温との差である。水温差Cは、ヒータコア25の冷却水放熱量を精度良く反映した情報である。
 水温差Cに応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、水温差Cに応じて冷却水流量を調整しても良い。また、水温センサ46,47の出力等に基づいてエンジン入口水温、ヒートポンプ26の冷却水加熱量、排気熱回収器44の冷却水加熱量を推定しても良い。
 (第7実施形態)
 次に、図15を参照して第7実施形態を説明する。第7実施形態では、主として第3および第4実施形態と異なる部分について説明する。
 第7実施形態では、図15に示すように、エンジン11の上流側にエンジン入口水温センサ33が配置され、エンジン11の下流側にエンジン出口水温センサ31が配置されている。更に、排気熱回収器44の上流側で排気熱回収器44の冷却水入口付近に、排気熱回収器44に流入する冷却水の温度であるEHR入口水温を検出するEHR入口水温センサ48が配置されている。また、排気熱回収器44の下流側にEHR出口水温センサ45が配置されている。
 第7実施形態では、エンジン温度差、水温差D、水温差E、および水温差Fを求め、エンジン温度差と水温差D,E,Fに応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 エンジン温度差は、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温との差である。水温差Dは、EHR入口水温センサ48で検出したEHR入口水温とエンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温との差である。水温差Dは、ヒートポンプ26の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Eは、EHR出口水温センサ45で検出したEHR出口水温とEHR入口水温センサ48で検出したEHR入口水温との差である。水温差Eは、排気熱回収器44の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Fは、エンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温とEHR出口水温センサ45で検出したEHR出口水温との差である。水温差Fは、ヒータコア25の冷却水放熱量を精度良く反映した情報である。
 エンジン温度差と水温差D,E,Fに応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、エンジン温度差と水温差D,E,Fに応じて冷却水流量を調整しても良い。
 (第8実施形態)
 次に、図16を参照して第8実施形態を説明する。第8実施形態では、主として第3および第4実施形態と異なる部分について説明する。
 第8実施形態では、図16に示すように、エンジン11の上流側にエンジン入口水温センサ33が配置され、エンジン11の下流側にエンジン出口水温センサ31が配置されている。更に、ヒートポンプ26の下流側でヒートポンプ26の冷却水出口付近に、ヒートポンプ26から流出する冷却水の温度であるHP出口水温を検出するHP出口水温センサ49が配置されている。また、排気熱回収器44の下流側にEHR出口水温センサ45が配置されている。
 第8実施形態では、エンジン温度差、水温差G、水温差H、および水温差Iを求め、エンジン温度差と水温差G,H,Iに応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 エンジン温度差は、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温との差である。水温差Gは、HP出口水温センサ49で検出したHP出口水温とエンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温との差である。水温差Gは、ヒートポンプ26の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Hは、EHR出口水温センサ45で検出したEHR出口水温とHP出口水温センサ49で検出したHP出口水温との差である。水温差Hは、排気熱回収器44の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Iは、エンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温とEHR出口水温センサ45で検出したEHR出口水温との差である。水温差Iは、ヒータコア25の冷却水放熱量を精度良く反映した情報である。
 エンジン温度差と水温差G,H,Iに応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、エンジン温度差と水温差G,H,Iに応じて冷却水流量を調整しても良い。
 (第9実施形態)
 次に、図17を参照して第9実施形態を説明する。第9実施形態では、主として第3、第4、第5、第8実施形態と異なる部分について説明する。
 第9実施形態では、図17に示すように、エンジン11の下流側にエンジン出口水温センサ31が配置され、ヒートポンプ26の下流側にHP出口水温センサ49が配置されている。更に、排気熱回収器44の下流側にEHR出口水温センサ45が配置され、ヒータコア25の下流側にHC出口水温センサ46が配置されている。
 第9実施形態では、水温差J、水温差K、水温差Lおよび水温差Mを求め、これらの水温差J,K,L,Mに応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 水温差Jは、エンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温とHC出口水温センサ46で検出したHC出口水温との差である。水温差Jは、エンジン11の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Kは、HP出口水温センサ49で検出したHP出口水温とエンジン出口水温センサ31で検出したエンジン出口水温との差である。水温差Kは、ヒートポンプ26の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Lは、EHR出口水温センサ45で検出したEHR出口水温とHP出口水温センサ49で検出したHP出口水温との差である。水温差Lは、排気熱回収器44の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Mは、HC出口水温センサ46で検出したHC出口水温とEHR出口水温センサ45で検出したEHR出口水温との差である。水温差Mは、ヒータコア25の冷却水放熱量を精度良く反映した情報である。
 水温差J,K,L,Mに応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、水温差J,K,L,Mに応じて冷却水流量を調整しても良い。
 (第10実施形態)
 次に、図18を参照して第10実施形態を説明する。第10実施形態では、主として第3、第6、第7実施形態と異なる部分について説明する。
 第10実施形態では、図18に示すように、エンジン11の上流側にエンジン入口水温センサ33が配置されている。更に、ヒートポンプ26の上流側でヒートポンプ26の冷却水入口付近に、ヒートポンプ26に流入する冷却水の温度であるHP入口水温を検出するHP入口水温センサ50が配置されている。また、排気熱回収器44の上流側にEHR入口水温センサ48が配置され、ヒータコア25の上流側にHC入口水温センサ47が配置されている。
 第10実施形態では、水温差N、水温差O、水温差P、および水温差Qを求め、水温差N,O,P,Qに応じてヒートポンプ26の出力を調整する。
 水温差Nは、HP入口水温センサ50で検出したHP入口水温とエンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温との差である。水温差Nは、エンジン11の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Oは、EHR入口水温センサ48で検出したEHR入口水温とHP入口水温センサ50で検出したHP入口水温との差である。水温差Oは、ヒートポンプ26の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Pは、HC入口水温センサ47で検出したHC入口水温とEHR入口水温センサ48で検出したEHR入口水温との差である。水温差Pは、排気熱回収器44の冷却水加熱量を精度良く反映した情報である。水温差Qは、エンジン入口水温センサ33で検出したエンジン入口水温とHC入口水温センサ47で検出したHC入口水温との差である。水温差Qは、ヒータコア25の冷却水放熱量を精度良く反映した情報である。
 水温差N,O,P,Qに応じてエンジン11の出力とヒートポンプ26の出力を調整しても良い。更に、水温差N,O,P,Qに応じて冷却水流量を調整しても良い。
 (他の実施形態)
 以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、本開示における記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
 (1)第1ないし第10実施形態において、ヒートポンプ26に代えて、電気ヒータ又は燃焼式ヒータを配置しても良い。電気ヒータは、例えば、PTCヒータ、カーボンヒータ、シーズヒータ等で冷却水を加熱する。燃焼式ヒータは、例えば、エンジン11の燃料を燃焼させ、その燃焼熱で冷却水を加熱する。
 (2)第1ないし第10実施形態では、次のような考えに基づいて水温センサを配置している。冷却水を加熱する熱源には、出力(熱量)を操作し易いものと操作し難いものとがある。操作し易い熱源は、ヒートポンプ、電気ヒータ、燃焼式ヒータ等である。操作し難い熱源は、エンジン、排気熱回収器等である。操作し易い熱源は、出力の推定も比較的容易だが、操作し難い熱源は、出力の推定も困難である。そのため、操作し易い熱源の上流側や下流側に水温センサを配置して、これらの水温センサの出力を計測することが好ましい。例えば、冷却水入口付近あるいは冷却水出口付近に水温センサを配置して、これらの水温センサの出力を計測する。しかし、多数の水温センサを配置すると、コストアップを招くため、水温センサの数はできるだけ少なくすることが好ましい。
 (3)第1ないし第10実施形態では、ハイブリッドECU39で、加熱制御ルーチンや流量制御ルーチンを実行している。しかし、ハイブリッドECU39以外の他のECUで加熱制御ルーチンや流量制御ルーチンを実行しても良い。他のECUとして、例えば、エンジンECU40、MG-ECU41、およびエアコンECU42のうちの少なくとも一つが用いられる。或は、ハイブリッドECU39と他のECUの両方で加熱制御ルーチンや流量制御ルーチンを実行しても良い。
 (4)第1ないし第10実施形態において、ECUが実行する機能の一部又は全部を、一つ或は複数のIC等によりハードウェア的に構成しても良い。
 (5)その他、本開示は、図1に示す構成の車両に限定されず、車両の動力源であるエンジンの冷却水を加熱する加熱装置を備えた種々の構成の車両に適用して実施できる。

 

Claims (8)

  1.  車両の動力源であるエンジン(11)の冷却水が循環する暖房用冷却水回路(23)を備えた車両の空調装置において、
     前記暖房用冷却水回路を流れる冷却水を加熱する熱源としての、前記エンジンおよび該エンジン以外の加熱装置(26,44)と、
     前記暖房用冷却水回路において前記エンジンと前記加熱装置のうち少なくとも一つの上流側と下流側に配置されて、前記冷却水の温度を検出する複数の水温センサ(31,33,45,46,47,48,49,50)と、
     前記複数の水温センサで検出した冷却水の温度に基づいて少なくとも前記加熱装置の出力を調整する出力制御部(39)と、を備えている車両の空調装置。
  2.  前記複数の水温センサは、
      前記エンジンに流入する冷却水の温度を検出するエンジン入口水温センサ(33)と、
      前記エンジンから流出する冷却水の温度を検出するエンジン出口水温センサ(31)と、を含み、
     前記出力制御部は、前記エンジン出口水温センサで検出した冷却水の温度と前記エンジン入口水温センサで検出した冷却水の温度との差である出入口水温差に応じて前記加熱装置の出力を調整する請求項1に記載の車両の空調装置。
  3.  前記出入口水温差が所定値よりも大きいとき、前記出力制御部は、前記出入口水温差が前記所定値以下のときよりも前記加熱装置の出力を小さくするか、あるいは前記加熱装置の出力を停止する請求項2に記載の車両の空調装置。
  4.  前記出入口水温差が所定値以下のとき、前記出力制御部は、前記出入口水温差が前記所定値より大きいときよりも前記加熱装置の出力を大きくする請求項2に記載の車両の空調装置。
  5.  前記加熱装置はヒートポンプ(26)であり、
     前記出力制御部は、前記出入口水温差に応じて前記エンジンの出力と前記ヒートポンプの出力を設定する請求項2に記載の車両の空調装置。
  6.  前記出力制御部は、
      前記出入口水温差に基づいて前記エンジンの消費燃料量に対する冷却水加熱量の割合である発熱効率の特性を算出し、
      前記エンジン出口水温センサで検出した冷却水の温度に基づいて前記ヒートポンプの消費エネルギに対する冷却水加熱量の割合である発熱効率の特性を算出し、
      前記エンジンの発熱効率の特性と前記ヒートポンプの発熱効率の特性とに基づいて、目標暖房熱量を確保できる条件下で前記エンジンの発熱効率と前記ヒートポンプの発熱効率を合わせた発熱効率が最も高くなるように前記エンジンの出力と前記ヒートポンプの出力とを算出する請求項5に記載の車両の空調装置。
  7.  前記複数の水温センサのうち二つの水温センサで検出した冷却水の温度の差に応じて前記エンジンに流入する冷却水の流量を調整する流量調整部(39)を備えている請求項1乃至6のいずれかに記載の車両の空調装置。
  8.  前記複数の水温センサは、
      前記エンジンに流入する冷却水の温度を検出するエンジン入口水温センサと、
      前記エンジンから流出する冷却水の温度を検出するエンジン出口水温センサと、を含み、
     前記流量調整部は、前記エンジン出口水温センサで検出した冷却水の温度と前記エンジン入口水温センサで検出した冷却水の温度との差である出入口水温差が所定値よりも小さいときに、該出入口水温差が該所定値以上のときよりも前記流量を少なくする請求項7に記載の車両の空調装置。

     
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