WO2012157049A1 - 空調装置の制御装置 - Google Patents

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WO2012157049A1 PCT/JP2011/061093 JP2011061093W WO2012157049A1 WO 2012157049 A1 WO2012157049 A1 WO 2012157049A1 JP 2011061093 W JP2011061093 W JP 2011061093W WO 2012157049 A1 WO2012157049 A1 WO 2012157049A1
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battery
air conditioner
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passenger compartment
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清司 田中
知之 加古
圭 岡本
美由紀 後藤
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トヨタ自動車 株式会社
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Definitions

  • the present invention is mounted on a vehicle that cools a battery with air sucked from a passenger compartment, blows air taken from the passenger compartment or outside the passenger compartment to the passenger compartment, and air inside the passenger compartment and air outside the passenger compartment. It is related with the control apparatus of the air conditioner which can switch the air taken in into the outside air which is.
  • the air conditioner installed in the vehicle heats and cools the passenger compartment by heating and cooling the air taken in from the passenger compartment and outside the passenger compartment as necessary and blowing it to the passenger compartment.
  • the vehicle is provided with two air intake ports, an internal air intake port for taking in air inside the vehicle interior, that is, internal air, and an outside air intake port for taking in air outside the vehicle interior, that is, outside air. Whether air is taken into the air conditioner from the air intake can be switched.
  • Patent Document 1 a device described in Patent Document 1 is known as a control device for an air conditioner that is applied to a vehicle that cools a battery with the inside air.
  • the air conditioner control device described in this document switches the air intake port of the air conditioner to the outside air intake port when the battery becomes hot, and changes the direction of the outside air cooled by the air conditioner for battery cooling. The air is directed to the suction port for sucking air.
  • Such a control device for a conventional air conditioner is certainly effective in improving the cooling capacity of a battery that has become too hot.
  • the cooling performance of the battery is considered, the power saving performance of the entire vehicle is not sufficiently considered, so there is still room for improvement in improving the efficiency of power use. Yes.
  • This invention is made
  • the objective is to provide the control apparatus of the air conditioner which can aim at the further improvement of an electric power balance through selection of the air taken in into an air conditioner. .
  • an air conditioner control device is mounted on a vehicle that cools a battery with air sucked from a passenger compartment, and blows air taken from the passenger compartment or outside the passenger compartment into the passenger compartment.
  • a control device for an air conditioner capable of switching between air taken into the vehicle interior air and air outside the vehicle compartment, the amount of electric power charged in the battery through regeneration and the air conditioning The air intake is selected by selecting the one with the better power balance with the amount of power consumed by the apparatus.
  • the power consumption of the air conditioner varies depending on whether the inside air or outside air is taken in. For example, if the temperature of the outside air is higher than the temperature of the inside air, the cooling capacity of the air conditioner must be increased if the cooling is performed by taking in the higher temperature outside air than when the cooling is performed by taking in the lower temperature inside air. The power consumption increases.
  • the amount of power charged in the battery through regeneration varies depending on whether inside air or outside air is taken into the air conditioner. Sometimes. This is due to the following reason.
  • the temperature of the air sucked from the suction port changes between when the outside air is taken into the air conditioner and when the inside air is taken. And if the temperature of the air suck
  • the amount of charge of the battery is limited to protect the battery, and it becomes impossible to charge the battery with all the electric power generated by the regeneration. Therefore, the amount of electric power charged in the battery through regeneration varies depending on whether the air to be taken in is inside air or outside air.
  • the power consumption of the air conditioner and the regenerative power of the battery change depending on whether the inside air or the outside air is taken into the air conditioner.
  • the power consumption of the air conditioner and the regenerative power of the battery The power balance, that is, the value obtained by subtracting the amount of power consumed by the air conditioner from the amount of power charged to the battery through regeneration also changes.
  • the air intake is performed by selecting the better one of the inside air and the outside air that has a better power balance. Therefore, the power balance can be further improved through the selection of the air taken into the air conditioner.
  • improvement of the power balance may be given priority or battery protection may be given priority.
  • the battery temperature state and its cooling efficiency vary depending on the vehicle running conditions and environment, even if the above judgment value is appropriate under certain conditions, the value is inappropriate if the vehicle usage changes. It may become. Even in such a case, such a judgment value may be reduced as the frequency of the battery temperature becomes higher, or may be reduced as the ratio between the time when the battery is hot and the total traveling time of the vehicle is increased. For example, it is possible to optimize the balance between the improvement of the power balance and the protection of the battery in accordance with the temperature condition of the battery.
  • another air conditioner control device is mounted on a vehicle that cools a battery with air sucked from the passenger compartment, and the air taken in from the passenger compartment or outside the passenger compartment is taken into the passenger compartment.
  • the control device of the air conditioner capable of switching the intake air between the inside air and the outside air, the amount of increase in the regenerative power amount, which is the amount of power charged in the battery through regeneration, is changed by switching the intake air.
  • the air to be taken in is switched when the air-conditioning power consumption that is the amount of power consumed by the air is exceeded.
  • the switching is performed when the increase amount of the regenerative electric power according to the switching of the air taken into the air conditioner exceeds the increase amount of the air conditioning power consumption. Therefore, in the present invention, air having a better power balance is selected from the outside air and the inside air, and air is taken in, and the power balance is further improved through selection of air to be taken into the air conditioner. be able to.
  • the amount of electric power generated by regeneration can be predicted from the standard deviation of the vehicle speed and the average vehicle speed. Therefore, using the predicted value of the amount of electric power generated by regeneration, which is obtained based on the standard deviation of the vehicle speed and the average vehicle speed, the amount of increase in the regenerative power amount of the battery when the air taken into the air conditioner is switched By performing the calculation, the power balance can be improved more effectively.
  • control apparatus of the air conditioner which concerns on this Embodiment is applied to the air conditioner mounted in the hybrid vehicle provided with two drive sources, an electric motor and an internal combustion engine.
  • an air conditioner 1 mounted on a hybrid vehicle has an outside air intake port 2 for taking in air outside the vehicle, that is, outside air, and air inside the vehicle, that is, inside air, as air intake ports. Two air intake ports, the inside air intake port 3 for intake, are provided.
  • the air conditioner 1 heats or cools the air taken in from any one of these air intakes, and sends the air to the vehicle compartment from the air outlet 4 opened in the vehicle compartment.
  • this hybrid vehicle is equipped with a battery 5 that stores electric power supplied to an electric motor or the like.
  • the hybrid vehicle is provided with a battery cooling blower 7 for blowing air sucked from a suction port 6 opened in the vehicle compartment to the battery 5 in order to cool the battery 5.
  • the battery 5 is controlled by a battery ECU (Electronic Control Unit) 8.
  • the battery ECU 8 monitors the state of the battery 5 and performs control so that the charged state is appropriately maintained.
  • the battery ECU 8 receives detection results such as a battery temperature sensor 9 that detects the temperature of the battery 5 and a vehicle speed sensor 10 that detects the vehicle speed.
  • the battery ECU 8 is connected to an air conditioning ECU 11 that controls the air conditioner 1 through an in-vehicle network.
  • the air conditioning ECU 11 receives detection results such as an outside air temperature sensor 12 that detects the temperature of the outside air and an inside air temperature sensor 13 that detects the temperature of the inside air.
  • the air conditioner 1 is provided with an inside / outside air switching door 14 for switching between the outside air inlet 2 and the inside air inlet 3 to take in air, and downstream thereof.
  • a blower 15 for taking in and blowing out air is installed.
  • a cooler evaporator 16 for cooling the air taken in by the heat of vaporization due to the evaporation of the refrigerant is provided downstream of the blower 15. Further, downstream of the cooler evaporator 16, the mixing ratio of the heater unit 17 that heats the air taken in by the exhaust heat of the internal combustion engine and the cool air cooled by the cooler evaporator 16 and the warm air heated by the heater unit 17 is changed.
  • An air mix door 18 is provided downstream of the cooler evaporator 16.
  • the air conditioner 1 has a defroster 4a for blowing the temperature-adjusted air on the window to remove the fogging, and the temperature-adjusted air.
  • a defroster 4a for blowing the temperature-adjusted air on the window to remove the fogging, and the temperature-adjusted air.
  • mode switching doors 19 to 21 are provided for switching the air outlet that performs air blowing.
  • the switching of the air intake port of the air conditioner 1 between the outside air intake port 2 and the inside air intake port 3 is automatically performed according to the situation at that time. To be done. Further, when the air conditioner 1 is operated in the manual mode, the air intake is switched manually by operating the air conditioning operation panel of the occupant. In such a case, the air intake can be switched as necessary. Switching may be forced. In the present embodiment, such switching control of the air intake port of the air conditioner 1 is performed by the battery ECU 8. Hereinafter, details of such air intake port selection control of the battery ECU 8 will be described.
  • the load on the air conditioner 1 can be reduced and the power consumption can be reduced.
  • the air conditioner 1 when the air conditioner 1 is operated, the temperature of the inside air is brought close to the set temperature of the air conditioner 1, so that the air conditioner 1 is taking in the inside air rather than taking in the outside air. The amount of power consumption is reduced.
  • the hybrid vehicle equipped with the control device for the air conditioner according to the present embodiment power is generated by regeneration of the electric motor when the vehicle is decelerated or braked, and the generated power is charged in the battery 5. .
  • the inside air is sent to the battery 5, thereby cooling the battery 5.
  • the temperature of the air sucked from the suction port 6 for cooling the battery 5 changes depending on whether the inside air or the outside air is taken into the air conditioner 1. In which case the temperature of the air sucked from the suction port 6 becomes lower depends on the position where the suction port 6 is installed, but in this hybrid vehicle, the outside air is taken in more than when the inside air is taken in. The temperature of the air sprayed on the battery 5 becomes lower when the vehicle is on.
  • the amount of charge of the battery 5 is limited in order to avoid a decrease in the durability of the battery 5 due to overheating.
  • the amount of charge of the battery 5 is limited, only a part of the power generated by regeneration can be charged to the battery 5, and the amount of power charged to the battery 5 through regeneration (hereinafter referred to as regenerative power amount) is reduced. It will decrease.
  • the air intake port of the air conditioner 1 is switched in consideration of only the power consumption of the air conditioner 1 or only the cooling capacity of the battery 5. However, it is necessary to switch the air intake port in consideration of the total power balance.
  • the battery ECU 8 selects the air intake ECU 11 to select the one that improves the power balance between the regenerative power amount of the battery 5 and the power consumption amount of the air conditioner 1 from the inside air and the outside air. To let them do it. More specifically, the battery ECU 8 calculates the amount of increase in the amount of regenerative power of the battery 5 and the amount of power consumption of the air conditioner 1 when the air intake is switched. The battery ECU 8 switches the air intake port when the increase amount of the regenerative power amount of the battery 5 exceeds the increase amount of the power consumption amount of the air conditioner 1, and otherwise, the air intake amount The mouth is not switched.
  • the increase amount A of the power consumption of the air conditioner 1 (hereinafter referred to as air conditioning power consumption) by switching the air intake port is calculated by the air conditioning ECU 11 in the following manner.
  • the increase amount A when calculating the increase amount A, first, the current air-conditioning power consumption LB is measured. Next, when the air intake port is switched, the temperature of the air taken into the air conditioner 1 is measured, and the air intake port is switched based on the difference between the measured air temperature and the set temperature of the air conditioner 1. The air conditioning power consumption amount LA is calculated. Then, the increase A is calculated as a value obtained by subtracting the current air conditioning power consumption LB from the air conditioning power consumption LA when the air intake port is switched. The increase amount A calculated by the air conditioning ECU 11 is transmitted to the battery ECU 8 through the in-vehicle network.
  • the increase amount B of the regenerative power generation amount of the battery 5 due to the switching of the air intake port is calculated by the battery ECU 8 in the following manner.
  • the charge limit value Win of the battery 5 is a value indicating the upper limit value of the charge amount of the battery 5 that is currently allowed.
  • the battery temperature TBA when the air intake port is switched is estimated, and the charge limit value Win (NEW) when the air intake port is switched is calculated from the estimated value.
  • the amount of power generated by regeneration of the electric motor (hereinafter referred to as regenerative power generation amount RP) is predicted.
  • the regenerative power generation amount RP is predicted in the following manner. Since the regenerative power generation of the electric motor is performed when the vehicle is decelerated or braked, the regenerative power generation amount RP increases as the vehicle speed increases or decreases more. The increase / decrease degree of the vehicle speed can be obtained from the standard deviation of the vehicle speed and the average vehicle speed.
  • the vehicle speed standard deviation ⁇ is large (FIG. 3 (a)), medium (FIG. 3 (b)), and small (FIG. 3 (c)) per unit time.
  • a calculation map showing the relationship between the average vehicle speed and the amount of regenerative power generation RP is provided. These calculation maps are obtained from the experimental results and are stored in the memory of the battery ECU 8. Then, using a calculation map corresponding to the standard deviation ⁇ of the current vehicle speed per unit time, a future regenerative power generation amount RP predicted from the current average vehicle speed per unit time is obtained.
  • a future regenerative electric energy RB that is predicted when the air intake is not switched is calculated from the current charge limit value Win (NOW) and the predicted regenerative electric power generation RP.
  • the future regenerative electric energy RA predicted when the air intake is switched is calculated from the charge limit value Win (NEW) when the air intake is switched and the regenerative power generation amount RP.
  • the smaller the charging limit value Win, that is, the more severe the restriction on charging of the battery 5 the smaller the ratio between the regenerative power amounts RB and RA and the regenerative power generation amount RP.
  • the increase amount B is calculated as a value obtained by subtracting the regenerative power amount RB when the air intake port is not switched from the regenerative power amount RA when the air intake port is switched.
  • the increase amount A of the air-conditioning power consumption by switching the air intake port of the air conditioner 1 and the increase amount B of the regenerative power amount of the battery 5 are calculated.
  • the battery ECU 8 determines whether or not to switch the air intake port of the air conditioner 1 according to the magnitude relationship between the increase amount A and the increase amount B.
  • the battery ECU 8 instructs the air conditioning ECU 11 to switch the air intake port.
  • the battery ECU 8 does not instruct the air conditioning ECU 11 to switch the air intake port, and maintains the air intake port of the air conditioner 1 as it is.
  • the flowchart shown in FIG. 5 shows the processing procedure of the battery ECU 8 in the air intake selection control based on such a power balance. Note that the processing of this flowchart is repeatedly executed by the battery ECU 8 at regular control intervals.
  • step S100 it is first determined in step S100 whether or not the air conditioner 1 is in operation. If the air conditioner 1 is stopped (S100: NO), the current process is terminated as it is.
  • the current air conditioning power consumption LB is measured in step S101.
  • the air-conditioning power consumption LA when the air intake port is switched is calculated.
  • the air conditioning power consumption per unit time when the air intake port is switched as a value obtained by subtracting the current air conditioning power consumption amount LB from the air conditioning power consumption amount LA when the air intake port is switched. An amount increase A is calculated.
  • next step S104 the current battery temperature TBB is measured, and the current charge limit value Win (NOW) is calculated from the measured value.
  • the battery temperature TBA when the air intake port is switched is estimated, and in the subsequent step S106, the charge limit value Win (NEW) when the air intake port is switched is calculated from the estimated value. Calculated.
  • the regenerative electric energy RB of the battery 5 when the air intake port of the air conditioner 1 is maintained as it is is predicted from the current charge limit value Win (NOW) and the regenerative electric power generation RP. .
  • the regenerative power amount of the battery 5 when the air intake port of the air conditioner 1 is switched from the charge limit value Win (NEW) when the air intake port is switched and the regenerative power generation amount RP. RA is predicted.
  • the increase amount B of the regenerative power amount of the battery 5 when the air intake port is switched is calculated as a value obtained by subtracting the regenerative power amount RB from the regenerative power amount RA.
  • step S110 the increase amount A of the air-conditioning power consumption per unit time when the air intake port is switched is subtracted from the increase amount B of the regenerative power amount of the battery 5 when the air intake port is switched. It is determined whether or not the value (BA) is a positive value.
  • the value obtained by subtracting the increase amount A from the increase amount B (BA) here means an increase in the power balance between the regenerative power amount of the battery 5 and the air conditioning power consumption amount when the air intake port is switched.
  • the value represents the quantity.
  • Step S112 if the value obtained by subtracting the increase amount A from the increase amount B is a positive value (S110: YES), the air intake port is switched through a command to the air conditioning ECU 11 in step S111. On the other hand, if the value obtained by subtracting the increase A from the increase B is not a positive value (S110: NO), the air intake is not switched, and as a result, the current air intake is maintained ( Step S112).
  • the battery ECU 8 at this time does not perform the air intake switching control considering the improvement of the power balance as described above, and the cooling efficiency of the battery 5 from the outside air intake 2 and the inside air intake 3 is determined.
  • the air conditioner 1 is made to take in air by selecting the one that becomes better. Specifically, when the current battery temperature TBB is higher than the determination value ⁇ , an air conditioner is selected from the outside air intake port 2 and the inside air intake port 3 to select a better cooling efficiency of the battery 5. 1 air is taken in.
  • the air intake selection control is switched from the control based on the power balance to the control based on the cooling efficiency of the battery 5.
  • the determination value ⁇ is set to a smaller value as the frequency at which the battery temperature TBB becomes higher is higher.
  • the ratio ⁇ between the time when the battery 5 is at a high temperature (battery temperature deterioration time) and the total travel time of the vehicle is used. ing. For example, as shown in FIG. 6, when the ratio ⁇ increases, the determination value ⁇ is set to a smaller value. Thereafter, when the ratio ⁇ decreases, the determination value ⁇ is returned to a larger value.
  • the selection is switched. That is, as the ratio ⁇ increases, the determination value ⁇ is set to a smaller value, and air intake selection control based on the cooling efficiency of the battery 5 is performed at a lower battery temperature TBB.
  • air is taken in by selecting a better one in the power balance between the regenerative power amount of the battery 5 and the air-conditioning power consumption, among the inside air and the outside air. More specifically, the amount of increase in the regenerative power amount and the air conditioning power consumption amount of the battery 5 when the intake air is switched is obtained.
  • the increase amount B of the regenerative power amount of the battery exceeds the increase amount A of the air conditioning power consumption amount, switching of the air to be taken in is performed, and when it is lower, switching of the air to be taken in is not performed. Therefore, the power balance can be further improved through the selection of the air taken into the air conditioner 1.
  • the determination value ⁇ is set to a smaller value as the frequency at which the temperature of the battery 5 becomes higher is obtained from the ratio ⁇ between the battery temperature deterioration time and the total travel time of the vehicle. Yes. Therefore, it is possible to optimize the balance between the improvement of the power balance and the protection of the battery according to the temperature condition of the battery 5.
  • the increase amount B of the regenerative power amount of the battery 5 is calculated using the predicted value of the regenerative power amount obtained based on the standard deviation of the vehicle speed and the average vehicle speed. Then, using the value obtained by subtracting the increase amount A of the air-conditioning power consumption amount from the calculated increase amount B of the regenerative power amount of the battery 5, it is determined whether or not to switch the air intake port. Therefore, the power balance can be improved more effectively.
  • the regenerative power generation amount RP that is a predicted value of the amount of power generated by regeneration is calculated based on the standard deviation of the vehicle speed and the average vehicle speed.
  • the regenerative power generation amount RP may be calculated in a calculation mode other than these modes. For example, it is possible to obtain vehicle route information from a car navigation system, predict a travel pattern of the vehicle from the route information, and calculate the regenerative power generation amount RP based on the prediction result. Further, when it can be assumed that the state of the future regenerative power generation does not change significantly from the current state, the current regenerative power generation amount can be used as it is as the regenerative power generation amount RP.
  • the determination value ⁇ relating to the switching of the air intake selection control between the control based on the power balance and the control based on the cooling efficiency of the battery 5 is frequently performed in a state where the battery temperature is high. The smaller the value was.
  • the determination value ⁇ may be a fixed value.
  • the control based on the power balance and the control based on the cooling efficiency of the battery 5 are switched according to the battery temperature TBB.
  • the temperature of the battery 5 can be increased only by the control based on the power balance. If it can be sufficiently prevented, only air intake selection control based on the power balance may be performed regardless of the battery temperature TBB.
  • the configuration of the cooling device for the battery 5 by the air sucked from the air conditioner 1 or the passenger compartment in the above embodiment may be changed as appropriate.
  • the control device of the present invention is mounted on a vehicle that cools a battery with air sucked from the passenger compartment, blows air taken from the passenger compartment or the outside of the passenger compartment to the passenger compartment, and is an internal air that is air in the passenger compartment. Any air conditioner can be used as long as it can switch the air taken into the outside air that is outside the passenger compartment.
  • the present invention is a vehicle that cools a battery with air sucked from a passenger compartment. It can be applied to any vehicle.

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Abstract

　車室から吸引した空気によりバッテリー（５）を冷却する車両に搭載された空調装置（１）は、外気取込口（２）、内気取込口（３）のいずれかから取り込んだ空気を車室に送風する。バッテリー（５）の制御を司るバッテリーＥＣＵ（８）は、外気取込口（２）と内気取込口（３）とから、回生を通じてバッテリー（５）に充電される電力量と空調装置（１）により消費される電力量との電力収支がより良くなる方を選択して空気の取り込みを行うように、空調ＥＣＵ（１１）に対して空気取込口の切り換えを指令する。

Description

空調装置の制御装置
　本発明は、車室から吸引した空気によりバッテリーを冷却する車両に搭載されて、車室内又は車室外から取り込んだ空気を車室に送風するとともに、車室内の空気である内気と車室外の空気である外気とに取り込む空気を切り換え可能な空調装置の制御装置に関するものである。
　車両に搭載される空調装置は、車室内や車室外から取り込んだ空気を、必要に応じて加熱、冷却して車室に送風することで、車室の暖房や冷房を行う。車両には、車室内の空気、すなわち内気を取り込むための内気取込口と、車室外の空気、すなわち外気を取り込むための外気取込口との２つの空気取込口が設けられ、いずれの空気取込口から空調装置に空気を取り込むかを切り換え可能となっている。
　一方、近年には、電動モーターにより走行する電気車両や、電動モーターと内燃機関との２つの駆動源を備えるハイブリッド車両が実用されている。これらの車両では、電動モーターに電力を供給するための大容量のバッテリーが搭載されており、そうしたバッテリーの発熱は、無視し難いものとなっている。そこでそうした車両では、車室に開口する吸込口から吸引した空気を、バッテリーに吹き付けることでバッテリーの冷却を行うことがある。
　そして従来、そうした内気によるバッテリーの冷却を行う車両に適用される空調装置の制御装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載の空調装置の制御装置は、バッテリーが高温となると、空調装置の空気の取込口を外気取込口に切り換えるとともに、空調装置によって冷却された外気の吹出方向を、バッテリー冷却用の空気を吸引する吸込口に向けるようにしている。
特開２００４－２２０７９９号公報
　こうした従来の空調装置の制御装置は、高温となり過ぎたバッテリーの冷却能力の向上には、確かに有効なものとなっている。しかしながら、バッテリーの冷却性については考慮されているものの、車両全体の省電力性については十分に配慮されていないため、電力利用の効率化には、未だ改善の余地が残されたものとなっている。
　本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、空調装置に取り込む空気の選択を通じて、電力収支の更なる改善を図ることのできる空調装置の制御装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に従う空調装置の制御装置は、車室から吸引した空気によりバッテリーを冷却する車両に搭載されて、車室内又は車室外から取り込んだ空気を車室に送風するとともに、車室内の空気である内気と車室外の空気である外気とに取り込む空気を切り換え可能な空調装置の制御装置において、内気と外気との内、回生を通じてバッテリーに充電される電力量と当該空調装置により消費される電力量との電力収支がより良くなる方を選択して空気の取り込みを行うようにしている。
　内気と外気のいずれを取り込むかによって、空調装置の消費電力は変化する。例えば内気の温度よりも外気の温度が高いときに、より高温の外気を取り込んで冷房を行えば、より低温の内気を取り込んで冷房を行うときに比して、空調装置の冷房能力を高めなければならず、その消費電力は増加する。
　一方、車室から吸引した空気でバッテリーの冷却を行う場合には、内気と外気のいずれを空調装置に取り込むかによって、回生を通じてバッテリーに充電される電力量、すなわちバッテリーの回生電力量が変化することがある。これは、次の理由による。空調装置に外気を取り込むときと、内気を取り込むときとでは、吸込口から吸引される空気の温度が変化する。そして吸込口から吸引した空気の温度が下がれば、バッテリーの温度はより低下することになる。また一方、バッテリーの温度が高くなると、バッテリーの保護のため、バッテリーの充電量が制限されて、回生により発電された電力のすべてをバッテリーに充電することができなくなる。そのため、取り込む空気を内気とするか、外気とするかによって、回生を通じてバッテリーに充電される電力量に違いが生じることになる。
　このように、空調装置の消費電力量、バッテリーの回生電力量は、内気、外気のいずれを空調装置に取り込むかによって変化し、その結果、空調装置の消費電力量とバッテリーの回生電力量との電力収支も、すなわち回生を通じてバッテリーに充電される電力量から空調装置によって消費される電力量を差し引いた値も変化することになる。
　その点、上記本発明では、内気と外気との内、電力収支がより良くなる方を選択して空気の取り込みが行われる。そのため、空調装置に取り込む空気の選択を通じて、電力収支の更なる改善を図ることができる。
　なお、バッテリーの温度が過度に高いときには、そのままではバッテリーの耐久性が低下してしまうため、バッテリーの冷却を何より優先しなければならなくなる。そこでバッテリーの温度が判定値よりも高いときには、内気と外気との内、バッテリーの冷却効率がより良くなる方を選択して空気の取り込みを行うことで、通常は、上記電力収支の改善を図りながら、バッテリーの耐久性の低下を防止することができる。
　もっとも、上記判定値の設定によっては、電力収支の改善が優先され過ぎたり、バッテリーの保護が優先され過ぎたりしてしまうことがある。またバッテリーの温度状態やその冷却効率は、車両の走行状況や環境によって変化するため、ある条件では上記判定値が適正な値であっても、車両の使用態様が変れば、その値が不適切となってしまうことがある。そうした場合にも、そうした判定値を、バッテリーの温度が高い状態となる頻度が高いほど小さくしたり、バッテリーが高温となっていた時間と車両の総走行時間との比が大きくなるほど小さくしたりすれば、バッテリーの温度状況に応じて、電力収支の改善とバッテリーの保護とのバランスを最適化することが可能となる。
　なお、内気取り込み時と外気取り込み時のそれぞれにおける空調装置の消費電力量とバッテリーの回生電力量との収支を正確に求めるには、将来、回生により発電される電力量を正確に予測することが必要となる。回生発電は、車両の減速時や制動時に行われるため、車速の増減が激しいほど、回生により発電される電力量は多くなる。そして車速の増減度合いは、車速の標準偏差と平均車速とから求めることができる。そのため、車速の標準偏差と平均車速とに基づいて求められた、回生により発電される電力量の予測値を用いて電力収支の算出を行うことで、より的確に電力収支を予測して、より効果的に電力収支を改善することができる。
　また上記目的を達成するため、本発明に従うもう一つの空調装置の制御装置は、車室から吸引した空気によりバッテリーを冷却する車両に搭載されて、車室内又は車室外から取り込んだ空気を車室に送風するとともに、取り込む空気を内気と外気とに切り換え可能な空調装置の制御装置において、取り込む空気の切り換えにより、回生を通じてバッテリーに充電される電力量である回生電力量の増加量が当該空調装置により消費される電力量である空調消費電力量を上回るときに、当該取り込む空気の切り換えが実行されるようになっている。
　空調装置に取り込む空気の切り換えによる回生電力量（回生を通じてバッテリーに充電される電力量）の増加量が空調消費電力量（空調装置により消費される電力量）の増加量よりも多いときには、切り換えを行うことで、空調装置の空調消費電力量とバッテリーの回生電力量との電力収支が改善される。一方、空調装置に取り込む空気の切り換えによる回生電力量の増加量が空調消費電力量の増加量よりも少ないときには、切り換えを行うことで、空調装置の空調消費電力量とバッテリーの回生電力量との電力収支は悪化する。
　その点、上記本発明では、空調装置に取り込む空気の切り換えに応じた回生電力量の増加量が空調消費電力量の増加量を上回るときに、その切り換えが実施される。そのため、上記本発明では、外気と内気とから、電力収支がより良い方を選択して空気の取り込みがなされるようになり、空調装置に取り込む空気の選択を通じて、電力収支の更なる改善を図ることができる。
　なお、バッテリーの温度が過度に高いときには、そのままではバッテリーの耐久性が低下してしまうため、バッテリーの冷却を何より優先しなければならなくなる。そこでバッテリーの温度が判定値よりも高いときには、バッテリーの冷却効率がより良くなるか否かにより、取り込む空気を切り換えるか否かを判定することで、通常は、上記電力収支の改善を図りながら、バッテリーの耐久性の低下を防止することができる。
　またそうした判定値を、バッテリーの温度が高い状態となる頻度が高いほど小さくしたり、バッテリーが高温となっていた時間と車両の総走行時間との比が大きくなるほど小さくしたりすれば、バッテリーの温度状況に応じて、電力収支の改善とバッテリーの保護とのバランスを適宜に調節することが可能となる。
　なお、空調装置に取り込む空気を切り換えたときのバッテリーの回生電力量を正確に求めるには、将来、回生により発電される電力量を正確に予測することが必要となる。そして上述したように、回生により発電される電力量は、車速の標準偏差と平均車速とから予測することができる。そのため、車速の標準偏差と平均車速とに基づいて求められた、回生により発電される電力量の予測値を用いて、空調装置に取り込む空気を切り換えたときのバッテリーの回生電力量の増加量の算出を行うことで、より効果的に電力収支を改善することができる。
本発明の一実施の形態の適用される車両の空調装置及びバッテリー冷却装置の構成を模式的に示す略図。 同実施の形態の空調装置の構成を模式的に示す略図。 （ａ）車速の標準偏差が大きいとき、（ｂ）中程度のとき、（ｃ）小さいときのそれぞれにおける平均車速と回生により発電される電力量との関係を示すグラフ。 充電制限値が大きいとき、中程度のとき、小さいときのそれぞれにおける回生により発電される電力量と回生を通じてバッテリーに充電される電力量との関係を示すグラフ。 電力収支に基づく空気取込口切換制御の処理手順を示すフローチャート。 バッテリー温度悪化時間／総走行時間の推移の一例を示すグラフ。 バッテリー温度悪化時間／総走行時間とバッテリー温度とに応じた空気取込口選択制御の選択態様を示すグラフ。
　以下、本発明の空調装置の制御装置を具体化した一実施の形態を、図１～図７を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態に係る空調装置の制御装置は、電動モーターと内燃機関との２つの駆動源を備えるハイブリッド車両に搭載の空調装置に適用されるものとなっている。
　図１に示すように、ハイブリッド車両に搭載された空調装置１には、空気の取込口として、車外の空気、すなわち外気を取り込むための外気取込口２と、車内の空気、すなわち内気を取り込むための内気取込口３との２つの空気取込口が設けられている。空調装置１は、それら空気取込口のいずれかから取り込んだ空気を加熱又は冷却して、車室に開口された送風口４から車室に送風する。
　またこのハイブリッド車両には、電動モーター等に供給する電力を蓄えるバッテリー５が搭載されている。そして、このハイブリッド車両には、そうしたバッテリー５の冷却のため、車室に開口された吸込口６から吸引した空気をバッテリー５に吹き付けるバッテリー冷却用ブロワー７が設けられている。
　バッテリー５は、バッテリーＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）８により制御されている。バッテリーＥＣＵ８は、バッテリー５の状態を監視して、その充電状態が適切に維持されるように制御を行う。またバッテリーＥＣＵ８には、バッテリー５の温度を検出するバッテリー温度センサー９や車速を検出する車速センサー１０などの検出結果が入力されている。
　またバッテリーＥＣＵ８は、空調装置１の制御を司る空調ＥＣＵ１１に、車内ネットワークを通じて接続されている。空調ＥＣＵ１１には、外気の温度を検出する外気温度センサー１２や内気の温度を検出する内気温度センサー１３などの検出結果が入力されている。
　一方、図２に示すように、空調装置１には、外気取込口２と内気取込口３のいずれを通じて空気を取り込むかを切り換えるための内外気切り換えドア１４が設けられ、その下流には、空気を取り込んで吹き出すためのブロワー１５が設置されている。ブロワー１５の下流には、冷媒の蒸発による気化熱で取り込んだ空気を冷却するためのクーラーエバポレーター１６が設けられる。またクーラーエバポレーター１６の下流には、内燃機関の排熱で取り込んだ空気を加熱するヒーターユニット１７と、クーラーエバポレーター１６によって冷却された冷気とヒーターユニット１７により加熱された暖気との混合割合を変更するためのエアミックスドア１８が設けられている。
　なお、この空調装置１には、温度調節した空気を車室に送風する送風口４として、温度調節された空気をウィンドウに吹き付けてその曇りを除去するためのデフロスター４ａ、温度調節された空気を乗員の上半身に向けて吹き出すレジスター４ｂ、及び温度調節された空気を乗員の下半身に向けて吹き出す足元吹出口４ｃの３種の送風口が設けられている。そして各送風口の手前には、送風を行う送風口を切り換えるためのモード切換ドア１９～２１がそれぞれ設けられている。
　なお、空調装置１がオートモードで動作されているときは、外気取込口２と内気取込口３との空調装置１の空気取込口の切り換えは、その時どきの状況に応じて自動的に行われる。また空調装置１がマニュアルモードで動作されているときには、空気取込口の切り換えは、乗員の空調操作パネルの操作により手動で行われるが、そうした場合にも、必要に応じて空気取込口の切り換えが強制的に行われることがある。本実施の形態では、こうした空調装置１の空気取込口の切換制御は、バッテリーＥＣＵ８により行われる。以下、そうしたバッテリーＥＣＵ８の空気取込口の選択制御の詳細を説明する。
　外気、内気のうち、その温度が空調装置１の設定温度に近い方の空気を取り込めば、空調装置１の負荷を下げ、その消費電力量を低減することができる。一般的には、空調装置１が動作すると、内気の温度は、空調装置１の設定温度に近づけられるため、外気を取り込んでいるときよりも、内気を取り込んでいるときの方が、空調装置１の消費電力量が低減されるようになる。
　一方、本実施の形態の空調装置の制御装置が搭載されるハイブリッド車両では、車両の減速時や制動時に、電動モーターの回生による発電が行われ、その発電された電力がバッテリー５に充電される。ここで、上述したように、このハイブリッド車両では、内気をバッテリー５に送り、それによりバッテリー５の冷却を行っている。こうした車両では、空調装置１に内気を取り込んでいるか、外気を取り込んでいるかによって、バッテリー５の冷却のために吸込口６より吸引される空気の温度が変化する。吸込口６より吸引される空気の温度がいずれの場合に低くなるかは、吸込口６の設置された位置によって異なるが、このハイブリッド車両では、内気を取り込んでいるときよりも、外気を取り込んでいるときの方が、バッテリー５に吹き付けられる空気の温度が低くなる。
　また一方、バッテリー５の温度が高くなると、過加熱によるバッテリー５の耐久性の低下を避けるため、バッテリー５の充電量に制限がかけられる。そしてバッテリー５の充電量が制限されると、回生によって発電された電力の一部しかバッテリー５に充電できなくなり、回生を通じてバッテリー５に充電される電力量（以下、回生電力量と記載する）が減少するようになる。
　空調装置１の消費電力量が増えても、バッテリー５の回生発電量がそれ以上に増えれば、バッテリー５の電力収支は改善される。したがって、車両全体の電力消費能力を最適化するには、空調装置１の消費電力量だけ、或いはバッテリー５の冷却能力だけを考慮して、空調装置１の空気取込口の切り換えを行うのではなく、それらのトータルの電力収支を考慮して空気取込口の切り換えを行う必要がある。
　そこで本実施の形態では、バッテリーＥＣＵ８は、内気と外気とから、バッテリー５の回生電力量と空調装置１の消費電力量との電力収支がより良くなる方を選択して空気の取り込みを空調ＥＣＵ１１に行わせるようにしている。より具体的には、バッテリーＥＣＵ８は、バッテリー５の回生電力量及び空調装置１の消費電力量のそれぞれの、空気取込口を切り換えたときの増加量を求めている。そして、バッテリーＥＣＵ８は、バッテリー５の回生電力量の増加量が空調装置１の消費電力量の増加量を上回っているときには、空気取込口の切り換えを実施し、そうでなければ、空気取込口の切り換えを実施しないようにしている。
　（空調消費電力量の増加量Ａの演算）
　空気取込口の切り換えによる空調装置１の消費電力量（以下、空調消費電力量と記載する）の増加量Ａは、空調ＥＣＵ１１によって、次の態様で演算される。
　すなわち、増加量Ａの演算に際しては、まず、現在の空調消費電力量ＬＢの計測が行われる。次に、空気取込口を切り換えた際に空調装置１に取り込まれる空気の温度が計測され、その計測した空気の温度と空調装置１の設定温度との差から、空気取込口を切り換えたときの空調消費電力量ＬＡが演算される。そして、空気取込口を切り換えたときの空調消費電力量ＬＡから現在の空調消費電力量ＬＢを減算した値として、上記増加量Ａが演算される。なお、空調ＥＣＵ１１が演算した増加量Ａは、車内ネットワークを通じてバッテリーＥＣＵ８に送信される。
　（バッテリー５の回生発電量の増加量Ｂの演算）
　空気取込口の切り換えによるバッテリー５の回生発電量の増加量Ｂは、バッテリーＥＣＵ８によって、次の態様で演算される。
　すなわち、増加量Ｂの演算に際しては、まず、現在のバッテリー温度ＴＢＢが計測され、その計測値から現在のバッテリー５の充電制限値Ｗｉｎ（ＮＯＷ）が演算される。なお、バッテリー５の充電制限値Ｗｉｎとは、現状において許容されるバッテリー５の充電量の上限値を示す値となっている。
　次に、空気取込口を切り換えたときのバッテリー温度ＴＢＡの推定が行われ、その推定値から、空気取込口を切り換えたときの充電制限値Ｗｉｎ（ＮＥＷ）が演算される。
　続いて、電動モーターの回生により発電される電力量（以下、回生発電電力量ＲＰと記載する）の予測が行われる。本実施の形態では、この回生発電電力量ＲＰの予測は、次の態様で行われる。電動モーターの回生発電は、車両の減速時や制動時に行われるため、車速の増減が激しいほど、回生発電電力量ＲＰは大きくなる。そして、車速の増減度合いは、車速の標準偏差と平均車速とから求めることができる。
　本実施の形態では、車速の標準偏差σが大きいとき（図３（ａ））、中程度のとき（図３（ｂ））及び小さいとき（図３（ｃ））のそれぞれについて、単位時間当りの平均車速と回生発電電力量ＲＰとの関係を示した演算マップが設けられている。これらの演算マップは、実験の結果から求められており、バッテリーＥＣＵ８のメモリーに記憶されている。そして現在の単位時間当りの車速の標準偏差σに該当する演算マップを使用して、現在の単位時間当りの平均車速から予測される将来の回生発電電力量ＲＰが求められる。
　その後、現在の充電制限値Ｗｉｎ（ＮＯＷ）とその予測した回生発電電力量ＲＰとから、空気取込口を切り換えない場合に予測される将来の回生電力量ＲＢが演算される。また、空気取込口を切り換えたときの充電制限値Ｗｉｎ（ＮＥＷ）と回生発電電力量ＲＰとから、空気取込口を切り換えた場合に予測される将来の回生電力量ＲＡが演算される。なお、図４に示すように、充電制限値Ｗｉｎが小さくなるほど、すなわちバッテリー５の充電の制限が厳しくなるほど、回生電力量ＲＢ，ＲＡと回生発電電力量ＲＰとの比率は小さくなる。
　そして、空気取込口を切り換えた場合の回生電力量ＲＡから空気取込口を切り換えない場合の回生電力量ＲＢを減算した値として、上記増加量Ｂが演算される。
　（空調装置１の空気取込口の切り換えの可否の判定）
　以上により、空調装置１の空気取込口の切り換えによる空調消費電力量の増加量Ａとバッテリー５の回生電力量の増加量Ｂとがそれぞれ演算される。バッテリーＥＣＵ８は、これら増加量Ａと増加量Ｂとの大小関係に応じて空調装置１の空気取込口の切り換えを実施するか否かの判定を行う。
　ここで、空調装置１の空気取込口の切り換えによるバッテリー５の回生電力量の増加量Ｂが同切り換えによる空調消費電力量の増加量Ａを上回っていれば、空気取込口の切り換えによって、バッテリー５の回生電力量と空調消費電力量との電力収支は改善することになる。そこでこのときには、バッテリーＥＣＵ８は、空調ＥＣＵ１１に対して、空気取込口の切り換えを指令する。
　一方、空調装置１の空気取込口の切り換えによるバッテリー５の回生電力量の増加量Ｂが同切り換えによる空調消費電力量の増加量Ａを下回っていれば、空気取込口の切り換えによって、バッテリー５の回生電力量と空調消費電力量との電力収支は悪化することになる。したがってこのときには、バッテリーＥＣＵ８は、空調ＥＣＵ１１に対して、空気取込口の切り換えを指令せず、空調装置１の空気取込口を現状のままに維持させる。
　（電力収支に基づく空気取込口の選択制御）
　続いて、以上の態様で実施される電力収支に基づく空気取込口の選択制御の具体的な処理の内容を説明する。図５に示されるフローチャートは、こうした電力収支に基づく空気取込口の選択制御におけるバッテリーＥＣＵ８の処理手順を示している。なお、本フローチャートの処理は、バッテリーＥＣＵ８によって、規定の制御周期毎に、繰り返し実行されるものとなっている。
　さて、本制御の処理が開始されると、まずステップＳ１００において、空調装置１が動作中であるか否かが判定される。ここで空調装置１が停止されていれば（Ｓ１００：ＮＯ）、そのまま今回の処理が終了される。
　一方、空調装置１が動作中であれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１において、現在の空調消費電力量ＬＢの計測が行われる。また続くステップＳ１０２において、空気取込口を切り換えたときの空調消費電力量ＬＡの演算が行われる。そして続くステップＳ１０３において、空気取込口を切り換えたときの空調消費電力量ＬＡから現在の空調消費電力量ＬＢを減算した値として、空気取込口を切り換えたときの単位時間当りの空調消費電力量の増加量Ａが演算される。
　次のステップＳ１０４においては、現在のバッテリー温度ＴＢＢが計測され、その計測値から現在の充電制限値Ｗｉｎ（ＮＯＷ）が演算される。また次のステップＳ１０５では、空気取込口を切り換えたときのバッテリー温度ＴＢＡが推定され、続くステップＳ１０６において、その推定値から、空気取込口を切り換えたときの充電制限値Ｗｉｎ（ＮＥＷ）が演算される。
　次のステップＳ１０７では、現在の充電制限値Ｗｉｎ（ＮＯＷ）と回生発電電力量ＲＰとから、空調装置１の空気取込口を現状に維持したときのバッテリー５の回生電力量ＲＢが予測される。また続くステップＳ１０８では、空気取込口を切り換えたときの充電制限値Ｗｉｎ（ＮＥＷ）と回生発電電力量ＲＰとから、空調装置１の空気取込口を切り換えたときのバッテリー５の回生電力量ＲＡが予測される。そして次のステップＳ１０９では、回生電力量ＲＡから回生電力量ＲＢを減算した値として、空気取込口を切り換えたときのバッテリー５の回生電力量の増加量Ｂが演算される。
　その後、ステップＳ１１０において、空気取込口を切り換えたときのバッテリー５の回生電力量の増加量Ｂから空気取込口を切り換えたときの単位時間当りの空調消費電力量の増加量Ａを差し引いた値（Ｂ－Ａ）が正の値であるか否かが判定される。なお、ここでの増加量Ｂから増加量Ａを差し引いた値（Ｂ－Ａ）とは、空気取込口を切り換えた場合のバッテリー５の回生電力量と空調消費電力量との電力収支の増加量を表わす値となっている。
　ここで増加量Ｂから増加量Ａを差し引いた値が正の値であれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１１において、空調ＥＣＵ１１に対する指令を通じて空気取込口の切り換えが実施される。一方、増加量Ｂから増加量Ａを差し引いた値が正の値でなければ（Ｓ１１０：ＮＯ）、空気取込口の切り換えはなされず、その結果、現状の空気取込口が維持される（ステップＳ１１２）。
　（バッテリー高温時の対応）
　ところで、バッテリー５の温度が過度に高いときには、そのままではバッテリー５の耐久性が低下してしまうため、バッテリー５の冷却を何より優先しなければならなくなる。そこで、このときのバッテリーＥＣＵ８は、上述したような電力収支の改善を考慮した空気取込口の切り換え制御は行わず、外気取込口２と内気取込口３とから、バッテリー５の冷却効率がより良くなる方を選択して空調装置１の空気の取り込みを行わせる。具体的には、現在のバッテリー温度ＴＢＢが判定値αよりも高いときには、外気取込口２と内気取込口３とから、バッテリー５の冷却効率がより良くなる方を選択して、空調装置１の空気の取り込みが行われる。このように本実施の形態では、バッテリー温度が高いときには、電力収支に基づく制御からバッテリー５の冷却効率に基づく制御へと、空気取込口の選択制御が切り換えられる。
　なお、判定値αの設定によっては、電力収支の改善が優先され過ぎたり、バッテリーの保護が優先され過ぎたりしてしまうことがある。またバッテリー５の温度状態やその冷却効率は、車両の走行状況や環境によって変化するため、ある条件では判定値αが適正な値であっても、車両の使用態様が変れば、その値が不適切となってしまうことがある。
　そこで、本実施の形態では、判定値αを、バッテリー温度ＴＢＢが高い状態となる頻度が高いほど小さい値とするようにしている。なお、本実施の形態では、バッテリー温度ＴＢＢが高い状態となる頻度の指標値として、バッテリー５が高温となっていた時間（バッテリー温度悪化時間）と車両の総走行時間との比βが用いられている。例えば図６に示すように、上記比βが増大すると、判定値αは、より小さい値に設定される。またその後、上記比βが減少すると、判定値αは、より大きい値に戻される。
　こうした本実施の形態では、バッテリー温度ＴＢＢと上記比βとに基づいて、図７に示される態様で、バッテリー５の冷却効率に基づく制御と、電力収支に基づく制御との間の空気取込口の選択の切り換えが行われる。すなわち、上記比βが大きくなるほど、上記判定値αに小さい値が設定されて、より低いバッテリー温度ＴＢＢでバッテリー５の冷却効率に基づく空気取込口の選択制御が実施されるようになる。
　以上説明した本実施の形態の空調装置の制御装置によれば、次の効果を奏することができる。
　（１）本実施の形態では、内気と外気との内、バッテリー５の回生電力量と空調消費電力量との電力収支がより良くなる方を選択して空気の取り込みを行うようにしている。より具体的には、バッテリー５の回生電力量及び空調消費電力量のそれぞれの、取り込む空気を切り換えたときの増加量を求めている。そしてバッテリーの回生電力量の増加量Ｂが空調消費電力量の増加量Ａを上回っているときには、取り込む空気の切り換えを実施し、下回るときには、取り込む空気の切り換えを実施しないようにしている。そのため、空調装置１に取り込む空気の選択を通じて、電力収支の更なる改善を図ることができる。
　（２）本実施の形態では、バッテリー５の温度が判定値αよりも高いときには、バッテリー５の冷却効率がより良くなるか否かにより、取り込む空気を切り換えるか否かを判定している。そしてそれにより、内気と外気との内、バッテリー５の冷却効率がより良くなる方を選択して空気の取り込みを行っている。そのため、通常は、電力収支の改善を図りながら、バッテリーの耐久性の低下を防止することができる。
　（３）本実施の形態では、バッテリー温度悪化時間と車両の総走行時間との比βから把握される、バッテリー５の温度が高い状態となる頻度が高いほど、上記判定値αを小さい値としている。そのため、バッテリー５の温度状況に応じて、電力収支の改善とバッテリーの保護とのバランスを最適化することが可能となる。
　（４）本実施の形態では、車速の標準偏差と平均車速とに基づいて求められた回生発電電力量の予測値を用いて、バッテリー５の回生電力量の増加量Ｂを算出している。そしてその算出したバッテリー５の回生電力量の増加量Ｂから空調消費電力量の増加量Ａを差し引いた値を用いて、空気取込口の切り換えを実施するか否かの判定を行っている。そのため、より効果的に電力収支を改善することができる。
　上記実施の形態は、次のように変更して実施することもできる。
　・上記実施の形態では、車速の標準偏差と平均車速とに基づいて回生により発電される電力量の予測値である回生発電電力量ＲＰを演算していた。こうした態様以外の演算態様で回生発電電力量ＲＰを演算するようにしても良い。例えばカーナビゲーションシステムから車両の経路情報を取得するとともに、その経路情報から車両の走行パターンを予測し、その予測の結果に基づいて、回生発電電力量ＲＰを演算することもできる。また将来の回生発電の状況が現状から大きく変化しないと仮定できる場合には、現状の回生発電電力量をそのまま回生発電電力量ＲＰとして用いることも可能である。
　・上記実施の形態では、電力収支に基づく制御とバッテリー５の冷却効率に基づく制御との空気取込口の選択制御の切り換えに係る判定値αを、バッテリーの温度が高い状態となる頻度が高いほど、小さい値とするようにしていた。車両の走行状況や環境によるバッテリー５の温度状態の変化が十分に小さい場合には、判定値αを固定値としても良い。
　・上記実施の形態では、電力収支に基づく制御とバッテリー５の冷却効率に基づく制御とをバッテリー温度ＴＢＢに応じて切り換えるようにしていたが、電力収支に基づく制御だけで、バッテリー５の高温化を十分に防止できるのであれば、バッテリー温度ＴＢＢに依らず、電力収支に基づく空気取込口の選択制御のみを行うようにしても良い。
　・上記実施の形態での空調装置１や車室から吸引した空気によるバッテリー５の冷却装置の構成は、適宜に変更しても良い。要は本発明の制御装置は、車室から吸引した空気によりバッテリーを冷却する車両に搭載されて、車室内又は車室外から取り込んだ空気を車室に送風するとともに、車室内の空気である内気と車室外の空気である外気とに取り込む空気を切り換え可能な空調装置であれば、任意の空調装置に適用することができる。
　・上記実施の形態では、ハイブリッド車両に搭載される空調装置に本発明の制御装置を適用した場合を説明したが、本発明は、車室から吸引した空気によりバッテリーを冷却する車両であれば、任意の車両に適用することができる。
　１…空調装置、２…外気取込口、３…内気取込口、４…送風口（４ａ…デフロスター、４ｂ…レジスター、４ｃ…足元吹出口）、５…バッテリー、６…吸込口、７…バッテリー冷却用ブロワー、８…バッテリーＥＣＵ、９…バッテリー温度センサー、１０…車速センサー、１１…空調ＥＣＵ、１２…外気温度センサー、１３…内気温度センサー、１４…内外気切り換えドア、１５…ブロワー、１６…クーラーエバポレーター、１７…ヒーターユニット、１８…エアミックスドア、１９～２１…モード切換ドア。

Claims (10)

  1. 　車室から吸引した空気によりバッテリーを冷却する車両に搭載されて、車室内又は車室外から取り込んだ空気を車室に送風するとともに、車室内の空気である内気と車室外の空気である外気とに取り込む空気を切り換え可能な空調装置の制御装置において、
    　前記内気と前記外気との内、回生を通じて前記バッテリーに充電される電力量と当該空調装置により消費される電力量との電力収支がより良くなる方を選択して空気の取り込みを行う
    　ことを特徴とする空調装置の制御装置。
  2. 　前記バッテリーの温度が判定値よりも高いときには、前記内気と前記外気との内、前記バッテリーの冷却効率がより良くなる方を選択して空気の取り込みを行う
    　請求項１に記載の空調装置の制御装置。
  3. 　前記バッテリーの温度が高い状態となる頻度が高いほど、前記判定値を小さくする
    　請求項２に記載の空調装置の制御装置。
  4. 　前記バッテリーが高温となっていた時間と前記車両の総走行時間との比が大きくなるほど、前記判定値を小さくする
    　請求項２に記載の空調装置の制御装置。
  5. 　車速の標準偏差と平均車速とに基づいて求められた、回生により発電される電力量の予測値を用いて前記電力収支の算出を行う
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の空調装置の制御装置。
  6. 　車室から吸引した空気によりバッテリーを冷却する車両に搭載されて、車室内又は車室外から取り込んだ空気を車室に送風するとともに、車室内の空気である内気と車室外の空気である外気とに取り込む空気を切り換え可能な空調装置の制御装置において、
    　取り込む空気の切り換えにより、回生を通じて前記バッテリーに充電される電力量である回生電力量の増加量が当該空調装置により消費される電力量である空調消費電力量を上回るときに、当該取り込む空気の切り換えが実行される
    　ことを特徴とする空調装置の制御装置。
  7. 　前記バッテリーの温度が判定値よりも高いときには、前記バッテリーの冷却効率がより良くなるか否かにより、取り込む空気を切り換えるか否かを判定する
    　請求項６に記載の空調装置の制御装置。
  8. 　前記バッテリーの温度が高い状態となる頻度が高いほど、前記判定値を小さくする
    　請求項７に記載の空調装置の制御装置。
  9. 　前記バッテリーが高温となっていた時間と前記車両の総走行時間との比が大きくなるほど、前記判定値を小さくする
    　請求項７に記載の空調装置の制御装置。
  10. 　車速の標準偏差と平均車速とに基づいて求められた、回生により発電される電力量の予測値を用いて前記回生電力量の増加量を算出する
    　請求項６～９のいずれか１項に記載の空調装置の制御装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994021481A1 (en) * 1993-03-22 1994-09-29 Seiko Epson Corporation Electric vehicle
JP2005253126A (ja) * 2004-03-01 2005-09-15 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制動力制御装置および該制御装置を搭載した車両
JP2005254974A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Toyota Motor Corp 車両用温度調節システム
JP2007153054A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Toyota Motor Corp 車両に搭載された電気機器の冷却装置
JP2009056940A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Toyota Motor Corp 電池の冷却装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994021481A1 (en) * 1993-03-22 1994-09-29 Seiko Epson Corporation Electric vehicle
JP2005253126A (ja) * 2004-03-01 2005-09-15 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制動力制御装置および該制御装置を搭載した車両
JP2005254974A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Toyota Motor Corp 車両用温度調節システム
JP2007153054A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Toyota Motor Corp 車両に搭載された電気機器の冷却装置
JP2009056940A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Toyota Motor Corp 電池の冷却装置

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