JPH11115469A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリーを消耗させることなく、ＰＴＣヒ
ータのＯＮ／ＯＦＦを自動コントロールすることのでき
る空調ユニットを提供する。 【解決手段】 エアコンＥＣＵ５０によって、第１、第
２Ａ／Ｍドア２４、２５のＡ／Ｍ開度（ＳＷ）が１００
％以上で、ヒータコアに流入する冷却水温度が６５℃以
下で、且つハイブリッド自動車に搭載される１２Ｖ用の
バッテリーを充電するのに使用されるＤＣ−ＤＣコンバ
ータ５６の電流容量に余裕のある場合にのみ、先ずＰＴ
Ｃヒータを１個ＯＮし、それでも電流容量に余裕のある
場合に更にＰＴＣヒータを１個ＯＮするようにした。ま
た、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕のない
場合には、１６秒間が経過するまでは現状維持し、１６
秒間が経過して初めてＰＴＣヒータの個数を減らすよう
にして、ＰＴＣヒータが頻繁にＯＮ、ＯＦＦしないよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調ケース内の加
熱用熱交換器よりも空気下流側に複数個の補助電気ヒー
タを設けることにより、車室内の暖房能力の不足を補う
ようにした車両用空気調和装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばハイブリッド自動車、
ディーゼルエンジン車またはリーンバーンエンジン車の
ように、エンジンの排熱量（発熱量）が少なくてエンジ
ンを冷却する冷却水を充分に加熱することができない車
両の場合には、空調ケース内に設置される加熱用熱交換
器（所謂ヒータコア）に供給される冷却水の温度を最適
な温度に維持することができ難いので、車室内の暖房能
力が不足するという不具合があった。

【０００３】上記のような不具合を解消する車両用空気
調和装置として、特開平５−１２４４２６号公報に開示
された技術がある。この従来の技術の構成を説明する
と、空調ケースの空気上流側端に内気吸込口および外気
吸込口が開口し、空調ケースの空気下流側端にフット吹
出口、デフロスタ吹出口およびフェイス吹出口が開口し
ている。そして、空調ケースの内部は、仕切り板によっ
て、内気吸込口から吸い込んだ車室内空気をフット吹出
口に導くための第１空気通路と外気吸込口から吸い込ん
だ車室外空気をデフロスタ吹出口またはフェイス吹出口
に導くための第２空気通路とに区画形成されている。

【０００４】そして、空調ケースの内部には、送風機、
冷却用熱交換器および加熱用熱交換器が空気の流れ方向
に順番に設けられている。さらに、これらのうち加熱用
熱交換器には、加熱用熱交換器を通過する空気量と加熱
用熱交換器を迂回する空気量とを調節して車室内に吹き
出す空気の吹出温度を調整するエアミックスドアが第１
空気通路と第２空気通路とにそれぞれ設けられている。

【０００５】このような従来の技術は、吹出口モードと
してフットモードまたはフットデフモードが選択される
と、第１空気通路内に車室内空気を導入し、第２空気通
路内に車室外空気を導入する内外気２層モードに制御さ
れる。このようにすることによって、既に温められてい
る高温の車室内空気を加熱用熱交換器で再加熱してフッ
ト吹出口から乗員の足元部に向けて吹き出して車室内を
暖房することにより車室内の暖房性能を向上させ、更に
低湿度の車室外空気をデフロスタ吹出口からフロントシ
ールドガラスの内面に向けて吹き出すことによりフロン
トシールドガラスの防曇性能を向上させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、車室内の暖房性能を向上させるために空調
ユニットとして内外気２層ユニットを採用しているが、
更なる低外気温時にはそれでも暖房能力が不足するため
に、加熱用熱交換器よりも空気下流側の空調ケース内に
補助電気ヒータを設けることにより、車室内の暖房能力
の不足を補うようにすることが考えられる。ここで、上
記の補助電気ヒータを乗員の暖房要求度合に応じて自動
コントロール（オート制御）したいという要求に対し
て、車載電源を充電する、発電機を含む充電装置に充分
な電力余裕がない場合、車載電源を大きく消耗させてし
まうという問題が生じる。

【０００７】

【発明の目的】本発明の目的は、充電装置の電力余裕の
ある時にのみ補助電気ヒータを作動させることにより、
車載電源を消耗させることなく、補助電気ヒータを自動
的に作動および停止することのできる車両用空気調和装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、暖房要求度合指令手段より指令された暖房要求
度合が第１所定値以上で、暖房能力検出手段にて検出さ
れた加熱用熱交換器による暖房能力が第２所定値以下
で、且つ電力余裕判定手段にて充電装置に電力余裕があ
ると判定された場合にのみ補助電気ヒータを作動させる
ことにより、車載電源を消耗させることなく、補助電気
ヒータを自動的に作動および停止することができる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、電力余裕
判定手段にて前記充電装置に電力余裕があると判定され
た場合に、複数個のＰＴＣヒータのうち先ず１個のＰＴ
Ｃヒータを作動させ、それでも電力余裕判定手段にて前
記充電装置に電力余裕があると判定された場合に、複数
個のＰＴＣヒータのうちの次の１個のＰＴＣヒータを作
動させることにより、充電装置に電力余裕がある状態か
ら急激に電力余裕のない状態になるのを防止できる。

【００１０】請求項３に記載の発明によれば、複数個の
ＰＴＣヒータの少なくとも１個以上のＰＴＣヒータの作
動を開始してから所定時間が経過するまでは、ＰＴＣヒ
ータをそのまま作動させ、ＰＴＣヒータの作動を開始し
てから所定時間が経過した場合には、さらにＰＴＣヒー
タを作動させるか停止させることにより、一時的に他の
電気負荷を使用した際に電力余裕がなくなってもＰＴＣ
ヒータが不要に停止しないようにすることで、ＰＴＣヒ
ータの作動、停止を頻繁に繰り返さないようにすること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

〔実施形態の構成〕図１ないし図９は本発明の実施形態
を示したもので、図１および図２は空調ユニットを示し
た図で、図３はハイブリッド自動車のインストルメント
パネルを示した図で、図４はハイブリッド自動車用空気
調和装置の制御系を示したブロック図である。

【００１２】本実施形態のハイブリッド自動車用空気調
和装置は、例えば走行用ガソリンエンジン（以下走行用
エンジンと言う）、電動発電機により構成された走行用
モータ、この走行用モータ等の電気負荷に電力を供給す
るバッテリー（車載電源）、このバッテリーを充電する
ためのＤＣ−ＤＣコンバータ５６を搭載するハイブリッ
ド自動車の車室内を空調する空調ユニット１の各空調手
段（アクチュエータ）を、空調制御装置（以下エアコン
ＥＣＵと言う）５０によって制御することにより、車室
内の温度を常に設定温度に保つよう自動コントロールす
るように構成されたオートエアコンである。

【００１３】空調ユニット１は、ハイブリッド自動車の
車室内の前方側に搭載されており、車室内に空調空気を
導く空気通路を成す空調ケース２を備える。この空調ケ
ース２は、空気上流側から順に、内外気切替手段と遠心
式送風機と吹出口切替手段とが結合されることで構成さ
れている。

【００１４】内外気切替手段は、図１に示したように、
空調ケース２内に少なくとも車室内空気（以下内気と言
う）と車室外空気（以下外気と言う）の一方または両方
を取り入れるためのものであり、空調ケース２の空気最
上流部を構成する内外気切替箱３と、この内外気切替箱
３内に回動自在に取り付けられた第１、第２内外気切替
ドア４、５とから構成されている。

【００１５】そして、内外気切替箱３の一方側部には、
内気を空調ケース２内に吸い込むための第１内気吸込口
６が形成されている。また、内外気切替箱３の他方側部
には、内気を空調ケース２内に吸い込むための第２内気
吸込口７、および外気を空調ケース２内に吸い込むため
の外気吸込口８が形成されている。

【００１６】第１内外気切替ドア４は、第１内気吸込口
６を開閉する板状ドアである。また、第２内外気切替ド
ア５は、第２内気吸込口７および外気吸込口８を開閉す
る板状ドアである。そして、第１内外気切替ドア４に
は、それぞれのアクチュエータとしてのサーボモータ４
ａ、５ａ（図４参照）およびリンク機構（図示せず）が
連結されており、これらのサーボモータ４ａ、５ａによ
ってそれぞれ回動させられる。

【００１７】また、内外気切替箱３には、空気中の塵や
埃等の異物を捕捉して空気を浄化するためのエアフィル
タ９が内蔵され、更に第２内気吸込口７または外気吸込
口８と第１内気吸込口６とを連通する連通路１０が形成
されている。そして、第１内外気切替ドア４は、第１内
気吸込口６を全開した時に連通路１０を全閉し、第１内
気吸込口６を全閉した時に連通路１０を全開する。

【００１８】遠心式送風機は、内外気切替箱３内のほぼ
中央に配設されている。そして、遠心式送風機は、第
１、第２遠心式ファン１１、１２、およびブロワ駆動回
路１３ａ（図４参照）によって通電されて第１、第２遠
心式ファン１１、１２を回転駆動するブロワモータ１３
からなる。ここで、第１、第２遠心式ファン１１、１２
は一体的に形成されており、第１遠心式ファン１１の径
よりも第２遠心式ファン１２の径の方が小さい。

【００１９】そして、第１、第２遠心式ファン１１、１
２は、その空気吸込側に形成された第１、第２吸込口１
４、１５がベルマウス形状を呈する第１、第２スクロー
ルケーシング部１６、１７にそれぞれ収納されている。
これらの第１、第２スクロールケーシング部１６、１７
の各終端部（空気吹出側）は、それぞれ第１、第２空気
通路１８、１９に連通している。また、第１、第２スク
ロールケーシング部１６、１７は仕切り板２７を共用し
ている。

【００２０】吹出口切替手段を構成する空調ケース２内
には、ハイブリッド自動車に搭載された冷凍サイクルの
一構成を成すエバポレータ（冷媒蒸発器）２０が設けら
れている。冷凍サイクルは、ハイブリッド自動車の走行
用エンジンの駆動力によって冷媒を圧縮して吐出するコ
ンプレッサ（冷媒圧縮機）と、圧縮された冷媒を凝縮液
化させるコンデンサ（冷媒凝縮器）と、凝縮液化された
冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流に流すレシーバ
（気液分離器）と、液冷媒を減圧膨張させるエキスパン
ションバルブ（膨張弁、減圧手段）と、減圧膨張された
冷媒を蒸発させる上記のエバポレータ２０とから構成さ
れている。

【００２１】エバポレータ２０は、冷却用熱交換器に相
当するもので、後記する仕切り板２７を貫通して空調ケ
ース２の内部を全面塞ぐようにして配設され、自身を通
過する空気を冷却する空気冷却作用および自身を通過す
る空気を除湿する空気除湿作用を行う。つまり、エバポ
レータ２０は、第１空気通路１８内を流れる空気を冷却
する第１冷却部と後記する第２空気通路１９内を流れる
空気を冷却する第２冷却部とから構成されている。

【００２２】また、コンプレッサには、走行用エンジン
からコンプレッサへの回転動力の伝達を断続する電磁ク
ラッチ（クラッチ手段）が連結されている。この電磁ク
ラッチが通電された時に、走行用エンジンの回転動力が
コンプレッサに伝達されて、エバポレータ２０による空
気冷却作用が行われ、電磁クラッチの通電が停止した時
に、走行用エンジンとコンプレッサとが遮断され、エバ
ポレータ２０による空気冷却作用が停止される。

【００２３】エバポレータ２０の空気下流側には、エバ
ポレータ２０を通過した冷風を再加熱するヒータコア２
１が設けられている。このヒータコア２１は、図２に示
したように、冷風がヒータコア２１を迂回する第１、第
２バイパス通路２２、２３を形成するように配設されて
おり、内部に走行用エンジンを冷却した冷却水が流れ、
この冷却水を暖房用熱源として冷風を再加熱する加熱用
熱交換器である。

【００２４】また、ヒータコア２１は、後記する仕切り
板２７を貫通して空調ケース２内において空調ケース２
の幅方向または高さ方向を部分的に塞ぐように配設され
ており、後記する第１空気通路１８内を流れる空気を加
熱する第１加熱部と後記する第２空気通路１９内を流れ
る空気を加熱する第２加熱部とから構成されている。ヒ
ータコア２１の空気上流側には、板状の第１、第２エア
ミックスドア（以下Ａ／Ｍドアと言う）２４、２５が一
体的に結合されている。

【００２５】また、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５に
は、そのアクチュエータとしてのサーボモータ２６（図
４参照）およびリンク機構（図示せず）が連結されてい
る。そして、サーボモータ２６によって駆動されること
により、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５が回動する。
つまり、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、その停止
位置によって、ヒータコア２１を通過する空気量と第
１、第２バイパス通路２２、２３を通過する空気量との
割合を調節して、車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調
整する第１、第２吹出温度調整手段として機能する。

【００２６】そして、吹出口切替手段の内部は、図２
（ａ）に示したように、仕切り板２７によって、主に内
気が流れる第１空気通路１８と主に外気が流れる第２空
気通路１９とが区画形成されている。そして、エバポレ
ータ２０およびヒータコア２１は、第１空気通路１８と
第２空気通路１９とに跨がって配設されている。

【００２７】第１空気通路１８は、主に第１内気吸込口
６から吸い込まれた内気を、フロントフット（ＦｒＦＯ
ＯＴ）開口部３１およびリヤフット（ＲｒＦＯＯＴ）開
口部３２を経てフロントフット吹出口４０およびリヤフ
ット吹出口（図示せず）より車室内に吹き出す内気通風
路（内気層）である。

【００２８】第２空気通路１９は、主に外気吸込口８か
ら吸い込まれた外気を、デフロスタ（ＤＥＦ）開口部３
３とフェイス（ＦＡＣＥ）開口部３４を経てデフロスタ
吹出口３５、センタフェイス吹出口３６、サイドフェイ
ス吹出口３７（いずれも図３参照）より車室内に吹き出
す外気通風路（外気層）である。

【００２９】そして、空調ケース２の最空気下流側に
は、第１空気通路１８と第２空気通路１９とを連通する
第１、第２空気流入通路３８、３９が形成されている。
なお、この第１、第２空気流入通路３８、３９は後記す
る第１、第２フットドアにて開閉される。

【００３０】そして、ＦｒＦＯＯＴ開口部３１には、フ
ロントフットダクト（図示せず）が接続されており、こ
のフロントフットダクトの最空気下流側端であるフロン
トフット吹出口４０から前部座席（以下前席と言う）側
の乗員の足元部に向けて主に温風が吹き出される。ま
た、ＲｒＦＯＯＴ開口部３２には、リヤフットダクト
（図示せず）が接続されており、このリヤフットダクト
の最空気下流側端であるリヤフット吹出口から後部座席
（以下後席と言う）側の乗員の足元部に向けて主に温風
が吹き出される。そして、ＤＥＦ開口部３３には、デフ
ロスタダクト（図示せず）が接続されており、このデフ
ロスタダクトの最空気下流側端であるデフロスタ吹出口
３５からフロントシールドガラスの内面に向けて主に温
風が吹き出される。

【００３１】さらに、ＦＡＣＥ開口部３４には、センタ
フェイスダクトとサイドフェイスダクト（いずれも図示
せず）が接続されている。このうち、センタフェイスダ
クト内に導入された空調風は、センタフェイスダクトの
最空気下流側端であるセンタフェイス吹出口３６から前
席側の乗員の頭胸部（上半身）に向けて吹き出される。
さらに、サイドフェイスダクト内に導入された空調風
は、サイドフェイスダクトの最空気下流側端であるサイ
ドフェイス吹出口３７から前席側の乗員の頭胸部（上半
身）またはサイドシールドガラスの内面に向けて吹き出
される。

【００３２】そして、各開口部３１〜３４および第１、
第２空気流入通路３８、３９の空気上流側の部位には、
第１、第２フット（ＦＯＯＴ）ドア４１、４２、デフロ
スタ（ＤＥＦ）ドア４３およびフェイス（ＦＡＣＥ）ド
ア４４が設けられている。第１、第２ＦＯＯＴドア４
１、４２はフロントフットダクトおよびリヤフットダク
トへの空気流入通路を開閉する吹出口切替ドアである。
また、ＤＥＦドア４３はデフロスタダクトへの空気流入
通路を開閉する吹出口切替ドアであり、ＦＡＣＥドア４
４はセンタフェイスダクトへの空気流入通路を開閉する
吹出口切替ドアである。

【００３３】なお、これらの吹出口切替ドア４１〜４４
は、アクチュエータとしてのサーボモータ４５（図４参
照）およびリンク機構（図示せず）にて連結されてお
り、サーボモータ４５によって駆動される。つまり、サ
ーボモータ４５がリンク機構を動かすことによって、各
吹出口モードが得られるように各吹出口切替ドア４１〜
４４が動く。また、サイドフェイスダクトへの空気流入
通路は、各吹出口切替ドア４１〜４４によっては開閉さ
れない。サイドフェイス吹出口３７付近には、乗員が手
動でサイドフェイス吹出口３７を開閉する図示しない吹
出グリルが設けられており、サイドフェイスダクトへの
空気流入通路はその吹出グリルによって開閉される。

【００３４】そして、第１空気通路１８のヒータコア２
１の空気下流側よりＦｒＦＯＯＴ開口部３１に向かう第
１空気流入通路３８の内部には、ヒータコア２１の暖房
能力が不足するのを補助するための複数個（２個）の第
１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７が取り付けられてい
る。第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７は、本発明の補
助電気ヒータに相当する部品であって、温度上昇に伴っ
て電気抵抗値も増加するＰＴＣ特性を有している。

【００３５】また、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７
は、ある温度（キュリー温度）から急激に電気抵抗値が
増大する特徴を有する半導体で、例えばイットリウム、
アンチモン、ランタン等の希土類元素を微量ドープして
半導体化したチタン酸バリウム系セラミックよりなる。
なお、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７は、第１、第
２ＰＴＣ駆動回路４８、４９（図４参照）によって通電
されて作動（発熱）する。また、第１ＰＴＣヒータ４６
は、図２（ｂ）に示したように、運転席側の第１空気流
入通路３８に設けられ、第２ＰＴＣヒータ４７は、助手
席側の第１空気流入通路３８に設けられている。

【００３６】次に、本実施形態の制御系の構成を図４に
基づいて説明する。空調ユニット１の各空調手段を制御
するエアコンＥＣＵ５０は、本発明の暖房要求度合指令
手段、電力余裕判定手段、ヒータ制御手段に相当するも
のである。このエアコンＥＣＵ５０には、車室内の空気
温度（以下内気温度と言う）を検出する内気温度センサ
（内気温度検出手段）５１、および車室外の空気温度
（以下外気温度と言う）を検出する外気温度センサ（外
気温度検出手段）５２からの各センサ信号が入力され
る。

【００３７】また、車室内に進入する日射量を検出する
日射センサ（日射量検出手段）５３、エバポレータ２０
の直後の第１空気通路１８側の空気冷却度合を検出する
エバ後温度センサ（冷却度合検出手段）５４、ヒータコ
ア２１に流入する冷却水の温度を検出する冷却水温度セ
ンサ５５、およびＤＣ−ＤＣコンバータ５６からの各セ
ンサ信号が入力される。このうちエバ後温度センサ５４
は、具体的にはエバポレータ２０を通過した直後の第１
空気通路１８側の空気温度（以下エバ後温度と言う）を
検出するサーミスタ等のエバ後温度検出手段である。ま
た、冷却水温度センサ５５は、本発明の暖房能力検出手
段に相当する部品であって、ヒータコア２１による車室
内の暖房能力を検出するサーミスタ等の冷却水温度検出
手段である。

【００３８】ＤＣ−ＤＣコンバータ５６は、本発明の充
電装置に相当する部品である。ハイブリッド自動車で
は、通常のオルタネータのような１２Ｖ用の発電機はな
く、高電圧（例えば３００Ｖ）を発生する発電機を搭載
している。そのため、１２Ｖ用バッテリーを充電するの
に、高電圧を１２Ｖに変換してバッテリーを充電するＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ５６が搭載されている。このＤＣ−
ＤＣコンバータ５６は、トランス等を用いて低電圧を作
り出す装置であるが、その充電電流には限界がある。そ
こで、本実施形態では、エアコンＥＣＵ５０でＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ５６の電流容量に余裕があるか否かを判定
するようにしている。

【００３９】そして、その判定に使用するＩＤＨ信号と
は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６で作り出す電流よりも、
ハイブリッド自動車全体で使う電流が多くなった時、例
えば８０Ａ以上になった時にＯＮ信号を発生する。つま
り、ＩＤＨ信号とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の充電
能力以上の電流が使われているか否かを判定する信号で
ある。本実施形態では、ＯＮ／ＯＦＦの１−０信号で示
す。

【００４０】そして、エアコンＥＣＵ５０の内部には、
図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマ
イクロコンピュータが設けられ、上記各センサ５１〜５
５からの信号は、エアコンＥＣＵ５０内の図示しない入
力回路によってＡ／Ｄ変換された後、マイクロコンピュ
ータに入力されるように構成されている。なお、エアコ
ンＥＣＵ５０は、ハイブリッド自動車の走行用エンジン
の図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）さ
れたときに、図示しないバッテリーから電源が供給され
る。

【００４１】また、エアコンＥＣＵ５０には、車室内の
インストルメントパネルＰの略中央部に設けられたコン
トロールパネル６０上の各スイッチからのスイッチ信号
が入力される。ここで、コントロールパネル６０上の各
スイッチとは、図５に示したように、コンプレッサの起
動および停止を指令するためのエアコン（Ａ／Ｃ）スイ
ッチ６１、吸込口モードを切り替えるための内外気切替
スイッチ６２、車室内の温度を所望の温度に設定するた
めの温度設定レバー（温度設定手段）６３、第１、第２
遠心式ファン１１、１２の送風量を切り替えるための風
量切替レバー６４、および吹出口モードを切り替えるた
めの吹出口切替スイッチ６５等である。

【００４２】上記のうち風量切替レバー６４のレバー位
置がＯＦＦの場合には、ブロワモータ１３への通電を停
止する。また、レバー位置がＡＵＴＯの場合には、ブロ
ワモータ１３のブロワ電圧を自動コントロールする。さ
らに、レバー位置がＬＯ、ＭＥ、ＨＩの場合には、それ
ぞれブロワモータ１３のブロワ電圧を最小値（最小風
量）、中間値（中間風量）、最大値（最大風量）に固定
する。

【００４３】そして、吹出口切替スイッチ６５は、ＦＡ
ＣＥモードに固定するためのフェイス（ＦＡＣＥ）ボタ
ン６５ａ、Ｂ／Ｌモードに固定するためのバイレベル
（Ｂ／Ｌ）ボタン６５ｂ、ＦＯＯＴモードに固定するた
めのフット（ＦＯＯＴ）ボタン６５ｃ、Ｆ／Ｄモードに
固定するためのフットデフ（Ｆ／Ｄ）ボタン６５ｄ、お
よびＤＥＦモードに固定するためのデフ（ＤＥＦ）ボタ
ン６５ｅにより構成されている。

【００４４】次に、本実施形態のエアコンＥＣＵ５０に
よる制御方法を図６ないし図９に基づいて説明する。こ
こで、図６はエアコンＥＣＵ５０による基本的な制御処
理を示したフローチャートである。

【００４５】先ず、イグニッションスイッチがＯＮされ
てエアコンＥＣＵ５０に電源が供給されると、図６のル
ーチンが起動され、各イニシャライズおよび初期設定を
行う（ステップＳ１）。次に、温度設定レバー６３等の
各スイッチからのスイッチ信号を読み込む（ステップＳ
２）。

【００４６】次に、内気温度センサ５１、外気温度セン
サ５２、日射センサ５３、エバ後温度センサ５４および
冷却水温度センサ５５等の各センサからの各センサ信号
をＡ／Ｄ変換した信号を読み込む（暖房能力検出手段：
ステップＳ３）。次に、予めＲＯＭに記憶された下記の
数１の式に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出
温度（ＴＡＯ）を算出（決定）する（ステップＳ４）。

【数１】ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲ−Ｋ
ＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ

【００４７】なお、ＴＳＥＴは温度設定レバー６３にて
設定した設定温度で、ＴＲは内気温度センサ５１にて検
出した内気温度で、ＴＡＭは外気温度センサ５２にて検
出した外気温度で、ＴＳは日射センサ５３にて検出した
日射量である。また、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭおよびＫ
Ｓはゲインで、Ｃは補正用の定数である。次に、予めＲ
ＯＭに記憶された特性図（マップ、図７参照）から、目
標吹出温度（ＴＡＯ）に対応するブロワ電圧（ブロワモ
ータ１３に印加する電圧）を算出（決定）する（ステッ
プＳ５）。

【００４８】次に、予めＲＯＭに記憶された特性図（マ
ップ、図８参照）から、目標吹出温度（ＴＡＯ）に対応
する吸込口モードを決定する（ステップＳ６）。ここ
で、吸込口モードの決定においては、目標吹出温度（Ｔ
ＡＯ）が低い温度から高い温度にかけて、内気循環モー
ド、内外気２層モード、外気導入モードとなるように決
定される。なお、内気循環モードとは、第１内外気切替
ドア４の開度および第２内外気切替ドア５の開度を共に
０％にして、第１、第２内気吸込口６、７から内気を空
調ケース２内に吸い込む吸込口モードである。

【００４９】また、内外気２層モードとは、第１内外気
切替ドア４の開度を０％、第２内外気切替ドア５の開度
を１００％にして、第１内気吸込口６から内気を第１空
気通路１８内に吸い込み、外気吸込口８から外気を第２
空気通路１９内に吸い込む吸込口モードである。さら
に、外気導入モードとは、第１内外気切替ドア４の開度
および第２内外気切替ドア５の開度を共に１００％にし
て、第１、第２内気吸込口６、７から外気を空調ケース
２内に吸い込む吸込口モードである。

【００５０】ここで、吹出口モードは、コントロールパ
ネル６０上のＦＡＣＥボタン６５ａ、Ｂ／Ｌボタン６５
ｂ、ＦＯＯＴボタン６５ｃ、Ｆ／Ｄボタン６５ｄまたは
ＤＥＦボタン６５ｅのいずれかの吹出口切替スイッチに
より設定された吹出口モードに設定される。

【００５１】次に、ハイブリッド自動車の車室内の暖房
要求度合を指令する。実際には、予めＲＯＭに記憶され
た下記の数２の式に基づいて第１、第２Ａ／Ｍドア２
４、２５の目標ドア開度（Ａ／Ｍ開度：ＳＷ）を算出
（決定）する（暖房要求度合指令手段：ステップＳ
７）。

【数２】ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）｝
×１００（％） なお、ＴＥはエバ後温度センサ５４にて検出したエバ後
温度で、ＴＷは冷却水温度センサ５５で検出した冷却水
温度である。

【００５２】そして、ＳＷ≦０（％）として算出された
時は、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、エバポレー
タ２０からの冷風の全てを第１、第２バイパス通路２
２、２３へ通す位置（ＭＡＸ・ＣＯＯＬ位置）に制御す
るように指令する。さらに、ＳＷ≧１００（％）として
算出された時は、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、
エバポレータ２０からの冷風の全てをヒータコア２１へ
通す位置（ＭＡＸ・ＨＯＴ位置）に制御するように指令
する。また、０（％）＜ＳＷ＜１００（％）として算出
された時は、第１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５は、エバ
ポレータ２０からの冷風をヒータコア２１および第１、
第２バイパス通路２２、２３の両方へ通す位置に制御す
るように指令する。

【００５３】次に、ＰＴＣヒータＯＮ判定制御を行う。
具体的には、図９に示すサブルーチンがコールされ、第
１ＰＴＣヒータ４６を作動（ＯＮ）させるか否か、ある
いは次の第２ＰＴＣヒータ４７を作動（ＯＮ）させるか
否かを判定する（ステップＳ８）。

【００５４】次に、各ステップＳ５〜ステップＳ８にて
算出または決定した各制御状態が得られるように、サー
ボモータ４ａ、５ａ、ブロワ駆動回路１３ａおよびサー
ボモータ２６、４５に対して制御信号を出力する。さら
に、第１、第２ＰＴＣ駆動回路４８、４９に対して制御
信号を出力する（ステップＳ９）。そして、ステップＳ
１０で、制御サイクル時間であるｔ（例えば０．５秒間
〜１０秒間）の経過を待ってステップＳ２の制御処理に
戻る。

【００５５】次に、ＰＴＣＯＮ判定制御の制御処理を図
９に基づいて説明する。ここで、図９はＰＴＣＯＮ判定
制御の制御処理を示したフローチャートである。この図
９のフローチャートは、ＰＴＣヒータが２個の場合を示
す。

【００５６】図９のサブルーチンが起動すると、第１、
第２ＰＴＣヒータ４６、４７をＯＮする必要があるか否
かを判定する。先ず、車室内の暖房要求度合が第１所定
値以上であるか否かを判定する。実際には、第１、第２
Ａ／Ｍドア２４、２５のＡ／Ｍ開度（ＳＷ）がＭＡＸ・
ＨＯＴであるか否かを判定する（暖房要求度合判定手
段：ステップＳ１１）。具体的には、図６のステップＳ
７で決定したＡ／Ｍ開度（ＳＷ）が１００％以上である
か否かを判定し、ＳＷ≧１００％であればＹＥＳとな
り、ＳＷ＜１００％であればＮＯとなる。

【００５７】このステップＳ１１の判定結果がＮＯの場
合には、すべてのＰＴＣヒータをＯＦＦする。つまり、
第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７を両方ともＯＦＦす
る（ヒータ制御手段：ステップＳ１２）。その後に、こ
の図９のサブルーチンを抜ける。

【００５８】また、ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳ
の場合には、ヒータコア２１による車室内の暖房能力を
判定する。具体的には、冷却水温度センサ５５にて検出
した冷却水温度（ＴＷ）が第２所定値（例えば６５℃）
以下であるか否かを判定する（暖房能力判定手段：ステ
ップＳ１３）。この判定結果がＹＥＳの場合には、すな
わち、ＰＴＣヒータをＯＮする必要があると判断した場
合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＤＨ）５６の電流容
量に余裕があるか否かを判定する。具体的には、ＤＣ−
ＤＣコンバータ（ＩＤＨ）５６から出力されている信号
が不許可信号（ＯＮ信号）であるか許可信号（ＯＦＦ信
号）であるかを判定する（電力余裕判定手段：ステップ
Ｓ１４）。

【００５９】このステップＳ１４の判定結果がＯＦＦの
場合には、すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流
容量に余裕のある場合には、前回のＰＴＣヒータのＯＮ
個数を判定する（ＰＴＣヒータＯＮ個数判定手段：ステ
ップＳ１５）。そして、前回のＰＴＣヒータのＯＮ個数
が０個の場合には、１個のＰＴＣヒータをＯＮする。例
えば第１ＰＴＣヒータ４６をＯＮする（ヒータ制御手
段：ステップＳ１６）。その後に、この図９のサブルー
チンを抜ける。

【００６０】また、前回のＰＴＣヒータのＯＮ個数が１
個の場合には、２個のＰＴＣヒータをＯＮする。すなわ
ち、第１、第２ＰＴＣヒータ４６、４７の両方をＯＮす
る（ヒータ制御手段：ステップＳ１７）。その後に、こ
の図９のサブルーチンを抜ける。さらに、前回のＰＴＣ
ヒータのＯＮ個数が２個の場合には、２個のＰＴＣヒー
タのＯＮ状態を維持する。すなわち、第１、第２ＰＴＣ
ヒータ４６、４７の両方をＯＮする（ヒータ制御手段：
ステップＳ１８）。その後に、この図９のサブルーチン
を抜ける。

【００６１】また、ステップＳ１４の判定結果がＯＮの
場合には、すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流
容量に余裕がない場合には、前回のＰＴＣヒータをＯＮ
またはＯＦＦしてから所定時間（例えば１６秒間）が経
過しているか否かを判定する（ステップＳ１９）。この
判定結果がＮＯの場合には、ＰＴＣヒータのＯＮ個数を
現状個数のまま維持して（ヒータ制御手段：ステップＳ
２０）、この図９のサブルーチンを抜ける。また、ステ
ップＳ１９の判定結果がＹＥＳの場合には、ＰＴＣヒー
タのＯＮ個数を１個減らす（ヒータ制御手段：ステップ
Ｓ２１）。その後に、この図９のサブルーチンを抜け
る。

【００６２】〔実施形態の作用〕次に、本実施形態の空
調ユニット１の各空調手段の作用を図１ないし図９に基
づいて簡単に説明する。

【００６３】吹出口モードがＦＯＯＴモードまたはＦ／
Ｄモードで、吸込口モードが内外気２層モードで、第
１、第２Ａ／Ｍドア２４、２５がＭＡＸ・ＨＯＴ位置に
設定されるような、車室内の暖房が必要な時に、冷却水
温度（ＴＷ）が６５℃以下で車室内の暖房能力が不足し
ている場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量
に余裕があるかないかが判定される。

【００６４】このときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の
電流容量に余裕がない場合には、第１、第２ＰＴＣヒー
タ４６、４７はＯＦＦされるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ
５６の電流容量に余裕がある場合には、第１、第２ＰＴ
Ｃヒータ４６、４７の片方または両方がＯＮされる。

【００６５】したがって、第１遠心式ファン１１の回転
によって第１内気吸込口６から内外気切替箱３内に吸い
込まれた内気は、図１に実線矢印で示したように、第１
吸込口１４を通り第１スクロールケーシング部１６内に
吸い込まれて第１空気通路１８内に侵入する。そして、
第１空気通路１８内に侵入した内気は、図２（ａ）に実
線矢印で示したように、エバポレータ２０の第１冷却部
を通過する際に冷却されて冷風となった後、さらにヒー
タコア２１の第１加熱部で再加熱されて第１空気流入通
路３８内に流入する。

【００６６】一方、第２遠心式ファン１２の回転によっ
て外気吸込口８から内外気切替箱３内に吸い込まれた外
気は、図１に破線矢印で示したように、第２吸込口１５
を通り第２スクロールケーシング部１７内に吸い込まれ
て第２空気通路１９内に侵入する。そして、第２空気通
路１９内に侵入した外気は、図２（ａ）に破線矢印で示
したように、エバポレータ２０の第２冷却部を通過する
際に冷却されて冷風となった後、ヒータコア２１の第２
加熱部を通過して第２空気流入通路３９内に流入する。

【００６７】そして、第１空気通路１８から第１空気流
入通路３８内に流入した内気は、図２（ａ）に実線矢印
で示したように、第１空気流入通路３８内で第１、第２
ＰＴＣヒータ４６、４７を通過する際に更に加熱されて
ＦｒＦＯＯＴ開口部３１を通って、フロントフット吹出
口から車室内の前席側の乗員の足元部に向けて吹き出さ
れる。一方、第２空気通路１９を通って来た外気は、図
２（ａ）に破線矢印で示したように、一部が内気と一緒
にフロントフット吹出口４０から車室内の前席側の乗員
の足元部に向けて吹き出され、残部がデフロスタ吹出口
３５からフロントシールドガラスの内面に向けて吹き出
される。

【００６８】以上のように、例えば０℃以下の低外気温
（冬期）のため車室内を充分に暖房する必要のある、吸
込口モードが内外気２層モードで、且つ吹出口モードが
ＦＯＯＴモードまたはＦ／Ｄモードの場合には、既に温
められている高温の内気を第１空気通路１８内に吸い込
んでヒータコア２１で加熱し、更に第１、第２ＰＴＣヒ
ータ４６、４７で再加熱してフロントフット吹出口４０
およびリヤフット吹出口から車室内に吹き出すことで、
車室内を暖房することにより、低外気温時の車室内の暖
房能力の不足を補うことができる。また、低湿度の外気
をヒータコア２１で加熱してデフロスタ吹出口３５から
フロントシールドガラスの内面に吹き出すことで、フロ
ントシールドガラスの防曇性能を向上させることもでき
る。

【００６９】〔実施形態の効果〕以上のように、本実施
形態の空調ユニット１においては、上記のようにＤＣ−
ＤＣコンバータ５６の電流余裕量を低コストなＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号により検出し、暖房要求度合や暖房能力等のＰ
ＴＣヒータＯＮ条件を判断することにより、ＰＴＣヒー
タのＯＮ、ＯＦＦ制御を行うことで、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ５６の電流容量の許す限り、ＰＴＣヒータを自動的
にＯＮすることができる。したがって、バッテリーを消
耗させることなく、ＰＴＣヒータのＯＮ、ＯＦＦを自動
コントロールすることができる。

【００７０】また、ＰＴＣヒータが２個以上設置されて
いる場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６から許可信号
（ＯＦＦ信号）が出ていれば先ず１個のＰＴＣヒータが
自動的にＯＮし、次も許可信号（ＯＦＦ信号）ならば、
更に次のＰＴＣヒータを自動的にＯＮすることができる
ので、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６の電流容量に余裕のあ
る状態から急激に余裕のない状態に移行するのを防止す
ることができる。

【００７１】そして、本実施形態の空調ユニット１にお
いては、前回のＰＴＣヒータをＯＮまたはＯＦＦしてか
ら所定時間（例えば１６秒間）が経過してから、別の状
態に移行するようにすることで、ＰＴＣヒータが頻繁に
ＯＮ／ＯＦＦすることを防止している。この理由は、一
時的にハイブリッド自動車に搭載された電気負荷（例え
ばパワーウインドウの駆動装置）を使うような場合に、
継続的に使われない時に、車室内の暖房能力の不足を補
うためのＰＴＣヒータが不要にＯＦＦしないようにする
ためである。なお、その所定時間は一時的に通電される
電気負荷の作動が終了するのに必要な時間が設けられて
いれば良い。

【００７２】また、本実施形態では、ＰＴＣヒータをＯ
Ｎする必要があるか否かの判定において、ヒータコア２
１内を流れる冷却水温度が第２所定値（例えば６５℃）
以下の場合にＰＴＣヒータをＯＮするように制御してい
る。この理由は、空調ケース２のフロントフット吹出口
から車室内に吹き出される空気の吹出温度が非常に高温
になるのを防止するためである。

【００７３】〔他の実施形態〕本実施形態では、本発明
をハイブリッド自動車用空気調和装置に適用した例を示
したが、本発明を発熱量の少ないディーゼルエンジンや
リーンバーンエンジンを搭載した車両の車室内を暖房す
る車両用空気調和装置に適用しても良い。

【００７４】本実施形態では、冷却用熱交換器として冷
凍サイクルのエバポレータ２０を使用したが、冷却用熱
交換器としてペルチェ素子等の空気冷却部品を組み込ん
だ熱交換器を使用しても良い。また、本実施形態では、
加熱用熱交換器として走行用エンジンの冷却水を暖房用
熱源とするヒータコア２１を使用したが、加熱用熱交換
器として走行用モータやインバータ等の電気負荷の排熱
や燃焼式ヒータの燃焼熱を暖房用熱源とするヒータコア
を使用しても良い。

【００７５】本実施形態では、暖房要求度合指令手段と
して、エアコンＥＣＵ５０にて算出されるＡ／Ｍ開度
（ＳＷ）が第１所定値（１００％）以上の時にＰＴＣヒ
ータをＯＮする要求を出すように制御しているが、暖房
要求度合指令手段として乗員に手動操作されるスイッチ
やレバー等の手動操作手段を設けて、その手動操作手段
の設定位置が第１所定位置以上の時にＰＴＣヒータをＯ
Ｎする要求を出すように制御しても良い。また、ＰＴＣ
ヒータをＯＮする要求を出すのは、第１、第２Ａ／Ｍド
ア２４、２５がＭＡＸ・ＨＯＴ位置の時、ＳＷが１００
％以上の時だけでなく、ＭＡＸ・ＨＯＴ位置近辺の時
や、目標吹出温度（ＴＡＯ）の値が７０℃以上の時でも
良い。

【００７６】また、ブロワモータ１３がＯＦＦの時、つ
まり車室内の暖房の必要性がない時には、ＰＴＣヒータ
をＯＮしないようにしても良い。この場合には、ステッ
プＳ１１の前にブロワモータ１３がＯＮされているか否
かを判定する（ステップＳ２２）を設ければ良く、ブロ
ワモータ１３がＯＦＦの時にはステップＳ１２へ進み、
ブロワモータ１３がＯＮの時にはステップＳ１１へ進む
ようにすれば良い。

【００７７】本実施形態では、ＰＴＣヒータの個数を２
個としたが、ＰＴＣヒータの個数を１個または３個以上
にしても良い。また、ＩＤＨ信号をＯＮ／ＯＦＦの１−
０信号としたが、発電電流に比例した電圧等のリニアな
信号を用いても良い。さらに、第１、第２ＰＴＣヒータ
４６、４７の代わりに、ニクロムや、鉄・クロム・アル
ミニウム合金等の電熱線ヒータ、発熱線を金属製保護管
中に入れて、中間に耐熱性無機質絶縁体を充填したシー
ズヒータや他のセラミックヒータ等の補助電気ヒータを
用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】空調ユニットの内外気切替手段および遠心式送
風機の内外気２層モードを示した断面図である（実施形
態）。

【図２】（ａ）は空調ユニットの吹出口切替手段の内外
気２層モードを示した断面図で，（ｂ）は第１、第２Ｐ
ＴＣヒータの設置位置を示した断面図である（実施形
態）。

【図３】ハイブリッド自動車のインストルメントパネル
を示した正面図である（実施形態）。

【図４】ハイブリッド自動車用空気調和装置の制御系を
示したブロック図である（実施形態）。

【図５】コントロールパネルを示した平面図である（実
施形態）。

【図６】エアコンＥＣＵによる基本的な制御処理を示し
たフローチャートである（実施形態）。

【図７】目標吹出温度とブロワ電圧との関係を示した特
性図である（実施形態）。

【図８】目標吹出温度と吸込口モードとの関係を示した
特性図である（実施形態）。

【図９】ＰＴＣＯＮ判定制御の制御処理を示したフロー
チャートである（実施形態）。

【符号の説明】

１ 空調ユニット ２ 空調ケース ２１ ヒータコア（加熱用熱交換器） ４６ 第１ＰＴＣヒータ（補助電気ヒータ） ４７ 第２ＰＴＣヒータ（補助電気ヒータ） ５０ エアコンＥＣＵ（暖房要求度合指令手段、電力余
裕判定手段、ヒータ制御手段） ５５ 冷却水温度センサ（暖房能力検出手段） ５６ ＤＣ−ＤＣコンバータ（充電装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三本 亮 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車載電源を充電するための充電装置を搭載
   した車両の車室内を暖房する車両用空気調和装置におい
   て、 （ａ）車室内に空気を送るための空調ケースと、 （ｂ）この空調ケース内において車室内に向かう空気流
   を発生させる送風機と、 （ｃ）前記空調ケース内に設けられて通過する空気を加
   熱する加熱用熱交換器と、 （ｄ）この加熱用熱交換器よりも空気下流側の前記空調
   ケース内に設けられて通過する空気を加熱する補助電気
   ヒータと、 （ｅ）車室内の暖房要求度合を指令する暖房要求度合指
   令手段と、 （ｆ）前記加熱用熱交換器による暖房能力を検出する暖
   房能力検出手段と、 （ｇ）前記充電装置に電力余裕があるか否かを判定する
   電力余裕判定手段と、 （ｈ）前記暖房要求度合指令手段より指令された暖房要
   求度合が第１所定値以上で、前記暖房能力検出手段にて
   検出された前記加熱用熱交換器による暖房能力が第２所
   定値以下で、且つ前記電力余裕判定手段にて前記充電装
   置に電力余裕があると判定された場合にのみ、前記補助
   電気ヒータを作動させるヒータ制御手段とを備えたこと
   を特徴とする車両用空気調和装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用空気調和装置にお
   いて、 前記補助電気ヒータは、温度上昇に伴って電気抵抗値が
   増大する複数個のＰＴＣヒータであり、 前記ヒータ制御手段は、前記電力余裕判定手段にて前記
   充電装置に電力余裕があると判定された場合に、前記複
   数個のＰＴＣヒータのうち先ず１個のＰＴＣヒータを作
   動させ、 それでも前記電力余裕判定手段にて前記充電装置に電力
   余裕があると判定された場合に、前記複数個のＰＴＣヒ
   ータのうちの次の１個のＰＴＣヒータを作動させること
   を特徴とする車両用空気調和装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用空
   気調和装置において、 前記補助電気ヒータは、温度上昇に伴って電気抵抗値が
   増大する複数個のＰＴＣヒータであり、 前記ヒータ制御手段は、前記複数個のＰＴＣヒータのう
   ち少なくとも１個のＰＴＣヒータの作動を開始してから
   所定時間が経過するまでは、前記１個のＰＴＣヒータを
   そのまま作動させ、 前記１個のＰＴＣヒータの作動を開始してから所定時間
   が経過した場合は、前記電力余裕判定手段により余裕が
   ない場合に、前記１個のＰＴＣヒータの作動を停止する
   ことを特徴とする車両用空気調和装置。