(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動力を生成する機関（１）と、
冷媒を加圧して空調装置に供し、外部信号により吐出量を可変できるいわゆる外部制御型の可変容量コンプレッサ（２）と、
そのコンプレッサ（２）などの車両補機を駆動する電気モータなどの補機駆動手段（３）と、
前記コンプレッサ（２）を前記機関（１）の駆動力により駆動する機関駆動力伝達手段（４）と、
前記補機駆動手段（３）により前記コンプレッサ（２）を駆動する補機駆動力伝達手段（５）と、
少なくとも前記コンプレッサ（２）、冷媒凝縮手段（６）、冷媒膨張手段（７）、冷媒蒸発手段（８）及び冷媒を流送する配管などから構成される冷凍サイクル（９）と、
その冷凍サイクル（９）により車室内の空気の温調を行う空調手段（１０）を有する空調装置において、
前記コンプレッサ（２）の駆動力を機関（１）から電気モータなどの補機駆動手段（３）へ切り換える際において、補機駆動手段（３）を駆動させるための制御手段（１１）を有し、
前記機関（１）、前記コンプレッサ（２）、及び前記補機駆動手段（３）の回転数を検出し、前記制御手段（１１）へ出力するとともに、
前記制御手段（１１）は、
前記機関（１）と前記コンプレッサ（２）の回転数差、及び前記補機駆動手段（３）と前記コンプレッサ（２）の回転数差を、前記駆動力伝達手段（４）（５）の各プーリ比を考慮に入れて演算する機能を有し、
前記コンプレッサ（２）が前記機関（１）にて前記機関駆動力伝達手段（４）により駆動され、かつ、前記補機駆動手段（３）が前記補機駆動力伝達手段（５）により駆動されている場合において、
前記コンプレッサ（２）の駆動力を前記機関（１）から前記補機駆動手段（３）へ切り換える際、前記回転数差の両方が所定値以内であるときに、前記補機駆動手段（３）の回転数が前記機関（１）の回転数と同期するように前記補機駆動手段（３）を制御する機能を有し、
前記回転数差の少なくとも一方が所定値を超えたとき、前記駆動力伝達手段（４）（５）による駆動力の伝達を遮断する機構を有し、
前記機関（１）の回転数と前記コンプレッサ（２）に内蔵された回転数検出用センサにより検出された前記コンプレッサ（２）の回転数との差、及び前記補機駆動力伝達手段（５）により通電なしで回転し、かつ前記制御手段（１１）へ回転数を出力している前記補機駆動手段（３）の回転数と前記コンプレッサ（２）の回転数との差を、各プーリ比を考慮に入れて演算し、いずれか回転数差の大きい方を選択して所定値との比較を行い前記機関駆動力伝達手段（４）による駆動力の伝達を遮断するようにした
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、エンジンと補機駆動手段により選択的に駆動される空調装置用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】
近年、車両に搭載された補機駆動手段により冷凍サイクルのコンプレッサを駆動するものとして、電気モータを使用したものがある（例えば、実開平６−８７６７８号公報等参照）。これは、エンジンとモータ部により選択的に駆動されるハイブリッドコンプレッサを有している。このハイブリッドコンプレッサは、例えば、図４に示すように、圧縮部６２とモータ部６３が１つのケース内に一体的に設けられ、モータ部６３により直接作動されるとともに、エンジンＥによりベルトＶ及び電磁クラッチ６４等を介して作動されるようになっている。
【０００３】
また、外部制御可変容量コンプレッサを使用し、電気モータを小型化したものもある（例えば、特開平１０−２３６１５１号公報等参照）。
これは、モータにてコンプレッサを駆動する前に、コンプレッサの低容量制御が行われ、これにより、コンプレッサの起動時にコンプレッサの容量を小さくすることでコンプレッサを駆動するための駆動力を小さくするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バッテリＢのみにより圧縮部６２をモータ駆動することは、バッテリＢの充電容量に限界があることから、長時間の運転は好ましくない。特に、バッテリＢにより圧縮部６２をモータ駆動する場合の初期作動は、多量の電力を消費するので、頻繁に行うことは避けることが好ましい。
【０００５】
また、最近、環境保護の観点から、アイドリング時にはエンジンＥを停止する、いわゆるアイドルストップ車や、エンジンとモータの少なくとも一方の駆動力を適宜選択し、燃費向上を図ったいわゆるハイブリッド車などが提案されている。このアイドルストップ車、またはハイブリッド車に搭載された車両用空調装置においても、バッテリＢによる圧縮部６２のモータ駆動は前記一般の車両と同様避けることが好ましい。
【０００６】
ところが、エンジンが停止すると車両に搭載されている車両用空調装置も運転が停止されることになる。このため、例えば、冷房運転しているときにエンジンが停止すると、冷房運転も停止し、車室内の温度が上昇することから、一時的にバッテリのみにより圧縮部をモータ駆動し、冷房運転を継続することもある。この場合には、頻繁にエンジンの停止と始動が繰り返えされる車両であることから、バッテリの電力消費は著しく、また、どちらの従来技術もコンプレッサを起動させる際に発生する起動トルクが電気モータにかかるため、電気モータの効率の悪化するポイントで使用するときが発生してしまい、実用上大きな問題となっている。
【０００７】
本発明は上述の従来の問題点に着目してなされたもので、エンジンの停止タイミングを遅延させモータ等の補機駆動手段の起動を援助し、補機駆動手段が起動した後に、エンジンを停止する制御を採用し、かつ、エンジンとコンプレッサと補機駆動手段の回転数を検出し、回転数同期制御を実行することで、電気モータ等の補機駆動手段の起動を確実に行うと共に、不具合を発生の初期段階で発見することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の手段により達成される。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、車両の駆動力を生成する機関と、冷媒を加圧して空調装置に供し、外部信号により吐出量を可変できるいわゆる外部制御型の可変容量コンプレッサと、そのコンプレッサなどの車両補機を駆動する電気モータなどの補機駆動手段と、前記コンプレッサを前記機関の駆動力により駆動する機関駆動力伝達手段と、前記補機駆動手段により前記コンプレッサを駆動する補機駆動力伝達手段と、少なくとも前記コンプレッサ、冷媒凝縮手段、冷媒膨張手段、冷媒蒸発手段及び冷媒を流送する配管などから構成される冷凍サイクルと、その冷凍サイクルにより車室内の空気の温調を行う空調手段を有する空調装置において、前記コンプレッサの駆動力を機関から電気モータなどの補機駆動手段へ切り換える際において、補機駆動手段を駆動させるための制御手段を有し、前記機関、前記コンプレッサ、及び前記補機駆動手段の回転数を検出し、前記制御手段へ出力するとともに、前記制御手段は、前記機関と前記コンプレッサの回転数差、及び前記補機駆動手段と前記コンプレッサの回転数差を、前記駆動力伝達手段の各プーリ比を考慮に入れて演算する機能を有し、前記コンプレッサが前記機関にて前記機関駆動力伝達手段により駆動され、かつ、前記補機駆動手段が前記補機駆動力伝達手段により駆動されている場合において、前記コンプレッサの駆動力を前記機関から前記補機駆動手段へ切り換える際、前記回転数差の両方が所定値以内であるときに、前記補機駆動手段の回転数が前記機関の回転数と同期するように前記補機駆動手段を制御する機能を有し、前記回転数差の少なくとも一方が所定値を超えたとき、前記駆動力伝達手段による駆動力の伝達を遮断する機構を有し、前記機関の回転数と前記コンプレッサに内蔵された回転数検出用センサにより検出された前記コンプレッサの回転数との差、及び前記補機駆動力伝達手段により通電なしで回転し、かつ前記制御手段へ回転数を出力している前記補機駆動手段の回転数と前記コンプレッサの回転数との差を、各プーリ比を考慮に入れて演算し、いずれか回転数差の大きい方を選択して所定値との比較を行い前記機関駆動力伝達手段による駆動力の伝達を遮断するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の作用及び効果】
請求項１に記載の発明においては、コンプレッサの駆動力を機関から電気モータなどの補機駆動手段へ切り換える際、制御手段において、検出された機関又はコンプレッサのいずれか一方又は両方の回転数が入力され、この入力された回転数情報に基づいて補機駆動手段の回転数が制御される。すなわち、駆動手段切り換え時に補機駆動手段の回転数を機関の回転数と同期させることにより、確実に補機駆動手段を起動することが可能となる。
【００１８】
また、機関とコンプレッサ及び補機駆動手段とコンプレッサ間の駆動力伝達手段には速度差が生じている場合がある。これを、制御回路内で演算することにより両者の回転数を正確に比較することが可能となり、補機駆動手段を確実に起動することができる。
【００１９】
また、コンプレッサ又は補機駆動手段に不具合が発生した場合に、おのおのの回転数と機関の回転数を比較する手段を有しているので、それを未然に検知することが可能なため、不具合を初期の段階で発見することができ、車両の機能を損なうような大事に至らずに済む。また、現在のように上記不具合を検出するために、専用にセンサなどを設置する必要がない。
【００２１】
また、前記制御回路に速度比（モータ回転数／機関回転数）を演算する機能を持つことにより、モータ効率の高い時点でモータを起動させることが出来る。
【００２３】
また、機関、コンプレッサ及び補機駆動手段の回転数差が所定以上発生したときは、コンプレッサへの駆動力の伝達を遮断する機構を持つことにより、コンプレッサ又は補機駆動手段に不具合が発生したときに、不具合の発生にかかわらず無理な作動を実行させることがなく、大事に至ることがない。また、補機駆動手段であるモータが通電していないときでも、常に回転数を制御手段に対して出力することで、機関駆動時においてもモータ回転数を監視することが出来る。
【００２６】
また、いずれか回転数差の大きい方を選択して所定値との比較を行い駆動力伝達手段による駆動力の伝達を遮断することにより、不具合の発生に対して早期に対応することが出来る。
【００２７】
【実施の形態】
以下、本願発明における各実施の形態をより詳しく説明する。
【００２８】
（実施の形態１）図２は本発明に関わるハイブリッドコンプレッサを備えた車両用空調装置の概略説明図である。まず構成を説明すると、機関（エンジン）１が、図示しない車両を駆動するとともに、プーリ３，Ｖベルト７，クラッチ８を介し、クラッチ８が接続状態の場合、コンプレッサ２を駆動する。一方、コンプレッサ２は電気モータ（補機駆動手段）５２によっても駆動され、この伝達力はプーリ５，６を経由して、コンプレッサ２を駆動する。
【００２９】
このコンプレッサ２を含む冷凍サイクル９は、コンデンサ１０，リキッドタンク１１，膨張弁１２，エバポレータ１３，そしてこれらを連結し、冷媒の通路となる冷媒配管１４とから構成される。冷凍サイクル９で生成された冷熱により、空調風を冷却することができる。空調手段はこの冷凍サイクル９を含み、ファン１５より生成された空調風を前述のようにエバポレータ１３で冷却し、エアミックスドア１６の開度に応じてヒータコア１７を通過する空調風と通過しない空調風を生成する。さらにこの空調風はデフロスタ配風調節ドア１８，ベンチレータ配風調節ドア１９，足下吹き出し配風調節ドア２０のそれぞれの開度に応じて、各吹き出し口から車室内へ吹き出すことができる。この空調風を加熱するヒータコア１７へは機関（エンジン）１の冷却水（温風）が冷却水配管２１により供給され、その量は温水調節弁２２で調節される。
【００３０】
ところで前述の膨張弁１２では感温筒２３で検出したエバポレータ出口冷媒の温度に応じた開度が設定される構造になっており、冷媒温が高ければ開度が開き、より多くの冷媒が流れる構造になっている。
【００３１】
コンプレッサ２の出口につながる高圧配管上には高圧圧力検出器２４が具備され、これにより冷凍サイクル９の状態を検出することができる。すなわち高圧圧力が高ければ、冷凍サイクルとして負荷が高い状態であり、コンプレッサ２の駆動力は比較的大きくなる。コンプレッサ容量検出回路２５には空調装置制御アンプ２６から車速信号及び機関回転数信号が入力され、前述の高圧圧力検出器２４により検出した圧力と組み合わせることでコンプレッサ２の駆動負荷及びコンプレッサ２の容量を算出することができる。すなわち機関回転数が高いほどコンプレッサ２の回転数は高くなり、冷媒吐出量が増加する。
【００３２】
これによりコンデンサ１０を通過する冷媒量が増大するので、外気による冷却量が不足していることにより、冷凍サイクル９の高圧側が上昇する。すなわち高圧がより高くなる。一方、車速が高くなると、コンデンサ１０を通過する外気の量が増大することにより、高圧冷媒を冷却する能力が高くなるので、高圧はより低くなる。次にコンプレッサ２の１回転あたりの冷媒吐出量を増加するように容量制御すれば、コンデンサ１０を通過する冷媒量は増大するので、高圧側圧力はより高くなる。このように冷凍サイクル９の高圧側圧力は機関回転数、車速、コンプレッサ吐出容量により影響されるので、高圧側圧力、機関回転数、及び車速を検出し、これらからコンプレッサ吐出容量を算出することができる。
【００３３】
次に空調装置制御アンプ２６には、日射量センサ２７、外気温センサ２８，室温センサ２９，車速センサ３０，エバポレータ出口空気温センサ３１などからの信号が入力し、そして前述したようにコンプレッサ容量検出回路２５から高圧圧力検出器２４の信号、機関制御アンプ３２より機関停止信号３３，機関回転数信号３４，アイドリング信号３５が入力され、空調装置制御アンプ２６よりコンプレッサ容量検出回路２５へ車速信号と機関回転数信号が出力され、さらに空調装置制御アンプ２６よりコンプレッサ容量制御回路５３へコンプレッサ容量信号３６が出力され、さらに空調装置制御アンプ２６より機関制御アンプ３２へコンプレッサ駆動信号３７と機関停止遅延信号３８とコンプレッサ駆動方式信号３９が出力される。また空調装置制御アンプ２６には、車両内の乗員の空調装置調節装置としてエアコン制御盤４０から吹き出し口設定信号４１，室温設定信号４２，吹き込み口設定信号４３，風量設定信号４４，コンプレッサ設定信号４５，いわゆるオートエアコンとしての自動制御設定信号４６，そしてエアコン作動停止設定信号４７が入力される。
【００３４】
機関制御アンプ３２には、イグニッションスイッチ４８、車速センサ３０，コンプレッサ駆動信号３７，機関停止遅延信号３８，コンプレッサ駆動方式信号３９などが入力され、機関停止信号３３，機関回転数信号３４，アイドリング信号３５を空調装置制御アンプ２６へ出力し、コンプレッサ駆動方式選択回路５４へコンプレッサ駆動方式選択信号３９ａを出力する。
【００３５】
コンプレッサ駆動方式選択回路５４では、機関制御アンプ３２からのコンプレッサ駆動方式選択信号３９ａに基づいてコンプレッサ駆動源として、機関（エンジン）１単独、電気モータ５２単独、機関１と電気モータ５２の両方のいずれかを選択する。
【００３６】
コンプレッサ容量制御回路５３では、空調装置制御アンプ２６からの信号に基づいてコンプレッサ２の容量制御弁４９に設定容量信号を出力し、コンプレッサ２の１回転あたりの吐出冷媒量（吐出量）を調整する。
【００３７】
制御回路５５（制御手段）には、エンジン回転数、コンプレッサ回転数、電気モータ回転数が入力され、エンジン回転数とコンプレッサ回転数の回転数差、及び電気モータ回転数とコンプレッサ回転数の回転数差を演算し、所定値以内の回転数差であれば、電気モータ５２を起動し、所定値以上であれば、クラッチ８をＯＦＦするよう構成されている。
【００３８】
図３には、制御回路５５で行われる制御フローチャートを示す。
【００３９】
ステップＳ１０１では、センサ信号を入力し、各プーリ比を考慮してエンジン回転数、コンプレッサ回転数、モータ回転数を演算する。
【００４０】
ステップＳ１０２では、エンジン１と補機駆動手段である電気モータ５２との回転数差は所定値以内かどうかが判断され、所定値以内であればステップＳ１０５のモータ起動制御に入る。
【００４１】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２でＮＯと判断された場合、エンジン１と電気モータ５２とに所定値以上の回転数差が発生しているかどうかが判断される。
【００４２】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３でＹＥＳと判断された場合、コンプレッサ２や電気モータ５２に不具合が発生しているとみなし、コンプレッサ２の駆動を停止させるクラッチＯＦＦ指令が出力される。
【００４３】
ステップＳ１０５では、モータ起動時の目標回転数を速度比（エンジン回転数／コンプレッサ回転数）により決定し、実回転数が目標回転数となった時点で電気モータ５２を起動させる。
【００４４】
ステップＳ１０６では、電気モータ５２が起動したかどうかを確認し、モータ起動が完了していればステップＳ１０７へ進み、そうでなければステップＳ１０５へ戻る。
【００４５】
ステップＳ１０７では、電気モータ５２の起動が完了していることで、アイドリング時に機関１を停止させるアイドルストップ用制御フローへ進む。
【００４６】
上記のように、機関１、コンプレッサ２、電気モータ５２の回転数を常に監視することにより、下記に述べる効果が得られる。
【００４７】
(1) コンプレッサ駆動方式選択回路５４で駆動手段を切り換える際に、機関１の回転数と電気モータ５２の回転数を同期させることにより、確実に電気モータ５２を起動することが可能となる。
【００４８】
(2) コンプレッサ２又は電気モータ５２に不具合が発生した場合に、各々の回転数と機関１の回転数を比較する手段を有していることで、不具合を未然に検知することが可能なため、不具合を初期の段階で発見出来る。この結果、車両の機能を損なうような大事に至ることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用空調装置を示すクレーム対応図を示す。
【図２】実施の形態の車両用空調装置を示す全体システム図である。
【図３】実施の形態における電気モータ起動制御のフローチャートである。
【図４】従来技術の構成図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  コンプレッサ
３，４，５，６  プーリ
７  Ｖベルト
８  クラッチ
９  冷凍サイクル
１０  コンデンサ
１１  リキッドタンク
１２  膨張弁
１３  エバポレータ
１４  冷媒配管
１５  ファン
１６  エアミックスドア
１７  ヒータコア
１８  デフロスタ配風調節ドア
１９  ベンチレータ配風調節ドア
２０  足下吹き出し配風調節ドア
２１  冷却水配管
２２  温水調節弁
２３  感温筒
２４  高圧圧力検出器
２５  コンプレッサ容量検出回路
２６  空調装置制御アンプ
２７  日射量センサ
２８  外気温センサ
２９  室温センサ
３０  車速センサ
３１  エバポレータ出口空気温センサ
３２  機関制御アンプ
３３  機関停止信号
３４  機関回転数信号
３５  アイドリング信号
３６  コンプレッサ容量信号
３７  コンプレッサ駆動信号
３８  機関停止遅延信号
３９  コンプレッサ駆動方式信号
４０  エアコン制御盤
４１  吹き出し口設定信号
４２  室温設定信号
４３  吹き込み口設定信号
４４  風量設定信号
４５  コンプレッサ設定信号
４６  自動制御設定信号
４７  エアコン作動停止信号
４８  イグニッションスイッチ
４９  容量制御弁
５０  バッテリ
５１  スタータ・ジェネレータ
５２  電気モータ
５３  コンプレッサ容量制御回路
５４  コンプレッサ駆動方式選択回路
５５  制御回路
（１） 機関
（２） 外部可変容量コンプレッサ
（３） 補機駆動手段
（４） 駆動力伝達手段
（５） 駆動力伝達手段
（６） 冷媒凝縮手段
（７） 冷媒膨張手段
（８） 冷媒蒸発手段
（９） 冷凍サイクル
（１０） 空調手段
（１１） 制御手段
【図１】
0004184542.tif 000002
【図２】
0004184542.tif 000003
【図３】
0004184542.tif 000004
【図４】
0004184542.tif 000005