(57)【要約】【課題】起動時やエンジン負荷の変更時に、電磁コイルの電流測定を要せずに、可変容量圧縮機を円滑に制御できる可変容量圧縮機の制御方法を提供する。【解決手段】  水温センサまたは外気温センサでエンジン室内の補器周囲温度を測定して、電磁コイル２３の抵抗変化を予測することにより通電電流を推定し、電磁コイル２３への入力電流のデューティ比を算出する。また、電磁コイル２３の自己発熱により時間の経過とともに抵抗が増大して通電電流が低下するため、タイマ２９で計測した可変容量圧縮機の作動時間に基づいて電磁コイル２３の通電電流の変化を推定し、上記の算定したデューティ比の補正を行う。これにより、電磁コイル２３への通電電流のデューティ比を一定に保つことができ、可変容量圧縮機を安定させた状態で制御することができる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量圧縮機（２）のクランク室と吐出室との間に設けられる給気通路を開閉する弁体、及びこの弁体を作動させる電磁コイル（２３）を有する電磁制御弁（２）と、前記電磁コイル（２３）への入力電流のデューティ比を算出する演算部（２１）とを備え、この演算部（２１）で算出したデューティ比に応じて前記電磁制御弁（２）により前記可変容量圧縮機（２）の容量を制御するようにした可変容量圧縮機の制御方法であって、
前記可変容量圧縮機（２）が起動した後、前記電磁コイル（２３）の抵抗が安定するまでの間、温度センサ（１３，１７，１８）を用いて前記電磁コイル（２３）の通電電流値を推定するとともに、タイマ（２９）を用いて前記デューティ比を補正することを特徴とする可変容量圧縮機の制御方法。
【請求項２】
可変容量圧縮機（２）のクランク室と吐出室との間に設けられる給気通路を開閉する弁体、及びこの弁体を作動させる電磁コイル（２３）を有する電磁制御弁（２）と、前記電磁コイル（２３）への入力電流のデューティ比を算出する演算部（２１）とを備え、この演算部（２１）で算出したデューティ比に応じて前記電磁制御弁（２）により前記可変容量圧縮機（２）の容量を制御するようにした可変容量圧縮機（２）の制御方法であって、
車両の走行状態に応じて前記電磁コイル（２３）の抵抗が変化する際に、この電磁コイル（２３）の通電電流値を温度センサ（１３，１７，１８）を用いて推定するとともに、タイマ（２９）を用いて前記デューティ比を補正することを特徴とする可変容量圧縮機の制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変容量圧縮機の制御方法であって、
複数の前記温度センサ（１３，１７）を、所定の温度で切替えて使用することを特徴とする可変容量圧縮機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置などに設けられる可変容量圧縮機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術に関連するものとして、例えば、ケーシング内のクランク室と吐出室との間に設けられる給気通路を開閉する弁体、及びこの弁体を作動させる電磁コイルを有する電磁制御弁と、温度センサなどからの情報に応じて上記の電磁コイルへの入力電流のデューティ比を算出する演算部と、この演算部で算出したデューティ比に応じてバッテリからの定常電流をＰＷＭ（パルス幅変調）方式のパルス波に変換して出力する駆動回路とを用いる可変容量圧縮機の制御方法が挙げられる。なお、上記のデューティ比は可変容量圧縮機の負荷（デューティ）の程度に比例しており、可変容量圧縮機の吐出量が最大のときはデューティ比が１００％、最小のときはデューティ比が０％である。
【０００３】
上記のような従来の可変容量圧縮機の制御方法では、電磁制御弁の電磁コイルがエンジン室内の可変容量圧縮機に設けられているので、温度変化が著しい使用環境にあり、しかも電磁コイルが自己発熱も生じるため、電磁コイルの抵抗値が著しく変化し、電磁コイルへの入力電流のデューティ比が一定であっても電磁制御弁による可変容量圧縮機の吐出量制御に誤差を生じるという問題があった。特に昨今、低燃費化を図るエンジン制御方法にあっては、車両の加速や減速などの際にエンジン負荷の増減に伴って圧縮機の仕事量を変更する場合があり、このような場合でも可変容量圧縮機のデューティ比を一定にする制御が一般的になっている。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に記載されているように、電磁制御弁の電磁コイルへの実際の入力電流値を検出して、この入力電流値と所定の目標電流値とを次第に一致させるようにした「可変容量圧縮機及びその制御方法」が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記した特許文献１にあっては、電磁コイルの電流検出にシャント抵抗等を用いるとともに、ノイズ除去回路を基板に追加する必要があるため、コストが大幅に上昇し、かつ信頼性が劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記した従来技術における実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、可変容量圧縮機の起動時やエンジン負荷の変更時に、電磁コイルの電流測定を要せずに、可変容量圧縮機の吐出量を円滑に制御することのできる可変容量圧縮機の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、可変容量圧縮機のクランク室と吐出室との間に設けられる給気通路を開閉する弁体、及びこの弁体を作動させる電磁コイルを有する電磁制御弁と、前記電磁コイルへの入力電流のデューティ比を算出する演算部と、この演算部で算出したデューティ比に応じて前記電磁制御弁により前記可変容量圧縮機の容量を制御するようにした可変容量圧縮機の制御方法であって、前記可変容量圧縮機が起動した後、前記電磁コイルの抵抗が安定するまでの間、温度センサを用いて前記電磁コイルの通電電流値を推定するとともに、タイマを用いて前記デューティ比を補正することを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するため請求項２記載の発明は、可変容量圧縮機のクランク室と吐出室との間に設けられる給気通路を開閉する弁体、及びこの弁体を作動させる電磁コイルを有する電磁制御弁と、前記電磁コイルへの入力電流のデューティ比を算出する演算部と、この演算部で算出したデューティ比に応じて前記電磁制御弁により前記可変容量圧縮機の容量を制御するようにした可変容量圧縮機の制御方法であって、車両の走行状態に応じて前記電磁コイルの抵抗が変化する際に、この電磁コイルの通電電流値を温度センサを用いて推定するとともに、タイマを用いて前記デューティ比を補正することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の可変容量圧縮機の制御方法であって、複数の前記温度センサを、所定の温度で切替えて使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、可変容量圧縮機が起動した後、電磁コイルの抵抗が安定するまでの間、温度センサでエンジン室内の補器周囲温度を測定して、電磁コイルの抵抗変化を予測することにより通電電流を推定し、電磁コイルへの入力電流のデューティ比を算出する。また、電磁コイルの自己発熱により時間の経過とともに抵抗が増大して通電電流が低下するため、タイマで可変容量圧縮機の作動時間をカウントとして、計測した作動時間に基づいて電磁コイルの通電電流の変化を推定し、上記の算定したデューティ比の補正を行う。これにより、可変容量圧縮機の起動時に、電磁コイルへの通電電流のデューティ比を一定に保つことができ、可変容量圧縮機を安定させた状態で制御することができる。したがって、可変容量圧縮機の起動時に電磁コイルの電流測定を要せずに、可変容量圧縮機の吐出量を円滑に制御することができる。また、従来のように電磁コイルの電流検出にシャント抵抗等を用いるとともに、ノイズ除去回路を基板に追加する必要もないため、安価である。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、車両の走行状態に応じて電磁コイルの抵抗が変化する際に、温度センサで補器周囲温度を測定して、電磁コイルの抵抗変化を予測することにより通電電流を推定し、電磁コイルへの入力電流のデューティ比を算出する。また、電磁コイルの自己発熱により時間の経過とともに抵抗が増大して通電電流が低下するため、タイマで可変容量圧縮機の作動時間をカウントとして、計測した作動時間に基づいて電磁コイルの通電電流の変化を推定し、上記の算定したデューティ比の補正を行う。これにより、車両の加速や減速などのエンジン負荷の変更に伴って、可変容量圧縮機の負荷トルクを変更する場合であっても、電磁コイルへの通電電流のデューティ比を一定に保つことができ、可変容量圧縮機を安定させた状態で制御することができる。したがって、エンジン負荷の変更時に電磁コイルの電流測定を要せずに、かつ可変容量圧縮機の吐出量を円滑に制御できる。また、従来のように電磁コイルの電流検出にシャント抵抗等を用いるとともに、ノイズ除去回路を基板に追加する必要もないため、安価である。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、電磁コイルの抵抗変化を予測する際に、複数の温度センサを所定の温度で切替えて使用することにより、エンジン室内の補器周囲温度をより正確に測定することができるので、電磁コイルの通電電流の推定精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る可変容量圧縮機の制御方法を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る可変容量圧縮機の制御方法を示すフローチャート、図２は車両用空調装置の全体システム図、図３は本実施形態の制御方法に用いられる電磁制御弁のブロック図、図４はエンジン室内の補器周囲温度と水温温度及び外気温度との関係を示す特性図、図５は電磁コイルの電流変化を示す特性図、図６は電磁コイルへのデューティ比の補正処理を説明する特性図、図７は電磁コイルの温度変化の一例を示す特性図、図８は雰囲気温度と電磁コイルの抵抗値及び温度との関係を示す特性図、図９は電磁コイルの電流変化の一例を示す特性図である。
【００１４】
図２に示す車両用空調装置１は、可変容量圧縮機２、コンデンサ３及びエバポレータ４を有し、このエバポレータ４で冷却した空調風を送風ファン５により車室内（図示せず）へ送り込むようになっている。可変容量圧縮機２はエンジン６により駆動され、コンデンサ３は冷却ファン７により冷却される。さらに車両用空調装置１は、可変容量圧縮機２の吐出量を制御する電磁制御弁８と、ＡＣ（エアコン）コンピュータ９とを備え、このＡＣコンピュータ９には、バッテリ１０、エバポレータ直後温度センサ１１、室内温度センサ１２、外気温度センサ１３、日射センサ１４、及びＡＣ（エアコン）スイッチ１５が接続されるとともに、エンジン６用のＥＣＣＳ装置１６も接続されている。このＥＣＣＳ装置１６には、水温センサ１７、油温センサ１８、及び吸入空気圧センサ１９などが接続されている。
【００１５】
電磁制御弁８は、ＡＣコンピュータ９に設けられる演算部２１と、この演算部２１に接続される駆動回路２２と、この駆動回路２２により駆動され、弁体（図示せず）を作動させる電磁コイル２３とを有している。演算部２１は、Ｉ／Ｏポート２４、ＳＣＩ２５、Ａ／Ｄ変換部２６、ＣＰＵ２７、ＲＯＭ２８、タイマ２９及びＲＡＭ３０から構成されており、電磁コイル２３への入力電流のデューティ比を演算する。
【００１６】
そして、本実施形態の制御方法にあっては、図１に示す処理手順に従って電磁コイル２３への入力電流を推定してデューティ比を補正するようになっている。すなわち、ステップＳ１としてＡＣコンピュータ９の起動処理を行い、ステップＳ２としてタイマ２９をリセットした後、可変容量圧縮機２の作動時間のカウントをスタートし、続くステップＳ３〜ステップＳ５で次のように通常のデューティ演算を行う。まずステップＳ３として各センサ１１〜１４、１７〜１９からセンサ値を取り込み、ステップＳ４として車両用空調装置１の目標吹出し温度を演算し、ステップＳ５として電磁コイル２３への入力電流のデューティ比（ＤＵＴＹ_Ａ）を演算する。
【００１７】
次いで、ステップＳ６として車両の暖気、冷気を判断するため水温センサ１７の検出値が所定値以上かどうか判定して、その結果、水温センサ１７の検出値が所定値（起動境界水温）以上で車両の暖気である場合、ステップＳ７として水温センサ１７の水温検出値に基づいてエンジン室内の補器周囲温度を推定し、電磁コイル２３の抵抗変化を予測することにより通電電流（Ｉｓｏｌ）を推定する。これは、図４（ａ）に示すように車両の暖気時にエンジン室内の補器周囲温度が水温（あるいは油温）に依存しているためである。一方、上記のステップＳ６で水温センサ１７の水温検出値が所定値（起動境界水温）未満であり、車両の冷気であると判定した場合には、ステップＳ８として外気温度センサ１３の外気温検出値に基づいて補器周囲温度を推定する。これは、図４（ｂ）に示すように車両の冷気時にエンジン室内の補器周囲温度が外気温度に依存しているためである。
【００１８】
次いで、ステップＳ９としてタイマ２９で計測した可変容量圧縮機２の作動時間に基づいて上記の電磁コイル２３の通電電流（Ｉｓｏｌ）を推定する。これは、図５に示すように、電磁コイル２３の自己発熱により時間の経過とともに通電電流（Ｉｓｏｌ）が低下するためである。例えば、図７に示すように１２０℃の雰囲気で電磁コイル２３の温度は自己発熱により当初の約１２７℃から二次曲線的な割合で上昇し、約１０分後に約１９０℃強で安定する。また例えば、図８の実線で示すように、１２Ｖ、１００％のデューティ比で印加した後、電磁コイル２３の抵抗値は雰囲気温度に比例しており、２０℃の雰囲気温度で電磁コイル２３の抵抗値は約１９Ωであり、１２０℃の雰囲気温度で電磁コイル２３の抵抗値は約２３Ωである。図８の破線に示すように、電磁コイル２３の安定する温度（上限温度）も雰囲気温度に比例しており、２０℃の雰囲気温度では約１１０℃で安定し、上述したように１２０℃の雰囲気温度では１９０℃強で安定している。その結果、図９に示すように電磁コイル２３の印加後に、抵抗値増大に伴って通電電流が低下する。
【００１９】
次いで、ステップＳ１０として通電電流（Ｉｓｏｌ）の推定値及び補正値に応じて出力デューティ比（ＤＵＴＹ_ｏｕｔ＝ＤＵＴＹ_Ａ＋Ｉｓｏｌ補正）を演算する。その際、図６の実線Ｌ１で示す通電電流（Ｉｓｏｌ）の推定値を基準として、高温側（＋デューティ比）あるいは低温側（−デューティ比）に補正する。
【００２０】
次いで、演算部２１からの出力デューティ比（ＤＵＴＹ_ｏｕｔ）に応じて、駆動回路２２は、バッテリ（図示せず）からの定常電流をＰＷＭ（パルス幅変調）方式のパルス波に変換して電磁コイル２３へ出力する。その結果、電磁コイル２３は、上記のデューティ比のパルス波に応じて電磁制御弁８の弁体（図示せず）を移動させることにより、可変容量圧縮機２の吐出量を制御するようになっている。
【００２１】
次いで、ステップＳ１１として可変容量圧縮機２の作動時間のカウント開始から所定の暖気境界時間が経過した後、ステップＳ３に戻って通常のデューティ演算を再び行う。また、上記のステップＳ１１で可変容量圧縮機２の作動時間のカウント開始から所定の暖気境界時間が経過しない場合であっても、電磁コイル２３の通電電流が安定したときには、ステップＳ１２としてタイマ２９のカウント動作をストップした後、ステップＳ３に戻って上述したように通常のデューティ演算を再び行う。
【００２２】
このように構成した本実施形態の制御方法では、可変容量圧縮機２の起動時、及び車両の走行状態に応じて電磁コイル２３の抵抗が変化する際に、電磁コイル２３への通電電流を一定に保つことができ、可変容量圧縮機２を安定させた状態で制御できる。その際に電磁コイル２３の電流測定を要せずに、可変容量圧縮機２の吐出量を円滑に制御することができる。
【００２３】
また、本実施形態の制御方法では、エンジン６の水温が比較的低い場合にエンジン室内の補器周囲温度の推定精度が劣るので、エンジン６の水温が起動境界水温以上のときに水温に基づいて補器周囲温度を推定し、一方、エンジン６の水温が起動境界水温未満のときに外気温に基づいて補器周囲温度を推定することにより、エンジン室内の補器周囲温度の推定精度を向上させることができる。また、エンジン６の水温に関しては冷却ファン７によって高温保護制御になっているので、この冷却ファン７の作動信号を認識すれば、エンジン室内の補器周囲温度の推定精度をさらに向上させることができる。
【００２４】
図１０は本発明の第２実施形態に係る可変容量圧縮機の制御方法を示すフローチャート、図１１はエンジン室内の補器周辺温度と各温度センサの測定値との関係を示す特性図である。
【００２５】
図１０に示す本実施形態の制御方法は、前述した図１に示す第１実施形態の制御方法と比べて、水温または外気温に基づいてエンジン室内の補器周囲温度を推定する代わりに、エンジン油温に基づいて補器周囲温度を推定することが異なっており、基本的な構成は同様である。なお、本実施形態でも図２及び図３に示す車両用空調装置１及びエンジン６などが用いられている。
【００２６】
すなわち、図１０のステップＳ２１としてＡＣコンピュータ９の起動処理を行い、ステップＳ２２としてタイマ２９をリセット後、可変容量圧縮機２の作動時間のカウントをスタートし、続くステップＳ２３〜ステップＳ２５で次のように通常のデューティ演算を行う。まずステップＳ２３として各センサ１１〜１４、１７〜１９からセンサ値を取り込み、ステップＳ２４として車両用空調装置１の目標吹出し温度を演算し、ステップＳ２５として電磁コイル２３への入力電流のデューティ比（ＤＵＴＹ_Ａ）を演算する。
【００２７】
次いで、ステップＳ２６として油温センサ１８のエンジン油温検出値に基づいて補器周囲温度を推定し、電磁コイル２３の抵抗変化を予測することにより通電電流（Ｉｓｏｌ）を推定する。これは、図１１に示すように第１補器周辺温度Ｔ１および第２補器周辺温度Ｔ２が変化するとともに、これに伴ってエンジン油温Ｔ３も変化するため、上述したようにエンジン油温検出値に基づいてエンジン室内の補器周囲温度を推定するようになっている。なお、ラジエータ入口水温Ｔ４、ＣＶＴ（無断階変速機）油温Ｔ５、エンジン室中央温度Ｔ６、及び吸気温度Ｔ７もそれぞれ変化する。
【００２８】
次いで、ステップＳ２７としてタイマ２９で計測した可変容量圧縮機２の作動時間に基づいて上記の電磁コイル２３の通電電流（Ｉｓｏｌ）を推定する。ステップＳ２８として通電電流（Ｉｓｏｌ）の推定値及び補正値に応じて出力デューティ比（ＤＵＴＹ_ｏｕｔ＝ＤＵＴＹ_Ａ＋Ｉｓｏｌ補正）を演算する。演算部２１からの出力デューティ比（ＤＵＴＹ_ｏｕｔ）に応じて、駆動回路２２は、バッテリ（図示せず）からの定常電流をＰＷＭ方式のパルス波に変換して電磁コイル２３へ出力する。その結果、電磁コイル２３は、上記のデューティ比のパルス波に応じて電磁制御弁８の弁体（図示せず）を移動させることにより、可変容量圧縮機２の吐出量を制御するようになっている。
【００２９】
次いで、ステップＳ２９として可変容量圧縮機２の作動時間のカウント開始から所定の暖気境界時間が経過した後、ステップＳ２３に戻って通常のデューティ演算を再び行う。また、上記のステップＳ２９で可変容量圧縮機２の作動時間のカウント開始から所定の暖気境界時間が経過しない場合であっても、電磁コイル２３の通電電流が安定したときには、ステップＳ３０としてタイマ２９のカウント動作をストップした後、ステップＳ２３に戻って上述したように通常のデューティ演算を再び行う。
【００３０】
このように構成した第２実施形態の制御方法でも、可変容量圧縮機２の起動時、及び車両の走行状態に応じて電磁コイル２３の抵抗が変化する際に、電磁コイル２３への通電電流を一定に保つことができ、可変容量圧縮機２を安定させた状態で制御できる。その際に電磁コイル２３の電流測定を要せずに、可変容量圧縮機２の吐出量を円滑に制御することができる。
【００３１】
なお、上記第２実施形態の制御方法では、油温センサ１８を用いて電磁コイル２３の通電電流値を推定するようにしたが、他の既存の温度センサ、例えばＣＶＴ油温センサ、触媒温度センサ、エンジン吸気温度センサなどを用いて電磁コイル２３の通電電流値を推定することもできる。さらに、各温度センサによる温度測定値が車両速度や状態によって変化し、例えば、図１１に示すように時速４０ｋｍの走行状態、時速１００ｋｍの走行状態、及びアイドル状態で補器周辺温度Ｔ１、Ｔ２の変化に伴って、エンジン油温Ｔ３の他、ラジエータ入口水温Ｔ４、ＣＶＴ油温Ｔ５、エンジン室中央温度Ｔ６、及び吸気温度Ｔ７もそれぞれ変化する。したがって、車速センサ（図示せず）により車速を測定して、この車速測定値に応じて上記の各温度センサを使い分けることにより、電磁コイル２３の電流推定精度を向上させることができる。さらに、可変容量圧縮機２の起動直前の補器周囲温度は、可変容量圧縮機２の吐出圧力と一緒に温度を計測するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る可変容量圧縮機の制御方法を示すフローチャートである。
【図２】車両用空調装置の全体システム図である。
【図３】本実施形態の制御方法に用いられる電磁制御弁のブロック図である。
【図４】エンジン室内の補器周囲温度と水温温度及び外気温度との関係を示す特性図である。
【図５】電磁コイルの電流変化を示す特性図である。
【図６】電磁コイルへのデューティ比の補正処理を説明する特性図である。
【図７】電磁コイルの温度変化の一例を示す特性図である。
【図８】雰囲気温度と電磁コイルの抵抗値及び温度との関係を示す特性図である。
【図９】電磁コイルの電流変化の一例を示す特性図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る可変容量圧縮機の制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】エンジン室内の補器周辺温度と各温度センサの測定値との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  車両用空調装置
２  可変容量圧縮機
３  コンデンサ
４  エバポレータ
５  送風ファン
６  エンジン
７  冷却ファン
８  電磁制御弁
１３  外気温度センサ
１７  水温センサ
１８  油温センサ
２１  演算部
２２  駆動回路
２３  電磁コイル
２９  タイマ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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