JP2014225981A - 車両の制御装置、熱管理システム、プログラム、及び車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの温度上昇を抑制しつつ、バッテリの熱によって車内空調を行う時間を長くする車両用制御装置を提供する。
【解決手段】バッテリ２０の熱を暖房運転時に利用可能な車両の制御装置であって、バッテリ２０の熱が伝達された第３冷媒によって暖房運転時に空気を温めるヒーターコア３４を有する空調サイクル７と、第３冷媒が循環し車両駆動モータ３８によって発生した熱を放熱する冷却部３７を有する冷却サイクル８と、冷却部３７への外気の導入を遮断可能なシャッタ部６と、出力制限モードにおける車両駆動モータ３８の最大出力を、出力制限モードとは異なる他のモードにおける車両駆動モータ３８の最大出力よりも小さくする出力制限手段５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は車両の制御装置、熱管理システム、プログラム、及び車両の制御方法に関するものである。

従来、自動車内の発熱機器の廃熱が集められる放熱用熱交換器を設け、暖房運転時には放熱用熱交換器で温められた空気を用いて室外熱交換器で冷媒を温め、この冷媒を用いて室内熱交換器で室内空気を温めるものが特許文献１に開示されている。

特開２００３−３４１３０号公報

上記技術では、暖房運転時に、放熱用熱交換器と室外熱交換器との間に設けたダンパを開いて放熱用熱交換器を通過した空気を室外熱交換器に取り入れて廃熱を回収し、冷凍サイクルを介して車室内の暖房に利用している。

しかし、上記技術では、暖房運転時にダンパが開くと、取り込む風によって冷凍サイクルにおける冷媒配管や電動圧縮機からの放熱量が大きくなるため、せっかく回収した廃熱を有効に利用できないおそれがある。

本発明はこのような問題点を鑑みて発明されたものである。

本発明のある態様に係る車両の制御装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器によって凝縮した冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に流入する冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、第１冷却水を循環させる冷媒ポンプと、第１冷却水によって冷却されるバッテリとを有し、バッテリの熱を用いて蒸発器で冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、凝縮器によって冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を外気へ放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、冷却部への外気の導入を遮断可能なシャッタ部とを備え、バッテリの熱を暖房運転時に利用可能な車両を制御する。車両の制御装置は、車両駆動モータの駆動モードを、暖房運転時に車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替手段と、出力制限モードおける車両駆動モータの最大出力を、出力制限モードとは異なる他のモードにおける車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限手段とを備える。

本発明の別の態様に係る熱管理システムは、バッテリの熱を暖房運転時に利用可能な熱管理システムであって、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器によって凝縮した冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に流入する冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、第１冷却水を循環させる冷媒ポンプと、第１冷却水によって冷却されるバッテリとを有し、バッテリの熱を用いて蒸発器で冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、凝縮器によって冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、冷却部への外気の導入を遮断可能なシャッタ部と、車両駆動モータの駆動モードを、暖房運転時に車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替手段と、出力制限モードおける車両駆動モータの最大出力を、出力制限モードとは異なる他のモードにおける車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限手段とを備える。

本発明のさらに別の態様に係るプログラムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器によって凝縮した冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に流入する冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、第１冷却水を循環させる冷媒ポンプと、第１冷却水によって冷却されるバッテリとを有し、バッテリの熱を用いて蒸発器で冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、凝縮器によって冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、冷却部への外気の導入を遮断可能なシャッタ部とを備え、バッテリの熱を暖房運転時に利用可能な車両をコンピュータで制御するためのプログラムである。プラグラムは、コンピュータに、車両駆動モータの駆動モードを、暖房運転時に車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替手順と、出力制限モードおける車両駆動モータの最大出力を、出力制限モードとは異なる他のモードにおける車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限手順とを実行させる。

本発明のさらに別の態様に係る車両の制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器によって凝縮した冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に流入する冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、第１冷却水を循環させる冷媒ポンプと、第１冷却水によって冷却されるバッテリとを有し、バッテリの熱を用いて蒸発器で冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、凝縮器によって冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、冷却部への外気の導入を遮断可能なシャッタ部とを備え、バッテリの熱を暖房運転時に利用可能な車両を制御する車両の制御方法である。車両の制御方法は、車両駆動モータの駆動モードを、暖房運転時に車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替工程と、出力制限モードおける車両駆動モータの最大出力を、出力制限モードとは異なる他のモードにおける車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限工程とを含む。

これら態様によると、出力制限モードにおける車両駆動モータの最大出力を下げることで、車両駆動モータの発熱量を抑制して車両駆動モータの温度上昇を抑制し、シャッタ部が開いて冷却部に外気が導入されることを抑制し、冷凍サイクルからの放熱を抑制することができる。

電動車両の空調装置のシステム構成図である。 第１実施形態の空調制御を説明するフローチャートである。 モータのトルク曲線図を示すマップである。 第２実施形態の空調制御を説明するフローチャートである。

以下において、本発明の第１実施形態における空調装置１について図を参照しながら説明する。図１は電動車両の空調装置１のシステム構成図である。空調装置１は、電動車両の熱管理を行っており、電動車両の制御装置の一部である。

空調装置１は、冷媒（第１冷媒）が循環する冷媒サイクル２と、第１冷却水（第２冷媒）が循環する低水温サイクル３と、第２冷却水（第３冷媒）が循環する高水温サイクル４と、ラジエータシャッタ６と、コントローラ５とから構成される。第１冷却水、及び第２冷却水は、例えば不凍液で構成される。

冷媒サイクル２は、コンプレッサ１０と、コンデンサ１１と、エバポレータ１２と、冷媒−水熱交換器１３と、第２電磁弁１４と、第２膨張弁１５と、第１電磁弁１６と、第１膨張弁１７とから構成される。

コンプレッサ１０は、冷媒を加圧し、高温、高圧の気体にする。コンプレッサ１０は、後述するバッテリ２０から電力が供給されて駆動する。

コンデンサ１１は、コンプレッサ１０によって加圧された冷媒と高水温サイクル４を循環する第２冷却水との間で熱交換を行い、冷媒を冷却し、第２冷却水を加熱する。これにより、冷媒は液化する。

エバポレータ１２は、コンデンサ１１によって冷却された冷媒を蒸発させる。冷媒が蒸発する時にエバポレータ１２の外部の空気が冷却される。エバポレータ１２によって気体となった冷媒はコンプレッサ１０によって再び加圧される。エバポレータ１２によって冷却された空気は、冷房（除湿）時の車内空調に使用される。

第２膨張弁１５は、冷媒を減圧する温度式膨張弁であり、エバポレータ１２の出口側に感温筒部（図示せず）を有し、エバポレータ１２の出口側のスーパーヒート（冷媒過熱度）に応じて開度が調整され、開度に応じて冷媒をエバポレータ１２内に噴射する。なお、第２膨張弁１５を、電磁制御弁やキャピラリーチューブで構成してもよい。

第１電磁弁１６は、コントローラ５からの信号に基づいて開閉する。

冷媒−水熱交換器１３は、コンデンサ１１によって冷却された冷媒を第１冷却水の熱によって蒸発させる。冷媒−水熱交換器１３の内部を第１冷却水が流れており、冷媒が蒸発する時に第１冷却水が冷却される。冷媒−水熱交換器１３によって気体となった冷媒はコンプレッサ１０によって再び加圧される。

第１膨張弁１７は、冷媒を減圧する温度式膨張弁であり、冷媒−水熱交換器１３の出口側に感温筒部（図示せず）を有し、冷媒−水熱交換器１３の出口側のスーパーヒートに応じて開度が調整され、開度に応じて冷媒を冷媒−水熱交換器１３内に噴射する。なお、第１膨張弁１７を、電磁制御弁やキャピラリーチューブで構成してもよい。

第１電磁弁１６は、コントローラ５からの信号に基づいて開閉する。

第１電磁弁１６、第１膨張弁１７及び冷媒−水熱交換器１３は、第２電磁弁１４、第２膨張弁１５及びエバポレータ１２に対して並列に配置されている。

低水温サイクル３は、バッテリ２０と、冷媒−水熱交換器１３と、第１ウォーターポンプ２１と、から構成される。本実施形態における低水温サイクル３は、特に図示を省略するが、ラジエータシャッタ６が開いたときの走行風が直接当たらない位置に配置されている。このため、ラジエータシャッタ６が開いた状態でも、比較的放熱を抑制することができる。なお、バッテリ２０、低水温サイクル３の配管などを断熱材で覆うことで、走行風を導入した場合の低水温サイクル３などにおける放熱を抑制してもよい。

第１ウォーターポンプ２１は、第１冷却水をバッテリ２０、冷媒−水熱交換器１３の順に循環させる。第１ウォーターポンプ２１は、コントローラ５からの信号に基づいて吐出量が決定される。なお、第１ウォーターポンプ２１を、複数段による流量切り替え可能とし、段数が大きくなるほど第１冷却水の流量が多くなるようにしてもよい。

バッテリ２０は、電動車両のモータ３８などに電力を供給する二次電池であり、充放電する際に熱が発生する。バッテリ２０は、第１ウォーターポンプ２１によって循環する第１冷却水によって冷却される。

バッテリ２０を冷却して温度が高くなった第１冷却水は、冷媒−水熱交換器１３の内部を流れ、冷媒−水熱交換器１３によって冷媒が蒸発する際に吸熱され、温度が低くなる。

高水温サイクル４は、第１サイクル７と、第２サイクル８と、接続通路３２と、三方弁３０とによって構成される。第１サイクル７と第２サイクル８とは、接続通路３２によって接続されており、三方弁３０を切り替えることで、第１サイクル７と第２サイクル８とは、連通し、または遮断される。

第１サイクル７は、コンデンサ１１と、メインヒーター３３と、ヒーターコア３４と、第２ウォーターポンプ３５と、第１流路３６とから構成される。

第１流路３６は、第２冷却水が第２ウォーターポンプ３５、コンデンサ１１、メインヒーター３３、ヒーターコア３４の順に流れるように形成されている。

メインヒーター３３は、バッテリ２０から供給される電力によって発熱し、第２冷却水を温める。

ヒーターコア３４は、コンデンサ１１によって冷媒と熱交換を行い、その後、メインヒーター３３により加熱されて温度が高くなった第２冷却水とヒーターコア３４周囲の空気との間で熱交換を行い、空気を温める。ヒーターコア３４によって温められた空気は、暖房運転時の車内空調に使用される。暖房がＯＦＦとなっている場合には、エアミックスドア４２によってヒーターコア３４に空気が当たることを防ぎ、空気が温められることを防止する。なお、ヒーターコア３４をバイパスするようにバイパス通路を設けてもよい。

第２ウォーターポンプ３５は、バッテリ２０から供給される電力によって駆動する。第２ウォーターポンプ３５は、三方弁３０によって第１サイクル７と第２サイクル８とが遮断されている場合には、第２冷却水を、コンデンサ１１、メインヒーター３３、ヒーターコア３４の順に循環させる。また、第２ウォーターポンプ３５は、三方弁３０によって第１サイクル７と第２サイクル８とが連通した場合には、第２冷却水をラジエータ３７に流入させて、第２冷却水を冷却する。

第２サイクル８は、ラジエータ３７と、モータ３８と、インバータ３９と、第３ウォーターポンプ４０と、第２流路４１とから構成される。

第２流路４１は、第２冷却水が第３ウォーターポンプ４０、インバータ３９、モータ３８、ラジエータ３７の順に流れるように形成されている。

ラジエータ３７は、外部を流れる空気と第２冷却水との間で熱交換を行い、第２冷却水を冷却する。

インバータ３９は、直流電力と交流電力とを相互に変換し、バッテリ２０からモータ３８に供給される電力、またはモータ３８からバッテリ２０に供給される電力を制御する。インバータ３９は、第２冷却水によって冷却される。

モータ３８は、三相交流モータであり、バッテリ２０から供給される電力によって電動機として機能し、車両の減速時などには発電機として機能する。モータ３８は、第２冷却水によって冷却される。

第３ウォーターポンプ４０は、バッテリ２０から供給される電力によって駆動する。第３ウォーターポンプ４０は、第２冷却水を、インバータ３９、モータ３８、ラジエータ３７の順に循環させる。

ラジエータシャッタ６は、ラジエータ３７の前方に設けられる。ラジエータシャッタ６が開くと走行風がラジエータ３７に向けて導入され、閉じると走行風が遮断される。ラジエータシャッタ６は、コントローラ５からの信号に基づいて開閉する。

コントローラ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体から構成されている。そして、ＣＰＵが記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込んで実行することで、コントローラ５の各機能が発揮される。コンピュータ読取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。

コントローラ５は、外気温を検出するための温度センサ５０からの信号、ラジエータ３７に流入する第２冷却水の温度を検出するための水温センサ５１からの信号などに基づいてラジエータシャッタ６を開閉する。また、コントローラ５は、Ａ／Ｃスイッチ（図示せず）からの信号などに基づいて第１電磁弁１６などを開閉する。また、コントローラ５は、エコモードスイッチ５２からの信号、アクセルペダル開度センサ５３からの信号などに基づいてモータ３８の出力を制限し、または制限を解除する。さらにコントローラ５は、他のセンサからの信号などに基づいて、三方弁３０における流路の切替など様々な制御を行っている。

空調装置１は、暖房運転時には、バッテリ２０で発生した熱を用いて第２冷却水を温め、温められた第２冷却水によってヒーターコア３４で空気を温める廃熱回収モード、またはメインヒーター３３のみで第２冷却水を温め、温められた第２冷却水によってヒーターコア３４で空気を温めるヒーター暖房モードによって車内空調を行っている。なお、廃熱回収モードには、バッテリ２０で発生した熱、及びメインヒーター３３によって第２冷却水を温める場合が含まれる。廃熱回収モードを実行するとメインヒーター３３による第２冷却水の加熱が抑制されるので、メインヒーター３３による電力消費を抑制することができる。そのため、廃熱回収モードによる暖房運転時間を長くすることが望ましい。しかし、バッテリ２０からヒーターコア３４までの経路（管路）は長いので、廃熱回収モードで車内空調を行う場合に、ラジエータシャッタ６が開いていると、走行風による熱損失が大きくなる。

また、モータ３８やインバータ３９の温度が高くなり、第２サイクル８を循環する第２冷却水の温度が高くなった場合には、ラジエータシャッタ６を開いてラジエータ３７によって第２冷却水を冷却し、冷却された第２冷却水によってモータ３８やインバータ３９を冷却しなければならない。このような場合には、廃熱回収モードで車内空調を行うと、上記するように走行風による熱損失が大きくなる。

そこで、本実施形態では、モータ３８やインバータ３９の温度上昇を抑制し、暖房運転時にラジエータシャッタ６が開くことを抑制し、廃熱回収モードによる暖房運転を長くするために以下に示す空調制御を実行する。

本実施形態における空調制御について図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１００では、コントローラ５は、外気温と目標吹き出し温度とを比較する。処理は、目標吹き出し温度が外気温度以上である場合にはステップＳ１０２に進み、目標吹き出し温度が外気温よりも低い場合にはステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、コントローラ５は、ラジエータシャッタ６を開く。

ステップＳ１０２では、コントローラ５は、エコモードスイッチ５２がＯＮとなっているかどうか判定する。外気温が目標吹き出し温度よりも高く暖房運転であり、かつ運転者によってエコモードスイッチ５２がＯＮにされている場合には、コントローラ５は、モータ３８の駆動モードをエコモードに切り替え、処理は、ステップＳ１０３に進む。一方、運転者によってエコモードスイッチ５２がＯＦＦにされている場合には、コントローラ５は、暖房運転であっても、モータ３８の駆動モードをエコモードに切り替えず、処理は、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０３では、コントローラ５は、現在のモータ３８の出力が、エコモードを実行する場合のエコモード上限出力よりも小さいかどうか判定する。具体的には、コントローラ５は、図３に示すマップに基づいて、現在のモータ３８の出力がエコモード上限出力よりも小さいかどうか判定する。図３においては、エコモードのエコモード上限出力を実線で示し、その他のモード、例えば、エコモードを実行しない暖房運転、冷房運転、暖房・冷房を使用しない運転時の上限出力を破線で示す。エコモード上限出力は、その他のモードの上限出力に対して最大回転速度、及び最大トルクが小さくなるように設定されている。また、エコモード上限出力は、図３のＡ点で示す１／３勾配を走行する場合に必要な出力を含み、図３のＢ点に示す平坦路を１００ｋｍ／ｈで走行する場合に必要な出力を含むように設定されている。処理は、現在のモータ３８の出力がエコモード上限出力よりも小さい場合、具体的には、現在のモータ３８の出力が図２の斜線の領域内である場合にはステップＳ１０４に進み、現在のモータ３８の出力がエコモード上限出力以上である場合、具体的には現在のモータ３８の出力が図２の斜線の領域外である場合にはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４では、コントローラ５は、エコモードを実行し、エコモード上限出力を超えないようにモータ３８の出力を制限する。出力制限を行っていないモータ３８の出力がエコモード上限出力以上である場合に、モータ３８の出力をエコモード上限出力よりも小さくなるように制限すると、車両が急減速するおそれがある。そのため、本実施形態では、運転者によってエコモードスイッチ５２がＯＮとなり、エコモードが選択された場合であっても、モータ３８の出力がエコモード上限出力よりも小さくなるまではエコモードを実行せずに、モータ３８の出力がエコモード上限出力よりも小さくなった後に、エコモードを実行する。

ステップＳ１０５では、コントローラ５は、アクセルペダル開度センサ５３からの信号に基づいてアクセルペダルがＯＦＦであるかどうか判定する。処理は、アクセルペダルがＯＦＦである場合にはステップＳ１０６に進み、アクセルペダルがＯＦＦではない場合にはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０６では、コントローラ５は、エコモードが実行されていた場合には、エコモードを終了し、モータ３８の出力制限を解除する。本実施形態では、エコモードスイッチ５２が運転者によってＯＦＦにされた場合であっても、アクセルペダルがＯＦＦとされるまでは、エコモードを終了しない。エコモードスイッチ５２がＯＦＦとされた時のモータ３８の出力が、エコモードによって制限されている場合、具体的には、図２の斜線の領域外であったモータ３８の出力が、エコモードが実行されることによって図２の斜線の領域内に制限されている場合には、エコモードが解除されると、モータ３８の出力が図２の斜線の領域外の出力となり、車両が急加速するおそれがある。そのため、本実施形態では、運転者によってエコモードスイッチ５２がＯＦＦにされた場合でも、アクセルペダルがＯＦＦとなるまではエコモードを終了せず、アクセルペダルがＯＦＦとなった後にエコモードを終了し、モータ３８の出力制限を解除する。

ステップＳ１０７では、コントローラ５は、ラジエータシャッタ６が閉じているかどうか判定する。処理はラジエータシャッタ６が閉じている場合にはステップＳ１０８に進み、ラジエータシャッタ６が開いている場合にはステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１０８では、コントローラ５は、第２冷却水の温度と第１所定温度とを比較する。第２冷却水の水温は、ラジエータ３７の直上流の第２流路４１に設けられた水温センサ５１からの信号に基づいて検出される。第１所定温度は予め設定された温度であり、第２冷却水の温度が高くなり、ラジエータ３７によって第２冷却水を冷却する必要があると判定可能な温度である。処理は、第２冷却水の温度が第１所定温度以上の場合にはステップＳ１０９に進み、第２冷却水の温度が第１所定温度よりも低い場合にはステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１０９では、コントローラ５は、ラジエータシャッタ６を開く。

ステップＳ１１０では、コントローラ５は、第２冷却水の温度と第２所定温度とを比較する。第２所定温度は、予め設定された温度であり、第１所定温度よりも低く、第２冷却水の温度が十分に低くなっていると判定可能な温度である。処理は、第２冷却水の温度が第２所定温度以下の場合にはステップＳ１１１に進み、第２冷却水の温度が第２所定温度よりも高い場合にはステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１１では、コントローラ５は、ラジエータシャッタ６を閉じる。

ステップＳ１１２では、コントローラ５は、デフロスターモード（ＤＥＦモード）であるかどうか判定する。処理は、ＤＥＦモードである場合にはステップＳ１１３に進み、ＤＥＦモードではない場合にはステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１３では、コントローラ５は、第２電磁弁１４が開いているかどうか判定する。なお、コントローラ５は、（１）Ａ／ＣスイッチがＯＦＦとなっている、（２）通常の暖房運転（ＤＥＦモードによる除湿を行わない暖房）をしている、（３）ＤＥＦモードでの暖房運転の指令があるものの、エバポレータ１２前の空気が除湿され難い温度（空気が結露し難い温度であり、例えば１℃）である、など条件のいずれか一つを満たすと、第２電磁弁１４を閉じる。一方、（１）ＤＥＦモードの暖房運転をしており、かつ、除湿可能な温度（例えば１℃）よりも、エバポレータ１２前の空気が高くなっている、（２）冷房運転をしているなどの条件のいずれか一つを満たすと、コントローラ５は、第２電磁弁１４を開く。これらの条件は適宜設定できる。

ここで、第２電磁弁１４が閉じている場合には、エバポレータ１２によって空気の冷却、または除湿が行われない。処理は、第２電磁弁１４が開いている場合にはステップＳ１１７に進み、第２電磁弁１４が閉じている場合にはステップＳ１１４に進む。

なお、エバポレータ１２前の空気の温度は、内気循環のみによる空調が行われている場合は、室内温度であり、外気導入のみによる空調が行われている場合には、外気温度であり、内気循環、及び外気導入の両方を行っている場合には、外気導入（或いは内気循環）の比率に基づいて、外気温度、及び室内温度から算出してもよい。あるいは、エバポレータ１２の風流れ上流に、温度センサを設けてもよい。

ステップＳ１１４では、コントローラ５は、第１電磁弁１６が開いているかどうか判定する。処理は、第１電磁弁１６が開いている場合にはステップＳ１１６に進み、第１電磁弁１６が閉じている場合にはステップＳ１１５に進む。ここで、第１電磁弁１６が閉じている場合には、バッテリ２０は冷却されず、バッテリ２０で発生した熱は、低水温サイクル３内に蓄熱される。なお、コントローラ５は、バッテリ２０の温度が、バッテリ２０を冷却する必要がある温度よりも高くなると第１電磁弁１６を開き、バッテリ２０を冷却する必要がある温度よりも低くなると第１電磁弁１６を閉じる。

ステップＳ１１５では、コントローラ５は、コンプレッサ１０を停止する。

ラジエータシャッタ６が開いている状態で、廃熱回収モードによって車内空調を行うと、バッテリ２０からヒーターコア３４に熱を伝達するまでの間に走行風によって熱が奪われ、熱損失が大きくなる。本実施形態では、ステップＳ１００によって暖房運転であると判定され、さらにステップＳ１０７などの判定によってラジエータシャッタ６が開いていると判定された後に、処理がステップＳ１１５に進んだ場合には、コンプレッサ１０を停止し、廃熱回収モードによる車内空調を行わず、バッテリ２０で発生した熱を低水温サイクル３内に蓄熱する。これにより、この後に廃熱回収モードを実行する場合に、蓄熱した熱によって廃熱回収モードによる車内空調を長時間行うことができ、メインヒーター３３による第２冷却水の加熱を抑制することができ、バッテリ２０の消費電力を抑制することができる。なお、コンプレッサ１０が停止すると、ヒーター暖房モードにより車内空調を行い、メインヒーター３３によって第２冷却水が加熱されるが、メインヒーター３３はヒーターコア３４の近傍に配置されており、廃熱回収モードよりも、走行風による熱損失は小さい。

ステップＳ１１６では、コントローラ５は、冷媒−水熱交換器１３の出口側の冷媒の温度が、予め設定された第３所定温度となるようにコンプレッサ１０の回転速度を制御する。

ステップＳ１１７では、コントローラ５は、外気温と目標吹き出し温度とを比較する。処理は、目標吹き出し温度が外気温以上である場合にはステップＳ１１８に進み、目標吹き出し温度が外気温よりも低い場合にはステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１１８では、コントローラ５は、ラジエータシャッタ６が閉じているかどうか判定する。処理は、ラジエータシャッタ６が閉じている場合にはステップＳ１２０に進み、ラジエータシャッタ６が開いている場合にはステップＳ１１９に進む。

ステップＳ１１９では、コントローラ５は、第１電磁弁１６を閉じる。

ステップＳ１１２、ステップＳ１１３、ステップＳ１１７、ステップＳ１１８の判定を経て処理がステップＳ１１９に進んだ場合には、ラジエータシャッタ６が開いた状態で除湿暖房運転をしている。そこで、コントローラ５は、第１電磁弁１６を閉じ、廃熱回収モードを実行せずに、バッテリ２０で発生する熱を低水温サイクル３内に蓄熱する。なお、この場合では、エバポレータ１３による除湿と、メインヒーター３３による暖房で除湿暖房運転を行う。

そして、第２冷却水の温度が第２所定温度よりも下がって、ステップＳ１１０、ステップＳ１１１、ステップＳ１１３、ステップＳ１１７〜ステップＳ１１９の順で処理が進んだ場合には、除湿暖房運転の際に、低温サイクル３内に蓄熱したバッテリ２０の熱を利用することが可能となる。これにより、メインヒーター３３によって消費されるバッテリ２０の電力を少なくすることができる。

一方、当初から第２冷却水の温度が第２所定温度よりも低い場合には、ラジエータシャッタ６が閉じた状態で除湿暖房運転を行っているので、第１電磁弁１６を開き、廃熱回収モードで車内空調を行う。このように、本実施形態の除湿暖房運転では、ラジエータシャッタ６の開閉の状態に応じて、第１電磁弁１６を閉じるか否か判断することで、バッテリ２０で発生する熱を有効に利用することができる。

ステップＳ１２０では、コントローラ５は、エバポレータ１２直後の空気の温度が、予め設定された第４所定温度となるようにコンプレッサ１０の回転速度を制御する。

本発明の実施形態の効果について説明する。

暖房運転時にエコモードスイッチ５２がＯＮとなり実行されるエコモードにおけるモータ３８のエコモード上限出力を、他のモードの上限出力よりも小さくし、モータ３８やインバータ３９における発熱量を抑制し、モータ３８、インバータ３９、及び第２サイクル８の第２冷却水の温度上昇を抑制する。これにより、ラジエータシャッタ６が開くことを抑制し、コンプレッサ１０や冷媒が流れる配管などが冷却されることを抑制し、廃熱回収モードによる車内空調時間を長くすることができ、バッテリ２０の消費電力を抑制することができる。

エコモードでは、モータ３８の最大回転速度を、平坦路走行時に１００ｋｍ／ｈの走行が可能となるように、他のモード時における最大回転速度よりも小さくする。これにより、第２サイクル８の第２冷却水の温度上昇を抑制すると共に、一定の走行性能を発揮することができる。

エコモードでは、モータ３８の最大トルクを、１／３勾配を走行可能となるように、他のモード時における最大トルクよりも小さくする。これにより、第２サイクル８の第２冷却水の温度上昇を抑制すると共に、一定の走行性能を発揮することができる。

エコモードスイッチ５２を設け、運転者によってエコモードスイッチ５２を切替可能とする。運転者の操作によらず、エコモードを実行し、または終了すると車両が急減速、または急加速し、運転者に違和感を与えるおそれがある。本実施形態では、このような違和感を運転者に与えることを抑制することができる。

運転者によってエコモードスイッチ５２がＯＮにされた場合でも、出力制限を行っていないモータ３８の出力が、エコモードにおけるエコモード上限出力よりも小さくなった後に、エコモードを実行する。これにより、車両の急減速を抑制することができる。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

本実施形態は、第１実施形態と比較して空調制御が異なっている。ここでは第１実施形態と異なる箇所について説明する。

本実施形態における空調制御について図４のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２００〜ステップＳ２０２は第１実施形態のステップＳ１００〜ステップＳ１０２と同じ制御なので、ここでの説明は省略する。

ステップＳ２０３では、コントローラ５は、第２冷却水の温度と第５所定温度とを比較する。第２冷却水の水温は水温センサ５１からの信号に基づいて検出される。第５所定温度は予め設定された温度であり、第２所定温度よりも低く、例えばエコモードを実行しなくても第２冷却水が第１所定温度よりも高くならないと判定できる温度である。処理は、第２冷却水の水温が第５所定温度以上の場合にはステップＳ２０４に進み、第２冷却水の水温が第５所定温度よりも低い場合にはステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０４以降の制御は、第１実施形態のステップＳ１０３以降の制御と同じなので、ここでの説明は省略する。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

ラジエータ３７直前の第２冷却水の温度が第５所定温度よりも低く、ラジエータシャッタ６が開かないような場合には、エコモードを実行しない。これにより、第２冷却水の温度が高くなるまでは、走行性能を低下させずに走行することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、運転者によってエコモードがＯＮにされた場合でも現在のモータ３８の出力がエコモード上限出力よりも小さくなるまでは、エコモードを開始していない。しかし、これに限られることはなく、例えばエコモードスイッチ５２がＯＮにされると同時にエコモードを開始してもよい。また、モータ３８の出力を徐々に小さくしてエコモード上限出力よりも小さくなるように制限してもよい。これにより、モータ３８などの発熱量をさらに抑制し、廃熱回収モードによる車内空調時間を長くし、バッテリ２０の消費電力を抑制することができる。

上記実施形態では、運転者によってエコモードがＯＦＦにされた場合でもアクセルペダルがＯＦＦとなるまでは、エコモードを終了していない。しかし、これに限られることはなく、例えばエコモードスイッチ５２がＯＦＦとなり、モータ３８の出力の制限を解除した場合のモータ３８の出力がエコモード上限出力よりも小さい場合、具体的には、出力制限解除後のモータ３８の出力が図２の斜線領域内である場合には、エコモードスイッチ５２がＯＦＦとなると同時にエコモードを終了してもよい。また、エコモードスイッチ５２がＯＦＦとなると同時にエコモードを終了してもよい。さらに、徐々にモータ３８の出力が大きくなるようにモータ３８の出力を制御してもよい。これにより、エコモードスイッチ５２がＯＦＦにされた場合に、車両を素早く加速させることができる。

また、エコモード上限出力を図２の一点鎖線で示すようにさらに小さくしてもよい。図２の一点鎖線は、例えば、ＪＣ０８モードにおける走行を可能とする出力である。また、複数のエコモードを運転者が選択できるようにしてもよい。

１ 空調装置
２ 冷媒サイクル（冷凍サイクル）
３ 低水温サイクル（バッテリ温調サイクル）
５ コントローラ（出力制限手段、切替手段）
６ ラジエータシャッタ（シャッタ部）
７ 第１サイクル（空調サイクル）
８ 第２サイクル（冷却サイクル）
１０ コンプレッサ（圧縮機）
１１ コンデンサ（凝縮器）
１３ 冷媒−水熱交換器（蒸発器）
１７ 第１膨張弁（膨張弁）
２１ 第１ウォーターポンプ（冷媒ポンプ）
２０ バッテリ
３４ ヒーターコア
３７ ラジエータ（冷却部）
３８ モータ（車両駆動モータ）
５１ 水温センサ（温度検出手段）

Claims (12)

1. 第１冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記第１冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮した前記第１冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器に流入する前記第１冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、
   第２冷媒を循環させる冷媒ポンプと、前記第２冷媒によって冷却されるバッテリとを有し、前記バッテリの熱を用いて前記蒸発器で前記第１冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、
   前記凝縮器によって前記第１冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、
   前記第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を外気へ放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、
   前記冷却部への前記外気の導入を遮断可能なシャッタ部とを備え、前記バッテリの熱を前記暖房運転時に利用可能な車両を制御する車両の制御装置であって、
   前記車両駆動モータの駆動モードを、前記暖房運転時に前記車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替手段と、
   前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大出力を、前記出力制限モードとは異なる他のモードにおける前記車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限手段とを備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   前記出力制限手段は、前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大回転速度を、前記他のモードにおける最大回転速度よりも小さくすることを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項２に記載の車両の制御装置であって、
   前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大回転速度は、平坦路走行時に１００ｋｍ／ｈの走行が可能な回転速度であることを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の車両の制御装置であって、
   前記出力制限手段は、前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大トルクを、前記他のモードにおける最大トルクよりも小さくすることを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項４に記載の車両の制御装置であって、
   前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大トルクは、１／３勾配を走行が可能なトルクであることを特徴とする車両の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の車両の制御装置であって、
   前記切替手段は、運転者の操作に基づいて前記駆動モードを前記出力制限モードに切り替えることを特徴とする車両の制御装置。
7. 請求項６に記載の車両の制御装置であって、
   前記出力制限手段は、前記車両駆動モータの最大出力を制限する場合に、出力制限前の前記車両駆動モータの出力が前記出力制限手段によって制限される前記最大出力よりも小さくなった後に、前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大出力を、他のモードにおける前記車両駆動モータの最大出力よりも小さくすることを特徴とする車両の制御装置。
8. 請求項１から７のいずれか一つに記載の車両の制御装置であって、
   前記出力制限手段は、前記冷却部を流れる前記第３冷媒の温度が所定温度以上である場合に、前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大出力を、前記他のモードにおける前記車両駆動モータの最大出力よりも小さくすることを特徴とする車両の制御装置。
9. 請求項１から８のいずれか一つに記載の車両の制御装置であって、
   前記車両駆動モータは、回転速度とトルクとの関係を示すトルク曲線図に基づいて出力が制限され、
   前記出力制限手段は、前記出力制限モードおける前記車両駆動モータのトルク曲線図の最大出力を、前記他のモードにおけるトルク曲線図の最大出力よりも小さくすることを特徴とする車両の制御装置。
10. バッテリの熱を暖房運転時に利用可能な熱管理システムであって、
    第１冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記第１冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮した前記第１冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器に流入する前記第１冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、
    第２冷媒を循環させる冷媒ポンプと、前記第２冷媒によって冷却される前記バッテリとを有し、前記バッテリの熱を用いて前記蒸発器で前記第１冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、
    前記凝縮器によって前記第１冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、前記暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、
    前記第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、
    前記冷却部への外気の導入を遮断可能なシャッタ部と、
    前記車両駆動モータの駆動モードを、前記暖房運転時に前記車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替手段と、
    前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大出力を、前記出力制限モードとは異なる他のモードにおける前記車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限手段とを備えることを特徴とする熱管理システム。
11. 第１冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記第１冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮した前記第１冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器に流入する前記第１冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、
    第２冷媒を循環させる冷媒ポンプと、前記第２冷媒によって冷却されるバッテリとを有し、前記バッテリの熱を用いて前記蒸発器で前記第１冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、
    前記凝縮器によって前記第１冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、
    前記第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、
    前記冷却部への外気の導入を遮断可能なシャッタ部とを備え、前記バッテリの熱を前記暖房運転時に利用可能な車両をコンピュータで制御するためのプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記車両駆動モータの駆動モードを、前記暖房運転時に前記車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替手順と、
    前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大出力を、前記出力制限モードとは異なる他のモードにおける前記車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限手順とを実行させるプログラム。
12. 第１冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記第１冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮した前記第１冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器に流入する前記第１冷媒を減圧する膨張弁とを有する冷凍サイクルと、
    第２冷媒を循環させる冷媒ポンプと、前記第２冷媒によって冷却されるバッテリとを有し、前記バッテリの熱を用いて前記蒸発器で前記第１冷媒を蒸発させるバッテリ温調サイクルと、
    前記凝縮器によって前記第１冷媒と熱交換を行った第３冷媒によって、暖房運転時に空気を温めるヒーターコアを有する空調サイクルと、
    前記第３冷媒が循環し、車両駆動モータによって発生した熱を放熱する冷却部を有する冷却サイクルと、
    前記冷却部への外気の導入を遮断可能なシャッタ部とを備え、前記バッテリの熱を前記暖房運転時に利用可能な車両を制御する車両の制御方法であって、
    前記車両駆動モータの駆動モードを、前記暖房運転時に前記車両駆動モータの出力を制限する出力制限モードに切り替える切替工程と、
    前記出力制限モードおける前記車両駆動モータの最大出力を、前記出力制限モードとは異なる他のモードにおける前記車両駆動モータの最大出力よりも小さくする出力制限工程とを含むことを特徴とする車両の制御方法。

Images