車両用暖気装置
【課題】回生電力を効率的に利用して、車両の暖機を促進することを目的とする。
【解決手段】電動コンプレッサ２８によって冷媒を圧縮して水冷媒熱交換器２０によって冷却水を加熱する冷媒サイクル２６と、水冷媒熱交換器２０によって加熱された冷却水を循環させて電池４２を温める電池用冷却水サイクル３６を設けて、温度センサ４８によって検出された電池４２の温度が活性状態にならない温度で充電不可能である場合に、モータジェネレータ１４で発生して回生電力の供給先を電動コンプレッサ２８に供給するように制御ユニット４６が充電制御セレクタ４６を制御すると共に、電池４２を暖機するための電動ウォーターポンプ３８に供給するように制御する。
【解決手段】電動コンプレッサ２８によって冷媒を圧縮して水冷媒熱交換器２０によって冷却水を加熱する冷媒サイクル２６と、水冷媒熱交換器２０によって加熱された冷却水を循環させて電池４２を温める電池用冷却水サイクル３６を設けて、温度センサ４８によって検出された電池４２の温度が活性状態にならない温度で充電不可能である場合に、モータジェネレータ１４で発生して回生電力の供給先を電動コンプレッサ２８に供給するように制御ユニット４６が充電制御セレクタ４６を制御すると共に、電池４２を暖機するための電動ウォーターポンプ３８に供給するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用暖気装置にかかり、特に、冷却水を加熱するヒートポンプによってエンジン暖気する車両用暖気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却水を加熱するヒートポンプを備えてエンジン冷却水の温度を上昇させる技術として特許文献１に記載の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、エンジンの冷却水の排熱及びエンジンの排気熱の双方を利用して車室内を空調する構成とし、エンジンから排出される熱を有効利用している。そして、特許文献１に記載の技術では、ヒートポンプと排気熱回収器によって、エンジン冷却水を温め、エンジンの冷却水を十分な温度に上昇させて暖機することができる。加えて、ヒートポンプと排気熱回収器によりエンジン冷却水を温めることにより強力な暖房を行うことができる。
【特許文献１】特開２００２−５９７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、エンジン及びモータを備えたハイブリッド車では、電池が低温時（冷間始動時等）に、電池の活性状態が低く充電効率が低下するため、充電制限を行って充電を抑制する場合がある。この場合には、ハイブリッド車では、ブレーキ時にモータを発電器として機能させて回生エネルギーを電池に充電するが、充電制限されているため充電できず、エネルギーの利用効率を低下させている。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、回生電力を効率的に利用して、車両の暖機を促進することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、供給された電力に応じて、エンジンに供給されるエンジン冷却水を加熱するヒートポンプと、車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、含むことを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ヒートポンプでは、供給された電力に応じて、エンジン冷却水が加熱される。例えば、ヒートポンプは、コンプレッサによって冷媒を圧縮して、圧縮した冷媒を用いてエンジン冷却水を加熱することができる。
【０００８】
また、ハイブリッド車等の車両のブレーキ時にモータジェネレータで発生する回生電力は制御手段によって電池に蓄電される。しかし、例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合や電池が高温の場合などでは充電できないため、充電制限を行う制限手段等によって充電制限が行われる。
【０００９】
そこで、制御手段では、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、回生電力がヒートポンプに供給されるように制御される。例えば、冷間時などで電池が活性状態になく電池が満充電の場合には充電制限されるので、回生電力が余剰となるが、この余剰回生電力がヒートポンプに供給され、これによってヒートポンプが作動されて冷却水を加熱することができるので、エンジン暖気を促進することができる。従って、回生電力を効率的に利用して、車両の暖機を促進することができる。
【００１０】
なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、供給された電力に応じて、電池を暖機する暖気手段を更に含んで、制限手段が電池の充電が制限されている場合に、回生電力が暖気手段にも供給されるように更に制御するようにしてもよい。例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合には電池の充電制限が行われるが、この時、暖気手段に回生電力が供給されるように更に制御することによって、電池が暖気されて電池の充電制限を早期に解除することができると共に、早期に回生電力を電池に充電することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、ヒートポンプが電池を更に暖機するようにしてもよい。例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合には電池の充電制限が行われるが、ヒートポンプによって電池を暖機することで、電池が暖気されて電池の充電制限を早期に解除することができると共に、早期に回生電力を電池に充電することが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、供給された電力に応じて、電池を加熱するヒートポンプと、車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、を含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、ヒートポンプでは、電池が加熱される。例えば、ヒートポンプは、コンプレッサによって冷媒を圧縮して圧縮した冷媒を用いて電池を加熱するようにしてもよいし、ヒートポンプによって冷却水を加熱して加熱した冷却水を用いて電池を加熱するようにしてもよい。
【００１４】
また、ハイブリッド車等の車両のブレーキ時にモータジェネレータで発生する回生電力は制御手段によって電池に蓄電される。しかし、例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合や電池が高温の場合などでは充電できないため、充電制限を行う制限手段等によって充電制限が行われる。
【００１５】
そこで、制御手段では、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、回生電力がヒートポンプに供給されるように制御される。例えば、冷間時で電池が活性状態になく電池が満充電の場合には充電制限されるので、回生電力が余剰となるが、この余剰回生電力がヒートポンプに供給され、これによってヒートポンプが作動されて電池を加熱することができるので、電池を暖機することができ、電池の充電制限を早期に解除して活性化した状態にすることができる。従って、回生電力を効率的に利用して、車両の暖気を促進することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、回生電力を蓄電する電池が充電制限されている場合に、余剰となった回生電力をヒートポンプに供給ように制御することによって、ヒートポンプを回生電力で作動させてエンジン冷却水や電池を加熱することができるので、回生電力を効率的に利用して、車両の暖機を促進することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係わる車両用暖気装置１０は、走行の駆動源として、エンジン１２とモータジェネレータ１４を搭載したハイブリッド車に搭載するものとして説明する。
【００１９】
本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０は、図１に示すように、エンジン１２を冷却水によって冷却する冷却水サイクル１６、車両用空調装置の冷媒サイクル２６、及び電池４２を暖機するための電池用冷却水サイクル３６を備えている。
【００２０】
エンジン１２を冷却水によって冷却する冷却水サイクル１６中には、排気熱回収器１８、水冷媒熱交換器２０、ウォーターポンプ２２、及びヒータコア２４が設けられており、冷却水はウォーターポンプ２２によって冷却水が循環される。なお、ウォーターポンプ２２は、エンジン１２が停止していても冷却水を循環させることができるように電動で駆動するものが適用される。
【００２１】
排気熱回収器１８は、エンジンの排気ガスを排出する排気管に設けられ、熱を電力変換するものであり、冷却水サイクル１６中の冷却水によって冷却される。すなわち、排気管と冷却水との間で熱交換し、排気管の熱によって冷却水を昇温することができる。
【００２２】
水冷媒熱交換器２０は、車両用空調装置の冷媒サイクル２６を利用して、エンジン１２の冷却水を昇温する、所謂ヒートポンプとして機能する。
【００２３】
ヒータコア２４は、車室内を空調する車両用空調装置で車室内を暖房する際の熱源として機能する。すなわち、エンジン１２からの放熱によって加熱された冷却水がヒータコア２４で放熱されることにより、車室内を暖房することができる。
【００２４】
また、車両用空調装置の冷媒サイクル２６は、電動コンプレッサ２８、水冷媒熱交換器２０、コンデンサ３０、膨張弁３２、及びエバポレータ３４によって構成され、冷媒サイクル２６は水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとしても機能することが可能とされている。なお、エバポレータ３４は、水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとして機能させるためのバイパス通路を有しており、ヒートポンプとして機能させる場合には冷媒をエバポレータ３４を通過せずにバイパスする。
【００２５】
冷媒サイクル２６は、車両用空調装置を冷房として機能する際には、電動コンプレッサ２８によって冷媒を圧縮することによって高温高圧の気化した冷媒とし、コンデンサ３０で高温高圧の冷媒を液化して放熱し、膨張弁３２によって液化している冷媒を急激に減圧することにより、霧状にしてエバポレータ３４で気化することにより、このエバポレータ３４を通過する空気を冷却する。この時、エバポレータ３４では、通過する空気を冷却することにより、空気中の水分を結露させるようになっており、これにより、エバポレータ３４後の空気が除湿される。
【００２６】
また、冷媒サイクル２６は、水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとして機能させる場合には、コンプレッサ２８で冷媒を圧縮することによって高温高圧の気化した冷媒とし、この冷媒の熱を水冷媒熱交換器２０を通過する冷却水サイクル１６の冷却水に放熱することによって冷却水を加熱する。また、水冷媒熱交換器２０を通過して液化した冷媒を、図示しない膨張弁（例えば、水冷媒熱交換器２０に内蔵）によって減圧してコンデンサ３０で吸熱させて、エバポレータ３４をバイパスして電動コンプレッサ２８に冷媒を供給する。このサイクルを繰り返すことによって水冷媒熱交換器２０がヒートポンプとして機能する。
【００２７】
また、電池用冷却水サイクル３６には、電動ウォーターポンプ３８、水冷媒熱交換器２０、及び電池用ヒータコア４０が設けられており、電動ウォーターポンプ３８によって冷却水が循環される。また、冷却水は水冷媒熱交換器２０で加熱されて、冷却水の熱が電池用ヒーターコア４０で放熱される。これによって、電池用ヒータコア４０の近傍に設けられた電池４２が加熱されて電池４２を暖機することができる。なお、ファン等を用いて電池用ヒータコア４０の熱を電池４２に送風するようにしてもよい。
【００２８】
ところで、本実施の形態に係わる車両用暖気装置１０は、ハイブリッド車に搭載されているので、エンジン１２駆動による走行とモータジェネレータ１４駆動による走行が行われるが、モータジェネレータ１４によって走行する際には、ブレーキ時にモータジェネレータ１４が発電器として機能して発電し、回生電力を得ることができ、回生電力によって電池４２を充電することができる。
【００２９】
しかしながら、電池が活性状態とならないような低温の場合や電池が満充電の場合や電池が高温の場合などでは、回生電力を電池４２に充電することができないため、本実施の形態では、回生電力を電池やエンジン冷却水の暖気を行うための電力として使用するようになっており、制御ユニット４４によって回生電力の供給先が制御される。
【００３０】
モータジェネレータ１４は、充電制御セレクタ４６を介して電池４２に接続されており、モータジェネレータ１４によって発生した回生電力は、充電制御セレクタ４６に入力され、電池４２が充電可能な場合に、電池４２が充電される。
【００３１】
モータジェネレータ１４から電池４２への充電は、充電制限回路１５によって行われ、充電制限回路１５は、例えば、電池４２が予め定めた温度（電池が活性しない状態となる温度）よりも低い場合や、電池４２が満充電状態の場合に、電池４２への充電制限指示を充電制御セレクタ４６に出力することによって電池４２への充電制限を行う。
【００３２】
また、充電制御セレクタ４６には、電動コンプレッサ２８及び電動ウォーターポンプ３８が接続されており、制御ユニット４４の指示に応じてモータジェネレータ１４によって発生した回生電力を電動コンプレッサ２８及び電動ウォーターポンプ３８に供給可能とされている。
【００３３】
一方、制御ユニット４４には、電池４２の温度を検出する温度センサ４８及び充電制御セレクタ４６が接続されており、充電制限回路１５による電池４２への充電制限状態が入力されると共に、電池温度の検出結果が入力され、充電制限状態や温度センサ４８の検出結果に基づいて、充電制御セレクタ４６を制御して、モータジェネレータ１４からの回生電力の供給先を制御する。
【００３４】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０の作用について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０の制御ユニット４４で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、図示しないイグニッションスイッチ等がオンされると、ステップ１００では、温度センサ４８によって電池４２の温度が検出されてステップ１０２へ移行する。
【００３６】
ステップ１０２では、温度センサ４８によって検出された電池４２の温度が充電制限温度か否か判定される。該判定は、電池４２が活性状態か否かに応じて予め定められた温度以下か否かを判定し、該判定が否定された場合、すなわち、充電制限回路１５によって充電制限される温度ではない場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。
【００３７】
また、ステップ１０２の判定が肯定された場合、すなわち、電池４２が活性状態になく充電制限回路１５によって充電制限される温度である場合にはステップ１０４へ移行する。
【００３８】
ステップ１０４では、電池４２の充電状態が検出されてステップ１０６へ移行する。すなわち、電池４２の充電状態が充電制限回路１５によって充電制限されているか否かが検出される。
【００３９】
ステップ１０６では、電池４２が充電制限されているか否か判定される。すなわち、ステップ１０４で検出された電池４２の充電状態から充電制限されているか否かを判定し、該判定が否定場合には、充電制限回路１５によって電池４２への充電制限が行われていないのでステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。
【００４０】
また、ステップ１０６の判定が肯定された場合には、充電制限回路１５によって電池４２への充電制限が行われているのでステップ１０８へ移行する。
【００４１】
ステップ１０８では、余剰回生電力があるか否か判定される。該判定は、モータジェネレータ１４によって発生された回生電力が充電制御セレクタ４６に入力されて余剰となっているか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。
【００４２】
また、ステップ１０８の判定が肯定された場合、すなわち、余剰回生電力がある場合には、ステップ１１０へ移行して、電動コンプレッサ２８がオンしているか否かが判定され、該判定が否定された場合にはステップ１１２へ移行し、肯定された場合にはステップ１１４へ移行する。
【００４３】
ステップ１１２では、回生電力で電動コンプレッサ２８がオンされてステップ１１４へ移行する。すなわち、回生電力が電動コンプレッサ２８に供給されるように充電制御セレクタ４６が制御されて、回生電力によって電動コンプレッサ２８がオンされる。この電動コンプレッサ２８のオンによって冷媒サイクル２６の水冷媒熱交換器２０がヒートポンプとして機能し、エンジン１２の冷却水が水冷媒熱交換器２０によって暖められて、エンジン冷却水を暖機することができる。
【００４４】
次に、ステップ１１４では、電動ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）３８がオンしているか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返され、否定された場合にはステップ１１６へ移行する。
【００４５】
ステップ１１６では、回生電力で電動ウォーターポンプ３８がオンされてステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。すなわち、回生電力が電動ウォーターポンプ３８に供給されるように充電制御セレクタ４６が制御されて、回生電力によって電動ウォーターポンプ３８がオンされる。これによって電動ウォーターポンプ３８によって電池用冷却水サイクル３６の冷却水が循環され、水冷媒熱交換器２０によって電池用冷却水サイクル３６の冷却水が温められる。そして、暖められた冷却水が電池用ヒータコア４０で放熱され、電池用ヒータコア４０の放熱によって電池が暖気され、電池４２の充電制限を早期に解除することができる。
【００４６】
このように、本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０では、冷間時など電池４２の充電制限が行われている場合には、モータジェネレータ１４によって発生した回生電力が余剰となるので、この余剰回生電力を利用してエンジン１２の冷却水及び電池４２を暖機することができるので、冷間時等の暖気を促進することができる。また、余剰回生電力を利用して暖気を促進するので、エネルギー利用効率を向上することができる。
【００４７】
また、エンジン１２の暖気が促進され、暖気された冷却水によって電池４２を温めることができ、電池４２の充電制限を早期に解除することができると共に、早期に回生電力を電池４２に充電することが可能となる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では、冷却水の暖気と電池の暖気を共に行う場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、何れか一方のみを暖機するようにしてもよい。例えば、電池用冷却水サイクル３６を省略して、回生電力で電動コンプレッサ２８を駆動して冷却水のみを暖機するようにしてもよいし、水冷媒熱交換器２０による冷却水サイクル１６の加熱を行わずに、水冷媒熱交換器２０の放熱を直接利用して電池４２のみを暖機する構成としてもよい。
【００４９】
また、上記の実施の形態では、水冷媒熱交換器２０によって冷却サイクル１６及び電池用冷却水サイクル３６を加熱する構成としたが、電池用冷却水サイクル３６を省略して水冷媒熱交換器２０の放熱を直接利用して電池４２を加熱する構成として、冷却水サイクル１６及び電池４２を加熱するようにしてもよい。
【００５０】
また、上記の実施の形態では、冷媒サイクル２６の水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとして機能させる構成としたが、これに限るものではなく、各種ヒートポンプを適用することができ。またこの時、エンジン冷却水及び電池４２の少なくとも一方をヒートポンプによって加熱する対象とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置の制御ユニットで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 車両用暖気装置
１２ エンジン
１４ モータジェネレータ
１５ 充電制限回路
１６ 冷却水サイクル
２０ 水冷媒熱交換器
２６ 冷媒サイクル
２８ 電動コンプレッサ
３６ 電池用冷却水サイクル
３８ 電動ウォーターポンプ
４０ 電池用ヒータコア
４２ 電池
４４ 制御ユニット
４６ 充電制御セレクタ
４８ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用暖気装置にかかり、特に、冷却水を加熱するヒートポンプによってエンジン暖気する車両用暖気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却水を加熱するヒートポンプを備えてエンジン冷却水の温度を上昇させる技術として特許文献１に記載の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、エンジンの冷却水の排熱及びエンジンの排気熱の双方を利用して車室内を空調する構成とし、エンジンから排出される熱を有効利用している。そして、特許文献１に記載の技術では、ヒートポンプと排気熱回収器によって、エンジン冷却水を温め、エンジンの冷却水を十分な温度に上昇させて暖機することができる。加えて、ヒートポンプと排気熱回収器によりエンジン冷却水を温めることにより強力な暖房を行うことができる。
【特許文献１】特開２００２−５９７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、エンジン及びモータを備えたハイブリッド車では、電池が低温時（冷間始動時等）に、電池の活性状態が低く充電効率が低下するため、充電制限を行って充電を抑制する場合がある。この場合には、ハイブリッド車では、ブレーキ時にモータを発電器として機能させて回生エネルギーを電池に充電するが、充電制限されているため充電できず、エネルギーの利用効率を低下させている。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、回生電力を効率的に利用して、車両の暖機を促進することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、供給された電力に応じて、エンジンに供給されるエンジン冷却水を加熱するヒートポンプと、車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、含むことを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ヒートポンプでは、供給された電力に応じて、エンジン冷却水が加熱される。例えば、ヒートポンプは、コンプレッサによって冷媒を圧縮して、圧縮した冷媒を用いてエンジン冷却水を加熱することができる。
【０００８】
また、ハイブリッド車等の車両のブレーキ時にモータジェネレータで発生する回生電力は制御手段によって電池に蓄電される。しかし、例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合や電池が高温の場合などでは充電できないため、充電制限を行う制限手段等によって充電制限が行われる。
【０００９】
そこで、制御手段では、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、回生電力がヒートポンプに供給されるように制御される。例えば、冷間時などで電池が活性状態になく電池が満充電の場合には充電制限されるので、回生電力が余剰となるが、この余剰回生電力がヒートポンプに供給され、これによってヒートポンプが作動されて冷却水を加熱することができるので、エンジン暖気を促進することができる。従って、回生電力を効率的に利用して、車両の暖機を促進することができる。
【００１０】
なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、供給された電力に応じて、電池を暖機する暖気手段を更に含んで、制限手段が電池の充電が制限されている場合に、回生電力が暖気手段にも供給されるように更に制御するようにしてもよい。例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合には電池の充電制限が行われるが、この時、暖気手段に回生電力が供給されるように更に制御することによって、電池が暖気されて電池の充電制限を早期に解除することができると共に、早期に回生電力を電池に充電することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、ヒートポンプが電池を更に暖機するようにしてもよい。例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合には電池の充電制限が行われるが、ヒートポンプによって電池を暖機することで、電池が暖気されて電池の充電制限を早期に解除することができると共に、早期に回生電力を電池に充電することが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、供給された電力に応じて、電池を加熱するヒートポンプと、車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、を含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、ヒートポンプでは、電池が加熱される。例えば、ヒートポンプは、コンプレッサによって冷媒を圧縮して圧縮した冷媒を用いて電池を加熱するようにしてもよいし、ヒートポンプによって冷却水を加熱して加熱した冷却水を用いて電池を加熱するようにしてもよい。
【００１４】
また、ハイブリッド車等の車両のブレーキ時にモータジェネレータで発生する回生電力は制御手段によって電池に蓄電される。しかし、例えば、電池が活性状態にならないような低い温度の場合や電池が満充電の場合や電池が高温の場合などでは充電できないため、充電制限を行う制限手段等によって充電制限が行われる。
【００１５】
そこで、制御手段では、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、回生電力がヒートポンプに供給されるように制御される。例えば、冷間時で電池が活性状態になく電池が満充電の場合には充電制限されるので、回生電力が余剰となるが、この余剰回生電力がヒートポンプに供給され、これによってヒートポンプが作動されて電池を加熱することができるので、電池を暖機することができ、電池の充電制限を早期に解除して活性化した状態にすることができる。従って、回生電力を効率的に利用して、車両の暖気を促進することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、回生電力を蓄電する電池が充電制限されている場合に、余剰となった回生電力をヒートポンプに供給ように制御することによって、ヒートポンプを回生電力で作動させてエンジン冷却水や電池を加熱することができるので、回生電力を効率的に利用して、車両の暖機を促進することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係わる車両用暖気装置１０は、走行の駆動源として、エンジン１２とモータジェネレータ１４を搭載したハイブリッド車に搭載するものとして説明する。
【００１９】
本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０は、図１に示すように、エンジン１２を冷却水によって冷却する冷却水サイクル１６、車両用空調装置の冷媒サイクル２６、及び電池４２を暖機するための電池用冷却水サイクル３６を備えている。
【００２０】
エンジン１２を冷却水によって冷却する冷却水サイクル１６中には、排気熱回収器１８、水冷媒熱交換器２０、ウォーターポンプ２２、及びヒータコア２４が設けられており、冷却水はウォーターポンプ２２によって冷却水が循環される。なお、ウォーターポンプ２２は、エンジン１２が停止していても冷却水を循環させることができるように電動で駆動するものが適用される。
【００２１】
排気熱回収器１８は、エンジンの排気ガスを排出する排気管に設けられ、熱を電力変換するものであり、冷却水サイクル１６中の冷却水によって冷却される。すなわち、排気管と冷却水との間で熱交換し、排気管の熱によって冷却水を昇温することができる。
【００２２】
水冷媒熱交換器２０は、車両用空調装置の冷媒サイクル２６を利用して、エンジン１２の冷却水を昇温する、所謂ヒートポンプとして機能する。
【００２３】
ヒータコア２４は、車室内を空調する車両用空調装置で車室内を暖房する際の熱源として機能する。すなわち、エンジン１２からの放熱によって加熱された冷却水がヒータコア２４で放熱されることにより、車室内を暖房することができる。
【００２４】
また、車両用空調装置の冷媒サイクル２６は、電動コンプレッサ２８、水冷媒熱交換器２０、コンデンサ３０、膨張弁３２、及びエバポレータ３４によって構成され、冷媒サイクル２６は水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとしても機能することが可能とされている。なお、エバポレータ３４は、水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとして機能させるためのバイパス通路を有しており、ヒートポンプとして機能させる場合には冷媒をエバポレータ３４を通過せずにバイパスする。
【００２５】
冷媒サイクル２６は、車両用空調装置を冷房として機能する際には、電動コンプレッサ２８によって冷媒を圧縮することによって高温高圧の気化した冷媒とし、コンデンサ３０で高温高圧の冷媒を液化して放熱し、膨張弁３２によって液化している冷媒を急激に減圧することにより、霧状にしてエバポレータ３４で気化することにより、このエバポレータ３４を通過する空気を冷却する。この時、エバポレータ３４では、通過する空気を冷却することにより、空気中の水分を結露させるようになっており、これにより、エバポレータ３４後の空気が除湿される。
【００２６】
また、冷媒サイクル２６は、水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとして機能させる場合には、コンプレッサ２８で冷媒を圧縮することによって高温高圧の気化した冷媒とし、この冷媒の熱を水冷媒熱交換器２０を通過する冷却水サイクル１６の冷却水に放熱することによって冷却水を加熱する。また、水冷媒熱交換器２０を通過して液化した冷媒を、図示しない膨張弁（例えば、水冷媒熱交換器２０に内蔵）によって減圧してコンデンサ３０で吸熱させて、エバポレータ３４をバイパスして電動コンプレッサ２８に冷媒を供給する。このサイクルを繰り返すことによって水冷媒熱交換器２０がヒートポンプとして機能する。
【００２７】
また、電池用冷却水サイクル３６には、電動ウォーターポンプ３８、水冷媒熱交換器２０、及び電池用ヒータコア４０が設けられており、電動ウォーターポンプ３８によって冷却水が循環される。また、冷却水は水冷媒熱交換器２０で加熱されて、冷却水の熱が電池用ヒーターコア４０で放熱される。これによって、電池用ヒータコア４０の近傍に設けられた電池４２が加熱されて電池４２を暖機することができる。なお、ファン等を用いて電池用ヒータコア４０の熱を電池４２に送風するようにしてもよい。
【００２８】
ところで、本実施の形態に係わる車両用暖気装置１０は、ハイブリッド車に搭載されているので、エンジン１２駆動による走行とモータジェネレータ１４駆動による走行が行われるが、モータジェネレータ１４によって走行する際には、ブレーキ時にモータジェネレータ１４が発電器として機能して発電し、回生電力を得ることができ、回生電力によって電池４２を充電することができる。
【００２９】
しかしながら、電池が活性状態とならないような低温の場合や電池が満充電の場合や電池が高温の場合などでは、回生電力を電池４２に充電することができないため、本実施の形態では、回生電力を電池やエンジン冷却水の暖気を行うための電力として使用するようになっており、制御ユニット４４によって回生電力の供給先が制御される。
【００３０】
モータジェネレータ１４は、充電制御セレクタ４６を介して電池４２に接続されており、モータジェネレータ１４によって発生した回生電力は、充電制御セレクタ４６に入力され、電池４２が充電可能な場合に、電池４２が充電される。
【００３１】
モータジェネレータ１４から電池４２への充電は、充電制限回路１５によって行われ、充電制限回路１５は、例えば、電池４２が予め定めた温度（電池が活性しない状態となる温度）よりも低い場合や、電池４２が満充電状態の場合に、電池４２への充電制限指示を充電制御セレクタ４６に出力することによって電池４２への充電制限を行う。
【００３２】
また、充電制御セレクタ４６には、電動コンプレッサ２８及び電動ウォーターポンプ３８が接続されており、制御ユニット４４の指示に応じてモータジェネレータ１４によって発生した回生電力を電動コンプレッサ２８及び電動ウォーターポンプ３８に供給可能とされている。
【００３３】
一方、制御ユニット４４には、電池４２の温度を検出する温度センサ４８及び充電制御セレクタ４６が接続されており、充電制限回路１５による電池４２への充電制限状態が入力されると共に、電池温度の検出結果が入力され、充電制限状態や温度センサ４８の検出結果に基づいて、充電制御セレクタ４６を制御して、モータジェネレータ１４からの回生電力の供給先を制御する。
【００３４】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０の作用について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０の制御ユニット４４で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、図示しないイグニッションスイッチ等がオンされると、ステップ１００では、温度センサ４８によって電池４２の温度が検出されてステップ１０２へ移行する。
【００３６】
ステップ１０２では、温度センサ４８によって検出された電池４２の温度が充電制限温度か否か判定される。該判定は、電池４２が活性状態か否かに応じて予め定められた温度以下か否かを判定し、該判定が否定された場合、すなわち、充電制限回路１５によって充電制限される温度ではない場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。
【００３７】
また、ステップ１０２の判定が肯定された場合、すなわち、電池４２が活性状態になく充電制限回路１５によって充電制限される温度である場合にはステップ１０４へ移行する。
【００３８】
ステップ１０４では、電池４２の充電状態が検出されてステップ１０６へ移行する。すなわち、電池４２の充電状態が充電制限回路１５によって充電制限されているか否かが検出される。
【００３９】
ステップ１０６では、電池４２が充電制限されているか否か判定される。すなわち、ステップ１０４で検出された電池４２の充電状態から充電制限されているか否かを判定し、該判定が否定場合には、充電制限回路１５によって電池４２への充電制限が行われていないのでステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。
【００４０】
また、ステップ１０６の判定が肯定された場合には、充電制限回路１５によって電池４２への充電制限が行われているのでステップ１０８へ移行する。
【００４１】
ステップ１０８では、余剰回生電力があるか否か判定される。該判定は、モータジェネレータ１４によって発生された回生電力が充電制御セレクタ４６に入力されて余剰となっているか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。
【００４２】
また、ステップ１０８の判定が肯定された場合、すなわち、余剰回生電力がある場合には、ステップ１１０へ移行して、電動コンプレッサ２８がオンしているか否かが判定され、該判定が否定された場合にはステップ１１２へ移行し、肯定された場合にはステップ１１４へ移行する。
【００４３】
ステップ１１２では、回生電力で電動コンプレッサ２８がオンされてステップ１１４へ移行する。すなわち、回生電力が電動コンプレッサ２８に供給されるように充電制御セレクタ４６が制御されて、回生電力によって電動コンプレッサ２８がオンされる。この電動コンプレッサ２８のオンによって冷媒サイクル２６の水冷媒熱交換器２０がヒートポンプとして機能し、エンジン１２の冷却水が水冷媒熱交換器２０によって暖められて、エンジン冷却水を暖機することができる。
【００４４】
次に、ステップ１１４では、電動ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）３８がオンしているか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返され、否定された場合にはステップ１１６へ移行する。
【００４５】
ステップ１１６では、回生電力で電動ウォーターポンプ３８がオンされてステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。すなわち、回生電力が電動ウォーターポンプ３８に供給されるように充電制御セレクタ４６が制御されて、回生電力によって電動ウォーターポンプ３８がオンされる。これによって電動ウォーターポンプ３８によって電池用冷却水サイクル３６の冷却水が循環され、水冷媒熱交換器２０によって電池用冷却水サイクル３６の冷却水が温められる。そして、暖められた冷却水が電池用ヒータコア４０で放熱され、電池用ヒータコア４０の放熱によって電池が暖気され、電池４２の充電制限を早期に解除することができる。
【００４６】
このように、本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置１０では、冷間時など電池４２の充電制限が行われている場合には、モータジェネレータ１４によって発生した回生電力が余剰となるので、この余剰回生電力を利用してエンジン１２の冷却水及び電池４２を暖機することができるので、冷間時等の暖気を促進することができる。また、余剰回生電力を利用して暖気を促進するので、エネルギー利用効率を向上することができる。
【００４７】
また、エンジン１２の暖気が促進され、暖気された冷却水によって電池４２を温めることができ、電池４２の充電制限を早期に解除することができると共に、早期に回生電力を電池４２に充電することが可能となる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では、冷却水の暖気と電池の暖気を共に行う場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、何れか一方のみを暖機するようにしてもよい。例えば、電池用冷却水サイクル３６を省略して、回生電力で電動コンプレッサ２８を駆動して冷却水のみを暖機するようにしてもよいし、水冷媒熱交換器２０による冷却水サイクル１６の加熱を行わずに、水冷媒熱交換器２０の放熱を直接利用して電池４２のみを暖機する構成としてもよい。
【００４９】
また、上記の実施の形態では、水冷媒熱交換器２０によって冷却サイクル１６及び電池用冷却水サイクル３６を加熱する構成としたが、電池用冷却水サイクル３６を省略して水冷媒熱交換器２０の放熱を直接利用して電池４２を加熱する構成として、冷却水サイクル１６及び電池４２を加熱するようにしてもよい。
【００５０】
また、上記の実施の形態では、冷媒サイクル２６の水冷媒熱交換器２０をヒートポンプとして機能させる構成としたが、これに限るものではなく、各種ヒートポンプを適用することができ。またこの時、エンジン冷却水及び電池４２の少なくとも一方をヒートポンプによって加熱する対象とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる車両用暖気装置の制御ユニットで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 車両用暖気装置
１２ エンジン
１４ モータジェネレータ
１５ 充電制限回路
１６ 冷却水サイクル
２０ 水冷媒熱交換器
２６ 冷媒サイクル
２８ 電動コンプレッサ
３６ 電池用冷却水サイクル
３８ 電動ウォーターポンプ
４０ 電池用ヒータコア
４２ 電池
４４ 制御ユニット
４６ 充電制御セレクタ
４８ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された電力に応じて、エンジンに供給されるエンジン冷却水を加熱するヒートポンプと、
車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、
を含む車両用暖気装置。
【請求項２】
供給された電力に応じて、前記電池を暖機する暖気手段を更に含み、
前記電池への充電が制限されている場合に、前記制御手段によって、前記回生電力が前記暖気手段にも供給されるようにした請求項１に記載の車両用暖気装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプが前記電池を更に暖機するようにした請求項１に記載の車両用暖気装置。
【請求項４】
供給された電力に応じて、電池を加熱するヒートポンプと、
車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、
を含む車両用暖気装置。
【請求項１】
供給された電力に応じて、エンジンに供給されるエンジン冷却水を加熱するヒートポンプと、
車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、
を含む車両用暖気装置。
【請求項２】
供給された電力に応じて、前記電池を暖機する暖気手段を更に含み、
前記電池への充電が制限されている場合に、前記制御手段によって、前記回生電力が前記暖気手段にも供給されるようにした請求項１に記載の車両用暖気装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプが前記電池を更に暖機するようにした請求項１に記載の車両用暖気装置。
【請求項４】
供給された電力に応じて、電池を加熱するヒートポンプと、
車両で発生した回生電力を蓄電する電池に前記回生電力が蓄電されるように制御すると共に、所定電池状態に基づいて電池への充電が制限されている場合に、前記回生電力が前記ヒートポンプに供給されるように制御する制御手段と、
を含む車両用暖気装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２８４０１１（Ｐ２００７−２８４０１１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１６６５０（Ｐ２００６−１１６６５０）
【出願日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【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１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【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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