(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルのコンプレッサ、前記コンプレッサを駆動可能な車両用原動機、前記コンプレッサを駆動可能な電動モータ、前記コンプレッサの駆動源を選択可能なコンプレッサ駆動制御手段、前記コンプレッサについて前記車両用原動機で駆動された時および前記電動モータで駆動された時の両方の場合におけるコンプレッサ動力を推定するコンプレッサ動力推定手段、前記コンプレッサ動力推定手段にて推定された、原動機で駆動された時のコンプレッサ動力推定値と電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値とを比較する手段、車両の稼働および推進に必要となる電力を車両および車両用空調装置に供給できる電力源装置、前記電力源装置において使用可能な制限電力量値を判断可能な制限電力量値判断手段を有し、前記コンプレッサ駆動制御手段が、前記コンプレッサ動力推定値比較手段による比較結果から、（ａ）車両用原動機が稼働されている場合、原動機で駆動された時のコンプレッサ動力推定値が電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値以上である時には、さらに電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値と前記制限電力量値とを比較して、電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値が前記制限電力量値以上である時にコンプレッサ駆動源として車両用原動機を選択し、電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値が前記制限電力量値よりも小さい時にコンプレッサ駆動源として電動モータを選択し、原動機で駆動された時のコンプレッサ動力推定値が電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値よりも小さい時には、コンプレッサ駆動源として車両用原動機を選択し、（ｂ）車両用原動機が停止されている場合、両駆動源ともコンプレッサ駆動源として選択せず、他の機器への悪影響がない予め定めた条件を満たす場合のみコンプレッサ駆動源を電動モータとすることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関し、とくに、車両用原動機と電動モータの２つの動力源を切り換えて駆動することができるハイブリッドコンプレッサを備えた車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、車両用空調装置のコンプレッサは車両用原動機（エンジン）によって駆動されているが、電動モータによっても駆動できるようにしたハイブリッドコンプレッサを備えたものが知られている（たとえば、特開平１０−２９１４１５号公報）。このように、車両用原動機と電動モータの両方によってコンプレッサを駆動可能である場合、特開平１０−２９１４１５号公報に記載されているように、車両用原動機が稼働している時には車両用原動機によりコンプレッサを駆動し、車両用原動機が停止している時には電動モータによりコンプレッサを駆動する方法が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような従来技術においては、コンプレッサの駆動方法を車両用原動機の稼働／非稼働によって切換制御しているため、必ずしもコンプレッサの消費動力を考慮した駆動制御が行われているとは言えない。そのため、車両用空調装置の消費動力が、必要以上に大きくなっている状況が発生していると考えられ、無駄な動力を消費していると考えられる。
【０００４】
そこで本発明の課題は、コンプレッサの駆動源をより適切に選択制御することにより、車両用空調装置の消費動力の低減をはかることにある。
【０００５】
【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、冷凍サイクルのコンプレッサ、前記コンプレッサを駆動可能な車両用原動機、前記コンプレッサを駆動可能な電動モータ、前記コンプレッサの駆動源を選択可能なコンプレッサ駆動制御手段、前記コンプレッサについて前記車両用原動機で駆動された時および前記電動モータで駆動された時の両方の場合におけるコンプレッサ動力を推定するコンプレッサ動力推定手段、前記コンプレッサ動力推定手段にて推定された、原動機で駆動された時のコンプレッサ動力推定値と電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値とを比較する手段、車両の稼働および推進に必要となる電力を車両および車両用空調装置に供給できる電力源装置、前記電力源装置において使用可能な制限電力量値を判断可能な制限電力量値判断手段を有し、前記コンプレッサ駆動制御手段が、前記コンプレッサ動力推定値比較手段による比較結果から、（ａ）車両用原動機が稼働されている場合、原動機で駆動された時のコンプレッサ動力推定値が電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値以上である時には、さらに電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値と前記制限電力量値とを比較して、電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値が前記制限電力量値以上である時にコンプレッサ駆動源として車両用原動機を選択し、電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値が前記制限電力量値よりも小さい時にコンプレッサ駆動源として電動モータを選択し、原動機で駆動された時のコンプレッサ動力推定値が電動モータで駆動された時のコンプレッサ動力推定値よりも小さい時には、コンプレッサ駆動源として車両用原動機を選択し、（ｂ）車両用原動機が停止されている場合、両駆動源ともコンプレッサ駆動源として選択せず、他の機器への悪影響がない予め定めた条件を満たす場合のみコンプレッサ駆動源を電動モータとすることを特徴とするものからなる。
【０００８】
この車両用空調装置においては、より具体的な制御形態として、前記コンプレッサ駆動制御手段は（ａ）車両用原動機が稼働されている場合、原動機駆動時のコンプレッサ動力推定値Ｗｅと電動モータ駆動時のコンプレッサ動力推定値Ｗｍの関係がＷｅ≧Ｗｍの時には、Ｗｍと前記制限電力量値Ｗｍｌの関係がＷｍ≧Ｗｍｌの時コンプレッサ駆動源を車両用原動機とし、Ｗｍ＜Ｗｍｌの時コンプレッサ駆動源を電動モータとし、Ｗｅ＜Ｗｍの時には、コンプレッサ駆動源を車両用原動機とし、（ｂ）車両用原動機が停止されている場合、他の機器への悪影響がない予め定めた条件を満たす場合のみコンプレッサ駆動源を電動モータとすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る車両用空調装置においては、原動機駆動時動力推定値と電動モータ駆動時動力推定値の動力比較を行い、とくに電動モータ駆動が選択された場合には、電力源装置の制限電力量との関係を比較して、その時の最適なコンプレッサ駆動方法が選択される。つまり、消費動力の面からその時の最適な駆動源が選択されるとともに、電動モータへ電力を供給する電力源装置における制限電力量も考慮され、電力の面からも不具合が生じないように制御される。したがって、車両用空調装置の総消費動力の低減と、該低減を目指す場合の電力源装置における使用可能電力量の制限からの不具合の発生防止との両方が制御に採り入れられ、両方の面からその時の最適な駆動源が選択される。その結果、電力を必要とする車両の他の機器に悪影響を及ぼすことなく、車両用空調装置の総消費動力が適切に低減される。
【００１１】
さらに、車両用空調装置の総消費動力の低減により、車両用原動機の燃料消費量を抑えることも可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１参考態様に係る車両用空調装置の概略機器系統図を示している。図１において、１は車両用空調装置全体を示しており、車室内に開口する通風ダクト２内の上流側には、内外気切替ダンパ３によって調節された外気導入口４、内気導入口５からの吸気を圧送する送風機６が設けられている。送風機６の下流側には、送風される空気を冷却する室内熱交換器としての蒸発器７が設けられており、その下流側には、エンジン冷却水が循環供給される温水ヒータ８が設けられている。温水ヒータ８の直下流側には、エアミックスダンパアクチュエータ９によって開度が調節されるエアミックスダンパ１０が配置されている。温度調節された空気は、ダンパ１１、１２、１３を備えた各吹出口１４、１５、１６を通して車室内に吹き出される。
【００１３】
１７は、各機器が冷媒配管を介して接続された冷媒回路を示しており、１８は可変容量型コンプレッサ（圧縮器）を示している。コンプレッサ１８で圧縮された冷媒は、凝縮器１９、受液器２０、膨張弁２１を介して蒸発器７に送られ、蒸発器７からの冷媒がコンプレッサ１８に吸入される。本参考態様では、コンプレッサ１８の吐出圧力あるいはそれに対応する圧力が圧力センサ２２によって検出される。吐出圧力は、たとえば凝縮器出口空気温度、凝縮器出口冷媒温度等から推定することも可能である。
【００１４】
コンプレッサ１８は、車両用原動機としてのエンジン２３の駆動力を用いて駆動され、その作動と吐出容量は、クラッチ２４とコンプレッサ内蔵の吸入圧力コントローラ（図示略）によって制御されるようになっている。容量制御信号とクラッチコントロール信号は、メインコントローラ２５から送られる。
【００１５】
一方、コンプレッサ１８は、電動モータ２６によっても駆動できるようになっており、コンプレッサ駆動源は、後述する制御によって、エンジン２３と電動モータ２６との間で選択的に切り換えられる。
【００１６】
エンジン２３によって駆動されるオルタネータ２７による発電された電力が電力源装置としてのバッテリ２８に蓄えられ、バッテリ２８から、電動モータ駆動回路２９を介して電動モータ２６にコンプレッサ駆動電力が供給される。このとき、バッテリ２８からの出力回路に設けられた電動モータ電圧・電流センサ３０による検知信号が、メインコントローラ２５に入力される。
【００１７】
メインコントローラ２５には、車内温度設定器３１から目標車内温度の設定信号が入力される。また、メインコントローラ２５からは、送風機電圧コントローラ３２に信号が送られて送風機６の電圧（回転数）が制御される。また、本参考態様では、蒸発器７の直下流側に、蒸発器出口空気温度を検知する蒸発器出口空気温度センサ３３が設けられており、検知信号がメインコントローラ２５に入力される。さらに本参考態様では、圧力センサ２２の信号、車室内温度センサ３４、日射センサ３５、外気温度センサ３６からの検知信号がそれぞれメインコントローラ２５に入力される。また、エンジンＥＣＵ３７から、エンジン回転数信号がメインコントローラ２５に入力される。
【００１８】
メインコントローラ２５においては、次のような制御が行われる。図２は、図１に示した第１参考態様に係る車両用空調装置１についての制御を示している。
【００１９】
車内温度設定器３１で設定された目標車内温度Ｔｒｓの信号、日射センサ３５によって検知された日射量ＲＡＤ、車室内温度センサ３４によって検知された車内温度ＴＲ、外気温度センサ３６によって検知された外気温度ＡＭＢの各信号から、目標吹出温度ＴＯｓが次式によって演算される。
ＴＯｓ＝Ｋｐ１（Ｔｒｓ−ＴＲ）＋ｆ（ＡＭＢ，ＲＡＤ，Ｔｒｓ）
Ｋｐ１は係数である。
【００２０】
演算された目標吹出温度ＴＯｓを用いて送風機電圧ＢＬＶが
ＢＬＶ＝ｆ（ＴＯｓ）
によって演算される。また、エアミックスダンパ開度ＡＭＤが、
ＡＭＤ＝ｆ（ＴＯｓ，ＴＷ，ＴＶ）
によって演算される。ＴＷは温水ヒータ８入口のエンジン冷却水温、ＴＶは蒸発器出口空気温度目標値である。演算されたＢＬＶ、ＡＭＤの各信号は、送風機電圧コントローラ３２、エアミックスダンパアクチュエータ９に送られる。
【００２１】
蒸発器出口空気温度目標値ＴＶは、外気温度ＡＭＢより、
ＴＶ＝ａ・ＡＭＢ＋ｂ
によって演算される。ａ、ｂは定数である。
【００２２】
圧縮機吸入圧力演算値、Ｐｓは、
Ｐｓ＝Ｐ＋Ｉn 
Ｐ＝Ｋｐ２・（ＴＶ−Ｔｅ）・・・比例項
Ｉn ＝Ｉn-1＋Ｋｐ２・Ｋｉ１・（ＴＶ−Ｔｅ）・・・積分項
によって演算される。ここでＴｅは、蒸発器出口空気温度センサ３３によって検知された蒸発器出口空気温度であり、Ｋｉ１、Ｋｐ２は係数である。演算されたＰｓの信号が、コンプレッサ１８に容量制御信号として送られる。
【００２３】
さて、本発明においては、車両用原動機（エンジン２３）を駆動源とする場合のコンプレッサ動力推定値Ｗｅと、電動モータ２６を駆動源とする場合のコンプレッサ動力推定値Ｗｍが演算される。
【００２４】
原動機駆動時のコンプレッサ動力推定値Ｗｅは、
Ｗｅ＝ｆ（Ｔｒｑ，Ｎｅ）
によって演算される。Ｔｒｑはコンプレッサトルク、Ｎｅはエンジン回転数である。このとき、Ｔｒｑは、次式により推定演算される。
Ｔｒｑ＝ｆ（ＢＬＶ、Ｔｉｎ、Ｐｓ、Ｐｄ）
ここで、Ｐｓは前述の圧縮機吸入圧力制御演算値、Ｐｄは圧縮機吐出圧力で圧力センサ２２によって検知される圧力またはそれに対応する圧力である。また、Ｔｉｎは、内外気切り替え情報に応じて下記の如く選択される。
外気導入の場合：Ｔｉｎ＝ｆ（ＡＭＢ）
内気循環の場合：Ｔｉｎ＝ｆ（ＴＲ）
【００２５】
一方、電動モータ駆動時のコンプレッサ動力推定値Ｗｍは、
Ｗｍ＝ｆ（Ｗｄ，η）
によって演算される。ηは電動モータ駆動効率であり、Ｗｄは、
Ｗｄ＝ｆ（Ｖｍ，Ｉｍ）
によって演算される。Ｖｍは、電力源装置（バッテリ２８）の電圧である。
【００２６】
Ｉｍは、
Ｉｍ＝ｆ（ＢＬＶ，Ｔｉｎ，Ｐｓ，Ｐｄ）
によって演算され、Ｔｉｎは内外気切り換え情報に応じて前記同様に選択される。
【００２７】
上記のように推定されたＷｅとＷｍが比較手段によって比較され、動力推定値が低い方のコンプレッサ駆動源が選択される。
【００２８】
すなわち、Ｗｅ≧Ｗｍの場合、原則として、電動モータ２６による駆動が選択され、Ｗｅ＜Ｗｍの場合、原則として、エンジン２３による駆動が選択される。
【００２９】
より具体的には、本参考態様では、次のようなコンプレッサ駆動制御が行われる。
まず、エンジン２３が稼働され、かつ、エアコンスイッチがオンとされている場合、Ｗｅ≧Ｗｍの時には、クラッチ２４をオフとしてコンプレッサ駆動源が電動モータ２６とされる。Ｗｅ＜Ｗｍの時には、クラッチがオンとされ、コンプレッサ駆動源がエンジン２３とされる。
【００３０】
エンジン２３が停止され、かつ、エアコンスイッチがオンとされている場合、Ｗｅ≧Ｗｍの時には、クラッチ２４をオフとしてコンプレッサ駆動源が電動モータ２６とされる。Ｗｅ＜Ｗｍの時には、クラッチがオフとされる。このＷｅ＜Ｗｍの時、原則としてコンプレッサ１８は駆動しないが、バッテリ２８の余力および他の機器への悪影響がないことを条件に、電動モータ２６によってコンプレッサ１８を駆動してもよい。つまり、条件付きで駆動とする。
【００３１】
エアコンスイッチがオフとされている場合には、ＷｅとＷｍの大小関係にかかわらず、クラッチ２４をオフとし、電動モータ２６による駆動も行われない。
【００３２】
このように、コンプレッサ駆動に要する消費動力がトータル的に考慮され、従来のように単にエンジン稼働／非稼働によって駆動源を選択するのではなく、消費動力の面からその時の最適な駆動源が適切に選択される。したがって、車両用空調装置の総消費動力が、より小さく抑えられることになる。
【００３３】
図３、図４は、本発明の第２実施態様に係る車両用空調装置の概略機器系統と制御とを示している。本実施態様においては、前記第１参考態様に比べ、メインコントローラ２５内において電力源装置としてのバッテリ２８の制限電力量値を考慮して制御する以外については、第１参考態様と同じである。したがって、異なる部分についてのみ説明する。
【００３４】
メインコントローラ２５内におけるコンプレッサ駆動制御手段は、バッテリ２８において他の機器との関係により空調装置に使用可能な制限電力量Ｗｍｌが判断される。まず、エンジン２３が稼働され、かつ、エアコンスイッチがオンとされている場合、Ｗｅ≧Ｗｍの時には、Ｗｍ≧Ｗｍｌの時クラッチ２４がオンとされてコンプレッサ駆動源がエンジン２３とされ、Ｗｍ＜Ｗｍｌの時クラッチ２４がオフとされてコンプレッサ駆動源が電動モータ２６とされる。また、Ｗｅ＜Ｗｍの時には、クラッチがオンとされ、コンプレッサ駆動源がエンジン２３とされる。
【００３５】
エンジン２３が停止され、かつ、エアコンスイッチがオンとされている場合、Ｗｅ≧Ｗｍの時には、Ｗｍ≧Ｗｍｌの時原則としてコンプレッサ１８は駆動せずクラッチ２４もオフとされるが、前記同様条件付きで電動モータ２６によって駆動することができ、Ｗｍ＜Ｗｍｌの時クラッチオフとして電動モータ２６によってコンプレッサ１８を駆動する。Ｗｅ＜Ｗｍの時には、原則としてコンプレッサ１８は駆動せずクラッチオフとされるが、前記同様、条件付きで電動モータ２６によってコンプレッサ１８を駆動することができる。
【００３６】
エアコンスイッチがオフとされている場合には、ＷｅとＷｍの大小関係にかかわらず、クラッチ２４をオフとし、電動モータ２６による駆動も行われない。
【００３７】
このように、第２実施態様においては、電力源装置（バッテリ２８）において使用可能な制限電力量値Ｗｍｌまで考慮され、その時の最適なコンプレッサ駆動源がより適切に選択されることになる。したがって、車両用空調装置の総消費動力が、他の電力使用機器へ悪影響を及ぼすことなく、小さく抑えられることになる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用空調装置によれば、従来の単なる車両用原動機の稼働／非稼働に応じてコンプレッサ駆動源を切り換えていた場合に比べ、コンプレッサ駆動に要する消費動力がより小さくなるように制御でき、無駄な動力消費を抑えて、車両用空調装置の総消費動力を小さく抑えることが可能になる。また、この制御によって、車両エンジンの燃料消費量を小さく抑えることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考態様に係る車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】  図１の装置の制御ブロック図である。
【図３】  本発明の第２実施態様に係る車両用空調装置の全体構成図である。
【図４】  図３の装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１  車両用空調装置
２  通風ダクト
３  内外気切替ダンパ
４  外気導入口
６  送風機
７  蒸発器
８  温水ヒータ
９  エアミックスダンパアクチュエータ
１０  エアミックスダンパ
１７  冷媒回路
１８  可変容量型コンプレッサ
１９  凝縮器
２０  受液器
２１  膨張弁
２２  圧力センサ
２３  エンジン
２４  クラッチ
２５  メインコントローラ
２６  電動モータ
２７  オルタネータ
２８  電力源装置としてのバッテリ
２９  電動モータ駆動回路
３０  電動モータ電圧電流センサ
３１  車内温度設定器
３２  送風機電圧コントローラ
３３  蒸発器出口空気温度センサ
３４  車室内温度センサ
３５  日射センサ
３６  外気温度センサ
３７  エンジンＥＣＵ
【図１】
0004669640.tif 000002
【図２】
0004669640.tif 000003
【図３】
0004669640.tif 000004
【図４】
0004669640.tif 000005