JP2006327423A - 車両用暖房制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン効率を低下させずに、暖房能力を向上させる。
【解決手段】コントローラ１０は、エンジン１の冷却水を利用して暖房を行う暖房装置１５の暖房能力を向上させる必要があると判定すると、エンジン１を高い効率で運転させるように制御しつつ、エンジン１の出力を増大させるようにする。これにより、エンジン１の効率を低下させずに、エンジン冷却水の温度を上昇させて、暖房装置１５の暖房能力を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの冷却水を利用して車内の暖房を行う車両用暖房制御装置に関する。

従来、車両の走行時に電気モータを補助的に駆動させるとともに、エンジンを最高効率点で運転させることにより、エンジンの燃料消費を抑制するハイブリッド車において、車内の暖房能力の向上が必要な場合に、エンジンの動作点を変更する制御装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平１０−２０３１４５号公報

しかしながら、従来の制御装置では、車内の暖房能力を向上させるために、エンジンの出力を維持した状態で、最高効率点から外れた動作点でエンジンを運転させるので、エンジン効率が低下するという問題が生じる。

本発明による車両用暖房制御装置は、エンジンの冷却水を利用して車内の暖房を行う装置であって、暖房能力を向上させる必要があると判定すると、エンジンを高い効率で運転させるように制御しつつ、エンジンの出力を増大させることを特徴とする。

本発明による車両用暖房制御装置によれば、暖房能力を向上させる必要があると判定すると、エンジンを高い効率で運転させるように制御しつつ、エンジンの出力を増大させるので、エンジン効率を低下させることなく、暖房能力を向上させることができる。

以下では、一実施の形態における車両用暖房制御装置をハイブリッド車に適用した例を挙げて説明する。図１は、一実施の形態における車両用暖房制御装置を搭載したハイブリッド車の全体構成図である。このハイブリッド車は、車両の走行駆動源として、エンジン１と、モータジェネレータ２とを備えており、エンジン１およびモータジェネレータ２のうち、少なくとも一方の駆動力がトランスミッション４を介して、左右の駆動輪７ａ，７ｂに伝達されて走行する。

モータジェネレータ２には、インバータ５を介して、バッテリ６から電力が供給される。なお、モータジェネレータ２は、車両の減速時に、回生運転を行うことにより、発電を行うことができる。モータジェネレータ３は、エンジン１と連結されており、エンジン１を動力源として発電機とする機能するとともに、エンジン１を始動させるための始動用モータとしても機能するモータジェネレータである。モータジェネレータ２およびモータジェネレータ３によって発電された電力は、インバータ５を介して、バッテリ６に供給される。

車内温度センサ１１は、車室内の温度Ｔinを検出する。外気温センサ１２は、車室外の温度Ｔambを検出する。冷却水温センサ１３は、エンジン冷却水の温度Ｔwを検出する。各センサ１１〜１３によって検出された温度は、コントローラ１０に送信される。

暖房装置１５は、エンジンの冷却水を利用して車内の暖房を行う。すなわち、エンジン１によって加熱されたエンジン冷却水をヒータコアに供給し、車内に吹き出す空気とヒータコアとの間で熱交換を行うことにより、暖かい風を車内に吹き出している。

コントローラ１０は、車両に要求される出力パワーに基づいて、エンジン１の目標トルクおよび目標回転数を設定するとともに、モータジェネレータ２のトルク指令値を設定する。コントローラ１０の図示しないメモリには、エンジン１を効率の高い状態で運転するための動作点を定めた高効率動作点マップが格納されている。図２は、高効率動作点マップの一例を示す図である。横軸は、エンジン１の目標回転数を示しており、縦軸は、エンジン１の目標出力トルクを示している。例えば、エンジン１の出力パワーＰ１に対応する高効率動作点はＡ１であり、目標回転数はＮ１、目標トルクはＴ１、エンジン放熱量はＱ１となる。また、出力パワーＰ２に対応する高効率動作点はＡ２であり、目標回転数はＮ１、目標トルクはＴ２、エンジン放熱量はＱ２となる。エンジン１の効率は、エンジン１の動作点が図２の矢印Ｙ１の向きにいくほど、高くなる。また、エンジン１の放熱量は、エンジン１の動作点が図２の矢印Ｙ２の向きにいくほど大きくなる。

一実施の形態における車両用暖房制御装置では、暖房装置１５の暖房能力を向上させる必要があると判定すると、エンジン１が高効率動作点で運転するように制御しつつ、エンジン１の出力を増大させる。エンジン１の出力を増大させることにより、エンジン１の放熱量が増加し、エンジン冷却水の温度が上昇するので、暖房装置１５の暖房能力を向上させることができる。

図３は、一実施の形態における車両用暖房制御装置で行われる処理内容を示すフローチャートである。ユーザが暖房を入れるために、暖房装置１５のスイッチを操作すると、コントローラ１０は、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０〜ステップＳ３０の処理は、暖房装置１５の暖房能力を向上させる必要があるか否かを判定する処理である。

ステップＳ１０では、車内温度センサ１１によって検出される車室内の温度Ｔinが、暖房装置１５に設定されている温度Ｔsetより低いか否かを判定する。温度Ｔsetは、ユーザが設定することができる。車内温度センサ１１によって検出される車室内の温度Ｔinが設定温度Ｔset以上であると判定すると、ステップＳ７０に進み、設定温度Ｔsetより低いと判定すると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、外気温センサ１２によって検出される車室外の温度Ｔambが所定温度Ｔ１（例えば、０℃）より低いか否かを判定する。外気温センサ１２によって検出される車室外の温度Ｔambが所定温度Ｔ１以上であると判定するとステップＳ７０に進み、所定温度Ｔ１より低いと判定すると、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、冷却水温センサ１３によって検出されるエンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２（例えば、７０℃）より低いか否かを判定する。冷却水温センサ１３によって検出されるエンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２以上であると判定するとステップＳ７０に進み、所定温度Ｔ２より低いと判定すると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、バッテリ６の目標ＳＯＣ（State Of Charge）を所定のＳＯＣ（例えば、７０％）に上昇させる。バッテリ６の目標ＳＯＣが上昇すると、モータジェネレータ３によって発電を行って、バッテリを充電するために、エンジン１の出力が大きくなる。ここでは、エンジンを高効率動作点で運転させる状態を継続したまま、エンジン１の出力を大きくする。

例えば、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇させる前におけるエンジン１の動作点が、エンジン１の目標回転数Ｎ１、目標トルクＴ１、エンジン１からの放熱量Ｑ１の動作点Ａ１の場合には、高効率動作点マップ上の動作点であって、かつ、エンジン１の出力が大きくなる動作点Ａ２に変更する。これにより、エンジン１の出力がＰ１からＰ２に増加して、モータジェネレータ３による発電量が増加するので、バッテリ６のＳＯＣを上昇させることができる。また、エンジン１の動作点を高効率動作点マップ上で変更するので、エンジンの効率が悪化することもない。なお、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇させた後のエンジン１の動作点は、高効率動作点マップ上において、バッテリ６を充電するために必要な発電量に基づいて、増加すべきエンジン出力に応じて決定される。

ステップＳ４０に続くステップＳ５０では、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇前の目標ＳＯＣに戻す条件が成立したか否かを判定する。ここでは、以下の（１）〜（５）の条件のうち、いずれか１つの条件が成立した時に、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇前の目標ＳＯＣに戻す条件が成立したと判定する。
（１）車室内の温度Ｔinが設定温度Ｔset以上となる
（２）車室外の温度Ｔambが所定温度Ｔ１以上となる
（３）エンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２以上となる
（４）バッテリ６のＳＯＣが所定のＳＯＣ（例えば、７０％）に到達する
（５）暖房装置１５のオフ操作が行われる

上記（１）〜（５）の条件のうち、いずれか１つの条件が成立したと判定すると、ステップＳ６０に進み、（１）〜（５）のいずれの条件も成立していないと判定すると、ステップＳ５０で待機する。ステップＳ６０では、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇前の目標ＳＯＣに戻して、ステップＳ１０に戻る。

一方、ステップＳ７０では、バッテリ６の目標ＳＯＣを通常制御時の目標ＳＯＣのままとする。すなわち、車室内の温度Ｔinが設定温度Ｔset以上である場合、車室外の温度Ｔambが所定温度Ｔ１以上である場合、または、エンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２以上である場合には、エンジン冷却水の温度を上昇させなくても、暖房装置１５によって、充分な暖房を行うことができると判断して、バッテリ６の目標ＳＯＣを通常制御時の目標ＳＯＣのままとする。

一実施の形態における車両用暖房制御装置は、エンジンの冷却水を利用して車内の暖房を行うシステムにおいて、暖房装置の能力を向上させる必要があると判定すると、エンジン１が高効率動作点で運転するように制御しつつ、エンジン１の出力を増大させる。エンジン１の出力を増大させることにより、エンジン１の放熱量が増加して、エンジンの冷却水の温度が上昇するので、暖房能力を向上させることができる。また、エンジン１の出力を増大させる際に、エンジン１が高効率動作点で運転するように、エンジン１の動作点を変更するので、エンジン１の効率が悪化するのを抑制することができる。さらに、暖房能力を向上させる制御に際し、既存の高効率動作点マップを使用するので、暖房制御用の高効率動作点マップを新たに導入する必要もない。

一実施の形態における車両用暖房制御装置では、暖房装置の能力を向上させる必要があると判定すると、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇させるようにした。すなわち、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇させることにより、発電機として機能するモータジェネレータ３の発電量を増大させるために、エンジン１の出力が増大するようにした。これにより、エンジン１の出力の増加分は、モータジェネレータ３の発電量を増大させるために用いられるので、エンジン１の出力が増加することによって車両挙動に影響が出るのを防ぐことができる。

一実施の形態における車両用暖房制御装置では、車室内の温度Ｔinが設定温度Ｔsetより低く、車室外の温度Ｔambが所定温度Ｔ１より低く、かつ、エンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２より低い場合に、暖房装置１５の暖房能力を向上させる必要があると判定した。これにより、暖房能力を向上させる必要があるか否かを的確に判断することができるので、暖房能力を向上させる必要がない場合にまで、エンジン１の出力が増大するのを防ぐことができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、車両用暖房制御装置をハイブリッド車に適用した例を挙げて説明したが、エンジンを走行駆動源とするガソリン車に適用することもできる。ただし、エンジンの出力が増大した時に、車両挙動に影響が出ない方法を採用することが好ましい。

また、暖房能力を向上させる必要があると判定した場合に、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇させることにより、エンジン１の出力を増大させて、エンジン冷却水を上昇させるようにしたが、バッテリ６の目標ＳＯＣを上昇させる方法以外の方法によって、エンジン１の出力を増大させるようにしてもよい。ただし、エンジン１の出力が増大した時に、車両挙動に影響が出ない方法を採用することが好ましい。

エンジン１を高い効率で運転させるための高効率動作点マップの一例を図２に挙げて説明したが、高効率動作点マップは、図２に示すものに限られることはなく、エンジン１を高い効率で運転させるための動作点を定めたものであればよい。

上述した一実施の形態では、車室内の温度Ｔinが設定温度Ｔsetより低く、車室外の温度Ｔambが所定温度Ｔ１より低く、かつ、エンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２より低い場合に、暖房装置１５の暖房能力を向上させる必要があると判定した。しかし、エンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２より低い場合に、暖房能力を向上させる必要があると判定してもよいし、車室外の温度Ｔambが所定温度Ｔ１より低く、かつ、エンジン冷却水の温度Ｔwが所定温度Ｔ２より低い場合に、暖房能力を向上させる必要があると判定してもよい。また、暖房装置１５の暖房能力を向上させる必要があるか否かの判断を他のパラメータに基づいて行うこともできる。

なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、コントローラ１０が判定手段およびエンジン制御手段を、車内温度センサ１１が車内温度検出手段を、外気温センサ１２が外気温検出手段を、冷却水温センサ１３が冷却水温検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

一実施の形態における車両用暖房制御装置を搭載したハイブリッド車の全体構成図 高効率動作点マップの一例を示す図 一実施の形態における車両用暖房制御装置で行われる処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１…エンジン、２…モータジェネレータ、３…モータジェネレータ、４…トランスミッション、５…インバータ、６…バッテリ、７ａ，７ｂ…車輪、１０…コントローラ、１１…車内温度センサ、１２…外気温センサ、１３…冷却水温センサ、１５…暖房装置

Claims (6)

1. エンジンの冷却水を利用して車内の暖房を行う車両用暖房制御装置において、
   暖房能力を向上させる必要があるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって、暖房能力を向上させる必要があると判定されると、エンジンを高い効率で運転させるように制御しつつ、エンジンの出力を増大させるエンジン制御手段とを備えることを特徴とする車両用暖房制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用暖房制御装置において、
   エンジンを高い効率で運転させるための高効率動作点を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記エンジン制御手段は、前記判定手段によって、暖房能力を向上させる必要があると判定されると、前記記憶手段に記憶されている高効率動作点でエンジンが運転するように制御しつつ、エンジンの出力を増大させることを特徴とする車両用暖房制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用暖房制御装置において、
   この車両用暖房制御装置は、車両の走行駆動源として、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車に設けられて使用されるものであって、
   前記判定手段によって、暖房能力を向上させる必要があると判定されると、バッテリの目標充電率を上昇させる目標充電率変更手段をさらに備え、
   前記エンジン制御手段は、前記目標充電率変更手段によってバッテリの目標充電率が上昇させられると、エンジンを動力源として発電する発電手段の発電量を増やして、バッテリの充電率を高くするために、エンジンの出力を増大させることを特徴とする車両用暖房制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両用暖房制御装置において、
   エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記冷却水温検出手段によって検出される冷却水温が所定の水温より低い場合に、暖房能力を向上させる必要があると判定することを特徴とする車両用暖房制御装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両用暖房制御装置において、
   エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段と、
   車室外の温度を検出する外気温検出手段とをさらに備え、
   前記判定手段は、前記外気温検出手段によって検出される外気温が所定の温度より低く、かつ、前記冷却水温検出手段によって検出される冷却水温が所定の水温より低い場合に、暖房能力を向上させる必要があると判定することを特徴とする車両用暖房制御装置。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両用暖房制御装置において、
   エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段と、
   車室外の温度を検出する外気温検出手段と、
   車室内の温度を検出する車内温度検出手段とをさらに備え、
   前記判定手段は、前記車内温度検出手段によって検出される車内温度が第１の所定温度より低く、前記外気温検出手段によって検出される外気温が第２の所定温度より低く、かつ、前記冷却水温検出手段によって検出される冷却水温が所定の水温より低い場合に、暖房能力を向上させる必要があると判定することを特徴とする車両用暖房制御装置。

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