(57)【要約】【課題】電動コンプレッサの停止直後の再起動に大出力のモータを必要とせず、バッテリの消耗を来たさないものとする。【解決手段】電動コンプレッサ２０の前回停止後、コンプレッサ駆動判定部３が駆動要のオン信号を出力したとき、差圧判定部４が停止時からの経過時間が所定時間以下の場合、差圧が残存すると判定し、目標速度設定部６が目標回転速度をゼロとする。経過時間が所定時間を越えたときに差圧が低下したとして目標回転速度を通常制御値にすることにより、コンプレッサ駆動信号出力部８が電動コンプレッサを駆動する信号を出力する。通常起動可能な負荷レベルになってから駆動するので、小型のモータで安定した再起動ができる。また、電動コンプレッサの駆動を遅延させている間、ファン駆動信号出力部９がブロアファン１１を駆動させるので、車室内に冷風を供給して快適性を確保する。【選択図】図２
2010137613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を電動コンプレッサ（２０）で循環させて、冷媒と熱交換した空気をブロアファン（１１）で車室内に吹出す自動車用の空調装置において、
電動コンプレッサの駆動／停止の要否を判定するコンプレッサ駆動判定部（３）と、
電動コンプレッサの吸入口と吐出口の間の差圧を判定する差圧判定手段を備え、
電動コンプレッサの駆動判定時に、当該電動コンプレッサに所定値を越える差圧があるときには、差圧が前記所定値以下になるまで電動コンプレッサの駆動を遅延させる制御手段を有することを特徴とする自動車用の空調装置。
【請求項２】
前記制御手段は、電動コンプレッサ（２０）のモータ（２２）の目標回転速度を設定する目標速度設定部（６）を備え、目標回転速度をゼロに設定することにより電動コンプレッサの駆動を遅延させることを特徴とする請求項１に記載の自動車用の空調装置。
【請求項３】
前記制御手段は、電動コンプレッサ（２０）の前記駆動判定時から少なくとも前記遅延の間、ブロアファン（１１）を駆動させることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用の空調装置。
【請求項４】
前記差圧判定手段は、電動コンプレッサ（２０）の前回停止時からの経過時間が所定時間を越えたとき、差圧が前記所定値以下になったものと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の自動車用の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド電気自動車の空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の駆動源として電動モータを使用または併用する電気自動車やハイブリッド電気自動車では、空調装置の冷媒圧縮に用いるコンプレッサもモータで駆動される。
このような電動コンプレッサはエバポレータで熱を奪って気化した低温、低圧の冷媒ガスを、吸入・圧縮して高温、高圧のガスとしてコンデンサへ吐出するので、その吸入口と吐出口の間には圧力差（差圧）が発生する。
電動コンプレッサは、空調装置の電源のオン／オフにしたがって駆動／停止を繰り返すこととなるが、運転状態から停止状態になった直後は、電動コンプレッサの吸入口と吐出口の間には差圧残存することになる。
【０００３】
これは、手動による空調装置のオン／オフの場合だけでなく、空調装置作動中における自動制御によって電動コンプレッサが運転／停止される場合にも同様である。
例えばエバポレータの過冷却時の凍結回避のために、エバポレータの出口温度が２℃に低下すると電動コンプレッサを停止させ、出口温度が３．５℃に上昇すると電動コンプレッサを再起動させる場合、停止から再起動までの時間は１０秒程度であり、電動コンプレッサの駆動／停止の頻度は比較的大きい上、短時間の停止では差圧の解消は困難である。
【０００４】
この差圧がある状態で電動コンプレッサを再起動するには、差圧がない状態での起動時よりも大きな駆動トルクが必要となる。
この対策として、例えば特開２００６−２９３４２号公報には、電動コンプレッサの吸入口と吐出口の間に差圧がある場合には、通常よりもモータに印加する電圧値を大きくするとともに、モータに流れる電流閾値を高くする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２９３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特開２００６−２９３４２号公報に開示されたような技術では、大きなトルクを得るために通常運転では不要な大出力のモータを必要とするので、モータが大型化せざるを得ない。
しかも、大きな起動電圧、電流を必要とするとともに、自動車の空調ではコンプレッサの運転／停止の頻度が大きいため、バッテリの消耗を来たしていわゆる燃費低下を招くという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑み、モータの小型化が可能で、バッテリの消耗を招かない自動車用の空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の空調装置は、電動コンプレッサの駆動／停止の要否を判断するコンプレッサ駆動判定部と、電動コンプレッサの吸入口と吐出口の間の差圧を判定する差圧判定手段を備え、電動コンプレッサの駆動判定時に、当該電動コンプレッサに所定値を越える差圧があるときには、差圧が前記所定値以下になるまで電動コンプレッサの駆動を遅延させる制御手段を有するものとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電動コンプレッサの停止から短時間内の再起動で差圧が残存している場合でも、差圧が減少するまで待つことにより、差圧に対抗して大きなトルクを得る大出力、大型のモータを必要とせず安定した再起動ができ、したがってまた、バッテリの消耗を来たしていわゆる燃費低下を招くということもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態について説明する。
図１は駆動源としてエンジンと電動モータを併用するハイブリッド電気自動車に適用した実施の形態における空調装置のブロック図である。
空調装置ＡＣは、自動車の車室内に配置した空気ダクト１０内に、ブロワファン１１、エバポレータ１２、ヒータコア１３が設置され、第１切換弁１５で選択される室内空気または室外空気がブロワファン１１により吸い込まれてエバポレータ１２を通過する。エバポレータ１２を通過した空気のうちヒータコア１３を通過させる量を第２切換弁１６で調節して全体として適温となった空気を、乗員が操作する吹出しモードに応じて第３切換弁１７や第４切換弁１８により、足元（Ｆｏｏｔ）、顔面（Ｆａｃｅ）あるいは除霜（Ｄｅｆ）方向に吹出すようになっている。
図中、太矢印は空気ダクト１０内の空気の流れを示す。
【００１０】
エバポレータ１２は、車室外のエンジンルームに設置された電動コンプレッサ２０およびコンデンサ２５に配管２７で接続され、冷媒の循環系統を形成している。とくに図示しないが、ヒータコア１３にはエンジンの冷却水が通流するように構成されている。
電動コンプレッサ２０は圧縮機構部２１とモータ２２とからなり、モータ２２には三相交流モータを用いて、これを駆動制御するインバータ２３を含む。
【００１１】
空調制御部１には、乗員が操作して目標室内温度等を設定可能な空調操作部２が接続され、実際の室内温度（以下、実室内温度）や、エバポレータ１２やコンデンサ２５を通過する前後の空気温度、冷媒の循環系統内諸部位の圧力等の情報がパラメータ信号として入力される。空調制御部１はこれらの情報に基づいて、実室内温度が乗員が設定した目標室内温度になるように、冷媒の流量等を制御し、またブロワファン１１および電動コンプレッサ２０を制御する。
【００１２】
図２は、空調制御部１における、ブロワファン１１および電動コンプレッサ２０にかかる制御回路部分の構成を示すブロック図である。
制御回路部分は、コンプレッサ駆動判定部３、差圧判定部４、制御部５、コンプレッサ駆動信号出力部８、およびファン駆動信号出力部９、および空調制御部１に内蔵のタイマ３０とからなる。
コンプレッサ駆動判定部３は、空調操作部２の乗員操作により空調装置ＡＣがオンされたときは電動コンプレッサ２０を駆動すべき旨のオン信号を出力し、空調装置ＡＣがオフされたときは電動コンプレッサ２０を停止させるべき旨のオフ信号を出力する。また、空調装置ＡＣの作動中においても、前述したエバポレータ１２の過冷却時の凍結回避や、その他、急加速や登坂時にバッテリ電力を走行動力に優先的に配分する際には、割り込み制御によって電動コンプレッサ２０のオフ信号を出力する。
【００１３】
制御部５は、コンプレッサ駆動判定部３から電動コンプレッサ２０のオン信号が出力されている場合のその目標回転速度を設定する目標速度設定部６と、目標室内温度と実際の車室内温度の関係に基づいてブロワファン１１の駆動の要否を判断するファン駆動判定部７とからなる。
目標速度設定部６は、空調装置が本来備えているもので、目標室内温度と実室内温度を比較して、実室内温度が目標室内温度になるように例えばＰＩ制御などにより目標回転速度を設定する。
【００１４】
コンプレッサ駆動信号出力部８は目標速度設定部６の出力に基づいて、電動コンプレッサ２０（モータ２２）の駆動信号をインバータ２３へ出力する。ここでは、例えば速度制御、電流制御、ベクトル制御あるいは位置センサレス制御等、任意の制御方式により、目標回転速度に追従するようモータ２２の回転数が制御されることになる。
ファン駆動信号出力部９はファン駆動判定部７の判断結果に基づいてブロワファン１１へ駆動信号を出力する。
【００１５】
差圧判定部４は、電動コンプレッサ２０（圧縮機構部２１）の吸入口２１ａと吐出口２１ｂの間に所定値を越える差圧が残存しているかどうかを判定する。ここでの所定値は、大きな駆動トルク制御を必要とせずに通常起動可能な負荷レベルに相当する圧力差を意味する。
吸入口２１ａと吐出口２１ｂの各圧力を直接測定してもよいが、ここでは、空調制御部１に内蔵のタイマ３０を用いて、電動コンプレッサ２０が停止してからの経過時間が所定時間Ｔｏ以下であれば差圧が残存しており、経過時間が所定時間Ｔｏを越えていれば差圧なしと判定する。この所定時間Ｔｏは例えば６０秒など、あらかじめ実験測定することにより自動車の機種ごとに精度良く設定することができる。
【００１６】
目標速度設定部６では、電動コンプレッサ２０の再起動時に差圧が残存（差圧が所定値を越える）している場合には、電動コンプレッサ２０の目標回転速度をゼロ（０）に設定し、これにより電動コンプレッサ２０は実質起動が遅延される。そして、差圧なし（所定値以下）となってから、通常制御による目標回転速度に切り換え、再起動を行う。
また、ファン駆動判定部７では、コンプレッサ駆動判定部３から電動コンプレッサ２０のオン信号が出力されると同時にブロワファン１１の駆動要の信号をファン駆動信号出力部９へ出力する。これにより、電動コンプレッサ２０が起動されなくても直ちにブロワファン１１は駆動開始される。
【００１７】
図３は上記構成による空調制御部１における制御の流れを示すフローチャートである。
制御は、乗員による空調操作部２の操作に基づいて、空調装置ＡＣがオンされ、コンプレッサ駆動判定部３がオン信号を出力して電動コンプレッサ２０が駆動されている状態から開始する。
まずステップ１００において、差圧判定部４はコンプレッサ駆動判定部３からオフ信号が出力されたかどうかをチェックする。
コンプレッサ駆動判定部３からオン信号が出力されている間は、ステップ１００を繰り返し、コンプレッサ駆動判定部３からオフ信号が出力されるとステップ１０１へ進む。
ステップ１０１では、差圧判定部４がタイマ３０をスタートさせる。
【００１８】
それからステップ１０２において、コンプレッサ駆動判定部３からオン信号が出力されたかどうかをチェックする。
コンプレッサ駆動判定部３からオフ信号が出力されている間は、ステップ１０２を繰り返し、コンプレッサ駆動判定部３からオン信号が出力されるとステップ１０３へ進む。
ステップ１０３では、差圧判定部４はタイマ３０のカウントが所定時間Ｔｏを越えているかどうかをチェックする。
タイマ３０のカウントが所定時間Ｔｏ以下、すなわち、コンプレッサ駆動判定部３からオフ信号が出力されてからの経過時間が所定時間Ｔｏ以下の場合には、差圧判定部４が電動コンプレッサ２０に差圧が残存している旨の信号を制御部５へ送出して、ステップ１０４へ進む。
【００１９】
ステップ１０４では、差圧残存の信号を受けて、目標速度設定部６が目標回転速度をゼロ（０）に設定するとともに、ステップ１０５において、ファン駆動判定部７はブロワファン１１の駆動要のオン信号を出力する。
コンプレッサ駆動信号出力部８は、目標回転速度がゼロの場合、インバータ２３へ駆動信号を出力しない。これにより、電動コンプレッサ２０は実質的に起動されないまま、停止状態を継続する。
一方、ファン駆動信号出力部９は駆動信号を出力してブロワファン１１を駆動開始する。
電動コンプレッサ２０が停止した状態ではエバポレータ１２に新たな冷媒は供給されないが、電動コンプレッサ２０の停止後しばらくはエバポレータ１２の冷状態が続いているので、ブロワファン１１の駆動により車室内には冷風が供給される。
【００２０】
このあと、ステップ１０６において、差圧判定部４はタイマ３０のカウントが所定時間Ｔｏを越えているかどうかをチェックする。
タイマ３０のカウントが所定時間Ｔｏ以下の場合には、ステップ１０４へ戻る。
タイマ３０のカウントが所定時間Ｔｏを越えているときは、差圧判定部４が電動コンプレッサ２０に差圧が残存していない旨の信号を制御部５へ送出して、ステップ１０７へ進む。
ステップ１０７では、目標速度設定部６では、目標回転速度を通常制御値に設定する。
コンプレッサ駆動信号出力部８は目標速度設定部６の出力する目標回転速度に基づいて、駆動信号をインバータ２３へ出力するから、これにより、電動コンプレッサ２０は目標回転速度に追随するように再起動され、回転駆動される。
【００２１】
ステップ１０７と同時にステップ１０８で、ファン駆動判定部７は通常制御に基づいてブロワファン１１の駆動要否の信号を出力する。
ファン駆動信号出力部９は駆動要否の信号に基づいてブロワファン１１を駆動しあるいは停止状態を保持する。
このあと、ステップ１００へ戻る。
ステップ１０３のチェックでタイマ３０のカウントが所定時間Ｔｏを越えているときは、直接ステップ１０７へ進む。
【００２２】
上述の制御処理により、図４の（ａ）に示すように、時刻ｔ０にコンプレッサ駆動判定部３からオフ信号が出力されて前回電動コンプレッサ２０が停止したあと、所定時間Ｔｏ経過した時刻ｔ２より前の時刻ｔ１に、コンプレッサ駆動判定部３からオン信号が出力されたときには、目標回転速度は通常制御に基づく値ではなく、時刻ｔ１後もゼロを継続する。
そして、時刻ｔ２に至ってはじめて目標回転速度が通常制御に基づく値（通常制御値）に設定されて、電動コンプレッサ２０が駆動されることになる。
【００２３】
この間、図４の（ｂ）に示すように、電動コンプレッサ２０における差圧は、前回電動コンプレッサ２０が停止した時刻ｔ０から低下し始めて、所定時間Ｔｏを経て時刻ｔ２において通常起動可能な負荷レベルに相当する値となる。なお、時刻ｔ２で電動コンプレッサ２０が駆動されるため、このあとは図示のとおり差圧は増大していく。
【００２４】
また、時刻ｔ０から所定時間Ｔｏを経過した時刻ｔ２より後の時刻ｔ３に、コンプレッサ駆動判定部３からオン信号が出力されたときには、図５に示すように、目標回転速度は通常制御に基づく値に設定され、時刻ｔ３において直ちに電動コンプレッサ２０は駆動される。
【００２５】
本実施の形態では、空調制御部１における図３のフローチャートのステップ１０１、１０３、１０６の処理を実行する機能部分が発明における差圧判定手段を構成し、ステップ１０４、１０５、１０７、１０８の処理を実行する機能部分が制御手段を構成している。
【００２６】
実施の形態は以上のように構成され、冷媒を電動コンプレッサ２０で循環させて、冷媒と熱交換した空気をブロアファン１１で車室内に吹出す自動車用の空調装置において、
電動コンプレッサ２０の駆動／停止の要否を判定するコンプレッサ駆動判定部３が駆動を示すオン信号を出力したときに、電動コンプレッサ２０の吸入口２１ａと吐出口２１ｂの間に所定値を越える差圧があるときには、差圧が所定値以下になるまで電動コンプレッサ２０の駆動を遅延させるものとしたので、差圧に対抗して大きなトルクを得る大出力、大型のモータを必要とせず安定した再起動ができ、したがってまた、バッテリの消耗を来たしていわゆる燃費低下を招くということもない。
【００２７】
とくに、差圧の判定については、電動コンプレッサ２０の前回停止時からの経過時間が所定時間を越えたとき、差圧が上記所定値以下になったものと判定するので、電動コンプレッサ２０の吸入口２１ａと吐出口２１ｂのそれぞれにコスト増大させる圧力センサを設ける必要がなく、簡素で低コストが実現される。
また、電動コンプレッサ２０駆動の遅延は、具体的には電動コンプレッサのモータ２２の目標回転速度をゼロに設定することにより行うので、空調装置が本来備えている目標速度設定部６を利用できるので、この点でも簡素で低コストが実現される。
【００２８】
さらに、電動コンプレッサ２０の駆動を遅延させている間、ブロアファン１１を駆動させるので、電動コンプレッサ２０の停止直後で冷状態にあるエバポレータ１２を有効活用して、車室内には冷風を供給することができ、快適性が確保される。
【００２９】
なお、実施の形態では電動コンプレッサ２０のモータを三相交流モータとしてインバータで駆動するものとしたが、これに限定されず、本発明は、直流モータを使用する電動コンプレッサを備える空調装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施の形態における空調装置のブロック図である。
【図２】空調制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】空調制御部における制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】制御過程における目標回転速度および差圧の変化を示すタイムチャートである。
【図５】制御過程における目標回転速度の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
ＡＣ    空調装置
１    空調制御部
２    空調操作部
３    コンプレッサ駆動判定部
４    差圧判定部
５    制御部
６    目標速度設定部
７    ファン駆動判定部
８    コンプレッサ駆動信号出力部
９    ファン駆動信号出力部
１０    空気ダクト
１１    ブロワファン
１２    エバポレータ
１３    ヒータコア
２０    電動コンプレッサ
２１    圧縮機構部
２１ａ    吸入口
２１ｂ    吐出口
２２    モータ
２３    インバータ
２５    コンデンサ
３０    タイマ
【図１】
2010137613.tif 000003
【図２】
2010137613.tif 000004
【図３】
2010137613.tif 000005
【図４】
2010137613.tif 000006
【図５】
2010137613.tif 000007