(57)【要約】【課題】供給可能な電力量を考慮し、とくに、電力供給量に対し、ハイブリッド式圧縮機により消費される電力量が過剰となる場合は、電力を消費しない原動機駆動に切り換え、空調装置の能力低下や、空調装置以外の電力消費機器の機能阻害を回避できるようにした車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両駆動用の原動機と、電力供給により駆動する電動機と、原動機により駆動される第１圧縮機構および電動機により駆動される第２圧縮機構の二つの圧縮機構を有するハイブリッド式の圧縮機と、該圧縮機の動力源として前記原動機または電動機のいずれか一方を選択することが可能な圧縮機動力源選択手段を備え、車両駆動用原動機による圧縮機の駆動停止情報を受けた後、圧縮機動力源選択手段は、圧縮機の動力源として、電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量に応じて電動機を選択することを特徴とする車両用空調装置。【選択図】　図２
2004026077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の原動機と、電力供給により駆動する電動機と、前記原動機により駆動される第１圧縮機構および前記電動機により駆動される第２圧縮機構の二つの圧縮機構を有するハイブリッド式の圧縮機と、該圧縮機の動力源として前記原動機または電動機のいずれか一方を選択することが可能な圧縮機動力源選択手段を備えた車両用空調装置において、前記車両駆動用原動機による前記圧縮機の駆動停止情報を受けた後、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量に応じて前記電動機を選択することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
車両駆動用の原動機と、電力供給により駆動する電動機と、前記原動機のみにより駆動される第１圧縮機構および前記電動機のみにより駆動される第２圧縮機構の二つの圧縮機構を有するハイブリッド式の圧縮機と、該圧縮機の動力源として前記原動機または電動機のいずれか一方を選択することが可能な圧縮機動力源選択手段を備えた車両用空調装置において、前記車両駆動用原動機による前記圧縮機の駆動停止情報を受けた後、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量に応じて前記電動機を選択することを特徴とする、請求項１の車両用空調装置。
【請求項３】
前記電動機の消費電力量を検知する消費電力量検知手段、または、該電動機の消費電力量を推定する消費電力量推定手段、または、該電動機の消費電力に相関する信号を入力する消費電力信号入力手段を備え、予め設定された設定電力供給量に対し前記電動機の消費電力量が上回る場合には、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記原動機を選択することを特徴とする、請求項１または２の車両用空調装置。
【請求項４】
前記電動機への電力供給エネルギー量を検出する電力供給エネルギー量検出手段を備え、該手段により検出された前記電動機への電力供給エネルギー量が、予め設定した下限エネルギー量よりも小さい場合には、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記原動機を選択することを特徴とする、請求項１または２の車両用空調装置。
【請求項５】
前記電動機への電力供給源として蓄電手段を備え、前記電力供給エネルギー量検出手段は、前記蓄電手段の蓄電量、または、電圧を検出し、検出値が、予め設定した蓄電量、または、電圧よりも小さい場合には、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記原動機を選択することを特徴とする、請求項４の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両駆動用の原動機により駆動される第１圧縮機構と、電力供給により駆動する電動機により駆動される第２圧縮機構の二つの圧縮機構を有するハイブリッド式の圧縮機を備えた車両用空調装置に関し、とくに、空調装置とともに空調装置以外の電力消費機器への適切な電力供給を考慮した車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両空調装置の冷凍システムに設けられる圧縮機として、主として省動力化の点から、車両駆動用の原動機（内燃機関や電気自動車あるいはハイブリッド車における車両駆動用の電動機）により駆動力を得るとともに、内蔵された電動機によっても駆動力を得ることができるようにしたハイブリッド式の圧縮機が注目を集めつつある。
【０００３】
従来のハイブリッド式の圧縮機を備えた車両用空調装置においては、車両駆動用の原動機（たとえば、エンジン）と電動機の両方によって圧縮機を駆動可能である場合、エンジンが稼働している時はエンジンによって圧縮機を駆動、エンジンが停止している時は電動機によって圧縮機を駆動するようにしている（たとえば、特開平１０−２９１４１５号公報）。すなわち、エンジンの稼働／非稼働を圧縮機駆動源選択の律則としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような従来の技術では、圧縮機の駆動方法が、エンジンの稼働／非稼働により制限されているため、圧縮機の消費電力を考慮した駆動制御が行われていないことになる。そのため、とくに電力供給源からの電力供給量が低下した場合、空調装置の能力が低下したり、空調装置以外の電力消費機器の機能を阻害するおそれがあった。
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、供給可能な電力量を考慮した制御を行えるようにし、とくに、電力供給量に対し、ハイブリッド式圧縮機により消費される電力量が過剰となる場合は、電力を消費しない原動機駆動に切り換え、空調装置の能力低下や、空調装置以外の電力消費機器の機能阻害を回避できるようにした車両用空調装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置は、車両駆動用の原動機と、電力供給により駆動する電動機と、前記原動機により駆動される第１圧縮機構および前記電動機により駆動される第２圧縮機構の二つの圧縮機構を有するハイブリッド式の圧縮機と、該圧縮機の動力源として前記原動機または電動機のいずれか一方を選択することが可能な圧縮機動力源選択手段を備えた車両用空調装置において、前記車両駆動用原動機による前記圧縮機の駆動停止情報を受けた後、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量に応じて前記電動機を選択することを特徴とするものからなる。
【０００７】
すなわち、前述したような従来のハイブリッド式圧縮機を備えた車両用空調装置においては、車両駆動用原動機による圧縮機の駆動が停止された場合の圧縮機の動力源としては、無条件に電動機が選択されていたが、本発明においては、そのときに電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量に応じて圧縮機動力源が選択され、余裕がある場合には従来同様電動機が選択され、余裕がなく、電動機が選択されると空調装置の性能低下のおそれがあり、他の電力消費機器の機能障害を起こすおそれがある場合には、車両駆動用原動機による圧縮機の駆動指令が発せられて不具合の発生が回避されるようになっている。
【０００８】
この本発明に係る車両用空調装置としては、とくに、車両駆動用の原動機と、電力供給により駆動する電動機と、前記原動機のみにより駆動される第１圧縮機構および前記電動機のみにより駆動される第２圧縮機構の二つの圧縮機構を有するハイブリッド式の圧縮機と、該圧縮機の動力源として前記原動機または電動機のいずれか一方を選択することが可能な圧縮機動力源選択手段を備えた車両用空調装置において、前記車両駆動用原動機による前記圧縮機の駆動停止情報を受けた後、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量に応じて前記電動機を選択することを特徴とする構成とすることができる。
【０００９】
車両駆動用原動機による圧縮機の駆動は、次のような場合に選択される。たとえば、前記車両用空調装置が、前記電動機の消費電力量を検知する消費電力量検知手段、または、該電動機の消費電力量を推定する消費電力量推定手段、または、該電動機の消費電力に相関する信号を入力する消費電力信号入力手段を備え、予め設定された設定電力供給量に対し前記電動機の消費電力量が上回る場合には、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記原動機を選択するようにすることができる。
【００１０】
また、前記車両用空調装置が、前記電動機への電力供給エネルギー量を検出する電力供給エネルギー量検出手段を備え、該手段により検出された前記電動機への電力供給エネルギー量が、予め設定した下限エネルギー量よりも小さい場合には、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記原動機を選択するようにすることができる。
【００１１】
この場合、たとえば、前記電動機への電力供給源として蓄電手段を備え、前記電力供給エネルギー量検出手段は、前記蓄電手段の蓄電量、または、電圧を検出し、検出値が、予め設定した蓄電量、または、電圧よりも小さい場合には、前記圧縮機動力源選択手段は、前記圧縮機の動力源として、前記原動機を選択するようにすることができる。
【００１２】
なお本発明において、車両駆動用原動機としては、内燃機関などのエンジンは勿論のこと、電気自動車あるいはハイブリッド車における車両駆動用の電動機も含まれる。
【００１３】
上記のような本発明に係る車両用空調装置においては、ハイブリッド式圧縮機の駆動源選択について、車両駆動用原動機による圧縮機の駆動停止情報を受けて、そのときの電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量が考慮され、電動機へ供給可能な電力供給エネルギー量に余裕がある場合に、圧縮機の動力源として電動機が選択され、余裕がない場合には、車両駆動用原動機を選択する指令が発せられる。すなわち、ハイブリッド式圧縮機を電動機で駆動することによる省動力化を可能としつつ、その駆動源選択が電力供給量の面から好ましくないと判断される場合には、電動機駆動に代えて原動機駆動を選択する。したがって、圧縮機の消費動力および電力供給量を考慮した駆動制御を行うことができ、単に無条件に電動機を圧縮機の動力源として選択する場合の不具合、つまり、空調装置の能力が低下したり、空調装置以外の電力消費機器の機能を阻害したりする不具合の発生が回避される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施態様に係る車両用空調装置のシステム構成図を示している。冷凍システム１には、車両に搭載された車両駆動用の原動機としてのエンジン２および電力供給により駆動する電動機５（モータ）のいずれかを、あるいは両方を同時に動力源とするハイブリッド式圧縮機４が設けられており、エンジン２の駆動力は電磁クラッチ３を介して伝達される。ハイブリッド式圧縮機４は、エンジン２により駆動される第１圧縮機構および電動機５により駆動される第２圧縮機構の二つの圧縮機構を有しており、圧縮機動力源選択手段としての空調制御装置１５により、このハイブリッド式圧縮機４の動力源としてエンジン２または電動機５のいずれか一方を選択することが可能となっている。
【００１５】
ハイブリッド圧縮機４としては、特開２０００−５４９５６や特開２０００−１３０３２３に開示されているように、圧縮機の駆動軸が同一で、その同一の駆動軸が車両のエンジンまたは車両に搭載された駆動源（たとえば、発電と駆動を兼ねたモータ・ジェネレータ）および圧縮機に内蔵された電動機５の両駆動源により、選択的にあるいは同時に駆動されるものを使用できる。
【００１６】
また、ハイブリッド圧縮機４として、先に本出願人の一人により提案されているように（特願２００１−２８０６３０）、圧縮機の駆動軸が２つに分割され、一方の駆動軸が車両のエンジンまたは車両に搭載された駆動源のみにより、他方の駆動軸が圧縮機に内蔵された電動モータのみにより、選択的にあるいは同時に駆動されるものも使用できる。
【００１７】
さらに、ハイブリッド圧縮機４として、並設された２つの圧縮機からなり、一方の圧縮機が車両のエンジンまたは車両に搭載された駆動源により、他方の圧縮機が該圧縮機に内蔵された電動モータにより、選択的にあるいは同時に駆動されるものも使用できる。
【００１８】
上記のように２つの駆動源を持つハイブリッド圧縮機４により圧縮された高温高圧の冷媒が、凝縮器６により外気と熱交換して冷却され、凝縮し液化する。受液器７により気液が分離され、液冷媒が膨張弁８によって減圧される。減圧された低圧の冷媒は、蒸発器９に流入して、送風機１２により送風された空気と熱交換する。蒸発器９において蒸発し気化した冷媒は再びハイブリッド圧縮機４に吸入され圧縮される。
【００１９】
車室内空調を行う空気が通過する通風ダクト１３には、送風機１２、蒸発器９、エアミックスダンパ１０、ヒータコア１１が備えられている。通風ダクト１３の下流側には、ＤＥＦ、ＶＥＮＴ、ＦＯＯＴ等の各吹き出し口４１、４２、４３が設けられており、図示を省略した各ダンパにより所定の吹き出し口が選択されるようになっている。
【００２０】
空調制御のための各種センサとして、蒸発器９通過後の空気温度Ｔｅｖａを検知するための蒸発器出口空気温度センサ１４が備えられ、検知された信号は空調制御を行う空調制御装置１５へ入力される。さらに空調制御装置１５には、電力供給源としてのバッテリーの電圧Ｂｔ、上記電動機５の電力検出値としてのモータ電力検出値Ｗ、エンジン２のアイドルストップ状態検知信号ＩＳ、空調装置作動オン信号であるエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ（ＳＷ）信号ＡＣＳなどのの信号群１６がそれぞれ入力される。また出力信号として、電動モータ駆動信号１７と、クラッチ３のオン／オフを制御するクラッチ制御信号１８がそれぞれ出力される。
【００２１】
上記空調制御装置１５は、前述の如く、圧縮機動力源選択手段としても機能し、ハイブリッド圧縮機４を電動機５で駆動させる際は、クラッチ制御信号１８により、クラッチ３をオフしたうえで、電動機５の駆動信号１７をデューティ信号として与えることにより電動機５の駆動回転数を制御する。逆にエンジン２により圧縮機４を駆動させる場合は、電動機５の駆動信号１７の出力を停止し、クラッチ３をオンする。また、エンジン２と電動機５の両駆動源による同時駆動も可能である。
【００２２】
空調制御は、たとえば、蒸発器９通過後の空気温度Ｔｅｖａの制御を、電動機５による圧縮機駆動時は電動機５の回転数制御により行い、エンジン２による圧縮機駆動時はクラッチのオン／オフ制御、または圧縮機容量制御により行う。
【００２３】
上記のような車両用空調装置は、たとえば図２に示すようなフローに沿って制御される。図２に示す例においては、エアコンスイッチ信号がオン状態（Ａ／ＣＯＮ）であることを入力し、蒸発器出口空気温度Ｔｅｖａを検出する。次に、検出したＴｅｖａに基づき、クラッチ制御信号を出力し、ベルト駆動（エンジン駆動）またはその駆動停止を選択制御する。図示例では、たとえばＴｅｖａが４℃以上になるとベルト駆動を選択し、３℃以下になるとベルト駆動を停止するようになっている。
【００２４】
次に、アイドルストップ信号により、アイドルストップ（ＩＳ）状態に変化したか否かを判定し、アイドルストップ（ＩＳ）状態に変化したと判定された場合には、ベルト駆動を停止する。なお、ＩＳ状態に変化しない場合は、Ｔｅｖａ検出に戻り、上記制御を繰り返す。
【００２５】
ベルト駆動停止後、Ｔｅｖａを検出し、検出したＴｅｖａに基づき、前述と同様の温度値により、電動モータ駆動信号を出力し、電動モータ駆動または停止を制御する。次に、バッテリー電圧Ｂｔを検出し、予め設定したバッテリー電圧下限値Ｂｔ０よりもＢｔが小さい場合には、バッテリーに電動機５への電力供給の余裕がないので、エンジン駆動とすべくエンジン起動要求指令を発する。ＢｔがＢｔ０以上の場合、バッテリーから電動機５へ電力を供給できる状態であると判定し、電動モータ電力Ｗを検出し、これを予め設定したモータ電力制限値ＷＬと比較する。Ｗ＜ＷＬであれば、アイドルストップ状態から走行状態に変化したか否かを判定し、アイドルストップ状態のままであれば、Ｔｅｖａ検出に戻り電動モータの駆動制御を繰り返す。
【００２６】
上記Ｗの判定においてＷ≧ＷＬの場合、また、Ｗ＜ＷＬでかつアイドルストップ状態から走行状態に変化した場合は、エンジン起動要求を実行し、電動モータを停止、Ｔｅｖａを検出して、ベルト駆動制御の状態に移る。
【００２７】
このように、電動機５による駆動の条件が整えば、基本的には電動機駆動に移行するが、そのときの電力供給条件、本実施例ではとくにバッテリーの蓄電量（電圧Ｂｔ）と電動モータ電力Ｗとに応じて（予め設定した下限値未満や制限値以上とならないように）、電動機による駆動を続行するか、エンジン（原動機）による駆動に切り替えるかが決められる。つまり、電動機による駆動を行った場合に、空調装置の性能低下を引き起こしたり、空調装置以外の電力消費機器の機能障害を引き起こしたりするおそれがある時には、エンジン（原動機）による駆動に切り替えられ、これら不具合の発生が回避される。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置によれば、ハイブリッド式圧縮機の消費電力および該圧縮機への供給可能電力量を考慮した駆動制御を行うことができるので、電動機によるハイブリッド式圧縮機の駆動または車両駆動用原動機による駆動の切り替えをその時の条件に応じてより最適に行うことが可能となり、空調装置の能力が低下したり、空調装置以外の電力消費機器の機能が阻害されたりするおそれを確実に除去することができる。その結果、ハイブリッド式圧縮機を使用することの効果、とくに省動力化の効果を奏しつつ、それ効果を無理なく、つまり、他に問題を引き起こすことなく、得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る車両用空調装置のシステム構成図である。
【図２】図１の装置の制御の一例を示す制御フロー図である。
【符号の説明】
１　冷凍システム
２　エンジン（車両駆動用原動機）
３　クラッチ
４　ハイブリッド式圧縮機
５　電動機（電動モータ）
６　凝縮器
７　受液器
８　膨張弁
９　蒸発器
１０　エアミックスダンパ
１１　ヒータコア
１２　送風機
１３　通風ダクト
１４　蒸発器出口空気温度センサ
１５　空調制御装置
１６　信号群
１７　電動モータ駆動信号
１８　クラッチ制御信号
４１、４２、４３　吹き出し口
【図１】
2004026077.tif 000003
【図２】
2004026077.tif 000004