(57)【要約】【課題】  可変容量コンプレッサの起動時に発生するコンプレッサ制御容量のアンダーシュートまたはオーバーシュートを低減できるコンプレッサ制御装置の提供を目的とする。【解決手段】  可変容量コンプレッサの起動時には、制御ＥＣＵが起動時制御として、外気温Ｔａｍに基づいて決定される制限制御信号値と、目標値ＴＥＯと第１検出値Ｔｅに基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して、可変容量コンプレッサ１１の流体吐出容量が小さくなる方の値をコンプレッサの制御信号値として出力する（Ｓ１５０）。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号値に応じて単位時間あたりに吐出する流体の容量を可変する可変容量型コンプレッサ（１１）と、
前記可変容量型コンプレッサ（１１）の流体吐出容量に応じて変化する第１検出値（Ｔｅ）を検出する第１検出手段（１６）と、
第２検出値（Ｔａｍ）を検出する第２検出手段（１８）と、
前記第１検出値（Ｔｅ）および前記第２検出値（Ｔａｍ）が入力され、前記第１検出値（Ｔｅ）と目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなるように前記制御信号値を出力する制御手段（１７）とを備え、
前記可変容量コンプレッサ（１１）の起動時には、前記制御手段（１７）が前記第１検出値（Ｔｅ）と、前記目標値（ＴＥＯ）と、前記第２検出値（Ｔａｍ）とに基づいて、前記可変容量コンプレッサ（１１）の吐出容量が０％より大きく１００％より小さい中間容量となるように前記制御信号値を算出、出力する起動時制御を行い、
前記可変容量コンプレッサ（１１）の起動時以外には、前記制御手段（１７）が前記目標値（ＴＥＯ）と前記第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算により、前記制御信号値を算出、出力する比例積分（ＰＩ）制御を行うことを特徴とするコンプレッサの制御装置。
【請求項２】
前記起動時に前記可変容量コンプレッサ（１１）の吐出する流体容量を大きくすると前記第１検出値（Ｔｅ）と前記目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなる場合には、前記第２検出値（Ｔａｍ）に基づいて決定される制限制御信号値と、前記目標値（ＴＥＯ）と前記第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して、前記可変容量コンプレッサ（１１）の流体吐出容量が小さくなる方の値を前記中間容量の制御信号値とするようになっていることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサの制御装置。
【請求項３】
前記可変容量コンプレッサ（１１）は、冷媒を蒸発させて車室内空間へ流れる空気を冷却する蒸発器（１４）への冷媒流量を変化させており、
前記第１検出値は前記蒸発器（１４）の温度（Ｔｅ）であり、
前記目標値は目標蒸発器温度（ＴＥＯ）であり、
前記第２検出値は、車室外の空気温度（Ｔａｍ）、前記蒸発器（１４）の温度（Ｔｅ）、前記冷媒の圧力値の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または２に記載のコンプレッサの制御装置。
【請求項４】
前記起動時に前記可変容量コンプレッサ（１１）の吐出する流体容量を小さくすると前記第１検出値（Ｔｅ）と前記目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなる場合には、前記第２検出値（Ｔａｍ）に基づいて決定される制限制御信号値と、前記目標値（ＴＥＯ）と前記第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して、前記可変容量コンプレッサ（１１）の流体吐出容量が大きくなる方の値を前記中間容量の制御信号値とするようになっていることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサの制御装置。
【請求項５】
前記起動時制御が所定時間継続して行われるようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のコンプレッサの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単位時間あたりに吐出する流体容量を可変できる可変容量コンプレッサの制御装置に関し、車両用空調装置の冷凍サイクルにおいて、冷媒を圧縮する可変容量コンプレッサに適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、可変容量コンプレッサの制御装置においては、ＰＩ（比例積分）制御によりコンプレッサの容量制御をする方法が広く知られている（以下一般例と称す）。このＰＩ制御（比例積分制御）は、目標蒸発器温度ＴＥＯと、蒸発器の実測温度Ｔｅと、これらの偏差の積分値とを基に前回の容量制御信号の出力値を補正して今回の出力値を決定し、コンプレッサの容量を制御している。
【０００３】
例えば車両用空調装置に冷凍サイクルでは、コンプレッサの容量制御（ＰＩ制御）により、コンプレッサが吐出する冷媒容量が変化する、言い換えると蒸発器へ流入する冷媒量が変化する。したがって、蒸発器の冷凍能力が変化するため、蒸発器の温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように制御できる。
【０００４】
また、可変容量コンプレッサの容量をトランスミッション信号またはパワーステアリング信号によって中間容量に制御する方法が特許文献１にて知られている。
【０００５】
これによると、パワーステアリング操作中や、オートマチック車でドランスミッションが接続されている場合などエンジンが過負荷状態の時にコンプレッサの吐出容量が中間容量に制御されるため、コンプレッサがエンジンに掛ける負荷を軽減することができる。
【特許文献１】実公平７−１５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、一般例の可変容量コンプレッサのＰＩ制御ではコンプレッサ起動時に、目標蒸発器温度ＴＥＯと蒸発器温度Ｔｅを比較してＴＥＯに対してＴｅが低ければコンプレッサを１００％容量に制御し、逆にＴｅがＴＥＯよりも高ければ０％容量から起動する。つまり、コンプレッサ起動時に目標蒸発器温度ＴＥＯと蒸発器温度Ｔｅの差が小さくても、計算上初回の制御信号出力値は１００％または０％容量の値となり、その後蒸発器温度Ｔｅの変化に応じて徐々に制御信号出力値を変化させて行く。
【０００７】
このため、特にＴＥＯとＴｅの差が小さい場合には、コンプレッサ容量が過剰となり、容量制御値により変化したＴｅが目標エバ温度ＴＥＯに対してオーバーシュートまたはアンダーシュートを起こし、大きく外れてしまうという問題がある。これにより、例えば蒸発器が車両用空調装置において、車室内へ流れる空気を冷却している場合には、最終的には車室内に吹出す空器温度に狂いが生じてしまう。
【０００８】
また、蒸発器温度Ｔｅは時間遅れを持って変化するため、コンプレッサ容量制御値が適切に算出されない状態が所定時間連続する場合もある。なお、特許文献１においてもコンプレッサ制御をＰＩ制御した場合には、同様に上記の問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、可変容量コンプレッサの起動時にＰＩ（比例積分）制御により発生するコンプレッサ容量制御のアンダーシュートまたはオーバーシュートの低減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、コンプレッサの制御装置において、制御信号値に応じて単位時間あたりに吐出する流体の容量を可変する可変容量型コンプレッサ（１１）と、可変容量型コンプレッサ（１１）の流体吐出容量に応じて変化する第１検出値（Ｔｅ）を検出する第１検出手段（１６）と、第２検出値（Ｔａｍ）を検出する第２検出手段（１８）と、第１検出値（Ｔｅ）および第２検出値（Ｔａｍ）が入力され、第１検出値（Ｔｅ）と目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなるように制御信号値を出力する制御手段（１７）とを備え、
可変容量コンプレッサ（１１）の起動時には、制御手段（１７）が第１検出値（Ｔｅ）と、目標値（ＴＥＯ）と、第２検出値（Ｔａｍ）とに基づいて、可変容量コンプレッサ（１１）の吐出容量が０％より大きく１００％より小さい中間容量となるように制御信号値を算出、出力する起動時制御を行い、
可変容量コンプレッサ（１１）の起動時以外には、制御手段（１７）が目標値（ＴＥＯ）と第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算により、制御信号値を算出、出力する比例積分（ＰＩ）制御を行うことを特徴としている。
【００１１】
これによると、可変容量コンプレッサ（１１）の起動時に制御手段（１７）が起動時制御を行って可変容量コンプレッサ（１１）の吐出容量が０％より大きく１００％より小さい中間容量となるように制御信号値を算出、出力する。このため、一般例のように起動時のコンプレッサ容量が１００％または０％から制御が始まる場合に比べて第１検出値（Ｔｅ）が目標値（ＴＥＯ）に対して起こす、アンダーシュートまたはオーバーシュートを軽減することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のコンプレッサの制御装置において、可変容量コンプレッサ（１１）の吐出する流体容量を大きくすると第１検出値（Ｔｅ）と目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなる場合には、第２検出値（Ｔａｍ）に基づいて決定される制限制御信号値と、目標値（ＴＥＯ）と第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して、可変容量コンプレッサ（１１）の流体吐出容量が小さくなる方の値を中間容量の制御信号値とするようになっていることを特徴としている。
【００１３】
ところで、一般例では可変容量コンプレッサ（１１）の吐出する流体容量を大きくすると第１検出値（Ｔｅ）と目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなる場合には、可変容量コンプレッサ（１１）の吐出容量を１００％として制御が始まる。
【００１４】
しかし、請求項２では、第２検出値（Ｔａｍ）に基づいて決定される制御信号値と、目標値（ＴＥＯ）と第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して小さい方の値を中間容量の制御信号値としている。これにより、具体的に中間容量の制御信号値を決定して、第１検出値（Ｔｅ）が目標値（ＴＥＯ）に対して起こす、アンダーシュートまたはオーバーシュートを軽減することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載のコンプレッサの制御装置において、可変容量コンプレッサ（１１）は、冷媒を蒸発させて車室内空間へ流れる空気を冷却する蒸発器（１４）への冷媒流量を変化させており、
第１検出値は蒸発器（１４）の温度（Ｔｅ）であり、目標値は目標蒸発器温度（ＴＥＯ）であり、第２検出値は車室外の空気温度（Ｔａｍ）、蒸発器（１４）の温度（Ｔｅ）、冷媒の圧力値の少なくとも１つとして、具体的に例えば蒸発器（１４）が車室内空間を冷房する車両用空調装置の冷凍サイクルの可変容量コンプレッサの吐出冷媒容量を制御してもよい。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のコンプレッサの制御装置において、起動時に可変容量コンプレッサ（１１）の吐出する流体容量を小さくすると第１検出値（Ｔｅ）と目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなる場合には、第２検出値（Ｔａｍ）に基づいて決定される制限制御信号値と、目標値（ＴＥＯ）と第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して、可変容量コンプレッサ（１１）の流体吐出容量が大きくなる方の値を中間容量の制御信号値とするようになっていることを特徴とする。
【００１７】
ところで、一般例では可変容量コンプレッサ（１１）の吐出する流体容量を小さくすると第１検出値（Ｔｅ）と目標値（ＴＥＯ）の偏差が小さくなる場合には、可変容量コンプレッサ（１１）の吐出容量を０％として制御が始まる。
【００１８】
しかし、請求項４では、第２検出値（Ｔａｍ）に基づいて決定される制御信号値と、目標値（ＴＥＯ）と第１検出値（Ｔｅ）に基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して大きい方の値を中間容量の制御信号値としている。これにより、具体的に中間容量の制御信号値を決定して、第１検出値（Ｔｅ）が目標値（ＴＥＯ）に対して起こす、アンダーシュートまたはオーバーシュートを軽減することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のコンプレッサの制御装置において、起動時制御を所定時間継続して行ってもよい。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明を車両用空調装置の冷凍サイクルにおけるコンプレッサ１１に適用した第１実施形態を示している。図１の冷凍サイクルは周知のものと同構成であり、コンプレッサ１１は気相冷媒を吸引圧縮して高圧状態にするものである。本実施形態では、コンプレッサ１１は、単位時間当たりの冷媒吐出容量を可変することができる可変容量コンプレッサ１１である。この可変容量コンプレッサ１１については後述する。
【００２２】
可変容量コンプレッサ１１から吐出された高圧冷媒は凝縮器１２に流入する。凝縮器１２は、冷媒の熱を外気に放熱させることにより冷媒を凝縮させている。凝縮して液相となった冷媒は減圧器１３へ流入する。減圧器１３は冷媒の通路面積を絞ることにより冷媒を減圧している。
【００２３】
減圧された冷媒は蒸発器１４へ流入し、車室内へ流れる空気から吸熱する。この時、冷媒は吸熱した熱により蒸発して気相状態となる。なお、送風機１５は車室内へ向けて空気を送風している。本実施形態では図示していないが、蒸発器１４の空気流れ下流には車室内への空気を暖めるヒータや、車室内への吹き出し温度を調節するためのエアミックスドア、吹出し口の切替装置などが配置されている。蒸発器１４から流出する気相冷媒は再び可変容量コンプレッサ１１へ吸引され、圧縮される。
【００２４】
ところで、可変容量コンプレッサ１１の吐出容量は、制御ＥＣＵ１７からの信号レベル（制御信号値）によって制御される。この制御ＥＣＵ１７には、蒸発器１４の温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ１６と外気の温度Ｔａｍを検出する外気温度センサ１８が入力される。
【００２５】
本実施形態の可変容量コンプレッサ１１は、外部可変容量型の公知のものであり、例えば斜板型圧縮機の場合には、吐出圧と吸入圧を利用して斜板室の圧力を制御することにより斜板の傾斜角度を可変してピストンのストローク、すなわちコンプレッサ吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。なお、この斜板室の圧力制御は制御ＥＣＵ１７がコンプレッサ１１の電磁機構へ送る制御電流値により調節される。
【００２６】
次に、上記構成において本実施形態の制御ＥＣＵ１７がコンプレッサ１１を起動する時の制御について説明すると、制御ＥＣＵ１７は、吹出し空気温度、外気温度Ｔａｍなどから蒸発器１４が発揮しなければならない冷凍能力を目標蒸発器温度ＴＥＯとして算出する。以下図２を使用してコンプレッサ１１起動時の制御について説明する。
【００２７】
まず、制御ＥＣＵ１７には外気温度Ｔａｍ、蒸発器温度Ｔｅが入力される（Ｓ１１０）。その後、制御ＥＣＵ１７は、目標蒸発器温度ＴＥＯ、蒸発器温度Ｔｅ、目標蒸発器温度ＴＥＯと蒸発器温度Ｔｅの偏差などに基づき、比例演算および積分演算を行ってＰＩ制御信号値を計算する。
【００２８】
さらに、予め与えられている図３の特性図、つまり外気温Ｔａｍに基づいてコンプレッサ１１の制限容量、より詳細にはコンプレッサ１１の制限容量に対応する制御信号値（制限制御信号値と称す）を決定する（Ｓ１２０）。外気温Ｔａｍによる制限容量の特性図は、図３に示すように、外気温がＴ２℃以上の時は容量１００％、Ｔ１以下の場合は容量Ａ％、Ｔ１からＴ２の間では外気温Ｔａｍに応じた中間容量となる。本実施形態では、Ｔ１は例えば１０℃、Ｔ２は例えば３０℃、Ａ％は例えば５０％である。制御ＥＣＵ１７の処理は、ＰＩ制御信号値と制限制御信号値の算出後Ｓ１３０へ進む。
【００２９】
Ｓ１３０では制御ＥＣＵ１７がコンプレッサ起動後、Ｓ秒以内か否かを判定する。Ｓ秒以内の場合は処理がＳ１５０へ進み、Ｓ秒より大きい場合には処理がＳ１４０へ進む。本実施形態では、Ｓ秒は例えば３０秒であるが、Ｓ秒間の制御ではなくコンプレッサ起動時の初回の容量制御値算出にのみ、起動時制御を行ってもよい。
【００３０】
Ｓ１５０では、Ｓ１２０で算出したＰＩ制御信号値と制限制御信号値を比較して小さい方を容量制御信号値としてコンプレッサ１１に出力する。一方、Ｓ１４０では比較を行わずにＰＩ制御信号値を容量制御信号値としてコンプレッサ１１に出力する。
【００３１】
次に、第１実施形態による作用効果を列挙すると、（１）コンプレッサ１１起動時に制御ＥＣＵ１７が起動時制御を行い、コンプレッサ１１の制御容量を中間容量の値とするため、蒸発器温度Ｔｅが目標温度ＴＥＯに対して起こす、アンダーシュートまたはオーバーシュートを軽減することができる。
【００３２】
ところで、従来例では可変容量コンプレッサ１１の吐出する流体容量が大きくなると蒸発器温度Ｔｅと目標値ＴＥＯの偏差が小さくなる場合には、蒸発器１４の初期温度Ｔｅｓと目標蒸発器温度ＴＥＯとの差（偏差）が小さい場合であっても可変容量コンプレッサ１１の吐出容量を１００％として制御が始まる（図４および図５参照）。
【００３３】
これにより、急激に蒸発器温度Ｔｅが変化し、目標温度ＴＥＯに対してアンダーシュートまたはオーバーシュートを起こしてしまう。つまり、目標温度ＴＥＯに対する偏差Ｅが大きくなってしまう。
【００３４】
しかし、本実施形態では外気温Ｔａｍに基づいて決定される制限制御信号値（図３）と、目標値ＴＥＯと蒸発器温度Ｔｅに基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して小さい方の値を中間容量の制御信号値としている（図２のＳ１５０）。図４に示すように、制御ＥＣＵ１７は所定時間Ｓ秒間、制御信号値を制限容量Ｆに応じた制限制御信号値としている。一般例のように起動時のコンプレッサ容量が１００％から制御が始まる場合に比べて蒸発器温度Ｔｅが目標値ＴＥＯに対して起こす、アンダーシュートまたはオーバーシュート（偏差Ｅ’）を小さくすることができる。
【００３５】
（２）コンプレッサ１１の起動後Ｓ秒間は制御ＥＣＵ１７が起動時制御を行い、目標値ＴＥＯと蒸発器温度Ｔｅに基づいた比例演算および積分演算で算出した比例積分制御値とを比較して小さい方の値を中間容量の制御信号値としている。このため、コンプレッサ１１の制御容量をより適切な値に制御することができ、図５のように蒸発器温度Ｔｅの目標値ＴＥＯに対するアンダーシュートまたはオーバーシュート（偏差Ｅ’）を小さくできる。
【００３６】
なお、アンダーシュートまたはオーバーシュート（偏差Ｅ’）が小さくなることにより、制御ＥＣＵ１７がより精密（正確）に車室内空間への吹出し温度を制御することができる。
【００３７】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、起動制御時の所定時間Ｓ秒を固定値とした例を示したが、この所定時間Ｓ秒を外気温度Ｔａｍまたは蒸発器温度Ｔｅの変数としてもよい。
【００３８】
また、上述の実施形態では、本発明をコンプレッサ１１の冷媒吐出容量が増加すると蒸発器温度Ｔｅが低下する蒸発器１４に適用した例を示したが、蒸発器１４に換えて冷媒吐出容量が増加するとＴｅに相当とする温度が上昇する、例えばヒータなどの温度制御にも本発明を適用できるのは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を車両用空調装置のコンプレッサに適用した第１実施形態の冷凍サイクルを示す模式図である。
【図２】第１実施形態の制御ＥＣＵのコンプレッサ起動時の制御を示す流れ図である。
【図３】図２のフローチャートの作動説明に供する制御特性図である。
【図４】第１実施形態および一般例のコンプレッサ起動後の制御容量の変化を示す図である。
【図５】第１実施形態および一般例のコンプレッサ起動後の蒸発器温度Ｔｅの変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１…可変容量型コンプレッサ、１４…蒸発器、
１６…蒸発器温度センサ（第１検出手段）、１７…制御ＥＣＵ（制御手段）、
１８…外気温度センサ（第２検出手段）、Ｔｅ…蒸発器温度（第１検出値）、
Ｔａｍ…外気温度（第２検出値）、ＴＥＯ…蒸発器目標温度（目標値）。
【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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