車両制御システム
【課題】走行パワーモード選択しているときに、極力走行パワーモードを維持することが可能になる電気自動車またはハイブリッド車両に用いる車両制御システムを提供する。
【解決手段】車室内を電池の電力を消費する車両用空調装置１００で空調し、駆動輪を電池の電力で回転させる走行用モータを有し、この走行モータで駆動輪を駆動またはアシストする車両の車両制御システムであって、走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードを選択し（Ｓ８１、Ｓ１００１、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３）、パワ走行パワーモードを選択した時、走行パワーモードが選択されていない時に比べて、車両用空調装置１００で消費する電力を少なくする（Ｓ８２、Ｓ１００１、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４）。例えば目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯを下げることで、走行パワーモードでの駆動を維持することが容易になる。
【解決手段】車室内を電池の電力を消費する車両用空調装置１００で空調し、駆動輪を電池の電力で回転させる走行用モータを有し、この走行モータで駆動輪を駆動またはアシストする車両の車両制御システムであって、走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードを選択し（Ｓ８１、Ｓ１００１、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３）、パワ走行パワーモードを選択した時、走行パワーモードが選択されていない時に比べて、車両用空調装置１００で消費する電力を少なくする（Ｓ８２、Ｓ１００１、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４）。例えば目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯを下げることで、走行パワーモードでの駆動を維持することが容易になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電力を消費する車両用空調装置で空調され、駆動輪を電池の電力で回転する走行用モータで駆動またはアシストされる車両の車両制御システムに関するものである。特に、走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードが選択可能な車両制御システムに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の、複数の走行モードから選択された走行モードに従って走行する車両の制御装置は、触媒装置の暖機中に排出される規制対象成分を改善することができるようにするために、触媒装置が暖気中であると判断した場合、複数の走行モードの一つである走行パワーモードによる走行を禁止している。これにより、エンジンからの排気が増加しないので、触媒装置の触媒により十分に処理されずに排出される規制対象成分を改善することができている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６３８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、走行パワーモードを選択した場合は、走行ノーマルモードに比べて、所定のアクセル操作量に対して得られる走行用モータの出力が高くなり、その分、電池電力を多く消費する。また、電池は電池の温度が高いと、消費できる電池電力が少なくなることが知られている。また、電池から大きな電流が流れると、電池自体の発熱も多くなる。
【０００５】
このような状況において、車両内の車両用空調装置を含む電気負荷の消費電力が大きいときには、走行パワーモードによる走行を行っていても、走行パワーモードが解除されてしまうことがあるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、走行パワーモードを選択しているときに、できるだけ走行パワーモードを維持することが可能になる車両制御システムを提供することにある。
【０００７】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、車室内が電池の電力を消費する車両用空調装置（１００）で空調され、駆動輪が電池の電力で回転する走行用モータで駆動またはアシストされる車両の車両制御システムであって、走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードが選択されたことを判定する走行パワーモード判定手段（Ｓ８１、Ｓ１００２、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３）と、走行パワーモード判定手段が走行パワーモードであることを判定した時、走行パワーモードでない時に比べて、車両用空調装置（１００）で消費する電力を抑制する手段（Ｓ８２、Ｓ１００２、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４）と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、車両用空調装置における消費電力を規制することで、電池電流が少なくなり電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、駆動輪の走行パワーモードでの駆動を維持することが容易になる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、走行パワーモードであることを判定したときに、車両用空調装置（１００）の空調風の風量を少なくする手段（Ｓ１００２）を備えたことを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、空調風の風量を少なくすることで、車両用空調装置全体の消費電力が少なくなり、電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、車両用空調装置（１００）は、室内用ブロワ（２１）で発生したブロワ風を冷却用熱交換器（８）で冷却して空調風とし、冷却用熱交換器（８）の内部を電動圧縮機（２）で加圧された冷媒が流れることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、ブロワ風量を規制することで、室内用ブロワ消費電力が少なくなると共に、冷却用熱交換器の温度上昇も遅くなるので、電動圧縮機の仕事量が減少して車両用空調装置全体の消費電力も少なくなる。その結果、電池電流が少なくなって電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、車両用空調装置（１００）は設定された目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）に基づいて冷却用熱交換器（８）の温度を制御し、走行パワーモードであることを判定した時、走行パワーモードでない時に比べて、目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）を高くする手段（Ｓ８２）を有することを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、冷却用熱交換器の目標冷却用熱交換器温度を高くすることで、冷却用熱交換器の温度を維持するのに必要な冷媒量が減少し、電動圧縮機の仕事量も減少する。従って、車両用空調装置全体の消費電力が少なくなり、電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下する。よって、電池電力を大きく消費する走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、走行パワーモードと判定された時、前記走行パワーモードでない時に比べて、電動圧縮機（２）の最大消費電力（ｆ（走行）Ｗ）を低く設定する手段（Ｓ１１０４）を備えたことを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、電動圧縮機の最大消費電力を低くすることで、電動圧縮機の最大消費電力が抑制されるので、電動圧縮機の消費電力が少なくなる。その結果、電池電流が減少して電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、走行パワーモードと判定された時、走行パワーモードでない時に比べて、電動圧縮機（２）の最大回転数（ｆ（走行）ｒｐｍ）を低く設定する手段（Ｓ１２０４）を備えたことを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、電動圧縮機の最大回転数を低くすることで、電動圧縮機の回転数が抑制されるので、電動圧縮機の消費電力が少なくなり、電池電流が減少して電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下する。その結果、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００２０】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に用いる車両用空調装置のＣＯＯＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図２】上記実施形態におけるＨＯＴサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図３】上記実施形態におけるＤＲＹ ＥＶＡサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図４】上記実施形態におけるＤＲＹ ＡＬＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図５】上記実施形態における各サイクルにおいて、各電磁弁および三方弁の動作状態を示す図表である。
【図６】上記実施形態におけるエアコンＥＣＵへの接続を示すブロック構成図である。
【図７】上記実施形態におけるエアコン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。
【図８】上記実施形態における図７のＴＡＯ算出・目標エバポレータ温度演算処理における目標エバポレータ温度を演算する一部フローチャートである。
【図９】上記実施形態における図７のサイクル・ＰＴＣ選択処理を示すフローチャートである。
【図１０】上記実施形態における図７のブロワ電圧決定処理を示すフローチャートである。
【図１１】上記実施形態における図７の圧縮機回転数等の決定処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態における図７の圧縮機回転数等の決定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００２３】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図１１を用いて詳細に説明する。第１実施形態は、蒸気圧縮式冷凍機をハイブリッド車両用の空調装置に適用したものである。図１は、本発明の第１実施形態に用いる車両用空調装置のＣＯＯＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図２は、上記実施形態におけるＨＯＴサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図３は、上記実施形態におけるＤＲＹ ＥＶＡサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図４は、上記実施形態におけるＤＲＹ ＡＬＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図５は、上記各サイクルにおいて、各電磁弁および三方弁の動作状態を示す図表である。図６は、上記実施形態におけるエアコンＥＣＵへの接続を示すブロック構成図である。
【００２５】
ハイブリッド車両は、ガソリン等の液体燃料を爆発燃焼させて動力を発生させる走行用内燃機関をなすエンジン３０（図１）、走行補助用電動機機能および発電機機能を備える図示しない走行補助用の電動発電機、エンジン３０への燃料供給量や点火時期等を制御するエンジン用電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵ６０（図６）ともいう）、電動発電機やエンジンＥＣＵ６０等に電力を供給する図示しない電池、電動発電機の制御および無断変速機等の制御を行うと共にエンジンＥＣＵ６０に制御信号を出力するハイブリッド電子制御装置（以下、ハイブリッドＥＣＵ７０（図６）ともいう）を備えている。
【００２６】
したがってハイブリッド車両は、走行するための駆動源としてエンジン３０と電動発電機とを有する。ハイブリッドＥＣＵ７０は、電動発電機およびエンジン３０のいずれの駆動力を駆動輪に伝達するかの駆動切替えを制御する機能、および電池（車載用蓄電装置）の充放電を制御する機能を備えている。
【００２７】
また電池は、車載用蓄電装置であって、車室内空調、走行等によって消費した電力を充電するための充電装置を備えており、例えばニッケル水素蓄電池、リチウムイオン電池等が用いられる。この充電装置は、電力供給源としての電気スタンドや商業用電源（家庭用電源）に接続されるコンセントを備えており、このコンセントに電源供給源を接続することにより、電池の充電を行うこともできる。
【００２８】
具体的には、第１実施形態の車両制御システムは、以下のような制御を行う。
（１）車両が停止しているときは、基本的にエンジン３０を停止させる。
（２）走行中は、減速時を除き、エンジン３０で発生した駆動力を駆動輪に伝達する。なお、減速時は、エンジン３０を停止させて電動発電機にて発電して電池に充電する（電気走行モード）。
（３）発進時、加速時、登坂時および高速走行時等の走行負荷が大きいときには、電動発電機を電動モータとして機能させて、エンジン３０で発生した駆動力に加えて、電動発電機に発生した駆動力を駆動輪に伝達する（ハイブリッド走行モード）。
（４）電池の充電残量が充電開始目標値以下になったときには、エンジン３０の動力を電動発電機に伝達して電動発電機を発電機として作動させて電池の充電を行う。
（５）車両が停止しているときに電池の充電残量が充電開始目標値以下になったときには、エンジンＥＣＵ６０に対してエンジン３０を始動する指令を発するとともに、エンジン３０の動力を電動発電機に伝達する。
【００２９】
車両用空調装置１００は、乗員の乗車前に行われる車室内空調運転（以下、乗車前空調運転またはプレ空調運転という）が実施可能な空調装置である。車両のユーザーが、乗車前空調運転を行いたいときに携帯する携帯機５２（図６）を操作すると、エアコンＥＣＵ５０は、携帯機５２から送信される乗車前空調運転の命令信号を受信し、所定のプログラムによる演算を行って乗車前空調運転を実行するものである。
【００３０】
ユーザーは、車両に乗車しようとする前に車室内の空調環境を快適にしておくために、携帯機５２を操作して、車両の空調装置に対して乗車前空調運転の指令を送信する。この乗車前空調運転は、原則として、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態であること、あるいはエアコンＥＣＵ５０に対して乗員が乗車している信号が送信されていないことが許容条件となる。
【００３１】
図１から図４に示す各サイクルにおいて、各電磁弁１１〜１４および三方弁４の動作状態を図５の図表に示している。また、図１から図４において、各サイクルにおける冷媒が流れる経路は太字実線で示し、冷媒が流れない経路は破線で示している。
【００３２】
図１において、車両用空調装置１００は、アキュムレータ式冷凍サイクルであるヒートポンプサイクル１（以下、単にヒートポンプとも言う）を用いた装置であり、車室内に送風空気を導く空調ケース２０、この空調ケース２０内に空気を導入して車室内へ送る室内用ブロワ２１（空調用送風機）、および図６のように、エンジンＥＣＵ６０に接続されたエアコン電子制御装置（以下、エアコンＥＣＵ５０ともいう）を備える。
【００３３】
室内用ブロワ２１は、ブロワケース（図示せず）、ファン、ブロワモータよりなり、このブロワモータへの印加電圧に応じて、ブロワモータの回転速度が決定される。ブロワモータへの印加電圧は、上記エアコンＥＣＵ５０からの制御信号に基づいている。この結果、送風量がエアコンＥＣＵ５０により制御される。
【００３４】
室内用ブロワ２１のブロワケースの一方側には、空気を取り入れる空気取入口として、車室内空気（内気）を導入する内気導入口（図示せず）と、車室外空気（外気）を導入する外気導入口（図示せず）とが形成されるとともに、内気導入口と外気導入口との開口割合を調節する内外気切替手段を成す内外気切替ドア２５（図６）が設けられている。
【００３５】
室内用ブロワ２１よりも送風空気の下流側における空調ケース２０内の通風路には、上流側から下流側に進むにしたがい順に、図１の蒸発器８（冷却用熱交換器）、エアミックスドア２２、ヒータコア２３、凝縮器３（加熱用熱交換器）、ＰＴＣヒータ２４（電気式補助熱源）が配置されている。
【００３６】
空調ケース２０の他方側の下流端（図１の上方）は、車両のフロントウィンドウ（窓ガラス）の内表面に向かって送風空気を吐出するデフロスタ吹出口（図示せず）、乗員の上半身に向かって送風空気を吐出するフェイス吹出口（図示せず）、乗員足元に向かって送風空気を吐出するフット吹出口（図示せず）に接続されている。
【００３７】
蒸発器８は、室内用ブロワ２１直後の通路（通風路）全体を横断するように配置されており、室内用ブロワ２１から吹き出された空気全部が通過するようになっている。蒸発器８は、ＣＯＯＬサイクル運転時や除湿サイクル運転時において、内部を流れる冷媒の吸熱作用によって、送風空気を除湿したり冷却したりする冷却用熱交換器として機能する。
【００３８】
ヒータコア２３は、少なくともその伝熱部分が空調ケース２０内の温風側通路のみに位置するように蒸発器８よりも送風空気の下流側に配置されている。ヒータコア２３は、ＨＯＴサイクル運転時において、内部を流れるエンジン３０の冷却水の熱（水温）を利用して、周囲の空気を加熱する加熱用熱交換器として機能する。
【００３９】
凝縮器３は、少なくともその伝熱部分が、空調ケース２０内の温風側通路のみに位置して配置されており、ヒータコア２３よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。凝縮器３はＨＯＴ（暖房）サイクル運転時、除湿サイクル運転時およびＣＯＯＬサイクル運転時において内部を流れる冷媒の放熱作用によって温風側通路を流れる送風空気を加熱する熱交換器として機能する。
【００４０】
ＰＴＣ（positive temperature coefficient）ヒータ２４は、少なくともその伝熱部分が温風側通路のみに位置して設置されており、凝縮器３よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。ＰＴＣヒータ２４は、ＨＯＴサイクル運転やＣＯＯＬサイクル運転において、温風側通路を流れる送風空気を加熱する補助的な加熱手段である。ＰＴＣヒータ２４は、複数本の通電発熱素子部を備え、スイッチまたはリレーにて任意の本数の通電発熱素子部に通電されることによって発熱し、周囲の空気を暖めることができる。
【００４１】
この通電発熱素子部は、耐熱性を有する樹脂材料（例えば、６６ナイロンやポリブタジエンテレフタレート等）で成形された樹脂枠の中にＰＴＣ素子を嵌め込むことにより構成したものである。また、ＰＴＣヒータ２４は、さらに通電発熱素子部からの発熱を伝達する熱交換フィン部を有してもよい。
【００４２】
この熱交換フィン部は、アルミニウムの薄板を波形状に成形したコルゲートフィンと、このコルゲートフィンを一定の形状に保つとともにＰＴＣ素子や電極板との接触面積を確保するアルミニウムプレートとを有している。コルゲートフィンとアルミニウムプレートとは、ろう付により接合されている。
【００４３】
蒸発器８よりも下流側であってヒータコア２３や凝縮器３よりも上流側の通風路には、蒸発器８を通過した空気を、凝縮器３を通る空気と凝縮器３を迂回する空気とに分けたり、切り替えたりして、これらの空気の風量比を調整できるエアミックスドア２２が設けられている。
【００４４】
エアミックスドア２２は、アクチュエータ等によりそのドア本体位置を変化させることで、空調ケース２０内の二分された通路である温風側通路および冷風側通路のそれぞれの一部または全部を塞ぐことができる。そして、エアミックスドア２２による温風側通路の開度は、温風側通路の横断方向の開口が開放される割合のことであり、０から１００％の範囲で調整可能である。また、エアミックスドア２２による冷風側通路の開度は、冷風側通路の横断方向の開口が開放される割合のことであり、０から１００％の範囲で調整可能である。
【００４５】
ヒートポンプは、電動圧縮機２、凝縮器３、三方弁４、室外熱交換器５、第１膨張弁１０、第２膨張弁７、蒸発器８、アキュムレータ９、および各電磁弁１１〜１４を備える。このヒートポンプは、冷凍サイクル内を流れる冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ、ＣＯ２等）の状態変化を利用することにより、冷房用の蒸発器８と暖房用の凝縮器３によって冷房、暖房および除湿を行うことができる。また、蒸発器８と凝縮器３とは、室外熱交換器５に対して、室内熱交換器を構成する。
【００４６】
ＣＯＯＬサイクル運転時の冷媒は、図１の太字実線の経路を白抜き矢印の向きに流れる。このＣＯＯＬサイクルは、除湿能力が大きく、図１に示すように、冷媒を吸入して吐出する電動圧縮機２と、電動圧縮機２から吐出された冷媒が流入する凝縮器３と、ＣＯＯＬサイクル運転時に、凝縮器３から流入する冷媒が空気と熱交換して放熱する室外熱交換器５と、凝縮器３を流出した冷媒を室外熱交換器５に向かわせる三方弁４と、室外熱交換器５から蒸発器８への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１１と、電磁弁１１によって開放された流路を通ってきた冷媒を減圧する第２膨張弁７とを備える。
【００４７】
更に、ＣＯＯＬサイクルは、第２膨張弁７で減圧された冷媒が蒸発して送風空気を冷却する蒸発器８と、冷媒を気液分離するアキュムレータ９とを備え、これらを配管により環状に接続することにより形成されている。ＣＯＯＬサイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→室外熱交換器５→電磁弁１１→第２膨張弁７→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。
【００４８】
このようにＣＯＯＬサイクル運転経路は、三方弁４を室外熱交換器５側の流路と連通するように切り替えることによって、ＣＯＯＬサイクル運転時に、凝縮器３で送風空気と熱交換して冷却された冷媒が、第１膨張弁１０を通らないで室外熱交換器５に流入し、更に電磁弁１１によって開放された流路を通り、第２膨張弁７で減圧された後、蒸発器８に流入し、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される。
【００４９】
ＣＯＯＬサイクル運転では、凝縮器として機能する室外熱交換器５から、熱が室外に放出され、蒸発器８から熱が吸収される。このとき、凝縮器３も発熱しているが、エアミックスドア２２の位置制御で、車室内空気との熱交換量を少なくすることができる。また、電磁弁１１と第２膨張弁７との間の通路には、逆流防止用の逆止弁１５が設けられている。
【００５０】
次に、ヒートポンプのＨＯＴサイクル運転時の冷媒は、図２の太字実線の経路を黒塗り矢印の向きに流れる。ＨＯＴサイクルは、暖房性能が大であり、除湿能力無しの運転である。図２に示すように、ＨＯＴサイクルは、電動圧縮機２と、ＨＯＴサイクル運転時に電動圧縮機２から吐出された冷媒と空気とを熱交換させて空気を加熱する凝縮器３と、凝縮器３から流入した冷媒を減圧する減圧装置としての第１膨張弁１０と、第１膨張弁１０から室外熱交換器５への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１４と、第１膨張弁１０で減圧された冷媒を蒸発させる室外熱交換器５と、室外熱交換器５から電動圧縮機２への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１２と、アキュムレータ９と、を配管により環状に接続することにより形成されている。
【００５１】
ＨＯＴサイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１４→室外熱交換器５→電磁弁１２→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。また、電磁弁１２とアキュムレータ９との間の通路には、逆流防止用の逆止弁１６が設けられている。
【００５２】
なお、室外空気が極めて低いときは、ＨＯＴサイクルによる暖房は効量が悪いので、ＣＯＯＬサイクルにてエンジン３０を稼動させ、エンジン冷却水（温水）の温度を上げて、ヒータコア２３の熱で車室内が暖房される。
【００５３】
次に、第１の除湿（ＤＲＹ ＥＶＡ）サイクル運転時の冷媒は、図３の太字実線の経路を斜線太矢印の向きに流れる。ヒートポンプの第１の除湿サイクルは、暖房性能が小、除湿能力が中レベルの運転であり、例えば、操作パネル５１（図６）の操作等により、暖房能力が小レベルで車室内の除湿を行うときに選択されて実行される。
【００５４】
第１の除湿サイクルは、図３に示すように電動圧縮機２、凝縮器３、第１膨張弁１０、第１膨張弁１０から蒸発器８への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１３、第１膨張弁１０で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器８、およびアキュムレータ９を配管により環状に接続することにより形成されている。
【００５５】
第１の除湿サイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１３→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。この第１の除湿サイクル運転経路は、第１膨張弁１０で減圧された冷媒が室外熱交換器５に流入しないで蒸発器８に流入して送風空気を冷却した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路である。
【００５６】
次に、第２の除湿（ＤＲＹ ＡＬＬ）サイクル運転時の冷媒は、図４の太字実線の経路を斜線太矢印の向きに流れる。ヒートポンプの第２の除湿サイクルは、暖房性能が中レベル、除湿能力が小レベルの運転であり、例えば、操作パネル５１の操作等により、暖房能力が中レベルで車室内の除湿を行うときに選択されて実行される。
【００５７】
第２の除湿サイクルは、図４に示すように第１の除湿サイクル運転経路に加え、第１膨張弁１０と電磁弁１３の間で分岐した冷媒経路を有する。この分岐する冷媒経路は、第１膨張弁１０と電磁弁１３の間の通路から電磁弁１４、室外熱交換器５および電磁弁１２を通り、蒸発器８とアキュムレータ９の間の通路に合流するようになっている。
【００５８】
これにより、第２の除湿サイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１３→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２の経路と、第１膨張弁１０→室外熱交換器５→電磁弁１２→アキュムレータ９の経路とで構成される。
【００５９】
この第２の除湿サイクル運転経路は、第１膨張弁１０で減圧された冷媒が、室外熱交換器５に流入しないで蒸発器８に流入して送風空気を冷却した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路と、室外熱交換器５に流入して空気から吸熱した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路と、を有している。
【００６０】
電動圧縮機２は、内蔵された電動モータ２ａにより駆動され、回転数制御が可能であり、回転数に応じて冷媒吐出流量が可変である。電動圧縮機２はインバータ９０（図６）により周波数が調整された交流電圧が印加されてその電動モータ２ａの回転速度が制御される。インバータ９０は車載電池から直流電源の供給を受け、エアコンＥＣＵ５０により制御される。
【００６１】
室外熱交換器５は、エンジンコンパートメント等の車室外に配置されて、外気と冷媒との熱交換を行うもので、室外ファン６から強制的に送風を受けてＨＯＴサイクル運転時には蒸発器として機能し、ＣＯＯＬサイクル運転時には凝縮器として機能する。
【００６２】
第１膨張弁１０は固定絞り等の固定式膨張弁（例えばキャピラリチューブ）、定圧式膨張弁、機械式膨張弁等で構成される。第１膨張弁１０は、ＨＯＴサイクル運転時に室外熱交換器５へ供給される冷媒を減圧膨脹させる。
【００６３】
第２膨張弁７は感温筒を備え、蒸発器８出口の冷媒の蒸発状態が適度な過熱度をもつように出口冷媒温度をフィードバックし適切な弁開度によって冷媒流量を制御する温度作動方式を採用している。ＨＯＴサイクルおよび各除湿サイクルでは、第２膨張弁７で減圧された低圧冷媒を蒸発器８で吸熱して蒸発させ、蒸発器８を通過した冷媒をアキュムレータ９に流入させ、アキュムレータ９で蒸発器８の出口冷媒の気液を分離し、アキュムレータ９内のガス冷媒を電動圧縮機２に吸入させる。
【００６４】
蒸発器（エバポレータ）８は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器であり、ＣＯＯＬサイクル運転時に空調風を冷却する部材として機能する。この蒸発器８は、第２膨張弁７で減圧膨脹された低温低圧の冷媒と空気との熱交換を行うことにより、コア部を通過する空気を冷却する。
【００６５】
凝縮器３は、送風空気を加熱する加熱用熱交換器であり、空調ケース２０内で蒸発器８の下流（風下）に配設されて、電動圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒と空気との熱交換を行うことにより、コア部を通過する空気を加熱する。ウォータポンプ３１は、エンジン冷却水が循環する回路に設けられ、エンジン冷却水から成る温水をヒータコア２３に供給する。このヒータコア２３は、凝縮器３と共に送風空気を加熱する加熱器として機能する。
【００６６】
エアミックスドア２２は、蒸発器８からの冷風と凝縮器３等（加熱器）との暖風との混合割合を制御する。アキュムレータ９は、冷凍サイクル内の過剰冷媒を一時蓄えると共に、気相冷媒のみを送り出して、電動圧縮機２に液冷媒が吸い込まれるのを防止する。三方弁４、常開型の電磁弁１１、常閉型の電磁弁１２、常閉型の電磁弁１３、および常開型の電磁弁１４は、流路切替手段であり、これらの上記各サイクルにおける動作状態は図５に示すとおりである。
【００６７】
冷媒圧力センサ４０は、ヒートポンプの高圧側の流路に設けられ、凝縮器３よりも上流の冷媒の高圧圧力、すなわち電動圧縮機２の吐出圧力Ｐｒｅを検出する。また、冷媒吸入温度センサ４１は、室外熱交換器５の冷媒流れの下流側に設けられ、冷媒吸入温度を検出する。
【００６８】
図６のエアコンＥＣＵ５０は、車室内の空調運転を制御する制御手段であり、マイクロコンピュータと、車室内前面に設けられた操作パネル５１上の各種スイッチからの信号や、冷媒圧力センサ４０、冷媒吸入温度センサ４１、内気センサ４２、外気センサ（外気温検出手段）４３、日射センサ４４、入口温度センサ４５等からセンサ信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータに出力信号を送る出力回路と、を備えている。
【００６９】
マイクロコンピュータは、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、操作パネル５１等から送信された運転命令に基づいた演算に使用される各種プログラムを有している。
【００７０】
また、エアコンＥＣＵ５０は、上記の各サイクル運転時に、エアコン環境情報、エアコン運転条件情報および車両環境情報を受信してこれらを演算し、電動圧縮機２の設定容量を算出する。そして、エアコンＥＣＵ５０は、演算結果に基づいてインバータ９０に対して制御信号を出力し、インバータ９０によって電動圧縮機２の出力電力量が制御される。
【００７１】
このように乗員による操作パネル５１や携帯機５２の操作によって、空調装置の運転・停止等の操作信号および設定温度等がエアコンＥＣＵ５０に入力されて各種センサの検出信号が入力されると、エアコンＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ６０、ハイブリッドＥＣＵ７０、ナビゲーションＥＣＵ８０等と通信し、各種の演算結果に基づいて、電動圧縮機２、室内用ブロワ２１、室外ファン６、ＰＴＣヒータ２４、三方弁４、電磁弁１１〜１４、内外気切替ドア２５、吹出口切替ドア２６等の各機器の運転を制御する。ナビゲーションＥＣＵ８０は、たとえば自車の位置情報等をエアコンＥＣＵ５０に送信する。
【００７２】
図７は、上記実施形態におけるエアコン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。図７において、イグニッションスイッチが投入されてエアコンＥＣＵ５０に電源が供給されると制御がスタートする。以降の各ステップに係る処理は、エアコンＥＣＵ５０によって実行されるものである。
【００７３】
（プレ空調判定）
エアコンＥＣＵ５０は、上記の各種センサからの信号、操作パネル５１に設けられた各種操作部材からの信号、または遠隔操作可能な操作手段である携帯機５２からの信号等に基づいて、車室内を空調するように構成されている。車両が継続的に停止して乗員が搭乗していないときには、エアコンＥＣＵ５０は、上記携帯機５２からのプレ空調要求の有無、または予め設定されたプレ空調運転指令を監視している。
【００７４】
図７は、上記実施形態によるエアコンＥＣＵにおける全体制御を示すフローチャートである。この図７のステップＳ１では、携帯機５２からプレ空調要求があった場合、または予め送信入力された空調要求時刻に基づいてプレ空調を開始するタイミングとなった場合には、車両が停止状態であるか否かを判断するとともに、電源電力がプレ空調作動時の要求電力に対し大きいか否か判断する。車両が停止状態であり、電源電力がプレ空調要求電力より大きいことを確認したら、プレ空調の実施を許可するためにプレ空調フラグを立てる。
【００７５】
（初期化）
次に、ステップＳ２で図６のエアコンＥＣＵ５０内のＲＡＭ等に記憶されている各パラメータ等を初期化（イニシャライズ）する。
【００７６】
（スイッチ信号読み込み）
次に、ステップＳ３で操作パネル５１等からのスイッチ信号等を読み込む。
【００７７】
（センサ信号読み込み）
次に、ステップＳ４で上記の各種センサからの信号を読み込む。
【００７８】
（ＴＡＯ算出・目標エバポレータ温度演算）
次に、ステップＳ５で、ＲＯＭに記憶された下記の数式１を用いて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
【００７９】
（数式１）ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
ここで、Ｔｓｅｔは、温度設定スイッチにて設定された設定温度、Ｔｒは内気センサ４２にて検出された内気温度、Ｔａｍは外気センサ４３にて検出された外気温度、Ｔｓは日射センサ４４にて検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ，Ｋｒ，ＫａｍおよびＫｓは各ゲインであり、Ｃは全体にかかる補正用の定数である。そして、このＴＡＯおよび上記各種センサからの信号により、エアミックスドア２２のアクチュエータの制御値およびウォータポンプ３１の回転数の制御値等を算出する。
【００８０】
また、このステップＳ５では、図８に記載したサブルーチン制御を実行し、目標エバポレータ温度を演算する。図８は、図７のステップＳ５における目標エバポレータ温度を演算する一部フローチャートである。
【００８１】
図８において、ステップＳ８１において、走行パワーモードか否かを判定する。走行パワーモードの場合、ステップＳ８２において、目標吹出温度ＴＡＯに応じて３〜１１℃の間で目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯを、マップを用いて決定する。
【００８２】
走行パワーモード以外の場合、ステップＳ８３において、目標吹出温度ＴＡＯに応じて、２〜７℃の間で目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯをマップを用いて決定する。このように、走行パワーモード選択時、目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯを高くすることで、冷却用熱交換器温度を維持するのに必要な冷媒量が減少し、電動圧縮機２の稼働量も減少するので、車両用空調装置１００全体の消費電力が少なくなり、電池の放電電流が減少し、その結果、電池温度が低下する。これにより、電池の能力がアップすると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが可能になる。
【００８３】
（サイクル・ＰＴＣ選択）
次に、図７のステップＳ６で、サイクルとＰＴＣヒータ選択との処理を行う。図９は、図７のサイクル・ＰＴＣ選択処理を示すフローチャートである。図９において、ステップＳ９０１において、プレ空調か否かを判定する。プレ空調の場合は、ステップＳ９０２にて外気温が−３℃より低いか否かを判定する。
【００８４】
外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプの効量が悪くなり、かつ、着霜しやすくなるので、ステップＳ９０３にてＰＴＣヒータに通電することによるプレ空調を行う。外気温が−３℃より低くない場合は、ステップＳ９０４にて、自動選択されている吹出口モードがフェイス（ＦＡＣＥ）か否かを判定する。
【００８５】
自動選択されている吹出口モードがフェイスの場合は、ＨＯＴサイクルによる暖房の必要が無いと判断して、ステップＳ９０５にてＣＯＯＬサイクルでのプレ空調を行う。吹出口モードがフェイスでない場合は、ステップＳ９０６にて、ＨＯＴサイクルでのプレ空調を行う。
【００８６】
ステップＳ９０１において、プレ空調か否かを判定して、プレ空調ではないと判定された場合は、ステップＳ９０７にて、外気温が−３℃より低いか否かを判定する。−３℃より低い場合は、ヒートポンプの効率が悪くなり、かつ着霜しやすくなるので、ステップＳ９０８にて、ＣＯＯＬサイクルによる空調を行い、エンジン３０を稼動（エンジンＯＮ）させる。
【００８７】
ステップＳ９０７にて、外気温が−３℃より低いか否かを判定した結果、外気温が−３℃より低くない場合は、ステップＳ９０９にて、吹出口モードがフェイスか否かを判定する。フェイスの場合は、ＨＯＴサイクルの必要が無いと判断して、ステップＳ９１０にてＣＯＯＬサイクルの空調を行う。ステップＳ９０９にて、吹出口モードがフェイスか否かを判定した結果、フェイスでない場合は、ステップＳ９１１にて、ＨＯＴサイクルの空調を行う。
【００８８】
以上のように、たとえばプレ空調フラグが立っており、外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプによる暖房の効率が悪くなり、かつ室外熱交換器５に着霜しやすくなるため、ＰＴＣヒータ２４によるプレ空調を実施するため、ＰＴＣヒータ２４に通電する。
【００８９】
また、外気温が−３℃以上の場合は、自動運転での吹出口モードがフェイスモードの場合には、ヒートポンプによる暖房の必要なしと判断して、ＣＯＯＬサイクルによるプレ空調を実施する。外気温が−３℃以上であり、フェイスモード以外の場合には、ＨＯＴサイクルによる暖房のプレ空調を実施する。
【００９０】
プレ空調フラグが立っておらず、プレ空調でなく、外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプによる暖房の効率が悪くなり、かつ、室外熱交換器５に着霜しやすくなるため、ＣＯＯＬサイクルによる空調を実施する。なお、このときは、エンジン３０を稼動し、温水およびヒータコア２３の温度を上昇させるようにする。なお、図１〜図４に示した各サイクルの選定は、操作パネル５１を介して、マニュアル操作でも行うことができる。
【００９１】
（ブロワ電圧決定）
次に、図７に示すステップＳ７において、ＲＯＭに記憶されたマップを用いて目標吹出温度ＴＡＯに対応するブロワ電圧（室内用ブロワ２１のブロワモータに印加する電圧）を決定する。このステップＳ７は、具体的には図１０に基づいて実行される。図１０は、図７のステップＳ７におけるブロワ電圧決定処理を示すフローチャートである。
【００９２】
図１０に示すように、ステップＳ１００１において、ブロワ制御がオートか否かを判定する。オートの場合、ステップＳ１００２にて、ベースとなる仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を算出する。この場合、走行パワーモードにおいては、走行パワーモード以外のときに比べて、低いブロワレベルを演算して決定する。
【００９３】
走行パワーモードを選択しているときは、ブロワ風量を規制することで、ブロワモータ消費電力が少なくなると共に、風量が減ることにより冷却用熱交換器８の温度上昇も遅くなるので、電動圧縮機２の仕事量も減少する。これにより、車両用空調装置１００全体の消費電力が少なくなり、電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが可能になる。
【００９４】
次に、ステップＳ１００３において、ヒータコア２３の水温およびＰＴＣヒータ２４の作動本数に応じて、ウオームアップ風量ｆ（ＴＷ）を算出する。更に、ステップＳ１００４にて、吹出口がフット（ＦＯＯＴ）、バイレベル（Ｂ／Ｌ）、フットデフ（Ｆ／Ｄ）のいずれかであるか否かを判定する。いずれかであるときは、ステップＳ１００５に進み、いずれでもないときは、ステップＳ１００６に進む。
【００９５】
ステップＳ１００５では、ブロワレベルを、その時のｆ（ＴＡＯ）の最小値とｆ（ＴＷ）とを比較し、そのうちの大きい方をブロワレベルとして決定する。次に、ステップＳ１００７では、決定されたブロワレベルをブロワ電圧に変換する。一方、ステップＳ１００６では、ブロワレベルを、ｆ（ＴＡＯ）で決定し、次に、ステップＳ１００８では決定されたブロワレベルをブロワ電圧に変換する。
【００９６】
ステップＳ１００１でブロワ風量の制御がオートでないと判定されたときは、ステップＳ１００９でＬｏからＨｉまでのマニュアル操作で、指定されたブロワレベルに従って４ボルトから１２ボルトの電圧をブロワモータに印加する。
【００９７】
（吸込口モード決定）
次に、図７のステップＳ８で、ＲＯＭに記憶されたマップから、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吸込口モードを決定する。具体的には、周知のように、目標吹出温度ＴＡＯが高いときには、内気循環モードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低いときには、外気導入モードが選択される。
【００９８】
（吹出口モード決定）
次に、図７のステップＳ９で、ＲＯＭに記憶されたマップから、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吹出口モードを周知のように決定する。目標吹出温度ＴＡＯが高いときには、フットモード（ＦＯＯＴ）が選択され、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴ってバイレベルモード（Ｂ／Ｌ）、さらにはフェイスモード（ＦＡＣＥ）の順に選択され、本制御を終了する。
【００９９】
（電動圧縮機回転数等決定）
次に、図７のステップＳ１０で電動圧縮機回転数等の決定処理を実行する。ステップＳ１０は、具体的には図１１に基づいて決定される。図１１は、図７の電動圧縮機回転数等の決定処理を示すフローチャートである。図１１において、ステップＳ１１０１において、ＣＯＯＬサイクル時にフロストを防止するための圧縮機回転数変化量ΔｆＣを演算する。まず、エアコンＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０１において、各種センサの検出信号を用いて算出した目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯと、実際の蒸発器温度ＴＥ（図示しない蒸発器温度センサによって検出された温度）との温度偏差Ｅｎを以下の数式２を用いて演算する。
【０１００】
（数式２） Ｅｎ＝ＴＥＯ−ＴＥ
さらに、以下の数式３を用いて偏差変化量ＥＤＯＴを演算する。
【０１０１】
（数式３） ＥＤＯＴ＝Ｅｎ−Ｅｎ−１
ここで、Ｅｎは、１秒に１回更新されるため、Ｅｎ−１は、Ｅｎに対して１秒前の値となる。
【０１０２】
さらに、エアコンＥＣＵ５０は、算出したＥｎ及びＥＤＯＴと、図１１のステップＳ１１０１に示すマップとを用いて、１秒前の電動モータ２ａの「ＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣを算出する。このＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＣＯＯＬサイクル時の熱交換器のフロスト防止に貢献する値である。
【０１０３】
図１１に示すマップは、偏差Ｅｎと偏差変化量ＥＤＯＴとの関係を示すマップであり、予めＲＯＭに記憶されている。なお、この温度偏差Ｅｎ及び偏差変化量ＥＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数およびルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１０４】
次に、ステップＳ１１０２において、同様に、ＨＯＴサイクル時に異常高圧を防止するための圧縮機回転数変化量ΔｆＨを演算する。このステップＳ１１０２では、目標圧力ＰＤＯ、高圧圧力Ｐｒｅ（Ｐｒｅは冷媒圧力センサ４０（図１、図６）にて測定した高圧圧力）、偏差Ｐｎ、偏差変化量ＰＤＯＴを用いて、電動圧縮機２の圧縮機回転数変化量ΔｆＨを以下のように求める。
【０１０５】
ヒートポンプによるＨＯＴサイクル運転時において、図１１のステップＳ１１０２において、先に求められた目標吹出温度ＴＡＯを、冷凍サイクルの高圧側を流れる冷媒の目標圧力ＰＤＯ（以下、単にＰＤＯともいう）に変換する。この変換は、周知の方法を用いればよく、目標吹出温度ＴＡＯを変換用マップでＰＤＯに変換してもよい。
【０１０６】
また、目標吹出温度ＴＡＯと、室内用ブロワ２１の風量Ｖによって異なる温度効率φと、凝縮器３の吸入側空気温度とから飽和冷媒温度Ｔｃを求め、この飽和冷媒温度Ｔｃと飽和圧力Ｐｃ（凝縮器３の凝縮圧力）との関係に基づいて、上記飽和冷媒温度Ｔｃに対応する飽和圧力Ｐｃを求めて、この飽和圧力Ｐｃを目標圧力ＰＤＯとしてもよい。
【０１０７】
次に、目標圧力ＰＤＯと、冷媒圧力センサ４０にて検出された高圧圧力Ｐｒｅとの圧力偏差Ｐｎを下記数式４によって算出する。
【０１０８】
（数式４） Ｐｎ＝ＰＤＯ−Ｐｒｅ
また、偏差変化量ＰＤＯＴを下記数式５によって算出する。
【０１０９】
（数式５） ＰＤＯＴ＝Ｐｎ−Ｐｎ−１
なお、Ｐｎ−１は、偏差Ｐｎの先回の値である。また、ｎは自然数である。
【０１１０】
図１１のステップＳ１１０２には、圧力偏差Ｐｎと、偏差変化量ＰＤＯＴと、圧縮機回転数変化量ΔｆＨとの関係を示すマップを記載している。次に、このＰｎとＰＤＯＴと、エアコンＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶された図１１に示すマップとを用いて、１秒前の電動圧縮機回転数ｆｎ−１に対して増減する圧縮機回転数変化量ΔｆＨを求める。
【０１１１】
なお、この圧力偏差Ｐｎおよび偏差変化量ＰＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＨは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数及び所定のルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１１２】
更に、ステップＳ１１０３において、走行パワーモードか否かを判定する。走行パワーモード中の場合、ステップＳ１１０４に進み、最大消費電力ｆ（走行）Ｗを４０００ワットに決定する。走行パワーモード中でない場合、ステップＳ１１０５に進み、最大消費電力ｆ（走行）Ｗを６０００ワットに決定する。
【０１１３】
次に、ステップＳ１１０６において、電動圧縮機２の使用許可電力と実際の電動圧縮機消費電力との差のワット数から、圧縮機回転数変化量ｒｐｍ（ΔｆＰＯＷＥＲ）を、マップを用いて演算する。この場合、使用許可電力は、最大消費電力ｆ（走行）Ｗから電動ファン消費電力とブロワ消費電力とを差し引いて求められる。
【０１１４】
使用許可電力と圧縮機消費電力との差が大きい時は、圧縮機回転数変化量ΔｆＰＯＷＥＲを大きくする。また、電動圧縮機２の使用可能電力と、電動圧縮機２の実際の消費電力がおおよそ等しい時は、電動圧縮機２の圧縮機回転数変化量ΔｆＰＯＷＥＲを下げるよう制御する。
【０１１５】
以上のように、走行パワーモード選択時は、ステップＳ１１０４において、車両用空調装置１００の最大消費電力を規制することで、電池の放電電流が低下して電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、電池電力に余裕ができ、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【０１１６】
次に、図１１のステップＳ１１０７にて、ＣＯＯＬサイクルか否かを判定する。ＣＯＯＬサイクルの場合、ステップＳ１１０８にて、圧縮機回転数変化量ΔｆＰＯＷＥＲとΔｆＣとのうち小さい方を選択することで、使用許可電力超過防止とフロスト防止を両立できる。ＣＯＯＬサイクルでない場合は、ステップＳ１１０９にて、ΔｆＰＯＷＥＲとΔｆＨとのうちいずれか小さい方を選択することで、使用許可電力超過防止と異常高圧防止とを両立できる。
【０１１７】
（各弁ＯＮ／ＯＦＦ決定）
次に、図７のステップＳ１１において、所定の各サイクルで制御が実行できるよう、サイクル中の三方弁４および電磁弁１１〜１４のＯＮまたはＯＦＦ作動について決定する。この制御では、図５に示した各サイクルに対応する各弁の動作状態となるように、各弁の作動をオン、オフする出力信号を決定する。
【０１１８】
（制御信号出力）
次に、図７のステップＳ１２において、上記各ステップＳ１〜Ｓ１１で算出または決定された各制御状態が得られるように、エンジンＥＣＵ６０、インバータ９０、ＰＴＣヒータ２４、各種アクチュエータ、三方弁４および電磁弁１１〜１４等に対して制御信号を出力する。そして、図７のステップＳ１３において所定時間の経過を待って、ステップＳ３に戻り、継続して各ステップが実行される。
【０１１９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態における援用する図７の電動圧縮機回転数等の決定処理（ステップＳ１０）を示すフローチャートである。
【０１２０】
各種センサの検出信号を用いて算出した目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯと、実際の冷却用熱交換器温度ＴＥ（図示しない蒸発器温度センサ４４によって検出される温度）との温度偏差Ｅｎを上記数式２を用いて演算する。さらに、上記の数式３を用いて偏差変化量ＥＤＯＴを演算する。
【０１２１】
さらに、エアコンＥＣＵ５０は、算出したＥｎ及びＥＤＯＴと、図１２のステップＳ１２０１に示すマップとを用いて、１秒前の電動モータ２ａの「ＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣ」を算出する。このＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＣＯＯＬサイクル時の熱交換器のフロスト防止に貢献する値である。
【０１２２】
図１２のステップＳ１２０１に示すマップは、偏差Ｅｎと偏差変化量ＥＤＯＴとの関係を示すマップであり、予めＲＯＭに記憶されている。なお、この温度偏差Ｅｎ及び偏差変化量ＥＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数およびルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１２３】
次に、ステップＳ１２０２では、目標圧力ＰＤＯ、高圧圧力Ｐｒｅ（Ｐｒｅは冷媒圧力センサ４０にて測定した高圧圧力）、偏差Ｐｎ、偏差変化量ＰＤＯＴを用いて、電動圧縮機２の圧縮機回転数変化量ＰＤＯＴを後述のように求める。
【０１２４】
以下、圧縮機回転数変化量ＰＤＯＴの求め方を詳述する。ヒートポンプによるＨＯＴサイクル運転時において、先に求められた目標吹出温度ＴＡＯを、ＣＯＯＬサイクルの高圧側を流れる冷媒の目標圧力ＰＤＯ（以下、単にＰＤＯともいう）に変換する。この変換は、周知の方法を用いればよく、目標吹出温度ＴＡＯを変換用マップでＰＤＯに変換してもよい。
【０１２５】
また、前述したように、目標吹出温度ＴＡＯと、室内用ブロワ２１の風量Ｖによって飽和圧力Ｐｃを求めて、この飽和圧力Ｐｃを目標圧力ＰＤＯとしてもよい。次に、目標圧力ＰＤＯと、冷媒圧力センサ４０にて検出された高圧圧力Ｐｒｅとの圧力偏差Ｐｎを上記数式４によって算出する。また、偏差変化量ＰＤＯＴを上記数式５によって算出する。
【０１２６】
図１２のステップＳ１２０２に示したマップは、圧力偏差Ｐｎと、偏差変化量ＰＤＯＴと、圧縮機回転数変化量ΔｆＨとの関係を示す。次に、このＰｎとＰＤＯＴと、エアコンＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されたステップＳ１２０２に示すマップとを用いて、１秒前の電動圧縮機回転数ｆｎ−１に対して増減する圧縮機回転数変化量ΔｆＨを求める。
【０１２７】
なお、この圧力偏差Ｐｎ及び偏差変化量ＰＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＨは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数及び所定のルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１２８】
更に、ステップＳ１２０３において、走行パワーモードか否かを判定する。走行パワーモード中の場合、ステップＳ１２０４に進み、電力制限するための最大回転数ｆ（走行）ｒｐｍを７０００ｒｐｍに決定する。走行パワーモード中でない場合、ステップＳ１２０５に進み、最大回転数ｆ（走行）ｒｐｍを１００００ｒｐｍに決定する。
【０１２９】
次に、ステップＳ１２０６にて、ＣＯＯＬサイクルか否かを判定する。ＣＯＯＬサイクルの場合、ステップＳ１２０７にて（Δｆ）をΔｆＣに設定する。ＣＯＯＬサイクルでない場合は、ステップＳ１２０８にて、（Δｆ）をΔｆＨに設定する。そして、ステップＳ１２０９では、前回の電動圧縮機回転数に（Δｆ）を加えた値とｆ（走行）ｒｐｍとを比較し、小さいほうを今回の電動圧縮機回転数とする。
【０１３０】
このように、この第２実施形態においては、ステップＳ１２０３において、走行パワーモードか否かを判定して、走行パワーモードの場合、ステップＳ１２０４で回転数制限するための最大回転数を走行パワーモードでない時よりも低い回転数に設定している。
【０１３１】
また、ステップＳ１２０６にて、ＣＯＯＬサイクルの場合、ステップＳ１２０７でΔｆＣを選択することで、フロストを防止できる。ＣＯＯＬサイクルでない場合は、ステップＳ１２０８にて、ΔｆＨを選択することで異常高圧を防止できる。
【０１３２】
そして、ステップＳ１２０９にて、今回の圧縮機回転数を演算する。前回の圧縮機回転数に対して今回の変化量（Δｆ）を足しこむが、この時、最大回転数ｆ（走行）ｒｐｍを超えないように設定される。これにより、走行パワーモード選択時、電動圧縮機２の最大回転数を低くすることで、電動圧縮機２の仕事量が減少するので、消費電力が少なくなり、電池温度が低下する。また、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが可能になる。
【０１３３】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。例えば、前述の第１実施形態では、ハイブリッド自動車に本発明を適用しているが、ハイブリッド自動車に限るものではなく、電気自動車であってもよい。
【０１３４】
また、前述の第１実施形態では、電気式補助熱源としてＰＴＣヒータ２４を採用しているが、これに限定するものではない。電気式補助熱源は、通電されることにより、発熱体等から発熱して周囲の空気や物体を加熱できれば他の装置でもよい。
【０１３５】
また、ヒートポンプサイクルの車両用空調装置を実施形態にて示したが、本発明は、暖房を専ら、ヒータコアでエンジン冷却水温を使用して行い、かつ高圧、かつ液体の冷媒を車内にあるエキスパンションバルブで減圧して気化を開始させた状態で空調ケース内のエバポレータへ導き、気化した冷媒を電動圧縮機で圧縮して、空調ケース外部のコンデンサへ送るクーラサイクル（エアコンサイクル等とも呼ばれる）を使用した車両用空調装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１３６】
２ 電動圧縮機
３ 凝縮器（加熱用熱交換器）
５ 室外熱交換器
８ 蒸発器（冷却用熱交換器）
２０ 空調ケース
２１ 室内用ブロワ
２３ ヒータコア（加熱用熱交換器）
２４ ＰＴＣヒータ（電気式補助熱源）
２５ 内外気切替手段を成す内外気切替ドア
３０ エンジン
５０ エアコンＥＣＵ（制御手段）
６０ エンジン用電子制御装置（エンジンＥＣＵ）
７０ ハイブリッドＥＣＵ
１００ 車両用空調装置
Ｅｎ 偏差
ＥＤＯＴ 偏差変化量
ｆ（走行）Ｗ 最大消費電力
ｆ（走行）ｒｐｍ 最大回転数
ΔｆＣ、ΔｆＨ 圧縮機回転数変化量
ΔｆＰＯＷＥＲ 圧縮機回転数変化量
ＰＤＯ 目標圧力
ＰＤＯＴ 偏差変化量
Ｐｎ 偏差
Ｐｒｅ 高圧圧力
Ｓ８１、Ｓ１００１、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３ 走行パワーモード判定手段
Ｓ８２ 目標冷却用熱交換器温度を高くする手段
Ｓ８２、Ｓ１００１、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４ 車両用空調装置で消費する電力を抑制する手段
Ｓ１００１ 空調風の風量を少なくする手段
Ｓ１１０４ 最大消費電力を低く設定する手段
Ｓ１２０４ 最大回転数を低く設定する手段
ＴＥＯ 目標冷却用熱交換器温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電力を消費する車両用空調装置で空調され、駆動輪を電池の電力で回転する走行用モータで駆動またはアシストされる車両の車両制御システムに関するものである。特に、走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードが選択可能な車両制御システムに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の、複数の走行モードから選択された走行モードに従って走行する車両の制御装置は、触媒装置の暖機中に排出される規制対象成分を改善することができるようにするために、触媒装置が暖気中であると判断した場合、複数の走行モードの一つである走行パワーモードによる走行を禁止している。これにより、エンジンからの排気が増加しないので、触媒装置の触媒により十分に処理されずに排出される規制対象成分を改善することができている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６３８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、走行パワーモードを選択した場合は、走行ノーマルモードに比べて、所定のアクセル操作量に対して得られる走行用モータの出力が高くなり、その分、電池電力を多く消費する。また、電池は電池の温度が高いと、消費できる電池電力が少なくなることが知られている。また、電池から大きな電流が流れると、電池自体の発熱も多くなる。
【０００５】
このような状況において、車両内の車両用空調装置を含む電気負荷の消費電力が大きいときには、走行パワーモードによる走行を行っていても、走行パワーモードが解除されてしまうことがあるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、走行パワーモードを選択しているときに、できるだけ走行パワーモードを維持することが可能になる車両制御システムを提供することにある。
【０００７】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、車室内が電池の電力を消費する車両用空調装置（１００）で空調され、駆動輪が電池の電力で回転する走行用モータで駆動またはアシストされる車両の車両制御システムであって、走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードが選択されたことを判定する走行パワーモード判定手段（Ｓ８１、Ｓ１００２、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３）と、走行パワーモード判定手段が走行パワーモードであることを判定した時、走行パワーモードでない時に比べて、車両用空調装置（１００）で消費する電力を抑制する手段（Ｓ８２、Ｓ１００２、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４）と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、車両用空調装置における消費電力を規制することで、電池電流が少なくなり電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、駆動輪の走行パワーモードでの駆動を維持することが容易になる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、走行パワーモードであることを判定したときに、車両用空調装置（１００）の空調風の風量を少なくする手段（Ｓ１００２）を備えたことを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、空調風の風量を少なくすることで、車両用空調装置全体の消費電力が少なくなり、電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、車両用空調装置（１００）は、室内用ブロワ（２１）で発生したブロワ風を冷却用熱交換器（８）で冷却して空調風とし、冷却用熱交換器（８）の内部を電動圧縮機（２）で加圧された冷媒が流れることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、ブロワ風量を規制することで、室内用ブロワ消費電力が少なくなると共に、冷却用熱交換器の温度上昇も遅くなるので、電動圧縮機の仕事量が減少して車両用空調装置全体の消費電力も少なくなる。その結果、電池電流が少なくなって電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、車両用空調装置（１００）は設定された目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）に基づいて冷却用熱交換器（８）の温度を制御し、走行パワーモードであることを判定した時、走行パワーモードでない時に比べて、目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）を高くする手段（Ｓ８２）を有することを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、冷却用熱交換器の目標冷却用熱交換器温度を高くすることで、冷却用熱交換器の温度を維持するのに必要な冷媒量が減少し、電動圧縮機の仕事量も減少する。従って、車両用空調装置全体の消費電力が少なくなり、電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下する。よって、電池電力を大きく消費する走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、走行パワーモードと判定された時、前記走行パワーモードでない時に比べて、電動圧縮機（２）の最大消費電力（ｆ（走行）Ｗ）を低く設定する手段（Ｓ１１０４）を備えたことを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、電動圧縮機の最大消費電力を低くすることで、電動圧縮機の最大消費電力が抑制されるので、電動圧縮機の消費電力が少なくなる。その結果、電池電流が減少して電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、走行パワーモードと判定された時、走行パワーモードでない時に比べて、電動圧縮機（２）の最大回転数（ｆ（走行）ｒｐｍ）を低く設定する手段（Ｓ１２０４）を備えたことを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、走行パワーモード判定時、電動圧縮機の最大回転数を低くすることで、電動圧縮機の回転数が抑制されるので、電動圧縮機の消費電力が少なくなり、電池電流が減少して電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下する。その結果、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【００２０】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に用いる車両用空調装置のＣＯＯＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図２】上記実施形態におけるＨＯＴサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図３】上記実施形態におけるＤＲＹ ＥＶＡサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図４】上記実施形態におけるＤＲＹ ＡＬＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。
【図５】上記実施形態における各サイクルにおいて、各電磁弁および三方弁の動作状態を示す図表である。
【図６】上記実施形態におけるエアコンＥＣＵへの接続を示すブロック構成図である。
【図７】上記実施形態におけるエアコン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。
【図８】上記実施形態における図７のＴＡＯ算出・目標エバポレータ温度演算処理における目標エバポレータ温度を演算する一部フローチャートである。
【図９】上記実施形態における図７のサイクル・ＰＴＣ選択処理を示すフローチャートである。
【図１０】上記実施形態における図７のブロワ電圧決定処理を示すフローチャートである。
【図１１】上記実施形態における図７の圧縮機回転数等の決定処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態における図７の圧縮機回転数等の決定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００２３】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図１１を用いて詳細に説明する。第１実施形態は、蒸気圧縮式冷凍機をハイブリッド車両用の空調装置に適用したものである。図１は、本発明の第１実施形態に用いる車両用空調装置のＣＯＯＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図２は、上記実施形態におけるＨＯＴサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図３は、上記実施形態におけるＤＲＹ ＥＶＡサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図４は、上記実施形態におけるＤＲＹ ＡＬＬサイクル時の冷媒の流れを説明する模式図である。図５は、上記各サイクルにおいて、各電磁弁および三方弁の動作状態を示す図表である。図６は、上記実施形態におけるエアコンＥＣＵへの接続を示すブロック構成図である。
【００２５】
ハイブリッド車両は、ガソリン等の液体燃料を爆発燃焼させて動力を発生させる走行用内燃機関をなすエンジン３０（図１）、走行補助用電動機機能および発電機機能を備える図示しない走行補助用の電動発電機、エンジン３０への燃料供給量や点火時期等を制御するエンジン用電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵ６０（図６）ともいう）、電動発電機やエンジンＥＣＵ６０等に電力を供給する図示しない電池、電動発電機の制御および無断変速機等の制御を行うと共にエンジンＥＣＵ６０に制御信号を出力するハイブリッド電子制御装置（以下、ハイブリッドＥＣＵ７０（図６）ともいう）を備えている。
【００２６】
したがってハイブリッド車両は、走行するための駆動源としてエンジン３０と電動発電機とを有する。ハイブリッドＥＣＵ７０は、電動発電機およびエンジン３０のいずれの駆動力を駆動輪に伝達するかの駆動切替えを制御する機能、および電池（車載用蓄電装置）の充放電を制御する機能を備えている。
【００２７】
また電池は、車載用蓄電装置であって、車室内空調、走行等によって消費した電力を充電するための充電装置を備えており、例えばニッケル水素蓄電池、リチウムイオン電池等が用いられる。この充電装置は、電力供給源としての電気スタンドや商業用電源（家庭用電源）に接続されるコンセントを備えており、このコンセントに電源供給源を接続することにより、電池の充電を行うこともできる。
【００２８】
具体的には、第１実施形態の車両制御システムは、以下のような制御を行う。
（１）車両が停止しているときは、基本的にエンジン３０を停止させる。
（２）走行中は、減速時を除き、エンジン３０で発生した駆動力を駆動輪に伝達する。なお、減速時は、エンジン３０を停止させて電動発電機にて発電して電池に充電する（電気走行モード）。
（３）発進時、加速時、登坂時および高速走行時等の走行負荷が大きいときには、電動発電機を電動モータとして機能させて、エンジン３０で発生した駆動力に加えて、電動発電機に発生した駆動力を駆動輪に伝達する（ハイブリッド走行モード）。
（４）電池の充電残量が充電開始目標値以下になったときには、エンジン３０の動力を電動発電機に伝達して電動発電機を発電機として作動させて電池の充電を行う。
（５）車両が停止しているときに電池の充電残量が充電開始目標値以下になったときには、エンジンＥＣＵ６０に対してエンジン３０を始動する指令を発するとともに、エンジン３０の動力を電動発電機に伝達する。
【００２９】
車両用空調装置１００は、乗員の乗車前に行われる車室内空調運転（以下、乗車前空調運転またはプレ空調運転という）が実施可能な空調装置である。車両のユーザーが、乗車前空調運転を行いたいときに携帯する携帯機５２（図６）を操作すると、エアコンＥＣＵ５０は、携帯機５２から送信される乗車前空調運転の命令信号を受信し、所定のプログラムによる演算を行って乗車前空調運転を実行するものである。
【００３０】
ユーザーは、車両に乗車しようとする前に車室内の空調環境を快適にしておくために、携帯機５２を操作して、車両の空調装置に対して乗車前空調運転の指令を送信する。この乗車前空調運転は、原則として、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態であること、あるいはエアコンＥＣＵ５０に対して乗員が乗車している信号が送信されていないことが許容条件となる。
【００３１】
図１から図４に示す各サイクルにおいて、各電磁弁１１〜１４および三方弁４の動作状態を図５の図表に示している。また、図１から図４において、各サイクルにおける冷媒が流れる経路は太字実線で示し、冷媒が流れない経路は破線で示している。
【００３２】
図１において、車両用空調装置１００は、アキュムレータ式冷凍サイクルであるヒートポンプサイクル１（以下、単にヒートポンプとも言う）を用いた装置であり、車室内に送風空気を導く空調ケース２０、この空調ケース２０内に空気を導入して車室内へ送る室内用ブロワ２１（空調用送風機）、および図６のように、エンジンＥＣＵ６０に接続されたエアコン電子制御装置（以下、エアコンＥＣＵ５０ともいう）を備える。
【００３３】
室内用ブロワ２１は、ブロワケース（図示せず）、ファン、ブロワモータよりなり、このブロワモータへの印加電圧に応じて、ブロワモータの回転速度が決定される。ブロワモータへの印加電圧は、上記エアコンＥＣＵ５０からの制御信号に基づいている。この結果、送風量がエアコンＥＣＵ５０により制御される。
【００３４】
室内用ブロワ２１のブロワケースの一方側には、空気を取り入れる空気取入口として、車室内空気（内気）を導入する内気導入口（図示せず）と、車室外空気（外気）を導入する外気導入口（図示せず）とが形成されるとともに、内気導入口と外気導入口との開口割合を調節する内外気切替手段を成す内外気切替ドア２５（図６）が設けられている。
【００３５】
室内用ブロワ２１よりも送風空気の下流側における空調ケース２０内の通風路には、上流側から下流側に進むにしたがい順に、図１の蒸発器８（冷却用熱交換器）、エアミックスドア２２、ヒータコア２３、凝縮器３（加熱用熱交換器）、ＰＴＣヒータ２４（電気式補助熱源）が配置されている。
【００３６】
空調ケース２０の他方側の下流端（図１の上方）は、車両のフロントウィンドウ（窓ガラス）の内表面に向かって送風空気を吐出するデフロスタ吹出口（図示せず）、乗員の上半身に向かって送風空気を吐出するフェイス吹出口（図示せず）、乗員足元に向かって送風空気を吐出するフット吹出口（図示せず）に接続されている。
【００３７】
蒸発器８は、室内用ブロワ２１直後の通路（通風路）全体を横断するように配置されており、室内用ブロワ２１から吹き出された空気全部が通過するようになっている。蒸発器８は、ＣＯＯＬサイクル運転時や除湿サイクル運転時において、内部を流れる冷媒の吸熱作用によって、送風空気を除湿したり冷却したりする冷却用熱交換器として機能する。
【００３８】
ヒータコア２３は、少なくともその伝熱部分が空調ケース２０内の温風側通路のみに位置するように蒸発器８よりも送風空気の下流側に配置されている。ヒータコア２３は、ＨＯＴサイクル運転時において、内部を流れるエンジン３０の冷却水の熱（水温）を利用して、周囲の空気を加熱する加熱用熱交換器として機能する。
【００３９】
凝縮器３は、少なくともその伝熱部分が、空調ケース２０内の温風側通路のみに位置して配置されており、ヒータコア２３よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。凝縮器３はＨＯＴ（暖房）サイクル運転時、除湿サイクル運転時およびＣＯＯＬサイクル運転時において内部を流れる冷媒の放熱作用によって温風側通路を流れる送風空気を加熱する熱交換器として機能する。
【００４０】
ＰＴＣ（positive temperature coefficient）ヒータ２４は、少なくともその伝熱部分が温風側通路のみに位置して設置されており、凝縮器３よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。ＰＴＣヒータ２４は、ＨＯＴサイクル運転やＣＯＯＬサイクル運転において、温風側通路を流れる送風空気を加熱する補助的な加熱手段である。ＰＴＣヒータ２４は、複数本の通電発熱素子部を備え、スイッチまたはリレーにて任意の本数の通電発熱素子部に通電されることによって発熱し、周囲の空気を暖めることができる。
【００４１】
この通電発熱素子部は、耐熱性を有する樹脂材料（例えば、６６ナイロンやポリブタジエンテレフタレート等）で成形された樹脂枠の中にＰＴＣ素子を嵌め込むことにより構成したものである。また、ＰＴＣヒータ２４は、さらに通電発熱素子部からの発熱を伝達する熱交換フィン部を有してもよい。
【００４２】
この熱交換フィン部は、アルミニウムの薄板を波形状に成形したコルゲートフィンと、このコルゲートフィンを一定の形状に保つとともにＰＴＣ素子や電極板との接触面積を確保するアルミニウムプレートとを有している。コルゲートフィンとアルミニウムプレートとは、ろう付により接合されている。
【００４３】
蒸発器８よりも下流側であってヒータコア２３や凝縮器３よりも上流側の通風路には、蒸発器８を通過した空気を、凝縮器３を通る空気と凝縮器３を迂回する空気とに分けたり、切り替えたりして、これらの空気の風量比を調整できるエアミックスドア２２が設けられている。
【００４４】
エアミックスドア２２は、アクチュエータ等によりそのドア本体位置を変化させることで、空調ケース２０内の二分された通路である温風側通路および冷風側通路のそれぞれの一部または全部を塞ぐことができる。そして、エアミックスドア２２による温風側通路の開度は、温風側通路の横断方向の開口が開放される割合のことであり、０から１００％の範囲で調整可能である。また、エアミックスドア２２による冷風側通路の開度は、冷風側通路の横断方向の開口が開放される割合のことであり、０から１００％の範囲で調整可能である。
【００４５】
ヒートポンプは、電動圧縮機２、凝縮器３、三方弁４、室外熱交換器５、第１膨張弁１０、第２膨張弁７、蒸発器８、アキュムレータ９、および各電磁弁１１〜１４を備える。このヒートポンプは、冷凍サイクル内を流れる冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ、ＣＯ２等）の状態変化を利用することにより、冷房用の蒸発器８と暖房用の凝縮器３によって冷房、暖房および除湿を行うことができる。また、蒸発器８と凝縮器３とは、室外熱交換器５に対して、室内熱交換器を構成する。
【００４６】
ＣＯＯＬサイクル運転時の冷媒は、図１の太字実線の経路を白抜き矢印の向きに流れる。このＣＯＯＬサイクルは、除湿能力が大きく、図１に示すように、冷媒を吸入して吐出する電動圧縮機２と、電動圧縮機２から吐出された冷媒が流入する凝縮器３と、ＣＯＯＬサイクル運転時に、凝縮器３から流入する冷媒が空気と熱交換して放熱する室外熱交換器５と、凝縮器３を流出した冷媒を室外熱交換器５に向かわせる三方弁４と、室外熱交換器５から蒸発器８への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１１と、電磁弁１１によって開放された流路を通ってきた冷媒を減圧する第２膨張弁７とを備える。
【００４７】
更に、ＣＯＯＬサイクルは、第２膨張弁７で減圧された冷媒が蒸発して送風空気を冷却する蒸発器８と、冷媒を気液分離するアキュムレータ９とを備え、これらを配管により環状に接続することにより形成されている。ＣＯＯＬサイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→室外熱交換器５→電磁弁１１→第２膨張弁７→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。
【００４８】
このようにＣＯＯＬサイクル運転経路は、三方弁４を室外熱交換器５側の流路と連通するように切り替えることによって、ＣＯＯＬサイクル運転時に、凝縮器３で送風空気と熱交換して冷却された冷媒が、第１膨張弁１０を通らないで室外熱交換器５に流入し、更に電磁弁１１によって開放された流路を通り、第２膨張弁７で減圧された後、蒸発器８に流入し、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される。
【００４９】
ＣＯＯＬサイクル運転では、凝縮器として機能する室外熱交換器５から、熱が室外に放出され、蒸発器８から熱が吸収される。このとき、凝縮器３も発熱しているが、エアミックスドア２２の位置制御で、車室内空気との熱交換量を少なくすることができる。また、電磁弁１１と第２膨張弁７との間の通路には、逆流防止用の逆止弁１５が設けられている。
【００５０】
次に、ヒートポンプのＨＯＴサイクル運転時の冷媒は、図２の太字実線の経路を黒塗り矢印の向きに流れる。ＨＯＴサイクルは、暖房性能が大であり、除湿能力無しの運転である。図２に示すように、ＨＯＴサイクルは、電動圧縮機２と、ＨＯＴサイクル運転時に電動圧縮機２から吐出された冷媒と空気とを熱交換させて空気を加熱する凝縮器３と、凝縮器３から流入した冷媒を減圧する減圧装置としての第１膨張弁１０と、第１膨張弁１０から室外熱交換器５への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１４と、第１膨張弁１０で減圧された冷媒を蒸発させる室外熱交換器５と、室外熱交換器５から電動圧縮機２への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１２と、アキュムレータ９と、を配管により環状に接続することにより形成されている。
【００５１】
ＨＯＴサイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１４→室外熱交換器５→電磁弁１２→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。また、電磁弁１２とアキュムレータ９との間の通路には、逆流防止用の逆止弁１６が設けられている。
【００５２】
なお、室外空気が極めて低いときは、ＨＯＴサイクルによる暖房は効量が悪いので、ＣＯＯＬサイクルにてエンジン３０を稼動させ、エンジン冷却水（温水）の温度を上げて、ヒータコア２３の熱で車室内が暖房される。
【００５３】
次に、第１の除湿（ＤＲＹ ＥＶＡ）サイクル運転時の冷媒は、図３の太字実線の経路を斜線太矢印の向きに流れる。ヒートポンプの第１の除湿サイクルは、暖房性能が小、除湿能力が中レベルの運転であり、例えば、操作パネル５１（図６）の操作等により、暖房能力が小レベルで車室内の除湿を行うときに選択されて実行される。
【００５４】
第１の除湿サイクルは、図３に示すように電動圧縮機２、凝縮器３、第１膨張弁１０、第１膨張弁１０から蒸発器８への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁１３、第１膨張弁１０で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器８、およびアキュムレータ９を配管により環状に接続することにより形成されている。
【００５５】
第１の除湿サイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１３→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２となる。この第１の除湿サイクル運転経路は、第１膨張弁１０で減圧された冷媒が室外熱交換器５に流入しないで蒸発器８に流入して送風空気を冷却した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路である。
【００５６】
次に、第２の除湿（ＤＲＹ ＡＬＬ）サイクル運転時の冷媒は、図４の太字実線の経路を斜線太矢印の向きに流れる。ヒートポンプの第２の除湿サイクルは、暖房性能が中レベル、除湿能力が小レベルの運転であり、例えば、操作パネル５１の操作等により、暖房能力が中レベルで車室内の除湿を行うときに選択されて実行される。
【００５７】
第２の除湿サイクルは、図４に示すように第１の除湿サイクル運転経路に加え、第１膨張弁１０と電磁弁１３の間で分岐した冷媒経路を有する。この分岐する冷媒経路は、第１膨張弁１０と電磁弁１３の間の通路から電磁弁１４、室外熱交換器５および電磁弁１２を通り、蒸発器８とアキュムレータ９の間の通路に合流するようになっている。
【００５８】
これにより、第２の除湿サイクル運転経路は、電動圧縮機２→凝縮器３→三方弁４→第１膨張弁１０→電磁弁１３→蒸発器８→アキュムレータ９→電動圧縮機２の経路と、第１膨張弁１０→室外熱交換器５→電磁弁１２→アキュムレータ９の経路とで構成される。
【００５９】
この第２の除湿サイクル運転経路は、第１膨張弁１０で減圧された冷媒が、室外熱交換器５に流入しないで蒸発器８に流入して送風空気を冷却した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路と、室外熱交換器５に流入して空気から吸熱した後、アキュムレータ９を経由して電動圧縮機２に吸入される経路と、を有している。
【００６０】
電動圧縮機２は、内蔵された電動モータ２ａにより駆動され、回転数制御が可能であり、回転数に応じて冷媒吐出流量が可変である。電動圧縮機２はインバータ９０（図６）により周波数が調整された交流電圧が印加されてその電動モータ２ａの回転速度が制御される。インバータ９０は車載電池から直流電源の供給を受け、エアコンＥＣＵ５０により制御される。
【００６１】
室外熱交換器５は、エンジンコンパートメント等の車室外に配置されて、外気と冷媒との熱交換を行うもので、室外ファン６から強制的に送風を受けてＨＯＴサイクル運転時には蒸発器として機能し、ＣＯＯＬサイクル運転時には凝縮器として機能する。
【００６２】
第１膨張弁１０は固定絞り等の固定式膨張弁（例えばキャピラリチューブ）、定圧式膨張弁、機械式膨張弁等で構成される。第１膨張弁１０は、ＨＯＴサイクル運転時に室外熱交換器５へ供給される冷媒を減圧膨脹させる。
【００６３】
第２膨張弁７は感温筒を備え、蒸発器８出口の冷媒の蒸発状態が適度な過熱度をもつように出口冷媒温度をフィードバックし適切な弁開度によって冷媒流量を制御する温度作動方式を採用している。ＨＯＴサイクルおよび各除湿サイクルでは、第２膨張弁７で減圧された低圧冷媒を蒸発器８で吸熱して蒸発させ、蒸発器８を通過した冷媒をアキュムレータ９に流入させ、アキュムレータ９で蒸発器８の出口冷媒の気液を分離し、アキュムレータ９内のガス冷媒を電動圧縮機２に吸入させる。
【００６４】
蒸発器（エバポレータ）８は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器であり、ＣＯＯＬサイクル運転時に空調風を冷却する部材として機能する。この蒸発器８は、第２膨張弁７で減圧膨脹された低温低圧の冷媒と空気との熱交換を行うことにより、コア部を通過する空気を冷却する。
【００６５】
凝縮器３は、送風空気を加熱する加熱用熱交換器であり、空調ケース２０内で蒸発器８の下流（風下）に配設されて、電動圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒と空気との熱交換を行うことにより、コア部を通過する空気を加熱する。ウォータポンプ３１は、エンジン冷却水が循環する回路に設けられ、エンジン冷却水から成る温水をヒータコア２３に供給する。このヒータコア２３は、凝縮器３と共に送風空気を加熱する加熱器として機能する。
【００６６】
エアミックスドア２２は、蒸発器８からの冷風と凝縮器３等（加熱器）との暖風との混合割合を制御する。アキュムレータ９は、冷凍サイクル内の過剰冷媒を一時蓄えると共に、気相冷媒のみを送り出して、電動圧縮機２に液冷媒が吸い込まれるのを防止する。三方弁４、常開型の電磁弁１１、常閉型の電磁弁１２、常閉型の電磁弁１３、および常開型の電磁弁１４は、流路切替手段であり、これらの上記各サイクルにおける動作状態は図５に示すとおりである。
【００６７】
冷媒圧力センサ４０は、ヒートポンプの高圧側の流路に設けられ、凝縮器３よりも上流の冷媒の高圧圧力、すなわち電動圧縮機２の吐出圧力Ｐｒｅを検出する。また、冷媒吸入温度センサ４１は、室外熱交換器５の冷媒流れの下流側に設けられ、冷媒吸入温度を検出する。
【００６８】
図６のエアコンＥＣＵ５０は、車室内の空調運転を制御する制御手段であり、マイクロコンピュータと、車室内前面に設けられた操作パネル５１上の各種スイッチからの信号や、冷媒圧力センサ４０、冷媒吸入温度センサ４１、内気センサ４２、外気センサ（外気温検出手段）４３、日射センサ４４、入口温度センサ４５等からセンサ信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータに出力信号を送る出力回路と、を備えている。
【００６９】
マイクロコンピュータは、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、操作パネル５１等から送信された運転命令に基づいた演算に使用される各種プログラムを有している。
【００７０】
また、エアコンＥＣＵ５０は、上記の各サイクル運転時に、エアコン環境情報、エアコン運転条件情報および車両環境情報を受信してこれらを演算し、電動圧縮機２の設定容量を算出する。そして、エアコンＥＣＵ５０は、演算結果に基づいてインバータ９０に対して制御信号を出力し、インバータ９０によって電動圧縮機２の出力電力量が制御される。
【００７１】
このように乗員による操作パネル５１や携帯機５２の操作によって、空調装置の運転・停止等の操作信号および設定温度等がエアコンＥＣＵ５０に入力されて各種センサの検出信号が入力されると、エアコンＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ６０、ハイブリッドＥＣＵ７０、ナビゲーションＥＣＵ８０等と通信し、各種の演算結果に基づいて、電動圧縮機２、室内用ブロワ２１、室外ファン６、ＰＴＣヒータ２４、三方弁４、電磁弁１１〜１４、内外気切替ドア２５、吹出口切替ドア２６等の各機器の運転を制御する。ナビゲーションＥＣＵ８０は、たとえば自車の位置情報等をエアコンＥＣＵ５０に送信する。
【００７２】
図７は、上記実施形態におけるエアコン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。図７において、イグニッションスイッチが投入されてエアコンＥＣＵ５０に電源が供給されると制御がスタートする。以降の各ステップに係る処理は、エアコンＥＣＵ５０によって実行されるものである。
【００７３】
（プレ空調判定）
エアコンＥＣＵ５０は、上記の各種センサからの信号、操作パネル５１に設けられた各種操作部材からの信号、または遠隔操作可能な操作手段である携帯機５２からの信号等に基づいて、車室内を空調するように構成されている。車両が継続的に停止して乗員が搭乗していないときには、エアコンＥＣＵ５０は、上記携帯機５２からのプレ空調要求の有無、または予め設定されたプレ空調運転指令を監視している。
【００７４】
図７は、上記実施形態によるエアコンＥＣＵにおける全体制御を示すフローチャートである。この図７のステップＳ１では、携帯機５２からプレ空調要求があった場合、または予め送信入力された空調要求時刻に基づいてプレ空調を開始するタイミングとなった場合には、車両が停止状態であるか否かを判断するとともに、電源電力がプレ空調作動時の要求電力に対し大きいか否か判断する。車両が停止状態であり、電源電力がプレ空調要求電力より大きいことを確認したら、プレ空調の実施を許可するためにプレ空調フラグを立てる。
【００７５】
（初期化）
次に、ステップＳ２で図６のエアコンＥＣＵ５０内のＲＡＭ等に記憶されている各パラメータ等を初期化（イニシャライズ）する。
【００７６】
（スイッチ信号読み込み）
次に、ステップＳ３で操作パネル５１等からのスイッチ信号等を読み込む。
【００７７】
（センサ信号読み込み）
次に、ステップＳ４で上記の各種センサからの信号を読み込む。
【００７８】
（ＴＡＯ算出・目標エバポレータ温度演算）
次に、ステップＳ５で、ＲＯＭに記憶された下記の数式１を用いて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
【００７９】
（数式１）ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
ここで、Ｔｓｅｔは、温度設定スイッチにて設定された設定温度、Ｔｒは内気センサ４２にて検出された内気温度、Ｔａｍは外気センサ４３にて検出された外気温度、Ｔｓは日射センサ４４にて検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ，Ｋｒ，ＫａｍおよびＫｓは各ゲインであり、Ｃは全体にかかる補正用の定数である。そして、このＴＡＯおよび上記各種センサからの信号により、エアミックスドア２２のアクチュエータの制御値およびウォータポンプ３１の回転数の制御値等を算出する。
【００８０】
また、このステップＳ５では、図８に記載したサブルーチン制御を実行し、目標エバポレータ温度を演算する。図８は、図７のステップＳ５における目標エバポレータ温度を演算する一部フローチャートである。
【００８１】
図８において、ステップＳ８１において、走行パワーモードか否かを判定する。走行パワーモードの場合、ステップＳ８２において、目標吹出温度ＴＡＯに応じて３〜１１℃の間で目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯを、マップを用いて決定する。
【００８２】
走行パワーモード以外の場合、ステップＳ８３において、目標吹出温度ＴＡＯに応じて、２〜７℃の間で目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯをマップを用いて決定する。このように、走行パワーモード選択時、目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯを高くすることで、冷却用熱交換器温度を維持するのに必要な冷媒量が減少し、電動圧縮機２の稼働量も減少するので、車両用空調装置１００全体の消費電力が少なくなり、電池の放電電流が減少し、その結果、電池温度が低下する。これにより、電池の能力がアップすると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが可能になる。
【００８３】
（サイクル・ＰＴＣ選択）
次に、図７のステップＳ６で、サイクルとＰＴＣヒータ選択との処理を行う。図９は、図７のサイクル・ＰＴＣ選択処理を示すフローチャートである。図９において、ステップＳ９０１において、プレ空調か否かを判定する。プレ空調の場合は、ステップＳ９０２にて外気温が−３℃より低いか否かを判定する。
【００８４】
外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプの効量が悪くなり、かつ、着霜しやすくなるので、ステップＳ９０３にてＰＴＣヒータに通電することによるプレ空調を行う。外気温が−３℃より低くない場合は、ステップＳ９０４にて、自動選択されている吹出口モードがフェイス（ＦＡＣＥ）か否かを判定する。
【００８５】
自動選択されている吹出口モードがフェイスの場合は、ＨＯＴサイクルによる暖房の必要が無いと判断して、ステップＳ９０５にてＣＯＯＬサイクルでのプレ空調を行う。吹出口モードがフェイスでない場合は、ステップＳ９０６にて、ＨＯＴサイクルでのプレ空調を行う。
【００８６】
ステップＳ９０１において、プレ空調か否かを判定して、プレ空調ではないと判定された場合は、ステップＳ９０７にて、外気温が−３℃より低いか否かを判定する。−３℃より低い場合は、ヒートポンプの効率が悪くなり、かつ着霜しやすくなるので、ステップＳ９０８にて、ＣＯＯＬサイクルによる空調を行い、エンジン３０を稼動（エンジンＯＮ）させる。
【００８７】
ステップＳ９０７にて、外気温が−３℃より低いか否かを判定した結果、外気温が−３℃より低くない場合は、ステップＳ９０９にて、吹出口モードがフェイスか否かを判定する。フェイスの場合は、ＨＯＴサイクルの必要が無いと判断して、ステップＳ９１０にてＣＯＯＬサイクルの空調を行う。ステップＳ９０９にて、吹出口モードがフェイスか否かを判定した結果、フェイスでない場合は、ステップＳ９１１にて、ＨＯＴサイクルの空調を行う。
【００８８】
以上のように、たとえばプレ空調フラグが立っており、外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプによる暖房の効率が悪くなり、かつ室外熱交換器５に着霜しやすくなるため、ＰＴＣヒータ２４によるプレ空調を実施するため、ＰＴＣヒータ２４に通電する。
【００８９】
また、外気温が−３℃以上の場合は、自動運転での吹出口モードがフェイスモードの場合には、ヒートポンプによる暖房の必要なしと判断して、ＣＯＯＬサイクルによるプレ空調を実施する。外気温が−３℃以上であり、フェイスモード以外の場合には、ＨＯＴサイクルによる暖房のプレ空調を実施する。
【００９０】
プレ空調フラグが立っておらず、プレ空調でなく、外気温が−３℃より低い場合は、ヒートポンプによる暖房の効率が悪くなり、かつ、室外熱交換器５に着霜しやすくなるため、ＣＯＯＬサイクルによる空調を実施する。なお、このときは、エンジン３０を稼動し、温水およびヒータコア２３の温度を上昇させるようにする。なお、図１〜図４に示した各サイクルの選定は、操作パネル５１を介して、マニュアル操作でも行うことができる。
【００９１】
（ブロワ電圧決定）
次に、図７に示すステップＳ７において、ＲＯＭに記憶されたマップを用いて目標吹出温度ＴＡＯに対応するブロワ電圧（室内用ブロワ２１のブロワモータに印加する電圧）を決定する。このステップＳ７は、具体的には図１０に基づいて実行される。図１０は、図７のステップＳ７におけるブロワ電圧決定処理を示すフローチャートである。
【００９２】
図１０に示すように、ステップＳ１００１において、ブロワ制御がオートか否かを判定する。オートの場合、ステップＳ１００２にて、ベースとなる仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を算出する。この場合、走行パワーモードにおいては、走行パワーモード以外のときに比べて、低いブロワレベルを演算して決定する。
【００９３】
走行パワーモードを選択しているときは、ブロワ風量を規制することで、ブロワモータ消費電力が少なくなると共に、風量が減ることにより冷却用熱交換器８の温度上昇も遅くなるので、電動圧縮機２の仕事量も減少する。これにより、車両用空調装置１００全体の消費電力が少なくなり、電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが可能になる。
【００９４】
次に、ステップＳ１００３において、ヒータコア２３の水温およびＰＴＣヒータ２４の作動本数に応じて、ウオームアップ風量ｆ（ＴＷ）を算出する。更に、ステップＳ１００４にて、吹出口がフット（ＦＯＯＴ）、バイレベル（Ｂ／Ｌ）、フットデフ（Ｆ／Ｄ）のいずれかであるか否かを判定する。いずれかであるときは、ステップＳ１００５に進み、いずれでもないときは、ステップＳ１００６に進む。
【００９５】
ステップＳ１００５では、ブロワレベルを、その時のｆ（ＴＡＯ）の最小値とｆ（ＴＷ）とを比較し、そのうちの大きい方をブロワレベルとして決定する。次に、ステップＳ１００７では、決定されたブロワレベルをブロワ電圧に変換する。一方、ステップＳ１００６では、ブロワレベルを、ｆ（ＴＡＯ）で決定し、次に、ステップＳ１００８では決定されたブロワレベルをブロワ電圧に変換する。
【００９６】
ステップＳ１００１でブロワ風量の制御がオートでないと判定されたときは、ステップＳ１００９でＬｏからＨｉまでのマニュアル操作で、指定されたブロワレベルに従って４ボルトから１２ボルトの電圧をブロワモータに印加する。
【００９７】
（吸込口モード決定）
次に、図７のステップＳ８で、ＲＯＭに記憶されたマップから、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吸込口モードを決定する。具体的には、周知のように、目標吹出温度ＴＡＯが高いときには、内気循環モードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低いときには、外気導入モードが選択される。
【００９８】
（吹出口モード決定）
次に、図７のステップＳ９で、ＲＯＭに記憶されたマップから、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吹出口モードを周知のように決定する。目標吹出温度ＴＡＯが高いときには、フットモード（ＦＯＯＴ）が選択され、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴ってバイレベルモード（Ｂ／Ｌ）、さらにはフェイスモード（ＦＡＣＥ）の順に選択され、本制御を終了する。
【００９９】
（電動圧縮機回転数等決定）
次に、図７のステップＳ１０で電動圧縮機回転数等の決定処理を実行する。ステップＳ１０は、具体的には図１１に基づいて決定される。図１１は、図７の電動圧縮機回転数等の決定処理を示すフローチャートである。図１１において、ステップＳ１１０１において、ＣＯＯＬサイクル時にフロストを防止するための圧縮機回転数変化量ΔｆＣを演算する。まず、エアコンＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０１において、各種センサの検出信号を用いて算出した目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯと、実際の蒸発器温度ＴＥ（図示しない蒸発器温度センサによって検出された温度）との温度偏差Ｅｎを以下の数式２を用いて演算する。
【０１００】
（数式２） Ｅｎ＝ＴＥＯ−ＴＥ
さらに、以下の数式３を用いて偏差変化量ＥＤＯＴを演算する。
【０１０１】
（数式３） ＥＤＯＴ＝Ｅｎ−Ｅｎ−１
ここで、Ｅｎは、１秒に１回更新されるため、Ｅｎ−１は、Ｅｎに対して１秒前の値となる。
【０１０２】
さらに、エアコンＥＣＵ５０は、算出したＥｎ及びＥＤＯＴと、図１１のステップＳ１１０１に示すマップとを用いて、１秒前の電動モータ２ａの「ＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣを算出する。このＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＣＯＯＬサイクル時の熱交換器のフロスト防止に貢献する値である。
【０１０３】
図１１に示すマップは、偏差Ｅｎと偏差変化量ＥＤＯＴとの関係を示すマップであり、予めＲＯＭに記憶されている。なお、この温度偏差Ｅｎ及び偏差変化量ＥＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数およびルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１０４】
次に、ステップＳ１１０２において、同様に、ＨＯＴサイクル時に異常高圧を防止するための圧縮機回転数変化量ΔｆＨを演算する。このステップＳ１１０２では、目標圧力ＰＤＯ、高圧圧力Ｐｒｅ（Ｐｒｅは冷媒圧力センサ４０（図１、図６）にて測定した高圧圧力）、偏差Ｐｎ、偏差変化量ＰＤＯＴを用いて、電動圧縮機２の圧縮機回転数変化量ΔｆＨを以下のように求める。
【０１０５】
ヒートポンプによるＨＯＴサイクル運転時において、図１１のステップＳ１１０２において、先に求められた目標吹出温度ＴＡＯを、冷凍サイクルの高圧側を流れる冷媒の目標圧力ＰＤＯ（以下、単にＰＤＯともいう）に変換する。この変換は、周知の方法を用いればよく、目標吹出温度ＴＡＯを変換用マップでＰＤＯに変換してもよい。
【０１０６】
また、目標吹出温度ＴＡＯと、室内用ブロワ２１の風量Ｖによって異なる温度効率φと、凝縮器３の吸入側空気温度とから飽和冷媒温度Ｔｃを求め、この飽和冷媒温度Ｔｃと飽和圧力Ｐｃ（凝縮器３の凝縮圧力）との関係に基づいて、上記飽和冷媒温度Ｔｃに対応する飽和圧力Ｐｃを求めて、この飽和圧力Ｐｃを目標圧力ＰＤＯとしてもよい。
【０１０７】
次に、目標圧力ＰＤＯと、冷媒圧力センサ４０にて検出された高圧圧力Ｐｒｅとの圧力偏差Ｐｎを下記数式４によって算出する。
【０１０８】
（数式４） Ｐｎ＝ＰＤＯ−Ｐｒｅ
また、偏差変化量ＰＤＯＴを下記数式５によって算出する。
【０１０９】
（数式５） ＰＤＯＴ＝Ｐｎ−Ｐｎ−１
なお、Ｐｎ−１は、偏差Ｐｎの先回の値である。また、ｎは自然数である。
【０１１０】
図１１のステップＳ１１０２には、圧力偏差Ｐｎと、偏差変化量ＰＤＯＴと、圧縮機回転数変化量ΔｆＨとの関係を示すマップを記載している。次に、このＰｎとＰＤＯＴと、エアコンＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶された図１１に示すマップとを用いて、１秒前の電動圧縮機回転数ｆｎ−１に対して増減する圧縮機回転数変化量ΔｆＨを求める。
【０１１１】
なお、この圧力偏差Ｐｎおよび偏差変化量ＰＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＨは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数及び所定のルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１１２】
更に、ステップＳ１１０３において、走行パワーモードか否かを判定する。走行パワーモード中の場合、ステップＳ１１０４に進み、最大消費電力ｆ（走行）Ｗを４０００ワットに決定する。走行パワーモード中でない場合、ステップＳ１１０５に進み、最大消費電力ｆ（走行）Ｗを６０００ワットに決定する。
【０１１３】
次に、ステップＳ１１０６において、電動圧縮機２の使用許可電力と実際の電動圧縮機消費電力との差のワット数から、圧縮機回転数変化量ｒｐｍ（ΔｆＰＯＷＥＲ）を、マップを用いて演算する。この場合、使用許可電力は、最大消費電力ｆ（走行）Ｗから電動ファン消費電力とブロワ消費電力とを差し引いて求められる。
【０１１４】
使用許可電力と圧縮機消費電力との差が大きい時は、圧縮機回転数変化量ΔｆＰＯＷＥＲを大きくする。また、電動圧縮機２の使用可能電力と、電動圧縮機２の実際の消費電力がおおよそ等しい時は、電動圧縮機２の圧縮機回転数変化量ΔｆＰＯＷＥＲを下げるよう制御する。
【０１１５】
以上のように、走行パワーモード選択時は、ステップＳ１１０４において、車両用空調装置１００の最大消費電力を規制することで、電池の放電電流が低下して電池温度が低下すると共に、車両全体の消費電力も低下するので、電池電力に余裕ができ、走行パワーモードを維持することが容易になる。
【０１１６】
次に、図１１のステップＳ１１０７にて、ＣＯＯＬサイクルか否かを判定する。ＣＯＯＬサイクルの場合、ステップＳ１１０８にて、圧縮機回転数変化量ΔｆＰＯＷＥＲとΔｆＣとのうち小さい方を選択することで、使用許可電力超過防止とフロスト防止を両立できる。ＣＯＯＬサイクルでない場合は、ステップＳ１１０９にて、ΔｆＰＯＷＥＲとΔｆＨとのうちいずれか小さい方を選択することで、使用許可電力超過防止と異常高圧防止とを両立できる。
【０１１７】
（各弁ＯＮ／ＯＦＦ決定）
次に、図７のステップＳ１１において、所定の各サイクルで制御が実行できるよう、サイクル中の三方弁４および電磁弁１１〜１４のＯＮまたはＯＦＦ作動について決定する。この制御では、図５に示した各サイクルに対応する各弁の動作状態となるように、各弁の作動をオン、オフする出力信号を決定する。
【０１１８】
（制御信号出力）
次に、図７のステップＳ１２において、上記各ステップＳ１〜Ｓ１１で算出または決定された各制御状態が得られるように、エンジンＥＣＵ６０、インバータ９０、ＰＴＣヒータ２４、各種アクチュエータ、三方弁４および電磁弁１１〜１４等に対して制御信号を出力する。そして、図７のステップＳ１３において所定時間の経過を待って、ステップＳ３に戻り、継続して各ステップが実行される。
【０１１９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態における援用する図７の電動圧縮機回転数等の決定処理（ステップＳ１０）を示すフローチャートである。
【０１２０】
各種センサの検出信号を用いて算出した目標冷却用熱交換器温度ＴＥＯと、実際の冷却用熱交換器温度ＴＥ（図示しない蒸発器温度センサ４４によって検出される温度）との温度偏差Ｅｎを上記数式２を用いて演算する。さらに、上記の数式３を用いて偏差変化量ＥＤＯＴを演算する。
【０１２１】
さらに、エアコンＥＣＵ５０は、算出したＥｎ及びＥＤＯＴと、図１２のステップＳ１２０１に示すマップとを用いて、１秒前の電動モータ２ａの「ＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣ」を算出する。このＣＯＯＬサイクル時の圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＣＯＯＬサイクル時の熱交換器のフロスト防止に貢献する値である。
【０１２２】
図１２のステップＳ１２０１に示すマップは、偏差Ｅｎと偏差変化量ＥＤＯＴとの関係を示すマップであり、予めＲＯＭに記憶されている。なお、この温度偏差Ｅｎ及び偏差変化量ＥＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＣは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数およびルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１２３】
次に、ステップＳ１２０２では、目標圧力ＰＤＯ、高圧圧力Ｐｒｅ（Ｐｒｅは冷媒圧力センサ４０にて測定した高圧圧力）、偏差Ｐｎ、偏差変化量ＰＤＯＴを用いて、電動圧縮機２の圧縮機回転数変化量ＰＤＯＴを後述のように求める。
【０１２４】
以下、圧縮機回転数変化量ＰＤＯＴの求め方を詳述する。ヒートポンプによるＨＯＴサイクル運転時において、先に求められた目標吹出温度ＴＡＯを、ＣＯＯＬサイクルの高圧側を流れる冷媒の目標圧力ＰＤＯ（以下、単にＰＤＯともいう）に変換する。この変換は、周知の方法を用いればよく、目標吹出温度ＴＡＯを変換用マップでＰＤＯに変換してもよい。
【０１２５】
また、前述したように、目標吹出温度ＴＡＯと、室内用ブロワ２１の風量Ｖによって飽和圧力Ｐｃを求めて、この飽和圧力Ｐｃを目標圧力ＰＤＯとしてもよい。次に、目標圧力ＰＤＯと、冷媒圧力センサ４０にて検出された高圧圧力Ｐｒｅとの圧力偏差Ｐｎを上記数式４によって算出する。また、偏差変化量ＰＤＯＴを上記数式５によって算出する。
【０１２６】
図１２のステップＳ１２０２に示したマップは、圧力偏差Ｐｎと、偏差変化量ＰＤＯＴと、圧縮機回転数変化量ΔｆＨとの関係を示す。次に、このＰｎとＰＤＯＴと、エアコンＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されたステップＳ１２０２に示すマップとを用いて、１秒前の電動圧縮機回転数ｆｎ−１に対して増減する圧縮機回転数変化量ΔｆＨを求める。
【０１２７】
なお、この圧力偏差Ｐｎ及び偏差変化量ＰＤＯＴにおける圧縮機回転数変化量ΔｆＨは、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数及び所定のルールに基づいて、ファジィ制御にて求めてもよい。
【０１２８】
更に、ステップＳ１２０３において、走行パワーモードか否かを判定する。走行パワーモード中の場合、ステップＳ１２０４に進み、電力制限するための最大回転数ｆ（走行）ｒｐｍを７０００ｒｐｍに決定する。走行パワーモード中でない場合、ステップＳ１２０５に進み、最大回転数ｆ（走行）ｒｐｍを１００００ｒｐｍに決定する。
【０１２９】
次に、ステップＳ１２０６にて、ＣＯＯＬサイクルか否かを判定する。ＣＯＯＬサイクルの場合、ステップＳ１２０７にて（Δｆ）をΔｆＣに設定する。ＣＯＯＬサイクルでない場合は、ステップＳ１２０８にて、（Δｆ）をΔｆＨに設定する。そして、ステップＳ１２０９では、前回の電動圧縮機回転数に（Δｆ）を加えた値とｆ（走行）ｒｐｍとを比較し、小さいほうを今回の電動圧縮機回転数とする。
【０１３０】
このように、この第２実施形態においては、ステップＳ１２０３において、走行パワーモードか否かを判定して、走行パワーモードの場合、ステップＳ１２０４で回転数制限するための最大回転数を走行パワーモードでない時よりも低い回転数に設定している。
【０１３１】
また、ステップＳ１２０６にて、ＣＯＯＬサイクルの場合、ステップＳ１２０７でΔｆＣを選択することで、フロストを防止できる。ＣＯＯＬサイクルでない場合は、ステップＳ１２０８にて、ΔｆＨを選択することで異常高圧を防止できる。
【０１３２】
そして、ステップＳ１２０９にて、今回の圧縮機回転数を演算する。前回の圧縮機回転数に対して今回の変化量（Δｆ）を足しこむが、この時、最大回転数ｆ（走行）ｒｐｍを超えないように設定される。これにより、走行パワーモード選択時、電動圧縮機２の最大回転数を低くすることで、電動圧縮機２の仕事量が減少するので、消費電力が少なくなり、電池温度が低下する。また、車両全体の消費電力も低下するので、走行パワーモードを維持することが可能になる。
【０１３３】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。例えば、前述の第１実施形態では、ハイブリッド自動車に本発明を適用しているが、ハイブリッド自動車に限るものではなく、電気自動車であってもよい。
【０１３４】
また、前述の第１実施形態では、電気式補助熱源としてＰＴＣヒータ２４を採用しているが、これに限定するものではない。電気式補助熱源は、通電されることにより、発熱体等から発熱して周囲の空気や物体を加熱できれば他の装置でもよい。
【０１３５】
また、ヒートポンプサイクルの車両用空調装置を実施形態にて示したが、本発明は、暖房を専ら、ヒータコアでエンジン冷却水温を使用して行い、かつ高圧、かつ液体の冷媒を車内にあるエキスパンションバルブで減圧して気化を開始させた状態で空調ケース内のエバポレータへ導き、気化した冷媒を電動圧縮機で圧縮して、空調ケース外部のコンデンサへ送るクーラサイクル（エアコンサイクル等とも呼ばれる）を使用した車両用空調装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１３６】
２ 電動圧縮機
３ 凝縮器（加熱用熱交換器）
５ 室外熱交換器
８ 蒸発器（冷却用熱交換器）
２０ 空調ケース
２１ 室内用ブロワ
２３ ヒータコア（加熱用熱交換器）
２４ ＰＴＣヒータ（電気式補助熱源）
２５ 内外気切替手段を成す内外気切替ドア
３０ エンジン
５０ エアコンＥＣＵ（制御手段）
６０ エンジン用電子制御装置（エンジンＥＣＵ）
７０ ハイブリッドＥＣＵ
１００ 車両用空調装置
Ｅｎ 偏差
ＥＤＯＴ 偏差変化量
ｆ（走行）Ｗ 最大消費電力
ｆ（走行）ｒｐｍ 最大回転数
ΔｆＣ、ΔｆＨ 圧縮機回転数変化量
ΔｆＰＯＷＥＲ 圧縮機回転数変化量
ＰＤＯ 目標圧力
ＰＤＯＴ 偏差変化量
Ｐｎ 偏差
Ｐｒｅ 高圧圧力
Ｓ８１、Ｓ１００１、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３ 走行パワーモード判定手段
Ｓ８２ 目標冷却用熱交換器温度を高くする手段
Ｓ８２、Ｓ１００１、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４ 車両用空調装置で消費する電力を抑制する手段
Ｓ１００１ 空調風の風量を少なくする手段
Ｓ１１０４ 最大消費電力を低く設定する手段
Ｓ１２０４ 最大回転数を低く設定する手段
ＴＥＯ 目標冷却用熱交換器温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内が電池の電力を消費する車両用空調装置（１００）で空調され、駆動輪が前記電池の電力で回転する走行用モータで駆動またはアシストされる車両の車両制御システムであって、
前記走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードが選択されたことを判定する走行パワーモード判定手段（Ｓ８１、Ｓ１００２、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３）と、
前記走行パワーモード判定手段が前記走行パワーモードであることを判定した時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記車両用空調装置（１００）で消費する電力を抑制する手段（Ｓ８２、Ｓ１００２、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４）と、を備えたことを特徴とする車両制御システム。
【請求項２】
前記走行パワーモードであることを判定したときに、前記車両用空調装置（１００）の空調風の風量を少なくする手段（Ｓ１００２）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記車両用空調装置（１００）は、室内用ブロワ（２１）で発生したブロワ風を冷却用熱交換器（８）で冷却して前記空調風とし、前記冷却用熱交換器（８）の内部を電動圧縮機（２）で加圧された冷媒が流れることを特徴とする請求項２に記載の車両制御システム。
【請求項４】
前記車両用空調装置（１００）は設定された目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）に基づいて前記冷却用熱交換器（８）の温度を制御し、前記走行パワーモードであることを判定した時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）を高くする手段（Ｓ８２）を有することを特徴とする請求項３に記載の車両制御システム。
【請求項５】
前記走行パワーモードと判定された時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記電動圧縮機（２）の最大消費電力（ｆ（走行）Ｗ）を低く設定する手段（Ｓ１１０４）を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御システム。
【請求項６】
前記走行パワーモードと判定された時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記電動圧縮機（２）の最大回転数（ｆ（走行）ｒｐｍ）を低く設定する手段（Ｓ１２０４）を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御システム。
【請求項１】
車室内が電池の電力を消費する車両用空調装置（１００）で空調され、駆動輪が前記電池の電力で回転する走行用モータで駆動またはアシストされる車両の車両制御システムであって、
前記走行用モータによる俊敏な走行を可能にする走行パワーモードが選択されたことを判定する走行パワーモード判定手段（Ｓ８１、Ｓ１００２、Ｓ１１０３、Ｓ１２０３）と、
前記走行パワーモード判定手段が前記走行パワーモードであることを判定した時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記車両用空調装置（１００）で消費する電力を抑制する手段（Ｓ８２、Ｓ１００２、Ｓ１１０４、Ｓ１２０４）と、を備えたことを特徴とする車両制御システム。
【請求項２】
前記走行パワーモードであることを判定したときに、前記車両用空調装置（１００）の空調風の風量を少なくする手段（Ｓ１００２）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記車両用空調装置（１００）は、室内用ブロワ（２１）で発生したブロワ風を冷却用熱交換器（８）で冷却して前記空調風とし、前記冷却用熱交換器（８）の内部を電動圧縮機（２）で加圧された冷媒が流れることを特徴とする請求項２に記載の車両制御システム。
【請求項４】
前記車両用空調装置（１００）は設定された目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）に基づいて前記冷却用熱交換器（８）の温度を制御し、前記走行パワーモードであることを判定した時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記目標冷却用熱交換器温度（ＴＥＯ）を高くする手段（Ｓ８２）を有することを特徴とする請求項３に記載の車両制御システム。
【請求項５】
前記走行パワーモードと判定された時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記電動圧縮機（２）の最大消費電力（ｆ（走行）Ｗ）を低く設定する手段（Ｓ１１０４）を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御システム。
【請求項６】
前記走行パワーモードと判定された時、前記走行パワーモードでない時に比べて、前記電動圧縮機（２）の最大回転数（ｆ（走行）ｒｐｍ）を低く設定する手段（Ｓ１２０４）を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８６５３７（Ｐ２０１３−８６５３７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５９０２（Ｐ２０１１−２２５９０２）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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