特開 2023-172672 電動移動体空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023172672

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】電動移動体空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20231129BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231129BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20231129BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

B60L3/00 S

H02J7/00 P

H02J7/00 X

B60L1/00 L

B60L58/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084637

(22)【出願日】2022-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 幹太

(72)【発明者】

【氏名】森 恵一

(72)【発明者】

【氏名】福田 耕次

(72)【発明者】

【氏名】脇 匡史

(72)【発明者】

【氏名】高沢 修

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正亮

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 渉

(72)【発明者】

【氏名】清水 宣伯

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503BA01

5G503BB01

5G503DA04

5G503EA05

5G503FA06

5H125AA01

5H125AC12

5H125BC18

5H125CD02

5H125EE27

(57)【要約】

【課題】電動移動体空調装置において、バッテリ残量を考慮しつつ、環境負荷と健康面の両方を考慮して空調運転を行うことができるようにする。
【解決手段】電動移動体空調装置は、設定温度に応じて電動移動体の室内空調を行い、電動移動体の移動に伴うバッテリ状態の変化に対する設定温度の影響を管理する管理部を備え、管理部は、設定温度の変更に対して電動移動体の航行中における環境負荷情報と電動移動体の航行中における乗員状態情報を併せて報知する報知手段を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

設定温度に応じて電動移動体の室内空調を行う電動移動体空調装置であって、
前記電動移動体の移動に伴うバッテリ状態の変化に対する前記設定温度の影響を管理する管理部を備え、
前記管理部は、
前記設定温度の変更に対して前記電動移動体の航行中における環境負荷情報と前記電動移動体の航行中における乗員状態情報を併せて報知する報知手段を備えることを特徴とする電動移動体空調装置。

【請求項2】

前記環境負荷情報は、ＣＯ_２排出に関する情報であることを特徴とする請求項１記載の電動移動体空調装置。

【請求項3】

前記乗員状態情報は、乗員の健康維持に関する情報であることを特徴とする請求項１記載の電動移動体空調装置。

【請求項4】

前記報知手段は、
前記設定温度の変更に対して前記電動移動体の航続可能情報の変化を併せて報知することを特徴とする請求項１記載の電動移動体空調装置。

【請求項5】

前記航続可能情報は、バッテリ残量又は航続可能距離によって報知されることを特徴とする請求項４記載の電動移動体空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動移動体空調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）などの電動移動体は、制御装置（ＶＣＵ：Vehicle Control Unit）によって、モータ、インバータ、バッテリ、空調装置など、相互に影響し合う各コンポーネントの動作が制御されている。ＶＣＵによって制御されるコンポーネントの中で、電動移動体の動作源となるバッテリの管理は特に重要になる。

【0003】

電動移動体におけるバッテリの管理は、バッテリからの電力で動作する空調装置の運転を考慮する必要がある。従来技術として、表示されるバッテリ残量がゼロになった段階で、空調装置を駆動することができる予備充電量をバッテリに残すようにすることが提案されている。これによると、表示されるバッテリ残量がゼロになった場合であっても、予備充電量の確保によって車両の空調運転を行うことができる（下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１４６４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

現状のバッテリ残量で、空調運転を行いながら移動体を目的地や充電基地等に移動させる場合に、空調運転により消費した電力から算出されるＣＯ_２排出量などの環境負荷を考慮する必要がある。しかしながら、環境負荷を気にして空調運転を抑えてしまうと、快適性を損なうだけでなく熱中症を発症するといった健康面の問題が生じることになる。このため、バッテリ残量を考慮しつつ、環境負荷と健康面の両方を考慮して空調運転を行うことが求められている。

【0006】

本発明は、このような事情に対処することを課題としている。すなわち、電動移動体空調装置において、バッテリ残量を考慮しつつ、環境負荷と健康面の両方を考慮して空調運転を行うことができるようにすること、が本発明の課題である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

このような課題を解決するために、本発明による電動移動体空調装置は、以下の構成を具備するものである。
設定温度に応じて電動移動体の室内空調を行う電動移動体空調装置であって、前記電動移動体の移動に伴うバッテリ状態の変化に対する前記設定温度の影響を管理する管理部を備え、前記管理部は、前記設定温度の変更に対して前記電動移動体の航行中における環境負荷情報と前記電動移動体の航行中における乗員状態情報を併せて報知する報知手段を備えることを特徴とする電動移動体空調装置。

【発明の効果】

【0008】

このような特徴を有する本発明によると、電動移動体空調装置において、バッテリ残量を考慮しつつ、環境負荷と健康面の両方を考慮して空調運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る電動移動体空調装置の構成例を示した説明図。

【図2】管理部における予測手段を示す説明図。

【図3】予測手段の処理フローを示す説明図。

【図4】予測手段が備える移動消費電力算出テーブル（同図（ａ））と空調消費電力算出テーブル（同図（ｂ））を示す説明図。

【図5】予測手段が備えるバッテリ残量予測テーブルを示す説明図。

【図6】環境負荷情報算出手段としての環境負荷情報算出テーブルを示す説明図。

【図7】乗員状態情報算出手段としての乗員状態情報算出テーブルを示した説明図。

【図8】報知手段（報知部）の報知形態の一例を示した説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

【0011】

なお、以下の説明で、電動移動体として電動車両を例にして説明しているが、電動車両は、道路上を走る自動車のみならず、工場などの構内を走る産業車両やレールの上を走る鉄道車両などを含み、電動移動体は、電動車両に限らず、船舶、航空機、潜水機など、人や荷物を載せて電動で移動する全ての機体を含むものとする。

【0012】

図１に示すように、電動移動体空調装置１は、電動移動体（一例として電動車両ＥＶ）に搭載され、設定温度に応じて室内空調を行う。電動移動体（一例として電動車両ＥＶ、以下ＥＶ）は、電動移動体空調装置１によって室内温度を設定温度にする空調制御を行いながら、ＥＶを移動先まで移動させる。電動移動体空調装置１は、ＥＶの移動と空調運転に伴うバッテリ状態の変化に対する設定温度の影響を管理する管理部１０を備えている。

【0013】

管理部１０は、ＥＶ内でネットワークを構築する通信回線（例えば、ＣＡＮ：Controller Area Network）Ｌを介して情報の送受信を行っている。これにより、管理部１０には、制御部（ＶＣＵ）２０によって制御される図示省略した各コンポーネントの動作情報が通信回線Ｌを介して入力され、管理部１０からの出力信号が通信回線Ｌを介して図示省略した各コンポーネントに送信される。

【0014】

通信回線Ｌには、バッテリ管理部３０が接続されている。バッテリ管理部３０は、ＥＶの動作源であるバッテリの状態（蓄電状態）を管理しており、バッテリ残量を含むバッテリの状態に関する情報（以下、バッテリ管理情報）を、通信回線Ｌを介して管理部１０に送信する。

【0015】

また、通信回線Ｌには、報知部４０が接続されている。報知部４０は、管理部１０から出力される情報を画像や音声などでＥＶの乗員に報知する機能を有している。報知部４０の具体的な構成例は、表示装置やスピーカ装置などであり、より具体的には、ナビゲーション機能を一体化させたオーディオシステムなどで構成することができる。

【0016】

管理部１０には、センサ部１１の検出情報が入力される。センサ部１１は、ＥＶ内の各種センサ群で構成される。センサ部１１における具体的なセンサを例示すると、ＥＶ周辺の外気温度を検出する外気温センサ、ＥＶの車室内温度を検出する室温センサ、後述する空調部１３の吹出温度センサ、ＥＶの移動状態を検出する車速センサやトルクセンサなど、バッテリ状態を検出するための電流センサなど、ＥＶの位置情報を検出するための測位センサ（ＧＰＳ（Global Positioning System）を含むＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機など）などである。

【0017】

管理部１０は、空調を含むＥＶの熱マネジメントの管理を行っており、熱媒体回路部１２や空調部１３の制御を行い且つこれらの動作情報を取得している。熱媒体回路部１２は、バッテリやその他の温調対象物の温調を行う熱媒体回路（例えば、水回路）を動作させるためのポンプや流路切り替え弁や水加熱ヒータなどを含み、空調部１３は、ＥＶ室内に空調風を送風するＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）ユニットの構成要素である送風機やダンパや空気加熱ヒータ及び、冷媒回路の圧縮機や膨張弁などを含む。

【0018】

管理部１０は、操作入力部４１にて入力された情報に基づいて、熱媒体回路部１２や空調部１３を制御することで、ＥＶの室内を設定温度に空調する。操作入力部４１は、報知部４０の表示画面をタッチ入力式にしたり、報知部４０に音声入力機能を持たせたりすることで、報知部４０に一体化させることができる。

【0019】

そして、管理部１０は、ＥＶの移動と空調運転に伴うバッテリ状態の変化に対する空調の設定温度の影響を予測する予測手段１０Ａと、この予測手段１０Ａが予測した航続可能情報等を報知部４０に出力する報知手段１０Ｂを備えている。

【0020】

また、管理部１０は、予測手段１０Ａが予測した情報に基づいて、ＣＯ_２排出に関する情報などの環境負荷情報を算出する環境負荷情報算出手段１０Ａ１、乗員の健康維持に関する情報などの乗員状態情報を算出する乗員状態情報算出手段１０Ａ２を備えており、これらの情報が報知手段１０Ｂによって報知部４０に出力される。

【0021】

予測手段１０Ａは、図２に示すように、操作入力部４１にて入力される設定情報と、センサ部１１や熱媒体回路部１２や空調部１３、更には通信回線Ｌに接続された各コンポーネントから入力される検出情報に基づいて、予測情報を出力する。ここでの設定情報は、空調設定温度や移動先（目的地）までの距離などの移動先情報などであり、検出情報は、外気温度、室内温度、移動体速度やトルクなどの移動体動作情報、バッテリ残量などのバッテリ管理情報などである。

【0022】

予測手段１０Ａが出力する予測情報は、移動先までの移動時間、移動先までの移動による消費電力（移動消費電力）、移動先まで設定温度で空調を行った際の空調による消費電力（空調消費電力）、総消費電力、移動先でのバッテリ残量（移動先バッテリ残量）、移動先での航続可能距離（移動先航続可能距離）などである。

【0023】

図３は、予測手段１０Ａの処理フローを示している。処理が開始されると、予測手段１０Ａには、操作入力部４１からの情報入力で、空調の設定温度が入力され（ステップＳ０１）、更に移動先情報として、例えば、移動先までの距離が入力される（ステップＳ０２）。ここで入力される移動先情報は、例えば、通信回線Ｌにナビゲーションシステムが接続されている場合には、ナビゲーションシステムにおける目的地の設定入力によって情報を得ることができる。

【0024】

このような入力に際して、予測手段１０Ａは、検出情報に基づく予測を行うための予測条件が設定されている（ステップＳ０３）。予測条件とは、予測する上での前提となる条件であり、その一つとしては、検出された外気温度が予測時点まで一定であること、或いは、移動速度などの移動条件が現時点から予測時点まで変わらず継続されること、空調の運転条件（例えば、高、中、低）がいずれかに設定されること、などである。

【0025】

このような予測条件が設定されると、予測手段１０Ａは、入力された移動先情報（例えば、移動先までの距離など）と設定された移動条件（例えば、移動体速度の継続など）によって、移動先までの移動時間を算出する（ステップＳ０４）。移動時間が算出されると、現在時刻に移動時間を加えて到着時刻が予測される。この際、前述したようにナビゲーションシステムによって移動先情報が入力された場合には、ここでの処理は、ナビゲーションシステムが出力した移動時間や到着時刻をそのまま採用することができる。

【0026】

移動時間が算出されると、移動消費電力（Ｅ１）が算出され（ステップＳ０５）、更に、空調消費電力（Ｅ２）が算出される（ステップＳ０６）。移動消費電力（Ｅ１）は、一例として、図４（ａ）に示すような移動消費電力算出テーブルを用いて算出することができ、空調消費電力（Ｅ２）は、一例として、図４（ｂ）に示すような空調消費電力算出テーブルを用いて算出することができる。

【0027】

移動消費電力算出テーブルは、個別のＥＶ毎の特性を考慮して用意されるものであり、簡略化した例としては、図４（ａ）に示すように、移動先までの距離（ＭＬ）と移動消費電力（Ｅ１）との関係を、移動速度（例えば、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）毎にテーブル化したものである。ここでは単純化したモデルを示しているが、更に複雑且つ多様なパラメータを設定して、適切な機械学習処理を導入することで、精度の高い移動消費電力（Ｅ１）を予測することができる。

【0028】

空調消費電力算出テーブルは、移動消費電力算出テーブルと同様に、個別のＥＶ毎の特性を考慮して用意されるものであり、簡略化した例としては、図４（ｂ）に示すように、移動時間（ＴＭ）と空調消費電力（Ｅ２）との関係を、外気温度（Ｔ０）に対する空調の設定温度（例えば、Ｔ０＞Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の冷房運転）毎にテーブル化したものである。ここでは単純化したモデルを示しているが、更に複雑且つ多様なパラメータを設定して、適切な機械学習処理を導入することで、精度の高い空調消費電力（Ｅ２）を求めることができる。

【0029】

前述した処理で移動消費電力（Ｅ１）と空調消費電力（Ｅ２）を求めると、それらの総和（Ｅ＝Ｅ１+Ｅ２）で、総消費電力（Ｅ）を予測することができる（ステップＳ０７）。総消費電力（Ｅ）を求めるに際しては、移動消費電力（Ｅ１）と空調消費電力（Ｅ２）を合算することに加えて、バッテリを含む各コンポーネントの温調等に要する電力を加算することで、更に精度の高い総消費電力（Ｅ）を予測することができる。

【0030】

総消費電力（Ｅ）が求められると、予測手段１０Ａは、航続可能情報を予測する。ここでは、移動先でのバッテリ残量の予測（ステップＳ０８）と移動先での航続可能距離の予測（ステップＳ０９）の両方又は一方を行い、処理を終了する。

【0031】

移動先でのバッテリ残量の予測（ステップＳ０８）は、例えば、図５に示すような、個別のＥＶ毎の特性を考慮して用意されたバッテリ残量予測テーブルを用いることができる。バッテリ残量予測テーブルは、バッテリ管理情報として検出された現在のバッテリ残量を基にして、予測した総消費電力（Ｅ）によって低下するバッテリ残量を予測する。

【0032】

この際、総消費電力（Ｅ）の予測値は、入力した空調設定温度（例えば、Ｔ１，Ｔ２；冷房運転でＴ１＞Ｔ２）毎に求められるので、入力した空調設定温度（例えば、Ｔ１，Ｔ２）と一対一で移動先でのバッテリ残量（例えば、Ｌｂ１，Ｌｂ２）を求めることができる。

【0033】

図５に示した例では、冷房運転時の設定温度をＴ１（外気温度に近い温度）とした場合、総消費電力予測値Ｅ（Ｔ１）は比較的低くなり、予測されるバッテリ残量Ｌｂ１は比較的高くなる。これに対して、冷房運転時の設定温度をＴ２（外気温度よりかなり低い温度）とした場合、総消費電力予測値Ｅ（Ｔ２）は比較的高くなり、予測されるバッテリ残量Ｌｂ２は比較的低くなる。

【0034】

そして、移動先でのバッテリ残量を求めることができれば、そのバッテリ残量での航続可能距離は、個別のＥＶ毎に用意されたバッテリ残量と航続可能距離との関係を求める算出テーブル等を用いて算出することができる。

【0035】

管理部１０の環境負荷情報算出手段１０Ａ１は、予測手段１０Ａが予測した予測情報に基づいて環境負荷情報を求める。環境負荷情報算出手段１０Ａ１としては、例えば、図６に示した環境負荷情報算出テーブルが用いられる。図６に示した例では、環境負荷情報としてＣＯ_２排出に関する情報（例えば、ＣＯ_２排出量）を用いている。ここでは、冷房運転時の設定温度をＴ１（外気温度に近い温度）とした場合、総消費電力予測値Ｅ（Ｔ１）が比較的低くなることで、予測されるＣＯ_２排出量ＥＩ１は比較的低くなる。これに対して、冷房運転時の設定温度をＴ２（外気温度よりかなり低い温度）とした場合、総消費電力予測値Ｅ（Ｔ２）が比較的高くなることで、予測されるＣＯ_２排出量ＥＩ２は比較的高くなる。

【0036】

管理部１０の乗員状態情報算出手段１０Ａ２は、予測手段１０Ａが予測した予測情報に基づいて乗員状態情報を算出する。乗員状態情報算出手段１０Ａ２としては、例えば、図７に示した乗員状態情報算出テーブルが用いられる。図７に示した例では、外気温度が３０℃以上の場合の熱中症危険度を乗員状態情報として示している。この際、冷房運転時の設定温度をＴ１（外気温度に近い温度）とした場合、熱中症危険度Ｈ１は比較的高くなる。これに対して、冷房運転時の設定温度をＴ２（外気温度よりかなり低い温度）とした場合、熱中症危険度Ｈ２は比較的低くなる。

【0037】

図７では、冷房運転時の熱中症危険度を乗員状態情報としているが、乗員状態情報は、これに限定されない。例えば、外気温度が低い時の暖房運転時に設定温度を低く抑えたことによる感冒発症危険度などの健康維持に関する情報や、冷暖房運転時の乗員の快適性を表す指標などを用いて乗員状態情報にすることができる。

【0038】

管理部１０の報知手段１０Ｂは、空調の設定温度の変更に対して前述した環境負荷情報と前述した乗員状態情報を併せて報知部４０に出力する。図８は、報知部４０の報知例を示している。ここでは、報知部４０として表示装置を用い、文字等の画像表示で乗員に情報を報知しているが、これに替えて、報知部４０として発音装置（スピーカ）を用い、音声等で予測情報を報知するようにしてもよい。

【0039】

図８に示した例では、タッチ入力が可能な表示画面ＤＰ１に、操作入力部４１より入力された移動先情報（目的地までの距離）Ｄ１０、センサ部１１から検出情報として取得した外気温度Ｄ１１をそれぞれ表示し、併せて、現在と変更後の「室温」、「航続可能距離」、「ＣＯ_２排出量」、「熱中症危険度」がそれぞれ表示されている。

【0040】

ここで、現在の「室温」Ｄ１２（図示「２８℃」）は、センサ部１１から検出情報として取得した室内温度であり、現在の「航続可能距離」Ｄ１３は、現在の「室温」Ｄ１に空調温度を設定して目的地まで移動した後のバッテリ残量に基づいて算出された予測値（図示「１５０ｋｍ」）、現在の「ＣＯ_２排出量」Ｄ１４は、現在の「室温」Ｄ１に空調温度を設定して目的地まで移動した場合の環境負荷情報としての予測値（図示「１５」）、現在の「熱中症危険度」Ｄ１５は、現在の「室温」Ｄ１に空調温度を設定して目的地まで移動した場合の乗員状態情報としての予測値である。

【0041】

これに対して変更後の「室温」Ｄ２０は、タッチ入力で変更される空調設定温度（図示「２０℃」）、変更後の「航続可能距離」Ｄ２１は、空調設定温度を変更して目的地まで移動した後のバッテリ残量に基づいて算出された予測値（図示「１２０ｋｍ」）、変更後の「ＣＯ_２排出量」Ｄ２２は、空調設定温度を変更して目的地まで移動した場合の環境負荷情報としての予測値（図示「２８」）、変更後の「熱中症危険度」Ｄ２３は、空調設定温度を変更して目的地まで移動した場合の乗員状態情報としての予測値である。

【0042】

このような報知部４０の報知例（表示例）によると、乗員は、空調の設定温度を変更するに際して、変更に伴う航続可能情報（図示の例では「航続可能距離」）と環境負荷情報（図示の例では「ＣＯ_２排出量」）と乗員状態情報（図示の例では「熱中症危険度」）を確認しながら、空調温度の設定を行うことができる。ここで、空調の設定温度を決めるに際して、環境負荷情報（図示の例では「ＣＯ_２排出量」）と乗員状態情報（図示の例では「熱中症危険度」）はトレードオフの関係にあるが、乗員は両者を見比べて空調温度を設定することができるので、過剰に環境負荷を気にして健康を害してしまったり、環境負荷を蔑ろにして過剰に空調による快適性を求めてしまったりすることを排除することができる。

【0043】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0044】

１：電動移動体空調装置，
１０：管理部，１０Ａ：予測手段，
１０Ａ１：環境負荷情報算出手段，１０Ａ２：乗員状態情報算出手段，
１０Ｂ：報知手段，１１：センサ部，１２：熱媒体回路部，１３：空調部，
２０：制御部，３０：バッテリ管理部，４０：報知部，４１：操作入力部，
Ｌ：通信回線，ＥＶ：電動車両，ＤＰ１：表示画面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】