JP2003025832A - 車両用空調装置 - Google Patents
車両用空調装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両電源から通電されて発熱する電気ヒータ
を備える車両用空調装置において車両電源電圧の異常上
昇に起因する電気ヒータへの悪影響を抑制する。 【解決手段】 車両電源（１０）の定格電圧よりも高い
所定電圧を第１所定電圧ＶＨ１とし、車両電源１０の定
格電圧より高く、かつ、第１所定電圧ＶＨ１よりも低い
所定電圧を第２所定電圧ＶＨ２とし、車両電源１０の電
圧が第２所定電圧ＶＨ２まで上昇したときに、電気ヒー
タ１４の作動を停止させ、車両電源１０の電圧が第１所
定電圧ＶＨ１まで上昇すると、電気ヒータ１４の作動停
止と同時に、電動圧縮機１２の作動を停止する。
を備える車両用空調装置において車両電源電圧の異常上
昇に起因する電気ヒータへの悪影響を抑制する。 【解決手段】 車両電源（１０）の定格電圧よりも高い
所定電圧を第１所定電圧ＶＨ１とし、車両電源１０の定
格電圧より高く、かつ、第１所定電圧ＶＨ１よりも低い
所定電圧を第２所定電圧ＶＨ２とし、車両電源１０の電
圧が第２所定電圧ＶＨ２まで上昇したときに、電気ヒー
タ１４の作動を停止させ、車両電源１０の電圧が第１所
定電圧ＶＨ１まで上昇すると、電気ヒータ１４の作動停
止と同時に、電動圧縮機１２の作動を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両電源から通電
されて作動する電動モータにて駆動される電動圧縮機、
および車両電源から通電されて発熱する電気ヒータを備
える車両用空調装置に関する。
されて作動する電動モータにて駆動される電動圧縮機、
および車両電源から通電されて発熱する電気ヒータを備
える車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気自動車等の車両では、車両エ
ンジンにより圧縮機を駆動できないので、電動圧縮機を
用いて冷凍サイクル内の冷媒循環を行うようにし、ま
た、暖房用の熱源として電気ヒータを具備する車両用空
調装置が、特開平５−２２９３３４号公報、特開平１０
−１５７４４５号公報等に記載されている。
ンジンにより圧縮機を駆動できないので、電動圧縮機を
用いて冷凍サイクル内の冷媒循環を行うようにし、ま
た、暖房用の熱源として電気ヒータを具備する車両用空
調装置が、特開平５−２２９３３４号公報、特開平１０
−１５７４４５号公報等に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両電源
（車載バッテリ）の電圧は種々な要因で定格電圧（例え
ば、２８８Ｖ）よりも異常に上昇してしまう可能性があ
る。このように、車両電源の電圧が定格電圧よりも異常
に上昇すると、電気ヒータの出力（消費電力）が異常に
上昇し、その結果、電気ヒータに大電流が流れて電気ヒ
ータ温度が過度に上昇して、電気ヒータの耐久性低下の
原因になるとともに、電気ヒータの過熱により安全性を
低下させる。
（車載バッテリ）の電圧は種々な要因で定格電圧（例え
ば、２８８Ｖ）よりも異常に上昇してしまう可能性があ
る。このように、車両電源の電圧が定格電圧よりも異常
に上昇すると、電気ヒータの出力（消費電力）が異常に
上昇し、その結果、電気ヒータに大電流が流れて電気ヒ
ータ温度が過度に上昇して、電気ヒータの耐久性低下の
原因になるとともに、電気ヒータの過熱により安全性を
低下させる。
【０００４】なお、上記の両公報には、暖房用熱源とし
ての電気ヒータが記載されているものの、車両電源電圧
の異常上昇に起因する電気ヒータへの悪影響およびその
解決策については一切記載されていない。
ての電気ヒータが記載されているものの、車両電源電圧
の異常上昇に起因する電気ヒータへの悪影響およびその
解決策については一切記載されていない。
【０００５】本発明は上記点に鑑みて、車両電源から通
電されて作動する電動モータにて駆動される電動圧縮
機、および車両電源から通電されて発熱する電気ヒータ
を備える車両用空調装置において、車両電源電圧の異常
上昇に起因する電気ヒータへの悪影響を抑制することを
目的とする。
電されて作動する電動モータにて駆動される電動圧縮
機、および車両電源から通電されて発熱する電気ヒータ
を備える車両用空調装置において、車両電源電圧の異常
上昇に起因する電気ヒータへの悪影響を抑制することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車両電源（１０）から
通電されて作動する電動モータにて駆動される電動圧縮
機（１２）、および車両電源（１０）から通電されて発
熱する電気ヒータ（１４）を備える車両用空調装置にお
いて、車両電源（１０）の定格電圧よりも高い所定電圧
を第１所定電圧（ＶＨ１）とし、この第１所定電圧（Ｖ
Ｈ１）よりも更に高い所定電圧を第２所定電圧（ＶＨ
２）とし、車両電源（１０）の電圧が第１所定電圧（Ｖ
Ｈ１）まで上昇したときに、電気ヒータ（１４）の作動
を停止させ、車両電源（１０）の電圧が第２所定電圧
（ＶＨ２）まで上昇すると、電気ヒータ（１４）の作動
停止と同時に、電動圧縮機（１２）の作動を停止するこ
とを特徴とする。
め、請求項１に記載の発明では、車両電源（１０）から
通電されて作動する電動モータにて駆動される電動圧縮
機（１２）、および車両電源（１０）から通電されて発
熱する電気ヒータ（１４）を備える車両用空調装置にお
いて、車両電源（１０）の定格電圧よりも高い所定電圧
を第１所定電圧（ＶＨ１）とし、この第１所定電圧（Ｖ
Ｈ１）よりも更に高い所定電圧を第２所定電圧（ＶＨ
２）とし、車両電源（１０）の電圧が第１所定電圧（Ｖ
Ｈ１）まで上昇したときに、電気ヒータ（１４）の作動
を停止させ、車両電源（１０）の電圧が第２所定電圧
（ＶＨ２）まで上昇すると、電気ヒータ（１４）の作動
停止と同時に、電動圧縮機（１２）の作動を停止するこ
とを特徴とする。
【０００７】これによると、車両電源（１０）の電圧が
定格電圧よりも上昇して第１所定電圧（ＶＨ１）に到達
すると、電気ヒータ（１４）の作動を停止する。従っ
て、第１所定電圧（ＶＨ１）を電気ヒータ（１４）の耐
久性等から決まる所定電圧に設定することにより、電気
ヒータ（１４）に高電圧印加による過大な電流が流れる
ことを防止できる。その結果、車両電源電圧の異常上昇
に起因する、電気ヒータ（１４）の耐久性の低下や安全
性の低下といった不具合を回避できる。
定格電圧よりも上昇して第１所定電圧（ＶＨ１）に到達
すると、電気ヒータ（１４）の作動を停止する。従っ
て、第１所定電圧（ＶＨ１）を電気ヒータ（１４）の耐
久性等から決まる所定電圧に設定することにより、電気
ヒータ（１４）に高電圧印加による過大な電流が流れる
ことを防止できる。その結果、車両電源電圧の異常上昇
に起因する、電気ヒータ（１４）の耐久性の低下や安全
性の低下といった不具合を回避できる。
【０００８】一方、電動圧縮機（１２）およびその制御
装置部は、車両電源電圧の変動に対して電気ヒータ（１
４）よりも高電圧域まで使用しても耐久性等に支障がな
い。そこで、車両電源電圧が第１所定電圧（ＶＨ１）よ
りも更に高い第２所定電圧（ＶＨ２）まで上昇したとき
に始めて、電動圧縮機（１２）の作動を停止するように
しているから、車両電源電圧の変動に対して電動圧縮機
（１２）の作動電圧範囲を電気ヒータ（１４）よりも拡
大できる。従って、電動圧縮機（１２）の作動に基づく
冷凍サイクルの冷房等の空調機能を発揮する作動範囲を
拡大できる。
装置部は、車両電源電圧の変動に対して電気ヒータ（１
４）よりも高電圧域まで使用しても耐久性等に支障がな
い。そこで、車両電源電圧が第１所定電圧（ＶＨ１）よ
りも更に高い第２所定電圧（ＶＨ２）まで上昇したとき
に始めて、電動圧縮機（１２）の作動を停止するように
しているから、車両電源電圧の変動に対して電動圧縮機
（１２）の作動電圧範囲を電気ヒータ（１４）よりも拡
大できる。従って、電動圧縮機（１２）の作動に基づく
冷凍サイクルの冷房等の空調機能を発揮する作動範囲を
拡大できる。
【０００９】請求項２に記載の発明のように、請求項１
において、電動圧縮機（１２）の作動を制御する制御装
置（２２）内に、車両電源（１０）の電圧検知部（４
２）および電気ヒータ（１４）の作動制御部（４１）を
一体に設けるようにすれば、電動圧縮機（１２）用の１
つの制御装置（２２）に電圧検知部（４２）および電気
ヒータ制御部（４１）を一体化して、コスト低減、体格
の小型化を図ることができ、実用上有利である。
において、電動圧縮機（１２）の作動を制御する制御装
置（２２）内に、車両電源（１０）の電圧検知部（４
２）および電気ヒータ（１４）の作動制御部（４１）を
一体に設けるようにすれば、電動圧縮機（１２）用の１
つの制御装置（２２）に電圧検知部（４２）および電気
ヒータ制御部（４１）を一体化して、コスト低減、体格
の小型化を図ることができ、実用上有利である。
【００１０】請求項３に記載の発明のように、請求項１
または２において、車室内への吹出空気を温水により加
熱するヒータコア（１９）を備え、電気ヒータ（１４）
は、具体的にはヒータコア（１９）を循環する温水を加
熱するものとして使用される。
または２において、車室内への吹出空気を温水により加
熱するヒータコア（１９）を備え、電気ヒータ（１４）
は、具体的にはヒータコア（１９）を循環する温水を加
熱するものとして使用される。
【００１１】請求項４に記載の発明のように、請求項１
ないし３のいずれか１つにおいて、車両電源（１０）の
定格電圧時における電気ヒータ（１４）の出力に対し
て、電気ヒータ（１４）の出力が略２倍となるときの電
圧値を第１所定電圧（ＶＨ１）として設定する。
ないし３のいずれか１つにおいて、車両電源（１０）の
定格電圧時における電気ヒータ（１４）の出力に対し
て、電気ヒータ（１４）の出力が略２倍となるときの電
圧値を第１所定電圧（ＶＨ１）として設定する。
【００１２】本発明者の検討によると、請求項４による
レベルに第１所定電圧（ＶＨ１）を設定すると、電気ヒ
ータ（１４）の耐久性等の確保と、車両電源電圧の変動
に対する電気ヒータ（１４）の作動範囲の確保との両立
という点で好適である。
レベルに第１所定電圧（ＶＨ１）を設定すると、電気ヒ
ータ（１４）の耐久性等の確保と、車両電源電圧の変動
に対する電気ヒータ（１４）の作動範囲の確保との両立
という点で好適である。
【００１３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【００１４】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明の
第１実施形態による車両用空調装置の全体システム構成
図であり、第１実施形態は本発明を燃料電池搭載車に適
用した例を示す。燃料電池搭載車では、図示しない燃料
電池の発電作用により充電される車載バッテリからなる
車両電源１０を備えている。
第１実施形態による車両用空調装置の全体システム構成
図であり、第１実施形態は本発明を燃料電池搭載車に適
用した例を示す。燃料電池搭載車では、図示しない燃料
電池の発電作用により充電される車載バッテリからなる
車両電源１０を備えている。
【００１５】この車両電源１０の定格電圧は、図示しな
い車両走行用電動モータに高電圧による電力供給を行う
ために、例えば、２８８Ｖという高電圧になっている。
そして、車両用空調装置にはこの車両電源１０から給電
される機器として、冷凍サイクル１１の電動圧縮機１
２、および温水回路１３の電気ヒータ１４を備えてい
る。
い車両走行用電動モータに高電圧による電力供給を行う
ために、例えば、２８８Ｖという高電圧になっている。
そして、車両用空調装置にはこの車両電源１０から給電
される機器として、冷凍サイクル１１の電動圧縮機１
２、および温水回路１３の電気ヒータ１４を備えてい
る。
【００１６】次に、空調装置全体の概要を説明すると、
空調装置構成は、車室内通風系と、冷凍サイクル系と、
温水回路系の３つに大別される。最初に、車室内通風系
をなす室内空調ユニット部１５を説明すると、室内空調
ユニット部１５は、通常、車室内前方の計器盤内側に配
置される。室内空調ユニット部１５の空調ケース１５ａ
は車室内に空調空気を導く空気通路を形成するものであ
って、その空気流れの最上流側には内外気切替ドア１６
が配置され、この内外気切替ドア１６によって内気と外
気を切替導入する。
空調装置構成は、車室内通風系と、冷凍サイクル系と、
温水回路系の３つに大別される。最初に、車室内通風系
をなす室内空調ユニット部１５を説明すると、室内空調
ユニット部１５は、通常、車室内前方の計器盤内側に配
置される。室内空調ユニット部１５の空調ケース１５ａ
は車室内に空調空気を導く空気通路を形成するものであ
って、その空気流れの最上流側には内外気切替ドア１６
が配置され、この内外気切替ドア１６によって内気と外
気を切替導入する。
【００１７】内外気切替ドア１６により切替導入された
空気は遠心式の電動室内送風機１７により空調ケース１
５ａ内の空気通路を車室内へ向かって送風される。室内
送風機１７の下流側には冷房用熱交換器として、冷凍サ
イクル１１の蒸発器１８が配置されている。蒸発器１８
の下流側には暖房用熱交換器として温水を熱源とするヒ
ータコア１９が配置されている。ヒータコア１９の側方
にはバイパス通路２０が形成され、このバイパス通路２
０を通過する冷風とヒータコア１９を通過する温風との
風量割合を調節するエアミックスドア２１がヒータコア
１９の上流側に回動自在に配置されている。
空気は遠心式の電動室内送風機１７により空調ケース１
５ａ内の空気通路を車室内へ向かって送風される。室内
送風機１７の下流側には冷房用熱交換器として、冷凍サ
イクル１１の蒸発器１８が配置されている。蒸発器１８
の下流側には暖房用熱交換器として温水を熱源とするヒ
ータコア１９が配置されている。ヒータコア１９の側方
にはバイパス通路２０が形成され、このバイパス通路２
０を通過する冷風とヒータコア１９を通過する温風との
風量割合を調節するエアミックスドア２１がヒータコア
１９の上流側に回動自在に配置されている。
【００１８】空調ケース１５ａの空気流れの最下流側に
は図示しない吹出口切替機構が配置されている。すなわ
ち、車両のフロントガラスの内面に向かって空調空気を
吹き出すデフロスタ開口部、乗員の上半身に向かって空
調空気を吹き出すフェイス開口部、および乗員の足元部
に向かって空調空気を吹き出すフット開口部と、これら
の複数の開口部を切替開閉する吹出モードドアが空調ケ
ース１５ａの最下流側に配置されている。
は図示しない吹出口切替機構が配置されている。すなわ
ち、車両のフロントガラスの内面に向かって空調空気を
吹き出すデフロスタ開口部、乗員の上半身に向かって空
調空気を吹き出すフェイス開口部、および乗員の足元部
に向かって空調空気を吹き出すフット開口部と、これら
の複数の開口部を切替開閉する吹出モードドアが空調ケ
ース１５ａの最下流側に配置されている。
【００１９】次に、冷凍サイクル１１を説明すると、電
動圧縮機１２は冷媒の圧縮機構と、この圧縮機構を回転
駆動する電動モータとを１つのケース内部に一体構成し
たものであり、電動モータは具体的には三相交流モータ
である。電動圧縮機１２の電動モータはインバータ２２
により回転数制御され、この回転数制御により電動圧縮
機１２の冷媒吐出能力を可変するようになっている。
動圧縮機１２は冷媒の圧縮機構と、この圧縮機構を回転
駆動する電動モータとを１つのケース内部に一体構成し
たものであり、電動モータは具体的には三相交流モータ
である。電動圧縮機１２の電動モータはインバータ２２
により回転数制御され、この回転数制御により電動圧縮
機１２の冷媒吐出能力を可変するようになっている。
【００２０】インバータ２２は周知のように車両電源１
０の直流電圧を三相交流電圧に変換して電動圧縮機１２
の電動モータに給電するとともに、三相交流電圧の周波
数を変化させることにより電動圧縮機１２の回転数を制
御する。圧縮機１２から吐出された高圧ガス冷媒は凝縮
器２３で外気と熱交換して冷却され凝縮する。凝縮器２
３には電動室外送風機２４により外気が送風される。
０の直流電圧を三相交流電圧に変換して電動圧縮機１２
の電動モータに給電するとともに、三相交流電圧の周波
数を変化させることにより電動圧縮機１２の回転数を制
御する。圧縮機１２から吐出された高圧ガス冷媒は凝縮
器２３で外気と熱交換して冷却され凝縮する。凝縮器２
３には電動室外送風機２４により外気が送風される。
【００２１】凝縮器２３で凝縮した高圧液冷媒は次にキ
ャピラリチューブ等の固定絞り等から構成される減圧装
置２５により減圧膨張して、低圧の気液２相状態とな
る。この減圧膨張した低圧冷媒は蒸発器１８にて空調空
気と熱交換（吸熱）して蒸発し、空調空気を冷却する。
蒸発器１８で蒸発したガス冷媒はアキュムレータ４５を
介して圧縮機１２に吸入され、再度圧縮される。
ャピラリチューブ等の固定絞り等から構成される減圧装
置２５により減圧膨張して、低圧の気液２相状態とな
る。この減圧膨張した低圧冷媒は蒸発器１８にて空調空
気と熱交換（吸熱）して蒸発し、空調空気を冷却する。
蒸発器１８で蒸発したガス冷媒はアキュムレータ４５を
介して圧縮機１２に吸入され、再度圧縮される。
【００２２】次に、ヒータコア１９の温水回路１３には
電動温水ポンプ２６が備えられ、電気ヒータ１４にて加
熱された温水を電動温水ポンプ２６によりヒータコア１
９に循環させるようになっている。ここで、電気ヒータ
１４はニクロム、鉄クロム等のように温度抵抗変化率の
小さい電気抵抗体材料から構成され、線状の電気抵抗体
を熱伝導性に優れた金属製のパイプ状部材の内部に密封
したシーズヒータ構造になっている。
電動温水ポンプ２６が備えられ、電気ヒータ１４にて加
熱された温水を電動温水ポンプ２６によりヒータコア１
９に循環させるようになっている。ここで、電気ヒータ
１４はニクロム、鉄クロム等のように温度抵抗変化率の
小さい電気抵抗体材料から構成され、線状の電気抵抗体
を熱伝導性に優れた金属製のパイプ状部材の内部に密封
したシーズヒータ構造になっている。
【００２３】このシーズヒータ構造の電気ヒータ１４を
温水回路１３の内部に設置して温水を加熱するようにな
っている。また、このような電気抵抗体材料で構成され
る電気ヒータ１４においては、図２に示すように源源電
圧の上昇に対して、電気ヒータ１４の出力（消費電力）
がほぼ２乗の比例関係で上昇する。
温水回路１３の内部に設置して温水を加熱するようにな
っている。また、このような電気抵抗体材料で構成され
る電気ヒータ１４においては、図２に示すように源源電
圧の上昇に対して、電気ヒータ１４の出力（消費電力）
がほぼ２乗の比例関係で上昇する。
【００２４】空調制御装置（以下空調ＥＣＵという）２
７は、車両用空調装置の冷凍サイクル１１、車室内空調
ユニット部１５、温水回路１３に具備される種々な空調
用電気機器（アクチュエータ部）を制御するものであっ
て、空調操作パネル２８上の各操作部材２９〜３３から
の操作信号および後述のセンサ群３４〜３８等からのセ
ンサ信号が入力される。空調ＥＣＵ２７は、マイクロコ
ンピュータとその周辺回路とから構成されている。
７は、車両用空調装置の冷凍サイクル１１、車室内空調
ユニット部１５、温水回路１３に具備される種々な空調
用電気機器（アクチュエータ部）を制御するものであっ
て、空調操作パネル２８上の各操作部材２９〜３３から
の操作信号および後述のセンサ群３４〜３８等からのセ
ンサ信号が入力される。空調ＥＣＵ２７は、マイクロコ
ンピュータとその周辺回路とから構成されている。
【００２５】高電圧の車両電源１０の他に低電圧の補機
用電源（バッテリ）３９が車両には搭載されており、こ
の補機用電源３９は高電圧の車両電源１０からＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ４０を介して所定の低電圧（例えば、１２
Ｖ）に充電されるようになっている。補機用電源３９は
空調ＥＣＵ２７に電源を供給するとともに、空調用電気
機器等の車両補機類に電源を供給するものである。
用電源（バッテリ）３９が車両には搭載されており、こ
の補機用電源３９は高電圧の車両電源１０からＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ４０を介して所定の低電圧（例えば、１２
Ｖ）に充電されるようになっている。補機用電源３９は
空調ＥＣＵ２７に電源を供給するとともに、空調用電気
機器等の車両補機類に電源を供給するものである。
【００２６】空調操作パネル２８の操作部材２９〜３２
は、具体的には、冷凍サイクル１１（電動圧縮機１２）
の起動および停止を指令するためのエアコンスイッチ２
９、内外気切替ドア１６の内外気吸込モードを切り替え
るための内外気切替スイッチ３０、車室内の温度を所望
の温度に設定するための温度設定スイッチ３１、送風機
１７の送風量を切り替えるための風量切替スイッチ３
２、および吹出モードを切り替えるための吹出モード切
替スイッチ３３等の操作部材が備えられている。
は、具体的には、冷凍サイクル１１（電動圧縮機１２）
の起動および停止を指令するためのエアコンスイッチ２
９、内外気切替ドア１６の内外気吸込モードを切り替え
るための内外気切替スイッチ３０、車室内の温度を所望
の温度に設定するための温度設定スイッチ３１、送風機
１７の送風量を切り替えるための風量切替スイッチ３
２、および吹出モードを切り替えるための吹出モード切
替スイッチ３３等の操作部材が備えられている。
【００２７】また、上記センサ群３４〜３８は空調の自
動制御のためのものであり、本例では、車室内の内気温
ＴＲを検出する内気温センサ３４、外気温ＴＡＭを検出
する外気温センサ３５、車室内への日射量ＴＳを検出す
る日射センサ３６、蒸発器１８の吹出空気温度ＴＥを検
出する蒸発器吹出温度センサ（蒸発器冷却度合い検出手
段）３７、ヒータコア１９に循環する温水温度ＴＷを検
出する水温センサ３８等が備えられている。
動制御のためのものであり、本例では、車室内の内気温
ＴＲを検出する内気温センサ３４、外気温ＴＡＭを検出
する外気温センサ３５、車室内への日射量ＴＳを検出す
る日射センサ３６、蒸発器１８の吹出空気温度ＴＥを検
出する蒸発器吹出温度センサ（蒸発器冷却度合い検出手
段）３７、ヒータコア１９に循環する温水温度ＴＷを検
出する水温センサ３８等が備えられている。
【００２８】電気ヒータ１４は、空調ＥＣＵ２７により
開閉制御されるリレー等のスイッチ回路４１を介して高
電圧の車両電源１０から電力が供給されて発熱する。車
両電源１０からの高電圧の電力供給により電気ヒータ１
４を低電圧の電力供給の場合に比して小型化できる。
開閉制御されるリレー等のスイッチ回路４１を介して高
電圧の車両電源１０から電力が供給されて発熱する。車
両電源１０からの高電圧の電力供給により電気ヒータ１
４を低電圧の電力供給の場合に比して小型化できる。
【００２９】また、車両電源１０の電圧を検知する電圧
検知回路４２を設け、この電圧検知回路４２の検出信号
をインバータ２２に入力するとともに、インバータ２２
を経由して空調ＥＣＵ２７にも電圧検知回路４２の検出
信号を入力するようになっている。
検知回路４２を設け、この電圧検知回路４２の検出信号
をインバータ２２に入力するとともに、インバータ２２
を経由して空調ＥＣＵ２７にも電圧検知回路４２の検出
信号を入力するようになっている。
【００３０】なお、図１では空調ＥＣＵ２７とインバー
タ２２との間の信号入力、出力の関係、および空調ＥＣ
Ｕ２７と電気ヒータ１４の制御用スイッチ回路４１との
結線関係のみを示し、他の種々な空調用電気機器と空調
ＥＣＵ２７との結線関係の図示を省略している。
タ２２との間の信号入力、出力の関係、および空調ＥＣ
Ｕ２７と電気ヒータ１４の制御用スイッチ回路４１との
結線関係のみを示し、他の種々な空調用電気機器と空調
ＥＣＵ２７との結線関係の図示を省略している。
【００３１】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明すると、図３は空調ＥＣＵ２７により実行され
る制御ルーチンを示すフローチャ−トであり、図２の制
御ルーチンでは先ず、ステップＳ１０にて空調操作パネ
ル２８上の各操作部材２９〜３３からの操作信号、セン
サ群３４〜３８等からのセンサ信号、および電圧検知回
路４２の電圧検出信号等を読み込む。
動を説明すると、図３は空調ＥＣＵ２７により実行され
る制御ルーチンを示すフローチャ−トであり、図２の制
御ルーチンでは先ず、ステップＳ１０にて空調操作パネ
ル２８上の各操作部材２９〜３３からの操作信号、セン
サ群３４〜３８等からのセンサ信号、および電圧検知回
路４２の電圧検出信号等を読み込む。
【００３２】次に、ステップＳ２０にて車両電源１０の
電圧が定格電圧よりも所定値だけ低い最低使用電圧Ｖ
Ｌ、例えば、２００Ｖより低いか、あるいは車両電源１
０の電圧が第２最高使用電圧ＶＨ２、例えば、４３０Ｖ
より高いか判定する。
電圧が定格電圧よりも所定値だけ低い最低使用電圧Ｖ
Ｌ、例えば、２００Ｖより低いか、あるいは車両電源１
０の電圧が第２最高使用電圧ＶＨ２、例えば、４３０Ｖ
より高いか判定する。
【００３３】ここで、電動圧縮機１２および電気ヒータ
１４の電源電圧に対する作動電圧範囲を規定する設定電
圧を説明すると、車両電源１０の定格電圧Ｖ０（例え
ば、２８８Ｖ）よりも所定値だけ高い所定電圧を第１最
高使用電圧ＶＨ１としている。この第１最高使用電圧Ｖ
Ｈ１は電気ヒータ１４の耐久性確保等の観点から予め決
定しておく設定電圧で、例えば、４００Ｖである。
１４の電源電圧に対する作動電圧範囲を規定する設定電
圧を説明すると、車両電源１０の定格電圧Ｖ０（例え
ば、２８８Ｖ）よりも所定値だけ高い所定電圧を第１最
高使用電圧ＶＨ１としている。この第１最高使用電圧Ｖ
Ｈ１は電気ヒータ１４の耐久性確保等の観点から予め決
定しておく設定電圧で、例えば、４００Ｖである。
【００３４】これに対して、第２最高使用電圧ＶＨ２は
第１最高使用電圧ＶＨ１よりも更に高い所定電圧であっ
て、インバータ２２の耐久性確保等の観点から予め決定
しておく設定電圧であり、例えば、４３０Ｖである。
第１最高使用電圧ＶＨ１よりも更に高い所定電圧であっ
て、インバータ２２の耐久性確保等の観点から予め決定
しておく設定電圧であり、例えば、４３０Ｖである。
【００３５】ステップＳ２０の判定がＹＥＳであるとき
はステップＳ３０に進み、インバータ２２およびスイッ
チ回路４１をオフ状態にして、電動圧縮機１２および電
気ヒータ１４を停止状態とする。すなわち、車両電源１
０の電圧が最低使用電圧ＶＬより低いときは電動圧縮機
１２および電気ヒータ１４を停止して車両電源１０の過
放電を防止する。また、車両電源１０の電圧が第２最高
使用電圧ＶＨ２より高いときは、電動圧縮機１２および
電気ヒータ１４を両方とも停止して、これらの機器１
２、１４の耐久性、安全性の確保を図る。
はステップＳ３０に進み、インバータ２２およびスイッ
チ回路４１をオフ状態にして、電動圧縮機１２および電
気ヒータ１４を停止状態とする。すなわち、車両電源１
０の電圧が最低使用電圧ＶＬより低いときは電動圧縮機
１２および電気ヒータ１４を停止して車両電源１０の過
放電を防止する。また、車両電源１０の電圧が第２最高
使用電圧ＶＨ２より高いときは、電動圧縮機１２および
電気ヒータ１４を両方とも停止して、これらの機器１
２、１４の耐久性、安全性の確保を図る。
【００３６】一方、ステップＳ２０の判定がＮＯである
ときはステップＳ４０に進み、車両電源１０の電圧が第
１最高使用電圧ＶＨ１とこれより所定電圧だけ高い第２
最高使用電圧ＶＨ２との間にあるか判定する。ステップ
Ｓ４０の判定がＹＥＳであると、ステップＳ５０に進
み、車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出す
る。
ときはステップＳ４０に進み、車両電源１０の電圧が第
１最高使用電圧ＶＨ１とこれより所定電圧だけ高い第２
最高使用電圧ＶＨ２との間にあるか判定する。ステップ
Ｓ４０の判定がＹＥＳであると、ステップＳ５０に進
み、車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出す
る。
【００３７】この目標吹出温度ＴＡＯは、車室内の温度
（内気温）を空調熱負荷変動にかかわらず空調操作パネ
ル２８上の温度設定スイッチ３１により設定された設定
温度Ｔｓｅｔに維持するために必要な吹出温度であり、
下記の数式１に基づいて、算出する。
（内気温）を空調熱負荷変動にかかわらず空調操作パネ
ル２８上の温度設定スイッチ３１により設定された設定
温度Ｔｓｅｔに維持するために必要な吹出温度であり、
下記の数式１に基づいて、算出する。
【００３８】
【数１】ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−ＫＲ×ＴＲ−Ｋ
ＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ ここで、ＴＲは内気温センサ３４にて検出した内気温
度、ＴＡＭは外気温センサ３５にて検出した外気温度、
ＴＳは日射センサ３６にて検出した日射量である。ま
た、Ｋｓｅｔ、ＫＲ、ＫＡＭおよびＫＳはゲインで、Ｃ
は補正用の定数である。
ＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ ここで、ＴＲは内気温センサ３４にて検出した内気温
度、ＴＡＭは外気温センサ３５にて検出した外気温度、
ＴＳは日射センサ３６にて検出した日射量である。ま
た、Ｋｓｅｔ、ＫＲ、ＫＡＭおよびＫＳはゲインで、Ｃ
は補正用の定数である。
【００３９】次に、ステップＳ６０にて目標圧縮機回転
数ｆｎを目標吹出温度ＴＡＯに基づいて算出する。具体
的には、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要となる目
標蒸発器吹出温度ＴＥＯを先ず決定する。そして、この
目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器吹出温度センサ３７
により検出される実際の吹出空気温度ＴＥとに基づい
て、目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを得るために必要となる
目標圧縮機回転数ｆｎを算出する。
数ｆｎを目標吹出温度ＴＡＯに基づいて算出する。具体
的には、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要となる目
標蒸発器吹出温度ＴＥＯを先ず決定する。そして、この
目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器吹出温度センサ３７
により検出される実際の吹出空気温度ＴＥとに基づい
て、目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを得るために必要となる
目標圧縮機回転数ｆｎを算出する。
【００４０】次に、ステップＳ７０にて目標圧縮機回転
数ｆｎに対応した制御信号をインバータ２２に対して出
力して、電動圧縮機１２を目標圧縮機回転数ｆｎで作動
させる。これと同時に、スイッチ回路４１をオフ状態に
して電気ヒータ１４を停止する。これにより、電気ヒー
タ１４の耐久性、安全性を確保する。
数ｆｎに対応した制御信号をインバータ２２に対して出
力して、電動圧縮機１２を目標圧縮機回転数ｆｎで作動
させる。これと同時に、スイッチ回路４１をオフ状態に
して電気ヒータ１４を停止する。これにより、電気ヒー
タ１４の耐久性、安全性を確保する。
【００４１】一方、車両電源１０の電圧が第１最高使用
電圧ＶＨ１と最低使用電圧ＶＬとの間にあるときは、ス
テップＳ４０の判定がＮＯとなり、ステップＳ８０に進
み、車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出
し、続いて、ステップＳ９０にて目標圧縮機回転数ｆｎ
を算出する。この目標吹出温度ＴＡＯおよび目標圧縮機
回転数ｆｎの算出は前述のステップＳ５０、Ｓ６０と同
じでよい。
電圧ＶＨ１と最低使用電圧ＶＬとの間にあるときは、ス
テップＳ４０の判定がＮＯとなり、ステップＳ８０に進
み、車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出
し、続いて、ステップＳ９０にて目標圧縮機回転数ｆｎ
を算出する。この目標吹出温度ＴＡＯおよび目標圧縮機
回転数ｆｎの算出は前述のステップＳ５０、Ｓ６０と同
じでよい。
【００４２】次に、ステップＳ１００にて目標ヒータ電
力ＨＥＯを目標吹出温度ＴＡＯに基づいて算出する。具
体的には、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要となる
目標水温ＴＷＯを目標吹出温度ＴＡＯ、ヒータコア１９
の温度効率等から算出し、この目標水温ＴＷＯと、水温
センサ３８により検出される実際の水温ＴＷとに基づい
て、目標水温ＴＷＯを得るために必要となる目標ヒータ
電力ＨＥＯを算出する。
力ＨＥＯを目標吹出温度ＴＡＯに基づいて算出する。具
体的には、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要となる
目標水温ＴＷＯを目標吹出温度ＴＡＯ、ヒータコア１９
の温度効率等から算出し、この目標水温ＴＷＯと、水温
センサ３８により検出される実際の水温ＴＷとに基づい
て、目標水温ＴＷＯを得るために必要となる目標ヒータ
電力ＨＥＯを算出する。
【００４３】次に、ステップＳ１１０にて目標圧縮機回
転数ｆｎに対応した制御信号をインバータ２２に対して
出力して、電動圧縮機１２を目標圧縮機回転数ｆｎで作
動させる。これと同時に、スイッチ回路４１を開閉制御
（デューティ制御）して、電気ヒータ１４の消費電力が
目標ヒータ電力ＨＥＯとなるように制御して、電気ヒー
タ１４を作動させる。
転数ｆｎに対応した制御信号をインバータ２２に対して
出力して、電動圧縮機１２を目標圧縮機回転数ｆｎで作
動させる。これと同時に、スイッチ回路４１を開閉制御
（デューティ制御）して、電気ヒータ１４の消費電力が
目標ヒータ電力ＨＥＯとなるように制御して、電気ヒー
タ１４を作動させる。
【００４４】ところで、電気ヒータ１４は、ニクロム、
鉄クロム等のように温度抵抗変化率の小さい電気抵抗体
材料から構成され、図２に示すように源源電圧の上昇に
対して、電気ヒータ１４の出力（消費電力）がほぼ２乗
の比例関係で上昇する特性を持っている。そのため、車
両電源１０の電圧が変動し、定格電圧Ｖ０より上昇する
と、電気ヒータ１４には過大な電流が流れ、電気ヒータ
１４自体の耐久性、安全性低下の原因となる。
鉄クロム等のように温度抵抗変化率の小さい電気抵抗体
材料から構成され、図２に示すように源源電圧の上昇に
対して、電気ヒータ１４の出力（消費電力）がほぼ２乗
の比例関係で上昇する特性を持っている。そのため、車
両電源１０の電圧が変動し、定格電圧Ｖ０より上昇する
と、電気ヒータ１４には過大な電流が流れ、電気ヒータ
１４自体の耐久性、安全性低下の原因となる。
【００４５】そこで、第１実施形態においては、車両電
源１０の電圧を検出し、車両電源１０の電圧が電気ヒー
タ１４の耐久性、安全性確保の観点から決定される第１
最高使用電圧ＶＨ１（例えば、４００Ｖ）よりも高い時
には電気ヒータ１４の作動を停止し、車両電源１０の電
圧が第１最高使用電圧ＶＨ１よりも低いときだけに、電
気ヒータ１４の作動を規制している。そのため、車両電
源１０の電圧変動があっても、電気ヒータ１４の耐久
性、安全性を確保できる。
源１０の電圧を検出し、車両電源１０の電圧が電気ヒー
タ１４の耐久性、安全性確保の観点から決定される第１
最高使用電圧ＶＨ１（例えば、４００Ｖ）よりも高い時
には電気ヒータ１４の作動を停止し、車両電源１０の電
圧が第１最高使用電圧ＶＨ１よりも低いときだけに、電
気ヒータ１４の作動を規制している。そのため、車両電
源１０の電圧変動があっても、電気ヒータ１４の耐久
性、安全性を確保できる。
【００４６】ここで、電動圧縮機１２の作動を規制する
第２最高使用電圧ＶＨ２は電気ヒータ１４の作動を規制
する第１最高使用電圧ＶＨ１よりも所定値だけ高い値
（例えば、４３０Ｖ）に設定しているから、車両電源１
０の電圧変動に対して電動圧縮機１２の作動範囲を電気
ヒータ１４の作動範囲よりも拡大できる。
第２最高使用電圧ＶＨ２は電気ヒータ１４の作動を規制
する第１最高使用電圧ＶＨ１よりも所定値だけ高い値
（例えば、４３０Ｖ）に設定しているから、車両電源１
０の電圧変動に対して電動圧縮機１２の作動範囲を電気
ヒータ１４の作動範囲よりも拡大できる。
【００４７】電気ヒータ１４の場合は熱容量の大きい水
に熱量を与えているので、電気ヒータ１４の加熱停止後
における車室内吹出温度の低下が緩やかなものとなる。
これに対し、電動圧縮機１２の作動停止は、蒸発器１８
での冷媒蒸発の停止により蒸発器吹出温度は短時間で急
速に上昇する。従って、電気ヒータ１４の作動範囲より
も電動圧縮機１２の作動範囲を拡大した方が車室内吹出
温度の制御上、有利である。
に熱量を与えているので、電気ヒータ１４の加熱停止後
における車室内吹出温度の低下が緩やかなものとなる。
これに対し、電動圧縮機１２の作動停止は、蒸発器１８
での冷媒蒸発の停止により蒸発器吹出温度は短時間で急
速に上昇する。従って、電気ヒータ１４の作動範囲より
も電動圧縮機１２の作動範囲を拡大した方が車室内吹出
温度の制御上、有利である。
【００４８】なお、電気ヒータ１４の作動を規制する第
１最高使用電圧ＶＨ１は、本発明者の実験検討による
と、次のように決めるのが好ましい。すなわち、図２に
おいて車両電源１０の電圧電圧が定格電圧Ｖ０（例え
ば、２８８Ｖ）であるときにおける電気ヒータ１４の出
力（消費電力）Ｐ０に対して、電気ヒータ１４の出力
（消費電力）が２倍（２Ｐ０）となる電圧値を第１最高
使用電圧ＶＨ１とする。
１最高使用電圧ＶＨ１は、本発明者の実験検討による
と、次のように決めるのが好ましい。すなわち、図２に
おいて車両電源１０の電圧電圧が定格電圧Ｖ０（例え
ば、２８８Ｖ）であるときにおける電気ヒータ１４の出
力（消費電力）Ｐ０に対して、電気ヒータ１４の出力
（消費電力）が２倍（２Ｐ０）となる電圧値を第１最高
使用電圧ＶＨ１とする。
【００４９】これによると、電気ヒータ１４の作動規制
による耐久性等の確保と、電気ヒータ１４の作動可能な
電源電圧範囲の確保との両立という点で実用上好まし
い。
による耐久性等の確保と、電気ヒータ１４の作動可能な
電源電圧範囲の確保との両立という点で実用上好まし
い。
【００５０】（第２実施形態）第１実施形態では、車両
電源１０の電圧を検知する電圧検知回路４２、および空
調ＥＣＵ２７により開閉制御される電気ヒータ制御用の
スイッチ回路４１をともにインバータ２２の外部に独立
に設けているが、第２実施形態では、図４に示すように
電圧検知回路４２および電気ヒータ制御用のスイッチ回
路４１をともにインバータ２２内に一体に設けている。
電源１０の電圧を検知する電圧検知回路４２、および空
調ＥＣＵ２７により開閉制御される電気ヒータ制御用の
スイッチ回路４１をともにインバータ２２の外部に独立
に設けているが、第２実施形態では、図４に示すように
電圧検知回路４２および電気ヒータ制御用のスイッチ回
路４１をともにインバータ２２内に一体に設けている。
【００５１】第２実施形態をより具体的に説明すると、
空調ＥＣＵ２７により開閉制御されるメインリレー２２
１を介してインバータ２２に車両電源１０から電源を供
給するようになっている。また、空調ＥＣＵ２７からの
制御信号および電圧検知回路４２の電圧検知信号が入力
される制御回路２２２がインバータ２２内に設けてあ
る。
空調ＥＣＵ２７により開閉制御されるメインリレー２２
１を介してインバータ２２に車両電源１０から電源を供
給するようになっている。また、空調ＥＣＵ２７からの
制御信号および電圧検知回路４２の電圧検知信号が入力
される制御回路２２２がインバータ２２内に設けてあ
る。
【００５２】この制御回路２２２は、電動圧縮機１２の
３相交流モータ１２ａの巻線部に加える交流電圧の周波
数を制御する６個のトランジスタ（ＩＧＢＴ）からなる
スイッチ回路部２２３と、電気ヒータ制御用の１個のト
ランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるスイッチ回路４１とを
開閉制御する。
３相交流モータ１２ａの巻線部に加える交流電圧の周波
数を制御する６個のトランジスタ（ＩＧＢＴ）からなる
スイッチ回路部２２３と、電気ヒータ制御用の１個のト
ランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるスイッチ回路４１とを
開閉制御する。
【００５３】第２実施形態によると、１つのインバータ
２２内に電動圧縮機１２の作動制御部のみならず、電気
ヒータ１４の作動制御部も一体化できる。
２２内に電動圧縮機１２の作動制御部のみならず、電気
ヒータ１４の作動制御部も一体化できる。
【００５４】（第３実施形態）第１実施形態では、温水
回路１３の温水加熱源として電気ヒータ１４のみを備え
る場合について説明したが、第３実施形態では、図５の
ように温水回路１３の温水の主加熱源として、ハイブリ
ッド車における走行用車両エンジン５０を用い、電気ヒ
ータ１４を温水の補助加熱源として用いている。このよ
うな車両においても本発明による作用効果は同様に発揮
できる。
回路１３の温水加熱源として電気ヒータ１４のみを備え
る場合について説明したが、第３実施形態では、図５の
ように温水回路１３の温水の主加熱源として、ハイブリ
ッド車における走行用車両エンジン５０を用い、電気ヒ
ータ１４を温水の補助加熱源として用いている。このよ
うな車両においても本発明による作用効果は同様に発揮
できる。
【００５５】また、燃料電池搭載車において、燃料電池
の廃熱を温水回路１３の温水加熱源として用いてもよ
い。更に、車両走行用電動モータの廃熱、インバータ２
２等の車載電子装置の廃熱を温水回路１３の温水加熱源
として用いてもよい。
の廃熱を温水回路１３の温水加熱源として用いてもよ
い。更に、車両走行用電動モータの廃熱、インバータ２
２等の車載電子装置の廃熱を温水回路１３の温水加熱源
として用いてもよい。
【００５６】（他の実施形態）なお、電気ヒータ１４を
温水の加熱源として用いずに、電気ヒータ１４を空調ユ
ニット部１５のケース１５ａ内に直接配置して、電気ヒ
ータ１４により車室内への吹出空気を直接加熱するよう
にしてもよい。
温水の加熱源として用いずに、電気ヒータ１４を空調ユ
ニット部１５のケース１５ａ内に直接配置して、電気ヒ
ータ１４により車室内への吹出空気を直接加熱するよう
にしてもよい。
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成の概略説明図
である。
である。
【図２】第１実施形態の電気ヒータの特性図である。
【図３】第１実施形態の作動を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】第２実施形態の電気制御部におけるインバータ
の電気結線図である。
の電気結線図である。
【図５】第３実施形態の温水回路図である。
１０…車両電源、１２…電動圧縮機、１４…電気ヒー
タ。
タ。
Claims (4)
- 【請求項１】 車両電源（１０）から通電されて作動す
る電動モータにて駆動される電動圧縮機（１２）、およ
び車両電源（１０）から通電されて発熱する電気ヒータ
（１４）を備える車両用空調装置において、 前記車両電源（１０）の定格電圧よりも高い所定電圧を
第１所定電圧（ＶＨ１）とし、前記第１所定電圧（ＶＨ
１）よりも更に高い所定電圧を第２所定電圧（ＶＨ２）
とし、 前記車両電源（１０）の電圧が前記第１所定電圧（ＶＨ
１）まで上昇したときに、前記電気ヒータ（１４）の作
動を停止させ、前記車両電源（１０）の電圧が前記第２
所定電圧（ＶＨ２）まで上昇すると、前記電気ヒータ
（１４）の作動停止と同時に、前記電動圧縮機（１２）
の作動を停止することを特徴とする車両用空調装置。 - 【請求項２】 前記電動圧縮機（１２）の作動を制御す
る制御装置（２２）内に、前記車両電源（１０）の電圧
検知部（４２）および前記電気ヒータ（１４）の作動制
御部（４１）を一体に設けることを特徴とする請求項１
に記載の車両用空調装置。 - 【請求項３】 車室内への吹出空気を温水により加熱す
るヒータコア（１９）を備え、前記電気ヒータ（１４）
は前記ヒータコア（１９）を循環する温水を加熱するも
のであることを特徴とする請求項１または２に記載の車
両用空調装置。 - 【請求項４】 前記車両電源（１０）の定格電圧時にお
ける前記電気ヒータ（１４）の出力に対して、前記電気
ヒータ（１４）の出力が略２倍となるときの電圧値を前
記第１所定電圧（ＶＨ１）としたことを特徴とする請求
項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212427A JP2003025832A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | 車両用空調装置 |
| US10/175,585 US6675873B2 (en) | 2001-07-12 | 2002-06-19 | Automotive air-conditioner having electric heater and electrically driven compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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