JPH0591922U - 電気自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気自動車のバッテリ容量を有効に利用し、
走行可能距離の確保と車室内環境の向上とを、適度にバ
ランスさせて両立しうる電気自動車用空調装置を提供す
る。 【構成】 インストルメントパネルの適所にクーラスイ
ッチ７を設け、コントロールユニット４と接続する。コ
ントロールユニット４では、クーラスイッチ７がＯＮの
時にはクーラ装置２の作動制御を行ない、クーラスイッ
チ７がＯＦＦの時にはヒータ装置３の作動制御を行な
う。このため、クーラ装置２及びヒータ装置３が同時運
転されて電力を浪費することはなく、バッテリ容量を有
効に利用して走行可能距離の確保と車室内環境の向上と
を両立できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車載したバッテリの電気エネルギを利用して車室内の冷暖房を行う 電気自動車用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、内燃機関を駆動源とする自動車は、その出力の一部を使用して車室内空 調を行い、車室内環境の向上を計っている。

【０００３】 しかし、車載したバッテリの電気エネルギをモータで駆動力に変えて走行する 電気自動車は、バッテリ性能の都合上、一充電当りの走行距離や走行性能が重視 される段階にあり、車室内環境の向上に内燃機関を駆動源とする自動車なみの配 慮をする余裕がないのが現状である。従って、従来の電気自動車においては、一 般にデフロスタ装置としての使用を主目的としたヒータ装置が装備されているだ けであり、クーラ装置を装備するまでには至っていない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、今後電気自動車を広く普及させるためには、走行性能はもちろんの こと、車室内環境等あらゆる面で内燃機関自動車なみに性能を向上させる必要が ある。

【０００５】 しかしながら、現状のバッテリ性能のままでは、一充電当りの走行距離や動力 性能を向上させようとするとバッテリの車載数を増すしかなく、これによる車両 重量の増加は走行性能に好ましいものではない。このような状況において、電気 自動車にヒータ装置やクーラ装置を装備する場合には、両装置の駆動源としても 車載バッテリを使用することになり、限られたバッテリ容量を有効に使用する工 夫が必要になる。ちなみに、４０ｋｍ／Ｈで走行する時の消費電力が４ｋｗ程度 となる電気自動車にヒータ装置及びクーラ装置を装備すると、その消費電力はい ずれも１ｋｗ以上になると見込まれる。従って、両装置を同時使用した走行を続 けると消費電力が倍増し、電気自動車の走行可能距離（一充電当り）は略半減す ることになる。

【０００６】 そこで、本考案の目的は、限られたバッテリ要領を有効に利用し、走行可能距 離の確保と車室内環境の向上とを適度にバランスさせうるようにした、電気自動 車用空調装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前述の課題を解決するもので、車載したバッテリの電気エネルギで 走行する電気自動車に装備され、前記電気エネルギを利用して車室内の冷暖房を 行う電気自動車用空調装置において、電気エネルギを熱交換して車室内暖房を行 う電気式のヒータ装置と、電動コンプレッサが供給する冷媒で車室内冷房を行う クーラ装置と、該クーラ装置の作動を選択するクーラスイッチと、前記ヒータ装 置及びクーラ装置の運転を制御するコントロールユニットとを具備し、前記クー ラスイッチで前記クーラ装置の作動を選択した時には前記ヒータ装置の作動を停 止して両者を同時運転しないように構成したことを特徴とする電気自動車用空調 装置である。

【０００８】

【作用】

前述の手段によれば、クーラスイッチをＯＮにしてクーラ装置の作動が選択さ れると、ヒータ装置は必ず作動を停止する。このため、クーラ装置及びヒータ装 置は同時運転されることがなく、いずれか一方の装置が必要に応じて選択運転さ れるので、大きな電力消費を伴うことなく電気自動車の車室内環境を向上させる ことができる。また、誤操作による両装置の同時作動を防止できるため、限られ たバッテリ容量を浪費して走行可能距離が低減することもない。

【０００９】

【実施例】

本考案の一実施例を図１ないし図４に基づいて説明する。

【００１０】 図１のブロック図において、１はブロアファン、２はクーラ装置（エバポレー タ）、３はヒータ装置を示しており、モータ１ａによって運転されるブロアファ ン１で吸引した内気又は外気が、クーラ装置２及びヒータ装置３を通過して車室 内へ吹出すようなダクト構成になっている。この空調装置はコントロールユニッ ト４によって運転制御されるが、該コントロールユニットには、インストルメン トパネルの適所に配設された温度設定レバー５、ブロアファンスイッチ６及びク ーラスイッチ７の他、クーラ装置２の出口近傍に配設されたエバポレータ吹出温 度センサ８、ヒータ装置３の出口適所に配設された一対のヒータ吹出温度センサ ９及び温度ヒューズ１０が接続されている。また、本実施例のコントロールユニ ット４に供給される電源は、複数のバッテリを直列に接続して得られるＤＣ２４ ０Ｖと、該ＤＣ２４０Ｖを変圧したＤＣ１２Ｖのイグニッション（ＩＧ）ライン の２系統である。なお、１１は内外気切換ダンパ、１２は温度調節ダンパ、１３ ，１４は吹出口切換ダンパである。

【００１１】 図２は、図１に示した空調装置の概略配線図で、温度設定レバー５の設定位置 に応じて変化する抵抗値がＡ／Ｄ変換器１５を介してコントロールユニット４へ 入力され、この信号によってヒータ装置３の作動を制御する。本実施例のヒータ 装置３は、内燃機関車両で用いられる水温式ヒータコアにて変えて、自己温度制 御機能を有するＰＴＣヒータ（いわゆるセラミックヒータ）を３個（３ａ，３ｂ ，３ｃ）使用し、スイッチ回路１６を介して後述する３段階の電流制御を可能に している。また、ヒータ吹出し温度センサ９はヒータ吹出し温度の上限を規制す るもので、たとえば２個の感温リードスイッチ（ノーマルクローズタイプ）を直 列に接続して、温風の当たるヒータ出口壁面に配設することにより、所定値以上 の高温検出時にヒータ装置３への通電を停止することができる。さらに、温度ヒ ューズ１０は、ヒータ装置３と直列に接続したもので、ヒータユニット内部が異 常に温度上昇した時に溶断し、ヒータへの通電電流を直接遮断して火災を防止す るものである。なお、温度ヒューズ１０の設置場所は一対のヒータ吹出温度セン サ９の中間位置壁面が好ましく、この場合の両者の設定温度は、ヒータ吹出温度 センサ９を１００℃とすれば、温度ヒューズ１０は１２０℃程度となる。

【００１２】 一方、クーラ装置３は、電動モータ２ａで駆動される電動コンプレッサ（図示 省略）からエバポレータへ供給される冷媒が外気又は内気と熱交換するもので、 クーラＯＮ／ＯＦＦ判別回路１７からコントロールユニット４にクーラ装置ＯＮ の信号が入力された時に作動する。このクーラ装置３の冷房能力を定める電動モ ータ２ａの運転制御は、ヒータ装置３と共用である温度設定レバー５の設定位置 （抵抗値をＡ／Ｄ変換した信号）及びエバポレータ吹出温度センサ８からＡ／Ｄ 変換器１８を介して入力される温度信号に基づいて、コントロールユニット４か らインバータ回路１９へ出力される制御信号によってなされる。なお、エバポレ ータ吹出温度センサ８としては、ディスク型サーミスタ等が好適である。

【００１３】 また、本実施例のブロアファンスイッチ６は３段階の強弱切換えが可能であり 、該スイッチの設定位置はブロアファンＯＮ／ＯＦＦ判別回路２０を介してコン トロールユニット４に入力される。なお、上述したヒータ装置３及びクーラ装置 ２の作動は、ブロアファンスイッチ６が、その強弱に関係なくＯＮである場合に 限られる。

【００１４】 次に、コントロールユニット４内の制御例を図３のフローチャートに示して説 明する。上述した空調装置の作動開始にはブロアファン１の作動が必要条件であ り、このため、最初にブロアファンスイッチ６の設定位置をチェックする。この 時、ブロアファンスイッチ６がＯＦＦの位置に設定されていると、クーラ装置２ 及びヒータ装置３はいずれも停止状態のままである。しかし、ブロアファンスイ ッチ６がその強弱にかかわらずＯＮの位置（すなわちブロアファン１が運転状態 ）にあれば、続いてクーラスイッチ７の設定位置をチェックする。

【００１５】 クーラスイッチ７がＯＮに設定されている場合は、乗員がクーラ装置３の作動 が必要と判断したことになり、ヒータ装置３の作動を必ず停止してからクーラ制 御を開始する。このクーラ制御においては、温度設定レバー５の設定位置に応じ て定まる設定温度と、エバポレータ吹出温度センサ８が検出する吹出し温度との 差（吹出し温度−設定温度）を計算し、その結果に基づいたインバータ制御指令 を出力する。すなわち、この温度差が大きい時には電動モータ２ａの回転数を大 きくしてエバポレータへ供給される冷媒量を増加させ、反対に温度差が小さい時 には回転数を小さくして冷媒量を減少させるように制御する。

【００１６】 これに対して、クーラスイッチ７がＯＦＦに設定されている場合は、乗員がク ーラ装置２を作動させる程暑くないと判断したことになり、クーラ装置２の作動 を停止してヒータ制御を開始する。このヒータ制御においては、最初にヒータ吹 出温度センサ９で検出した温度をチェックし、この検出温度が所定値（たとえば １００°Ｃ）を超えた高温でないことを確認する。続いて温度設定レバー５の設 定位置をチェックする。この温度設定レバー５は、設定位置を抵抗Ｒの変化とし て示し、該抵抗値Ｒが小さい程設定温度は低い。従って、抵抗値Ｒが所定値（た とえば２．５ＫΩ）より大きい場合にヒータ装置３を作動させ、抵抗値Ｒが所定 値以下の場合はヒータ装置３の作動を停止する。なお、ヒータ吹出温度センサ９ が所定値を超えた高温を検出した場合は、すぐにヒータ装置３の作動を停止し、 温度ヒューズ１０が溶断するような異常高温になるのを防止する。

【００１７】 また、図４のフローチャートは３個のヒータ装置３ａ，３ｂ，３ｃを備えた場 合のヒータ制御例を示したもので、温度設定レバー５から出力される抵抗値Ｒが ２．５ＫΩ以下の場合はヒータ装置３を全て停止し、２．５ＫΩ＜Ｒ≦３．５Ｋ Ωの場合は１個、３．５ＫΩ＜Ｒ≦４．５ＫΩの場合は２個、そして４．５ＫΩ ＜Ｒの場合は３個全てに各々通電することにより、必要に応じて３段階のきめ細 かいヒータ制御を可能にしている。なお、本実施例では３段階のヒータ制御とし たが、ヒータ装置の数を変えることによって、２段階あるいは４段階以上の制御 も可能なことは言うまでもない。

【００１８】 従って、上述した電気自動車用空調装置によれば、クーラスイッチ７のＯＮ／ ＯＦＦから判断してクーラ装置２又はヒータ装置３のいずれか一方しか作動しな いため、車室内の空調に要する電力を最少限にとどめることができる。しかも、 クーラ装置２のモータ制御にインバータ回路を用い、かつ、ヒータ装置３を分割 してきめ細かいヒータ制御を行うので、省電力と快適な車室内環境を適度にバラ ンスさせて両立できるようになる。

【００１９】

【考案の効果】

前述した本考案の電気自動車用空調装置によれば、クーラ装置とヒータ装置の 同時使用が防止され、限られたバッテリ容量を有効に利用して、走行可能距離の 確保と車室内環境の向上とを適度なバランスで達成できるので、電気自動車の普 及に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による電気自動車用空調装置の一実施例
を示すブロック図である。

【図２】図１の概略配線図である。

【図３】コントロールユニット内の制御例を示すフロー
チャートである。

【図４】３個のヒータ装置を設けた場合のヒータ装置制
御例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ブロアファン ２ クーラ装置（エバポレータ） ３ ヒータ装置 ４ コントロールユニット ５ 温度設定レバー ６ ブロアファンスイッチ ７ クーラスイッチ ８ エバポレータ吹出温度センサ ９ ヒータ吹出温度センサ １０ 温度ヒューズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 鈴木 浩恭 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)考案者 名取 一雄 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)考案者 藤原 昇 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車載したバッテリの電気エネルギで走行す
   る電気自動車に装備され、前記電気エネルギを利用して
   車室内の冷暖房を行う電気自動車用空調装置において、
   電気エネルギを熱交換して車室内暖房を行う電気式のヒ
   ータ装置と、電動コンプレッサが供給する冷媒で車室内
   冷房を行うクーラ装置と、該クーラ装置の作動を選択す
   るクーラスイッチと、前記ヒータ装置及びクーラ装置の
   運転を制御するコントロールユニットとを具備し、前記
   クーラスイッチで前記クーラ装置の作動を選択した時に
   は前記ヒータ装置の作動を停止して両者を同時運転しな
   いように構成したことを特徴とする電気自動車用空調装
   置。