特許 7559699 車両用空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/00 20060101AFI20240925BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

B60H1/00 103Z

B60H1/22 651C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021120572

(22)【出願日】2021-07-21

(65)【公開番号】P2023016328

(43)【公開日】2023-02-02

【審査請求日】2024-02-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】星野 優

【審査官】奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１５９６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２２８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３２８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－３７４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１２４９９０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｈ １／００－３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者が車両に乗車する前に車室内を所定時間だけ空調する車両用空調装置であって、
前記所定時間経過後であっても延長して前記車室内を空調する際に、車室内温度と設定温度との差の絶対値が所定値以下であれば、前記車室内を空調する出力を低減させる、
車両用空調装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用空調装置であって、
前記所定時間経過後に延長して前記車室内を空調するかどうかを前記使用者に確認する、
車両用空調装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の車両用空調装置であって、
圧縮機を含む冷凍サイクルを有し、
前記車室内を空調する際に出力を低減させるときは、前記圧縮機の回転数を所定回転数以下で運転させる、
車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、使用者が車両に乗車する前に車室内を空調する車両用空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載され、車室内を空調する車両用空調装置が公知である。また、使用者が車両に乗車する前に車室内を空調（プレ空調）する車両用空調装置も公知である。特許文献１には、所定時間だけプレ空調を実行した後に使用者が車両に乗車しない場合には、プレ空調を延長して実行するかどうかを使用者に確認する車両用空調装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１３／１２４９９０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した車両用空調装置では、プレ空調を延長して実行する場合に、車室内が設定温度に近い場合であっても延長前と同様に空調制御が行われるため、消費電力が必要以上に増加する場合がある。

【0005】

そこで、本発明は、プレ空調を延長して実行する場合に消費電力を低減させることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る車両用空調装置は、使用者が車両に乗車する前に車室内を所定時間だけ空調する車両用空調装置であって、所定時間経過後であっても延長して車室内を空調する際に、車室内温度と設定温度との差の絶対値が所定値以下であれば、車室内を空調する出力を低減させることを特徴とする。

【0007】

本発明に係る車両用空調装置において、所定時間経過後に延長して車室内を空調するかどうかを使用者に確認することが好ましい。

【0008】

本発明に係る車両用空調装置において、圧縮機を含む冷凍サイクルを有し、車室内を空調する際に出力を低減させるときは、圧縮機の回転数を所定回転数以下で運転させることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明の車両用空調装置によれば、プレ空調を延長して実行する場合に消費電力を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る車両を示す模式図である。

【図2】実施形態の一例である車両用空調装置を示す模式図である。

【図3】実施形態の一例である車両用空調装置の構成を示す模式図である。

【図4】実施形態の一例である車両用空調装置のプレ空調について説明する模式図である。

【図5】プレ空調を延長して実行する際の圧縮機の回転数及び車室内温度の時系列変化を示すグラフである。

【図6】プレ空調を延長して実行する際の圧縮機の運転制御の流れを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

【0012】

図１を用いて、実施形態に係る車両１０について説明する。

【0013】

車両１０は、本発明に係る車両用空調装置２０を有している。本例の車両１０は、電池から供給される電力によってモータを駆動し、モータを動力として走行する電動車両である。なお、車両は、例えばハイブリッド車両又はエンジン車両であってもよい。

【0014】

車両用空調装置２０は、車室内１１を空調する装置である。車両用空調装置２０は、後述する各機器を調整する空調用ＥＣＵ３０と、車室内１１の設定温度を操作する操作部３１と、使用者が車両１０に乗車する前に車室内１１を空調（以下、プレ空調）するために使用者が車両用空調装置２０を遠隔操作によって始動するスマートフォン３２と、車室内１１の温度を検出する車内温度センサ３３とを有している。

【0015】

図２を用いて、車両用空調装置２０について詳細に説明する。

【0016】

車両用空調装置２０は、上述したように車室内１１を冷房又は暖房する装置であって、温度調整された空気を車室内１１に供給する空気通路２１と、車室内１１に向かう空気流を発生させる送風機２２と、車室内１１の空気（内気）の導入、又は車両１０の外部の空気（外気）の導入を切替える内外切替ドア２３と、詳細は後述する冷凍サイクル２４とを有している。

【0017】

冷凍サイクル２４は、冷媒を圧縮する圧縮機２５と、冷房運転又は暖房運転を切り替える四方切替弁２６と、車体前部に配置される室外熱交換器２７と、冷媒を膨張させる膨張弁２８と、空気通路２１に配置される室内熱交換器２９とが接続されて構成される。

【0018】

圧縮機２５は、スクロール圧縮機が好適に用いられ、車室内１１の冷房負荷又は暖房負荷に応じて容量制御が行われる。圧縮機２５の容量制御は、圧縮機２５を駆動する電動機の回転数を可変制御することによって行われる。

【0019】

四方切替弁２６は、圧縮機２５から吐出された冷媒を室外熱交換器２７へ供給することによって室外熱交換器２７を凝縮器として作用させると共に室内熱交換器２９を蒸発器として作用させる冷房運転と、圧縮機２５から吐出された冷媒を室内熱交換器２９へ供給することによって室内熱交換器２９を凝縮器として作用させると共に室外熱交換器２７を蒸発器として作用させる暖房運転とを切り替える。

【0020】

図３から図５を用いて、空調用ＥＣＵ３０について説明する。

【0021】

空調用ＥＣＵ３０は、上述したように、車両用空調装置２０を制御する。空調用ＥＣＵ３０によれば、詳細は後述するが、プレ空調を延長して実行する場合に消費電力を低減させることができる。

【0022】

空調用ＥＣＵ３０は、演算処理部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部を有し、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。

【0023】

図３に示すように、空調用ＥＣＵ３０は、送風機２２、内外切替ドア２３、圧縮機２５、四方切替弁２６、膨張弁２８、操作部３１、及び車内温度センサ３３と接続され、スマートフォン３２と無線によって接続され、操作部３１、スマートフォン３２及び車内温度センサ３３から信号が送信され、圧縮機２５等に信号を送信する。

【0024】

空調用ＥＣＵ３０は、プレ空調を実行するプレ空調実行部３４と、プレ空調を所定時間だけ実行後にプレ空調を延長するかどうかを確認するプレ空調延長確認部３５と、車内温度が設定温度に近いかどうかを判定する車内温度判定部３６と、プレ空調を所定時間だけ実行後にプレ空調を延長して実行するプレ空調延長部３７と、通常どおりに圧縮機２５の回転数を可変制御して圧縮機２５を運転する第１圧縮機制御部３８と、車両用空調装置２０の出力を低減させるべく圧縮機２５の回転数を所定回転数以下で可変制御して圧縮機２５を運転する第２圧縮機制御部３９とを有している。

【0025】

プレ空調実行部３４は、上述したようにプレ空調を実行する。より詳細には、図４に示すように、プレ空調実行部３４は、使用者が車両１０に乗車する前にスマートフォン３２による遠隔操作によって車両用空調装置２０を始動して車室内１１を空調する。また、プレ空調実行部３４は、プレ空調開始から所定時間経過した、使用者が車両１０に乗車した、消費電力が所定電力以上消費された場合にはプレ空調を終了する。

【0026】

プレ空調延長確認部３５は、上述したようにプレ空調実行部３４によってプレ空調が所定時間だけ実行された後であっても、プレ空調を延長して実行するどうかを使用者に確認する。プレ空調延長確認部３５は、プレ空調が実行される度にスマートフォン３２によって確認してもよく、プレ空調を延長して実行するどうかを予めスマートフォン３２によって設定可能であってもよい。

【0027】

車内温度判定部３６は、上述したように車内温度センサ３３によって検出された車内温度が操作部３１（プレ空調の場合はスマートフォン３２であってもよい）によって設定された設定温度に近いかどうかを判定する。より具体的には、車内温度判定部３６は、車内温度と設定温度との差の絶対値が所定値以下であるかどうかを判定する。

【0028】

プレ空調延長部３７は、上述したようにプレ空調を延長して実行する。プレ空調延長部３７は、プレ空調実行部３４によって開始から所定時間経過して終了する場合であって、プレ空調延長確認部３５によってプレ空調の延長が確認された場合にのみ、プレ空調を延長して実行する。

【0029】

第１圧縮機制御部３８は、上述したように、通常どおりに圧縮機２５の回転数を可変制御して圧縮機２５を運転する。より具体的には、第１圧縮機制御部３８は、室内熱交換器２９の温度（蒸発温度又は凝縮温度）が目標蒸発温度又は目標凝縮温度となるように圧縮機２５の回転数を可変制御する。目標蒸発温度又は目標凝縮温度は、目標吹出温度により算出される。目標吹出温度は、設定温度、車室内１１の温度（車内温度）、車両１０の車外温度、内外切替ドア２３の開度等から算出される。

【0030】

図５（Ａ）に示すように、プレ空調が所定時間だけ実行された後に、プレ空調を延長して実行する際に、車内温度が設定温度に到達していない場合には、第１圧縮機制御部３８によって通常どおりに圧縮機２５の回転数を可変制御する。

【0031】

第２圧縮機制御部３９は、プレ空調延長部３７によってプレ空調を延長して実行する際に、車内温度と設定温度との差の絶対値が所定値以下の場合には、車両用空調装置２０の出力を低減させるべく圧縮機２５の回転数を可変制御して圧縮機２５を運転する。より具体的には、圧縮機２５の回転数を所定回転数以下で運転させる。ここで、所定回転数とは、圧縮機２５の回転数においてエネルギ効率が高い回転数（例えば１０００ｒｐｍ）をいう。

【0032】

第２圧縮機制御部３９によれば、プレ空調を延長して実行する際に、プレ空調によって十分に車室内１１が設定温度に近くなった場合には、圧縮機２５の回転数をエネルギ効率が高い所定回転数以下で運転させることによって、消費電力を低減させることができる。

【0033】

図５（Ｂ）に示すように、プレ空調が所定時間だけ実行された後に、プレ空調を延長して実行する際に、車内温度が設定温度に近い場合には、第２圧縮機制御部３９によって圧縮機２５をエネルギ効率が高い所定回転数以下で可変制御する。これにより、プレ空調によって十分に車室内１１が設定温度に近くなった場合には、圧縮機２５をエネルギ効率が高い所定回転数以下で運転させることによって消費電力を低減させることができる。

【0034】

図６を用いて、プレ空調を延長して実行する際の圧縮機２５の運転制御の流れについて説明する。

【0035】

ステップＳ１１において、プレ空調実行部３４によって、使用者が車両１０に乗車する前に車室内１１を冷房運転又は暖房運転によって空調するプレ空調が実行される。

【0036】

ステップＳ１２において、プレ空調実行部３４によって、所定時間が経過したかどうかが判定される。所定時間経過した場合には、プレ空調を終了すべくステップＳ１３に移行する。これにより、使用者が車両１０に乗車した、消費電力が所定電力以上となったことによってプレ空調が終了した場合には、ステップＳ１３以降のプレ空調の延長を実行しない。

【0037】

ステップＳ１３において、プレ空調延長確認部３５によって、プレ空調を延長して実行するかどうかを確認する。プレ空調を延長する場合には、ステップＳ１４に移行する。これにより、使用者がプレ空調の延長を望まない場合には、ステップＳ１４以降のプレ空調の延長を実行しない。

【0038】

ステップＳ１４において、車内温度判定部３６によって、車内温度と設定温度との差の絶対値が所定値より大きいかどうかを判定する。車内温度と設定温度との差の絶対値が所定値より大きい場合は、ステップＳ１５に移行する。車内温度と設定温度との差の絶対値が所定値以下であれば、ステップＳ１６に移行する。これにより、プレ空調によって十分に車内温度が設定温度に近づいたかどうかによって圧縮機２５の回転数の可変制御のパターンを変更する。

【0039】

ステップＳ１５において、第１圧縮機制御部３８によって、圧縮機２５の回転数を通常どおりに可変制御して圧縮機２５を運転する。これにより、プレ空調を延長するにあたって速やかに車内温度を設定温度に近づけることができる。

【0040】

ステップＳ１６において、第２圧縮機制御部３９によって、圧縮機２５の回転数をエネルギ効率が高い所定回転数以下で運転させる。これにより、車両用空調装置２０の出力を低減させることができる。

【0041】

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

【0042】

本例では、車両１０が電動車両である場合について説明したが、車両１０がエンジン車両である場合には、エンジン排熱を利用して暖房運転を行うため、冷房運転のみが本例の圧縮機２５の運転制御の対象となる。

【符号の説明】

【0043】

１０ 車両、１１ 車室内、２０ 車両用空調装置、２１ 空気通路、２２ 送風機、２３ 内外切替ドア、２４ 冷凍サイクル、２５ 圧縮機、２６ 四方切換弁、２７ 室内熱交換器、２８ 膨張弁、２９ 室外熱交換器、３０ ＥＣＵ、３１ 操作部、３２ スマートフォン、３３ 車内温度センサ、３４ プレ空調実行部、３５ プレ空調延長確認部、３６ 車内温度判定部、３７ プレ空調延長部、３８ 第１圧縮機制御、３９ 第２圧縮機制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】