JP2014000911A - 電動車両に搭載されるヒータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱手段のオン・オフ操作が簡単でかつ熱媒体の温度をより早く上昇させることが可能な電動車両に搭載されるヒータ装置を提供する。
【解決手段】実施形態のヒータ装置２０は、加熱手段として機能する温水ヒータ２１と、熱交換器２４と、送風ファン２５と、温度調節ダイヤル４１と、送風スイッチ４２などを備えている。温度調節ダイヤル４１が一方向側に操作されると、送風ファン２５のオン・オフにかかわらず、温水ヒータ２１がオンになることにより温水ヒータ２１が発熱する。温度調節ダイヤル４１を操作することにより、熱媒体の温度を設定することができる。温度調節ダイヤル４１が前記一方向側以外の位置に戻されると、温水ヒータ２１がオフとなる。また、送風スイッチ４２をオン操作すると送風ファン２５が作動し、熱交換器２４を通った温風が車内に送られる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド車等のように走行用モータとバッテリとを備えた車両に搭載されるヒータ装置に関する。

バッテリを電源とするモータによって走行する電動車両に搭載されるヒータ装置は、エンジン（内燃機関）を備えた車両とは異なり、エンジン冷却水の廃熱を利用することができない。このため電動車両に搭載されるヒータ装置では、搭載されたバッテリを電源とする加熱手段が使用されている。また、加熱手段によって加熱された熱媒体（例えばヒータ液）を循環させる循環路と、加熱された熱媒体と空気との間で熱交換を行なう熱交換器と、送風スイッチによってオン・オフ操作がなされる送風手段としての送風ファンなども備えている。前記加熱手段によって加熱される熱媒体の温度は、例えばダイヤル式あるいはレバー式の温調操作部を電動車両の乗員等が操作することによって、可変設定することができる。（例えば特許文献１参照）
前記送風スイッチは、温風を車内に吹き出させる際にオン操作されるが、それだけでなく、送風のみを行なう場合にオン操作されるし、冷房装置によって冷やされた風を車内に吹き出させる際にもオン操作される。このため温風を得るには、加熱手段用のスイッチと送風スイッチの双方をオン操作することにより、加熱手段がオンとなって発熱が開始されるように構成されている。しかも温度調節用の操作部（例えば温調用ダイヤルやレバー等）を操作することにより、温風の温度を設定している。このため操作する者によっては加熱手段の操作を煩わしく感じることがある。

特開平８−１５６５７２号公報

従来の電動車両に搭載されるヒータ装置では、送風スイッチが操作された時点で加熱手段が発熱するため、加熱手段の作動開始時には車内に冷風が吹き出ることになり、乗員に寒い感じを与えてしまうだけでなく、温風が出ない状態で送風ファン等の送風手段が作動するため、送風手段のための電気が有効に使われているとは言い難い。しかも低温状態にある熱媒体が送風手段によって冷やされてしまうため、熱媒体の温度が上昇しにくいという問題もある。

一方、いわゆるオートエアコンでは、熱媒体の温度が低い間は冷風がウインドシールドに向けて吹き出すように吹出口切換ダンパを自動で制御することも可能である。その場合には冷風が直接乗員に当ることを回避できるが、温度が上昇していない熱媒体が送風手段によって冷やされてしまうため、熱媒体の温度が目標値に達するまでの時間が長くなり、その分だけ電気を余分に消費してしまう。

従って本発明が解決しようとする課題は、加熱手段のオン・オフ操作が簡単でかつ状況に応じて熱媒体の温度をより早く上昇させることができる電動車両に搭載されるヒータ装置を提供することにある。

本発明は、走行用モータと該走行用モータへ電力を供給するバッテリとを有する電動車両に搭載されるヒータ装置であって、前記バッテリから供給される電力により循環路を循環する熱媒体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって加熱された前記熱媒体との熱交換より温められた空気を室内へ送風する送風手段と、室内の温度をオフ位置から一方向側に操作することで所定温度になるよう設定するとともに他方向側に操作することで前記所定温度よりも低い温度になるよう設定する温調操作部と、前記加熱手段の作動を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記送風手段が停止状態であっても前記温調操作部が前記一方向側に操作されている際は前記加熱手段を作動させて予め前記熱媒体を加熱することを特徴とするものである。

前記制御手段の実施形態では、前記温調操作部によって設定された設定温度と前記熱媒体の温度との差が大きいほど前記加熱手段による加熱を高めるようにしている。また前記加熱手段が作動状態であることを表示する表示部を備えていてもよい。

本発明のヒータ装置によれば、加熱手段のオン・オフ操作を温調操作部によって行なうことができるため操作が簡単である。また、送風ファン等の送風手段をオフにした状態で加熱手段をオンにすれば、熱媒体の温度をより早く上昇させることができ、電気の消費を少なくすることができる。

電動車両の一例を模式的に示す側面図。 温調操作部を備えた操作パネルの一例を示す正面図。 本発明の１つの実施形態に係るヒータ装置の電気的構成を示すブロック図。 図３に示されたヒータ装置の動作の一例を示すフローチャート。

以下に本発明の１つの実施形態に係る電動車両に搭載されるヒータ装置について、図１から図４を参照して説明する。
図１は、電動車両１０の構成を模式的に示している。電動車両１０の一例は、電動モータのみによって走行する電気自動車である。この電動車両１０は、車体１１に搭載された走行用モータ（電動モータ）１２と、このモータ１２に電力を供給する電源としてのバッテリ１３などを備えている。バッテリ１３は複数の電池セルの集合体からなる。電池セルの一例は、リチウムイオン電池である。

この電動車両１０はヒータ装置２０を備えている。ヒータ装置２０は、バッテリ１３から供給される電力によって発熱する加熱手段の一例である温水ヒータ２１と、例えばヒータ液等の熱媒体２２を貯留するリザーバタンク２３と、熱交換器２４と、送風手段として機能する送風ファン２５と、ポンプ２６と、熱媒体２２が循環するヒータ液回路等の循環路２７と、風を案内するダクト２８などを含んでいる。熱媒体２２は、循環路２７を矢印Ａで示す方向に循環する。

加熱手段の一例である温水ヒータ２１は、電圧回路２９を介してバッテリ１３に電気的に接続されている。熱媒体２２は、例えば冷却水として使われる不凍液（クーラント）を利用することができる。送風手段の一例である送風ファン２５は、バッテリ１３から供給される電力によって回転する。送風ファン２５が回転すると、熱交換器２４を通過した空気すなわち温水ヒータ２１によって加熱された熱媒体２２との熱交換により暖められた温風３０が、ダクト２８を通って車内（室内）に吹出すようになっている。

図２は、前記ヒータ装置２０を操作する際に使用する操作パネル４０の一例を示している。この操作パネル４０には、温調操作部の一例である温度調節ダイヤル４１と、送風スイッチ４２と、吹出口切換スイッチ４３と、表示部４４などが配置されている。温度調節ダイヤル４１は、電動車両１０の使用者（図１に示す乗員Ｍ等）が手指で回すことのできる形状である。この温度調節ダイヤル４１は、中央のオフ位置５０を境として、右側の温風温度調整部５１（オフ位置５０から一方向側、すなわちホット側の温度調整部）と、オフ位置５０から左側の冷風温度調整部５２（オフ位置５０から他方向側、すなわち冷温側の温度調整部）とにわたって回動させることができるようになっている。ここで、中央のオフ位置５０は、所定温度を設定するものであり、本実施例では当該所定の温度は２５℃を表わす。２５℃は、搭乗者にとって快適に感じられやすい温度であり、各社がオフ位置の設定に利用している温度である。

図２において温度調節ダイヤル４１をオフ位置５０から温風温度調整部５１に向かって時計回り方向に回転させると、オフ位置５０からの回転角が大きくなるほど、温水ヒータ２１の設定温度を高くすることができる。逆に、温度調節ダイヤル４１をオフ位置５０から冷風温度調整部５２に向かって反時計回りに回転させると、オフ位置５０からの回転角が大きくなるほど、冷房装置（図示せず）の設定温度を低くすることができる。

送風スイッチ４２は、送風ファン２５による風の強さを複数段階に変化させることが可能な多段スイッチであり、オフ位置６０から時計回り方向へ回転させると、風量目盛６１に応じて風量が大きくなるように構成されている。吹出口切換スイッチ４３は、それぞれの吹出口が表示されたシンボルマーク６５の位置に回転させることにより、車内の所望箇所の吹出口に風を送ることができるように、ダンパ（図示せず）の位置を切換える機能を有している。

表示部４４の一例は、温水ヒータ２１がオン（作動状態）になると点灯するインジケータランプであり、この表示部４４によって、温水ヒータ２１がオン（作動状態）になったことを乗員に知らせることができるようになっている。

図３は、ヒータ装置２０の電気的構成２０ａを示すブロック図である。この電気的構成２０ａは、コントローラとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）７０を備えている。このＣＰＵ７０に、バスライン７１を介して、ＲＯＭ（Reed Only Memory）７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７３、表示／操作用ドライバ７４、センサ入出力ポート７５、温水ヒータドライバ８０、送風ファンドライバ８１、ポンプドライバ８２などが接続されている。センサ入出力ポート７５には各種センサ、例えば熱媒体２２の温度を検出する温度センサ８３などが接続されている。

ＲＯＭ７２には、ＣＰＵ７０を制御するためのプログラムや各種の固定的データが格納されている。ＲＡＭ７３は、ヒータ装置２０を運転するのに必要な各種データを格納するメモリエリアを備えている。表示／操作用ドライバ７４は、温度調節ダイヤル４１や送風スイッチ４２が操作されたときの情報をＲＡＭ７３等のメモリに送るとともに、例えば表示部４４（図３に示す）を制御する機能を有している。

温水ヒータドライバ８０は温水ヒータ２１を制御し、温水ヒータ２１を発熱させる。送風ファンドライバ８１は送風ファン２５を制御し、送風ファン２５を回転させる。ポンプドライバ８２は、熱媒体２２を循環させるためにポンプ２６を制御する。これらＣＰＵ７０を含む電気的構成２０ａは、ヒータ装置２０の動作を制御する制御部（制御手段）９０として機能する。

図４は、前記制御部９０によるヒータ装置２０の処理の一例を示すフローチャートである。制御手段として機能する制御部９０のＲＯＭ７２には、この処理を実行するＣＰＵ７０のためのコンピュータプログラムが格納されている。以下に図４に示すフローチャートを参照しながらヒータ装置２０の動作について説明する。

図４に示された処理は、電動車両１０の電源オン時または操作パネル４０のスイッチ操作変更時、あるいはＣＰＵ７０のタイマ機能によるタイマ割り込みによって開始される。ここで“操作パネル４０のスイッチ操作”とは、温度調節ダイヤル４１および送風スイッチ４２の少なくとも一方が操作されたことを意味する。

図４中のステップＳ１では、温度調節ダイヤル４１の位置が“ホット（ＨＯＴ）”側に操作されているか否かが判定される。ここで“ホット（ＨＯＴ）”側とは、温度調節ダイヤル４１がオフ位置５０から温風温度調整部５１に向かって時計回り方向に操作され、温度調節ダイヤル４１が温風温度調整部５１に位置している状態である。温度調節ダイヤル４１が“ホット（ＨＯＴ）”側に操作されていれば（ステップＳ１において“Ｙ”）、ステップＳ２に進む。温度調節ダイヤル４１が“ホット（ＨＯＴ）”側に操作されていなければ（ステップＳ１において“Ｎ”）、ステップＳ４に飛ぶ。

ステップＳ２では、熱媒体２２の温度（便宜上、ヒータ水温と呼ぶ）が目標値以下か否かが判定される。ヒータ水温が目標値以下であれば（ステップＳ２において“Ｙ”）、ステップＳ３に進み、温水ヒータ２１がオンとなる。これにより、バッテリ１３から供給される電力によって、温水ヒータ２１が発熱する。ここで、温度調節ダイヤル４１の設定温度から熱媒体２２の温度を引いた値が大きくなるに従って、温水ヒータ２１の加熱度合いを高めるように温水ヒータ２１を制御してもよい。そしてステップ５に進む。

前記ステップＳ２において、ヒータ水温が目標値を越えていれば（ステップＳ２において“Ｎ”）、ステップＳ４に移り、温水ヒータ２１はオフのままである。そしてステップ５に進む。

ステップＳ５では、送風スイッチ４２がオンになっているか否かが判定される。送風スイッチ４２がオンになっていれば（ステップＳ５において“Ｙ”）、ステップＳ６において送風ファン２５が作動する。送風ファン２５が作動すると、送風ファン２５によって送られる空気がダクト２８を通り、吹出口切換スイッチ４３の位置に応じて車内の所望箇所に風が送られる。そしてステップＳ８に進む。

ステップＳ５において送風スイッチ４２がオフであれば（ステップＳ５において“Ｎ”）、ステップＳ７に移り、送風ファン２５は作動せずにステップＳ８に進む。
ステップＳ８において温水ヒータ２１がオンか否かが判定され、温水ヒータ２１がオンであれば（ステップＳ８において“Ｙ”）、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ヒータ水温が目標値以下か否かが温度センサ８３の検出信号に基いて判定される。ヒータ水温が目標値以下であれば（ステップＳ９において“Ｙ”）、ステップＳ１０に進み、温水ヒータ２１のオン状態が維持される。

ステップＳ９においてヒータ水温が目標値を越えると（ステップＳ９において“Ｎ”）、ステップＳ１１に進み、温水ヒータ２１がオフとなってから終了となる。ステップＳ８において温水ヒータ２１がオフであれば（ステップＳ８において“Ｎ”）、終了となる。その後は、操作パネル４０のスイッチ操作変更時、あるいはＣＰＵ７０によるタイマ割り込みが生じたときなどに、再び図４に示す処理が開始され、前述したステップＳ１からステップＳ１１までの一連の処理が繰返される。

本実施形態のヒータ装置２０によれば、温度調節ダイヤル４１が“ホット（ＨＯＴ）”側に操作されるだけで温水ヒータ２１がオンとなって熱媒体２２が加熱される。このとき送風スイッチ４２がオフ位置５０にあれば、送風ファン２５は作動しない。このため、例えば寒冷地や寒冷期などにおいて、この電動車両１０に乗車する前に、予め温水ヒータ２１のみをオン状態にして熱媒体２２を温めておくことができる。その際に送風ファン２５が作動しないので省電力になるとともに、温水ヒータ２１と送風ファン２５の双方を同時に作動させる場合と比較して熱媒体２２が目標温度に達するまでの時間が短縮される。

こうして、乗車前に熱媒体２２を温めておけば、乗車時に送風ファン２５をオンにすることにより、直ちに車内に温風を供給することができる。暖房を止めたいときには、温度調節ダイヤル４１をオフ位置５０に戻すことにより、温水ヒータ２１をオフにすることができる。

使用者の希望によっては、電動車両１０に乗車する前に、温度調節ダイヤル４１を“ホット（ＨＯＴ）”側に操作して温水ヒータ２１による加熱を開始するとともに、乗車前に送風スイッチ４２をオンにしておくことにより、予め車内に温風を吹き出して車内を暖めておくことができる。あるいは、乗車後に温度調節ダイヤル４１を“ホット（ＨＯＴ）”側に操作するとともに、送風スイッチ４２をオン操作することにより、乗車後に温水ヒータ２１による加熱と送風を同時に開始することもできる。

また、寒冷地や寒冷期などでは、温度調節ダイヤル４１を“ホット（ＨＯＴ）”側に位置させたままにしておけば、電動車両１０の電源がオンになった時点で、自動的に温水ヒータ２１がオンとなって温水ヒータ２１による加熱が開始されるため、エンジン搭載車両と同じヒータ感覚でヒータ装置２０を使用することもできる。

このように使用者の希望に応じて、温水ヒータ２１のオン・オフ操作を温度調節ダイヤル４１を利用して行なうことができるため、温水ヒータ２１のオン・オフ操作のための専用のスイッチを設けなくても、温水ヒータ２１のオン・オフ操作を簡単に行なうことができ、操作パネル４０の構成も簡略化される。

本発明のヒータ装置は、電動モータのみで走行する電気自動車以外に、たとえば走行用の電動モータとエンジンとを有するハイブリッド車に適用することもできる。また本発明を実施するに当たって、加熱手段や送風手段等の具体的態様をはじめとして、ヒータ装置を構成する要素を適宜変更して実施できることは言うまでもない。また温調操作部は前記実施形態で説明したようなダイヤル式に限ることはなく、例えば直線的に移動するレバー式の温調操作部でもよいし、あるいはタッチパネル式の温調操作部であってもよいなど、温調操作部や送風スイッチのデザインや配置等の具体的な態様についても種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１０…電動車両、１２…走行用モータ、１３…バッテリ、２０…ヒータ装置、２１…温水ヒータ（加熱手段）、２２…熱媒体、２４…熱交換器、２５…送風ファン（送風手段）、２７…循環路、４１…温度調節ダイヤル（温調操作部）、４２…送風スイッチ、４４…表示部、５０…オフ位置、５１…一方向側の温度調整部、５２…他方向側の温度調整部、９０…制御部（制御手段）。

Claims (3)

1. 走行用モータと該走行用モータへ電力を供給するバッテリとを有する電動車両に搭載されるヒータ装置であって、
   前記バッテリから供給される電力により循環路を循環する熱媒体を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段によって加熱された前記熱媒体との熱交換より温められた空気を室内へ送風する送風手段と、
   室内の温度をオフ位置から一方向側に操作することで所定温度になるよう設定するとともに他方向側に操作することで前記所定温度よりも低い温度になるよう設定する温調操作部と、
   前記加熱手段の作動を制御する制御手段と、を具備し、
   前記制御手段は、前記送風手段が停止状態であっても前記温調操作部が前記一方向側に操作されている際は前記加熱手段を作動させて予め前記熱媒体を加熱することを特徴とする電動車両に搭載されるヒータ装置。
2. 前記制御手段は、前記温調操作部によって設定された設定温度と前記熱媒体の温度との差が大きいほど前記加熱手段による加熱を高めることを特徴とする請求項１に記載の電動車両に搭載されるヒータ装置。
3. 前記加熱手段が作動状態であることを表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両に搭載されるヒータ装置。

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