(57)【要約】【課題】冷媒流量センサを用いることなく、精度の高い圧縮機のトルクまたは動力推定を可能にする。【解決手段】吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器を備えた冷凍サイクルにおいて、圧縮機のトルクまたは動力を、冷媒流量の検知量または推定値、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、吸入冷媒圧力の検知量または推定値および圧縮機回転数に基づいて算出する圧縮機出力算出装置、およびそれを用いた制御装置。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器を備えた冷凍サイクルにおける圧縮機出力算出装置であって、圧縮機のトルクまたは動力を、冷媒流量の検知量または推定値、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、吸入冷媒圧力の検知量または推定値および圧縮機回転数に基づいて算出することを特徴とする圧縮機出力算出装置。
【請求項２】
さらに、蒸発器における冷媒側冷房能力の推定値を算出する冷房能力推定手段と、蒸発器入口と出口における冷媒の比エンタルピーの差である蒸発器エンタルピー差の推定値を算出する蒸発器エンタルピー差推定手段を有し、前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値と前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値から冷媒流量の推定値を算出する、請求項１の圧縮機出力算出装置。
【請求項３】
前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、吐出冷媒圧力の検知量または推定値または吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出する、請求項２の圧縮機出力算出装置。
【請求項４】
前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力の差圧の検知量または推定値または該差圧に相関のある物理量をもとに算出する、請求項２の圧縮機出力算出装置。
【請求項５】
前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、減圧機構通過前の冷媒温度と蒸発器通過直後の空気温度をもとに算出する、請求項２の圧縮機出力算出装置。
【請求項６】
前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、減圧機構通過前の冷媒温度と、吐出冷媒圧力の検知量または推定値と、吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出する、請求項２の圧縮機出力算出装置。
【請求項７】
前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、少なくとも蒸発器への送風量に相関のある物理量と蒸発器通過直後の空気温度をもとに算出する、請求項２の圧縮機出力算出装置。
【請求項８】
前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、または、吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出する、請求項７の圧縮機出力算出装置。
【請求項９】
前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力の差圧の検知量または推定値または該差圧に相関のある物理量をもとに算出する、請求項７の圧縮機出力算出装置。
【請求項１０】
前記差圧に相関のある物理量が、圧縮機の容量制御信号である、請求項４または９の圧縮機出力算出装置。
【請求項１１】
前記吸入冷媒圧力を、蒸発器通過直後の空気温度である蒸発器出口空気温度の検知量、または、冷媒流量の検知量または推定値をもとに算出する、請求項１または２の圧縮機出力算出装置。
【請求項１２】
前記吐出冷媒圧力を、容量制御信号をもとに算出される、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力の差圧の推定値、および、吸入冷媒圧力の検知量または推定値を加算することにより算出する、請求項１〜１１のいずれかに記載の圧縮機出力算出装置。
【請求項１３】
現在の圧縮機トルクを推定し、その推定値が予め定めた設定値となるように圧縮機の吐出容量を制御する、請求項１〜１２のいずれかに記載の圧縮機出力算出装置。
【請求項１４】
前記冷凍サイクルが、車両用空調装置に組み込まれた冷凍サイクルである、請求項１〜１３のいずれかに記載の圧縮機出力算出装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の圧縮機出力算出装置における前記圧縮機のトルクまたは動力の算出に、圧縮機回転数に代えて、圧縮機の駆動源となるエンジンの回転数を用いる、圧縮機出力算出装置を用いた制御装置。
【請求項１６】
算出した圧縮機トルク推定値をもとに、エンジンの目標出力トルクを算出し、それに基づいてエンジン制御を行うことを特徴とする、請求項１４または１５の制御装置。
【請求項１７】
算出した圧縮機トルク推定値をエンジンＥＣＵに出力する、請求項１４〜１６のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１８】
圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器を備えた冷凍サイクルにおける圧縮機出力算出装置であって、蒸発器における冷媒側冷房能力の推定値を算出する冷房能力推定手段と、蒸発器入口と出口における冷媒の比エンタルピーの差である蒸発器エンタルピー差の推定値を算出する蒸発器エンタルピー差推定手段を有し、前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値と前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値から冷媒流量の推定値を算出するとともに、圧縮機のトルクまたは動力を、前記冷媒流量の推定値、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、吸入冷媒圧力の検知量または推定値および圧縮機回転数に基づいて算出することを特徴とする圧縮機出力算出装置。
【請求項１９】
前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、吐出冷媒圧力の検知量または推定値または吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出する、請求項１８の圧縮機出力算出装置。
【請求項２０】
前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、減圧機構通過前の冷媒温度と蒸発器通過直後の空気温度をもとに算出する、請求項１８の圧縮機出力算出装置。
【請求項２１】
前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、減圧機構通過前の冷媒温度と、吐出冷媒圧力の検知量または推定値と、吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出する、請求項１８の圧縮機出力算出装置。
【請求項２２】
前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、少なくとも蒸発器への送風量に相関のある物理量と蒸発器通過直後の空気温度をもとに算出する、請求項１８の圧縮機出力算出装置。
【請求項２３】
前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、または、吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出する、請求項２２の圧縮機出力算出装置。
【請求項２４】
前記吸入冷媒圧力を、蒸発器通過直後の空気温度である蒸発器出口空気温度の検知量、または、冷媒流量の検知量または推定値をもとに算出する、請求項１８の圧縮機出力算出装置。
【請求項２５】
現在の圧縮機トルクを推定し、その推定値が予め定めた設定値となるように圧縮機の吐出容量を制御する、請求項１８〜２４のいずれかに記載の圧縮機出力算出装置。
【請求項２６】
前記冷凍サイクルが、車両用空調装置に組み込まれた冷凍サイクルである、請求項１８〜２５のいずれかに記載の圧縮機出力算出装置。
【請求項２７】
請求項１８〜２６のいずれかに記載の圧縮機出力算出装置における前記圧縮機のトルクまたは動力の算出に、圧縮機回転数に代えて、圧縮機の駆動源となるエンジンの回転数を用いる、圧縮機出力算出装置を用いた制御装置。
【請求項２８】
算出した圧縮機トルク推定値をもとに、エンジンの目標出力トルクを算出し、それに基づいてエンジン制御を行うことを特徴とする、請求項２６または２７の制御装置。
【請求項２９】
算出した圧縮機トルク推定値をエンジンＥＣＵに出力する、請求項２６〜２８のいずれかに記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルにおける圧縮機出力算出装置およびそれを用いた制御装置に関し、とくに車両用空調装置に組み込まれた冷凍サイクルにおける圧縮機のトルクまたは動力を適切に算出することができる圧縮機出力算出装置およびそれを用いた制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷媒の圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器を備えた冷凍サイクルにおける圧縮機のトルクを求めるに際し、例えば特許文献１においては、圧縮機の吐出圧力をもとにトルクを演算している。また、例えば特許文献２においては、高圧側冷媒圧力と低圧側冷媒圧力と冷媒流量をもとに、圧縮機のトルクを演算している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１のような方式では、実際のトルクは吐出圧力のみならず、吸入圧力および冷媒流量により変化するので、吐出圧力のみによる推定では推定精度に問題があった。推定精度を高めるために、冷媒流量や吸入圧力を検知するには、センサーを追加することとなり、コストの増大が問題となる。
【０００４】
また、特許文献２における圧縮機のトルク演算は、次のような根拠に基づいている。すなわち、圧縮機のトルクＴｒは次式により算出できる。
Ｔｒ＝ｋ・Ｐｓ｛（Ｐｄ／Ｐｓ）ｍ  −１｝Ｖｃ
Ｔｒ：圧縮機トルク［ｋｇ−ｍ］、Ｐｄ：吐出圧力、Ｐｓ：吸入圧力、ｋ，ｍ：定数、Ｖｃ：圧縮機吐出量［ｃｃ］である。ここでＶｃは次式で算出可能である。
Ｖｃ＝Ｇｒ／（Ｎｃ・Ｆ）
ここで、Ｇｒ：冷媒流量［ｋｇ／ｈ］、Ｎｃ：圧縮機回転数［ｒｐｍ］  、  Ｆ：体積重量［ｋｇ／ｃｍ３］である。さらに体積重量Ｆは、Ｐｓに相関が高いためＴｒは次式で算出できる。
Ｔｒ＝ｋ・Ｐｓ｛（Ｐｄ／Ｐｓ）ｍ  −１｝Ｇｒ／（Ｎｃ・Ｐｓ・ｔ）
ここで、ｔは定数である。
よって、トルクを計算するためには、ＰｄとＰｓと冷媒流量Ｇｒと圧縮機の回転数Ｎｃを検知または推定する必要がある。
【０００５】
しかしながら、このような方法により圧縮機のトルクを求めようとすると、冷媒の流量を検知する必要があり、冷媒流量を検知するには、流量を制御可能な可変容量圧縮機を用いるか、流量センサを設置する必要があり、とくに後者の場合には冷媒流路に圧力損失を生じてしまうという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４７８２８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１７４６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、とくに、圧縮機トルクに相関の高い冷媒流量を検知する冷媒流量センサを用いることなく、精度の高い圧縮機のトルクまたは動力推定を可能にすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機出力算出装置は、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器を備えた冷凍サイクルにおける圧縮機出力算出装置であって、圧縮機のトルクまたは動力を、冷媒流量の検知量または推定値、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、吸入冷媒圧力の検知量または推定値および圧縮機回転数に基づいて算出することを特徴とするものからなる。
【０００９】
そして、とくにこの圧縮機出力算出装置においては、さらに、蒸発器における冷媒側冷房能力の推定値を算出する冷房能力推定手段と、蒸発器入口と出口における冷媒の比エンタルピーの差である蒸発器エンタルピー差の推定値を算出する蒸発器エンタルピー差推定手段を有し、前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値と前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値から冷媒流量の推定値を算出する構成とすることができる。
【００１０】
また、本発明は、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機ではなく、通常の圧縮機を備えた冷凍サイクルに対しても適用できる。すなわち、本発明に係る圧縮機出力算出装置は、圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器を備えた冷凍サイクルにおける圧縮機出力算出装置であって、蒸発器における冷媒側冷房能力の推定値を算出する冷房能力推定手段と、蒸発器入口と出口における冷媒の比エンタルピーの差である蒸発器エンタルピー差の推定値を算出する蒸発器エンタルピー差推定手段を有し、前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値と前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値から冷媒流量の推定値を算出するとともに、圧縮機のトルクまたは動力を、前記冷媒流量の推定値、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、吸入冷媒圧力の検知量または推定値および圧縮機回転数に基づいて算出することを特徴とするものからなる。
【００１１】
上記のような本発明に係る圧縮機出力算出装置においては、前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、吐出冷媒圧力の検知量または推定値または吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出することができる。
【００１２】
また、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機を使用する場合には、前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力の差圧の検知量または推定値または該差圧に相関のある物理量をもとに算出することができる。
【００１３】
また、前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、減圧機構通過前の冷媒温度と蒸発器通過直後の空気温度をもとに算出することもできる。また、前記蒸発器エンタルピー差推定手段による蒸発器エンタルピー差の推定値を、減圧機構通過前の冷媒温度と、吐出冷媒圧力の検知量または推定値と、吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出することもできる。
【００１４】
また、前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、少なくとも蒸発器への送風量に相関のある物理量と蒸発器通過直後の空気温度をもとに算出することができる。この場合、前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、吐出冷媒圧力の検知量または推定値、または、吸入冷媒圧力の検知量または推定値をもとに算出することもできる。
【００１５】
また、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機を使用する場合には、前記冷房能力推定手段による冷媒側冷房能力の推定値を、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力の差圧の検知量または推定値または該差圧に相関のある物理量をもとに算出することができる。
【００１６】
前記差圧に相関のある物理量としては、圧縮機の容量制御信号を用いることができる。
【００１７】
また、前記吸入冷媒圧力を、蒸発器通過直後の空気温度である蒸発器出口空気温度の検知量、または、冷媒流量の検知量または推定値をもとに算出することができる。
【００１８】
また、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機を使用する場合には、前記吐出冷媒圧力を、容量制御信号をもとに算出される、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力の差圧の推定値、および、吸入冷媒圧力の検知量または推定値を加算することにより算出することができる。
【００１９】
また、本発明に係る圧縮機出力算出装置においては、現在の圧縮機トルクを推定し、その推定値が予め定めた設定値となるように圧縮機の吐出容量を制御することができる。
【００２０】
このような本発明に係る圧縮機出力算出装置により算出された圧縮機トルクは、圧縮機の実際のトルク制御、さらには、車両用空調装置における圧縮機の駆動源として使用されるエンジンの出力制御にも利用可能である。すなわち、前記冷凍サイクルが、車両用空調装置に組み込まれた冷凍サイクルである場合、好適なものである。
【００２１】
このように車両用空調装置に適用する場合、前記圧縮機回転数に代えてエンジンの回転数を用いることができる。すなわち、本発明に係る圧縮機出力算出装置を用いた制御装置においては、前記圧縮機出力算出装置における前記圧縮機のトルクまたは動力の算出に、圧縮機回転数に代えて、圧縮機の駆動源となるエンジンの回転数を用いることができる。
【００２２】
このような本発明に係る制御装置においては、算出した圧縮機トルク推定値をもとに、エンジンの目標出力トルクを算出し、それに基づいてエンジン制御を行うことができる。また、圧縮機トルク算出装置とエンジンＥＣＵが別体の場合は、算出した圧縮機トルク推定値をエンジンＥＣＵに出力することができる。これによりエンジンＥＣＵは圧縮機トルクを参照した最適なエンジン出力を決定することができる。
【００２３】
このような本発明に係る圧縮機出力算出装置およびそれを用いた制御装置においては、従来技術における問題点が以下のように改善される。すなわち、従来技術により圧縮機のトルクを算出するためには、吐出圧力、吸入圧力、冷媒流量、圧縮機回転数を参照する必要があり、これらを検知するセンサを設けた場合、コストが高くなり問題であった。しかし本発明では、蒸発器における冷房能力と比エンタルピーの変化を推定することにより、冷媒流量を算出する。これにより、とくに冷媒流量を検知するためのセンサが不要となり、コストダウンが可能となる。さらに、吐出圧力と吸入圧力についても推定値を用いてもよく、この場合には、吐出圧力センサと吸入圧力センサと流量センサが不要となり、大幅なコストダウンが可能となる。
【００２４】
【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、本発明の一実施態様に係る圧縮機出力算出装置を備えた車両用空調装置のシステム構成図を示している。冷凍サイクル１には、車両のエンジン等により駆動される、吐出容量を可変可能な可変容量圧縮機、あるいは吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との圧力差を制御可能な可変容量圧縮機２が設けられており、エンジンの駆動力は例えば電磁クラッチ等を介して伝達される。冷凍サイクル１の冷媒配管中を冷媒が循環され、上記圧縮機２により圧縮された高温高圧の冷媒が、凝縮器３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４により気液が分離され、液冷媒が減圧機構５（膨張弁）によって減圧される。減圧された低圧の冷媒は、蒸発器６に流入して、送風機１０により送風された空気と熱交換される。蒸発器６において蒸発し気化した冷媒は再び圧縮機２に吸入され圧縮される。
【００２５】
車室内空調を行う空気が通過する通風ダクト１１には、送風機１０が配置されており、空調風吸入口１２から吸入された空気が送風機１０により蒸発器６へと送風される。蒸発器６を通過した空気の一部は、下流側に配置されたヒータユニット９へと送られるが、ヒータユニット９を通過される空気の量と、バイパスされる空気の量との割合が、エアミックスダンパ８によって調整される。本実施例では、蒸発器６の出口側に、蒸発器６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７が設けられており、検知された信号は空調制御を行う空調制御装置１３へ入力される。この空調制御装置１３内に、本発明における、冷凍サイクルにおける圧縮機トルク算出装置が組み込まれており、空調制御装置１３は本発明に係る演算装置としても機能している。また、この空調制御装置１３は車両のエンジン制御装置も兼ねた演算装置に構成してもよく、エンジンＥＣＵを別に設けてもよい。通風ダクト１１の下流側には、ＤＥＦ、ＶＥＮＴ、ＦＯＯＴ等の各吹き出し口１４、１５、１６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。
【００２６】
上記のような冷凍サイクルを有する車両用空調装置において、圧縮機２のトルクまたは動力は次のように、算出、推定される。
【００２７】
トルクの算出
圧縮機のトルクＴｒは次式により算出できる。
Ｔｒ＝ｋ・Ｐｓ｛（Ｐｄ／Ｐｓ）ｍ  −１｝Ｖｃ・・・（１）
ここで、Ｔｒ：圧縮機駆動トルク［ｋｇ−ｍ］、Ｐｄ：吐出冷媒圧力、Ｐｓ：吸入冷媒圧力、ｋ，ｍ：定数、Ｖｃ：圧縮機吐出量［ｃｃ］である。
また、Ｖｃは次式で算出可能である。
Ｖｃ＝Ｇｒ／（Ｎｃ・Ｆ）
ここで、Ｇｒ：冷媒流量［ｋｇ／ｈ］、Ｎｃ：圧縮機回転数［ｒｐｍ］  、Ｆ：体積重量［ｋｇ／ｃｍ３］である。
さらに体積重量Ｆは、Ｐｓに相関が高いためＴｒは次式で算出できる。
Ｔｒ＝ｋ・Ｐｓ｛（Ｐｄ／Ｐｓ）ｍ  −１｝Ｇｒ／（Ｎｃ・Ｐｓ・ｔ）・・・（２）
ここで、ｔは定数である。
よって、トルクを計算するためには、ＰｄとＰｓと冷媒流量Ｇｒと圧縮機の回転数Ｎｃを検知または推定する必要がある。以下に、各値の検知または推定方法を記述する。
【００２８】
（１）流量の推定方法
蒸発器における冷媒側冷房能力Ｑｅｒは、蒸発器出入口における冷媒の比エンタルピー差と冷媒流量の積で表される。
Ｑｅｒ  ＝  ΔＩｅ  ＊  Ｇｒ
ここで、Ｑｅｒ：蒸発器における冷媒側冷房能力、ΔＩｅ：蒸発器の入り口と出口における冷媒の比エンタルピー差（蒸発器出入口の比エンタルピー差）、Ｇｒ：冷媒流量である。
よって蒸発器出入口の比エンタルピー差ΔＩｅと冷媒側冷房能力Ｑｅｒを推定することができれば、冷媒流量を算出可能である。以下▲１▼と▲２▼により、蒸発器出入口の比エンタルピー差ΔＩｅと冷媒側冷房能力Ｑｅｒを推定する。
【００２９】
▲１▼蒸発器出入口の比エンタルピー差ΔＩｅの推定
図２に示すように、モリエル線図において、蒸発器出入口の比エンタルピー差ΔＩｅは、ＰｄとＰｓの差であるΔＰｄＰｓに大きな影響をうけることが分かる。
つまり、ΔＰｄＰｓが大になるほど、ΔＩｅは小になる。
実験データを解析した結果、次式により高い精度でΔＩｅを推定可能であることが判明した。
ΔＩｅ  ＝  ａ  ＊  ΔＰｄＰｓ  ＋  ｍ
ここで、  ａ，ｂ，ｍは実験により導き出された定数である。
または次式によっても推定可能である。
ΔＩｅ  ＝  ａ  ＊  Ｐｄ  ＋  ｂ  ＊  Ｐｓ  ＋  ｍ
ここで、  ａ，ｂ，ｍは実験により導き出された定数である。
【００３０】
また、凝縮器として、冷媒を過冷却可能なサブクールコンデンサを用いる空調装置では、過冷却度の値により、ΔＩｅが大きく変動するため、減圧機構前の冷媒温度Ｔｔｘｖ−ｒを参照することにより、過冷却度の値を考慮したΔＩｅの推定が可能である。
ΔＩｅ  ＝  ａ  ＊  Ｔｔｘｖ−ｒ  ＋  ｂ  ＊  Ｔｅｏ  ＋  ｍ
ここで、Ｔｔｘｖ−ｒ：減圧機構前の冷媒温度、Ｔｅｏ：蒸発器通過直後の空気温度、  ａ，ｂ，ｍ：実験により導きだされた定数である。
または次式によっても推定可能である。
ΔＩｅ  ＝  ａ  ＊  Ｔｔｘｖ−ｒ  ＋  ｂ  ＊  Ｐｄ  ＋  ｃ  ＊  Ｐｓ  ＋  ｍ
ここで、ａ，ｂ，ｍ  ：実験により導き出された定数である。
【００３１】
▲２▼蒸発器冷房能力  Ｑｅｒの算出
蒸発器冷房能力Ｑｅｒは、蒸発器を通過する風量またはそれに相関する物理量ＢＬＶと蒸発器通過前空気温度Ｔｅｉと蒸発器通過直後空気温度Ｔｅｏに相関が高く、次式により蒸発器冷房能力の推定値Ｑｅｒ’を算出できる。
Ｑｅｒ’＝ｋ＊ＢＬＶ＊（Ｔｅｉ−Ｔｅｏ）＋ｍ
ここで、ｋ，ｍは定数である。また、風量ＢＬＶは、ブロワモータ（送風機駆動用モータ）への印加電圧または入力電流を用いるとよい。
さらに、ΔＰｄＰｓを参照することにより高い精度でＱｅｒを推定可能である。よって次式により蒸発器冷房能力の推定値Ｑｅｒ’をより高い精度で算出できる。
Ｑｅｒ’＝  ａ  ＊  ＢＬＶ＊（Ｔｅｉ−Ｔｅｏ）  ＋  ｂ  ＊  ΔＰｄＰｓ  ＋  ｍ
ここで、ａ、ｂ、ｍは実験により導き出された定数である。
または次式によっても算出可能である。
Ｑｅｒ’＝  ａ  ＊  ＢＬＶ＊（Ｔｅｉ−Ｔｅｏ）  ＋  ｂ  ＊  Ｐｄ  ＋  ｃ  ＊  Ｐｓ  ＋  ｍ
ここで、ａ、ｂ、ｍは実験により導き出された定数である。
また、蒸発器通過前空気温度Ｔｅｉは、外気モードでは外気温度を参照し、内気モードでは車室内温度を参照するようにしてもよい。
【００３２】
▲３▼冷媒流量の推定値Ｇｒ’の演算
蒸発器エンタルピー差の推定値ΔＩｅ’と蒸発器冷房能力の推定値Ｑｅｒ’から、冷媒流量の推定値Ｇｒ’を次式により算出する。
Ｇｒ’＝    Ｑｅｒ’／ΔＩｅ’
【００３３】
（２）吸入冷媒圧力Ｐｓの検知または推定方法
以下の▲１▼または▲２▼を実施する。
▲１▼Ｐｓセンサによる実測
▲２▼蒸発器通過直後空気温度により、蒸発器入口の冷媒圧力を推定し、蒸発器入口から圧縮機吸入口までの圧力損失を冷媒流量により推定することにより、Ｐｓが推定される。
よってＰｓは、蒸発器通過直後空気温度Ｔｅｏと冷媒流量Ｇｒに大きな相関があるため、次式により推定可能である。
Ｐｓ’＝  ａ  ＊  Ｔｅｏ  ＋  ｂ  ＊  Ｇｒ  ＋  ｍ
ここで、冷媒流量Ｇｒは、前述した方法による推定値を用いてもよい。
Ｐｓ’：吸入冷媒圧力推定値  Ｔｅｏ：蒸発器通過直後空気温度  Ｇｒ：流量測定値または推定値である。
【００３４】
（３）吐出冷媒圧力Ｐｄの検知または推定方法
以下の▲１▼または▲２▼を実施する。
▲１▼Ｐｄセンサによる実測
▲２▼Ｐｓ推定値にＰｄとＰｓの圧力差であるΔＰｄＰｓの推定値を足した値をＰｄの推定値とする。
ΔＰｄＰｓの推定は、ΔＰｄＰｓを制御可能な可変容量圧縮機を用いた場合、その容量制御信号から推定することができる。
【００３５】
トルク推定値の算出
圧縮機回転数は、車両のエンジン回転数を参照することにより検知することもできる。そして、冷媒流量、Ｐｄ、Ｐｓ、エンジン回転数より、式（２）からトルク推定値を算出することができる。上述したようなトルク推定値の算出は、たとえば図３に示すようなフローに沿って行うことができる。なお、図３においてダッシュを付した記号は推定値を表している。
【００３６】
さらに本発明においては、上記のような圧縮機トルク推定を利用して実際の圧縮機のトルク制御やエンジンの出力制御を、たとえば次のようにおこなうことができる。
【００３７】
トルク算出値を用いた制御
▲１▼圧縮機トルク制御
トルク目標値を設定し、トルク推定値とトルク目標値が一致するよう、圧縮機容量制御信号を制御する。ここで、トルク目標値は、エンジンへの負荷により設定される値である。たとえば、加速時や登坂時のエンジン負荷が非常に大きい場合に、エンジンへの負荷を軽減することを目的として、比較的小さい値のトルク目標値を設定する。このトルク目標値は、エンジン負荷が増加するほど小さい値を設定するとよい。エンジン負荷は、アクセルの踏み込み量、エンジン回転数、車速、等により検知する。
【００３８】
たとえば図４に示すように、エンジン目標トルクＴｒｅ  がｋ以上となり、非常に大きい場合（急加速時や、登坂時等）には、圧縮機のトルクに上限値をもたせるようにする。すなわち、制御の流れとしては、たとえば図４に示すように、Ａ／Ｃ（エアコン）ＯＮ（圧縮機ＯＮ）時において、アクセル開度ＡＣＣ、エンジン回転数Ｎｅ、圧縮機トルク推定値Ｔｒを参照し、目標エンジン出力トルクＴｒｅを算出する。Ｔｒｅがある設定値ｋ以上の場合は、圧縮機の目標トルクＴｒｃを算出することとし、Ｔｒｃは圧縮機のトルク上限値とする。ここでＴｒｃは、目標エンジン出力トルクＴｒｅから算出する。トルクの上限値であるＴｒｃが現在の圧縮機トルクＴｒよりも大きい場合は、圧縮機トルクがＴｒｃとなるよう、ＥＭＰＣＶをＴｒｃから算出し、圧縮機へＥＭＰＣＶ信号を出力する。Ｔｒｅがｋ以下の場合と、算出されたＴｒｃが現在のトルクＴｒ以上の場合は、蒸発器出口空気温度が目標値となるよう容量制御信号を制御する。
【００３９】
図４のフローにおいて、圧縮機の目標トルクＴｒｃは、エンジン目標トルクＴｒｅに対して、たとえば図５のように決定される。図３における斜線領域では、蒸発器出口空気温度が目標値となるよう容量制御信号を制御する。
【００４０】
▲２▼圧縮機トルク情報を参照したエンジン出力制御
エンジンＥＣＵにおいて、算出されたエンジンの目標トルクに、圧縮機のトルク推定値を足した値を最終のトルク目標値とする。これにより、圧縮機を駆動するためのトルクが変化しても、車両を駆動するための駆動力は不変であるため、ドライバビリティの向上が可能となる。またアイドル時には、圧縮機のトルク推定値に応じて、エンジン回転数をより低い値に設定可能（圧縮機のトルクが小さい場合は、回転数を低く設定してもエンストが起こらないため）であるため、燃費を向上させることができる。また、エンジンＥＣＵが直接圧縮機のトルク推定値を算出するようにしてもよいし、空調制御用コンピュータからトルク推定値をエンジンＥＣＵへ出力するようにしてもよい。
【００４１】
たとえば図６に、圧縮機トルク算出装置とエンジンＥＣＵが一体である場合の制御の流れの例を示す。図６に示すように、Ａ／Ｃ（エアコン）ＯＮ（圧縮機ＯＮ）時において、まず蒸発器出口空気温度を参照し、蒸発器出口空気温度が目標値となるよう、容量制御信号を制御する。続いて、圧縮機トルクＴｒを算出する。アクセル開度信号ＡＣＣ、エンジン回転数信号Ｎｅを参照し、算出されたＴｒにより、目標エンジン出力トルクＴｒｅを算出する。そして、この目標エンジン出力トルクＴｒｅに基づきエンジン出力制御を行う。
【００４２】
また、図７に、圧縮機トルク算出装置とエンジンＥＣＵが別体である場合の制御の流れの例を示す。図７に示すように、Ａ／Ｃ（エアコン）ＯＮ（圧縮機ＯＮ）時において、まず蒸発器出口空気温度を参照し、蒸発器出口空気温度が目標値となるよう、容量制御信号を制御する。図３の方法により圧縮機トルクＴｒを算出する。そして、算出された圧縮機トルクＴｒをエンジンＥＣＵへ出力する。
【００４３】
さらに、図８は、アイドル時のエンジン回転数制御の一例を示している。アイドル時のエンジン回転数目標値Ｎｅｔは、圧縮機トルク推定値Ｔｒにより、図８に示すように決定することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る圧縮機出力算出装置によれば、冷媒流量センサを用いることなく、高精度な圧縮機トルク推定が可能となる。また、冷媒流量を検知する必要がないため、センサを設置するコストが削減できるとともにシステム全体を簡素化できる。
【００４５】
また、このような圧縮機出力算出装置を利用することにより、実際の圧縮機トルクのより適切な制御や、エンジンへの負荷を考慮したエンジン出力の適切な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る圧縮機出力算出装置を備えた車両用空調装置のシステム構成図である。
【図２】モリエル線図上における比エンタルピーの変化を示す、比エンタルピーと圧力との関係図である。
【図３】本発明に係る圧縮機出力算出装置におけるトルク推定値算出の手順の一例を示す制御フロー図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る圧縮機トルク算出装置を用いた圧縮機トルク制御の一例を示す制御フロー図である。
【図５】図４のフローにおける圧縮機目標トルク決定の一例を示す、エンジン目標トルクと圧縮機目標トルクとの関係図である。
【図６】本発明の一実施態様に係る圧縮機トルク算出装置を用いたエンジン出力制御の一例を示す制御フロー図である。
【図７】本発明の一実施態様に係る圧縮機トルク算出装置を用いたエンジン出力制御の別の例を示す制御フロー図である。
【図８】本発明におけるアイドル時のエンジン回転数制御の一例を示す、圧縮機トルク推定値とエンジン回転数目標値との関係図である。
【符号の説明】
１  冷凍サイクル
２  圧縮機
３  凝縮器
４  受液器
５  減圧機構
６  蒸発器
７  蒸発器出口空気温度センサ
８  エアミックスダンパ
９  ヒータユニット
１０  送風機
１１  通風ダクト
１２  空調風吸入口
１３  演算装置としての空調制御装置
１４、１５、１６  吹き出し口
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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