车辆和用于控制车辆的方法 |
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| 申请号 | CN201510178248.1 | 申请日 | 2015-04-15 | 公开(公告)号 | CN105034744B | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 平林秀一; 阵野国彦; 松本洋晃; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及车辆和用于控制车辆的方法。一种车辆包括 发动机 、构造成利用冷却剂冷却发动机的发动机冷却系统、 空调 装置、在冷却剂与 致冷 剂之间进行热交换的 热交换器 和控制空调装置的ECU。空调装置包括压缩致冷剂的 压缩机 ，并且压缩机响应于空气调节要求而被驱动以对乘员舱进行空气调节。即使在不存在空气调节要求的情况下，ECU也驱动压缩机以通过从所述致冷剂 散热 来加热冷却剂。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种车辆，包括： |
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| 说明书全文 | 车辆和用于控制车辆的方法技术领域背景技术[0003] 已知构造成在发动机的冷却剂与空调装置的致冷剂之间进行热交换的车辆。例如，日本专利特开No.2012-218463中公开的用于车辆的空调装置将加热运转期间空调装置的致冷剂产生的热散发到发动机的冷却剂中以加热冷却剂。这样，通过经由致冷剂的热的有效利用来加热发动机冷却剂，能使发动机快速暖机。 发明内容[0004] 如日本专利特开No.2012-218463中的利用空调装置进行的发动机暖机控制在空调装置通过使用者操作而起动时存在空调要求时执行。亦即，根据使用者操作来判定是否要执行发动机暖机控制。结果，如果使用者未操作空调装置，则发动机可能不进行暖机以提高燃料效率。 [0005] 本发明是为了解决上述问题而作出，并且本发明的一个目的是在包括用于发动机的冷却系统和空调装置的车辆中提供一种不依赖于使用者操作来提高燃料效率的技术。 附图说明[0009] 图3是用于在第一实施例的热泵系统与比较例的热泵系统之间比较压缩机的驱动状态的图。 [0010] 图4是用于说明第一实施例的热泵系统控制处理的流程图。 [0011] 图5是用于说明第一实施例的改型的热泵系统控制处理的流程图。 [0012] 图6是用于说明CS模式和CD模式的图。 [0013] 图7是用于在CS模式与CD模式之间比较第二实施例的压缩机的驱动状态的图。 [0014] 图8是用于说明第二实施例的热泵系统控制处理的流程图。 [0015] 图9是详细说明第三实施例的热泵系统的构型的框图。 [0017] 图10B是用于说明空调装置的强模式下的冷却运转期间的冷却剂路径和空气混合门位置的图。 [0018] 图10C是用于说明空调装置的弱模式下的冷却运转期间的冷却剂路径和空气混合门位置的图。 [0019] 图10D是用于说明空调装置停止时的冷却剂路径和空气混合门位置的图。 [0020] 图11是用于说明第三实施例的热泵系统控制处理的流程图。 [0021] 图12是用于说明电池的SOC与压缩机转速之间的关系的图。 [0022] 图13是用于说明第四实施例的热泵系统控制处理的流程图。 [0023] 图14是详细示出了第五实施例的热泵系统的构型的框图。 [0024] 图15A是用于说明冷却剂的温度高时的冷却剂路径的图。 [0025] 图15B是用于说明冷却剂的温度低时的冷却剂路径的图。 [0026] 图16是用于说明第五实施例的热泵系统控制处理的流程图。 具体实施方式[0027] 下面将参考附图详细说明本发明的实施例，在附图中用相同的附图标记表示相同或对应的元件，且不会重复其说明。 [0028] [第一实施例] [0029] <车辆的总体构型> [0030] 图1是示意性地示出了根据本发明第一实施例的车辆的构型的总框图。参照图1，为混合动力车辆的车辆1包括发动机100、电动发动机10(MG1)、电动发电机20(MG2)、动力分割装置30、减速齿轮40、电池150、PCU(电力控制单元)250、ECU(电子控制单元)300和驱动轮350。 [0032] 电动发电机10和20均为例如包括转子(未示出)的三相交流旋转电机，在所述转子中埋设有永磁体。电动发电机10利用电池150的电力来起动发动机100。电动发电机10也可以利用发动机100的输出来发电。由电动发电机10产生的交流电力由PCU 250变换为对电池150充电的直流电力。由电动发电机10产生的交流电力可供给到电动发电机20。 [0033] 电动发电机20利用从电池150供给的电力和电动发电机10的发电电力中的至少一者来产生驱动力。电动发电机20中产生的驱动力传递到驱动轮350。在车辆1的再生制动期间，车辆1的动能从驱动轮350传递到电动发电机20，从而致使电动发电机20被驱动。由电动发电机20产生的交流电力由PCU 250变换为对电池150充电的直流电力。 [0034] 例如，动力分割装置30是包括太阳齿轮、小齿轮、行星架和齿圈(全都未示出)的行星齿轮机构。动力分割装置30将由发动机100产生的动力分割成要传递到驱动轮350的动力和要传递到电动发电机10的动力。减速齿轮40将来自动力分割装置30或电动发电机20的动力传递到驱动轮350。 [0035] PCU 250基于来自ECU 300的控制信号C2而将储存在电池150中的直流电力变换成交流电力，并且将该交流电力供给到电动发电机10和20。PCU 250将由电动发电机10和20产生的交流电力变换成直流电力，并且将该直流电力供给到电池150。 [0036] 电池150是构造成可充电的蓄电装置。例如，能采用诸如镍氢电池或锂离子电池之类的二次电池或诸如电气双层电容器之类的电容器作为电池150。 [0037] 电池150设置有电池传感器152。电池传感器152统指电流传感器、电压传感器和温度传感器(全都未示出)。电压传感器检测电池150的电压VB。电流传感器检测输入电池150和从电池150输出的电流IB。温度传感器检测电池150的温度TB。各传感器向ECU 300输出检测结果。ECU300基于电池150的电压VB、电流IB和温度TB来推定电池150的SOC。 [0039] 车辆1还具有操作面板400，供使用者用于选择空调装置80的驱动/停止、加热运转/冷却运转和设定温度。在使用者对操作面板400进行操作以驱动空调装置80时，空气调节要求REQ输出到ECU 300。 [0040] 车辆1还具有检测乘员舱中的温度(室温)TI的室温传感器410、检测外部空气的温度(外部空气温度)TO的外部空气温度传感器420和检测日照强度LX的照度传感器430。 [0041] ECU 300包括CPU(中央处理单元)、存储器和缓冲器(全部未示出)。ECU 300输出控制信号，并基于来自各种传感器的信号的输入以及存储在存储器中的脉谱图和程序来控制各装置以将车辆1置于期望状态下。 [0042] <发动机冷却系统> [0043] 图2是详细示出了图1所示的热泵系统50的构型的框图。参照图2，发动机冷却系统60构造成通过使冷却剂通路61中的冷却剂循环来冷却发动机100。另一方面，当冷却剂的温度高于发动机100的温度时，发动机冷却系统60能通过使冷却剂循环来加速发动机100的暖机。 [0046] 散热器63通过从散热器63通过的冷却剂与外部空气之间的热交换来向外部散发冷却剂的热。 [0047] 按照从节温器64通过的冷却剂的温度来调节节温器64的位置/开度。当冷却剂温度Tw高时，节温器64打开以形成从散热器63通过的路径(参看箭头AR1)。这致使冷却剂的热向外部空气散发。另一方面，当例如紧接在发动机100起动之后冷却剂温度Tw较低时，节温器64关闭以形成不从散热器63通过的路径(参看箭头AR2)。 [0048] 水温传感器65检测冷却剂的温度(冷却剂温度)Tw，并且将检测结果输出到ECU 300。ECU 300能基于冷却剂温度Tw来判定发动机100的暖机是否已完成。 [0049] 加热器芯66用来在从加热器芯66通过的冷却剂与输送到乘员舱中的空气之间进行热交换。这致使冷却剂的热散发到乘员舱中。 [0050] 在加热器芯66的上游侧，设置了用于调节从加热器芯66通过的空气量的空气混合门67(调节单元)。下文将描述空气混合门67的控制细节。 [0051] <空调装置> [0052] 空调装置80构造成通过使致冷剂通路81中的致冷剂循环来执行加热运转或冷却运转。致冷剂通路81具有压缩机82、热交换器110、膨胀阀83、开闭阀84、室外单元85、膨胀阀86、开闭阀87、蒸发器88和蓄存器89。加热运转期间的致冷剂流的方向用箭头AR3表示，而冷却运转期间的致冷剂流的方向用箭头AR4表示。 [0053] 压缩机82压缩致冷剂通路81中的致冷剂，以由此送出高温高压的致冷剂。压缩机82的电动机(未示出)的转速(下文还称为压缩机转速)Nc响应于来自ECU 300的控制信号C4而被控制。 [0054] 膨胀阀83和开闭阀84彼此并列设置。当开闭阀84关闭时，致冷剂从膨胀阀83通过，在此致冷剂经历减压膨胀而被冷却。另一方面，当开闭阀84打开时，致冷剂绕开膨胀阀83而被引导到室外单元85。室外单元85在致冷剂通路81中的致冷剂与外部空气之间进行热交换。 [0055] 类似地，膨胀阀86和开闭阀87彼此并列设置。当开闭阀87关闭时，致冷剂从膨胀阀86通过，在此致冷剂经历减压膨胀而被冷却。蒸发器88在经历减压膨胀之后具有低温的致冷剂与供给到乘员舱中的空气之间进行热交换。另一方面，当开闭阀87打开时，致冷剂绕开膨胀阀86而被引导到蓄存器89。蓄存器89是其中致冷剂的蒸气和液体分离并储存过剩致冷剂的气液分离器。 [0056] [0057] HVAC(加热、通风和空气调节)单元90是容纳设置在乘员舱中的装置的单元。HVAC单元90包含切换装置91、风扇92、蒸发器88、空气混合门67、加热器芯66、旁通通路93和空气出口94。 [0058] 切换装置91用于在乘员舱中的空气与外部空气之间进行切换。风扇92朝乘员舱的内部吹出经由切换装置91导入的空气。旁通通路93是用于允许空气在从蒸发器88通过之后绕开加热器芯66流动的通路。 [0059] 空气混合门67设置在蒸发器88的下游侧和加热器芯66的上游侧。用于调节空气混合门67的开度的电动机(未示出)响应于来自ECU 300的控制信号C5而被控制。在从蒸发器88通过的空气之中，从加热器芯66通过的空气量相对于从旁通通路93通过的空气量的比率按照空气混合门67的位置/开度而被调节。然后，从加热器芯66通过的空气和从旁通通路93通过的空气混合，并且混合空气经出风口94吹出到乘员舱中。 [0060] <加热运转> [0061] 在加热运转期间，开闭阀84关闭而开闭阀87打开。致冷剂通路81中的致冷剂的循环路径因此变成用箭头AR3表示的路径。由压缩机82压缩的高温高压的致冷剂通过热交换器110中的热交换来向发动机冷却系统60中的冷却剂散热。加热后的冷却剂的热由加热器芯66散发，这使乘员舱的内部被加热。此外，致冷剂经历通过膨胀阀83进行的减压膨胀而被冷却，然后冷却后的致冷剂到达室外单元85。室外单元85用作使低温致冷剂在加热运转吸热的散热器。由室外单元85加热的致冷剂从开闭阀87和蓄存器89通过，并返回压缩机82。 [0062] 如上所述，热泵系统50能够执行发动机暖机控制以通过热交换器110中的热交换来加热发动机100的冷却剂。此外，如果发动机100的暖机已完成，则能利用发动机100的热来加热冷却剂。注意，还能利用从发动机100的散热和热交换器110中的热交换两者来使冷却剂温度Tw上升。 [0063] <冷却运转> [0064] 在冷却运转期间，开闭阀84打开而开闭阀87关闭。致冷剂通路81中的致冷剂的循环路径因此变成用箭头AR4表示的路径。由压缩机82压缩的高温高压的致冷剂经由开闭阀84到达室外单元85。室外单元85用作使高温致冷剂在冷却运转期间散热的散热器。由室外单元85冷却的致冷剂通过膨胀阀86进一步冷却。朝向乘员舱内部的空气由在致冷剂与供给到乘员舱中的空气之间进行热交换的蒸发器88冷却。 [0065] 接下来，将说明加热运转期间和冷却运转期间的温度调节的示例性技术。首先，ECU 300计算经出风口94吹出的空气的温度的目标值(目标空气流温度；TAO)。能例如基于操作面板400上的设定温度、来自室温传感器410的室温TI、来自外部空气温度传感器420的外部空气温度TO和来自照度传感器430的日照强度LX来计算目标空气流温度TAO。 [0066] ECU 300的存储器(未示出)以例如脉谱图的形式存储蒸发器88的温度的目标值(目标蒸发温度；TEO)与目标空气流温度TAO之间的关系。ECU 300参考该脉谱图来由目标空气流温度TAO计算目标蒸发温度TEO。 [0067] 蒸发器88具有检测来自蒸发器88的空气流温度Te的温度传感器(未示出)。ECU 300执行反馈控制，以使得空气流温度Te的检测值接近目标蒸发温度TEO的计算值。具体地，ECU 300通过向压缩机82输出与空气流温度Te与目标蒸发温度TEO之间的偏差对应的控制信号C4来控制压缩机转速Nc。借助于压缩机转速Nc的该控制和空气混合门67的开度的上述调节，能将经出风口94吹出的空气的温度调节为期望值。 [0068] 现将与比较例的控制相比较地来说明本实施例的控制。注意，比较例的车辆和热泵系统的构型分别等同于图1所示的车辆1和图2所示的热泵系统50，且因此将不重复其说明。 [0069] 图3是用于在第一实施例的热泵系统50与比较例的热泵系统之间比较压缩机的驱动状态(被驱动状态和停止状态)的图。 [0070] 参照图3，本实施例的压缩机和比较例的压缩机在加热运转和冷却运转两者期间具有相同驱动状态。亦即，在加热运转期间，各压缩机在发动机的暖机完成之前被驱动以加速发动机暖机，而压缩机在发动机的暖机完成之后停止。在冷却运转期间，不论发动机暖机是否完成，各压缩机都被驱动。 [0071] 另一方面，第一实施例的压缩机和比较例的压缩机在空调装置停止时具有不同驱动状态。在比较例中，在空调装置停止时，压缩机保持处于停止状态。亦即，在空调装置停止时，不执行驱动压缩机并加热发动机冷却剂的发动机暖机控制。 [0072] 在比较例中，发动机暖机控制仅在加热运转期间或冷却运转期间、也就是仅在空调装置起动时被执行。但是，一般而言，加热运转和冷却运转各者响应于基于使用者操作的空气调节要求而开始，且因此除非使用者起动空调装置，否则不执行发动机暖机控制。亦即，在比较例中，根据使用者的操作来判定是否执行发动机暖机控制。结果，如果使用者未起动空调装置，则无法加速发动机暖机以提高燃料效率。 [0073] 在本实施例中，即使在空调装置80停止时，也通过驱动压缩机82来执行发动机暖机控制。因此，即使在空调装置80停止时，也通过热交换器110中的热交换来加热发动机100的冷却剂，这允许发动机100的快速暖机以提高燃料效率。 [0074] 图4是用于说明用于第一实施例的热泵系统50的控制处理的流程图。每当预定条件成立时或每当预定期间经过时从主程序呼出该流程图，然后执行。尽管该流程图中的每个步骤基本上通过由ECU 300进行的软件处理来实现，但它也可通过诸如在ECU 300中制作的电子回路之类的硬件处理来实现。 [0075] 参照图1、2和4，在步骤(下文简写为S)100中，ECU 300计算目标空气流温度TAO和目标蒸发温度TEO。ECU 300基于例如操作面板400上的设定温度等来计算目标空气流温度TAO，并参考保持在存储器中的脉谱图由目标空气流温度TAO计算目标蒸发温度TEO。 [0076] 在S110中，ECU 300判定是否存在来自操作面板400的空气调节要求REQ，亦即使用者是否已选择空调装置80的加热运转或冷却运转。 [0077] 如果存在空气调节要求REQ(在S110中为“是”)，则ECU 300判定加热运转是否已被选择(S120)。如果加热运转已被选择(在S120中为“是”)，则ECU 300进一步判定发动机100的暖机进度(S130)。具体地，ECU 300基于来自水温传感器65的冷却剂温度Tw来判定发动机100的暖机是否已完成。 [0078] 如果发动机100的暖机已经完成(在S130中为“是”)，则能利用发动机100加热冷却剂以确保充分的加热性能，且因此不必执行发动机暖机控制。ECU 300因此使压缩机82停止(或保持在停止状态)(S140)。 [0079] 另一方面，如果发动机100的暖机尚未完成(在S130中为“否”)，则ECU 300驱动压缩机82以执行发动机暖机控制(S150)。 [0080] 如果冷却运转被选择(在S120中为“否”)，则ECU 300不论发动机100的暖机是否完成都使压缩机82被驱动(S160)。这是因为压缩机82必须被驱动以用于冷却运转。 [0081] 如果空调装置80停止(在S110中为“否”)，则ECU 300判定发动机100的暖机是否已完成(S170)。如果发动机100的暖机完成(在S170中为“是”)，则ECU 300无需再使发动机100暖机，且因此使压缩机82停止(S180)。 [0082] 另一方面，如果发动机100的暖机尚未完成(在S170中为“否”)，则ECU 300驱动压缩机82以执行发动机暖机控制(S150)。 [0083] 如上所述，在本实施例中，即使在空调装置80停止时，压缩机82也被驱动以在发动机暖机尚未完成的情况下执行发动机暖机控制(参看S190)。因此，即使在空调装置80停止时，也通过热交换器110中的热交换来加热发动机100的冷却剂，这允许使发动机100快速暖机。结果，能提高燃料效率。 [0084] 注意，压缩机82所需的能力(致冷剂的排出量)根据空调装置80的驱动状态(在加热运转期间，在冷却运转期间，和在停止状态下)而变化。在本实施例中，能按照空调装置80的驱动状态来设定适合的压缩机转速Nc。下面将说明按照驱动状态来设定压缩机转速Nc的示例。 [0085] 当热负荷大时(例如，当冷却剂的温度由于冷却剂温度Tw低于预定值而需要大幅上升时)，加热运转期间的转速Nc1(参看S150)优选在其中使用者在从空调装置80吹出的空气未变得过热的情况下感到舒适的值的范围内被设定为尽可能高的值(例如，考虑压缩机82的设计的最大容许速度)。这使致冷剂的温度快速上升，这还使热交换器110中的热交换量增大。结果，能缩短发动机100的暖机所需的时间。 [0087] 作为一个示例，紧接在发动机暖机控制的开始之后，可将转速Nc1设定为较低，而转速Nc1可在冷却剂温度Tw已上升到一定程度之后增加。在转速Nc1被设定为低的期间，能在抑制能量消耗增加的同时使发动机100的暖机以一定程度加速。在转速Nc1进一步增加的期间，即使能量消耗增加，也能使发动机的暖机大幅加速。这样，调节转速Nc1允许以比在转速Nc1的最大速度下小的能量消耗量缩短发动机100的暖机时间。同时，能确保等于或高于传统车辆(不能利用空调装置进行发动机暖机控制的车辆)的加热性能。 [0088] 此外，如上所述，冷却运转期间的转速Nc2(参看S160)在热负荷大时优选在其中使用者在从空气调节装置80吹出的空气不会变得过冷的情况下感到舒适的值的范围内被设定为尽可能高的值。这允许缩短发动机100的暖机时间。 [0089] 此外，在空调装置80停止时，由于不必考虑空调装置80的加热性能或冷却性能，所以主要目标可以是通过发动机100的暖机来提高燃料效率。因此，空调装置80处于停止状态时的转速Nc3(参看S190)可优选被设定为这样一个值，即在该值下压缩机82的能量效率(COP：性能系数)变成最高。这允许最大限度地降低压缩机82的能量消耗。 [0090] [第一实施例的变型] [0091] 在第一实施例中，基于目标空气流温度TAO和目标蒸发温度TEO来确定加热运转期间的转速Nc1(参看图4中的S150)和冷却运转期间的转速Nc2(参看S160)两者。这是因为需要利用出风口94处的空气的温度来执行反馈控制，以使室温接近加热运转期间和冷却运转期间使用者期望的温度。 [0092] 然而，在确定空调装置80停止时的转速Nc3(参看S190)时，不必考虑乘员舱中的空气调节来使用出风口94处的空气的温度。在第一实施例的该变型中，基于冷却剂温度Tw来确定空调装置80停止时的压缩机转速Nc。 [0093] 图5是用于说明用于第一实施例的变型的热泵系统50的控制处理的流程图。参照图5，该流程图与图4所示的流程图的不同之处在于它包括S175，并且包括代替S190的S192。由于该处理在其它方面等同于图4所示的处理，所以将不重复其详细说明。 [0094] 在S175中，不存在空气调节要求REQ，并且发动机100的暖机未完成。这种情况下，ECU 300计算冷却剂温度Tw的目标值(目标冷却剂温度)TWO。ECU 300然后基于目标冷却剂温度TWO来将压缩机转速Nc设定为转速Nc4，并且驱动压缩机82(S192)。 [0095] 如果不存在空气调节要求REQ，则由于不必要考虑乘员舱中的空气调节，所以能对发动机100的暖机给予优先。因此能通过基于冷却剂温度Tw控制压缩机转速Nc来进一步缩短发动机100的暖机时间。 [0096] 现在将说明基于目标冷却剂温度的反馈控制的实现示例。首先，计算使发动机100暖机所需的目标冷却剂温度TWO。例如，ECU 300保持表示外部空气温度TO与目标冷却剂温度TWO之间的对应关系的脉谱图，并且能由来自外部空气温度传感器420的外部空气温度TO的检测值计算目标冷却剂温度TWO。ECU 300然后基于例如预定脉谱图或关系式来计算实现目标冷却剂温度TWO所需的热交换器110的温度的目标值(目标热交换器温度)。 [0097] 此外，在压缩机82与热交换器110之间设置有检测致冷剂的温度的致冷剂温度传感器(未示出)。ECU 300执行压缩机82的反馈控制，以使得来自致冷剂温度传感器的致冷剂温度的检测值与目标热交换器温度之间的偏差变小。 [0098] 这样，通过加热致冷剂以使得致冷剂温度达到目标热交换器温度，能将冷却剂加热到发动机100的暖机所需的冷却剂温度Tw。注意，上述控制不限于基于冷却剂温度Tw的控制，只要能确定发动机100的暖机进度即可。还能基于例如排气温度、用于净化排气的催化剂的温度、发动机油温或在发动机100已运转之后的经过时间来确定发动机暖机的进度。此外，尽管已说明了致冷剂传感器检测致冷剂的温度，但由于致冷剂的温度和压力之间存在相关性，所以还可利用压力传感器由致冷剂的压力来推定致冷剂的温度。 [0099] [第二实施例] [0100] 一些混合动力车辆具有多种行驶模式。在第二实施例中，将说明其中基于行驶模式来确定压缩机的驱动状态的示例。注意，由于第二实施例的车辆的构型等同于图1所示的车辆1，所以将不重复其说明。 [0101] ECU 300构造成选择性地设定CS(电量保持)模式或CD(电量消耗)模式，在所述CS模式下电池150的SOC维持在预定范围内(或预定值)，在所述CD模式下SOC被消耗。 [0102] 图6是用于说明CS模式和CD模式的图。参照图6，横轴表示时间轴，而纵轴表示电池150的SOC。 [0103] CD模式基本上是其中储存在电池150中的电力被消耗的模式。在以CD模式行驶期间，未出于维持SOC的目的而起动发动机100。CS模式是其中SOC维持在预定范围内的模式。作为一个示例，当SOC在时刻tc下降至预定值Stg时，CS模式被选择，并且此后SOC维持在控制范围R内。这样，在CS模式下，发动机100被驱动以维持SOC。 [0104] 注意，CD模式不限于发动机100始终关闭下的EV行驶。注意，CS模式不限于发动机100始终被驱动时的HV行驶。在CD模式和CS模式两者下都能执行EV行驶和HV行驶。 [0105] 图7是用于在CS模式与CD模式之间比较第二实施例的压缩机82的驱动状态的图。参照图7，处于CS模式的压缩机82具有与图3所示的第一实施例中的压缩机82的驱动状态相同的驱动状态。 [0106] 在加热运转的情况下，除空调装置80外还能使用发动机100确保加热性能。在CS模式下，在发动机100的暖机完成之前，压缩机82被驱动以在确保加热性能的同时使发动机100暖机。由于在CS模式下发动机100的起动频度高，所以发动机100能容易地维持在暖机状态。因此，一旦发动机100的暖机完成，通常能利用发动机100确保充分的加热性能，从而压缩机82能停止。 [0107] 相反地，在CD模式下，即使在发动机100的暖机完成之后也容许压缩机82的驱动。如上所述，在CD模式下，主要执行EV行驶而不起动发动机100用以维持SOC。由于在EV行驶期间发动机100未被驱动，所以即使发动机100曾被暖机，发动机100的温度也将逐渐下降。结果，无法确保加热性能。这种情况下，即使在CD模式下发动机100也能起动，以确保加热性能。但是，希望尽量避免在CD模式下以此方式起动发动机100，因为这会使燃料效率恶化。 [0108] 因此，在第二实施例中，在CD模式下的加热运转期间，即使在发动机暖机完成之后也容许发动机暖机控制的执行。由于这即使在EV行驶继续的情况下也防止了冷却剂温度Tw下降，所以发动机100能维持在暖机状态。结果，不必出于加热性能的目的而使发动机100运转，且因此能提高燃料效率。 [0109] 对于冷却运转，压缩机82由于热泵系统50的原理而必须被驱动。因此，在冷却运转期间，不论行驶模式如何，而且不论发动机100的暖机是否完成，压缩机82都被驱动。 [0110] 另一方面，在空气调节停止时，即使在发动机100的暖机完成之前，在CD模式下也禁止压缩机82的驱动。由于EV行驶主要在CD模式下执行，所以发动机100的暖机致使燃料效率提高的可能性低。在本实施例中，由于在CD模式下压缩机82的驱动被禁止，所以能防止用于驱动压缩机82的能量消耗。 [0111] 相反地，在CS模式下，如果发动机100的暖机尚未完成，则容许压缩机82的驱动。在CS模式下，HV行驶的概率比较高，以将SOC维持在控制范围R内。因此，如果根据使用者的操作来判定是否执行发动机暖机控制，则可能无法提高燃料效率。能通过不依赖于使用者的操作执行发动机暖机控制来提高燃料效率。 [0112] 注意，由于在空气调节停止时不存在来自使用者的加热要求，所以在发动机100的暖机完成之后不必出于确保加热性能的目的而将发动机100维持在暖机状态下。因此，不论是在CS模式下还是在CD模式下，在发动机100的暖机完成之后都禁止压缩机82的驱动。 [0113] 图8是用于说明用于第二实施例的热泵系统50的控制处理的流程图。参照图8，S200、S210和S220中的处理分别与图4所示的S100、S110和S120中的处理相同，且因此将不重复其说明。 [0114] 如果存在空气调节要求REQ，而且加热运转已被选择，则ECU 300在S225中判定行驶模式是否为CS模式。如果行驶模式为CS模式(在S225中为“是”)，则ECU 300判定发动机100的暖机是否已完成(S230)。 [0115] 如果发动机100的暖机已经完成(在S230中为“是”)，则能利用发动机100加热冷却剂以确保充分的加热性能，且因此ECU 300使压缩机82停止(S240)。 [0116] 另一方面，如果发动机100的暖机尚未完成(在S230中为“否”)，则ECU 300容许压缩机82的驱动以执行发动机暖机控制(S250)。具体地，当处于CS模式时，不论车辆1是在HV行驶期间还是在EV行驶期间，ECU 300都使压缩机82和水泵62被驱动。此时，ECU 300将压缩机转速Nc设定为转速Nc1。 [0117] 如果行驶模式为CD模式(在S225中为“否”)，则ECU 300将压缩机转速Nc设定为转速Nc5，并且不论发动机100的暖机是否完成都使压缩机82被驱动(S255)。转速Nc5可与转速Nc1相等或不同。这样，如果发动机100的暖机尚未完成，则使发动机100暖机。或者，如果发动机100的暖机已经完成，则维持当前状态。结果，能避免出于确保加热性能的目的而起动发动机100。 [0118] 如果冷却运转被选择(在S220中为“否”)，则处理转至S260。由于S260中的处理与图4所示的S160中的处理相同，所以将不重复其说明。 [0119] 此外，如果不存在空气调节要求REQ(在S210中为“否”)，则ECU300判定行驶模式是否为CS模式(S265)。如果行驶模式为CS模式(在S265中为“是”)，则ECU 300判定发动机100的暖机是否已完成(S270)。 [0120] 如果发动机100的暖机已经完成(在S270中为“是”)，则处于CS模式的ECU 300无需再使发动机100暖机，且因此禁止压缩机82的驱动(S280)。另一方面，如果发动机100的暖机尚未完成(在S270中为“否”)，则ECU 300使压缩机82被驱动以执行发动机暖机控制(S290)。 [0121] 另一方面，如果行驶模式为CD模式(在S265中为“否”)，则ECU300禁止压缩机82的驱动(S295)。由于在CD模式下EV行驶的概率高，所以发动机100的暖机引起燃料效率提高的可能性低。此外，由于不存在空气调节要求，所以不必确保加热性能。在本实施例中，由于在CD模式下压缩机82的驱动被禁止，所以能防止用于驱动压缩机82的能量消耗。 [0122] [第三实施例] [0123] 在第三实施例中，将说明允许通过切换冷却剂路径来允许发动机比在第一和第二实施例中更快地暖机的构型。 [0124] 图9是示出了第三实施例的热泵系统的构型的框图。参照图9，热泵系统50A与图2所示的热泵系统50的不同之处在于沿冷却剂通路61设置有旁通路径68和三通阀69。由于热泵系统50A的其它元件与热泵系统50的对应元件相同，所以将不重复其说明。 [0125] 在第三实施例中，冷却运转具有强模式和弱模式。按照空调装置80的驱动状态(加热运转、强模式下的冷却运转、弱模式下的冷却运转和停止状态)来控制三通阀69和空气混合门67各者的位置/开度。 [0126] 图10A至10D分别是用于说明与空调装置80的驱动状态对应的冷却剂路径和空气混合门67的开度的图。图10A示出了加热运转期间的状态。图10B示出了强模式下的冷却运转期间的状态。图10C示出了弱模式下的冷却运转期间的状态。图10D示出了空调装置80停止的状态。注意，各驱动状态下的冷却剂路径用粗线表示。此外，从加热器芯66通过的空气用箭头AR5表示，而从旁通通路93通过的空气用箭头AR6表示。 [0127] 如图10B和10D所示，旁通路径68形成为允许致冷剂沿不流经加热器芯66的路径循环。三通阀69(切换单元)将冷却剂的流切到加热器芯66和旁通路径68中的任一者。代替三通阀69，可设置两个开闭阀。 [0128] 三通阀69在加热运转期间被控制成使得冷却剂流经加热器芯66(参看路径A)。此外，通过调节空气混合门67的开度来调节吹出到乘员舱中的空气的温度。 [0129] 三通阀69在强模式下的冷却运转期间被控制成使得冷却剂流经旁通路径68(参看路径B)。空气混合门67被控制成使得进入乘员舱的空气不从加热器芯66通过。亦即，空气混合门67的开度被设定为零。 [0130] 三通阀69在弱模式下的冷却运转期间被控制成使得冷却剂流经加热器芯66(参看路径C)。空气混合门67被控制成使得进入乘员舱的空气的一部分被引入加热器芯66中，而该空气的其它部分被引入旁通通路93中，藉此调节温度。 [0131] 三通阀69在空调装置80停止时被控制成使得冷却剂流经旁通路径68(参看路径D)。注意，空气混合门67的位置未特别受限，并且空气混合门67可处于打开或关闭状态。 [0132] 图11是用于说明第三实施例的热泵系统50A的控制的流程图。参照图10A至10D和图11，S300至S340中的处理分别与图4所示的S100至S140中的处理相同，且因此将不重复其说明。 [0133] 如果发动机100的暖机未完成(在S330中为“否”)，则ECU 300控制三通阀69以形成路径A(S348)。ECU 300还将空气混合门37控制成使得从蒸发器88通过之后的空气从加热器芯66通过。ECU 300然后将压缩机转速Nc设定为转速Nc1，使压缩机82被驱动，并执行发动机暖机控制(S350)。 [0134] 如果冷却运转正被要求(在S320中为“否”)，则ECU 300判定冷却运转是处于强模式还是处于弱模式(S335)。 [0135] 如果冷却运转处于强模式(在S335中为“是”)，则ECU 300将空气混合门67的开度设定为零，以使得从蒸发器88通过之后的空气不会流入加热器芯66中。结果，空气从旁通通路93通过，从而不必使冷却剂流经加热器芯66。ECU 300因此控制三通阀69以形成供冷却剂不流经加热器芯66的路径B(S353)。换言之，如果ECU 300将空气混合门67控制成使得吹出到乘员舱中的空气不从加热器芯66通过，则三通阀69被控制成使得冷却剂流经旁通路径68。ECU 300然后将压缩机转速Nc设定为转速Nc6，并驱动压缩机82(S355)。转速Nc6优选高于在弱模式下的转速Nc2。 [0136] 另一方面，如果冷却运转处于弱模式(在S335中为“否”)，则ECU300将空气混合门67控制成使得从蒸发器88通过之后的空气的一部分从加热器芯66通过，而该空气的其它部分从旁通通路93通过。ECU 300因此控制三通阀69以形成供冷却剂流经加热器芯66的路径C(S358)。换言之，如果ECU 300将空气混合门67控制成使得吹出到乘员舱中的空气从加热器芯66通过，则ECU 300将三通阀69控制成使得冷却剂流经加热器芯66。ECU 300然后将压缩机转速Nc设定为转速Nc2，并驱动压缩机82(S360)。 [0137] 在不存在空气调节要求REQ并且发动机100的暖机完成(在S310中为“否”且在S370中为“是”)情况下要在S380中执行的处理与图4所示的S180中的处理相同，且因此将不重复其说明。 [0138] 如果发动机100的暖机未完成(在S370中为“否”)，则空调装置80停止，并且无空气流经加热器芯66，且因此不必使冷却剂从加热器芯66通过。ECU 300因此控制三通阀69以形成冷却剂不流经加热器芯66的路径D(S388)。ECU 300然后将压缩机转速Nc设定为转速Nc3，驱动压缩机82，并执行发动机暖机控制(S390)。 [0139] 如上所述，在本实施例中，如果不需要使冷却剂从加热器芯66通过，则三通阀69被控制成形成供冷却剂流经旁通路径68而不是加热器芯66的路径(路径B和D)。这减少了发动机100的暖机所需的冷却剂的量，由此允许冷却剂温度Tw容易上升。因此，发动机100能更快地暖机。 [0140] [第四实施例] [0141] 如果在发动机暖机完成的情况下电池的SOC由于在发动机关闭时压缩机的驱动而降低，则可起动发动机以恢复SOC。希望避免这种由于压缩机的驱动而引起的发动机起动，因为它导致燃料效率的恶化。因此，在第四实施例中，压缩机转速Nc按照SOC改变。更具体地，压缩机转速被设定为随着SOC下降而降低。这允许压缩机的电力消耗随着SOC变得越低而越小，这降低了SOC的下降速度。结果，发动机起动的可能性低。 [0142] 图12是用于说明电池150的SOC与压缩机转速Nc之间的关系的图。参照图12，横轴表示SOC，而纵轴表示压缩机转速Nc。如果SOC等于或高于预定值Sc，则压缩机转速Nc被设定为Nc3。另一方面，如果SOC低于预定值Sc，则压缩机转速Nc被设定为小于Nc3的Nc7。 [0143] 图13是用于说明用于第四实施例的热泵系统50的控制处理的流程图。参照图2、12和13，S400至S480中的处理分别与图4所示的S100至S180中的处理相同，且因此将不重复其说明。 [0144] 如果在S470中发动机100的暖机未完成(在S470中为“否”)，则ECU 300判定电池150的SOC是否高于预定值Sc(S485)。 [0145] 如果SOC高于预定值Sc(在S485中为“是”)，则发动机100将起动以用于SOC恢复的可能性低，且因此ECU 300将压缩机转速Nc设定为Nc3(S490)。 [0146] 另一方面，如果SOC等于或低于预定值Sc(在S485中为“否”)，则在SOC进一步下降的情况下发动机100将起动的可能性低，且因此ECU300将压缩机转速Nc设定为低于Nc3的Nc7(S495)。 [0147] 如上所述，在本实施例中，如果电池150的SOC等于或低于预定值Sc，则将压缩机转速Nc设定为比在SOC高于预定值Sc的情况下低。这允许压缩机82的电力消耗更小，从而降低SOC的下降速度。结果，能减小发动机100起动以用于SOC恢复的可能性。 [0148] 注意，对于图12，已说明了这样的示例，即其中当电池150的SOC变成等于或低于预定值Sc时，压缩机转速Nc阶跃式减小。但是，压缩机转速Nc变化的方式不限于以上方式，只要压缩机转速Nc被设定为随着SOC变得越低而越低即可。压缩机转速Nc可变化成随着SOC降低而以直线或曲线的形式减小。此外，如果SOC等于或低于预定值Sc，则可将压缩机转速Nc设定为零以禁止压缩机82的驱动。 [0149] [第五实施例] [0150] 在本实施例中，将说明切换冷却剂路径以确保发动机的快速暖机和空调装置的加热性能两者的控制。 [0151] 图14是示出了第五实施例的热泵系统的构型的框图。参照图14，热泵系统50B与图2所示的热泵系统50的不同之处在于设置了用于使冷却剂绕开发动机100的旁通路径70和三通阀71。由于热泵系统50B的其它元件与热泵系统50的对应元件相同，所以将不重复其说明。 [0152] 图15A和15B分别是用于说明与冷却剂温度Tw对应的冷却剂路径的图。图15A示出了冷却剂温度Tw高于预定值时的路径P。图15B示出了冷却剂温度Tw等于或低于预定值时的路径Q。 [0153] 三通阀71在冷却剂温度Tw高于预定值时被控制成使得冷却剂从发动机100和加热器芯66两者通过并在其中循环(参看路径P)。相比而言，如果在发动机100起动的初始期间冷却剂温度Tw等于或低于预定值，例如，三通阀71被控制成使得冷却剂在不从发动机100通过的情况下循环(参看路径Q)。 [0154] 如果冷却剂温度Tw等于或低于预定值，则即使冷却剂从发动机100通过，加速发动机100的暖机的效果也不佳。或者，发动机100将利用冷却剂冷却，并且在发动机100的暖机完成之前将需要更多时间。 [0155] 因此，在本实施例中，在冷却剂变得温热之前冷却剂不从发动机100通过(参看路径Q)，并且冷却剂在被加热之后从发动机100通过(参看路径P)。这防止了发动机100的暖机被冷却剂阻碍，从而允许发动机100更快地暖机。此外，当冷却剂不从发动机100通过时，需要通过热交换器110加热的冷却剂的量少，且因此冷却剂温度Tw容易上升。因此，能快速获得加热性能。 [0156] 图16是用于说明用于第五实施例的热泵系统50B的控制处理的流程图。参照图16，S500至S520中的处理分别与图5所示的S100至S120中的处理相同，且因此将不重复其说明。 [0157] ECU 300在S525中判定发动机100是否被驱动。如果发动机100正被驱动(在S525中为“是”)，则处理转至S530，在此ECU 300判定发动机100的暖机是否完成。 [0158] 如果发动机100的暖机完成(在S530中为“是”)，则由于能利用发动机100的热来加热冷却剂，所以ECU 300控制三通阀71以形成供冷却剂流经发动机100的路径P(S538)。ECU 300然后停止压缩机82(S540)。这是因为，在许多情况下，能利用发动机100的热来确保加热性能。注意，如果不能仅利用发动机100的热来确保充分的加热性能，则可驱动压缩机82。 [0159] 另一方面，如果发动机100的暖机尚未完成(在S530中为“否”)，则ECU 300判定冷却剂温度Tw是否高于预定值(S535)。 [0160] 当冷却剂温度Tw高于预定值(在S535中为“是”)时，冷却剂能从发动机100通过而不阻碍发动机100的暖机，且因此ECU 300控制三通阀71以形成路径P(S548)。ECU 300然后驱动压缩机82以执行发动机暖机控制(S550)。 [0161] 另一方面，当冷却剂温度Tw等于或低于预定值(在S535中为“否”)时，在冷却剂从发动机100通过的情况下发动机100的暖机将被阻碍，且因此ECU 300控制三通阀71以形成冷却剂不流经的路径Q(S551)。ECU300还使压缩机82被驱动(S552)。当路径Q形成时，需要通过热交换器110加热的冷却剂的量可能少，且因此能使冷却剂温度Tw快速上升。这允许快速确保加热性能。 [0162] 如果在S525中发动机100处于停止中(在S525中为“否”)，则处理转至S553，在此ECU 300判定发动机100的暖机是否完成。 [0163] 如果发动机100的暖机完成(在S553中为“是”)，则由于能利用发动机100的热来加热冷却剂，所以ECU 300控制三通阀71以形成供冷却剂流经发动机100的路径P(S555)。ECU 300然后驱动压缩机82(S556)。这是因为，由于发动机100处于停止中，所以不能仅利用发动机100的热来确保持续的加热性能。 [0164] 另一方面，如果发动机100的暖机尚未完成(在S553中为“否”)，则ECU 300判定冷却剂温度Tw是否高于预定值(S554)。 [0165] 如果冷却剂温度Tw高于预定值(在S554中为“是”)，则ECU 300因此控制三通阀71以形成冷却剂不流经的路径Q(S557)。ECU 300然后驱动压缩机82(S550)。虽然发动机100尚未充分暖机，但冷却剂温度Tw在一定程度上较高。因此，即使冷却剂从发动机100通过，冷却剂温度Tw也可能不会上升。确切地说，路径Q的形成允许需要通过热交换器110加热的冷却剂的量少，且因此能使冷却剂温度Tw快速上升。 [0166] 类似地，当冷却剂温度Tw等于或低于预定值(在S554中为“否”)时，ECU 300控制三通阀71以形成路径Q(S559)。ECU 300然后驱动压缩机82(S560)。由于需要通过热交换器110加热的冷却剂的量可能少，所以能使冷却剂温度Tw快速上升。 [0167] 如果不存在空气调节要求REQ(在S510中为“否”)，则执行与图5所示的S170之后的处理相同的处理。如果冷却运转正被要求(在S520中为“否”)，则执行与S160中的处理相同的处理。 [0168] 如上所述，在本实施例中，如果在发动机100正被驱动时发动机100的暖机未完成(在S530中为“否”)，并且冷却剂温度Tw高于预定值(在S535中为“是”)，则冷却剂能从发动机100通过而不阻碍发动机100的暖机，且因此三通阀71被控制成使得冷却剂流经发动机100(S548)。 [0169] 另一方面，当冷却剂温度Tw等于或低于预定值(在S535中为“否”)时，三通阀71被控制成使得冷却剂不从发动机100通过(S551)。这防止了发动机100的暖机被冷却剂阻碍，从而允许发动机100更快地暖机。此外，由于需要通过热交换器110加热的冷却剂的量可能少，所以能快速获得加热性能。 [0170] 如果在发动机100处于停止中时发动机100的暖机尚未完成(在S553中为“否”)，则不论冷却剂温度Tw如何，都形成供冷却剂不流经发动机100的路径Q(S557，S559)。即使冷却剂从发动机100通过，发动机100的温度也不够高，使得冷却剂温度Tw上升的可能性低。确切地说，由于冷却剂不从发动机100通过，所以需要通过热交换器110加热的冷却剂的量少，这允许冷却剂温度Tw快速上升。 [0171] 注意，以上第一至第五实施例和第一实施例的变型能适当组合并执行。例如，第二实施例的与CS模式和CD模式对应的控制(参看图8)可与第一实施例的变型的基于目标冷却剂温度TWO的控制(参看图5中的S175)组合。 |
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