(57)【要約】【課題】エンジン駆動時におけるハイブリッドコンプレッサの起動トルクを低減可能なハイブリッドコンプレッサの制御装置を提供すること。【解決手段】エアコンＥＣＵ５１は、エンジンＥによりコンプレッサＣの圧縮機構１３を駆動する場合、モータドライバ５３によって電動モータ１２を起動させて圧縮機構１３の圧縮室２７内からの液冷媒の排出を行う。エアコンＥＣＵ５１は、電動モータ１２による圧縮室２７からの液冷媒の排出の後、クラッチドライバ５４によって電磁クラッチ１７を連結して、エンジンＥの動力を圧縮機構１３に伝達させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮室の容積変化によって冷媒ガスの圧縮を行う圧縮機構を備え、車両の走行駆動源たるエンジンと電動モータとを前記圧縮機構の駆動源とし、前記エンジンと前記圧縮機構との間での動力伝達は電磁クラッチを介して行われ、該電磁クラッチの遮断状態にて前記電動モータによる前記圧縮機構の駆動が可能なハイブリッドコンプレッサにおいて、
前記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記電磁クラッチを駆動するクラッチ駆動手段と、
前記エンジンにより前記圧縮機構を駆動する場合、前記モータ駆動手段によって前記電動モータを起動させて前記圧縮機構の前記圧縮室内から液冷媒を排出した後、前記クラッチ駆動手段によって前記電磁クラッチを連結して、前記エンジンの動力を前記圧縮機構に伝達させるエンジン駆動時制御手段を備えたハイブリッドコンプレッサの制御装置。
【請求項２】
前記クラッチ駆動手段は、電磁クラッチの連結力を、ハイブリッドコンプレッサの起動トルクの最大値に応じたトルクを伝達するのに必要な連結力よりも小さくする請求項１に記載のハイブリッドコンプレッサの制御装置。
【請求項３】
前記エンジン駆動時制御手段は、クラッチ駆動手段によって電磁クラッチを連結する前に、モータ駆動手段によって電動モータを停止させる請求項１又は２に記載のハイブリッドコンプレッサの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、アイドリングストップ車やハイブリッド車の空調装置に用いられ、エンジンの停止状態においても電動モータから駆動力を得て圧縮機構による冷媒圧縮が可能なハイブリッドコンプレッサに関し、特に該コンプレッサを制御するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハイブリッドコンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものが存在する。このハイブリッドコンプレッサは、車両の走行駆動源たるエンジンと電動モータとを圧縮機構の駆動源とする。圧縮機構とエンジンとの間での動力伝達は、電磁クラッチを介して行われる。該電磁クラッチは、冷房不要時や、電動モータによる圧縮機構の駆動時には遮断（非通電）状態とされる。
【０００３】
【特許文献１】
実開平６−８７６７８号公報のＣＤ−ＲＯＭ（第７−８頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記ハイブリッドコンプレッサは、各摺動部分の静摩擦や、圧縮機構の圧縮室内に液冷媒が溜まっていることでの液圧縮等を要因として、起動トルクが定常トルク（定常運転状態での駆動に必要なトルク）よりも大きくなる。電磁クラッチの連結力（結合力）つまり該電磁クラッチに投入する電流値は、ハイブリッドコンプレッサの起動トルクに応じたトルクを伝達可能とする大きさに設定されている。従って、エンジン駆動によるコンプレッサの定常運転時においては、電磁クラッチが余分な電力を消費することとなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、エンジン駆動時におけるハイブリッドコンプレッサの起動トルクを低減可能なハイブリッドコンプレッサの制御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】
上記目的を達成するために請求項１の発明の制御装置は、圧縮機構の駆動源たる電動モータを駆動するモータ駆動手段と、エンジンと圧縮機構との間の動力伝達経路上に配設された電磁クラッチを駆動するクラッチ駆動手段と、エンジン駆動時制御手段とを備えている。そして、エンジン駆動時制御手段は、エンジンによりハイブリッドコンプレッサ（圧縮機構）を駆動する場合には、次のような特徴的な制御を行う。
【０００７】
すなわち、前記エンジン駆動時制御手段は、モータ駆動手段によって電動モータを起動させて圧縮機構の圧縮室内からの液冷媒（一部又は全部）の排出を行う。そして、エンジン駆動時制御手段は、電動モータによる圧縮室からの液冷媒の排出の後、クラッチ駆動手段によって電磁クラッチを連結して、エンジンの動力を圧縮機構に伝達させる。このように、エンジンによる駆動の開始つまり電磁クラッチの連結の前に、電動モータの駆動によって圧縮機構の圧縮室内から液冷媒の少なくとも一部を排出することで、エンジン駆動時におけるハイブリッドコンプレッサの起動トルクは、前記液冷媒排出前と比較して低減されることとなる。
【０００８】
請求項２の発明は請求項１において、前記クラッチ駆動手段は、電磁クラッチの連結力を、ハイブリッドコンプレッサの起動トルクの最大値に応じたトルクを伝達するのに必要な連結力よりも小さくする。従って、電磁クラッチの電力消費量を低減することができる。つまり、請求項１の構成を採用することで、電磁クラッチは、ハイブリッドコンプレッサの起動トルクの最大値に応じたトルクよりも低いトルクを伝達できる連結力を発揮すればよいのである。
【０００９】
請求項３の発明は請求項１又は２において、前記エンジン駆動時制御手段は、クラッチ駆動手段によって電磁クラッチを連結する前に、モータ駆動手段によって電動モータを停止させる。従って、電磁クラッチの連結、つまりエンジンによる圧縮機構の駆動の開始は、最もトルクが必要なハイブリッドコンプレッサの停止状態からとなる。このような態様において請求項１又は２の発明を具体化して、エンジン駆動時におけるハイブリッドコンプレッサの起動トルクを低減することは、その効果を奏するのに特に有効となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
先ず、ハイブリッドコンプレッサの概要について説明する。
【００１１】
図１に示すように、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する冷媒圧縮用のハイブリッドコンプレッサ（以下単にコンプレッサとする）Ｃは、ハウジング１１内に、電動モータ１２及びスクロール型の圧縮機構１３が収容されてなるとともに、圧縮機構１３には車両の走行駆動源たるエンジンＥが作動連結されている。
【００１２】
前記コンプレッサＣは、電動モータ１２とエンジンＥとを駆動源とする。電動モータ１２は、例えば、エンジンＥの停止時において圧縮機構１３を駆動する場合に用いられる。コンプレッサＣは、電動モータ１２を備えることによって、エンジンＥの停止時においても冷媒圧縮が可能となり、本実施形態の空調装置はアイドリングストップ車やハイブリッド車に好適な態様であると言える。
【００１３】
次に、前記コンプレッサＣの構成について詳述する。
前記ハウジング１１内には回転軸１４が回転可能に支持されている。回転軸１４上には、電動モータ１２を構成するロータ１５が一体回転可能に固定されている。ハウジング１１内の内周面には、電動モータ１２を構成するステータ１６が、ロータ１５を取り囲むようにして固定配置されている。電動モータ１２は、ステータ１６への電力供給により、ロータ１５つまりは回転軸１４を回転させる。
【００１４】
前記コンプレッサＣとエンジンＥとの間の動力伝達経路上には、電磁クラッチ１７が配設されている。電磁クラッチ１７は、ハウジング１１の外側に回転可能に支持されるとともにエンジンＥからのベルト１８が巻き掛けられたロータ１９と、回転軸１４に固定されたハブ２０と、該ハブ２０に弾性部材２１を介して支持されたアーマチャ２２と、ハウジング１１に支持された電磁コイル２３とからなっている。
【００１５】
前記電磁クラッチ１７は、電流の投入により電磁コイル２３が励磁されると、その電磁力に基づく吸引力がアーマチャ２２に作用される。従って、アーマチャ２２が弾性部材２１の弾性力に抗して移動してロータ１９の端面に圧接し、電磁コイル２３へ投入された電流値に応じた力（圧接力）でロータ１９とアーマチャ２２とが連結（結合）される。この電磁クラッチ１７の連結状態では、エンジンＥから回転軸１４への動力伝達が可能となる。
【００１６】
この状態から、前記電磁コイル２３が非通電により消磁されると、アーマチャ２２に作用されていた電磁吸引力が消失する。従って、アーマチャ２２が弾性部材２１の弾性力によって移動してロータ１９の端面から離間し、両者１９，２２間の連結が解除される。この電磁クラッチ１７の遮断状態では、エンジンＥから回転軸１４への動力伝達は不可能となるし、電動モータ１２の動力がエンジンＥ側へ不必要に伝達されてしまうこともない。
【００１７】
前記圧縮機構１３は、ハウジング１１内に配設された固定スクロール部材２５と、回転軸１４が有する偏心軸１４ａに相対回転可能に支持された、可動スクロール部材２６とからなっている。固定スクロール部材２５と可動スクロール部材２６とは、渦巻壁２５ａ，２６ａを以って互いに噛み合わされているとともに、各渦巻壁２５ａ，２６ａの先端面が相手のスクロール部材２５，２６の基板２５ｂ，２６ｂに接合されている。従って、固定スクロール部材２５の渦巻壁２５ａ及び基板２５ｂ、可動スクロール部材２６の渦巻壁２６ａ及び基板２６ｂは、圧縮室２７を区画形成する。
【００１８】
そして、前記回転軸１４の回転に基づく、可動スクロール部材２６の固定スクロール部材２５に対する旋回により、両スクロール部材２５，２６間の圧縮室２７は、容積を減少しつつ中心側へ移動される。従って、ハウジング１１内に区画形成された吸入室２８を介して外周側の圧縮室２７に吸入された冷媒ガスは、所定の圧力にまで昇圧された後、中心側に移動した圧縮室２７から、ハウジング１１内に区画形成された吐出室２９へと吐出される。
【００１９】
次に、前記コンプレッサＣを制御するための制御装置について詳述する。
図１に示すように、前記コンプレッサＣの制御装置は、エアコンＥＣＵ５１と、該エアコンＥＣＵ５１に各種情報を提供する情報検知手段５２と、電動モータ１２を駆動するモータ駆動手段としてのモータドライバ５３と、電磁クラッチ１７を駆動するクラッチ駆動手段としてのクラッチドライバ５４とを備えている。
【００２０】
前記エアコンＥＣＵ５１は、コンピュータ類似の電子制御ユニットである。エアコンＥＣＵ５１は、エンジンＥを制御するコンピュータ類似の電子制御ユニットたるエンジンＥＣＵ６１に対して、通信可能に接続されている。情報検知手段５２は、エアコンスイッチや温度センサや温度設定器等、各種空調用情報を検知するための図示しないスイッチ・センサ類を備えている。
【００２１】
前記クラッチドライバ５４は、電磁クラッチ１７の連結力を、コンプレッサＣの起動トルクの最大値に応じたトルクを伝達するのに必要な連結力よりも小さくするよう、電磁コイル２３へ投入する電流値が設定されている。従って、例えば、圧縮機構１３の圧縮室２７内に液冷媒が多量に溜まっていること等に起因して起動トルクが最大値であるコンプレッサＣを、エンジンＥによって確実に起動させることは、電磁クラッチ１７の滑りの発生によって困難となる。
【００２２】
なお、前記「コンプレッサＣの起動トルク」とは、コンプレッサＣを構成する圧縮機構１３やその他の回転部分の停止状態からの起動に必要なトルクのことであり、その最大値は、車両用空調装置の構成や、該装置が適用される車両の構成及び使用環境等から導き出すことができる。
【００２３】
従来は、電磁クラッチの連結力を、コンプレッサの起動トルクの最大値に対応したトルクを伝達可能とするよう、電磁クラッチへの投入電流値が設定されていた。しかし、本実施形態においては、定常運転状態でのコンプレッサＣの駆動に必要な定常トルクを若干超える程度のトルク以下のみを伝達可能とするよう、電磁コイル２３への投入電流値が従来よりも低く設定されている。
【００２４】
さて、前記エアコンＥＣＵ５１は、情報検知手段５２からの空調用情報に基づくコンプレッサＣの稼働要求や、エンジンＥＣＵ６１から提供されるエンジン稼働情報に基づいて、モータドライバ５３及びクラッチドライバ５４に指令を与える。
【００２５】
つまり例えば、車両がアイドリングストップ状態（エンジンＥの停止状態）にある場合には、情報検知手段５２からの各種空調用情報に基づく圧縮機構１３の稼働要求に応じて、電磁クラッチ１７の遮断（電磁コイル２３の非通電）をクラッチドライバ５４に指令するとともに、電動モータ１２の稼働をモータドライバ５３に指令する。従って、圧縮機構１３は電動モータ１２によって駆動されることとなる。
【００２６】
また、車両が通常走行状態（エンジンＥの稼働状態）にある場合には、情報検知手段５２からの各種空調用情報に基づく圧縮機構１３の稼働要求に応じて、電磁クラッチ１７の連結をクラッチドライバ５４に指令するとともに、電動モータ１２の停止（ステータ１６の非通電）をモータドライバ５３に指令する。従って、圧縮機構１３はエンジンＥによって駆動されることとなる。
【００２７】
そして、エンジン駆動時制御手段としての前記エアコンＥＣＵ５１は、コンプレッサＣの圧縮機構１３をエンジンＥによって駆動する場合、予め記憶されたプログラムに従って、図２のフローチャートに示すような特徴的な制御を行う。
【００２８】
すなわち、前記エアコンＥＣＵ５１は、ステップ（以下Ｓとする）１０１においてエンジンＥが稼働（ＯＮ）状態にあるか否かを判断する。Ｓ１０１判定がＮＯつまりエンジンＥが稼働状態になければ、本制御を抜ける。Ｓ１０１判定がＹＥＳつまりエンジンＥが稼働状態にあるなら、Ｓ１０２において圧縮機構１３の稼働（Ａ／Ｃ・ＯＮ）が要求されているか否かが、情報検知手段５２からの各種空調用情報に基づいて判定される。Ｓ１０２判定がＮＯつまり圧縮機構１３の稼働が要求されていなければ、本制御を抜ける。
【００２９】
前記Ｓ１０２判定がＹＥＳつまり圧縮機構１３の稼働が要求されているなら、Ｓ１０３において電動モータ１２の起動（ＯＮ）がモータドライバ５３に指令される。従って、電動モータ１２が起動して圧縮機構１３が動作され、例えば、車両の長時間停止等によって圧縮室２７内に溜まっていた多量の液冷媒の少なくとも一部は、圧縮機構１３の動作によって外部に排出されることとなる。Ｓ１０４においては、電動モータ１２（圧縮機構１３）が起動してから所定時間Ｔｍが経過したか否かが監視される。なお、所定時間Ｔｍは、コンプレッサＣの起動トルクが、例えば、圧縮機構１３の圧縮室２７内に多量の液冷媒が溜まった状態での最大値から、電磁クラッチ１７で確実に対応（伝達）可能な値にまで低下されるのに必要な時間である。
【００３０】
前記Ｓ１０４判定がＹＥＳつまり電動モータ１２（圧縮機構１３）が所定時間Ｔｍ稼働した場合には、Ｓ１０５において電動モータ１２の停止（ＯＦＦ）がモータドライバ５３に指令される。そして、電動モータ１２が停止された後、Ｓ１０６において、遮断状態にある電磁クラッチ１７の連結（ＯＮ）がクラッチドライバ５４に指令される。従って、電磁クラッチ１７が連結され、エンジンＥの動力が圧縮機構１３に伝達されて、該エンジンＥによって圧縮機構１３が駆動されることとなる。
【００３１】
ここで、前述したように、前記クラッチドライバ５４は、電磁クラッチ１７の連結力を、コンプレッサＣの起動トルクの最大値に応じたトルクを伝達するのに必要な連結力よりも小さくしている。しかし、電動モータ１２によって圧縮室２７からの液冷媒の排出が行われたコンプレッサＣは、該圧縮室２７内に多量の液冷媒が溜まった状態の時と比較して起動トルクが小さくなる。従って、電磁クラッチ１７の連結力が小さくとも、言い換えれば、電磁クラッチ１７に投入される電流値が低くとも、停止状態にあるコンプレッサＣをエンジンＥによって確実に起動させることができる。
【００３２】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）エアコンＥＣＵ５１は、エンジンＥにより圧縮機構１３を駆動する場合、モータドライバ５３によって電動モータ１２を起動させて圧縮機構１３の圧縮室２７内からの液冷媒の排出を行う。従って、エンジン駆動時におけるコンプレッサＣの起動トルクを、前記液冷媒排出前よりも低減することが可能となる。
【００３３】
（２）クラッチドライバ５４は、電磁クラッチ１７の連結力を、コンプレッサＣの起動トルクの最大値に応じたトルクを伝達するのに必要な連結力よりも小さくする。従って、電磁クラッチ１７の電力消費量を低減することができる。つまり、エンジン駆動時におけるコンプレッサＣの起動トルクを低減可能な構成を採用することで、電磁クラッチ１７は、コンプレッサＣの起動トルクの最大値に応じたトルクよりも低いトルクを伝達できる連結力を発揮すればよいのである。
【００３４】
（３）エアコンＥＣＵ５１は、クラッチドライバ５４によって電磁クラッチ１７を連結する前に、モータドライバ５３によって電動モータ１２を停止させる。従って、電磁クラッチ１７の連結、つまりエンジンＥによる圧縮機構１３の駆動の開始は、最もトルクが必要なコンプレッサＣの停止状態からとなる。このような態様において、エンジン駆動時におけるコンプレッサＣの起動トルクを低減可能なことは、その効果を奏するのに特に有効となる。
【００３５】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
・上記実施形態においては、エンジンＥによる圧縮機構１３の駆動の前には、必ず電動モータ１２によって圧縮機構１３が駆動される構成であった。これを変更し、圧縮機構１３の圧縮室２７内に液冷媒が停留されているか否かを判定する液冷媒停留状態判定手段を設ける。そして、エンジン駆動時制御手段は、液冷媒停留状態判定手段が、所定量以上の液冷媒が圧縮室２７内に停留されていると判定した場合にのみ、エンジンＥによる駆動の前に電動モータ１２によって圧縮機構１３を駆動するようにする。すなわち、例えば、液冷媒停留状態判定手段は、車両の停止時間（車両の起動スイッチのオフからの経過時間）が所定時間を超えた場合に、次回の車両の起動時において、圧縮室２７内に所定量以上の液冷媒が停留されていると判断する。
【００３６】
・上記実施形態のＳ１０５及びＳ１０６を変更し、電磁クラッチ１７の連結の後に電動モータ１２を停止させるようにすること。この場合、電磁クラッチ１７の断接部分における、エンジンＥ側の回転部分（ロータ１９）と圧縮機構１３側の回転部分（ハブ２０）の回転速度を一致させた状態で電磁クラッチ１７の連結を行うと、オンショックの発生を防止することができる。すなわち、エアコンＥＣＵ５１は、エンジンＥの回転速度情報を、エンジンＥＣＵ６１等から入手する。エアコンＥＣＵ５１は、エンジン回転速度情報を参照しつつモータドライバ５３によって電動モータ１２の回転速度を調節し、電磁クラッチ１７におけるエンジンＥ側の回転部分と圧縮機構１３側の回転部分の回転速度を一致させる。
【００３７】
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）前記圧縮機構の圧縮室内に液冷媒が停留されているか否かを判定する液冷媒停留状態判定手段を備え、該エンジン駆動時制御手段は、液冷媒停留状態判定手段が、所定量以上の液冷媒が圧縮室内に停留されていると判定した場合に、モータ駆動手段によって電動モータを起動させて圧縮室内から液冷媒の少なくとも一部を排出した後、クラッチ駆動手段によって電磁クラッチを連結してエンジンの動力を圧縮機構に伝達させる請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサの制御装置。
【００３８】
（２）前記エンジン駆動時制御手段は、クラッチ駆動手段によって電磁クラッチを連結する前に、該電磁クラッチの断接部分を構成するエンジン側回転体と圧縮機構側回転体との回転速度が一致するようモータ駆動手段によって電動モータを駆動するとともに、該回転速度が一致した状態でクラッチ駆動手段によって電磁クラッチを連結する請求項１又は２に記載のハイブリッドコンプレッサの制御装置。
【００３９】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、エンジン駆動時におけるハイブリッドコンプレッサの起動トルクを低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンプレッサの断面図。
【図２】コンプレッサをエンジンによって駆動する場合の制御を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１２…電動モータ、１３…圧縮機構、１７…電磁クラッチ、２７…圧縮室、５１…エンジン駆動時制御手段としてのエアコンＥＣＵ、５３…モータ駆動手段としてのモータドライバ、５４…クラッチ駆動手段としてのクラッチドライバ、Ｃ…ハイブリッドコンプレッサ、Ｅ…エンジン。
【図１】
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【図２】
2004278316.tif 000004