(57)【要約】【課題】ハイブリッドコンプレッサの制御において、アイドルストップ時にスムーズで安全にエンジン駆動からモータ駆動に移行する自動車用空調装置を提供するものである。【解決手段】フィードバック判定手段で検出回転数の変化を検出してエンジン駆動の終了を検出してモータのフィードバック制御を開始することによって、最適なタイミングでスムーズにモータ駆動に移行するものである。【選択図】  図１
2004291861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用エンジンと、バッテリによって駆動されるモータと、前記走行用エンジンと電磁クラッチを介して接続されて駆動されると共に前記モータによっても駆動可能なコンプレッサと、走行状態から車両が停止するのを検出して前記走行用エンジンを停止するアイドルストップ機能を有するエンジン制御装置と、操作パネルの情報やエバポレータの温度などから前記コンプレッサを制御するエアコン制御装置と、前記モータを駆動するモータ駆動装置を具備し、前記エンジン制御装置にアイドルストップを行う前にアイドルストップ準備指令を出力するアイドルアップ準備手段と、前記エアコン制御装置からのアイドルストップ許可指令によって前記走行用エンジンを停止させるアイドルストップ手段と、前記エアコン制御装置に前記アイドルストップ準備指令によって前記モータ駆動装置へ前記モータを駆動するようにモータ駆動指令を出力するとともに、前記モータ駆動装置からのモータ起動完了指令により前記電磁クラッチをオフにして前記走行用エンジンの駆動力を前記コンプレッサから切り離すクラッチ制御指令と前記エンジン制御装置へアイドルストップ許可指令を出力するモータ制御手段と、前記クラッチ制御指令により前記電磁クラッチをオフする電磁クラッチ制御手段と、前記モータ制御装置に前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記モータ駆動指令が入力されたのちに前記速度検出手段により正常にモータが回転したことを確認した時に前記エアコン制御装置へモータ起動完了指令を出力するとともに、前記モータ駆動指令により駆動信号発生手段に一定のパルス幅のパルス幅指令を出力して、フィードバック開始指令が出力されると目標回転速度と実際のモータの回転速度を比較して目標回転速度になるようにパルス幅を演算してパルス幅指令を出力するパルス幅演算手段と、前記モータ起動完了指令が出力された時の回転速度と現在の回転速度を比較して回転速度の変化が一定値より大きくなるか、前記モータ起動完了指令が出力されてから一定時間経過した時に、モータ回転速度が目標回転速度になるようにフィードバック制御を開始することを指示するフィードバック開始指令を出力するフィードバック判定手段と、前記パルス幅演算手段から出力されたパルス幅指令で指示されたパルス幅の駆動信号をモータに印可する駆動信号発生手段を設けたことを特徴とする自動車用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車用空調装置は、図５に示すような構造になっている。コンプレッサ５はハイブリッドコンプレッサといわれるもので、電磁クラッチ６とベルト７を介して走行用エンジン４にて駆動されるとともに、モータ８によっても駆動される構造になっている。
【０００３】
エンジン制御装置１ではアイドルストップ準備手段１１において車速や変速機、アクセルの状態などから車が停止しようとしているのを検出して、エアコン制御装置２にアイドルストップ準備指令２０を出力する。
【０００４】
エアコン制御装置２ではモータ制御手段１３において、アイドルストップ準備指令２０が入力されると、モータ駆動装置３にモータ駆動準備指令２２を出力する。
【０００５】
さらに１〜２秒経過した後にモータ駆動指令２３を出力するとともに、電磁クラッチ制御手段１２へ電磁クラッチ６をオフするクラッチ制御指令２４を出力して、電磁クラッチ制御手段１２において電磁クラッチ６をオフにして走行用エンジン４からコンプレッサ５を切り離す。
【０００６】
その後にエンジン制御装置１にアイドルストップ許可指令２１を出力する。エンジン制御装置１ではアイドルストップ許可指令２１が入力されるとアイドルストップ手段１０により走行用エンジン４へエンジン停止指令２８を出力してアイドルストップを行う。
【０００７】
モータ駆動装置３では、駆動信号発生手段１４においてパルス幅演算手段１５からのパルス幅指令２５にしたがってモータ８に駆動信号２７が出力される。印可する駆動信号２７のパルス幅を変更することにより、結果的にモータ８へ印可する電圧を変更している。
【０００８】
モータ８の回転速度はモータ８にかかる負荷と印可される電圧にて決定される。したがってパルス幅は同じでも負荷によってモータ８の回転速度は違ってくる。モータ８の回転速度を一定にしようとすれば、目標速度と回転速度を比較しながらパルス幅を変更する必要がある。
【０００９】
モータ回転速度検出手段１６では、ホール素子やフォトカプラなどで直接測定したり、モータの逆起電力から抽出したタイミング信号などから検出回転速度２６を演算して、パルス幅演算手段１５へ出力する。
【００１０】
パルス幅演算手段１５ではモータ駆動準備指令２２が入力されると、アイドル回転速度よりも早く回転しない程度のパルス幅指令２５を駆動信号発生手段１４に出力する。
【００１１】
この段階はコンプレッサ５は電磁クラッチ６を介して走行用エンジン４にて駆動されており、モータ８と両方で駆動されている状態である。
【００１２】
この段階でモータ８に高い電圧を印可すればモータ８が走行用エンジン４を駆動するような形になり、結果として大きなモータ電流が流れることになり、駆動信号発生手段１４やモータ８を破壊することになる。
【００１３】
モータ駆動指令２３が入力されると目標回転速度と実際の回転速度を比較して、実際の回転速度が低ければパルス幅を広くして電圧を高くして、実際の回転速度が高ければパルス幅を狭くして電圧を低くする。
【００１４】
この段階ではコンプレッサ５はモータ８が単独で駆動している。目標回転速度は固定の場合もあれば、エアコン制御装置２において熱負荷などから演算される場合もある。
【００１５】
このようにコンプレッサ５の制御では、走行用エンジン４で駆動している時にモータ８へ駆動信号を印可してから電磁クラッチ６を切り離すことでモータ８の立ち上がりトルクを軽減して、エンジン駆動からモータ駆動へ円滑な切換えを行う同期スタート制御が行われている（例えば特許文献１参照）。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００２−４７９６４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、モータ駆動に移行するためにモータ駆動準備指令２２を出力して、しばらく時間が経過した後にモータ駆動指令２３を出力するとともに、電磁クラッチ６をオフにする。
【００１８】
通常、エアコン制御装置２は室内に配置されて、モータ駆動装置３は大電流が流れて電磁波障害の原因にもなるためエンジンルームに配置されており、両者の間は多重通信で行われることが多い。煩雑なデータのやりとりは時間がかかって、スムーズなモータ駆動への移行が行われない。
【００１９】
またモータ駆動信号２３によって同時に電磁クラッチ６のオフとフィードバック制御の開始を行うことになってはいるが、実際には通信のタイムラグなどで電磁クラッチ６の切り離しとフィードバック制御開始のタイミングを合わせるのが非常に困難である。
【００２０】
もし、電磁クラッチ６が接続されたままでフィードバック制御が開始された場合は、一般的には目標回転速度は１５００ｒｐｍ程度でアイドル時のエンジン回転速度より高いため、増速しようとしてパルス幅を広くして印可電圧を高くする。
【００２１】
そうすれば走行用エンジン４が負荷となってしまいモータ８に過大電流が流れてモータ８やモータ制御装置３が破壊される。逆に電磁クラッチ６が切り離されてから遅れてフィードバック制御が開始されると、モータ６の回転速度が低下してしまって同期スタートの効果が少なくなって、モータ８および駆動信号発生手段１４に過大電流が流れてモータ８やモータ制御装置３が破壊されるという課題を有していた。
【００２２】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、スムーズにかつ安全にモータ駆動に移行する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【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は、走行用エンジンと、バッテリによって駆動されるモータと、前記走行用エンジンと電磁クラッチを介して接続されて駆動されると共に前記モータによっても駆動可能なコンプレッサと、走行状態から車両が停止するのを検出して前記走行用エンジンを停止するアイドルストップ機能を有するエンジン制御装置と、操作パネルの情報やエバポレータの温度などから前記コンプレッサを制御するエアコン制御装置と、前記モータを駆動するモータ駆動装置を具備した空調装置において、前記エンジン制御装置にアイドルストップを行う前にアイドルストップ準備指令を出力するアイドルアップ準備手段と、前記エアコン制御装置からのアイドルストップ許可指令によって前記走行用エンジンを停止させるアイドルストップ手段と、前記エアコン制御装置に前記アイドルストップ準備指令によって前記モータ駆動装置へ前記モータを駆動するようにモータ駆動指令を出力するとともに、前記モータ駆動装置からのモータ起動完了指令により前記電磁クラッチをオフにして前記走行用エンジンの駆動力を前記コンプレッサから切り離すクラッチ制御指令と前記エンジン制御装置へアイドルストップ許可指令を出力するモータ制御手段と、前記クラッチ制御指令により前記電磁クラッチをオフする電磁クラッチ制御手段と、前記モータ制御装置に前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記モータ駆動指令が入力されたのちに前記速度検出手段により正常にモータが回転したことを確認した時に前記エアコン制御装置へモータ起動完了指令を出力するとともに、前記モータ駆動指令により駆動信号発生手段に一定のパルス幅のパルス幅指令を出力して、フィードバック開始指令が出力されると目標回転速度と実際のモータの回転速度を比較して目標回転速度になるようにパルス幅を演算してパルス幅指令を出力するパルス幅演算手段と、前記モータ起動完了指令が出力された時の回転速度と現在の回転速度を比較して回転速度の変化が一定値より大きくなるか、前記モータ起動完了指令が出力されてから一定時間経過した時に、モータ回転速度が目標回転速度になるようにフィードバック制御を開始することを指示するフィードバック開始指令を出力するフィードバック判定手段と、前記パルス幅演算手段から出力されたパルス幅指令で指示されたパルス幅の駆動信号をモータに印可する駆動信号発生手段を設けたものである。
【００２４】
上記パルス幅演算手段によってモータの起動を判定してモータ起動完了指令を出力して電磁クラッチをオフすることによって、エンジンとモータの両方で駆動されている時間を短縮することができる。
【００２５】
さらに上記フィードバック判定手段によって、自動的に電磁クラッチによる走行用エンジンからの切り離された時の回転速度の変化を検出してフィードバック制御に移行することとなり、早すぎたり遅すぎたりすることなく最適なタイミングでエンジン駆動からモータ駆動に移行することが出来る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１の自動車用空調装置のシステム構成図である。図１において図５と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。図１において従来例の図５との相違点は、フィードバック判定手段１７が設けられて、モータ制御手段１３ａとパルス幅演算手段１５ａが変更になっている点である。
【００２８】
図２はアイドルストップを開始するまで制御のフローチャートである。まず最初のステップ１００でエンジン制御装置１からアイドルストップ準備指令２０が出力される。
【００２９】
それをうけてステップ１０１でエアコン制御装置２のモータ制御手段１３ａがモータ駆動指令２３ａを出力する。ステップ１０２ではモータ駆動装置３のパルス幅演算手段１５ａよりモータ起動完了指令２９が出力される。
【００３０】
ステップ１０３ではクラッチ制御手段１２にクラッチ制御指令２４を出力して電磁クラッチ６をオフにすると共に、アイドルストップ許可指令２１をエンジン制御装置１に出力する。
【００３１】
ステップ１０４ではアイドルストップ手段１０よりエンジン停止指令２８を出力して、走行用エンジン４を停止してアイドルストップを開始する。
【００３２】
図３はパルス幅演算手段１５ａの制御のフローチャートである。ステップ２００ではモータ駆動指令２３ａが入力されているかを判断している。入力されていないと、ステップ２０１に進んでモータ８を停止する。モータ駆動指令２３ａが入力されていれば、ステップ２０２に進む。
【００３３】
ステップ２０２ではすでにモータ起動完了指令２９が出力されているかを判断する。出力されていないとステップ２０３に進む。
【００３４】
ステップ２０３ではパルス幅＝４０％のパルス幅指令２５を駆動信号発生手段に出力する。このステップ２０３では電磁クラッチ６がオンの状態で、コンプレッサ５は走行用エンジン４にて駆動されている状態である。この時の回転速度は約５００回転／分（以下ｒｐｍ）である。このパルス幅４０％はこの回転状態で過負荷電流がモータに流れない程度のパルス幅である。
【００３５】
ステップ２０４ではモータ８が正常に回転しているかどうかを検出回転速度２６から判定する。モータ８が正常に回転していれば、ステップ２０５にてこの時の検出回転速度２６を移行回転速度として記憶する。
【００３６】
ステップ２０６でモータ起動完了指令２９を出力する。このモータ起動完了指令２９によって、電磁クラッチ６をオフにして走行用エンジン４を停止する。
【００３７】
パルス幅演算手段１５ａでは再びステップ２００の戻って、ステップ２０２から今度はステップ２０７に進む。ステップ２０７ではフィードバック判定手段１７より、フィードバック開始指令３０が出力されているかチェックする。
【００３８】
出力されていなと再びステップ２００に戻り、フィードバック開始指令３０が出力されるまでパルス幅４０％のままで待機する。フィードバック開始指令３０が出力されていれば、ステップ２０８に進んで目標回転速度を検出回転速度２６と比較する。
【００３９】
両者の差の絶対値が２０ｒｐｍ以下であれば何もしないでステップ２００に戻る。両者の差が２０ｒｐｍ以上であればステップ２０９にて目標回転速度と検出回転速度２６のどちらが大きいか判断する。
【００４０】
検出回転速度２６の方が大きければステップ２１０に進んでパルス幅を小さくして減速をして、目標回転速度の方が大きければステップ２１１に進んでパルス幅を大きくして増速を行う。
【００４１】
図４はフィードバック判定手段１７の制御のフローチャートである。ステップ３００ではモータ起動完了指令２９が出力されているかを判断している。出力されていなければステップ３０１に進んでフィードバック開始指令３０を「０」にする。
【００４２】
モータ起動完了指令２９が出力されていればステップ３０２に進んで、フィードバック開始指令３０がすでに「１」になっているかを判定する。すでに「１」であれば何もしない。「０」であればステップ３０３進んでフィードバック制御を開始してもいいかの判断を行う。
【００４３】
ステップ３０３ではモータ起動完了指令２９を出力した時の回転速度である移行回転速度と検出回転速度２６を比較する。ステップ３０３の段階ではパルス幅指令２５は４０％であり、モータ８には４０％のパルス幅の駆動信号２７が印可されている。
【００４４】
このパルス幅は通常の状態でモータ６の出力が大きすぎて走行用エンジン４を駆動するようなことのない程度のパルス幅であるが、逆に言えばモータ８単独ではアイドル回転速度、たとえば６００ｒｐｍを維持するのは難しいパルス幅である。
【００４５】
移行回転速度は電磁クラッチ６がオフになる直前のパルス幅指令２５が４０％の時の回転速度である。モータ起動完了指令２３ａが出力されて電磁クラッチ６がオフになってモータ８での単独駆動になれば、コンプレッサ５の検出回転速度２６は低下する。
【００４６】
ステップ３０３でこの差が１００ｒｐｍになったのを判定して、１００ｒｐｍ以上であれば電磁クラッチ６はオフになってコンプレッサ５はモータ６の単独駆動であると判断して、ステップ３０４にてフィードバック開始指令３０を「１」にする。
【００４７】
これによりパルス幅演算手段１５ａではフィードバック制御を開始して、ステップ２０７からステップ２１１にて目標回転数になるようにパルス幅を制御する。
【００４８】
移行回転速度と検出回転速度２６の差が１００ｒｐｍ以上でない場合はステップ３０５に進んで、モータ起動完了指令２９が出力されてから、１０秒経過しているか判定する。
【００４９】
１０秒以上経過していれば、ステップ３０５に進んでフィードバック開始指令３０を「１」にする。これは負荷の条件やアイドルストップに入る前のエンジン回転速度などでクラッチをオフにしても回転速度が変化しなかった場合の対策である。
【００５０】
そして、この実施の形態によればパルス幅演算手段１５ａで検出回転速度２６にてモータ６が正常に回転していることを判断してモータ起動完了指令２９を出力して電磁クラッチ６をオフにして走行用エンジン４を停止することにより、スムーズにアイドルストップを開始することができる。
【００５１】
さらに、フィードバック判定手段１７で検出回転数２６の変化を検出して電子クラッチ６がオフになってモータ単独運転になったことを検出してフィードバック制御を開始することにより、スムーズで安全にエンジン駆動からモータ駆動に移行することができる。
【００５２】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明は、モータの検出回転速度からモータ駆動が開始したのを判断してエンジン駆動を停止すると共に、検出回転速度の変化によってエンジン駆動が停止されたのを判断してモータのフィードバック制御を開始するもので、この構成によればエンジンとモータの両方で駆動されている時間を短縮することが出来るとともに、早すぎたり遅すぎたりすることなく最適なタイミングでエンジン駆動からモータ駆動に移行することができるため、アイドルストップ時にスムーズにかつ安全にモータ駆動に移行することができできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す自動車用空調装置のシステム構成図
【図２】本発明の実施形態を示すアイドルストップを開始するまでの制御のフローチャート
【図３】本発明の実施形態を示すパルス幅演算手段１５ａの制御のフローチャート
【図４】本発明の実施形態を示すフィードバック判定手段１７の制御のフローチャート
【図５】従来例の実施形態を示す自動車用空調装置のシステム構成図
【符号の説明】
１  エンジン制御装置
２  エアコン制御装置
３  モータ駆動装置
４  走行用エンジン
５  コンプレッサ
６  電磁クラッチ
７  ベルト
８  モータ
１０  アイドルストップ手段
１１  アイドルストップ準備手段
１２  電磁クラッチ制御手段
１３、１３ａ    モータ制御手段
１４  駆動信号発生手段
１５、１５ａ  パルス幅演算手段
１６  回転速度検出手段
１７  フィードバック判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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