JP7226089B2

JP7226089B2 - vehicle air conditioner

Info

Publication number: JP7226089B2
Application number: JP2019095370A
Authority: JP
Inventors: 優衣伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: JP2020189552A

Description

車両用空調装置に関し、特に、ヒートポンプ装置と蓄熱器とを備えた装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle air conditioner, and more particularly to a device including a heat pump device and a heat accumulator.

特許文献１には、冷凍サイクル装置により車室の空調を行う車両用空調装置が開示されている。冷凍サイクル装置は、逆サイクルとすることで、車室を暖房することもできる。暖房に用いる場合、この装置をヒートポンプ装置ということがある。 Patent Literature 1 discloses a vehicle air conditioner that air-conditions a passenger compartment using a refrigeration cycle device. The refrigeration cycle device can also heat the passenger compartment by using a reverse cycle. When used for heating, this device is sometimes called a heat pump device.

特許文献１に開示された車両用空調装置は、車両が目的地に到達するまでの走行に要する電力量を示す走行用電力量を取得する。また、車両が目的地に到達するまでの車室内の空調に要する電力量を示す空調用電力量を算出する。そして、残蓄電量が、走行用電力量と空調用電力量とを合計した合計電力量よりも小さい場合には、空調能力を制限する。 The vehicle air conditioner disclosed in Patent Literature 1 acquires a travel power amount indicating the power amount required for the vehicle to travel until it reaches its destination. Also, an air-conditioning power amount indicating the amount of power required for air-conditioning the vehicle interior until the vehicle reaches the destination is calculated. Then, when the remaining amount of electricity is smaller than the total amount of electric energy obtained by adding the electric energy for traveling and the electric energy for air conditioning, the air conditioning capacity is restricted.

特許第５３２７１４２号公報Japanese Patent No. 5327142

特許文献１に記載された車両用空調装置では、効率よく空調を行うことは考慮されていない。蓄熱器を備えておけば、暖房が必要な場所に到達する前にヒートポンプ装置を作動させて蓄熱しておくことで、空調に必要な電力量を低減できる可能性がある。 In the vehicle air conditioner described in Patent Literature 1, efficient air conditioning is not taken into consideration. If a heat accumulator is provided, it may be possible to reduce the amount of electric power required for air conditioning by activating the heat pump device to store heat before reaching a place where heating is required.

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、車室を暖房するために必要になる電力量を低減できる車両用空調装置を提供することにある。 The present disclosure has been made based on this situation, and its object is to provide a vehicle air conditioner capable of reducing the amount of electric power required to heat the passenger compartment.

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。 The above objects are achieved by the combination of features stated in the independent claims, and the sub-claims define further advantageous embodiments. The symbols in parentheses described in the claims indicate the corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and do not limit the disclosed technical scope.

上記目的を達成するための１つの開示は、
車両に搭載される車両用空調装置（１）であって、
室内コンデンサ（６３）と室外熱交換器（５２）と圧縮機（５１）と膨張弁（６５）とを備えたヒートポンプ装置（５０）と、
ヒートポンプ装置により発生した熱を蓄熱するとともに、蓄熱した熱を車両の車室に放出可能な蓄熱器（４０）と、
ヒートポンプ装置により発生した熱および蓄熱器に蓄熱された熱を用いて車両の車室を暖房する空調制御部（５）とを備え、
空調制御部は、
車室を暖房するために車室に放熱する必要がある放熱量を、車両の走行区間別に推定する放熱量推定部（Ｓ２）と、
放熱量推定部が推定した放熱量を車室に放熱するために、ヒートポンプ装置が発生させた熱を用いる必要がある区間であるヒートポンプ熱利用区間を決定する熱利用区間決定部（Ｓ４）と、
ヒートポンプ装置の熱交換効率を、車両の走行区間別に推定する効率推定部（Ｓ５）と、
ヒートポンプ熱利用区間またはそれよりも前の走行区間であって、かつ、蓄熱器に蓄熱可能な区間のうち、効率推定部が推定した熱交換効率が最も高い区間をヒートポンプ装置を作動させる作動区間に決定し、作動区間がヒートポンプ熱利用区間であれば、当該区間をヒートポンプ装置が発生させた熱により車室を暖房する直接暖房区間とし、当該区間がヒートポンプ熱利用区間でない場合、当該区間をヒートポンプ装置を作動させて蓄熱器に蓄熱する蓄熱区間に決定し、かつ、蓄熱区間を決定した場合には、ヒートポンプ熱利用区間のうち、直接暖房区間および蓄熱区間で蓄熱した熱を用いて車室を暖房する蓄熱暖房区間のいずれにも決定されていない区間のうち最も熱交換効率が低い区間を蓄熱暖房区間に決定する作動区間決定処理を、ヒートポンプ熱利用区間の全区間が、直接暖房区間および蓄熱暖房区間に決定されるまで行う区間設定部（Ｓ６）と、
車両が走行している位置が直接暖房区間であればヒートポンプ装置を作動させて車室を暖房し、車両が走行している位置が蓄熱区間であればヒートポンプ装置を作動させて発生した熱を、車室の暖房に使用することなく蓄熱器に蓄熱し、車両が走行している位置が蓄熱暖房区間であれば蓄熱器に蓄熱された熱を用いて車室を暖房する制御実行部（５ｂ）とを備える。
この車両用空調装置は、ヒートポンプ装置と蓄熱器とを備えている。そして、ヒートポンプ装置により大気から吸熱した熱を車室に放熱することで車室を暖房することができ、また、蓄熱器に蓄熱した熱を車室に放熱することでも車室を暖房することができる。また、ヒートポンプ装置を作動させて蓄熱器に蓄熱することもできる。 One disclosure for achieving the above objectives is
A vehicle air conditioner (1) mounted on a vehicle,
a heat pump device (50) comprising an indoor condenser (63), an outdoor heat exchanger (52), a compressor (51) and an expansion valve (65);
a heat accumulator (40) capable of storing the heat generated by the heat pump device and releasing the stored heat to the passenger compartment of the vehicle;
an air conditioning control unit (5) that heats the vehicle compartment using the heat generated by the heat pump device and the heat stored in the heat accumulator;
The air conditioning control unit
a heat radiation amount estimating unit (S2) for estimating the amount of heat radiation required to heat the vehicle compartment in order to heat the vehicle compartment, for each traveling section of the vehicle;
a heat utilization section determination unit (S4) that determines a heat pump heat utilization section, which is a section in which the heat generated by the heat pump device needs to be used in order to radiate the heat radiation amount estimated by the heat radiation amount estimation unit to the vehicle compartment;
an efficiency estimation unit (S5) for estimating the heat exchange efficiency of the heat pump device for each travel section of the vehicle;
Among the sections in which the heat pump heat is used or the section preceding it and in which heat can be stored in the heat storage device, the section with the highest heat exchange efficiency estimated by the efficiency estimator is set as the operation section in which the heat pump device is operated. If the operation section is a heat pump heat utilization section, the section is set as a direct heating section in which the vehicle interior is heated by the heat generated by the heat pump device, and if the section is not a heat pump heat utilization section, the heat pump device is used in the section. is operated to store heat in the heat accumulator, and when the heat storage section is determined, the heat stored in the direct heating section and the heat storage section of the heat pump heat utilization section is used to heat the passenger compartment. The operation section determination process is performed to determine the section with the lowest heat exchange efficiency among the sections that have not been determined as any of the heat storage heating sections to be the heat storage heating section. A section setting unit (S6) that performs until the section is determined;
If the vehicle is traveling in a direct heating section, the heat pump device is operated to heat the passenger compartment. A control execution unit (5b) that stores heat in the heat accumulator without using it for heating the passenger compartment , and uses the heat stored in the heat accumulator to heat the passenger compartment if the vehicle is traveling in a heat storage heating zone. and
This vehicle air conditioner includes a heat pump device and a heat accumulator. The vehicle interior can be heated by radiating the heat absorbed from the atmosphere by the heat pump device to the vehicle interior, and the vehicle interior can also be heated by radiating the heat stored in the heat accumulator to the vehicle interior. can. Alternatively, heat can be stored in the heat accumulator by operating the heat pump device.

そこで、空調制御部は、ヒートポンプ装置を効率のよいときに作動させるために、ヒートポンプ装置が発生させた熱を用いる必要がある区間であるヒートポンプ熱利用区間を決定する。加えて、ヒートポンプ装置の熱交換効率を走行区間別に決定する。そして、熱交換効率が相対的に高い区間を、ヒートポンプ装置を作動させる区間に決定する。 Therefore, the air conditioning control unit determines a heat pump heat utilization section, which is a section in which the heat generated by the heat pump device needs to be used in order to operate the heat pump device efficiently. In addition, the heat exchange efficiency of the heat pump device is determined for each traveling section. Then, the section in which the heat exchange efficiency is relatively high is determined as the section in which the heat pump device is to be operated.

このようにすることで、ヒートポンプ装置による暖房が必要なときに、都度、ヒートポンプ装置を作動させて熱を発生させる場合に比較して、暖房に必要なエネルギを低減できる。 By doing so, the energy required for heating can be reduced compared to the case where the heat pump device is operated to generate heat each time heating by the heat pump device is required.

車両用空調装置１の構成図である。1 is a configuration diagram of a vehicle air conditioner 1. FIG. エアコンＥＣＵ５の機能を示す図である。It is a figure which shows the function of air-conditioner ECU5. 図２の計画部５ａが実行する処理を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing processing executed by a planning unit 5a of FIG. 2; FIG. 図３のＳ１処理を詳しく示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing in detail S1 processing of FIG. 3; FIG.

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す車両用空調装置１は、車両Ｃに搭載されている。図１には、車両用空調装置１の構成とともに、車両Ｃの走行駆動系の構成も示している。 Hereinafter, embodiments will be described based on the drawings. A vehicle air conditioner 1 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle C. As shown in FIG. FIG. 1 shows the configuration of the vehicle air conditioner 1 as well as the configuration of the travel drive system of the vehicle C. As shown in FIG.

［機械的構成］
まず、図１を用いて、車両用空調装置１の機械的構成を説明する。車両Ｃは、内燃機関であるエンジン１０および走行用電動モータ１１を搭載している。車両Ｃは、エンジン１０および走行用電動モータ１１の一方または両方の駆動力により走行することができるハイブリッド車両である。 [Mechanical configuration]
First, the mechanical configuration of the vehicle air conditioner 1 will be described with reference to FIG. The vehicle C is equipped with an engine 10 that is an internal combustion engine and an electric motor 11 for traveling. Vehicle C is a hybrid vehicle that can run by driving force of one or both of engine 10 and electric motor 11 for running.

走行用電動モータ１１は、車両Ｃの走行エネルギにより発電可能なモータジェネレータ（以下、ＭＧ１１と記載）であり、インバータ２１を介してバッテリ２２に接続されている。ＭＧ１１が走行駆動力源として機能する場合には、バッテリ２２に充電された電力をインバータ２１でＤＣ－ＡＣ変換してＭＧ１１に供給する。一方、車両Ｃの走行エネルギを回生する場合には、ＭＧ１１にて発電した電力をインバータ２１でＡＣ－ＤＣ変換してバッテリ２２に充電する。 The traveling electric motor 11 is a motor generator (hereinafter referred to as MG 11 ) that can generate electricity using the traveling energy of the vehicle C, and is connected to the battery 22 via the inverter 21 . When the MG 11 functions as a traveling driving force source, the electric power charged in the battery 22 is DC-AC converted by the inverter 21 and supplied to the MG 11 . On the other hand, when regenerating the running energy of the vehicle C, the electric power generated by the MG 11 is AC-DC converted by the inverter 21 to charge the battery 22 .

バッテリ２２は、バッテリ残量ＳＯＣ（State of Charge）を検出する機能を備えている。バッテリＥＣＵ２は、バッテリ２２からのＳＯＣ検出信号に基づきバッテリ残量の情報を取得する。モータＥＣＵ３は、インバータ２１の作動を制御することで、ＭＧ１１での回生発電とモータ走行とを切り替える。エンジンＥＣＵ４はエンジン１０の作動を制御する。空調制御部であるエアコンＥＣＵ５はヒートポンプ装置５０の作動を制御する。なお、ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略である。ＥＣＵは、少なくとも１つのプロセッサを備えた構成により実現できる。たとえば、ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータにより実現できる。 The battery 22 has a function of detecting a remaining battery level SOC (State of Charge). The battery ECU 2 acquires information on the remaining battery capacity based on the SOC detection signal from the battery 22 . The motor ECU 3 switches between regenerative power generation in the MG 11 and motor running by controlling the operation of the inverter 21 . The engine ECU 4 controls the operation of the engine 10 . An air conditioner ECU 5 that is an air conditioning control unit controls the operation of the heat pump device 50 . Note that ECU is an abbreviation for Electronic Control Unit. An ECU can be realized by a configuration with at least one processor. For example, an ECU can be implemented by a computer having a CPU, ROM, RAM, I/O, and bus lines connecting these components.

これらのＥＣＵ２、３、４、５は、車内ＬＡＮによりハイブリッドＥＣＵ６に接続され、相互に通信可能となっている。また、エンジン１０およびＭＧ１１のそれぞれの出力軸は動力分割機構１２に接続されている。 These ECUs 2, 3, 4, and 5 are connected to the hybrid ECU 6 via an in-vehicle LAN so that they can communicate with each other. Further, the output shafts of engine 10 and MG 11 are connected to power split device 12 .

ハイブリッドＥＣＵ６は、バッテリ残量等の情報に基づき動力分割機構１２の作動を制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ６は、接続された他のＥＣＵ２、３、４、５に制御内容を指令することで、車両Ｃに搭載された各装置を統括的に制御する。 The hybrid ECU 6 controls the operation of the power split device 12 based on information such as remaining battery power. In addition, the hybrid ECU 6 comprehensively controls each device mounted on the vehicle C by instructing other connected ECUs 2, 3, 4, and 5 on control contents.

バッテリ２２の充放電時には、インバータ２１やバッテリ２２等から熱が発生する。そこで本実施形態では、インバータ２１およびバッテリ２２を含むハイブリッドユニット（以下、ＨＶユニット）２０の内部に冷却水を循環させる循環経路Ｒ１を備えている。 When the battery 22 is charged and discharged, heat is generated from the inverter 21, the battery 22, and the like. Therefore, in this embodiment, a circulation path R1 for circulating cooling water is provided inside a hybrid unit (hereinafter referred to as HV unit) 20 including an inverter 21 and a battery 22 .

循環経路Ｒ１には、冷却水を循環させる電動ポンプ２４およびＨＶユニット用ラジエータ２５が備えられている。電動ポンプ２４を作動させるとともにファン２５ａにより外気をＨＶユニット用ラジエータ２５に送風させると、ＨＶユニット用ラジエータ２５にて冷却水が外気により冷却され、その外気で冷却された冷却水によりＨＶユニット２０を冷却する。 The circulation path R1 is provided with an electric pump 24 and an HV unit radiator 25 for circulating cooling water. When the electric pump 24 is operated and outside air is blown to the HV unit radiator 25 by the fan 25a, the cooling water is cooled by the outside air in the HV unit radiator 25, and the HV unit 20 is cooled by the cooling water cooled by the outside air. Cooling.

また、循環経路Ｒ１には電磁弁Ｖ１、Ｖ２が備えられており、これらの電磁弁Ｖ１、Ｖ２を切り替え作動させることで、循環経路Ｒ１の冷却水は、ＨＶユニット用ラジエータ２５をバイパスして、車両Ｃに搭載された蓄熱器４０に流入するよう循環する。これにより、ＨＶユニット２０で発生した熱で冷却水を加熱して、蓄熱器４０に蓄熱することができる。 Further, the circulation path R1 is provided with solenoid valves V1 and V2, and by switching and operating these solenoid valves V1 and V2, the cooling water in the circulation path R1 bypasses the HV unit radiator 25, The heat is circulated to flow into the heat accumulator 40 mounted on the vehicle C. As a result, the heat generated by the HV unit 20 can be used to heat the cooling water and store the heat in the heat accumulator 40 .

蓄熱器４０は、魔法瓶構造の容器内に温水を保存する顕熱型とすることができる。また、顕熱型に代えて、相変化の潜熱を利用した潜熱蓄熱材料を用いる形式でもよい。蓄熱器４０には、冷却水が循環する循環経路Ｒ２が接続されている。循環経路Ｒ２には、循環経路Ｒ２内に冷却水を循環させる電動ポンプ４１と、熱交換器４２が備えられている。 The heat accumulator 40 can be of a sensible heat type that stores hot water in a container having a thermos structure. Also, instead of the sensible heat type, a type using a latent heat storage material that utilizes the latent heat of phase change may be used. A circulation path R2 through which cooling water circulates is connected to the heat accumulator 40 . The circulation route R2 is provided with an electric pump 41 for circulating cooling water in the circulation route R2 and a heat exchanger 42 .

電動ポンプ２４を作動させるとともにヒートポンプサイクルＲ３を後述する蓄熱モードで作動させると、熱交換器４２にて循環経路Ｒ２内の冷却水が加熱される。循環経路Ｒ２の冷却水が加熱されることで、蓄熱器４０は蓄熱される。 When the electric pump 24 is operated and the heat pump cycle R3 is operated in a later-described heat storage mode, the heat exchanger 42 heats the cooling water in the circulation path R2. Heat is stored in the heat accumulator 40 by heating the cooling water in the circulation path R2.

ヒートポンプサイクルＲ３は、ヒートポンプ装置５０が備える構成要素と各構成要素をつなぐ配管とにより構成される。ヒートポンプ装置５０は、車室を冷房および暖房可能な構成を備える。 The heat pump cycle R3 is configured by the components of the heat pump device 50 and piping that connects the components. The heat pump device 50 has a configuration capable of cooling and heating the passenger compartment.

ヒートポンプ装置５０は、冷房用の構成として、圧縮機５１、室外熱交換器５２、送風ファン５２ａ、冷房用膨張弁５３、室内熱交換器５４、送風ブロワ５６を備える。圧縮機５１は、電動であり、冷媒を圧縮して吐出する。室外熱交換器５２は、車室外に設置されて外気と冷媒との間で熱交換する。送風ファン５２ａは、室外熱交換器５２に向けて送風する。エバポレータである室内熱交換器５４は車室内に設置されている。送風ブロワ５６は、室内熱交換器５４に向けて送風する。 The heat pump device 50 includes a compressor 51, an outdoor heat exchanger 52, a blower fan 52a, a cooling expansion valve 53, an indoor heat exchanger 54, and a blower 56 for cooling. The compressor 51 is electric, and compresses and discharges the refrigerant. The outdoor heat exchanger 52 is installed outside the vehicle and exchanges heat between the outside air and the refrigerant. The blower fan 52 a blows air toward the outdoor heat exchanger 52 . An indoor heat exchanger 54, which is an evaporator, is installed in the passenger compartment. The blower 56 blows air toward the indoor heat exchanger 54 .

また、ヒートポンプ装置５０は、蓄熱用の構成として、冷却水の循環経路Ｒ２に備えられた熱交換器４２と熱交換する蓄熱用熱交換器５５、および電磁弁Ｖ３を備えている。電磁弁Ｖ３を切り替えることにより、ヒートポンプサイクルＲ３の作動は冷房モードと暖房モードと蓄熱モードとに切り替えられる。 The heat pump device 50 also includes, as a configuration for heat storage, a heat storage heat exchanger 55 that exchanges heat with the heat exchanger 42 provided in the cooling water circulation path R2, and an electromagnetic valve V3. By switching the electromagnetic valve V3, the operation of the heat pump cycle R3 can be switched between cooling mode, heating mode, and heat storage mode.

また、ヒートポンプ装置５０は、暖房用の構成として、電磁弁６１、アキュームレータ６２、室内コンデンサ６３、エアミックスドア６４、暖房用膨張弁６５、電磁弁６６を備えている。 The heat pump device 50 also includes a solenoid valve 61, an accumulator 62, an indoor condenser 63, an air mix door 64, a heating expansion valve 65, and a solenoid valve 66 as components for heating.

電磁弁６１は、ヒートポンプサイクルＲ３の循環路を、冷房用膨張弁５３を通る側とするか、アキュームレータ６２を通る側とするかを切り替える。アキュームレータ６２は、電磁弁６１と圧縮機５１との間に配置されている。室内コンデンサ６３は空調ケース５８内に収容されている。エアミックスドア６４は、室内コンデンサ６３よりも送風ブロワ５６側に配置されており、室内コンデンサ６３に空調風が当たる程度を調整する。暖房用膨張弁６５は、室内コンデンサ６３と電磁弁Ｖ３との間の流路に配置されている。電磁弁６６は、暖房用膨張弁６５をバイパスする流路に配置されている。 The solenoid valve 61 switches the circulation path of the heat pump cycle R3 between the side passing through the cooling expansion valve 53 and the side passing through the accumulator 62 . The accumulator 62 is arranged between the solenoid valve 61 and the compressor 51 . The indoor condenser 63 is housed in the air conditioning case 58 . The air mix door 64 is arranged closer to the blower 56 than the indoor condenser 63, and adjusts the extent to which the indoor condenser 63 is exposed to the conditioned air. The heating expansion valve 65 is arranged in the flow path between the indoor condenser 63 and the solenoid valve V3. The solenoid valve 66 is arranged in a flow path that bypasses the heating expansion valve 65 .

［冷房モードの作動］
車室内を冷房するときは、上流側の電磁弁６１を閉じ、下流側の電磁弁６６を開く。電磁弁Ｖ３は冷媒が室外熱交換器５２へ流れる側に切り替え、エアミックスドア５７ａ、６４を閉じる。この状態でヒートポンプサイクルＲ３に冷媒を循環させる状態が冷房モードである。冷房モードでは、圧縮機５１から吐出した高圧冷媒は、室外熱交換器５２へ流入する。なお、高圧冷媒は、室外熱交換器５２へ流入する前に室内コンデンサ６３を通過するが、エアミックスドア６４が閉じているので、室内コンデンサ６３において空調風が暖められてしまうことは抑制されている。 [Activation of cooling mode]
When cooling the vehicle interior, the solenoid valve 61 on the upstream side is closed and the solenoid valve 66 on the downstream side is opened. The electromagnetic valve V3 is switched to the side where the refrigerant flows to the outdoor heat exchanger 52, and the air mix doors 57a and 64 are closed. The state in which the refrigerant is circulated in the heat pump cycle R3 in this state is the cooling mode. In the cooling mode, high-pressure refrigerant discharged from the compressor 51 flows into the outdoor heat exchanger 52 . The high-pressure refrigerant passes through the indoor condenser 63 before flowing into the outdoor heat exchanger 52, but since the air mix door 64 is closed, the conditioned air is prevented from being warmed in the indoor condenser 63. there is

室外熱交換器５２へ流入した高圧冷媒は、送風ファン５２ａにより送風される外気と熱交換して冷却されて凝縮する。凝縮した冷媒は冷房用膨張弁５３にて膨張し、室内熱交換器５４にて蒸発し、圧縮機５１に戻る。室内熱交換器５４での冷媒は、送風ブロワ５６から送風された空調風と熱交換して、空調風を冷却する。 The high-pressure refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 52 exchanges heat with the outside air blown by the blower fan 52a, is cooled, and condenses. The condensed refrigerant expands in the cooling expansion valve 53 , evaporates in the indoor heat exchanger 54 , and returns to the compressor 51 . The refrigerant in the indoor heat exchanger 54 exchanges heat with the conditioned air blown from the blower 56 to cool the conditioned air.

室内熱交換器５４は、空調ケース５８内に収容されている。空調ケース５８は車室内（例えばインストルメントパネルの内側部分）に設置されており、送風ブロワ５６から送風された空調風は、空調ケース５８内部にて室内熱交換器５４により冷却され、目標温度となるように温度調整される。温度調整された空調風は、空調ケースに形成された吹出口５９から図示しない空調ダクトを通じて車室内に吹き出される。 The indoor heat exchanger 54 is housed in an air conditioning case 58 . The air-conditioning case 58 is installed in the vehicle interior (for example, the inner portion of the instrument panel), and the air-conditioned air blown from the blower 56 is cooled by the indoor heat exchanger 54 inside the air-conditioning case 58 to reach the target temperature. The temperature is adjusted to The air-conditioned air whose temperature has been adjusted is blown into the passenger compartment through an air-conditioning duct (not shown) from an air outlet 59 formed in the air-conditioning case.

［暖房モードの作動］
車室内をヒートポンプ装置５０により暖房するときは、上流側の電磁弁６１を開き、下流側の電磁弁６６を閉じる。電磁弁Ｖ３は冷媒が室外熱交換器５２へ流れる側とする。一方、エアミックスドア５７ａ、６４は開く。この状態でヒートポンプサイクルＲ３に冷媒を循環させる状態が暖房モードである。暖房モードでは、圧縮機５１から吐出した高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ６３に流入する。室内コンデンサ６３へ流入した高温高圧の冷媒は、送風ブロワ５６により送風される空気と熱交換して凝縮する。一方、送風ブロワ５６により送風される空気は室内コンデンサ６３で暖められる。室内コンデンサ６３で暖められた空調風は、さらに、ヒータコア５７で温めることもできる。空調ケース５８内で暖められた空調風は、吹出口５９から図示しない空調ダクトを通じて車室内に吹き出される。 [Activation of heating mode]
When the vehicle interior is heated by the heat pump device 50, the solenoid valve 61 on the upstream side is opened and the solenoid valve 66 on the downstream side is closed. The solenoid valve V3 is on the side through which the refrigerant flows to the outdoor heat exchanger 52 . Meanwhile, the air mix doors 57a and 64 are opened. The heating mode is a state in which the refrigerant is circulated in the heat pump cycle R3 in this state. In the heating mode, the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the compressor 51 flows into the indoor condenser 63 . The high-temperature, high-pressure refrigerant that has flowed into the indoor condenser 63 exchanges heat with the air blown by the blower 56 and condenses. On the other hand, the air blown by the blower 56 is warmed by the indoor condenser 63 . The conditioned air warmed by the indoor condenser 63 can be further warmed by the heater core 57 . The air-conditioned air warmed in the air-conditioning case 58 is blown into the passenger compartment from the air outlet 59 through an air-conditioning duct (not shown).

室内コンデンサ６３を通過した冷媒は暖房用膨張弁６５にて膨張して低温低圧になり、室外熱交換器５２に入る。冷媒は、室外熱交換器５２にて吸熱し、電磁弁６１およびアキュームレータ６２を通過した後、圧縮機５１に戻る。 After passing through the indoor condenser 63 , the refrigerant expands in the heating expansion valve 65 to become low temperature and low pressure, and enters the outdoor heat exchanger 52 . The refrigerant absorbs heat in the outdoor heat exchanger 52 , passes through the solenoid valve 61 and the accumulator 62 , and then returns to the compressor 51 .

［蓄熱モードの作動］
蓄熱器４０に蓄熱するときは、上流側の電磁弁６１を閉じ、下流側の電磁弁６６を開く。電磁弁Ｖ３は冷媒が蓄熱用熱交換器５５へ流れる側に切り替える。エアミックスドア６４は閉じる。この状態でヒートポンプサイクルＲ３に冷媒を循環させる状態が蓄熱モードである。蓄熱モードでは、圧縮機５１から吐出した高温高圧の冷媒は、蓄熱用熱交換器５５へ流入する。蓄熱用熱交換器５５へ流入した高圧冷媒は、循環経路Ｒ２の熱交換器４２を流通する冷却水と熱交換して、その冷却水を加熱する。その後、冷房用膨張弁５３、室内熱交換器５４を順に流通して圧縮機５１に戻る。蓄熱用熱交換器５５に高温高圧の冷媒が流れている状態で、電動ポンプ４１を作動させて循環経路Ｒ２にて冷却水を循環させると、冷却水がヒートポンプサイクルＲ３により加熱されて蓄熱器４０で保温（蓄熱）される。 [Activation of heat storage mode]
When storing heat in the heat accumulator 40, the solenoid valve 61 on the upstream side is closed and the solenoid valve 66 on the downstream side is opened. The solenoid valve V3 is switched to the side where the refrigerant flows to the heat exchanger 55 for heat storage. Air mix door 64 is closed. The state in which the refrigerant is circulated in the heat pump cycle R3 in this state is the heat storage mode. In the heat storage mode, the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the compressor 51 flows into the heat exchanger 55 for heat storage. The high-pressure refrigerant that has flowed into the heat exchanger 55 for heat storage exchanges heat with the cooling water flowing through the heat exchanger 42 of the circulation path R2 to heat the cooling water. After that, it flows through the cooling expansion valve 53 and the indoor heat exchanger 54 in order and returns to the compressor 51 . When the electric pump 41 is operated to circulate the cooling water through the circulation path R2 while the high-temperature and high-pressure refrigerant is flowing through the heat exchanger 55 for heat storage, the cooling water is heated by the heat pump cycle R3 and the heat storage device 40 is kept warm (heat is stored).

次に、エンジン１０に形成されたウォータジャケット（図示せず）へ冷却水を循環させる循環経路Ｒ４について説明する。循環経路Ｒ４には、エンジン１０のクランク軸により駆動或いは電動で駆動するポンプ７１、エンジン用ラジエータ７２、サーモスタット７３、先述したヒータコア５７が備えられている。ポンプ７１を作動させるとともにファン７２ａにより外気をエンジン用ラジエータ７２に送風させると、エンジン用ラジエータ７２にて冷却水が外気により冷却され、外気で冷却された冷却水によりエンジン１０を冷却する。 Next, a circulation path R4 for circulating cooling water to a water jacket (not shown) formed in the engine 10 will be described. The circulation path R4 is provided with a pump 71 driven by the crankshaft of the engine 10 or electrically driven, an engine radiator 72, a thermostat 73, and the heater core 57 described above. When the pump 71 is operated and the outside air is blown to the engine radiator 72 by the fan 72a, the cooling water is cooled by the outside air in the engine radiator 72, and the engine 10 is cooled by the cooling water cooled by the outside air.

また、ウォータジャケット内にてエンジン１０により加熱された冷却水は、エンジン用ラジエータ７２へ流通するとともにヒータコア５７へも流通し、ヒータコア５７に対して熱源供給する。つまり、ヒータコア５７を流通する冷却水は、送風ブロワ５６から送風された空調風と熱交換して、空調風を加熱することができる。 The cooling water heated by the engine 10 in the water jacket flows to the engine radiator 72 and also to the heater core 57 to supply the heater core 57 as a heat source. That is, the cooling water flowing through the heater core 57 can exchange heat with the conditioned air blown from the blower 56 to heat the conditioned air.

サーモスタット７３は、冷却水の温度が所定温度以下の場合には、エンジン用ラジエータ７２への冷却水が循環することを禁止するよう作動して、エンジン１０の暖機運転時に冷却水がエンジン用ラジエータ７２で冷却されることを回避するものである。 The thermostat 73 operates to prohibit the circulation of the cooling water to the engine radiator 72 when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined temperature. This is to avoid being cooled at 72.

循環経路Ｒ４には電磁弁Ｖ４が備えられており、この電磁弁Ｖ４を切替作動させることで、蓄熱器４０にて蓄熱した温水を循環経路Ｒ４へ流入させることができる。これによれば、蓄熱器４０から循環経路Ｒ４へ温水を流入させることで、蓄熱器４０に蓄熱した熱により車室を暖房することができる。また、冷却水が十分に高温になった状態で電磁弁Ｖ４を切り替え作動させることで、蓄熱器４０に蓄熱することもできる。さらに、電磁弁Ｖ１、Ｖ２を切り替えることで、ＨＶユニット２０により発生する熱を蓄熱器４０に蓄熱することもできる。 The circulation path R4 is provided with an electromagnetic valve V4, and by switching the electromagnetic valve V4, the hot water stored in the heat accumulator 40 can flow into the circulation path R4. According to this, by causing hot water to flow from the heat accumulator 40 into the circulation path R4, the heat stored in the heat accumulator 40 can be used to heat the passenger compartment. In addition, heat can be stored in the heat accumulator 40 by switching the solenoid valve V4 while the temperature of the cooling water is sufficiently high. Furthermore, the heat generated by the HV unit 20 can be stored in the heat accumulator 40 by switching the solenoid valves V1 and V2.

なお、ヒートポンプ装置５０および循環経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４に備えられた電気部品、たとえば、電磁弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４などは、エアコンＥＣＵ５がその動作を制御する。 The air conditioner ECU 5 controls the operation of heat pump device 50 and electric components provided in circulation paths R1, R2 and R4, such as solenoid valves V1, V2, V3 and V4.

また、エアコンＥＣＵ５には、車内ＬＡＮなどを介して、外気温度、車室内温度、設定温度など種々の情報が供給される。エアコンＥＣＵ５に供給される情報には、車両Ｃの現在位置、予測経路、今後の天気情報など、図３に示す演算において必要な情報も含まれる。 Also, the air conditioner ECU 5 is supplied with various information such as the outside air temperature, the vehicle interior temperature, and the set temperature via the in-vehicle LAN or the like. The information supplied to the air conditioner ECU 5 includes information necessary for the calculation shown in FIG. 3, such as the current position of the vehicle C, the predicted route, and future weather information.

上述したように、本実施形態の車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置５０を作動させて車室を暖房すること、および、蓄熱器４０に蓄熱された熱により車室を暖房することができる。 As described above, the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment can heat the passenger compartment by operating the heat pump device 50 and heat the passenger compartment with the heat accumulated in the heat accumulator 40 .

また、ヒートポンプ装置５０は、外気温度が高いほど外気から効率よく熱を吸熱することができる。なお、以下では、ヒートポンプ装置５０が外気から熱を吸熱することを、ヒートポンプ装置５０が熱を発生させると記載する場合がある。 Further, the heat pump device 50 can absorb heat from the outside air more efficiently as the outside air temperature increases. It should be noted that hereinafter, heat absorption by the heat pump device 50 from the outside air may be described as heat generation by the heat pump device 50 .

［エアコンＥＣＵ５が実行する処理］
ヒートポンプ装置５０は、外気温度が高いほど効率よく熱を発生させることができるので、エアコンＥＣＵ５は、事前に暖房が必要な区間を予測する。区間は、現在位置から一定距離毎に区切られた区間である。さらに、エアコンＥＣＵ５は、どこでヒートポンプ装置５０を作動させて暖房するかを計画する。暖房が必要な区間でヒートポンプ装置５０を作動させて暖房するよりも、事前にヒートポンプ装置５０の効率がよい区間で蓄熱器４０に蓄熱しておき、暖房が必要な区間では、蓄熱器４０に蓄熱した熱により車室を暖房したほうが消費エネルギを低減できる可能性があるからである。 [Processing executed by the air conditioner ECU 5]
Since the heat pump device 50 can generate heat more efficiently as the outside air temperature is higher, the air conditioner ECU 5 predicts in advance a section in which heating is required. The section is a section divided at regular distances from the current position. Furthermore, the air conditioner ECU 5 plans where to operate the heat pump device 50 for heating. Rather than heating by operating the heat pump device 50 in a section where heating is required, heat is stored in the heat accumulator 40 in advance in the section where the heat pump device 50 is efficient, and heat is stored in the heat accumulator 40 in the section where heating is required. This is because there is a possibility that energy consumption can be reduced by heating the passenger compartment with the generated heat.

以下に、エアコンＥＣＵ５が実行する機能を詳しく説明する。エアコンＥＣＵ５は、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムを、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ実行することで、図２に示すように、計画部５ａ、制御実行部５ｂとして機能する。これらの機能が実行されることは、プログラムに対応する方法が実行されることを意味する。 The functions executed by the air conditioner ECU 5 will be described in detail below. The air conditioner ECU 5 functions as a planning section 5a and a control execution section 5b as shown in FIG. Execution of these functions means that the method corresponding to the program is executed.

計画部５ａは、車室を空調するために、ヒートポンプ装置５０をいつ作動させるか、蓄熱器４０にいつ蓄熱するか、蓄熱器４０に蓄熱された熱によりいつ暖房するかを計画する。計画部５ａの処理は、詳しくは図３以下を用いて説明する。 The planning unit 5a plans when to operate the heat pump device 50, when to store heat in the heat accumulator 40, and when to heat with the heat stored in the heat accumulator 40, in order to air-condition the passenger compartment. The processing of the planning unit 5a will be described in detail with reference to FIG. 3 and subsequent figures.

制御実行部５ｂは、計画部５ａが計画した計画に従って、ヒートポンプ装置５０などを作動させる。また、計画部５ａにより計画が決定されていない区間は、車両Ｃの乗員が設定した空調設定に従ってヒートポンプ装置５０などを作動させる。 The control execution unit 5b operates the heat pump device 50 and the like according to the plan planned by the planning unit 5a. In addition, the heat pump device 50 or the like is operated according to the air conditioning setting set by the occupant of the vehicle C for the section for which the plan has not been determined by the planning unit 5a.

図３に、計画部５ａが実行する処理を示している。計画部５ａは、図３に示す処理を、たとえば、走行開始時、一定時間経過ごとなど、所定の処理開始条件が成立したときに実行する。 FIG. 3 shows the processing executed by the planning section 5a. The planning unit 5a executes the process shown in FIG. 3 when a predetermined process start condition is satisfied, such as when the vehicle starts traveling or after a certain period of time has elapsed.

ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１では、区間毎の排熱量を推定する。排熱量には、エンジン１０からの排熱量と、ＨＶユニット２０からの排熱量とがある。Ｓ１の詳細は図４に示している。 In step (hereinafter, step is omitted) S1, the amount of waste heat is estimated for each section. The amount of exhaust heat includes the amount of exhaust heat from the engine 10 and the amount of exhaust heat from the HV unit 20 . Details of S1 are shown in FIG.

Ｓ１１では、予測経路を決定する。なお、Ｓ１１からＳ１４は、ナビゲーション装置が備えるＥＣＵなど、エアコンＥＣＵ５とは別のＥＣＵが実行し、エアコンＥＣＵ５は実行結果を取得するようにしてもよい。予測経路は経路案内を実行中であれば、案内中の経路である。経路案内が実行されていない場合には、車両Ｃが現在走行中の道路をそのまま走行する予測経路とすることができる。また、過去の走行履歴と現在位置とに基づいて予測経路を決定してもよい。 In S11, a predicted route is determined. Note that S11 to S14 may be executed by an ECU other than the air conditioner ECU 5, such as an ECU provided in the navigation device, and the air conditioner ECU 5 may acquire the execution results. The predicted route is the route being guided if route guidance is being executed. When the route guidance is not executed, the predicted route can be set to travel along the road on which the vehicle C is currently traveling. Alternatively, the predicted route may be determined based on the past travel history and the current position.

Ｓ１２では、Ｓ１１で決定した予測経路上の地形と道路種別を、道路地図データを参照して取得する。地形は、上り坂、下り坂などを示している。道路種別には、高速道路、一般道路などが含まれている。 In S12, the terrain and road type on the predicted route determined in S11 are obtained by referring to the road map data. The terrain indicates uphills, downhills, and the like. Road types include highways, general roads, and the like.

Ｓ１３では、予測経路を走行中の天候情報を取得する。この天候情報には気温の変化が含まれる。Ｓ１４では、予測経路を走行中の渋滞予測情報を取得する。天候情報および渋滞予測情報は、エアコンＥＣＵ５あるいは他のＥＣＵが車両Ｃに搭載された無線通信機を介して車外に設置されたサーバに接続して取得する。 In S13, weather information is acquired while traveling the predicted route. This weather information includes changes in temperature. In S14, traffic jam prediction information is obtained while the vehicle is traveling on the predicted route. Weather information and traffic congestion prediction information are obtained by connecting the air conditioner ECU 5 or another ECU to a server installed outside the vehicle via a wireless communication device mounted on the vehicle C. FIG.

Ｓ１５では、予測経路を走行中のエンジン排熱量を推定する。エンジン排熱量を推定するために、Ｓ１１～Ｓ１４の演算結果をもとに、予測経路を走行中の車速変化を推定する。さらには、車速変化から必要駆動力を推定する。 In S15, the amount of exhaust heat from the engine while traveling on the predicted route is estimated. In order to estimate the amount of exhaust heat from the engine, changes in vehicle speed during travel on the predicted route are estimated based on the calculation results of S11 to S14. Furthermore, the required driving force is estimated from the vehicle speed change.

車両Ｃはハイブリッド車両であり、必要駆動力が小さい場合には、ＭＧ１１の駆動力のみにより走行する。ＭＧ１１の駆動力のみにより走行するときは、エンジン排熱量はないとする。 The vehicle C is a hybrid vehicle, and when the required driving force is small, it runs only by the driving force of the MG11. It is assumed that there is no exhaust heat from the engine when the vehicle is driven only by the driving force of the MG11.

エアコンＥＣＵ５は、エンジン１０を走行駆動力源として用いる必要がある必要駆動力の閾値を記憶しており、この閾値と必要駆動力を比較して、エンジン１０を走行駆動力源として使用する区間を推定する。また、予測した車速変化から、エンジン１０を走行駆動力源として使用する区間におけるエンジン回転速度の変化を予測する。 The air conditioner ECU 5 stores a threshold value of the driving force required to use the engine 10 as a traveling driving force source, compares this threshold with the required driving force, and determines a section in which the engine 10 is used as a traveling driving force source. presume. Also, from the predicted vehicle speed change, the engine rotation speed change in the section in which the engine 10 is used as the driving force source is predicted.

エンジン１０を走行駆動力源として用いるときのエンジン発熱量は、推定したエンジン回転速度と、エンジン回転速度からエンジン排熱量を推定する予め設定した関係とを用いて推定する。 The amount of heat generated by the engine when the engine 10 is used as a driving force source is estimated using the estimated engine rotation speed and a preset relationship for estimating the engine exhaust heat amount from the engine rotation speed.

Ｓ１６では、予測経路を走行中のＨＶユニット２０からの排熱量を推定する。必要駆動力が小さい場合には、車両ＣはＭＧ１１を走行駆動力源として走行する。ＭＧ１１を走行区動力源として走行する際には、ＨＶユニット２０に備えられているインバータ２１およびバッテリ２２から熱が発生する。また、回生時にもインバータ２１およびバッテリ２２から熱が発生する。車速変化と必要駆動力から、充放電区間およびその区間における充放電量を推定することができる。そして、ＨＶユニット２０の発熱量は、推定した充放電量と、充放電量からＨＶユニット２０の排熱量を推定する予め設定した関係とを用いて推定する。 At S16, the exhaust heat amount from the HV unit 20 traveling on the predicted route is estimated. When the required driving force is small, the vehicle C runs using the MG 11 as the driving force source. When the vehicle travels using the MG 11 as the driving section power source, heat is generated from the inverter 21 and the battery 22 provided in the HV unit 20 . Heat is also generated from the inverter 21 and the battery 22 during regeneration. The charging/discharging section and the charging/discharging amount in that section can be estimated from the vehicle speed change and the required driving force. Then, the amount of heat generated by the HV unit 20 is estimated using the estimated charge/discharge amount and a preset relationship for estimating the exhaust heat amount of the HV unit 20 from the charge/discharge amount.

説明を図３に戻す。Ｓ２は放熱量推定部に相当する。Ｓ２では、区間毎に、暖房のために車室に放熱する必要がある放熱量を推定する。具体的には、Ｓ１３で取得した天候情報に含まれている外気温度の変化と、予測される車室設定温度とに基づいて、単位時間あたりに車室に放熱する必要がある熱量を推定する。予測される車室設定温度は、学習をして決定してもよいし、事前に決定した一定値でもよい。単位時間あたりに車室に放熱する必要がある熱量と、各区間を走行する時間との積を、区間毎の必要な放熱量とする。 Returning the description to FIG. S2 corresponds to a heat radiation amount estimator. In S2, the amount of heat that needs to be radiated to the passenger compartment for heating is estimated for each section. Specifically, the amount of heat that needs to be dissipated into the passenger compartment per unit time is estimated based on the change in the outside temperature included in the weather information acquired in S13 and the predicted passenger compartment set temperature. . The predicted cabin set temperature may be determined by learning, or may be a predetermined constant value. The product of the amount of heat required to be dissipated into the passenger compartment per unit time and the time required for traveling in each section is defined as the amount of heat dissipated for each section.

Ｓ３では、区間毎の排熱放熱量を算出する。排熱放熱量は、エンジン排熱およびＨＶユニット２０の排熱を用いて冷却水を温めてヒータコア５７にて熱交換することで、車室に放熱することができる熱量である。排熱放熱量は、Ｓ１５およびＳ１６で推定した排熱量に所定の利用効率を乗じて算出する。 In S3, the exhaust heat radiation amount for each section is calculated. The exhaust heat radiation amount is the amount of heat that can be radiated to the passenger compartment by warming the cooling water using exhaust heat from the engine and exhaust heat from the HV unit 20 and exchanging heat with the heater core 57 . The exhaust heat release amount is calculated by multiplying the exhaust heat amount estimated in S15 and S16 by a predetermined utilization efficiency.

Ｓ４は熱利用区間決定部に相当する。Ｓ４では、排熱放熱量と排熱により蓄熱器４０に蓄熱された熱量では必要放熱量を充足できない区間を決定する。この区間では、ヒートポンプ装置５０により発生させた熱を暖房に利用する必要がある。この区間を、以下、ヒートポンプ熱利用区間とする。 S4 corresponds to a heat utilization section determination unit. In S4, a section is determined in which the amount of exhaust heat radiation and the amount of heat stored in the heat accumulator 40 due to the exhaust heat cannot satisfy the required amount of heat radiation. In this section, it is necessary to use the heat generated by the heat pump device 50 for heating. This section is hereinafter referred to as a heat pump heat utilization section.

車両Ｃは、エンジン１０を備えており、エンジン１０が起動して一定時間経過した後は、ヒータコア５７を通過する冷却水が十分に加温されている。なお、厳密には、冷却水が十分に加温されるまでの時間は、エンジン回転速度により変化する。しかし、計算を簡略化するため、本実施形態では、冷却水が十分に加温されるまでの時間は、エンジン回転速度によらず一定時間とする。もちろん、より詳細に計算するために、冷却水が十分に加温されるまでの時間を、エンジン回転速度を考慮して計算してもよい。 The vehicle C has an engine 10, and the cooling water passing through the heater core 57 is sufficiently heated after a certain period of time has elapsed since the engine 10 was started. Strictly speaking, the time until the cooling water is sufficiently warmed varies depending on the engine speed. However, in order to simplify the calculation, in this embodiment, the time until the cooling water is sufficiently warmed is set to a constant time regardless of the engine speed. Of course, for more detailed calculations, the time until the cooling water is sufficiently warmed may be calculated in consideration of the engine rotation speed.

エンジン１０が起動して一定時間経過した後からエンジン１０が停止するまでの間はヒートポンプ装置５０が熱を発生させる必要はない。また、エンジン１０が停止した後も、蓄熱器４０の定格蓄熱量により定まる放熱期間は、蓄熱器４０に蓄熱された熱を利用できるので、ヒートポンプ装置５０を作動させる必要はない。なお、放熱期間は、蓄熱器４０の定格蓄熱量と単位時間当たりの放熱量から定まり、単位時間当たりの放熱量は設定温度と外気温度の温度差から定まる。 The heat pump device 50 does not need to generate heat until the engine 10 stops after a certain period of time has elapsed since the engine 10 started. Further, even after the engine 10 stops, the heat stored in the heat accumulator 40 can be used for the heat dissipation period determined by the rated heat storage amount of the heat accumulator 40, so the heat pump device 50 does not need to be operated. The heat radiation period is determined by the rated heat storage amount of the heat accumulator 40 and the heat radiation amount per unit time, and the heat radiation amount per unit time is determined by the temperature difference between the set temperature and the outside air temperature.

換言すれば、（１）車両ＣがＭＧ１１のみで走行している期間、（２）エンジン１０が起動しているが起動してからの経過時間が一定時間に到達していない期間、および、（３）エンジン停止後であって上述した放熱期間が経過した後の期間が、ヒートポンプ熱利用期間である。 In other words, (1) the period in which the vehicle C is running only with the MG 11, (2) the period in which the engine 10 is started but the elapsed time has not reached a certain period of time, and ( 3) The period after the engine is stopped and after the heat dissipation period described above has passed is the heat pump heat utilization period.

上記各期間を位置に置き換えてヒートポンプ熱利用区間を決定する。ヒートポンプ熱利用区間において、Ｓ２で算出した必要放熱量からＳ３で算出した排熱放熱量を引いた値が、各区間において排熱のみでは不足する熱量（以下、不足熱量）である。 A heat pump heat utilization section is determined by replacing each period with a position. In the heat pump heat utilization section, the value obtained by subtracting the exhaust heat radiation amount calculated in S3 from the required heat radiation amount calculated in S2 is the amount of heat that is insufficient with exhaust heat alone in each section (hereinafter referred to as "shortage heat amount").

本実施形態では、ヒートポンプ熱利用区間における不足熱量を、熱量が不足している区間でヒートポンプ装置５０に発生させるとは限らない。事前に発生させた熱を蓄熱器４０に蓄熱することができるからである。 In the present embodiment, the heat pump device 50 does not necessarily generate the insufficient amount of heat in the heat pump heat utilization section in the section where the heat amount is insufficient. This is because the heat generated in advance can be stored in the heat accumulator 40 .

そこで、Ｓ５を実行する。Ｓ５は効率推定部に相当する。Ｓ５では、ヒートポンプ装置５０の熱交換効率を、走行区間ごとに推定する。ヒートポンプ装置５０熱交換効率は、Ｓ１３で取得した情報に基づいて定まる外気温度と目標吹き出し温度から、事前に設定した算出式により算出することができる。目標吹き出し温度は、予測される車室設定温度、外気温度などから、予め設定された計算式により算出する。外気温度と目標吹き出し温度との温度差が大きいほど、熱交換効率は低い値になる。 Therefore, S5 is executed. S5 corresponds to an efficiency estimator. In S5, the heat exchange efficiency of the heat pump device 50 is estimated for each travel section. The heat exchange efficiency of the heat pump device 50 can be calculated by a preset calculation formula from the outside air temperature and the target blowing temperature determined based on the information acquired in S13. The target blowout temperature is calculated by a preset calculation formula based on the predicted cabin set temperature, outside air temperature, and the like. The larger the temperature difference between the outside air temperature and the target blowing temperature, the lower the heat exchange efficiency.

Ｓ６は区間設定部に相当する。Ｓ６では、ヒートポンプ装置５０を作動させて熱を発生させる区間を決定する。この区間は次の条件を満たす区間である。その条件は、ヒートポンプ熱利用区間またはそれよりも前の区間であって、かつ、蓄熱器４０に蓄熱可能な区間であるという条件である。蓄熱器４０に蓄熱可能であるとは、蓄熱器４０に蓄熱された熱が十分に多くなく、蓄熱する余裕があることを意味する。エンジン１０が起動してから一定時間経過した時点から、エンジン１０が停止するまでの期間は、蓄熱器４０に蓄熱された熱が十分に多い期間である。また、エンジン１０停止後も、前述した放熱期間は、蓄熱器４０に蓄熱可能な期間から除かれる。 S6 corresponds to an interval setting unit. In S6, a section in which the heat pump device 50 is operated to generate heat is determined. This section satisfies the following conditions. The condition is that the heat pump heat utilization section or a section earlier than that and that the heat storage device 40 can store heat. Being able to store heat in the heat accumulator 40 means that the heat stored in the heat accumulator 40 is not sufficiently large and there is room for heat storage. The period from when the engine 10 is started and when the engine 10 stops is a period in which the heat accumulated in the heat accumulator 40 is sufficiently large. Further, even after the engine 10 is stopped, the above-described heat dissipation period is excluded from the period during which heat can be stored in the heat accumulator 40 .

この条件を満たす区間のうち、Ｓ５で決定した熱交換効率が最も高い単位区間から順にヒートポンプ装置５０の作動区間に決定する。決定した作動区間が、ヒートポンプ熱利用区間であれば、その区間を直接暖房区間とする。ヒートポンプ装置５０は、直接暖房区間では、暖房モードでヒートポンプ装置５０を作動させて、空調風の吹き出し温度が、目標吹き出し温度になるようにする。 Among the sections satisfying this condition, the heat pump device 50 operation section is determined in order from the unit section having the highest heat exchange efficiency determined in S5. If the determined operating section is a heat pump heat utilization section, that section is set as a direct heating section. In the direct heating section, the heat pump device 50 is operated in the heating mode so that the blowing temperature of the conditioned air reaches the target blowing temperature.

決定した作動区間が、ヒートポンプ熱利用区間ではない区間であれば、その区間を蓄熱区間とする。蓄熱区間では、ヒートポンプ装置５０を蓄熱モードで作動させて蓄熱器４０に蓄熱する。蓄熱区間を決定した場合、蓄熱区間で蓄熱した熱を放熱（すなわち暖房）に用いる区間（以下、蓄熱暖房区間）も合わせて決定する。 If the determined operation section is a section that is not a heat pump heat utilization section, that section is set as a heat storage section. In the heat storage section, heat is stored in the heat accumulator 40 by operating the heat pump device 50 in the heat storage mode. When the heat storage section is determined, a section (hereinafter referred to as a heat storage heating section) in which the heat stored in the heat storage section is used for heat radiation (that is, heating) is also determined.

蓄熱暖房区間は、ヒートポンプ熱利用区間であって、まだ直接暖房区間にも蓄熱暖房区間にも設定されていない区間のうちで、最も熱交換効率が低い区間とする。なお、車両Ｃが蓄熱区間を走行する時点と蓄熱暖房区間を走行する時点との間には時間差があり、この時間差の間に、蓄熱器４０に蓄熱された熱は、多少、放熱されてしまう。しかし、蓄熱区間と蓄熱暖房区間は、いずれも１回の走行中の区間であることから、時間差は通常それほど長い時間ではない。そこで、本実施形態では、上記時間差の間の放熱はないとする。ただし、この時間差の間の放熱を考慮して、蓄熱区間と蓄熱暖房区間とを決定してもよい。 The heat storage heating section is a section that uses heat pump heat and has the lowest heat exchange efficiency among the sections that have not yet been set as either the direct heating section or the heat storage heating section. There is a time difference between when the vehicle C travels in the heat storage section and when it travels in the heat storage heating section. . However, since the heat storage section and the heat storage heating section are both sections during one run, the time difference is usually not that long. Therefore, in this embodiment, it is assumed that there is no heat dissipation during the time difference. However, the heat storage section and the heat storage heating section may be determined in consideration of heat dissipation during this time difference.

蓄熱区間では蓄熱モードにてヒートポンプ装置５０を作動させる。蓄熱モードでは、ヒートポンプ装置５０は、圧縮機５１を事前に決定された能力で動作させることとする。この場合、時間当たりの蓄熱量は、外気温度に基づいて推定することができる。蓄熱区間において蓄熱した熱量が、１つの蓄熱暖房区間において必要な熱量よりも多い場合、残りの熱量は、次に熱交換効率が低い区間を蓄熱暖房区間として、その蓄熱暖房区間で用いることに決定する。全部のヒートポンプ熱利用区間を、直接暖房区間または蓄熱暖房区間に決定したら、Ｓ６の処理は終了する。 In the heat storage section, the heat pump device 50 is operated in the heat storage mode. In the heat storage mode, the heat pump device 50 operates the compressor 51 with a predetermined capacity. In this case, the amount of heat stored per hour can be estimated based on the outside air temperature. If the amount of heat stored in the heat storage section is greater than the amount of heat required for one heat storage heating section, the rest of the heat is determined to be used in the section with the next lowest heat exchange efficiency as the heat storage heating section. do. When all heat pump heat utilization sections have been determined to be direct heating sections or heat storage heating sections, the process of S6 ends.

制御実行部５ｂは、車両Ｃが走行している位置が直接暖房区間であればヒートポンプ装置５０を暖房モードで作動させて車室を暖房する。また、車両Ｃが走行している位置が蓄熱区間であればヒートポンプ装置５０を蓄熱モードで作動させて蓄熱器に蓄熱する。車両Ｃが走行している位置が蓄熱暖房区間であれば、蓄熱器４０に蓄熱された熱を用いて車室を暖房する。 If the position where the vehicle C is traveling is in the direct heating section, the control execution unit 5b operates the heat pump device 50 in the heating mode to heat the passenger compartment. Further, if the position where the vehicle C is traveling is in the heat storage section, the heat pump device 50 is operated in the heat storage mode to store heat in the heat storage device. If the vehicle C is traveling in a heat storage heating section, the heat stored in the heat accumulator 40 is used to heat the passenger compartment.

［実施形態のまとめ］
以上、説明した車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置５０と蓄熱器４０とを備えている。車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置５０を作動させて、直接、車室を暖房することができる。また、ヒートポンプ装置５０を作動させて蓄熱器４０に蓄熱することもできる。 [Summary of embodiment]
The vehicle air conditioner 1 described above includes the heat pump device 50 and the heat accumulator 40 . The vehicle air conditioner 1 can directly heat the passenger compartment by operating the heat pump device 50 . Alternatively, heat can be stored in the heat storage device 40 by operating the heat pump device 50 .

そこで、エアコンＥＣＵ５は、ヒートポンプ装置５０を効率のよいときに作動させるために、ヒートポンプ装置５０が発生させた熱を用いる必要がある区間であるヒートポンプ熱利用区間を決定する（Ｓ４）。加えて、ヒートポンプ装置５０の熱交換効率を走行区間別に決定する（Ｓ５）。そして、熱交換効率が相対的に高い区間をヒートポンプ装置５０の作動区間に決定する（Ｓ６）。 Therefore, the air conditioner ECU 5 determines a heat pump heat utilization section, which is a section in which the heat generated by the heat pump device 50 needs to be used in order to operate the heat pump device 50 efficiently (S4). In addition, the heat exchange efficiency of the heat pump device 50 is determined for each traveling section (S5). Then, the section in which the heat exchange efficiency is relatively high is determined as the operation section of the heat pump device 50 (S6).

このようにすることで、ヒートポンプ装置５０による暖房が必要なときに、都度、ヒートポンプ装置５０を作動させて熱を発生させる場合に比較して、暖房に必要なエネルギを低減できる。 By doing so, the energy required for heating can be reduced compared to the case where the heat pump device 50 is operated to generate heat each time heating by the heat pump device 50 is required.

また、蓄熱器４０は、エンジン１０を冷却する冷却水およびＨＶユニット２０を冷却する冷却水の熱により蓄熱することもできる。この点で、車両用空調装置１は、暖房に必要なエネルギをより低減できる。 Heat accumulator 40 can also store heat from the heat of the coolant that cools engine 10 and the coolant that cools HV unit 20 . In this respect, the vehicle air conditioner 1 can further reduce the energy required for heating.

また、車両用空調装置１は、エンジン１０により加熱された冷却水により加熱されるヒータコア（５７）を備えており、ヒータコア５７を用いて車室を暖房することもできるので、暖房に必要なエネルギをより低減できる。
以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。 In addition, the vehicle air conditioner 1 includes a heater core (57) that is heated by cooling water heated by the engine 10, and the heater core 57 can also be used to heat the passenger compartment. can be further reduced.
Although the embodiments have been described above, the disclosed technology is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications are also included in the disclosed scope. Various modifications can be made. In the following description, the elements having the same reference numerals as the reference numerals used so far are the same as the elements having the same reference numerals in the previous embodiments unless otherwise specified. Moreover, when only part of the configuration is described, the previously described embodiments can be applied to the other portions of the configuration.

たとえば、実施形態の車両Ｃは、ハイブリッド車両であった。しかし、車両用空調装置１が搭載される車両は、エンジン１０を備えない電動車両でもよい。また、エンジン１０のみを備え、ＭＧ１１を備えない車両でもよい。 For example, vehicle C of the embodiment was a hybrid vehicle. However, the vehicle in which the vehicle air conditioner 1 is mounted may be an electric vehicle that does not include the engine 10 . Alternatively, the vehicle may include only the engine 10 and not the MG 11 .

１：車両用空調装置、５：エアコンＥＣＵ、５ａ：計画部、５ｂ：制御実行部、１０：エンジン、１１：走行用電動モータ（ＭＧ）、２０：ＨＶユニット、２１：インバータ、２２：バッテリ、２４：電動ポンプ、２５：ＨＶユニット用ラジエータ、２５ａ：ファン、４０：蓄熱器、４１：電動ポンプ、４２：熱交換器、５０：ヒートポンプ装置、５１：圧縮機、５２：室外熱交換器、５２ａ：送風ファン、５３：冷房用膨張弁、５４：室内熱交換器、５５：蓄熱用熱交換器、５６：送風ブロワ、５７：ヒータコア、５７ａ：エアミックスドア、５８：空調ケース、５９：吹出口、６１：電磁弁、６２：アキュームレータ、６３：室内コンデンサ、６４：エアミックスドア、６５：暖房用膨張弁、６６：電磁弁、Ｃ：車両、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４：循環経路、Ｒ３：ヒートポンプサイクル、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４：電磁弁、Ｓ２：放熱量推定部、Ｓ４：熱利用区間決定部、Ｓ５：効率推定部、Ｓ６：区間設定部 Reference Signs List 1: vehicle air conditioner 5: air conditioner ECU 5a: planning unit 5b: control execution unit 10: engine 11: traveling electric motor (MG) 20: HV unit 21: inverter 22: battery 24: Electric pump 25: HV unit radiator 25a: Fan 40: Heat accumulator 41: Electric pump 42: Heat exchanger 50: Heat pump device 51: Compressor 52: Outdoor heat exchanger 52a : blower fan 53: cooling expansion valve 54: indoor heat exchanger 55: heat storage heat exchanger 56: blower blower 57: heater core 57a: air mix door 58: air conditioning case 59: outlet 61: solenoid valve 62: accumulator 63: indoor condenser 64: air mix door 65: heating expansion valve 66: solenoid valve C: vehicle R1, R2, R4: circulation path R3: heat pump cycle , V1, V2, V3, V4: solenoid valves, S2: heat release estimation unit, S4: heat utilization section determination unit, S5: efficiency estimation unit, S6: section setting unit

Claims

A vehicle air conditioner (1) mounted on a vehicle,
a heat pump device (50) comprising an indoor condenser (63), an outdoor heat exchanger (52), a compressor (51) and an expansion valve (65);
a heat accumulator (40) capable of storing the heat generated by the heat pump device and releasing the stored heat to the passenger compartment of the vehicle;
an air conditioning control unit (5) for heating a cabin of the vehicle using the heat generated by the heat pump device and the heat stored in the heat accumulator;
The air conditioning control unit
a heat radiation amount estimating unit (S2) for estimating the amount of heat radiation required to heat the vehicle compartment in order to heat the vehicle compartment for each traveling section of the vehicle;
A heat utilization section determination unit ( S4) and
an efficiency estimation unit (S5) for estimating the heat exchange efficiency of the heat pump device for each travel section of the vehicle;
The heat pump device selects a section in which the heat exchange efficiency estimated by the efficiency estimating unit is the highest among the sections in which heat can be stored in the heat accumulator, in the section where the heat pump heat is used or in the traveling section preceding it. is determined as an operation section in which the heat pump is operated, and if the operation section is the heat pump heat utilization section, the section is set as a direct heating section in which the vehicle interior is heated by the heat generated by the heat pump device, and the section is the heat pump If it is not a heat utilization section, the section is determined as a heat storage section in which the heat pump device is operated to store heat in the heat accumulator, and if the heat storage section is determined, the direct An operation of determining, as the heat storage heating section, the section having the lowest heat exchange efficiency among the sections that are not determined as either the heating section or the heat storage heating section in which the vehicle interior is heated using the heat stored in the heat storage section. a section setting unit (S6) that performs section determination processing until all sections of the heat pump heat utilization section are determined to be the direct heating section and the heat storage heating section;
When the vehicle is traveling in the direct heating zone, the heat pump device is operated to heat the passenger compartment, and when the vehicle is traveling in the heat storage zone, the heat pump device is operated. The heat generated by the heating is stored in the heat accumulator without being used for heating the passenger compartment , and if the position where the vehicle is traveling is in the heat storage heating section, the heat stored in the heat accumulator is used. and a control execution unit (5b) for heating the vehicle interior.

The vehicle is
An engine (10) and a motor generator (11) are provided as driving force sources,
a hybrid unit (20) that supplies electric power to the motor generator;
a circulation path (R4) through which cooling water for cooling the engine circulates;
A circulation path (R2) through which cooling water for cooling the hybrid unit circulates,
2. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein said heat accumulator is capable of accumulating heat from cooling water for cooling said engine and cooling water for cooling said hybrid unit.

A heater core (57) provided in a circulation path (R4) in which cooling water for cooling the engine circulates and heated by the cooling water heated by the engine,
3. The vehicle air conditioner according to claim 2, wherein said air conditioning control unit can heat said vehicle interior with said heater core.