電気駆動車両の暖房装置
【課題】エンジンの燃費悪化を防止し、バッテリによるモータ駆動力確保と暖房用電気ヒータの暖房性能確保できる電気駆動車両の暖房装置を提供する。
【解決手段】エンジン１と、ジェネレータ２と、メインバッテリ３と、このメインバッテリ３と電気的に接続されたサブバッテリ１２と、モータ４と、暖房用電気ヒータ６と、メインバッテリ３とサブバッテリ１２との間に設けられたDC/DCコンバータ１０と、制御手段７とを備え、メインバッテリ３の充電状態（ＳＯＣ）が設定値Ａ１よりも低いとき、メインバッテリ３からサブバッテリ１２への電力供給を遮断し、メインバッテリ３の充電状態（ＳＯＣ）が設定値Ａ１よりも高いとき、メインバッテリ３からサブバッテリ１２への電力供給を許容している。
【解決手段】エンジン１と、ジェネレータ２と、メインバッテリ３と、このメインバッテリ３と電気的に接続されたサブバッテリ１２と、モータ４と、暖房用電気ヒータ６と、メインバッテリ３とサブバッテリ１２との間に設けられたDC/DCコンバータ１０と、制御手段７とを備え、メインバッテリ３の充電状態（ＳＯＣ）が設定値Ａ１よりも低いとき、メインバッテリ３からサブバッテリ１２への電力供給を遮断し、メインバッテリ３の充電状態（ＳＯＣ）が設定値Ａ１よりも高いとき、メインバッテリ３からサブバッテリ１２への電力供給を許容している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電気駆動車両の暖房装置に関し、特に暖房用電気ヒータを備えた電気駆動車両の暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気自動車やハイブリッド自動車は、エンジンと、このエンジンにより駆動されるジェネレータと、バッテリと、このバッテリから給電されて走行駆動力を発生するモータとを備え、バッテリ充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）が低いとき、ジェネレータを駆動することによりＳＯＣが所定の設定基準値を超えるまでバッテリを充電している。
【０００３】
通常、電気駆動車両には、車室内を暖めるための暖房用電気ヒータが設けられ、この暖房用電気ヒータは駆動用モータと同様にバッテリから給電されている。車両の冷間始動時において電気ヒータがオン操作される際、特にＳＯＣが低下しているときには、バッテリから電気ヒータへ給電すると同時にバッテリにも給電し充電が行われている。それ故、バッテリと電気ヒータとは共にバッテリから電力が供給されるため、電気ヒータの暖房性能が低下し、モータ駆動力が十分に確保できないという課題が存在している。
【０００４】
特許文献１の電気駆動車両の暖房装置は、エンジンと、ジェネレータと、バッテリと、走行駆動用モータと、電気ヒータと、エンジン回転数を制御するエンジン制御手段と、走行駆動用モータの発電負荷を推定する発電負荷推定手段とを備え、エンジンが暖機中且つ乗員による暖房要求があるとき、エンジン制御手段が推定された発電負荷に応じてエンジンのスロットル開度を制御している。この暖房装置では、電気ヒータの消費電力とバッテリ充電要求電力と車両消費電力との総和を求め、この総和に応じた電力をモータの発電負荷として推定し、この発電負荷に応じた電力を発生するようにエンジンを駆動しているため、車両の暖房性能を十分に確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の電気駆動車両の暖房装置は、ＳＯＣが低下した場合でも、発電負荷に応じた電力を発生するようにエンジンを駆動するため、バッテリ充電要求電力と暖房性能とを満足するジェネレータの発電量を確保することができる。しかし、エンジンのスロットル開度が電気ヒータの消費電力とバッテリ充電要求電力との総和に基づく発電負荷に応じて制御されているため、エンジンが発電重視の高回転運転に制御され、その結果、電気駆動車両が元々狙いとしているエンジンの燃費が低下する虞がある。
【０００７】
また、バッテリを充電するためにエンジンを駆動する際、エンジンの運転状態を燃費改善を優先したエンジンの駆動効率が高い運転状態に維持することも選択肢の１つであるが、エンジンに駆動されるジェネレータの発電電力が限られ、乗員による暖房要求がある場合には、バッテリと電気ヒータのうち、一方に対する給電の停止が必要になる。ジェネレータの発電電力をバッテリと電気ヒータとの双方に分配するとしても、限られた発電電力では夫々に対して給電される電力が不足するため、乗員の期待する十分な走行性能と暖房性能とを得ることができない。
【０００８】
本発明の目的は、エンジンの燃費悪化を防止しつつ、バッテリによるモータ駆動力確保と暖房用電気ヒータの暖房性能確保との両立ができる電気駆動車両の暖房装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の電気駆動車両の暖房装置は、エンジンと、このエンジンにより駆動されるジェネレータと、このジェネレータにより発電された電力を充電可能なメインバッテリと、このメインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリと、前記メインバッテリから給電されて走行駆動力を発生するモータと、前記サブバッテリから給電され且つ車室内の空気を加熱する暖房用電気ヒータと、前記メインバッテリとサブバッテリとの間に設けられたDC/DCコンバータと、前記暖房用電気ヒータとDC/DCコンバータとを制御する制御手段とを備えた電気駆動車両の暖房装置において、前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも低いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を遮断し、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を許容することを特徴としている。
【００１０】
この電気駆動車両の暖房装置では、暖房用電気ヒータがサブバッテリから給電されるため、メインバッテリの電力を消費することなく、暖房用電気ヒータに給電することができる。また、メインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリと、メインバッテリとサブバッテリとの間に設けられたDC/DCコンバータとを備えているため、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給の形態をメインバッテリの充電状態に応じて遮断状態と許容状態とに切替えることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、前記サブバッテリから前記暖房用電気ヒータへの給電を遮断し、前記メインバッテリから前記暖房用電気ヒータに給電可能であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、車室内の空気を前記エンジンの熱を用いて加熱する暖房用ヒータを有し、前記制御手段は、運転中のエンジン温度が設定温度以上のとき、前記暖房用電気ヒータの作動を停止し、前記暖房用ヒータを作動させることをことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも低いとき、メインバッテリの電力を消費せずに暖房用電気ヒータを作動できるため、メインバッテリの充電促進と暖房用電気ヒータによる暖房性能確保とを図ることができる。しかも、メインバッテリの電力を消費せずに暖房性能を確保できるため、エンジンの運転状態を燃費改善を優先した駆動効率の高い運転状態に維持することができ、乗員による暖房要求がある場合でも、早期にメインバッテリを充電してモータ駆動力を確保でき、その結果、十分な走行性能を得ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、ジェネレータにより発電された電力をメインバッテリから暖房用電気ヒータに給電可能であるため、DC/DCコンバータによる変換前の高い電力を暖房用電気ヒータに給電でき、車室内の暖房能率を向上することができる。
請求項３の発明によれば、エンジンの熱を利用した暖房用ヒータにより車室内を暖房するため、暖房性能を確保しつつ両バッテリの消費電力を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る暖房装置の全体構成図である。
【図２】暖房制御のフローチャートである。
【図３】エンジンと暖房用電気ヒータと暖房用ヒータと空調用通路とを示す図である。
【図４】実施例２に係る暖房装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の実施例１について図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、この電気自動車ＥＶは、エンジン１と、ジェネレータ２と、高電圧のメインバッテリ３と、このメインバッテリ３と電気的に接続され且つメインバッテリ３よりも低電圧のサブバッテリ１２と、メインバッテリ３とサブバッテリ１２との間に設けられたDC/DCコンバータ１０と、走行駆動源としてのトラクションモータ４と、電力を用いて車室内の空気を加熱可能な暖房用電気ヒータ６と、エンジン１の熱を用いて車室内の空気を加熱可能な暖房用ヒータ１１と、制御手段７等を備えている。
【００１８】
エンジン１は、電気自動車ＥＶに搭載された内燃機関（例えば、ロータリエンジン）により形成され、メインバッテリ３の充電状態（ＳＯＣ）が設定値Ａ０（例えば、３０％）以下の充電走行モードのとき、運転が開始され、ＳＯＣが設定値Ａ０超の放電走行モードのとき、運転が停止される。このエンジン１の出力軸はジェネレータ２の回転軸に連結されている。図１，２に示すように、エンジン１は、空調用通路１５に設けられた暖房用ヒータ１１へエンジン１の冷却水を供給する供給通路１４ａと、エンジン１の冷却水を暖房用ヒータ１１からエンジン１へ還流する還流通路１４ｂとを備えている。供給通路１４ａには、、エンジン１から暖房用ヒータ１１への冷却水の流れを許容する弁体（図示略）が設けられている。この弁体は、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ（例えば、８５℃）以上のとき、開作動し、設定温度Ｔｅ未満のとき、閉作動するよう形成されている。
【００１９】
ジェネレータ２は、発電機（例えば、三相交流オルタネータ）により形成され、エンジン１の回転駆動力により発電可能に形成されている。ジェネレータ２は、Ｕ相とＶ相とＷ相に応じた各相コイルを備え、これら相コイルの端部が第１インバータ８に電気的に接続されている。ジェネレータ２により発電された三相交流電力は、第１インバータ８で所定の直流電力（例えば、２００〜２５０Ｖ）に変換されて出力される。
第１インバータ８は、電気的に並列状に配置されたＵ相とＶ相とＷ相とを備えた公知の電力変換装置である。第１インバータ８の出力端子は、メインバッテリ３と、第２インバータ９と、DC/DCコンバータ１０と、切替手段１３とに夫々電気的に接続されている。
【００２０】
第２インバータ９は、第１インバータ８と略同様に構成されている。この第２インバータ９は、メインバッテリ３又は第１インバータ８からの直流電力を三相交流電力（例えば、２００〜６５０Ｖ）に変換してトラクションモータ４に出力している。モータ４の回転軸は、差動ギヤ部材３３を介して駆動輪３１と一体回転可能な駆動軸３２に接続され、トラクションモータ４から駆動輪３１へ走行駆動力が伝達される。駆動軸３２には、円盤状のブレーキディスク３４ａと、このブレーキディスク３４ａを押圧して電気自動車ＥＶの制動力を発生するブレーキ装置３４ｂが設けられている。また、車両減速時には、駆動軸３２の運動エネルギがモータ４側へ伝達され、モータ４がジェネレータとして作動して伝達された運動エネルギを三相交流電力に変換する。この三相交流電力は第２インバータ９によって所定の直流電力に変換された後、メインバッテリ３に充電されている。
【００２１】
メインバッテリ３は、リチウム電池により形成され、第１インバータ８から出力された高い直流電力を充放電可能に構成されている。
サブバッテリ１２は、通常の車載電気負荷給電用電池により形成され、DC/DCコンバータ１０により変換された低い直流電力（例えば、１２Ｖ）を充放電可能に構成されている。
尚、メインバッテリ３は、リチウム電池に限られず、ニッケル水素電池や大容量コンデンサ（キャパシタ）であっても良い。
【００２２】
DC/DCコンバータ１０は、安定化降圧回路を備え、メインバッテリ３又は第１インバータ８等、所謂高電圧系統から供給される高い直流電力を低い直流電力へ変換可能に形成されている。このDC/DCコンバータ１０は、サブバッテリ１２と電気的に接続され、ＳＯＣが設定値Ａ０よりも高い設定値Ａ１（例えば、３５％）超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを電気的に接続する第１形態と、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２との接続を遮断する第２形態とに切替え可能に構成されている。
【００２３】
暖房用電気ヒータ６は、給電により放熱可能に形成され、対応電源レベルを内部で切替え可能な電熱ヒータである。この暖房用電気ヒータ６は、低電圧（例えば、１２Ｖ）の電源電圧で放熱することができ、高電圧（例えば、２００〜２５０Ｖ）の電源電圧では低電圧の電源電圧よりも高い放熱効果を発揮することができる。
暖房用電気ヒータ６と暖房用ヒータ１１とは、空調用通路１５の内部に設けられ、暖房用電気ヒータ６は暖房用ヒータ１１の上流側位置に前後に隣り合って設置されている。暖房用電気ヒータ６と暖房用ヒータ１１とは、車室内に設けられた暖房用釦５のオンオフ操作で作動可能に形成されている。
【００２４】
暖房用電気ヒータ６は、切替手段１３を介して高電圧系統に接続される接続状態とサブバッテリ１２側の低電圧系統に接続される接続状態とに切替え可能に形成されている。
切替手段１３は、暖房用釦５がオン操作された（乗員による暖房要求がある）とき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、暖房用電気ヒータ６と高低両方の電圧系統との接続を遮断している。このとき、暖房用ヒータ１１による第１暖房モードが実行される。
【００２５】
更に、切替手段１３は、暖房用釦５がオン操作されたとき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１以下の場合、暖房用電気ヒータ６とサブバッテリ１２とを接続して第２暖房モードに切替え、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１超の場合、暖房用電気ヒータ６と高電圧系統とを接続して第３暖房モードに切替え可能に形成されている。
【００２６】
図２に示すように、空調用通路１５は、空調空気が図において右方から左方へ流れて車室内へ供給されるように形成されている。空調用通路１５内には、暖房用電気ヒータ６と、暖房用ヒータ１１と、ダンパ１６と、冷房用エバポレータ１７等が設けられている。空調空気は、全量がエバポレータ１７を通過し、その後、ダンパ１６により暖房用電気ヒータ６及び暖房用ヒータ１１を通過する空調空気と、バイパス通路１８を通過する空調空気とに分流されている。
【００２７】
暖房用ヒータ１１は、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上のとき、エンジン１の熱量を蓄積した冷却水が供給され、この冷却水と空調空気とが熱交換することにより空調空気を加熱している。第１暖房モードでは、供給通路１４ａに設けられた弁体が開作動され、エンジン１の冷却水が暖房用ヒータ１１へ供給された後、空調空気と熱交換を終えた冷却水が還流通路１４ｂを流れてエンジン１に還流する。
【００２８】
ダンパ１６は、暖房用電気ヒータ６及び暖房用ヒータ１１を通過する空調空気と、バイパス通路１８を通過する空調空気との流量割合を任意に調整可能に形成されている。このダンパ１６は、電磁式アクチュエータ（図示略）により駆動されている。エバポレータ１７は、冷媒による空調空気の冷却装置として形成されている。
【００２９】
次に、図１に基づいて制御手段７について説明する。
制御手段７は、エンジン１と、ジェネレータ２と、暖房用電気ヒータ６と、DC/DCコンバータ１０と、暖房用ヒータ１１等を制御している。この制御手段７は、車両制御手段（ＶＣＭ）２１と、運転条件制御手段（ＲＬＣＭ）２２と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２３と、ジェネレータ制御手段（ＧＣＭ）２４と、第１バッテリ制御手段（１ＢＣＭ）２５と、第２バッテリ制御手段（２ＢＣＭ）２６と、トラクションモータ制御手段（ＴＭＣＭ）２７と、ＡＢＳ（Antilock Brake System）２８とから構成されている。
【００３０】
ＶＣＭ２１は、メインバッテリ３のＳＯＣに応じて走行状態を放電走行モードと充電走行モードのうち何れかの走行制御モードに切替えると共に、乗員が暖房用釦５をオン操作したとき、エンジン１の運転状態とエンジン温度（冷却水温）とメインバッテリ３のＳＯＣとに基づき暖房状態を第１〜３暖房モードのうち何れかの暖房モードに切替えるように電気自動車ＥＶを統合制御している。このＶＣＭ２１は、ＲＬＣＭ２２と、１ＢＣＭ２５と、２ＢＣＭ２６と、ＴＭＣＭ２７と、ＡＢＳ２８とに対して相互通信可能に接続され、各制御手段からの情報に応じて夫々の制御手段を協調制御している。
【００３１】
ＶＣＭ２１は、電気自動車ＥＶが走行開始後においてＳＯＣが設定値Ａ０超のとき、放電走行モードと判定する。放電走行モードのとき、電気自動車ＥＶは、エンジン１の運転を停止すると共にメインバッテリ３からの給電によりモータ４を駆動している。
所定距離走行後、ＶＣＭ２１は、ＳＯＣが設定値Ａ０以下まで減少したとき、充電走行モードと判定する。充電走行モードのとき、電気自動車ＥＶは、エンジン１の運転を開始すると共にジェネレータ２がメインバッテリ３とモータ４とに電力を供給する。
メインバッテリ３が充電を開始した後、ＳＯＣが設定値Ａ１よりも高い設定値Ａ２（例えば、９５％）まで増加したとき、ＶＣＭ２１は、走行制御モードを充電走行モードから放電走行モードへ切替える。
【００３２】
ＲＬＣＭ２２は、ＥＣＵ２３とＧＣＭ２４とを統括し、エンジン１の運転条件とジェネレータ２の発電条件等を判定された走行制御モードに応じて設定している。
ＲＬＣＭ２２には、エンジン１のスロットル弁（図示略）が全開且つエンジン回転数一定を条件として、エンジン回転数とエンジン負荷（トルク）との関係を実験等により求められた高燃費且つ駆動効率の高い運転マップが予め記憶されている。
【００３３】
ＥＣＵ２３は、ＲＬＣＭ２２により設定された運転マップに基づきエンジン１を制御している。ＥＣＵ２３には、エンジン回転数、吸入空気量、冷却水温度等の各種検出信号が入力され、運転マップに基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、排気開弁タイミング、点火時期等の条件が設定され、設定条件に基づきエンジン１を運転制御している。
放電走行モードのとき、ＥＣＵ２３はエンジン１の運転を停止している。
【００３４】
ＥＣＵ２３は、乗員が暖房用釦５をオン操作した際、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、供給通路１４ａに設けられた弁体を開作動させ、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満のとき、供給通路１４ａに設けられた弁体を閉作動させてエンジン１の冷却水の流れを制御している。これにより、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上のとき、第１暖房モードを実行している。
【００３５】
ＧＣＭ２４は、ＲＬＣＭ２２により設定された所定の電力が出力されるようにジェネレータ２の発電を制御している。このＧＣＭ２４は、充電走行モードのとき、第１インバータ８によりジェネレータ２で発電された三相交流電力を２００〜２５０Ｖの直流電力に変換し、メインバッテリ３、第２インバータ９及び暖房用電気ヒータ６等へ出力している。
【００３６】
以上により、充電走行モードのとき、第１インバータ８から出力された直流電力は、メインバッテリ３に充電される電力と、第２インバータ９を介してモータ４へ給電される電力と、切替手段１３を介して暖房用電気ヒータ６へ給電される電力と、DC/DCコンバータ１０を介してサブバッテリ１２に充電される電力とに分配されている。
また、放電走行モードのとき、メインバッテリ３から出力された直流電力は、第２インバータ９を介してモータ４へ給電される電力と、DC/DCコンバータ１０を介してサブバッテリ１２に充電される電力とに分配されている。
【００３７】
１ＢＣＭ２５は、ＶＣＭ２１により判定された走行制御モードに応じて、メインバッテリ３を制御している。１ＢＣＭ２５は、メインバッテリ３の電流、電圧及び温度を検出し、電流と電圧とからメインバッテリ３のＳＯＣを演算可能に形成され、メインバッテリ温度やＳＯＣ等をＶＣＭ２１へ出力している。この１ＢＣＭ２５は、充電走行モードのとき、第１インバータ８から出力された直流電力をメインバッテリ３に充電し、放電走行モードのとき、メインバッテリ３から直流電力を放電している。
【００３８】
２ＢＣＭ２６は、DC/DCコンバータ１０と、切替手段１３とを制御している。
この２ＢＣＭ２６は、ＳＯＣが設定値Ａ１超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを接続（第１形態）し、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを遮断（第２形態）するようにDC/DCコンバータ１０を切替え制御している。これにより、DC/DCコンバータ１０が第１形態のとき、サブバッテリ１２の充電が行われる。
【００３９】
２ＢＣＭ２６は、暖房用釦５がオン操作されて乗員による暖房要求があるとき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、暖房用電気ヒータ６と高低両電圧系統との電気的接続を遮断し、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１以下の場合、暖房用電気ヒータ６とサブバッテリ１２とを接続し、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１超の場合、暖房用電気ヒータ６と高電圧系統とを接続するように切替手段１３を切替え制御している。これにより、第２暖房モード及び第３暖房モードを実行している。
【００４０】
ＴＭＣＭ２７は、乗員によるアクセルペダル踏込み量等の各種検出信号が入力され、ＲＬＣＭ２２により設定された所定の駆動力が出力されるようにモータ４の出力トルクを制御している。このＴＭＣＭ２７は、第２インバータ９により直流電力を三相交流電力に変換し、モータ４へ出力している。
ＡＢＳ２８は、乗員によるブレーキペダル踏込み量等の各種検出信号が入力され、ブレーキ装置３４ｂによるブレーキディスク３４ａの押圧力や押圧タイミング等を制御している。
【００４１】
次に、本電気自動車ＥＶの暖房制御について、図３のフローチャートに基づき説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各ステップを示す。
本実施例では、通常走行時、ＳＯＣに応じて充電走行モードと放電走行モードとにより電気自動車ＥＶが走行制御されている。本暖房制御は、暖房用釦５がオン操作されたとき、前記走行制御と独立した処理として実行されている。
【００４２】
まず、乗員による暖房要求があるか否か判定する（Ｓ１）。
Ｓ１の判定の結果、暖房用釦５がオン操作されている場合、乗員による暖房要求があるため、Ｓ２へ移行しエンジン１が運転中か否か判定する。Ｓ１の判定の結果、暖房用釦５がオフ操作されている場合、本暖房制御を終了する。
【００４３】
Ｓ２の判定の結果、エンジン１が運転している場合、Ｓ３へ移行しエンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上か否か判定する。Ｓ３の判定の結果、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、エンジン１の冷却水が空調空気を加熱可能であるため、Ｓ４へ移行し第１暖房モードを実行する。Ｓ４では、供給通路１４ａに設けられた弁体を開操作している。これにより、エンジン１の冷却損を利用することができ、ＳＯＣに拘わらず車室内を昇温することができる。
【００４４】
Ｓ３の判定の結果、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満の場合、冷却水温Ｔが低いため、Ｓ５へ移行しメインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１以下か否か判定する。
Ｓ５の判定の結果、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１以下の場合、メインバッテリ３の充電状態が低いため、Ｓ６へ移行し第２暖房モードを実行する。Ｓ６では、切替手段１３が暖房用電気ヒータ６とサブバッテリ１２とを接続するように切替えられる。これにより、メインバッテリ３の電力を消費することなく車室内を昇温することができる。
【００４５】
Ｓ５の判定の結果、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１超の場合、メインバッテリ３の充電状態が高いため、Ｓ７へ移行し第３暖房モードを実行する。Ｓ７では、切替手段１３が暖房用電気ヒータ６と高電圧系統とを接続するように切替えられる。これにより、暖房能率を高くでき、車室内を早期に昇温することができる。
Ｓ２の判定の結果、エンジン１が運転していない場合、Ｓ５へ移行する。
【００４６】
次に、実施例１に係る暖房装置の作用・効果について説明する。
この暖房装置は、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、メインバッテリ３の電力を消費せずに暖房用電気ヒータ６を作動できるため、メインバッテリ３の充電促進と暖房用電気ヒータ６による暖房性能確保とを図ることができる。しかも、メインバッテリ３の電力を消費せずに暖房性能を確保できるため、エンジン１の運転状態を燃費改善を優先した駆動効率の高い運転状態に維持することができ、乗員による暖房要求がある場合でも、早期にメインバッテリ３を充電してモータ４の駆動力を確保でき、その結果、十分な走行性能を得ることができる
【００４７】
制御手段７は、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１超のとき、サブバッテリ１２から暖房用電気ヒータ６への給電を遮断し、メインバッテリ３から暖房用電気ヒータ６に給電可能に形成されているため、ジェネレータ２により発電された電力をメインバッテリ３から暖房用電気ヒータ６に給電できると共にDC/DCコンバータ１０による変換前の高い電力を暖房用電気ヒータ６に給電でき、車室内の暖房能率を向上することができる。
【００４８】
車室内の空気をエンジン１の熱を用いて加熱する暖房用ヒータ１１を有し、制御手段７は、運転中のエンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上のとき、暖房用電気ヒータ６の作動を停止し、暖房用ヒータ１１を作動させるため、エンジン１の熱を利用した暖房用ヒータ１１により車室内を暖房することができ、暖房性能を確保しつつ両バッテリ３，１２の消費電力を抑制することができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、実施例２に係る電気自動車ＥＶＡの暖房装置について図４に基づいて説明する。 尚、前記実施例１の電気自動車ＥＶと異なる構成についてのみ説明し、実施例１と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
DC/DCコンバータ１０は、サブバッテリ１２と暖房用電気ヒータ６Ａとに電気的に並列接続され、ＳＯＣが設定値Ａ０よりも高い設定値Ａ１超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを電気的に接続する第１形態と、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２との接続を遮断する第２形態とに切替え可能に構成されている。
【００５１】
暖房用電気ヒータ６Ａは、低電圧（例えば、１２Ｖ）の供給で放熱可能に形成されている。この暖房用電気ヒータ６Ａは、暖房用釦５のオンオフ操作に連動可能なリレースイッチ１９を備えている。これにより、暖房用釦５がオン操作されたとき、暖房用電気ヒータ６Ａはサブバッテリ１２と電気的に接続され、暖房用釦５がオフ操作されたとき、暖房用電気ヒータ６Ａとサブバッテリ１２とは電気的に遮断される。
【００５２】
制御手段７Ａは、ＶＣＭ２１と、ＲＬＣＭ２２と、ＥＣＵ２３と、ＧＣＭ２４と、１ＢＣＭ２５と、２ＢＣＭ２６Ａと、ＴＭＣＭ２７と、ＡＢＳ２８とから構成されている。
２ＢＣＭ２６Ａは、DC/DCコンバータ１０とリレースイッチ１９とを制御している。
この２ＢＣＭ２６Ａは、ＳＯＣが設定値Ａ１超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを接続（第１形態）し、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを遮断（第２形態）するようDC/DCコンバータ１０を切替え制御している。
２ＢＣＭ２６Ａは、暖房用釦５がオン操作されたとき、サブバッテリ１２から暖房用電気ヒータ６Ａへの電力供給を許容し、暖房用釦５がオフ操作されたとき、サブバッテリ１２から暖房用電気ヒータ６Ａへの電力供給を禁止している。
【００５３】
これにより、暖房用釦５がオン操作されたとき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、エンジン１の冷却損を利用してＳＯＣに拘わらず車室内を昇温することができ、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満の場合、メインバッテリ３の電力を消費することなく車室内を昇温することができる。
【００５４】
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、走行用モータ単独で駆動輪を回転駆動し、エンジンは充電のみ行う電気自動車の例を説明したが、運転状態に応じて走行用モータとエンジンとが駆動輪を回転駆動するハイブリッド自動車に適用することも可能である。
【００５５】
２〕前記実施例においては、暖房用ヒータの媒体をエンジンの冷却水にした例を説明したが、媒体として排気ガスを用い、エンジンの排気損に応じた熱量を空調空気の加熱に利用することも可能である。また、暖房用電気ヒータと暖房用ヒータとを別々に作動させる例を説明したが、冷却水温が高く且つＳＯＣが高い場合、乗員が早期昇温を要求するとき、両ヒータを作動させることも可能である。
【００５６】
３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、暖房用電気ヒータを備えた電気駆動車両の暖房装置において、メインバッテリの充電状態が低いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を遮断し、メインバッテリの充電状態が高いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を許容することで、エンジンの燃費悪化を防止し、バッテリによるモータ駆動力確保と暖房用電気ヒータの暖房性能確保とを両立することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ ジェネレータ
３ メインバッテリ
４ モータ
６，６Ａ 暖房用電気ヒータ
７，７Ａ 制御手段
１０ DC/DCコンバータ
１１ 暖房用ヒータ
１２ サブバッテリ
ＥＶ，ＥＶＡ 電気自動車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電気駆動車両の暖房装置に関し、特に暖房用電気ヒータを備えた電気駆動車両の暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気自動車やハイブリッド自動車は、エンジンと、このエンジンにより駆動されるジェネレータと、バッテリと、このバッテリから給電されて走行駆動力を発生するモータとを備え、バッテリ充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）が低いとき、ジェネレータを駆動することによりＳＯＣが所定の設定基準値を超えるまでバッテリを充電している。
【０００３】
通常、電気駆動車両には、車室内を暖めるための暖房用電気ヒータが設けられ、この暖房用電気ヒータは駆動用モータと同様にバッテリから給電されている。車両の冷間始動時において電気ヒータがオン操作される際、特にＳＯＣが低下しているときには、バッテリから電気ヒータへ給電すると同時にバッテリにも給電し充電が行われている。それ故、バッテリと電気ヒータとは共にバッテリから電力が供給されるため、電気ヒータの暖房性能が低下し、モータ駆動力が十分に確保できないという課題が存在している。
【０００４】
特許文献１の電気駆動車両の暖房装置は、エンジンと、ジェネレータと、バッテリと、走行駆動用モータと、電気ヒータと、エンジン回転数を制御するエンジン制御手段と、走行駆動用モータの発電負荷を推定する発電負荷推定手段とを備え、エンジンが暖機中且つ乗員による暖房要求があるとき、エンジン制御手段が推定された発電負荷に応じてエンジンのスロットル開度を制御している。この暖房装置では、電気ヒータの消費電力とバッテリ充電要求電力と車両消費電力との総和を求め、この総和に応じた電力をモータの発電負荷として推定し、この発電負荷に応じた電力を発生するようにエンジンを駆動しているため、車両の暖房性能を十分に確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の電気駆動車両の暖房装置は、ＳＯＣが低下した場合でも、発電負荷に応じた電力を発生するようにエンジンを駆動するため、バッテリ充電要求電力と暖房性能とを満足するジェネレータの発電量を確保することができる。しかし、エンジンのスロットル開度が電気ヒータの消費電力とバッテリ充電要求電力との総和に基づく発電負荷に応じて制御されているため、エンジンが発電重視の高回転運転に制御され、その結果、電気駆動車両が元々狙いとしているエンジンの燃費が低下する虞がある。
【０００７】
また、バッテリを充電するためにエンジンを駆動する際、エンジンの運転状態を燃費改善を優先したエンジンの駆動効率が高い運転状態に維持することも選択肢の１つであるが、エンジンに駆動されるジェネレータの発電電力が限られ、乗員による暖房要求がある場合には、バッテリと電気ヒータのうち、一方に対する給電の停止が必要になる。ジェネレータの発電電力をバッテリと電気ヒータとの双方に分配するとしても、限られた発電電力では夫々に対して給電される電力が不足するため、乗員の期待する十分な走行性能と暖房性能とを得ることができない。
【０００８】
本発明の目的は、エンジンの燃費悪化を防止しつつ、バッテリによるモータ駆動力確保と暖房用電気ヒータの暖房性能確保との両立ができる電気駆動車両の暖房装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の電気駆動車両の暖房装置は、エンジンと、このエンジンにより駆動されるジェネレータと、このジェネレータにより発電された電力を充電可能なメインバッテリと、このメインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリと、前記メインバッテリから給電されて走行駆動力を発生するモータと、前記サブバッテリから給電され且つ車室内の空気を加熱する暖房用電気ヒータと、前記メインバッテリとサブバッテリとの間に設けられたDC/DCコンバータと、前記暖房用電気ヒータとDC/DCコンバータとを制御する制御手段とを備えた電気駆動車両の暖房装置において、前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも低いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を遮断し、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を許容することを特徴としている。
【００１０】
この電気駆動車両の暖房装置では、暖房用電気ヒータがサブバッテリから給電されるため、メインバッテリの電力を消費することなく、暖房用電気ヒータに給電することができる。また、メインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリと、メインバッテリとサブバッテリとの間に設けられたDC/DCコンバータとを備えているため、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給の形態をメインバッテリの充電状態に応じて遮断状態と許容状態とに切替えることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、前記サブバッテリから前記暖房用電気ヒータへの給電を遮断し、前記メインバッテリから前記暖房用電気ヒータに給電可能であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、車室内の空気を前記エンジンの熱を用いて加熱する暖房用ヒータを有し、前記制御手段は、運転中のエンジン温度が設定温度以上のとき、前記暖房用電気ヒータの作動を停止し、前記暖房用ヒータを作動させることをことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも低いとき、メインバッテリの電力を消費せずに暖房用電気ヒータを作動できるため、メインバッテリの充電促進と暖房用電気ヒータによる暖房性能確保とを図ることができる。しかも、メインバッテリの電力を消費せずに暖房性能を確保できるため、エンジンの運転状態を燃費改善を優先した駆動効率の高い運転状態に維持することができ、乗員による暖房要求がある場合でも、早期にメインバッテリを充電してモータ駆動力を確保でき、その結果、十分な走行性能を得ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、ジェネレータにより発電された電力をメインバッテリから暖房用電気ヒータに給電可能であるため、DC/DCコンバータによる変換前の高い電力を暖房用電気ヒータに給電でき、車室内の暖房能率を向上することができる。
請求項３の発明によれば、エンジンの熱を利用した暖房用ヒータにより車室内を暖房するため、暖房性能を確保しつつ両バッテリの消費電力を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る暖房装置の全体構成図である。
【図２】暖房制御のフローチャートである。
【図３】エンジンと暖房用電気ヒータと暖房用ヒータと空調用通路とを示す図である。
【図４】実施例２に係る暖房装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の実施例１について図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、この電気自動車ＥＶは、エンジン１と、ジェネレータ２と、高電圧のメインバッテリ３と、このメインバッテリ３と電気的に接続され且つメインバッテリ３よりも低電圧のサブバッテリ１２と、メインバッテリ３とサブバッテリ１２との間に設けられたDC/DCコンバータ１０と、走行駆動源としてのトラクションモータ４と、電力を用いて車室内の空気を加熱可能な暖房用電気ヒータ６と、エンジン１の熱を用いて車室内の空気を加熱可能な暖房用ヒータ１１と、制御手段７等を備えている。
【００１８】
エンジン１は、電気自動車ＥＶに搭載された内燃機関（例えば、ロータリエンジン）により形成され、メインバッテリ３の充電状態（ＳＯＣ）が設定値Ａ０（例えば、３０％）以下の充電走行モードのとき、運転が開始され、ＳＯＣが設定値Ａ０超の放電走行モードのとき、運転が停止される。このエンジン１の出力軸はジェネレータ２の回転軸に連結されている。図１，２に示すように、エンジン１は、空調用通路１５に設けられた暖房用ヒータ１１へエンジン１の冷却水を供給する供給通路１４ａと、エンジン１の冷却水を暖房用ヒータ１１からエンジン１へ還流する還流通路１４ｂとを備えている。供給通路１４ａには、、エンジン１から暖房用ヒータ１１への冷却水の流れを許容する弁体（図示略）が設けられている。この弁体は、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ（例えば、８５℃）以上のとき、開作動し、設定温度Ｔｅ未満のとき、閉作動するよう形成されている。
【００１９】
ジェネレータ２は、発電機（例えば、三相交流オルタネータ）により形成され、エンジン１の回転駆動力により発電可能に形成されている。ジェネレータ２は、Ｕ相とＶ相とＷ相に応じた各相コイルを備え、これら相コイルの端部が第１インバータ８に電気的に接続されている。ジェネレータ２により発電された三相交流電力は、第１インバータ８で所定の直流電力（例えば、２００〜２５０Ｖ）に変換されて出力される。
第１インバータ８は、電気的に並列状に配置されたＵ相とＶ相とＷ相とを備えた公知の電力変換装置である。第１インバータ８の出力端子は、メインバッテリ３と、第２インバータ９と、DC/DCコンバータ１０と、切替手段１３とに夫々電気的に接続されている。
【００２０】
第２インバータ９は、第１インバータ８と略同様に構成されている。この第２インバータ９は、メインバッテリ３又は第１インバータ８からの直流電力を三相交流電力（例えば、２００〜６５０Ｖ）に変換してトラクションモータ４に出力している。モータ４の回転軸は、差動ギヤ部材３３を介して駆動輪３１と一体回転可能な駆動軸３２に接続され、トラクションモータ４から駆動輪３１へ走行駆動力が伝達される。駆動軸３２には、円盤状のブレーキディスク３４ａと、このブレーキディスク３４ａを押圧して電気自動車ＥＶの制動力を発生するブレーキ装置３４ｂが設けられている。また、車両減速時には、駆動軸３２の運動エネルギがモータ４側へ伝達され、モータ４がジェネレータとして作動して伝達された運動エネルギを三相交流電力に変換する。この三相交流電力は第２インバータ９によって所定の直流電力に変換された後、メインバッテリ３に充電されている。
【００２１】
メインバッテリ３は、リチウム電池により形成され、第１インバータ８から出力された高い直流電力を充放電可能に構成されている。
サブバッテリ１２は、通常の車載電気負荷給電用電池により形成され、DC/DCコンバータ１０により変換された低い直流電力（例えば、１２Ｖ）を充放電可能に構成されている。
尚、メインバッテリ３は、リチウム電池に限られず、ニッケル水素電池や大容量コンデンサ（キャパシタ）であっても良い。
【００２２】
DC/DCコンバータ１０は、安定化降圧回路を備え、メインバッテリ３又は第１インバータ８等、所謂高電圧系統から供給される高い直流電力を低い直流電力へ変換可能に形成されている。このDC/DCコンバータ１０は、サブバッテリ１２と電気的に接続され、ＳＯＣが設定値Ａ０よりも高い設定値Ａ１（例えば、３５％）超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを電気的に接続する第１形態と、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２との接続を遮断する第２形態とに切替え可能に構成されている。
【００２３】
暖房用電気ヒータ６は、給電により放熱可能に形成され、対応電源レベルを内部で切替え可能な電熱ヒータである。この暖房用電気ヒータ６は、低電圧（例えば、１２Ｖ）の電源電圧で放熱することができ、高電圧（例えば、２００〜２５０Ｖ）の電源電圧では低電圧の電源電圧よりも高い放熱効果を発揮することができる。
暖房用電気ヒータ６と暖房用ヒータ１１とは、空調用通路１５の内部に設けられ、暖房用電気ヒータ６は暖房用ヒータ１１の上流側位置に前後に隣り合って設置されている。暖房用電気ヒータ６と暖房用ヒータ１１とは、車室内に設けられた暖房用釦５のオンオフ操作で作動可能に形成されている。
【００２４】
暖房用電気ヒータ６は、切替手段１３を介して高電圧系統に接続される接続状態とサブバッテリ１２側の低電圧系統に接続される接続状態とに切替え可能に形成されている。
切替手段１３は、暖房用釦５がオン操作された（乗員による暖房要求がある）とき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、暖房用電気ヒータ６と高低両方の電圧系統との接続を遮断している。このとき、暖房用ヒータ１１による第１暖房モードが実行される。
【００２５】
更に、切替手段１３は、暖房用釦５がオン操作されたとき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１以下の場合、暖房用電気ヒータ６とサブバッテリ１２とを接続して第２暖房モードに切替え、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１超の場合、暖房用電気ヒータ６と高電圧系統とを接続して第３暖房モードに切替え可能に形成されている。
【００２６】
図２に示すように、空調用通路１５は、空調空気が図において右方から左方へ流れて車室内へ供給されるように形成されている。空調用通路１５内には、暖房用電気ヒータ６と、暖房用ヒータ１１と、ダンパ１６と、冷房用エバポレータ１７等が設けられている。空調空気は、全量がエバポレータ１７を通過し、その後、ダンパ１６により暖房用電気ヒータ６及び暖房用ヒータ１１を通過する空調空気と、バイパス通路１８を通過する空調空気とに分流されている。
【００２７】
暖房用ヒータ１１は、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上のとき、エンジン１の熱量を蓄積した冷却水が供給され、この冷却水と空調空気とが熱交換することにより空調空気を加熱している。第１暖房モードでは、供給通路１４ａに設けられた弁体が開作動され、エンジン１の冷却水が暖房用ヒータ１１へ供給された後、空調空気と熱交換を終えた冷却水が還流通路１４ｂを流れてエンジン１に還流する。
【００２８】
ダンパ１６は、暖房用電気ヒータ６及び暖房用ヒータ１１を通過する空調空気と、バイパス通路１８を通過する空調空気との流量割合を任意に調整可能に形成されている。このダンパ１６は、電磁式アクチュエータ（図示略）により駆動されている。エバポレータ１７は、冷媒による空調空気の冷却装置として形成されている。
【００２９】
次に、図１に基づいて制御手段７について説明する。
制御手段７は、エンジン１と、ジェネレータ２と、暖房用電気ヒータ６と、DC/DCコンバータ１０と、暖房用ヒータ１１等を制御している。この制御手段７は、車両制御手段（ＶＣＭ）２１と、運転条件制御手段（ＲＬＣＭ）２２と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２３と、ジェネレータ制御手段（ＧＣＭ）２４と、第１バッテリ制御手段（１ＢＣＭ）２５と、第２バッテリ制御手段（２ＢＣＭ）２６と、トラクションモータ制御手段（ＴＭＣＭ）２７と、ＡＢＳ（Antilock Brake System）２８とから構成されている。
【００３０】
ＶＣＭ２１は、メインバッテリ３のＳＯＣに応じて走行状態を放電走行モードと充電走行モードのうち何れかの走行制御モードに切替えると共に、乗員が暖房用釦５をオン操作したとき、エンジン１の運転状態とエンジン温度（冷却水温）とメインバッテリ３のＳＯＣとに基づき暖房状態を第１〜３暖房モードのうち何れかの暖房モードに切替えるように電気自動車ＥＶを統合制御している。このＶＣＭ２１は、ＲＬＣＭ２２と、１ＢＣＭ２５と、２ＢＣＭ２６と、ＴＭＣＭ２７と、ＡＢＳ２８とに対して相互通信可能に接続され、各制御手段からの情報に応じて夫々の制御手段を協調制御している。
【００３１】
ＶＣＭ２１は、電気自動車ＥＶが走行開始後においてＳＯＣが設定値Ａ０超のとき、放電走行モードと判定する。放電走行モードのとき、電気自動車ＥＶは、エンジン１の運転を停止すると共にメインバッテリ３からの給電によりモータ４を駆動している。
所定距離走行後、ＶＣＭ２１は、ＳＯＣが設定値Ａ０以下まで減少したとき、充電走行モードと判定する。充電走行モードのとき、電気自動車ＥＶは、エンジン１の運転を開始すると共にジェネレータ２がメインバッテリ３とモータ４とに電力を供給する。
メインバッテリ３が充電を開始した後、ＳＯＣが設定値Ａ１よりも高い設定値Ａ２（例えば、９５％）まで増加したとき、ＶＣＭ２１は、走行制御モードを充電走行モードから放電走行モードへ切替える。
【００３２】
ＲＬＣＭ２２は、ＥＣＵ２３とＧＣＭ２４とを統括し、エンジン１の運転条件とジェネレータ２の発電条件等を判定された走行制御モードに応じて設定している。
ＲＬＣＭ２２には、エンジン１のスロットル弁（図示略）が全開且つエンジン回転数一定を条件として、エンジン回転数とエンジン負荷（トルク）との関係を実験等により求められた高燃費且つ駆動効率の高い運転マップが予め記憶されている。
【００３３】
ＥＣＵ２３は、ＲＬＣＭ２２により設定された運転マップに基づきエンジン１を制御している。ＥＣＵ２３には、エンジン回転数、吸入空気量、冷却水温度等の各種検出信号が入力され、運転マップに基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、排気開弁タイミング、点火時期等の条件が設定され、設定条件に基づきエンジン１を運転制御している。
放電走行モードのとき、ＥＣＵ２３はエンジン１の運転を停止している。
【００３４】
ＥＣＵ２３は、乗員が暖房用釦５をオン操作した際、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、供給通路１４ａに設けられた弁体を開作動させ、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満のとき、供給通路１４ａに設けられた弁体を閉作動させてエンジン１の冷却水の流れを制御している。これにより、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上のとき、第１暖房モードを実行している。
【００３５】
ＧＣＭ２４は、ＲＬＣＭ２２により設定された所定の電力が出力されるようにジェネレータ２の発電を制御している。このＧＣＭ２４は、充電走行モードのとき、第１インバータ８によりジェネレータ２で発電された三相交流電力を２００〜２５０Ｖの直流電力に変換し、メインバッテリ３、第２インバータ９及び暖房用電気ヒータ６等へ出力している。
【００３６】
以上により、充電走行モードのとき、第１インバータ８から出力された直流電力は、メインバッテリ３に充電される電力と、第２インバータ９を介してモータ４へ給電される電力と、切替手段１３を介して暖房用電気ヒータ６へ給電される電力と、DC/DCコンバータ１０を介してサブバッテリ１２に充電される電力とに分配されている。
また、放電走行モードのとき、メインバッテリ３から出力された直流電力は、第２インバータ９を介してモータ４へ給電される電力と、DC/DCコンバータ１０を介してサブバッテリ１２に充電される電力とに分配されている。
【００３７】
１ＢＣＭ２５は、ＶＣＭ２１により判定された走行制御モードに応じて、メインバッテリ３を制御している。１ＢＣＭ２５は、メインバッテリ３の電流、電圧及び温度を検出し、電流と電圧とからメインバッテリ３のＳＯＣを演算可能に形成され、メインバッテリ温度やＳＯＣ等をＶＣＭ２１へ出力している。この１ＢＣＭ２５は、充電走行モードのとき、第１インバータ８から出力された直流電力をメインバッテリ３に充電し、放電走行モードのとき、メインバッテリ３から直流電力を放電している。
【００３８】
２ＢＣＭ２６は、DC/DCコンバータ１０と、切替手段１３とを制御している。
この２ＢＣＭ２６は、ＳＯＣが設定値Ａ１超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを接続（第１形態）し、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを遮断（第２形態）するようにDC/DCコンバータ１０を切替え制御している。これにより、DC/DCコンバータ１０が第１形態のとき、サブバッテリ１２の充電が行われる。
【００３９】
２ＢＣＭ２６は、暖房用釦５がオン操作されて乗員による暖房要求があるとき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、暖房用電気ヒータ６と高低両電圧系統との電気的接続を遮断し、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１以下の場合、暖房用電気ヒータ６とサブバッテリ１２とを接続し、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満且つＳＯＣが設定値Ａ１超の場合、暖房用電気ヒータ６と高電圧系統とを接続するように切替手段１３を切替え制御している。これにより、第２暖房モード及び第３暖房モードを実行している。
【００４０】
ＴＭＣＭ２７は、乗員によるアクセルペダル踏込み量等の各種検出信号が入力され、ＲＬＣＭ２２により設定された所定の駆動力が出力されるようにモータ４の出力トルクを制御している。このＴＭＣＭ２７は、第２インバータ９により直流電力を三相交流電力に変換し、モータ４へ出力している。
ＡＢＳ２８は、乗員によるブレーキペダル踏込み量等の各種検出信号が入力され、ブレーキ装置３４ｂによるブレーキディスク３４ａの押圧力や押圧タイミング等を制御している。
【００４１】
次に、本電気自動車ＥＶの暖房制御について、図３のフローチャートに基づき説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各ステップを示す。
本実施例では、通常走行時、ＳＯＣに応じて充電走行モードと放電走行モードとにより電気自動車ＥＶが走行制御されている。本暖房制御は、暖房用釦５がオン操作されたとき、前記走行制御と独立した処理として実行されている。
【００４２】
まず、乗員による暖房要求があるか否か判定する（Ｓ１）。
Ｓ１の判定の結果、暖房用釦５がオン操作されている場合、乗員による暖房要求があるため、Ｓ２へ移行しエンジン１が運転中か否か判定する。Ｓ１の判定の結果、暖房用釦５がオフ操作されている場合、本暖房制御を終了する。
【００４３】
Ｓ２の判定の結果、エンジン１が運転している場合、Ｓ３へ移行しエンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上か否か判定する。Ｓ３の判定の結果、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、エンジン１の冷却水が空調空気を加熱可能であるため、Ｓ４へ移行し第１暖房モードを実行する。Ｓ４では、供給通路１４ａに設けられた弁体を開操作している。これにより、エンジン１の冷却損を利用することができ、ＳＯＣに拘わらず車室内を昇温することができる。
【００４４】
Ｓ３の判定の結果、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満の場合、冷却水温Ｔが低いため、Ｓ５へ移行しメインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１以下か否か判定する。
Ｓ５の判定の結果、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１以下の場合、メインバッテリ３の充電状態が低いため、Ｓ６へ移行し第２暖房モードを実行する。Ｓ６では、切替手段１３が暖房用電気ヒータ６とサブバッテリ１２とを接続するように切替えられる。これにより、メインバッテリ３の電力を消費することなく車室内を昇温することができる。
【００４５】
Ｓ５の判定の結果、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１超の場合、メインバッテリ３の充電状態が高いため、Ｓ７へ移行し第３暖房モードを実行する。Ｓ７では、切替手段１３が暖房用電気ヒータ６と高電圧系統とを接続するように切替えられる。これにより、暖房能率を高くでき、車室内を早期に昇温することができる。
Ｓ２の判定の結果、エンジン１が運転していない場合、Ｓ５へ移行する。
【００４６】
次に、実施例１に係る暖房装置の作用・効果について説明する。
この暖房装置は、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、メインバッテリ３の電力を消費せずに暖房用電気ヒータ６を作動できるため、メインバッテリ３の充電促進と暖房用電気ヒータ６による暖房性能確保とを図ることができる。しかも、メインバッテリ３の電力を消費せずに暖房性能を確保できるため、エンジン１の運転状態を燃費改善を優先した駆動効率の高い運転状態に維持することができ、乗員による暖房要求がある場合でも、早期にメインバッテリ３を充電してモータ４の駆動力を確保でき、その結果、十分な走行性能を得ることができる
【００４７】
制御手段７は、メインバッテリ３のＳＯＣが設定値Ａ１超のとき、サブバッテリ１２から暖房用電気ヒータ６への給電を遮断し、メインバッテリ３から暖房用電気ヒータ６に給電可能に形成されているため、ジェネレータ２により発電された電力をメインバッテリ３から暖房用電気ヒータ６に給電できると共にDC/DCコンバータ１０による変換前の高い電力を暖房用電気ヒータ６に給電でき、車室内の暖房能率を向上することができる。
【００４８】
車室内の空気をエンジン１の熱を用いて加熱する暖房用ヒータ１１を有し、制御手段７は、運転中のエンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上のとき、暖房用電気ヒータ６の作動を停止し、暖房用ヒータ１１を作動させるため、エンジン１の熱を利用した暖房用ヒータ１１により車室内を暖房することができ、暖房性能を確保しつつ両バッテリ３，１２の消費電力を抑制することができる。
【実施例２】
【００４９】
次に、実施例２に係る電気自動車ＥＶＡの暖房装置について図４に基づいて説明する。 尚、前記実施例１の電気自動車ＥＶと異なる構成についてのみ説明し、実施例１と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
DC/DCコンバータ１０は、サブバッテリ１２と暖房用電気ヒータ６Ａとに電気的に並列接続され、ＳＯＣが設定値Ａ０よりも高い設定値Ａ１超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを電気的に接続する第１形態と、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２との接続を遮断する第２形態とに切替え可能に構成されている。
【００５１】
暖房用電気ヒータ６Ａは、低電圧（例えば、１２Ｖ）の供給で放熱可能に形成されている。この暖房用電気ヒータ６Ａは、暖房用釦５のオンオフ操作に連動可能なリレースイッチ１９を備えている。これにより、暖房用釦５がオン操作されたとき、暖房用電気ヒータ６Ａはサブバッテリ１２と電気的に接続され、暖房用釦５がオフ操作されたとき、暖房用電気ヒータ６Ａとサブバッテリ１２とは電気的に遮断される。
【００５２】
制御手段７Ａは、ＶＣＭ２１と、ＲＬＣＭ２２と、ＥＣＵ２３と、ＧＣＭ２４と、１ＢＣＭ２５と、２ＢＣＭ２６Ａと、ＴＭＣＭ２７と、ＡＢＳ２８とから構成されている。
２ＢＣＭ２６Ａは、DC/DCコンバータ１０とリレースイッチ１９とを制御している。
この２ＢＣＭ２６Ａは、ＳＯＣが設定値Ａ１超のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを接続（第１形態）し、ＳＯＣが設定値Ａ１以下のとき、高電圧系統とサブバッテリ１２とを遮断（第２形態）するようDC/DCコンバータ１０を切替え制御している。
２ＢＣＭ２６Ａは、暖房用釦５がオン操作されたとき、サブバッテリ１２から暖房用電気ヒータ６Ａへの電力供給を許容し、暖房用釦５がオフ操作されたとき、サブバッテリ１２から暖房用電気ヒータ６Ａへの電力供給を禁止している。
【００５３】
これにより、暖房用釦５がオン操作されたとき、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ以上の場合、エンジン１の冷却損を利用してＳＯＣに拘わらず車室内を昇温することができ、エンジン１の冷却水温Ｔが設定温度Ｔｅ未満の場合、メインバッテリ３の電力を消費することなく車室内を昇温することができる。
【００５４】
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、走行用モータ単独で駆動輪を回転駆動し、エンジンは充電のみ行う電気自動車の例を説明したが、運転状態に応じて走行用モータとエンジンとが駆動輪を回転駆動するハイブリッド自動車に適用することも可能である。
【００５５】
２〕前記実施例においては、暖房用ヒータの媒体をエンジンの冷却水にした例を説明したが、媒体として排気ガスを用い、エンジンの排気損に応じた熱量を空調空気の加熱に利用することも可能である。また、暖房用電気ヒータと暖房用ヒータとを別々に作動させる例を説明したが、冷却水温が高く且つＳＯＣが高い場合、乗員が早期昇温を要求するとき、両ヒータを作動させることも可能である。
【００５６】
３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、暖房用電気ヒータを備えた電気駆動車両の暖房装置において、メインバッテリの充電状態が低いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を遮断し、メインバッテリの充電状態が高いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を許容することで、エンジンの燃費悪化を防止し、バッテリによるモータ駆動力確保と暖房用電気ヒータの暖房性能確保とを両立することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ ジェネレータ
３ メインバッテリ
４ モータ
６，６Ａ 暖房用電気ヒータ
７，７Ａ 制御手段
１０ DC/DCコンバータ
１１ 暖房用ヒータ
１２ サブバッテリ
ＥＶ，ＥＶＡ 電気自動車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、このエンジンにより駆動されるジェネレータと、このジェネレータにより発電された電力を充電可能なメインバッテリと、このメインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリと、前記メインバッテリから給電されて走行駆動力を発生するモータと、前記サブバッテリから給電され且つ車室内の空気を加熱する暖房用電気ヒータと、前記メインバッテリとサブバッテリとの間に設けられたDC/DCコンバータと、前記暖房用電気ヒータとDC/DCコンバータとを制御する制御手段とを備えた電気駆動車両の暖房装置において、
前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも低いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を遮断し、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を許容することを特徴とする電気駆動車両の暖房装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、前記サブバッテリから前記暖房用電気ヒータへの給電を遮断し、前記メインバッテリから前記暖房用電気ヒータに給電可能であることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動車両の暖房装置。
【請求項３】
車室内の空気を前記エンジンの熱を用いて加熱する暖房用ヒータを有し、
前記制御手段は、運転中のエンジン温度が設定温度以上のとき、前記暖房用電気ヒータの作動を停止し、前記暖房用ヒータを作動させることをことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気駆動車両の暖房装置。
【請求項１】
エンジンと、このエンジンにより駆動されるジェネレータと、このジェネレータにより発電された電力を充電可能なメインバッテリと、このメインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリと、前記メインバッテリから給電されて走行駆動力を発生するモータと、前記サブバッテリから給電され且つ車室内の空気を加熱する暖房用電気ヒータと、前記メインバッテリとサブバッテリとの間に設けられたDC/DCコンバータと、前記暖房用電気ヒータとDC/DCコンバータとを制御する制御手段とを備えた電気駆動車両の暖房装置において、
前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも低いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を遮断し、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を許容することを特徴とする電気駆動車両の暖房装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記メインバッテリの充電状態が設定充電状態よりも高いとき、前記サブバッテリから前記暖房用電気ヒータへの給電を遮断し、前記メインバッテリから前記暖房用電気ヒータに給電可能であることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動車両の暖房装置。
【請求項３】
車室内の空気を前記エンジンの熱を用いて加熱する暖房用ヒータを有し、
前記制御手段は、運転中のエンジン温度が設定温度以上のとき、前記暖房用電気ヒータの作動を停止し、前記暖房用ヒータを作動させることをことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気駆動車両の暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１８４２０（Ｐ２０１３−１８４２０Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４７０９（Ｐ２０１１−１５４７０９）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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