JP2012196988A - Device for controlling peltier element - Google Patents
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Abstract
【課題】ペルチェ素子の駆動による温度調節対象の温度の目標値への変化を可能な限り速やかに行いつつ、そのペルチェ素子の駆動のための消費電力を小さく抑える。
【解決手段】自動車の運転中においては、車室７の冷房や暖房といった空調を行うためのペルチェ素子２の制御、すなわち、車室７への空気の吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させるためのペルチェ素子２の制御として「高効率制御」が実行される。この高効率制御では、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を空調にとっての必要能力まで変化させることで上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させる際、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率で行われるよう、ペルチェ素子２の駆動電流が可変とされる。
【選択図】図１An object of the present invention is to reduce the power consumption for driving a Peltier element while changing the temperature of a temperature adjustment target to a target value as quickly as possible by driving the Peltier element.
During operation of an automobile, control of the Peltier element 2 for air conditioning such as cooling and heating of the passenger compartment 7, that is, changing the temperature of air blown into the passenger compartment 7 toward the target blowout temperature. As a control of the Peltier element 2 for this purpose, “high efficiency control” is executed. In this high-efficiency control, when changing the blowing temperature toward the target blowing temperature by changing the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 to the necessary capacity for air conditioning, the element 2 with respect to the power consumption in the Peltier element 2 is changed. The drive current of the Peltier element 2 is variable so that the heat transfer from the heat absorption side to the heating side is performed with the highest efficiency.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ペルチェ素子の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a Peltier element.
特許文献１に示されるように、温度調節対象に対するペルチェ素子での加熱や吸熱により、その温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させることが提案されている。この特許文献１には、温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させるべくペルチェ素子を駆動する際、そのペルチェ素子の定電力制御を実施することが開示されている。こうしたペルチェ素子の定電力制御を通じて、同素子の定電流制御や定電圧制御では使うことができなかった電力領域も有効活用してペルチェ素子を駆動し、それによって温度調節対象の温度を目標値まで変化させるために要する時間が短くなるようにしている。
As shown in
特許文献１におけるペルチェ素子の定電力制御を実施すれば、そのペルチェ素子での加熱や吸熱による温度調節対象の温度の目標値への変化を短時間で行うことができるようにはなる。ただし、ペルチェ素子の加熱や吸熱により温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させる際、同ペルチェ素子を駆動するための消費電力が多くなることは否めず、ペルチェ素子の消費電力を小さく抑える面での改善が望まれている。
If the constant power control of the Peltier element in
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ペルチェ素子の駆動による温度調節対象の温度の目標値への変化を可能な限り速やかに行いつつ、そのペルチェ素子の駆動のための消費電力を小さく抑えることのできるペルチェ素子の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to change the temperature of the temperature adjustment target to the target value by driving the Peltier element as quickly as possible, and to change the temperature of the Peltier element. It is an object of the present invention to provide a Peltier element control device capable of reducing power consumption for driving.
請求項１記載の発明によれば、ペルチェ素子による加熱や吸熱を通じて温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させる際、ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率で行われるようペルチェ素子が駆動される。これにより、ペルチェ素子の駆動による温度調節対象の温度の目標値への変化を可能な限り速やかに行いつつ、そのペルチェ素子の駆動のための消費電力を小さく抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, when the temperature of the temperature adjustment target is changed toward the target value through heating or heat absorption by the Peltier element, heat from the heat absorption side of the element to the heating side with respect to power consumption in the Peltier element. The Peltier element is driven so that the movement of the lens is performed with the highest efficiency. Thereby, the power consumption for driving the Peltier element can be kept small while changing the temperature of the temperature adjustment target to the target value as quickly as possible by driving the Peltier element.
請求項２記載の発明によれば、ペルチェ素子による加熱や吸熱を通じて温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させることにより、その温度が目標値に到達して更には同目標値を越えるようになる。このように温度調節対象の温度が目標値を越えると、ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、ペルチェ素子の加熱量や吸熱量が低減される。これにより、温度調節対象の温度が目標値に達した後、その目標値から大きく離れてしまうことを防止できるようになる。従って、温度調節対象の温度が目標値に達した後、温度調節対象の温度が目標値から大きく離れないようにしつつ、ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となった状態を維持して同ペルチェ素子の消費電力を小さく抑えることができる。 According to the second aspect of the present invention, by changing the temperature of the temperature adjustment target toward the target value through heating or heat absorption by the Peltier element, the temperature reaches the target value and further exceeds the target value. become. Thus, when the temperature of the temperature adjustment target exceeds the target value, the Peltier element is heated while maintaining the state in which the heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption of the Peltier element becomes the highest efficiency. The amount and endothermic amount are reduced. Thereby, after the temperature of the temperature adjustment target reaches the target value, it can be prevented that the temperature is far from the target value. Therefore, after the temperature of the temperature adjustment target reaches the target value, the temperature of the temperature adjustment target does not greatly deviate from the target value, and the heat from the heat absorption side of the element to the heating side with respect to the power consumption of the Peltier element is reduced. The power consumption of the Peltier device can be kept small while maintaining the state in which the movement becomes maximum efficiency.
なお、ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、ペルチェ素子の加熱量や吸熱量が低減させることは、例えば請求項３記載の発明や請求項４記載の発明のように実現することが可能である。
Note that reducing the amount of heat and the amount of heat absorbed by the Peltier element while maintaining the state in which the heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption of the Peltier element becomes the highest efficiency, for example, This can be realized as in the invention described in
ここで、請求項３記載の発明では、ペルチェ素子が複数のＰ型熱電変換素子と複数のＮ型熱電変換素子とを交互に直列接続することで形成されるものとなっている。そして、ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、ペルチェ素子の加熱量や吸熱量を低減させることが、ペルチェ素子を形成する複数のＰ型熱電変換素子及びＮ型熱電変換素子の駆動素子数を減らすことで実現される。 In the third aspect of the present invention, the Peltier element is formed by alternately connecting a plurality of P-type thermoelectric conversion elements and a plurality of N-type thermoelectric conversion elements in series. And while maintaining the state in which the transfer of heat from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption of the Peltier element is at the highest efficiency, reducing the heating amount and the heat absorption amount of the Peltier element This is realized by reducing the number of driving elements of the plurality of P-type thermoelectric conversion elements and N-type thermoelectric conversion elements to be formed.
また、請求項４記載の発明では、ペルチェ素子が、複数のＰ型熱電変換素子と複数のＮ型熱電変換素子とを交互に直列接続した複数の素子列を備え、それら複数の素子列の接続態様を直列と並列との間で切り換え可能なものとなっている。そして、ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、ペルチェ素子の加熱量や吸熱量を低減させることが、ペルチェ素子における複数の素子列の接続態様を直列から並列に切り換えることで実現される。 According to a fourth aspect of the present invention, the Peltier element includes a plurality of element arrays in which a plurality of P-type thermoelectric conversion elements and a plurality of N-type thermoelectric conversion elements are alternately connected in series, and the connection of the plurality of element arrays The mode can be switched between series and parallel. And while maintaining the state in which the heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption in the Peltier element becomes the highest efficiency, it is possible to reduce the heating amount and the heat absorption amount of the Peltier element. This is realized by switching the connection mode of a plurality of element rows from serial to parallel.
請求項５記載の発明によれば、車両が外部電源に接続された状態にあってペルチェ素子が同外部電源からの電力供給を受けて駆動されるときには、ペルチェ素子での消費電力低減よりも、温度調節対象の温度を速やかに目標値に向けて変化させることが重視される。このため、ペルチェ素子の加熱や吸熱により温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させる際、そのペルチェ素子の加熱量や吸熱量が最大となるよう同ペルチェ素子が駆動される。一方、車両が外部電源に接続されていない状態にあってペルチェ素子が車両のバッテリからの電力供給を受けて駆動されるときには、温度調節対象の温度を速やかに目標値に向けて変化させることよりもペルチェ素子での消費電力低減が重視される。このため、ペルチェ素子の加熱や吸熱により温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させる際、ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となるよう同ペルチェ素子が駆動される。以上により、車両の走行開始前であって同車両が外部電源に接続されているときに車室内の空気の温度を目標値まで到達させておき、それによって車両が外部電源から離脱されて走行開始した後に車室内の空気の温度を目標値とするためのバッテリ電力を用いたペルチェ素子の駆動が行われることを抑制できる。従って、車両の走行開始後におけるペルチェ素子での消費電力を小さく抑えることができ、ひいては車両のバッテリ電力を節約することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the Peltier element is driven by being supplied with power from the external power source in a state where the vehicle is connected to the external power source, the power consumption in the Peltier element is reduced. It is important to quickly change the temperature of the temperature adjustment target toward the target value. For this reason, when the temperature of the temperature adjustment target is changed toward the target value by heating or heat absorption of the Peltier element, the Peltier element is driven so that the amount of heating or heat absorption of the Peltier element is maximized. On the other hand, when the vehicle is not connected to an external power source and the Peltier element is driven by receiving power from the vehicle battery, the temperature of the temperature adjustment target is quickly changed toward the target value. However, it is important to reduce power consumption with Peltier elements. For this reason, when changing the temperature of the temperature adjustment target toward the target value by heating or heat absorption of the Peltier element, the transfer of heat from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption in the Peltier element becomes the highest efficiency. The Peltier element is driven. As described above, the temperature of the air in the passenger compartment is made to reach the target value when the vehicle is connected to an external power supply before the vehicle starts to travel, so that the vehicle is disconnected from the external power supply and started to travel. After that, it is possible to suppress the driving of the Peltier element using the battery power for setting the temperature of the air in the passenger compartment to the target value. Therefore, the power consumption of the Peltier element after the vehicle starts to travel can be kept low, and the battery power of the vehicle can be saved.
以下、本発明を自動車の空調装置に設けられるペルチェ素子に適用した一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
図１に示す空調装置が搭載される自動車は、バッテリ１７の充電を行うべく外部電源１８に接続したり、同外部電源１８から切り離したりすることが可能となっている。この自動車の空調装置は、車室７の冷房や暖房といった空調を行うためのペルチェ素子２を備えている。同ペルチェ素子２は、複数のＰ型熱電変換素子と複数のＮ型熱電変換素子とを交互に直列接続することで形成されており、極性の反転を通じて吸熱側と加熱側とが第１面２ａと第２面２ｂとの間で変化するものである。そして、自動車が外部電源１８から切り離されている場合には、ペルチェ素子２はバッテリ１７からの電力供給を受けて駆動される。一方、自動車が外部電源１８に接続されている場合には、ペルチェ素子２は外部電源１８からの電力供給を受けて駆動される。なお、ペルチェ素子２は、複数のＰ型熱電変換素子及びＮ型熱電変換素子の駆動素子数を変更することが可能な構造となっている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a Peltier element provided in an air conditioner of an automobile will be described with reference to FIGS.
The vehicle on which the air conditioner shown in FIG. 1 is mounted can be connected to or disconnected from the
空調装置は、ペルチェ素子２の第１面２ａとの間で熱交換される冷却水を循環させるための第１循環回路３と、ペルチェ素子２の第２面２ｂとの間で熱交換される冷却水を循環させるための第２循環回路１２とを備えている。第１循環回路３には、同回路３内の冷却水を循環させるポンプ５が設けられ、且つ、同冷却水を外気との間で熱交換させるラジエータ６が設けられている。また、第２循環回路１２には、同回路１２内の冷却水を循環させるポンプ１３が設けられ、且つ、同冷却水を車室７に送られる空気との間で熱交換させる室内熱交換器１４が設けられている。この室内熱交換器１４は、車室７に空気を送るためのエアダクト９の内部に位置している。そして、エアダクト９内に設けられたブロワ１０の駆動により、空気がエアダクト９を通って車室７に送られる。
In the air conditioner, heat is exchanged between the
空調装置は、自動車の車室７における冷房や暖房といった空調、すなわち車室７内の空気の温度調節を行うための電子制御装置２１を備えている。同電子制御装置２１には、上記制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等が設けられている。
The air conditioner includes an
電子制御装置２１の入力ポートには、以下に示す各種のスイッチ及びセンサ等が接続されている。
・車室７の冷房や暖房といった空調による車室７内の温度設定を行うために自動車の乗員により操作される室温設定スイッチ２３。
Various switches and sensors shown below are connected to the input port of the
A room
・自動車の外部の空気の温度を検出する外気温センサ２４。
・車室７の冷房や暖房といった空調のために同車室７に吹き出される空気の吹き出し口での温度（吹き出し温度）を検出する吹き出し温センサ２５。
An outside
A
・車室７内への日射量を検出する日射量センサ２６。
・第１循環回路３におけるペルチェ素子２の第１面２ａ周りの冷却水の温度を検出する第１温度センサ２７。
A solar radiation amount sensor 26 that detects the amount of solar radiation into the passenger compartment 7.
A
・第１循環回路３におけるペルチェ素子２の第２面２ｂ周りの冷却水の温度を検出する第２温度センサ２８。
また、電子制御装置２１の出力ポートには、ペルチェ素子２の駆動回路といった各種機器の駆動回路等が接続されている。
A
In addition, a drive circuit of various devices such as a drive circuit of the Peltier element 2 is connected to the output port of the
そして、電子制御装置２１は、上記各種のスイッチやセンサから入力した信号に基づき車室７の冷房要求や暖房要求といった空調要求を把握し、同空調要求に基づいて車室７の冷房や暖房（車室７内の空気の温度調節）を行うためのペルチェ素子２など各種機器の駆動回路に対し指令信号を出力する。こうして車室７内の空気の温度調節を行うための空調装置におけるペルチェ素子２など各種機器の駆動制御が電子制御装置２１を通じて実施される。
Then, the
なお、車室７の冷房要求や暖房要求の有無、及びそれら要求の大きさは、吹き出し温センサ２５の検出信号から求められる吹き出し温度と、その吹き出し温度の目標値である目標吹き出し温度とに基づいて把握することが可能である。上記目標吹き出し温度は、車両の乗員により定められる車室７内の設定温度、車室７内の実際の温度（吹き出し温度）、及び、車室７内への日射量などに基づいて求められる値である。
In addition, the presence or absence of the cooling request | requirement of the compartment 7 or a heating request | requirement, and the magnitude | size of those requests | requirements are based on the blowing temperature calculated | required from the detection signal of the blowing
次に、空調装置におけるペルチェ素子２の加熱や吸熱を利用した車室７の空調について説明する。
車室７の冷房時には、ペルチェ素子２の第２面２ｂから第１面２ａへの熱の移動が行われるように、すなわちペルチェ素子２の第２面２ｂが吸熱側となるように同ペルチェ素子２が駆動される。この場合、第２循環回路１２を循環する冷却水は、ペルチェ素子２の第２面２ｂにより冷却されて温度低下した後、室内熱交換器１４を通過する際にエアダクト９を通って車室７に送られる空気との間で熱交換される。こうした熱交換を通じて車室７に送られる空気が冷却され、ひいては車室７の冷房が行われるようになる。言い換えれば、ペルチェ素子２における第２面２ｂでの吸熱を通じて車室７内の空気の温度が目標値に向けて低下される。なお、上述したようにペルチェ素子２の第２面２ｂでの吸熱を行っているときには、ペルチェ素子２の第１面２ａからの放熱が行われ、それによって第１循環回路３を循環する冷却水が温度上昇する。このように第１循環回路３を循環する冷却水が温度上昇するとしても、その冷却水はラジエータ６を通過する際に外気との間で熱交換されるため、その熱交換を通じて上記冷却水の持つ熱が外気に放出される。従って、第１循環回路３を循環する冷却水の温度が過度に高くなることはない。
Next, the air conditioning of the passenger compartment 7 using the heating and heat absorption of the Peltier element 2 in the air conditioner will be described.
When the passenger compartment 7 is cooled, heat is transferred from the
車室７の暖房時には、ペルチェ素子２の第１面２ａから第２面２ｂへの熱の移動が行われるように、すなわちペルチェ素子２の第２面２ｂが加熱側となるように同ペルチェ素子２が駆動される。この場合、第２循環回路１２を循環する冷却水は、ペルチェ素子２の第２面２ｂにより加熱されて温度上昇した後、室内熱交換器１４を通過する際にエアダクト９を通って車室７に送られる空気との間で熱交換される。こうした熱交換を通じて車室７に送られる空気が加熱され、ひいては車室７の暖房が行われるようになる。言い換えれば、ペルチェ素子２における第２面２ｂでの加熱を通じて車室７内の空気の温度が目標値に向けて上昇される。なお、上述したようにペルチェ素子２の第２面２ｂでの加熱を行っているときには、ペルチェ素子２の第１面２ａからの吸熱が行われ、それによって第１循環回路３を循環する冷却水が温度低下する。このように第１循環回路３を循環する冷却水が温度低下するとしても、その冷却水はラジエータ６を通過する際に外気との間で熱交換されるため、その熱交換を通じて外気の熱が上記冷却水に取り込まれる。従って、第１循環回路３を循環する冷却水の温度が過度に低くなることはない。
When the passenger compartment 7 is heated, the Peltier element 2 is moved so that heat is transferred from the
次に、車室７の冷房や暖房といった空調を行う際のペルチェ素子２の駆動制御について説明する。
空調装置のペルチェ素子２による冷暖房の能力は、そのペルチェ素子２の第２面２ｂからの加熱量や同第２面２ｂへの吸熱量に応じて可変とされる。すなわち、ペルチェ素子２の冷暖房の能力は、暖房時においてはペルチェ素子２の第２面２ｂからの加熱量が多くなるほど高くなり、冷房時においてはペルチェ素子２の第２面２ｂへの吸熱量が多くなるほど高くなる。そして、ペルチェ素子２の冷暖房の能力は、そのペルチェ素子２に対する印可電圧を制御して同素子２の駆動電流を可変とすることによって調整される。一方、ペルチェ素子２による車室７の冷暖房（空調）を行う際には、吹き出し温センサ２５によって検出される吹き出し温度（車室７の空気の温度に対応）と、その吹き出し温度の目標値として求められた目標吹き出し温度とに基づき、ペルチェ素子２の冷暖房に関する必要能力が求められる。こうした必要能力が得られるようにペルチェ素子２の駆動電流を可変として同素子２における冷暖房の実能力を調整すれば、上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させることができ、車室７の冷房や暖房といった空調を行うことができるようになる。
Next, drive control of the Peltier element 2 when air conditioning such as cooling or heating of the passenger compartment 7 will be described.
The cooling / heating capability of the air conditioner by the Peltier element 2 is variable according to the amount of heat from the
ところで、上記必要能力が得られるようペルチェ素子２における冷暖房の実能力を調整するに当たり、例えば上記吹き出し温度を速やかに目標吹き出し温度に向けて変化させることを重視してペルチェ素子２の制御を行うことが考えられる。このペルチェ素子２の制御（以下、「能力重視制御」という）では、同素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで最速で変化させて同必要能力と一致した状態に維持される。従って、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで最速で変化させ、それによって上記吹き出し温度を速やかに目標吹き出し温度に向けて変化させる際には、ペルチェ素子２の第２面２ｂにおける加熱量もしくは吸熱量が最大とされる。
By the way, when adjusting the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 so as to obtain the necessary capacity, for example, the Peltier element 2 is controlled with an emphasis on quickly changing the blowing temperature toward the target blowing temperature. Can be considered. In the control of the Peltier element 2 (hereinafter referred to as “capacity-oriented control”), the actual capacity of cooling and heating in the element 2 is changed to the required capacity at the fastest speed and is maintained in a state consistent with the required capacity. Therefore, when the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 is changed to the required capacity at the fastest speed, thereby changing the blowing temperature quickly toward the target blowing temperature, the heating on the
上記能力重視制御を実行した場合、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力、ペルチェ素子２の駆動電流、及びペルチェ素子２の駆動効率がそれぞれ、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように推移する。なお、上記ペルチェ素子２の駆動効率は、そのペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動の効率を意味している。こうしたペルチェ素子２の駆動効率が高いほど、少ない消費電力でペルチェ素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が多く行われる。能力重視制御においては、上記吹き出し温度を速やかに目標吹き出し温度に向けて変化させることを重視し、そうした速やかな変化を実現すべくペルチェ素子２の駆動効率の悪化を考えずに同素子２の第２面２ｂの加熱量や吸熱量が大きくなるようにされる。すなわち、同ペルチェ素子２の第２面２ｂの加熱量や吸熱量が大きくなるように、そのペルチェ素子２の駆動電流が定められる。
When the above capability emphasis control is executed, the actual cooling / heating capability of the Peltier element 2, the drive current of the Peltier element 2, and the drive efficiency of the Peltier element 2 are as shown in FIGS. 2A to 2C, for example. Transition to. The driving efficiency of the Peltier element 2 means the efficiency of heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element 2 with respect to the power consumption of the Peltier element 2. As the driving efficiency of the Peltier element 2 is higher, more heat is transferred from the heat absorption side to the heating side of the Peltier element 2 with less power consumption. In the ability emphasis control, emphasis is placed on quickly changing the blowing temperature toward the target blowing temperature, and in order to realize such a rapid change, the second of the element 2 is considered without considering the deterioration of the driving efficiency of the Peltier element 2. The heating amount and endothermic amount of the two
能力重視制御において、図２（ａ）に示すようにペルチェ素子２における冷暖房の実能力（実線）が上記必要能力（破線）と一致するよう、ペルチェ素子２の駆動電流を図２（ｂ）に示すように推移させたとすると、ペルチェ素子２の駆動効率が例えば図２（ｃ）に示すように推移する。この図から分かるように、能力重視制御では、必ずしもペルチェ素子２の駆動効率が常に良い状態に維持されるとは限らず、状況によってはペルチェ素子２の駆動効率が悪化するおそれがある。これは、ペルチェ素子２の加熱側と吸熱側との温度差ΔＴが大きくなって第２面２ｂでの加熱量や吸熱量の増大を効果的に行えない状況であっても、上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて速やかに変化させるための上記加熱量や上記吸熱量の増大を実現しようとして、ペルチェ素子２の駆動電流が多くされるためである。
In the capability emphasis control, the driving current of the Peltier device 2 is shown in FIG. 2B so that the actual cooling / heating capability (solid line) in the Peltier device 2 matches the required capability (broken line) as shown in FIG. As shown in FIG. 2C, for example, the driving efficiency of the Peltier element 2 changes. As can be seen from this figure, in the ability-oriented control, the drive efficiency of the Peltier element 2 is not always maintained in a good state, and the drive efficiency of the Peltier element 2 may deteriorate depending on the situation. This is because the temperature difference ΔT between the heating side and the heat absorption side of the Peltier element 2 becomes large and the amount of heating and the amount of heat absorption on the
こうした問題に対処するため、本実施形態では、車室７の冷房や暖房といった空調を行うためのペルチェ素子２の制御、すなわち上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させるためのペルチェ素子２の制御として「高効率制御」が実行される。 In order to cope with such a problem, in the present embodiment, the control of the Peltier element 2 for performing air conditioning such as cooling and heating of the passenger compartment 7, that is, the Peltier element 2 for changing the blowing temperature toward the target blowing temperature. As the control, “high efficiency control” is executed.
この高効率制御は、上記吹き出し温度を速やかに目標吹き出し温度に向けて変化させるべくペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで最速で変化させることよりも、ペルチェ素子２を駆動する際の同素子２の消費電力を低減することを重視した制御となっている。従って、高効率制御では、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで変化させることで上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させる際、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率で行われるよう、ペルチェ素子２の駆動電流が可変とされる。このようにペルチェ素子２の駆動電流を可変とすることで、同ペルチェ素子２が駆動されるようになる。そして、上記高効率制御の実行により、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで変化させること、言い換えれば上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させることを可能な限り速やかに実行しつつ、その際のペルチェ素子２の駆動のための消費電力を小さく抑えることができる。 This high-efficiency control is more effective when the Peltier element 2 is driven than when the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 is changed to the required capacity at the maximum speed in order to change the blowing temperature toward the target blowing temperature quickly. The control is focused on reducing the power consumption of the element 2. Therefore, in high-efficiency control, when changing the blowing temperature toward the target blowing temperature by changing the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 to the required capacity, the power consumption of the element 2 with respect to the power consumption of the Peltier element 2 is changed. The drive current of the Peltier element 2 is variable so that the heat transfer from the heat absorption side to the heating side is performed with the highest efficiency. Thus, by making the drive current of the Peltier element 2 variable, the Peltier element 2 is driven. Then, by executing the high-efficiency control, the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 is changed to the required capacity, in other words, the blowing temperature is changed toward the target blowing temperature as quickly as possible. However, the power consumption for driving the Peltier element 2 at that time can be kept small.
上記高効率制御を実行した場合、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力、ペルチェ素子２の駆動電流、及びペルチェ素子２の駆動効率がそれぞれ、例えば図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように推移する。高効率制御では、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで変化させることで上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させる際、ペルチェ素子２の駆動電流が上述したように可変とされることで例えば図３（ｂ）に示すように推移する。詳しくは、ペルチェ素子２の駆動電流は、同素子２の加熱側と吸熱側との温度差ΔＴに基づき、ペルチェ素子２の駆動効率が最高となる値、すなわちペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率で行われる値に可変設定される。 When the above-described high efficiency control is executed, the actual cooling / heating capability of the Peltier element 2, the drive current of the Peltier element 2, and the drive efficiency of the Peltier element 2, for example, are as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c). Transition to. In the high-efficiency control, when the blowing temperature is changed toward the target blowing temperature by changing the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 to the required capacity, the driving current of the Peltier element 2 is made variable as described above. For example, the transition occurs as shown in FIG. Specifically, the drive current of the Peltier element 2 is based on the temperature difference ΔT between the heating side and the endothermic side of the element 2, and is the same as the power consumption of the Peltier element 2, that is, the power consumption of the Peltier element 2. The heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element 2 is variably set to a value at which the transfer is performed with the highest efficiency.
このように可変設定されるペルチェ素子２の駆動電流は、同素子２の加熱側と吸熱側との温度差ΔＴの変化に対し図４に示すように推移する。同図から分かるように、ペルチェ素子２の駆動電流は、上記温度差ΔＴが小さいときほど少なくされる一方、同温度差ΔＴが大きくなるほど多くされるようになる。上記温度差ΔＴに基づきペルチェ素子２の駆動電流を図４に示すように可変設定することで、図３の例ではペルチェ素子２の駆動電流が例えば図３（ｂ）に示すように推移する。なお、このようにペルチェ素子２の駆動電流が推移すると、ペルチェ素子２の駆動効率は、最高効率を維持した状態で、例えば図３（ｃ）に示すように推移する。更に、この場合にペルチェ素子２における冷暖房の必要能力が例えば図３（ａ）の破線で示されるように推移したとすると、同ペルチェ素子２における冷暖房の実能力は例えば図３（ａ）の実線で示すように推移する。 The drive current of the Peltier element 2 variably set as described above changes as shown in FIG. 4 with respect to the change in the temperature difference ΔT between the heating side and the heat absorption side of the element 2. As can be seen from the figure, the drive current of the Peltier element 2 decreases as the temperature difference ΔT decreases, and increases as the temperature difference ΔT increases. By variably setting the driving current of the Peltier element 2 as shown in FIG. 4 based on the temperature difference ΔT, in the example of FIG. 3, the driving current of the Peltier element 2 changes as shown in FIG. 3B, for example. When the drive current of the Peltier element 2 changes as described above, the drive efficiency of the Peltier element 2 changes as shown in FIG. 3C, for example, while maintaining the maximum efficiency. Further, in this case, assuming that the required capacity for cooling / heating in the Peltier element 2 has changed as indicated by the broken line in FIG. 3A, for example, the actual capacity of the Peltier element 2 in FIG. Transition as shown in.
図３（ａ）から分かるように、高効率制御の実行時においては、同制御を通じてペルチェ素子２における冷暖房の実能力（実線）が上記必要能力（破線）に到達し、それによって吹き出し温度が目標吹き出し温度に到達した後、上記実能力がタイミングＴ１以降に示すように必要能力を越えて変化を続けてしまうおそれがある。このようにペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力を越えて変化を続けてしまう場合、吹き出し温度も目標吹き出し温度に到達した後に同温度を越えて変化を続けてしまう。その結果、上記吹き出し温度が目標吹き出し温度から大きく離れるとともに、ペルチェ素子２の駆動による車室７の冷房や暖房といった空調が無駄に行われるようになる。 As can be seen from FIG. 3 (a), during the execution of the high efficiency control, the actual cooling / heating capacity (solid line) in the Peltier element 2 reaches the required capacity (broken line) through the control, whereby the blowing temperature becomes the target. After reaching the blowing temperature, the actual capacity may continue to change beyond the necessary capacity as shown after timing T1. As described above, when the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 continues to change beyond the necessary capacity, the blowing temperature also continues to change beyond the same temperature after reaching the target blowing temperature. As a result, the blowing temperature greatly deviates from the target blowing temperature, and air conditioning such as cooling and heating of the passenger compartment 7 by driving the Peltier element 2 is performed wastefully.
こうしたことを防止するため、本実施形態では、高効率制御の実行時にペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力を越えて変化した後（Ｔ１以降）、言い換えれば上記吹き出し温度が目標吹き出し温度を越えて変化した後、ペルチェ素子２の駆動態様を変更する処理として「能力低減処理」が実行される。この能力低減処理では、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、ペルチェ素子２の加熱量や吸熱量が低減されるように同ペルチェ素子２が駆動される。 In order to prevent this, in the present embodiment, after the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 changes beyond the required capacity (after T1) during the execution of the high efficiency control, in other words, the blowing temperature is the target blowing temperature. Then, the “capacity reduction process” is executed as a process for changing the driving mode of the Peltier element 2. In this capacity reduction processing, the amount of heat and the amount of heat absorbed by the Peltier element 2 are reduced while maintaining the state in which the heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element 2 with respect to the power consumption of the Peltier element 2 becomes the highest efficiency. Thus, the Peltier element 2 is driven.
上記能力低減処理を実行した場合、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力、ペルチェ素子２の駆動電流、ペルチェ素子２の駆動素子数、及びペルチェ素子２の駆動効率がそれぞれ、例えば図５（ａ）〜（ｄ）に示されるように推移する。この能力低減処理におけるペルチェ素子２での上述した加熱量や吸熱量の低減は、図５（ａ）のタイミングＴ以降の如くペルチェ素子２における冷暖房の実能力（実線）が上記必要能力（破線）に向けて近づくよう、ペルチェ素子２における複数のＰ型熱電変換素子及びＮ型熱電変換素子の駆動素子数を図５（ｃ）に示すように減らすことで実現される。これにより、高効率制御の実行時、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力（実線）が上記必要能力（破線）に到達し、それによって吹き出し温度が目標吹き出し温度に到達した後、吹き出し温度が目標吹き出し温度を越えて変化を続けてしまい、同温度から大きく離れてしまうことを防止できるようになる。 When the capability reduction process is executed, the actual cooling / heating capability of the Peltier element 2, the drive current of the Peltier element 2, the number of drive elements of the Peltier element 2, and the drive efficiency of the Peltier element 2, for example, are shown in FIGS. It changes as shown in (d). In the capacity reduction process, the above-described reduction in the amount of heat and the amount of heat absorbed by the Peltier element 2 is the actual capacity (solid line) of the cooling and heating in the Peltier element 2 after the timing T in FIG. This is realized by reducing the number of driving elements of the plurality of P-type thermoelectric conversion elements and N-type thermoelectric conversion elements in the Peltier element 2 as shown in FIG. Thereby, at the time of execution of high-efficiency control, after the actual capacity (solid line) of the air conditioning in the Peltier device 2 reaches the above-mentioned necessary capacity (broken line), and the blowing temperature reaches the target blowing temperature, the blowing temperature becomes the target blowing temperature. It is possible to prevent the temperature from continuing to change beyond the temperature and greatly deviating from the temperature.
ちなみに、能力低減処理の実行中（Ｔ１以降）、ペルチェ素子２の駆動効率は、最高効率に維持された状態となっており、例えば図５（ｄ）に示すように推移する。このときには、能力低減処理でのペルチェ素子２の加熱量や吸熱量の低減を同素子２の駆動素子数の低減によって実現しつつ、その状態でもペルチェ素子２の駆動効率が最高効率となる同素子２の駆動電流が得られるように、例えば図５（ｂ）のタイミングＴ１以降で示す駆動電流が得られるようにペルチェ素子２の印可電圧が低減される。その結果、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力（実線）が上記必要能力（破線）に到達した後、吹き出し温度が目標吹き出し温度を越えて変化を続けてどう温度から大きく離れないようにしつつ、ペルチェ素子２の駆動効率を最高効率に維持した状態で同素子２の印可電圧を低減することができる。これにより、タイミングＴ１以降において、ペルチェ素子２を駆動する際の同素子２での消費電力を小さく抑えることが可能になる。更に、ペルチェ素子２の駆動に基づく車室７の冷房や暖房といった空調が過剰に（無駄に）行われることもなくなる。 Incidentally, during the performance reduction process (after T1), the drive efficiency of the Peltier element 2 is maintained at the maximum efficiency, and changes as shown in FIG. 5D, for example. At this time, while reducing the amount of heat and the amount of heat absorption of the Peltier element 2 in the capacity reduction process by reducing the number of drive elements of the element 2, the same element that achieves the highest driving efficiency of the Peltier element 2 even in this state For example, the applied voltage of the Peltier element 2 is reduced so that the drive current shown after the timing T1 in FIG. As a result, after the actual cooling / heating capacity (solid line) in the Peltier element 2 reaches the above required capacity (broken line), the blowout temperature continues to change beyond the target blowout temperature, and the Peltier element does not deviate greatly from the temperature. The applied voltage of the element 2 can be reduced while maintaining the driving efficiency of the element 2 at the highest efficiency. Thereby, after timing T1, it becomes possible to suppress the power consumption in the element 2 when driving the Peltier element 2 to be small. Furthermore, air conditioning such as cooling and heating of the passenger compartment 7 based on the driving of the Peltier element 2 is not performed excessively (wasted).
次に、車室７の冷房や暖房といった空調を行う際のペルチェ素子２の駆動制御の詳細な実行手順について、ペルチェ素子制御ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。このペルチェ素子制御ルーチンは、電子制御装置２１を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
Next, a detailed execution procedure of drive control of the Peltier element 2 when air conditioning such as cooling or heating of the passenger compartment 7 is performed will be described with reference to a flowchart of FIG. 6 showing a Peltier element control routine. This Peltier element control routine is periodically executed through the
同ルーチンにおいては、自動車の外部電源１８への接続中であるか否か（Ｓ１０１）、言い換えればペルチェ素子２への電力供給を外部電源１８によって行うことが可能な状況であるか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、自動車の運転開始前に車室７の冷房や暖房といった空調を予め行っておくためのプレ空調が行われる。具体的には、こうしたプレ空調において、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力（吹き出し温度に対応）
を上記必要能力（目標吹き出し温度に対応）に向けて変化させるためのペルチェ素子２の駆動制御として「能力重視制御」が実行される（Ｓ１０２）。
In this routine, it is determined whether or not the vehicle is being connected to the external power source 18 (S101), in other words, whether or not the
"Capability emphasis control" is executed as drive control of the Peltier element 2 for changing the pressure toward the required capacity (corresponding to the target blowing temperature) (S102).
一方、Ｓ１０１で自動車の外部電源１８への接続中でない旨判断された場合、すなわちペルチェ素子２への電力供給をバッテリ１７によって行わなければならない状況である場合には、自動車の運転中における車室７の通常の空調が行われるようになる。この空調では、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力（吹き出し温度に対応）を上記必要能力（目標吹き出し温度に対応）に向けて変化させるためのペルチェ素子２の駆動制御として「高効率制御」が実行される（Ｓ１０３）。
On the other hand, if it is determined in S101 that the vehicle is not connected to the
この高効率制御の実行中において、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力に達した後に同必要能力を越えて変化した状態にあるか否か（Ｓ１０４）、言い換えれば吹き出し温度が目標吹き出し温度に達した後に同温度を越えて変化した状態にあるか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、高効率制御が実行された状況のもと、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、ペルチェ素子２の加熱量や吸熱量が低減されるように同ペルチェ素子２を駆動する「能力低減処理」が実行される（Ｓ１０５）。一方、Ｓ１０４の処理で否定判定がなされた場合、こうした「能力低減処理」が実行されることはない。 During the execution of the high efficiency control, whether or not the actual capacity of the air conditioning in the Peltier element 2 has changed beyond the necessary capacity after reaching the necessary capacity (S104), in other words, the blowing temperature is the target blowing temperature. After reaching the temperature, it is determined whether or not the temperature has changed beyond the same temperature. If an affirmative determination is made here, the state in which the transfer of heat from the heat absorption side of the element 2 to the heating side with respect to the power consumption of the Peltier element 2 is maintained at the highest efficiency under the condition where the high efficiency control is executed. On the other hand, the “ability reduction process” for driving the Peltier element 2 is performed so that the heating amount and the heat absorption amount of the Peltier element 2 are reduced (S105). On the other hand, when a negative determination is made in the processing of S104, such “ability reduction processing” is not executed.
図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図６を参照して説明した手順でペルチェ素子２を駆動制御したときのペルチェ素子２における冷暖房の実能力、ペルチェ素子２の駆動電流、ペルチェ素子２の駆動素子数、及びペルチェ素子２の駆動効率の推移を示している。図７（ａ）〜（ｄ）において、タイミングＴ２までは自動車が外部電源１８に接続されており、上述したプレ空調を行うためのペルチェ素子２の能力重視制御が実行されているときの上記各パラメータの推移を示している。そして、図７（ａ）〜（ｄ）におけるタイミング２以降は、自動車が外部電源１８から切り離されて運転されており、車室７の通常の空調を行うためのペルチェ素子２の高効率制御が実行されているとき、より詳しくは同高効率制御の実行中にペルチェ素子２の能力低減処理が実行されていときの上記各パラメータの推移を示している。
7A to 7D respectively show the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 when the Peltier element 2 is driven and controlled by the procedure described with reference to FIG. 6, the drive current of the Peltier element 2, and the Peltier element 2. The number of drive elements and the transition of the drive efficiency of the Peltier element 2 are shown. 7A to 7D, the vehicle is connected to the
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）自動車の運転中においては、車室７の冷房や暖房といった空調を行うためのペルチェ素子２の制御、すなわち上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させるためのペルチェ素子２の制御として「高効率制御」が実行される。この高効率制御では、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで変化させることで上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させる際、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率で行われるよう、ペルチェ素子２の駆動電流が可変とされる。こうした高効率制御の実行により、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで変化させること、言い換えれば上記吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させることを可能な限り速やかに実行しつつ、その際のペルチェ素子２の駆動のための消費電力を小さく抑えることができる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) During operation of the automobile, as a control of the Peltier element 2 for performing air conditioning such as cooling and heating of the passenger compartment 7, that is, as a control of the Peltier element 2 for changing the blowing temperature toward the target blowing temperature "High efficiency control" is executed. In this high-efficiency control, when changing the blowing temperature toward the target blowing temperature by changing the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 to the required capacity, the heat absorption of the element 2 with respect to the power consumption of the Peltier element 2 The drive current of the Peltier element 2 is variable so that the heat transfer from the side to the heating side is performed with the highest efficiency. By executing such high-efficiency control, changing the actual cooling / heating capacity in the Peltier element 2 to the required capacity, in other words, changing the blowing temperature toward the target blowing temperature as quickly as possible, The power consumption for driving the Peltier element 2 at that time can be kept small.
（２）上記高効率制御の実行時にペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力を越えて変化した後、言い換えれば上記吹き出し温度が目標吹き出し温度を越えて変化した後、ペルチェ素子２の駆動態様を変更する処理として「能力低減処理」が実行される。この能力低減処理では、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、ペルチェ素子２の加熱量や吸熱量が低減されるように同ペルチェ素子２が駆動される。ペルチェ素子２での上述した加熱量や吸熱量の低減は、具体的には、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力に向けて近づくよう、同ペルチェ素子２における複数のＰ型熱電変換素子及びＮ型熱電変換素子の駆動素子数を減らすことで実現される。これにより、高効率制御の実行時、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力に到達し、それによって吹き出し温度が目標吹き出し温度に到達した後、吹き出し温度が目標吹き出し温度を越えて変化を続けてしまい、同温度から大きく離れてしまうことを防止できる。また、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力に到達した後、吹き出し温度が目標吹き出し温度を越えて変化を続けて同温度から大きく離れないようにしつつ、ペルチェ素子２の駆動効率を最高効率に維持した状態で同素子２の印可電圧を低減することができる。従って、ペルチェ素子２を駆動する際の同素子２での消費電力を小さく抑えることが可能になる。更に、ペルチェ素子２の駆動に基づく車室７の冷房や暖房といった空調が過剰に（無駄に）行われることもなくなる。 (2) After execution of the high-efficiency control, after the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 has changed beyond the necessary capacity, in other words, after the blowing temperature has changed beyond the target blowing temperature, the Peltier element 2 is driven. A “capability reduction process” is executed as a process for changing the aspect. In this capacity reduction processing, the amount of heat and the amount of heat absorbed by the Peltier element 2 are reduced while maintaining the state in which the heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element 2 with respect to the power consumption of the Peltier element 2 becomes the highest efficiency. Thus, the Peltier element 2 is driven. Specifically, the above-described reduction in the amount of heat and the amount of heat absorption at the Peltier element 2 is achieved by a plurality of P-type thermoelectric conversions in the Peltier element 2 so that the actual capacity of cooling and heating in the Peltier element 2 approaches the required capacity. This is realized by reducing the number of elements and driving elements of the N-type thermoelectric conversion element. As a result, when the high efficiency control is executed, the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 reaches the above-mentioned required capacity, so that the blowout temperature changes beyond the target blowout temperature after the blowout temperature reaches the target blowout temperature. It is possible to prevent a large distance from the same temperature. In addition, after the actual cooling / heating capacity of the Peltier element 2 reaches the required capacity, the driving temperature of the Peltier element 2 is maximized while the blowing temperature continues to change beyond the target blowing temperature and does not deviate greatly from the same temperature. The applied voltage of the element 2 can be reduced while maintaining efficiency. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the element 2 when driving the Peltier element 2. Furthermore, air conditioning such as cooling and heating of the passenger compartment 7 based on the driving of the Peltier element 2 is not performed excessively (wasted).
（３）自動車が外部電源１８に接続された状態にあってペルチェ素子２が同外部電源１８からの電力供給を受けて駆動されるときには、ペルチェ素子２での消費電力低減よりも、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで最速で変化させ、それによって吹き出し温度を速やかに目標吹き出し温度に向けて変化させることが重視される。このため、自動車の外部電源１８への接続中には、ペルチェ素子２の制御として「能力重視制御」が実行される。これにより、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで変化させて吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させる際、そのペルチェ素子２の加熱量や吸熱量が最大となるよう同ペルチェ素子２が駆動される。一方、自動車が外部電源１８に接続されていない状態にあってペルチェ素子２が自動車のバッテリ１７からの電力供給を受けて駆動されるときには、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで最速で変化させて吹き出し温度を速やかに目標吹き出し温度に向けて変化させることよりも、ペルチェ素子２での消費電力低減が重視される。このため、自動車が外部電源１８から切り離された状態にあっては、ペルチェ素子２の制御として「高効率制御」が実行される。更に、この高効率制御の実行中に上述した「能力低減処理」も実行されるようになる。これにより、ペルチェ素子２における冷暖房の実能力を上記必要能力まで変化させて吹き出し温度を目標吹き出し温度に向けて変化させる際には、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となるよう同ペルチェ素子２が駆動される。以上により、自動車の走行開始前であって同自動車が外部電源１８に接続されているときに吹き出し温度を目標吹き出し温度に到達させておき、それによって自動車が外部電源１８から離脱されて走行開始した後に吹き出し温度を目標吹き出し温度とするためのバッテリ１７の電力を用いたペルチェ素子２の駆動が行われることを抑制できる。従って、自動車の走行開始後におけるペルチェ素子２での消費電力を小さく抑えることができ、ひいては自動車のバッテリ１７に蓄えられた電力を節約することができる。
(3) When the Peltier element 2 is driven by being supplied with electric power from the
（４）自動車が外部電源１８から切り離された状態にあって、バッテリ１７の電力を用いたペルチェ素子２の駆動を行う際、そのペルチェ素子２での電力消費を小さく抑えることができるため、自動車に搭載される上記バッテリ１７を小型化することができる。
(4) When driving the Peltier device 2 using the power of the
（５）自動車をバッテリ１７からの電力供給を受けて駆動されるモータにより走行する電気自動車とした場合、上述したようにペルチェ素子２での消費電力を小さく抑えることでバッテリ１７に蓄えられた電力を節約することができるため、上記モータで走行する電気自動車での一度の充電による走行可能距離を伸ばすことができる。
(5) When the vehicle is an electric vehicle that is driven by a motor driven by power supplied from the
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・自動車の外部電源１８への接続中に行われるプレ空調に関しては、必ずしもペルチェ素子２を「能力重視制御」で駆動して行う必要はない。例えば、ペルチェ素子２を「高効率制御」で駆動制御することで上記プレ空調を行うようにしてもよい。
In addition, each said embodiment can also be changed as follows, for example.
The pre-air conditioning performed during connection to the
・自動車が外部電源１８から切り離されて運転開始した後、最初にペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力に達して吹き出し温度が目標吹き出し温度に達するまで、ペルチェ素子２の駆動制御として「能力重視制御」を実行する。そして、上述したようにペルチェ素子２における冷暖房の実能力が上記必要能力に達した後、すなわち吹き出し温度が目標吹き出し温度に達した後、ペルチェ素子２の駆動制御として「高効率制御」を実行するようにしてもよい。また、こうした高効率制御の実行中には「能力低減処理」を実行することが好ましい。
After the vehicle is disconnected from the
・能力低減処理において、ペルチェ素子２の加熱量や吸熱量を低減させる際、それを次のようにして実現してもよい。すなわち、ペルチェ素子２として、複数のＰ型熱電変換素子と複数のＮ型熱電変換素子とを交互に直列接続した複数の素子列を備え、それら複数の素子列の接続態様を直列と並列との間で切り換え可能なものを用いる。そして、上記能力低減処理に際しては、ペルチェ素子２における複数の素子列の接続態様を直列から並列に切り換えることで、ペルチェ素子２での消費電力に対する同素子２の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ同素子２の加熱量や吸熱量を低減させることを実現する。 In the capacity reduction process, when the heating amount and the endothermic amount of the Peltier element 2 are reduced, it may be realized as follows. That is, the Peltier element 2 includes a plurality of element arrays in which a plurality of P-type thermoelectric conversion elements and a plurality of N-type thermoelectric conversion elements are alternately connected in series, and the connection modes of the plurality of element arrays are connected in series and in parallel. Use one that can be switched between. And in the said capability reduction process, by switching the connection aspect of the some element row | line | column in the Peltier device 2 from serial to parallel, the heat | fever from the heat absorption side of the element 2 with respect to the power consumption in the Peltier device 2 is heated. It is possible to reduce the heating amount and the endothermic amount of the element 2 while maintaining the state in which the movement becomes maximum efficiency.
・能力低減処理については必ずしも実行する必要はない。
・車室７の暖房を行うべくペルチェ素子２の第２面２ｂを加熱側とする際、同素子２の吸熱側である第１面２ａにペルチェ素子２を駆動するための駆動回路の廃熱を付与するようにしてもよい。この場合、ペルチェ素子２の加熱側と吸熱側との温度差ΔＴを大きくすることができ、それによってペルチェ素子２の駆動効率を向上させることができる。
-It is not always necessary to execute the capacity reduction process.
When the
・ペルチェ素子２を第１面２ａ及び第２面２ｂが重力の作用する方向（鉛直方向）に平行となるように配置し、そのペルチェ素子２の上に同素子２を駆動するための駆動回路モジュールを載せた状態にしてもよい。この場合、ペルチェ素子２における第１面２ａと第２面２ｂとの間に働く面圧を上記駆動回路モジュールに作用する重力によって高めることができる。
A drive circuit for arranging the Peltier element 2 so that the
・ペルチェ素子２の駆動による温度調節対象として、自動車における車室７の空気（正確には車室７に送られる空気）を例示したが、それ以外のものを温度調節対象とすることも可能である。 -Although the air of the compartment 7 in a motor vehicle (to be exact, the air sent to the compartment 7) was illustrated as a temperature control object by the drive of the Peltier device 2, it is also possible to make other things the temperature control object. is there.
２…ペルチェ素子、２ａ…第１面、２ｂ…第２面、３…第１循環回路、５…ポンプ、６…ラジエータ、７…車室、９…エアダクト、１０…ブロワ、１２…第２循環回路、１３…ポンプ、１４…室内熱交換器、１７…バッテリ、１８…外部電源、２１…電子制御装置（制御手段）、２３…室温設定スイッチ、２４…外気温センサ、２５…吹き出し温センサ、２６…日射量センサ、２７…第１温度センサ、２８…第２温度センサ。 2 ... Peltier element, 2a ... 1st surface, 2b ... 2nd surface, 3 ... 1st circulation circuit, 5 ... Pump, 6 ... Radiator, 7 ... Car compartment, 9 ... Air duct, 10 ... Blower, 12 ... 2nd circulation Circuit, 13 ... Pump, 14 ... Indoor heat exchanger, 17 ... Battery, 18 ... External power source, 21 ... Electronic control device (control means), 23 ... Room temperature setting switch, 24 ... Outside air temperature sensor, 25 ... Blowout temperature sensor, 26 ... Solar radiation amount sensor, 27 ... First temperature sensor, 28 ... Second temperature sensor.
Claims (5)
前記ペルチェ素子による加熱や吸熱を通じて前記温度調節対象の温度を目標値に向けて変化させる際、前記ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率で行われるよう前記ペルチェ素子を駆動する制御手段を備える
ことを特徴とするペルチェ素子の制御装置。 A control device that controls a Peltier element that performs heating and heat absorption on the temperature adjustment target so that the temperature of the temperature adjustment target changes toward a target value.
When the temperature of the temperature adjustment target is changed toward the target value through heating or heat absorption by the Peltier element, heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption of the Peltier element is performed with the highest efficiency. And a control means for driving the Peltier element.
請求項１記載のペルチェ素子の制御装置。 The control means has the highest transfer of heat from the heat absorption side of the Peltier element to the heating side with respect to the power consumption of the Peltier element after the temperature of the temperature adjustment target exceeds a target value through heating and heat absorption by the Peltier element. The control device for a Peltier element according to claim 1, wherein the Peltier element is driven so that a heating amount and an endothermic amount of the Peltier element are reduced while maintaining an efficient state.
前記制御手段は、前記ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、前記ペルチェ素子の加熱量や吸熱量を低減させる際、それを前記ペルチェ素子における前記複数のＰ型熱電変換素子及びＮ型熱電変換素子の駆動素子数を減らすことで実現する
請求項２記載のペルチェ素子の制御装置。 The Peltier element is formed by alternately connecting a plurality of P-type thermoelectric conversion elements and a plurality of N-type thermoelectric conversion elements in series.
When the control means reduces the amount of heat and the amount of heat absorbed by the Peltier element while maintaining the state in which the heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption of the Peltier element is the highest efficiency The Peltier element control device according to claim 2, which is realized by reducing the number of drive elements of the plurality of P-type thermoelectric conversion elements and N-type thermoelectric conversion elements in the Peltier element.
前記制御手段は、前記ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となる状態を維持しつつ、前記ペルチェ素子の加熱量や吸熱量を低減させる際、それを前記ペルチェ素子における複数の素子列の接続態様を直列から並列に切り換えることで実現する
請求項２記載のペルチェ素子の制御装置。 The Peltier element includes a plurality of element rows in which a plurality of P-type thermoelectric conversion elements and a plurality of N-type thermoelectric conversion elements are alternately connected in series, and the connection mode of the plurality of element rows is between series and parallel. Switchable,
When the control means reduces the amount of heat and the amount of heat absorbed by the Peltier element while maintaining the state in which the heat transfer from the heat absorption side to the heating side of the element with respect to the power consumption of the Peltier element is the highest efficiency The Peltier element control device according to claim 2, which is realized by switching a connection mode of a plurality of element rows in the Peltier element from serial to parallel.
前記制御手段は、前記車両が外部電源に接続されているときには前記ペルチェ素子での加熱量や吸熱量が最大となるよう同ペルチェ素子を駆動する一方、前記車両が外部電源に接続されていないときには前記ペルチェ素子での加熱や吸熱により前記車室内の空気の温度を目標値に向けて変化させる際に前記ペルチェ素子での消費電力に対する同素子の吸熱側から加熱側への熱の移動が最高効率となるよう同ペルチェ素子を駆動する
請求項１記載のペルチェ素子の制御装置。 The Peltier element is used to adjust the temperature of air in the passenger compartment of the vehicle. When the vehicle is connected to an external power source, the Peltier element is driven by receiving power from the external power source. When it is not connected to an external power supply, it is driven by receiving power supply from the battery of the vehicle,
The control means drives the Peltier element so that the amount of heating and heat absorption at the Peltier element is maximized when the vehicle is connected to an external power source, while when the vehicle is not connected to an external power source. Transfer of heat from the heat absorption side of the Peltier element to the heating side with respect to power consumption in the Peltier element when the temperature of the air in the vehicle interior is changed toward the target value by heating or heat absorption at the Peltier element is the highest efficiency. The Peltier element control device according to claim 1, wherein the Peltier element is driven so that
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