(57)【要約】  弁本体１と、膨張弁コントローラとを備える空調システムの電子膨張弁。弁本体１は、冷媒チャネルと、バルブピン１４と、ステッピングモータとを備える。ステッピングモータは、冷媒チャネルの開口の大きさを調整するようにバルブピン１４の移動を制御する。膨張弁コントローラは、電子膨張弁の様々な動作条件に従って様々な制御信号を出力し、ステッピングモータを駆動して回転させるために様々な電流をステッピングモータに入力し、冷媒チャネルの大きさを調整するようにバルブピン１４の移動を制御する。電子膨張弁は様々な電流を用いて、様々な動作条件に従ってステッピングモータを駆動し、これによってシステムのエネルギー消費を低減し、モータの異常による故障を克服し、電子膨張弁の耐用年数を延長する。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報受信ユニットと、動作条件決定ユニットと、制御ユニットとを備える、電子膨張弁用のコントローラであって、
前記情報受信ユニットは、センサ情報、制御コマンド情報又はフィードバック情報を受信するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、前記情報受信ユニットによって受信される前記情報に従って前記電子膨張弁の動作条件を求め、該電子膨張弁の該動作条件に従って、該動作条件に対応する制御信号を出力するように構成され、
前記制御ユニットは、前記動作条件決定ユニットによって出力される前記制御信号に従って、前記電子膨張弁のステッピングモータへの前記動作条件に対応する電流の入力を制御する電流制御信号を出力するように構成される、情報受信ユニットと、動作条件決定ユニットと、制御ユニットとを備える、電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項２】
動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁が初期化動作を実行していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、初期化電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作であり、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第２の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項３】
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にあると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件ユニットが、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にあると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第３の動作電流未満の第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記弁ニードルが冷媒流路からちょうど切り離され、前記冷媒流路が開く位置である、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項４】
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が前記所定の閾値未満であると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第５の動作電流未満の第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項５】
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していないと判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第７の動作電流未満の第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項６】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項５に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項７】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項５に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項８】
電子膨張弁であって、弁本体と該電子膨張弁用のコントローラとを備え、前記弁本体は、冷媒が流れるのを可能にする通路と、前記通路と協働するように構成される弁ニードルと、前記冷媒の前記通路の開度を調整するよう前記弁ニードルの移動を制御するように構成されるステッピングモータとを備え、該電子膨張弁の前記コントローラは、該電子膨張弁の動作条件に従って、該動作条件に対応して前記ステッピングモータへの電流の入力を制御する制御信号を出力し、前記ステッピングモータを駆動して回転させるように構成され、前記ステッピングモータは、前記弁ニードルを駆動して動かすように回転し、前記冷媒の前記通路の前記開度を調整するように構成される、電子膨張弁。
【請求項９】
前記電子膨張弁用の前記コントローラは、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）送受信機モジュールと、中央処理モジュールと、駆動及び制御モジュールと、駆動モジュールとを備え、
前記ＬＩＮ送受信機モジュールは、前記ステッピングモータの動作条件に従って空調コントローラによって出力される制御コマンドを、ＬＩＮバスを介して受信し、前記制御コマンドを、前記中央処理モジュールによって受信可能な制御コマンド信号に変換するように構成され、
前記中央処理モジュールは、前記ＬＩＮ送受信機モジュールによって送信される前記制御コマンド信号をパースし、電流制御信号を出力するように構成され、
前記駆動及び制御モジュールは、前記中央処理モジュールによって送信された前記電流制御モジュールを受信し、比較動作を実行し、駆動制御信号を出力するように構成され、
前記駆動モジュールは、前記駆動及び制御モジュールによって出力される前記駆動制御信号に従って前記ステッピングモータに電流を入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１０】
前記電子膨張弁用の前記コントローラは、全て空調コントローラ内に集積される、中央制御モジュールと、駆動制御モジュールと、駆動モジュールとを備え、
前記中央制御モジュールは、前記ステッピングモータの動作条件に従って電流制御信号を出力するように構成され、
前記駆動及び制御モジュールは、前記中央制御モジュールによって送信された前記電流制御信号を受信し、比較動作を実行し、駆動制御信号を出力するように構成され、
前記駆動モジュールは、前記駆動及び制御モジュールによって出力された前記駆動制御信号に従って前記ステッピングモータに電流を入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１１】
前記電子膨張弁が初期化動作を実行している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、初期化動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作であり、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記駆動及び制御モジュールを制御して、第２の動作電流を前記ステッピングモータに入力するよう前記駆動モジュールを制御させるように構成され、前記初期化動作電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１２】
初期化動作コマンドは、前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに送信される信号において別個の初期化信号ビットを提供することによって、又は最小開度信号若しくは最大開度信号、最大開度若しくは最小開度、及び初期開度を前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに連続して送信することによって、又は前記最小開度若しくは前記最大開度に対応するコマンド、若しくは前記最大開度若しくは前記最小開度及び前記初期開度に対応するコマンドを前記空調コントローラによって前記駆動及び制御モジュールに連続して送信することによって、制御を実現するように構成される、請求項１１に記載の電子膨張弁。
【請求項１３】
前記電子膨張弁の前記弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第３の動作電流未満の第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが或る特定の角度だけ回転した後に前記弁ニードルが前記冷媒流路から切り離され、前記冷媒流路が開く場合に前記弁ニードルが位置する位置である、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１４】
前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が前記所定の閾値未満である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第５の動作電流未満の第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１５】
前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していない場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第７の動作電流未満の第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１６】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項１５に記載の電子膨張弁。
【請求項１７】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項１５に記載の電子膨張弁。
【請求項１８】
圧縮機、凝縮器、蒸発器及び電子膨張弁を備える空調システムであって、冷媒が前記電子膨張弁を通過して前記凝縮器、前記蒸発器及び前記圧縮機における循環を形成するように構成され、前記電子膨張弁は請求項８〜１７に記載の電子膨張弁である、空調システム。
【請求項１９】
電子膨張弁の制御方法であって、該電子膨張弁は、弁本体と、該電子膨張弁用のコントローラとを備え、前記弁本体は、冷媒が流れるのを可能にする通路と、前記通路と協働するように構成される弁ニードルと、前記冷媒の前記通路の開度を調整するよう前記弁ニードルの移動を制御するように構成されるステッピングモータとを備え、該ステッピングモータは前記電子膨張弁用の前記コントローラによって制御され、該制御方法は、
前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、受信した情報に従って前記電子膨張弁の動作条件を求めるとともに、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、前記電子膨張弁の前記動作条件に従って、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータに前記動作条件に対応する電流を入力するステップ、
を含む、電子膨張弁の制御方法。
【請求項２０】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁が初期化動作を実行していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、初期化動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作である、入力するステップと、
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第２の動作電流を前記電子膨張弁の前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記初期化電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい、入力するステップと、
を更に含む、請求項１９に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２１】
初期化動作コマンドは、空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに送信される信号において別個の初期化信号ビットを提供することによって、又は最小開度信号若しくは最大開度信号、最大開度若しくは最小開度、及び初期開度を前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに連続して送信することによって、又は前記最小開度若しくは前記最大開度に対応するコマンド、若しくは前記最大開度若しくは前記最小開度及び前記初期開度に対応するコマンドを前記空調コントローラによって駆動及び制御モジュールに連続して送信することによって、制御を実現するように構成される、請求項２０に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２２】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にあると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、
前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第４の動作電流は前記第３の動作電流未満であり、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが或る特定の角度だけ回転した後に前記弁ニードルが前記冷媒流路から切り離され、前記冷媒流路が開く場合に前記弁ニードルが位置する位置である、入力するステップと、
を含む、請求項１９に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２３】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、
前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値未満である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第６の動作電流は前記第５の動作電流未満である、入力するステップと、
を含む、請求項１９に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２４】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していないと判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第８の動作電流は前記第７の動作電流未満である、入力するステップと、
を含む、請求項１９に記載の電子膨張弁。
【請求項２５】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項２４に記載の電子膨張弁。
【請求項２６】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項２４に記載の電子膨張弁。
【請求項２７】
空調システムの制御方法であって、該空調システムは、圧縮機、凝縮器、蒸発器及び電子膨張弁を備え、冷媒が前記電子膨張弁を通過して前記凝縮器、前記蒸発器及び前記圧縮機における循環を形成するように構成され、前記電子膨張弁の制御方法は、請求項１９〜２６に記載の電子膨張弁の制御方法である、空調システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、冷却システムの分野に関し、特に、電子膨張弁用のコントローラに関し、更に、電子膨張弁及びその制御方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年２月４日に中国国家知識産権局に出願された「CONTROL METHOD FOR ELECTRONIC EXPANSION VALVE AND CONTROL DEVICE」と題する中国特許出願第２０１３１００４３２４２．４号、及び２０１３年２月４日に中国国家知識産権局に出願された「ELECTRONIC EXPANSION VALVE AND AUTOMOTIVE AIR CONDITIONING SYSTEM」と題する中国特許出願第２０１３１００４４５３６．９号の優先権の利益を主張し、これらの特許文献の開示全体が引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【背景技術】
【０００３】
冷却システムは通常、圧縮機、凝縮器、蒸発器及び膨張弁を含む４つの主要構成要素を含む。膨張弁を用いて、凝縮器から蒸発器へ流れる冷媒の流量が制御され、冷媒の流量を調整することによって冷却システムの過熱度が制御される。
【０００４】
冷却システムにおいて用いられる膨張弁は通常、熱膨張弁及び電子膨張弁を含む。熱膨張弁は、温度検知球を用いて蒸発器の出口の温度を検知し、熱膨張弁の開度を調整し、更に、蒸発器に入る冷媒の流量を制御する。電子膨張弁（ＥＸＶ）は通常、弁本体と、膨張弁用のコントローラとを備え、弁本体には、冷媒が流れることを可能にする通路と、通路と協働するように構成される弁ニードルと、冷媒の通路の開度を調整するよう弁ニードルの移動を制御するように構成されるステッピングモータとが設けられる。ステッピングモータの回転は膨張弁用のコントローラによって制御され、電子膨張弁は、冷媒の流量を制御するために、電気信号に従って電子弁の開度を制御する。熱膨張弁と比較して、電子膨張弁は、電気駆動型のコンポーネントとして、電気エネルギーを消費する必要があり、このため、冷却システムの動作条件の使用要件を満たすという前提の下で、電子膨張弁の電力消費を可能な限り低減させることが望ましい。
【０００５】
従来技術では、電子膨張弁のステッピングモータを駆動及び制御するのに定電圧法又は定電流法が一般的に用いられてきた。定電圧法は、ステッピングモータを定電圧で駆動して、ステッピングモータのコイル内で電流信号を生成することを指し、電流信号は定電圧に正比例する。定電流法は、電圧信号をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）技術を用いて変調することを指す。ＰＷＭのターンオン時間中、電圧はステッピングモータのコイルに印加される。ステッピングモータは、コイル内で連続して増大する電流信号を生成し、ＰＷＭのターンオン時間は、電流信号が事前設定値に達すると終了する。定電流法は、マイクロステップを生成するための、４分割電流、８分割電流及び１６分割電流等の細分割定電流法を含む。一般的な定電流法と比較して、細分割定電流法制御によって、電流波形をより制御可能にすることができる。
【０００６】
しかしながら、従来技術において電子膨張弁が定電圧法によって制御されるか又は定電流法によって制御されるかに関わらず、これらは共に、制御されるステッピングモータにとって、ステッピングモータのコイルにおいて或る特定の規則的なパターンの電流パルス、すなわち界磁電流を印加し、それによってステッピングモータの回転子を駆動して回転させる力のモーメントを生成することに等しい。
【０００７】
定電圧法の場合、ステッピングモータは固定値の定電圧によって駆動されるので、ステッピングモータのコイルにおいて生成される電流値も固定され、電流値は電圧の固定値に正比例する。定電流法の場合、細分割法が用いられるか否かに関わらず、電流の事前設定値が決まると、コイルに印加される電流の波形も決まり、すなわち、コイルにおける等価電流値が固定される。
【０００８】
電流値及び等価電流値は本明細書においてこれ以降区別されず、まとめて等価電流値と呼ばれる。
【０００９】
力のモーメントの観点から、ステッピングモータの回転子を駆動して回転させる力のモーメントの大きさは主に、ステッピングモータのコイルにおける等価電流値、ステッピングモータの構造及び材料等に依拠する。一方、ステッピングモータの組立後、ステッピングモータの構造及び材料は既に確定しており、したがって力のモーメントの大きさはコイルにおける等価電流値のみに依拠する。ステッピングモータのコイルにおいて与えられる等価電流の値が求められる場合、最小等価電流値は実際の使用事例においてステッピングモータを組み立てるためにコンポーネントによって必要とされる最大電流値に依拠し、すなわち、等価電流値はコンポーネントによって必要とされる最大電流に従って設定される。
【００１０】
ステッピングモータを含む電子膨張弁が自動車空調システム等の複雑な動作条件を有する空調システムにおいて適用される場合、電子膨張弁の力のモーメントに対する空調システムの要件は、様々な動作条件の下で大幅に変動し、不良な動作条件において要求される力のモーメントは、良好な動作条件において要求される力のモーメントの数倍となる場合がある。したがって、最悪の動作条件において力のモーメントに対する要件を満たすために、大きな等価電流値を設定することが必要とされる。一方、良好な動作条件は大きな値を有する電流を必要とせず、このため電気エネルギーを浪費し、電力消費を増大させる場合がある。一般的な場合、最悪の動作条件は短い時間を占め、このため、等価電流値が最悪の動作条件に従って設定される場合、製造サイクルが増大するにつれ、浪費はより深刻となる。そして、製品が常に大きな値の電流の下で作動されているとき、製品の耐用年数が低減する場合がある。従来技術では電子膨張弁においてステッピングモータに印加される等価電流値は変化せず、等価電流値が大きい場合、ステッピングモータはプロセス全体の間、そのような大きな値を有する電流で動作し、これによって電気エネルギーを浪費し、電力消費を増大させる場合がある。
【００１１】
さらに、複雑な動作条件において当てはまる、既存の電子膨張弁の場合の１つの起こり得る機能不良はモータの失速（stall：ストール）であり、すなわち、或る特定の電流によって駆動されるとき、ステッピングモータの回転子は回転しない。本質的な理由は、回転子に印加される摩擦モーメントが回転モーメントよりも大きいことであり、直接的な理由は、モータの潤滑性の低下、又はモータ内部に存在する異物等を含む。電子膨張弁のこれらの機能不良のうちの幾つかは軽微な機能不良であり、すなわち、より大きな力のモーメントが電子膨張弁に与えられると、電子膨張弁は再び正常に機能することができる。一方、上記の定電圧制御又は定電流制御電子膨張弁の場合、等価電流の値は固定であるので、与えられる力のモーメントは一定であり、この場合、電子膨張弁の機能不良が必ずしも実質的な機能不良でないにもかかわらず、電子膨張弁を故障した部品とみなすことしかできず、これによってリソースが浪費される。
【発明の概要】
【００１２】
本出願において、電子膨張弁の電力消費を低減することができ、電子膨張弁の耐用年数を増大させる、電子膨張弁用のコントローラが提供される。
【００１３】
本出願において、電力消費を低減させ、軽微な機能不良を克服することができ、耐用年数が増大した電子膨張弁が更に提供される。
【００１４】
本出願において、改善した電子膨張弁を用い、電力消費を低減させ、軽微な機能不良を克服し、製品の耐用年数を増大させることができる空調システムが更に提供される。
【００１５】
本出願において、電子膨張弁の電力消費を低減することができ、軽微な機能不良を克服することができる電子膨張弁の制御方法が更に提供される。
【００１６】
本出願において、空調システムの制御方法が更に提供され、この制御方法において用いられる電子膨張弁は、電力消費を低減し、軽微な機能不良を克服することができる。
【００１７】
本出願による電子膨張弁用のコントローラは、情報受信ユニットと、動作条件決定ユニットと、制御ユニットとを備える。前記情報受信ユニットは、センサ情報、制御コマンド情報又はフィードバック情報を受信するように構成される。前記動作条件決定ユニットは、前記情報受信ユニットによって受信される前記情報に従って前記電子膨張弁の動作条件を求め、該電子膨張弁の該動作条件に従って、該動作条件に対応する制御信号を出力するように構成される。前記制御ユニットは、前記動作条件決定ユニットによって出力される前記制御信号に従って、前記電子膨張弁のステッピングモータへの前記動作条件に対応する電流の入力を制御する電流制御信号を出力するように構成される。
【００１８】
本出願の一実施形態によれば、動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁が初期化動作を実行していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、初期化電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作であり、前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第２の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい。
【００１９】
本出願の一実施形態によれば、前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にあると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記動作条件決定ユニットは、該動作条件ユニットが、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にあると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第３の動作電流未満の第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記弁ニードルが冷媒流路からちょうど切り離され、前記冷媒流路が開く位置である。
【００２０】
本出願の一実施形態によれば、前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が前記所定の閾値未満であると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第５の動作電流未満の第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される。
【００２１】
本出願の一実施形態によれば、前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していないと判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第７の動作電流未満の第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される。
【００２２】
本出願の一実施形態によれば、前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される。
【００２３】
本出願の一実施形態によれば、前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される。
【００２４】
本出願によって電子膨張弁が提供され、この電子膨張弁は、弁本体と該電子膨張弁用のコントローラとを備え、前記弁本体は、冷媒が流れるのを可能にする通路と、前記通路と協働するように構成される弁ニードルと、前記冷媒の前記通路の開度を調整するよう前記弁ニードルの移動を制御するように構成されるステッピングモータとを備え、該電子膨張弁の前記コントローラは、該電子膨張弁の動作条件に従って、該動作条件に対応して前記ステッピングモータへの電流の入力を制御する制御信号を出力し、前記ステッピングモータを駆動して回転させるように構成され、前記ステッピングモータは、前記弁ニードルを駆動して動かすように回転し、前記冷媒の前記通路の前記開度を調整するように構成される。
【００２５】
本出願の一実施形態によれば、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）送受信機モジュールと、中央処理モジュールと、駆動及び制御モジュールと、駆動モジュールとを備える。前記ＬＩＮ送受信機モジュールは、前記ステッピングモータの動作条件に従って空調コントローラによって出力される制御コマンドを、ＬＩＮバスを介して受信し、前記制御コマンドを、前記中央処理モジュールによって受信可能な制御コマンド信号に変換するように構成される。前記中央処理モジュールは、前記ＬＩＮ送受信機モジュールによって送信される前記制御コマンド信号をパースし、電流制御信号を出力するように構成される。前記駆動及び制御モジュールは、前記中央処理モジュールによって送信された前記電流制御モジュールを受信し、比較動作を実行し、駆動制御信号を出力するように構成される。前記駆動モジュールは、前記駆動及び制御モジュールによって出力される前記駆動制御信号に従って前記ステッピングモータに電流を入力するように構成される。
【００２６】
本出願の一実施形態によれば、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、全て空調コントローラ内に集積される、中央制御モジュールと、駆動制御モジュールと、駆動モジュールとを備える。前記中央制御モジュールは、前記ステッピングモータの動作条件に従って電流制御信号を出力するように構成される。前記駆動及び制御モジュールは、前記中央制御モジュールによって送信された前記電流制御信号を受信し、比較動作を実行し、駆動制御信号を出力するように構成される。前記駆動モジュールは、前記駆動及び制御モジュールによって出力された前記駆動制御信号に従って前記ステッピングモータに電流を入力するように構成される。
【００２７】
本出願の一実施形態によれば、前記電子膨張弁が初期化動作を実行している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、初期化動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作であり、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記駆動及び制御モジュールを制御して、第２の動作電流を前記ステッピングモータに入力するよう前記駆動モジュールを制御させるように構成され、前記初期化動作電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい。
【００２８】
本出願の一実施形態によれば、初期化動作コマンドは、前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに送信される信号において別個の初期化信号ビットを提供することによって、又は最小開度信号若しくは最大開度信号、最大開度若しくは最小開度、及び初期開度を前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに連続して送信することによって、又は前記最小開度若しくは前記最大開度に対応するコマンド、若しくは前記最大開度若しくは前記最小開度及び前記初期開度に対応するコマンドを前記空調コントローラによって前記駆動及び制御モジュールに連続して送信することによって、制御を実現するように構成される。
【００２９】
本出願の一実施形態によれば、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第３の動作電流未満の第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが或る特定の角度だけ回転した後に前記弁ニードルが前記冷媒流路から切り離され、前記冷媒流路が開く場合に前記弁ニードルが位置する位置である。
【００３０】
本出願の一実施形態によれば、前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が前記所定の閾値未満である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第５の動作電流未満の第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される。
【００３１】
本出願の一実施形態によれば、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していない場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第７の動作電流未満の第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される。
【００３２】
本出願の一実施形態によれば、前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される。
【００３３】
本出願の一実施形態によれば、前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される。
【００３４】
本出願によって空調システムが提供され、この空調システムは、圧縮機、凝縮器、蒸発器及び電子膨張弁を備え、冷媒が前記電子膨張弁を通過して前記凝縮器、前記蒸発器及び前記圧縮機における循環を形成するように構成され、前記電子膨張弁は上記の電子膨張弁である。
【００３５】
電子膨張弁の制御方法が本出願によって提供され、該電子膨張弁は、弁本体と、該電子膨張弁用のコントローラとを備え、前記弁本体は、冷媒が流れるのを可能にする通路と、前記通路と協働するように構成される弁ニードルと、前記冷媒の前記通路の開度を調整するよう前記弁ニードルの移動を制御するように構成されるステッピングモータとを備え、該ステッピングモータは前記電子膨張弁用の前記コントローラによって制御され、該制御方法は、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、受信した情報に従って前記電子膨張弁の動作条件を求めるとともに、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、前記電子膨張弁の前記動作条件に従って、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータに前記動作条件に対応する電流を入力するステップを含む。
【００３６】
本出願の一実施形態によれば、前記制御方法は、前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁が初期化動作を実行していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、初期化動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作である、入力するステップと、前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第２の動作電流を前記電子膨張弁の前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記初期化電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい、入力するステップとを含む。
【００３７】
本出願の一実施形態によれば、初期化動作コマンドは、空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに送信される信号において別個の初期化信号ビットを提供することによって、又は最小開度信号若しくは最大開度信号、最大開度若しくは最小開度、及び初期開度を前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに連続して送信することによって、又は前記最小開度若しくは前記最大開度に対応するコマンド、若しくは前記最大開度若しくは前記最小開度及び前記初期開度に対応するコマンドを前記空調コントローラによって駆動及び制御モジュールに連続して送信することによって、制御を実現するように構成される。
【００３８】
本出願の一実施形態によれば、前記制御方法は、前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にあると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第４の動作電流は前記第３の動作電流未満であり、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが或る特定の角度だけ回転した後に前記弁ニードルが前記冷媒流路から切り離され、前記冷媒流路が開く場合に前記弁ニードルが位置する位置である、入力するステップとを含む。
【００３９】
本出願の一実施形態によれば、前記制御方法は、前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値未満である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第６の動作電流は前記第５の動作電流未満である、入力するステップとを含む。
【００４０】
本出願の一実施形態によれば、前記制御方法は、前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していないと判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第８の動作電流は前記第７の動作電流未満である、入力するステップとを含む。
【００４１】
本出願の一実施形態によれば、前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される。
【００４２】
本出願の一実施形態によれば、前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される。
【００４３】
空調システムの制御方法が本出願によって提供され、該空調システムは、圧縮機、凝縮器、蒸発器及び電子膨張弁を備え、冷媒が前記電子膨張弁を通過して前記凝縮器、前記蒸発器及び前記圧縮機における循環を形成するように構成され、前記電子膨張弁の制御方法は、上記の電子膨張弁の制御方法である。
【００４４】
従来技術と比較して、本出願による空調システムにおける電子膨張弁は、電子膨張弁の様々な動作条件に従って電子膨張弁のステッピングモータに対応する電流を入力することができ、電子膨張弁のエネルギー消費を効果的に低減することができる。電子膨張弁のステッピングモータが失速する場合、大きな電流をステッピングモータに入力して軽微な機能不良を克服することができる。電子膨張弁が常に最大動作電流を用いる解決策と比較して、本出願における電子膨張弁は、様々な動作条件に従って対応する電流を用い、このため電子膨張弁の耐用年数を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本出願による電子膨張弁の弁本体の構造を示す概略図である。
【図２】本出願による電子膨張弁用のコントローラの一実施形態の構造を示すブロック図である。
【図３】本出願による電子膨張弁用のコントローラにおけるＬＩＮ信号の概略図である。
【図４】本出願による電子膨張弁用のコントローラの中央制御モジュールの構造を示す概略図である。
【図５】本出願による電子膨張弁用のコントローラの駆動及び制御モジュールの構造を示すブロック図である。
【図６】本出願による電子膨張弁用のコントローラの駆動及び制御モジュールの電流量駆動及び制御ユニットの構造を示すブロック図である。
【図７】本出願による電子膨張弁用のコントローラの駆動回路の構造を示す概略図である。
【図８】本出願による電子膨張弁用のコントローラの中央処理モジュールと駆動及び制御モジュールとの間の、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）バスを介したデータ送信を示すブロック図である。
【図９】本出願による電子膨張弁用のコントローラの中央処理モジュール並びに駆動及び制御モジュールがＳＰＩバスを介してデータを送信するときのデータのオシログラムである。
【図１０】本出願による電子膨張弁用のコントローラの別の実施形態の構造を示すブロック図である。
【図１１】制御が電子膨張弁の２つの異なる動作モードに従って実行される、本出願による電子膨張弁の制御方法の第１の実施形態のフローチャートである。
【図１２】本出願による電子膨張弁の弁ニードルの摩擦モーメントと位置との間の関係を示す概略図である。
【図１３】制御が電子膨張弁の弁ニードルの様々な位置に従って実行される、本出願による電子膨張弁の制御方法の第２の実施形態のフローチャートである。
【図１４】制御が電子膨張弁の冷媒の様々な圧力に従って実行される、本出願による電子膨張弁の制御方法の第３の実施形態のフローチャートである。
【図１５】制御が電子膨張弁のモータが失速しているか否かの状況に従って実行される、本出願による電子膨張弁の制御方法の第４の実施形態のフローチャートである。
【図１６】制御が電子膨張弁の様々な動作モード及び弁ニードルの様々な位置に従って実行される、本出願による電子膨張弁の制御方法の第５の実施形態のフローチャートである。
【図１７】制御が電子膨張弁の様々な動作モード、弁ニードルの様々な位置、及び冷媒の様々な圧力に従って実行される、本出願による電子膨張弁の制御方法の第６の実施形態のフローチャートである。
【図１８】本出願による空調システムの構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本出願の実施形態を、図面と合わせて以下に説明する。
【００４７】
本出願による電子膨張弁は、機械的弁本体と、弁本体を制御するように構成されるコントローラとを備える。本出願による電子膨張弁の機械的弁本体の構造を示す概略図である図１を参照する。図１に示すように、本出願による電子膨張弁の弁本体１は、冷媒入り口１１と、冷媒出口１２と、弁本体内部に形成され、冷媒が流れることを可能にするように構成される通路とを備え、通路内にオリフィス１３が形成される。弁本体内に弁ニードル１４が設けられ、弁本体１上にステッピングモータが設けられ、ステッピングモータは、固定子コイル１５と回転子１６とを備える。電子膨張弁用のコントローラの制御下で電流が固定子コイル１５に入力される場合があり、電流が固定子コイル１５に入力されると、固定子コイル１５は回転子１６を回転させることができ、弁ニードル１４はステッピングモータの回転子１６に弾性的に接続されているので、弁ニードル１４はステッピングモータの回転子１６の回転に合わせて上方及び下方に移動することができる。弁ニードル１４が下方に移動して冷媒流路のオリフィス１３と接触すると、冷媒流路のオリフィスを塞ぐことができ、このため、冷媒は電子膨張弁を通って循環することができない。弁ニードル１４が上方に移動して冷媒流路内のオリフィス１３から切り離されると、冷媒流路は開放され、このため冷媒は冷媒入り口１１を介して入り、冷媒流路を通過し、その後冷媒出口１２を介して流れ出ることができる。電子膨張弁の冷媒流路の開度は、冷媒流路のオリフィス１３から離れて移動する弁ニードル１４の距離を制御することによって制御することができる。
【００４８】
本出願による電子膨張弁用のコントローラの一実施形態の構造を示す概略図である図２を参照する。本出願によるこの実施形態における電子膨張弁は、空調システムに適用することができる。図２に示すように、本出願による電子膨張弁用のコントローラは、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）送受信機モジュール２１と、中央処理モジュール２２と、駆動及び制御モジュール２３と、駆動モジュール２４とを備える。
【００４９】
この実施形態では、電子膨張弁用のコントローラは、ＬＩＮバスを介して上位レベルのコントローラ（空調コントローラ等）と通信する。ＬＩＮ送受信機モジュール２１はＬＩＮバスからフレームコマンドを受信し、フレームを構成するデジタル信号の電圧レベルを変換し、次に変換された電圧レベルを中央処理モジュール２２に送信し、中央処理モジュール２２から送信された信号を受信、変換及び送信する。フレームコマンドは、電子膨張弁、目標開度情報、電流量情報等のコマンドタイプを含むことができる。
【００５０】
１つのＬＩＮフレームは通常、フレームヘッダ及びフレーム応答を含む。ＬＩＮコマンドフレームのフレーム応答の分布を示す概略図である図３を参照する。１つのＬＩＮコマンドのフレーム応答は、最大で９バイトを含み、各バイトは８ビットを含み、様々なバイトの様々なビットを用いて様々なコマンドを示すことができる。例えば、ＬＩＮコマンドフレームの第１のバイトのＢｉｔ１は、初期信号とすることができ、Ｂｉｔ１が１である場合、初期化を実行する必要があることを意味し、Ｂｉｔ１が０である場合、初期化が実行される必要がないことを意味する。第１のバイトの残りの６ビットは目標開度を示し、例えば、１１１１１１は開度が１００％であることを示し、００００００は開度が０％であることを示す。目標開度の値は、最終的に、電子膨張弁用のコントローラによって、ステッピングモータのステップサイズの値に変換することができ、例えば、５０％の開度は、ステッピングモータのステップサイズの位置が２４０ステップであることに対応する。第２のバイトの８ビットは、ステッピングモータに入力される必要がある電流の電流量情報を示し、例えば、１０００００００は第１の電流を示し、０１００００００は第２の電流を示す。初期化信号を送信することのみによって、又は様々な目標開度信号を連続して送信することのみによって初期化プロセスを達成するように電子膨張弁を制御することができる。例えば、初期化コマンドを送信することが要求されるとき、ＬＩＮコマンド信号内の１つのビットを、初期化動作が実行される必要があるか否かを示すために別個に設定することができ、このビットが１である場合、初期化動作が実行される必要があることを示し、この時点で、電子膨張弁の弁ニードルは現在の位置から最小位置に移動し、次に最小位置から最大位置に移動し、次に最大位置から現在の位置に移動し、これによって全体初期化プロセスを完了する。又は、ＬＩＮ信号において、初期化動作が実行される必要があるか否かを示す別個のビットを与える代わりに、ＬＩＮコマンドを介して、３つの開度コマンドが直接かつ連続して送信され、電子膨張弁の弁ニードルが、現在の位置から最小位置に移動し、次に最小位置から最大位置に移動し、次に最大位置から現在の位置に移動し、それによって初期化プロセスを完了するように制御される。さらに、開度コマンドを直接送信する代わりに、最小開度及び最大開度の位置に対応する他の変換されたコマンド、例えば最大開度のパーセンテージ等が送信される。例えば、最大開度が１１１１１１として示される場合、パーセンテージ情報を最大開度のコマンドの後ろに追加して開度の大きさを示すことができ、例えば、１１１１１１  １１１は、最大開度が１００％であることを示し、１１１１１１  １１０は、開度が８０％であることを示し、１１１１１１  １０１は開度が６０％であることを示す。
【００５１】
ＬＩＮコマンドフレームに加えて、ＬＩＮ要求フレームも提供される。ＬＩＮ要求フレームは、電子膨張弁の状態を空調コントローラにフィードバックするように構成される。１つのＬＩＮ要求フレームのフレーム応答は、最大で９バイトを含み、各バイトは８ビットを含み、様々なバイトの様々なビットを用いて、電子膨張弁（ＥＸＶ）の状態を示す様々な信号を規定することができる。例えば、第１のバイトのＢｉｔ０及びＢｉｔ１は、ＥＸＶの初期化状態信号を共同で構成するように定義することができ、Ｂｉｔ０及びＢｉｔ１が００である場合、ＥＸＶが初期化を完了していないことを意味し、Ｂｉｔ０及びＢｉｔ１が０１である場合、ＥＸＶが初期化を実行していることを意味し、Ｂｉｔ０及びＢｉｔ１が１０である場合、ＥＸＶが初期化を完了したことを意味する。第１のバイトの残りの６ビットは、ＥＸＶの現在の開度を示す。第２のバイトのＢｉｔ０は、モータの失速が生じているか否かを示す信号として定義され、Ｂｉｔ０が１である場合、駆動及び制御モジュールが、モータの失速が生じていることを検出したことを意味する。
【００５２】
ＬＩＮ送受信機モジュールは、別個の集積回路チップとして実現することができる。
【００５３】
図４を参照すると、本出願による中央処理モジュール２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、タイマ及び多入力多出力（Ｉ／Ｏ）ポートとを備える。中央処理モジュール２２は、ＬＩＮ送受信機モジュールによって入力されたフレームの意味をパースし、電子膨張弁のためのパースされた制御信号を駆動及び制御モジュール２３に送信し、駆動及び制御モジュール２３からフィードバックされた信号を受信及び送信し、電子膨張弁の現在の開度を記録又は記憶するように構成される。具体的には、中央処理モジュール２２はまず、フレームヘッダ内のフレーム識別子を求める。フレーム情報が電子膨張弁を指し示すコマンドフレームであると判断される場合、中央処理モジュール２２は、フレーム応答を更に受信し、このフレーム応答における信号をパースする。パースされた結果が、電子膨張弁が現在の開度から新たな開度に移動することを要求する場合、中央処理モジュール２２は、現在の開度及び新たな開度に従って、駆動及び制御モジュール２３に提供されることが必要なステップサイズの値、及びモータの駆動方向（すなわち回転方向）の情報を計算し、その間、中央処理モジュール２２は、電流量情報をパースする。電流量情報は、電子膨張弁の様々な動作条件の出力要件に従ってＬＩＮバス内の空調コントローラによってステッピングモータに入力される。例えば、パースされた結果が、第１の電流の入力を必要とする場合、中央処理モジュールは、ステップサイズ、モータの駆動方向、電流量等の情報を駆動及び制御モジュール２３に提供する。中央処理モジュールは、８ビットシングルチップマイクロコンピュータとすることができる。
【００５４】
駆動及び制御モジュール２３は、ステップサイズ、モータの駆動方向、電流量等の情報を受信し、駆動モジュール２４のスイッチ管をオン及びオフに切り替えるように制御する制御信号を調整し、出力する。本出願による電子膨張弁の駆動及び制御モジュール２３の構造を示すブロック図である図５に示すように、本出願による駆動及び制御モジュール２３は、論理制御ユニットと、シフトレジスタと、ターゲットレジスタ等を備える。
【００５５】
駆動及び制御モジュール２３の論理制御ユニットは、ステッピングモータのステップサイズを制御するためのユニットと、ステッピングモータの回転方向を制御するためのユニットと、ステッピングモータの電流量を制御するためのユニットとを備える。ステッピングモータの電流量を制御するためのユニットは、ステッピングモータの電流量を制御するのに用いられる、本出願による駆動及び制御モジュールの電気回路の構造を示すブロック図である図６を参照して例として説明され、この実施形態では、ステッピングモータの電流量を制御するためのユニットは、デジタル／アナログ変換モジュール（Ｄ／Ａモジュール）６１と、比較器６２と、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御回路６３とを備える。デジタル／アナログ変換モジュール６１は、中央処理モジュール２２からのデジタル信号を、アナログ信号に変換し、例えば、中央処理モジュール２２から送信される電流量のデジタル信号は１０００００００であり、デジタル／アナログ変換モジュール６１は、このデジタル信号をアナログ電圧信号に変換する。デジタル／アナログ変換モジュール６１の出力信号は、比較器６２の１つの入力ポートに入力され、電流検知回路によって収集されるモータの電流信号は比較器６２の別の入力ポートに入力され、収集された電流の値が中央処理モジュール２２によって入力される電流の値よりも小さい場合、比較器６２は、収集された電流の値が中央処理モジュール２２によって入力される電流の値に等しくなるまで、より大きな電流をステッピングモータに入力するように駆動モジュール２４を制御するようＰＷＭ制御回路６３を制御するレベル信号を出力し、収集された電流の値が中央処理モジュールによって入力される電流の値よりも大きい場合、比較器は、ステッピングモータの電流をこれ以上増大させないように駆動モジュールを制御するようＰＷＭ制御回路を制御する別のレベル信号を出力する。中央処理モジュールから送信される電流量を表すデジタル値が異なる場合、ステッピングモータの対応する電流値は異なる。
【００５６】
本出願による駆動回路の構造を示す概略図である図７を参照すると、本出願による駆動回路は、Ｈブリッジ駆動回路を用いて、ステッピングモータの各相のコイルを駆動する。図７に示すように、Ｈブリッジ駆動回路は４つのスイッチ管Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４を備え、スイッチ管Ｑ１及びＱ４は、ステッピングモータのコイルと合わせて１つのループを形成し、スイッチ管Ｑ２及びＱ３は、ステッピングモータのコイルと合わせて別のループを形成する。スイッチ管Ｑ１及びＱ４がオンに切り替えられると、ステッピングモータのコイルは１つの方向に励起され、スイッチ管Ｑ２及びＱ３がオンに切り替えられると、ステッピングモータのコイルは別の方向に励起される。各スイッチ管Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４の制御ポートは、駆動及び制御モジュールによって出力されるＰＷＭパルス信号を介して制御される。中央処理モジュールから送信される電流量を表すデジタル値が異なる場合、それに応じて、スイッチ管のオン切替え持続時間も異なり、このため、ステッピングモータの電流量は制御可能である。通常、駆動モジュール並びに駆動及び制御モジュールは１つの集積回路に集積することができる。
【００５７】
中央処理モジュール２２と駆動及び制御モジュール２３との間の信号送信はバスモードにおいて実現され、ＳＰＩバスモードにおける駆動及び制御モジュールとの通信における本出願の中央処理モジュールを示す概略図である図８を参照する。図には中央処理モジュールの幾つかのピンのみを示すが、ＳＰＩバスモードにおいて信号送信が実行されるとき、中央処理モジュール２２によって幾つかの出力ポートが用いられ、これらの出力ポートは、チップ選択信号（ＳＴＲｎ）、クロック信号（ＣＬＫ）、スレーブデバイスデータ入力信号（ＳＤＩ）及びスレーブデバイスデータ出力信号（ＳＤＯ）の出力ポートを含み、ＳＰＩバス伝送プロトコルは本出願において詳細に説明されない。
【００５８】
中央処理モジュール２２がＳＰＩバスモードにおいて駆動及び制御モジュール２３と通信するときの信号波形を示す図９を参照する。制御信号は主に、中央処理モジュール２２から駆動及び制御モジュール２３に出力されるので、チップ選択信号（ＳＴＲｎ）、クロック信号（ＣＬＫ）及びスレーブデバイスデータ入力信号（ＳＤＩ）の波形のみが図に示され、スレーブデバイスデータ出力信号（ＳＤＯ）の波形は図に示されない。中央処理モジュール２２によって出力されるチップ選択信号が高レベルから低レベルにシフトするとき、チップ選択信号（ＳＴＲｎ）が発効し、すなわち、中央処理モジュール２２と駆動及び制御モジュール２３との間の１つのＳＰＩ通信が始動する。チップ選択信号（ＳＴＲｎ）が発効した後、中央処理モジュール２２はクロック信号出力ポートを介して駆動及び制御モジュールにクロック信号（ＣＬＫ）を送信する。中央処理モジュール２２はＳＤＩポートを介して駆動及び制御モジュール２３にデータを出力する。
【００５９】
クロック信号が立ち上がりエッジにある度に、駆動及び制御モジュールは、ＳＤＩポートによって入力されるデータをシフトレジスタに記憶する。駆動及び制御モジュールは、クロック信号を連続して送信することによって、ＳＤＩポートによって出力されるデータを内部シフトレジスタに連続して記憶する。チップ選択信号が低レベルから高レベルにシフトするとき、駆動及び制御モジュール２３は、シフトレジスタに記憶されるデータをターゲットレジスタに転送する。論理制御ユニットは、ターゲットレジスタに格納される制御語に従って駆動モジュール２４を制御する。例えば、ステッピングモータの電流量の制御の場合、電流量を表すデジタル信号は、中央処理モジュール２２によってＳＤＩポートを介して駆動及び制御モジュール２４に入力され、対応するデジタル値がまずシフトレジスタ内に記憶され、次に対応するターゲットレジスタに記憶され、次に論理制御ユニットにおいて電流量を制御するためのユニットに入力される。
【００６０】
図９に示すように、第１のＳＰＩ通信におけるスレーブデバイスデータ入力信号（ＳＤＩ）は３つのセクションに分割され、開始セクションは制御コマンドセクションであり、中央セクションは他の情報を含むことができ、終了セクションは電流量情報を含むことができ、中央セクションにおける情報は電流と無関係であり、本明細書において説明されない。
【００６１】
クロック信号（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジに対応する開始セクションの値は１０１であり、その最初の２ビットは、データが記憶されるターゲットレジスタのアドレスを示し、１０はデータが記憶されるターゲットレジスタが実行レジスタであることを示し、第３のビットはイネーブル制御ビットであり、１はイネーブル駆動モジュールを示す。
【００６２】
クロック信号（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジに対応する終了セクションの値が１０００  ００００であるとき、これは第１の電流値を示し、クロック信号（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジに対応する値が０１００  ００００であるとき、この値は第２の電流値を示す。ステッピングモータがマイクロステップ方法において駆動される場合、中央処理モジュールによって駆動及び制御モジュールに入力されるデジタル値は、ステッピングモータの電流ピークに対応する。
【００６３】
上記の実施形態では、電子膨張弁の目標開度及び電流量は、収集された情報に従って空調コントローラの中央制御モジュールによって計算され、入力されたコマンド及び状態情報が電子膨張弁からフィードバックされる。次に、電子膨張弁の目標開度及び電流量がＬＩＮバスを介して空調コントローラのＬＩＮ送受信機モジュール２１、中央処理モジュール２２、駆動及び制御モジュール２３並びに駆動モジュール２４に送信され、電子膨張弁のステッピングモータが制御される。ＬＩＮ送受信機モジュール２１、中央処理モジュール２２、駆動及び制御モジュール２３及び駆動モジュール２４は、１つの集積回路に集積することができる。
【００６４】
本出願による電子膨張弁用のコントローラの別の実施形態の構造を示す概略図である図１０を参照する。この実施形態では、図２に示す実施形態と異なり、ＬＩＮ送受信機モジュール及び中央処理モジュールは必要とされず、制御信号は空調コントローラの中央制御モジュールによって駆動及び制御モジュールに直接送信される。図に示すように、空調装置用のコントローラの中央処理モジュールは、スイッチ制御信号、センサ信号等に従って、駆動及び制御モジュールに提供されることが要求される、モータのステップサイズ及び駆動方向（すなわち、回転方向）の情報を計算する。スイッチ制御信号、センサ信号等は、入力プロセッサによって処理され、入力プロセッサによって、中央制御モジュールのメモライザに記憶された現在の開度情報と共に入力される。そして次に、空調コントローラの中央制御モジュールは、電子膨張弁の動作条件に従って駆動及び制御モジュールに提供することが必要な電流量を計算し、モータのステップサイズ、駆動方向（すなわち、回転方向）、及び電流量の情報を電子膨張弁の駆動及び制御モジュールに提供し、その間、空調コントローラの中央制御モジュールは、アクチュエータを介して、通風ファンモジュール、換気扉モジュール等を制御するための他の駆動及び制御信号を更に出力する。この実施形態におけるステッピングモータの駆動及び制御モジュール並びに駆動モジュールは、図２の駆動及び制御モジュール並びに駆動モジュールと同じ構造を有し、空調コントローラの中央制御モジュールと駆動及び制御モジュールとの間のデータ送信モードも、図２に示す実施形態におけるＳＰＩバスモードを用いることができ、ＳＰＩバスモードについてはここでは繰り返さない。
【００６５】
本出願による電子膨張弁の制御方法を以下で説明する。
【００６６】
従来技術における電子膨張弁が一定の等価電流でステッピングモータを常に駆動するのと異なり、本出願における電子膨張弁は、様々な動作条件に従って様々な値を有する電流をステッピングモータに入力することができる。様々な動作条件は、電子膨張弁が初期化段階にあるか又は流量制御段階にあるかに依拠する動作条件、弁ニードルの位置が弁開位置の前にあるか又は弁開位置の後ろにあるかに依拠する動作条件、電子膨張弁の冷媒入り口における圧力と冷媒出口における圧力との間の圧力差が事前設定値を超えているか又は事前設定値未満であるかに依拠する動作条件、電子膨張弁のモータが失速しているか否かに依拠する動作条件を含むことができる。様々な動作条件は、以下で特定の実施形態と合わせて説明される。電子膨張弁用のコントローラの上記の２つの実施形態では、電子膨張弁の動作条件は、空調コントローラの中央制御モジュールによって計算され、このため、以下の電子膨張弁用のコントローラは、空調装置用のコントローラの中央制御モジュールを含む汎用コントローラである。
【００６７】
本出願による電子膨張弁の制御方法の第１の実施形態を示すフローチャートである図１１を参照する。この実施形態では、本出願による電子膨張弁は、初期化動作モード及び流量制御動作モードを含む２つの動作モードを有し、異なる動作モードにおける電流は異なる値を有する。制御方法は、以下のステップＳ１１１〜Ｓ１１５を含むことができる。
【００６８】
ステップＳ１１１において、電子膨張弁用のコントローラはシステム情報を受信し、システム情報は、冷媒流量情報、空調装置の制御パネルによって入力される情報等の様々な種類のセンサによって収集される情報とすることができ、初期化状態情報及び現在の開度情報等の、電子膨張弁（ＥＸＶ）によってフィードバックされる状態情報とすることができる。
【００６９】
ステップＳ１１２において、電子膨張弁用のコントローラは、受信したシステム情報に従って初期化動作を実行する必要があるか否かを判断する。電子膨張弁を、空調システムが開いているか又は閉じているときに初期化して、電子膨張弁が正常に機能することができるか否かを判断する必要がある。この時点において、電子膨張弁の弁ニードルは、弁ニードルが冷媒通路のオリフィスを閉じることから、弁ニードルがオリフィスを完全に開くことまでの全体プロセスを完了させることが必要とされ、したがって、動作プロセス全体の間に全ての条件をカバーする大きな電流が提供される必要がある。初期化動作は、必ずしも電子膨張弁の閉位置から開始する必要はなく、例えば、自動車が始動したばかりであり、かつ空調装置が、自動車が最後に失速したときのオンに切り替えられた状態のままである場合、電子膨張弁の弁ニードルは閉状態になく、１２０ステップのステップサイズに対応する位置等の或る特定の位置にあり、この場合、電子膨張弁は、現在の位置から、最大開度に対応する位置（１００％の開度に対応する位置）まで初期化動作を実行することができ、次に、閉位置（０％の開度に対応する位置）に移動し、次に、１２０ステップのステップサイズに対応する開始位置に戻る。又は、電子膨張弁は、現在の位置から、最小開度に対応する位置まで移動することができ、次に、最大開度に対応する位置まで移動し、次に、１２０ステップのステップサイズに対応する開始位置に戻る。初期化動作は、空調装置用のコントローラが、空調装置の制御パネルから入力された空調システムを始動するためのコマンドを受信するときに開始することができるか、又は空調コントローラが、空調装置の制御パネルから入力された、空調システムをオフにするためのコマンドを受信するときに開始することができるか、又は空調コントローラが、初期化動作が必要であると判断するとき、例えば、空調装置用のコントローラが、電子膨張弁（ＥＸＶ）が初期化されていない状態にあると判断するか若しくは電子膨張弁（ＥＸＶ）の現在の位置が信頼できないと判断するときに開始することができる。初期化動作コマンドは、空調コントローラによって電子膨張弁用のコントローラに送信される信号において別個の初期化信号ビットを提供することによって、又は最小開度信号若しくは最大開度信号、最大開度若しくは最小開度、及び初期開度を空調コントローラによって電子膨張弁用のコントローラに連続して送信することによって、又は最小開度若しくは最大開度に対応するコマンド、若しくは最大開度若しくは最小開度及び初期開度に対応するコマンドを空調コントローラによって駆動及び制御モジュールに連続して送信することによって、制御を実現する。本出願では、初期化動作を実行することが必要とされると判断されるとき、初期化動作を実行するための電流が出力され、初期化動作を実行するための方式の詳細は本明細書において詳細に説明されない。電子膨張弁用のコントローラが、受信した情報に従って、電子膨張弁が初期化動作を実行する必要があると判断する場合、ステップＳ１３３が実行されることになり、電子膨張弁用のコントローラが、受信した情報に従って、電子膨張弁が初期化動作を実行する必要がないと判断する場合、ステップＳ１３４が実行されることになる。
【００７０】
ステップＳ１１３において、電子膨張弁用のコントローラが、受信した情報に従って、電子膨張弁が初期化動作を実行する必要があると判断する場合、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールに、３５０ｍＡ等の初期化電流値を電子膨張弁のステッピングモータに入力するように駆動モジュールを制御させ、電子膨張弁は初期化動作を実行する。
【００７１】
ステップＳ１１４において、電子膨張弁用のコントローラは、電子膨張弁用のコントローラが、受信した情報に従って、電子膨張弁が初期化動作を実行していないと判断する場合、電子膨張弁が流量制御動作を実行しているか否かを判断するように構成される。電子膨張弁が流量制御動作を実行している場合、ステップＳ１３５が実行され、電子膨張弁が流量制御動作を実行してない場合、全体プロセスを終了させるステップＳ１３６が実行される。流量制御動作は、空調システムの動作中に、電子膨張弁が、弁ニードルの上方及び下方への移動を制御することによって冷媒流路の開度を制御するための制御コマンドを受信し、流量を更に制御することを指す。例えば、空調装置は第２の電力位置から第３の電力位置までシフトされる。そして、例えば、流量が制御され、開度がゼロになることが稀であり、かつ最小ステップサイズの位置が概ね遷移位置の上方にあるとき、本出願の一実施形態において、流量を制御するための弁ポートの最小開度は１２．５％であり、電子膨張弁の対応する最小ステップサイズは６０ステップである。
【００７２】
ステップＳ１１５において、電子膨張弁用のコントローラが、受信した情報に従って、電子膨張弁が流量制御動作を実行していると判断する場合、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、上記の初期化動作の初期化電流値未満の１００ｍＡ等の第２の電流値を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御するようにし、この場合、電子膨張弁は流量制御動作を実行する。
【００７３】
図１２を参照すると、電子膨張弁の弁ニードルが遷移位置より下の位置にある場合、弁ニードルは冷媒流路内のオリフィスと接触し、弁ニードルに加わる接触力は大きく、かつ回転子の摩擦モーメントも大きく、このため、大きな電流を入力することが必要となる。電子膨張弁の弁ニードルが遷移位置の上方の位置にある場合、弁ニードルは冷媒流路においてオリフィスから切り離され、弁ニードルに加わる摩擦力は小さく、かつ回転子の摩擦モーメントは小さく、このため電子膨張弁は小さな電流が入力される場合であっても動作することができる。弁ニードルの遷移位置は遷移開度に対応し、例えば、１００％の開度が４８０ステップの位置における弁ニードルに対応するとき、３０ステップの位置は６．２５％の開度に対応する。
【００７４】
本出願による電子膨張弁の制御方法の第２の実施形態を示すフローチャートである図１３を参照する。この実施形態では、本出願による電子膨張弁による弁ニードルの様々な位置に従って様々な電流値がセットされる。特定のステップは、ステップＳ１３１〜ステップＳ１３４を含む。
【００７５】
ステップＳ１３１において、電子膨張弁用のコントローラはシステム情報を受信する。情報は、冷媒流量情報、空調装置の制御パネルによって入力される情報、並びに初期化状態情報及び現在の開度情報等の電子膨張弁（ＥＸＶ）によってフィードバックされる状態情報等の、様々な種類のセンサによって収集される情報とすることができる。
【００７６】
ステップＳ１３２において、電子膨張弁用のコントローラは、受信した情報に従って、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置未満であるか否かを判断する。電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にある場合、ステップＳ１３３が実行されることになり、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置未満でない場合、ステップＳ１３４が実行されることになる。遷移位置は以下のように規定される。電子膨張弁が弁を開くためのパルス数を事前設定し、ゼロステップの位置が開始点として規定され、事前設定数のパルスが入力され、弁ニードルは電子膨張弁の回転子が所定の角度だけ回転して初めてオリフィスから切り離され、冷媒流路が開かれ、冷媒は電子膨張弁の入り口を介して入ることができ、電子膨張弁の出口を介して流出することができる。パルス数が、電子膨張弁によって、弁を開くためのパルス数未満となるように制御されるとき、冷媒流路は依然として閉じており、冷媒は循環することができない。このため、バルブを開くためのパルス数に対応する弁ニードルの位置は遷移位置である。例えば、一実施形態において、遷移位置は、ステッピングモータの３０ステップの回転に対応する弁ニードルの位置とすることができる。ステッピングモータの回転子の回転は、駆動及び制御モジュールを制御する中央処理モジュール（又は空調コントローラの中央制御モジュール）によって実現され、このため、中央処理モジュール（又は空調コントローラの中央制御モジュール）が、弁ニードルの現在のステップ数位置を知るか、又はステップ数位置の情報が中央処理モジュールによって開度情報に変換され、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）バスを介して空調コントローラの中央制御モジュールにフィードバックされる。したがって、システムの動作中、空調コントローラの中央制御モジュールは、メモライザに記憶されている弁ニードルの現在の位置を遷移位置と比較し、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にあるか否かを判断する。
【００７７】
ステップＳ１３３において、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置未満である場合、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、２５０ｍＡ等の第３の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。
【００７８】
ステップＳ１３４において、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の上方にあるか又はちょうど遷移位置にある場合、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、第３の電流未満の１５０ｍＡ等の第４の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。
【００７９】
本出願による制御方法の第３の実施形態を示すフローチャートである図１４を参照する。この実施形態では、回転子の摩擦モーメントに対する冷媒圧力差の影響を考慮して、この時点において弁ニードルが冷媒流路を閉じるための位置にあると仮定すると、冷媒流路は閉じており、電子膨張弁の入り口を介して入る冷媒は全て弁ニードルの上方に蓄積され、このため、電子膨張弁の入り口における圧力が大きい。この時点において、弁ニードルの下方の冷媒出口には冷媒が存在せず、このため、冷媒出口における圧力は小さい。この場合、弁ニードルが上方に移動して冷媒流路を開くとき、冷媒の圧力によって生成される大きな摩擦力を克服する必要があり、したがって、大きな電流が必要とされる。弁ニードルが或る特定の距離だけ上方に移動した後、冷媒流路が開き、冷媒入り口における圧力が減少され、冷媒出口における圧力が増大し、このため弁ニードルが移動するとき、冷媒の圧力によって生成される小さな摩擦力を克服する必要があり、したがって小さな電流を用いることができる。図１４に示すように、特定のステップはステップＳ１４１〜ステップＳ１４４を含む。
【００８０】
ステップＳ１４１において、電子膨張弁用のコントローラは、システム情報を受信する。この情報は、冷媒流量情報、空調装置の制御パネルによって入力される情報等の様々な種類のセンサによって収集される情報とすることができ、初期化状態情報、現在の開度情報、及びモータの失速が生じるか否かに関する情報等の、電子膨張弁（ＥＸＶ）によってフィードバックされる状態情報とすることができる。
【００８１】
ステップＳ１４２において、電子膨張弁用のコントローラは、受信した情報に従って、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する。ステップＳ１４３は、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上である場合に実行されることになる。ステップＳ１４４は、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値未満である場合に実行されることになる。
【００８２】
ステップＳ１４３において、電子膨張弁用のコントローラによって、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であると判断される場合、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、３００ｍＡ等の第５の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。
【００８３】
ステップＳ１４４において、電子膨張弁用のコントローラによって、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値未満であると判断される場合、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、第５の電流未満の２００ｍＡ等の第６の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。
【００８４】
本出願による制御方法の第４の実施形態のフローチャートを示す図１５を参照する。この実施形態では、電子膨張弁のステッピングモータにモータの失速が生じる場合があり、モータの失速が生じるとき、これは単に一時的な軽微な機能不良である場合があり、大きな電流が電子膨張弁に入力される場合、電子膨張弁はこの一時的な軽微な機能不良を克服し、動作を継続することができる。特定のステップは、ステップＳ１５１〜Ｓ１５４を含む。
【００８５】
ステップＳ１５１において、電子膨張弁用のコントローラはシステム情報を受信する。この情報は、冷媒流量情報、空調装置の制御パネルによって入力される情報等の、様々な種類のセンサによって収集される情報とすることができ、初期化状態情報、現在の開度情報、及びモータ失速が生じるか否かに関する情報等の、ＥＸＶによってフィードバックされる状態情報とすることができる。
【００８６】
ステップＳ１５２において、電子膨張弁用のコントローラは、受信した情報に従って、電子膨張弁のステッピングモータが失速しているか否かを判断し、電子膨張弁のステッピングモータが失速している場合、ステップＳ１５３が実行されることになり、電子膨張弁のステッピングモータが失速していない場合、ステップＳ１５４が実行されることになる。モータ失速情報は、センサが冷媒の流量を検出することによって求めることができる。電子膨張弁用のコントローラは、一方では、センサを介して冷媒の流量の現在の実際の値を取得し、他方では、自身のメモライザに電子膨張弁の現在の開度情報を記憶し、現在の開度情報は、冷媒の流量と対応する関係を有し、したがって、冷媒の流量の現在の理論値を得ることができる。電子膨張弁が正常に動作する場合、冷媒の流量の実際の値と理論値との間の差は小さく、電子膨張弁にモータの失速が生じている場合、冷媒の流量の実際の値と理論値との間の差が生じ、差が閾値よりも大きいとき、モータ失速が生じると判断することができる。
【００８７】
ステッピングモータが失速しているか否かは、電子膨張弁の駆動及び制御モジュールによって検出することもできる。ステッピングモータが失速している場合、回転子が回転を停止するか、又は回転子の回転速度が減少し、この場合、回転子の回転に起因してステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力（Ｂｅｍｆ）の値が減少し、逆起電力の値が閾値未満であるとき、駆動及び制御モジュールは、モータの失速が生じると判断し、モータ失速情報を空調コントローラの中央制御モジュールにフィードバックするか、又はまずモータ失速情報を中央制御モジュールにフィードバックし、その後、モータ失速情報を、ＬＩＮバスを介して空調コントローラの中央制御モジュールにフィードバックする。
【００８８】
ステップＳ１５３において、電子膨張弁用のコントローラがモータ失速情報を受信する場合、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、４００ｍＡ等の最大電流、すなわち第７の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するように駆動モジュールを制御するようにし、ステップＳ１５２が繰り返され、次に、モータ失速が生じている場合に機能不良信号が出力され、モータ失速がもはや生じていない場合にステップＳ１５４が実行される。
【００８９】
ステップＳ１５４において、電子膨張弁用のコントローラは、２５０ｍＡ等の正常動作のための第８の電流をステッピングモータに入力する。第８の電流は第７の電流未満である。
【００９０】
電子膨張弁が常に最大電流で動作する従来技術と異なり、本出願の上記の実施形態では、各実施形態におけるモータの電流は２つの異なる値を有し、電力消費を節減するために、電子膨張弁の様々な動作条件に従って適切な電流値が選択される。
【００９１】
上記の実施形態において、各実施形態は、１つの動作条件の影響のみを考慮し、例えば、電子膨張弁が初期化動作中であるか若しくは流量制御動作中であるかのみを考慮するか、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にあるか若しくは遷移位置の上方にあるかのみを考慮するか、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力若しくは入り口における冷媒の圧力と出口における冷媒の圧力との圧力差が閾値未満であるか否かのみを考慮するか、又は、モータ失速が生じるか否かのみを考慮する。他の実施形態では、上記の様々な動作条件を、決定条件を形成するように任意の方式で組み合わせることができる。
【００９２】
本出願による電子膨張弁の制御方法の第５の実施形態を示す図１６を参照する。この実施形態では、電子膨張弁が初期化動作中であるか若しくは流量制御動作中であるか、及び電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にあるか若しくは遷移位置の上方にあるかの２つの異なる動作条件の双方が考慮され、特定のステップはステップＳ１６１〜ステップＳ１６６を含む。
【００９３】
ステップＳ１６１において、電子膨張弁用のコントローラはシステム情報を受信する。この情報は、冷媒流量情報、空調装置の制御パネルによって入力される情報等の、様々な種類のセンサによって収集される情報とすることができ、初期化状態情報及び現在の開度情報等の、ＥＸＶによってフィードバックされる状態情報とすることができる。
【００９４】
ステップＳ１６２において、電子膨張弁用のコントローラは、受信した情報に従って、電子膨張弁が初期化動作を実行しているか否かを判断し、電子膨張弁が初期化動作を実行している場合、ステップＳ１６３が実行されることになり、電子膨張弁が初期化動作を実行していない場合、ステップＳ１６４が実行されることになる。
【００９５】
ステップＳ１６３において、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、３５０ｍＡ等の初期化電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。
【００９６】
ステップＳ１６４において、電子膨張弁用のコントローラは、この時点における電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にあるか否かを引き続き判断し、この時点における電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にある場合、ステップＳ１６５が実行されることになり、この時点におけるここでの電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にない場合、ステップＳ１６６が実行されることになる。
【００９７】
ステップＳ１６５において、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、弁ニードルの位置が遷移位置の下方にある状態に対応する第１の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。第１の電流は初期化電流未満であり、例えば２５０ｍＡとすることができる。
【００９８】
ステップＳ１６６において、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、第１の電流未満の１５０ｍＡ等の第２の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。
【００９９】
本出願による電子膨張弁の制御方法の第６の実施形態のフローチャートを示す図１７を参照する。この実施形態において、電子膨張弁が初期化動作中であるか又は流量制御動作中であるか、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にあるか否か、及び電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力が所定の閾値よりも大きい否かの３つの異なる動作条件の全てが考慮され、特定のステップは、ステップＳ１７１〜ステップＳ１７８を含む。
【０１００】
ステップＳ１７１において、電子膨張弁用のコントローラはシステム情報を受信する。この情報は、冷媒流量情報、空調装置の制御パネルによって入力される情報等の、様々な種類のセンサによって収集される情報とすることができ、初期化状態情報及び現在の開度情報等の、ＥＸＶによってフィードバックされる状態情報とすることができる。
【０１０１】
ステップＳ１７２において、電子膨張弁用のコントローラは、受信した情報に従って、電子膨張弁が初期化動作を実行しているか否かを判断し、電子膨張弁が初期化動作を実行している場合、ステップＳ１７３が実行されることになり、電子膨張弁が初期化動作を実行していない場合、ステップＳ１７４が実行されることになる。
【０１０２】
ステップＳ１７３において、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、３５０ｍＡ等の初期化電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。
【０１０３】
ステップＳ１７４において、電子膨張弁用のコントローラは、この時点における電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にあるか否かを引き続き判断し、この時点における電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にある場合、ステップＳ１７５が実行されることになり、この時点におけるここでの電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にない場合、ステップＳ１７６が実行されることになる。
【０１０４】
ステップＳ１７５において、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、弁ニードルの位置が遷移位置の下方にある状態に対応する第１の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するよう駆動モジュールを制御させる。第１の電流は初期化電流未満であり、２５０ｍＡとすることができる。
【０１０５】
ステップＳ１７６において、電子膨張弁用のコントローラは、受信した情報に従って、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であるか否かを判断し、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上である場合、ステップＳ１７７が実行されることになり、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値未満である場合、ステップＳ１７８が実行されることになる。
【０１０６】
ステップＳ１７７において、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上である状態に対応する第２の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するように駆動モジュールを制御させる。第２の電流は第１の電流未満であり、２００ｍＡとすることができる。
【０１０７】
ステップＳ１７８において、電子膨張弁用のコントローラは、駆動及び制御モジュールを制御して、電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力、又は電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力と電子膨張弁の出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値未満である状態に対応する第３の電流を電子膨張弁のステッピングモータに入力するように駆動モジュールを制御させる。第３の電流は第２の電流未満であり、１５０ｍＡとすることができる。
【０１０８】
電子膨張弁のステッピングモータが失速しているか否かに依拠する動作条件は、電子膨張弁の動作の全てのプロセスにおいて生じる場合があり、例えば、モータの失速は、電子膨張弁が様々な動作方式を実行しているときに生じる場合があり、弁ニードルが様々な位置にあるときに生じる場合があり、また、冷媒の圧力が様々であるときに生じる場合があり、したがって、電子膨張弁のステッピングモータが失速しているか否かに依拠する動作条件を上記の他の様々な動作条件と組み合わせて制御を実行することができ、特定の制御プロセスはここでは列挙されない。
【０１０９】
上記の制御方法に対応して、本出願による電子膨張弁用のコントローラは、要約すると、システム情報を受信するように構成される情報受信ユニットと、受信したシステム情報に従って電子膨張弁の動作条件を求めるように構成される決定ユニットと、決定ユニットによって決定される動作条件に従って様々な電流を電子膨張弁のモータに入力する制御信号を出力するように構成される制御ユニットとを備えることができる。これらのユニットは多くの電子回路からなるので、電子回路はそれぞれ、様々な別個のチップとして集積することもできるし、１つのチップとしてまとめて集積することもできるし、電子回路の一部を１つのチップとして集積し、電子回路の他の部分を別のチップとして集積することもできる。例えば、図２における本出願による電子膨張弁用のコントローラの構造の特定の実施形態では、情報受信ユニット及び動作条件決定ユニットは、空調装置の中央制御モジュールに集積され、制御ユニットは、ＬＩＮ送受信機モジュール、中央処理モジュール、駆動及び制御モジュール並びに駆動モジュールを含む構造として実現され、空調装置の中央制御モジュールは、ＬＩＮバスを介して電子膨張弁のための制御ユニットを用いてデータを送信する。図１０における本出願による電子膨張弁用のコントローラの構造の特定の実施形態において、情報受信ユニット及び動作条件決定ユニットは、空調装置のための中央制御モジュールに集積され、制御ユニットは、駆動及び制御モジュール並びに駆動モジュールを含む構造として実現され、空調装置の中央制御モジュールは、ＳＰＩバスを介して制御ユニットを用いてデータを送信する。当然ながら、他の実施形態では、これらのユニットは様々な集積チップとして集積することもでき、これについては以下で列挙されない。
【０１１０】
本出願による電子膨張弁の構造及び制御方法が上記で説明され、本出願の１つの実施形態において、電子膨張弁は自動車空調システムにおいて適用される。本出願による自動車空調システムの構造を示すブロック図である図１８を参照する。本出願の自動車空調システムは主に、圧縮機１８１と、凝縮器１８２と、乾燥装置１８３と、蒸発器１８４と、凝縮器１８２及び蒸発器１８３間に接続される電子膨張弁１８５とを備え、全ての構成要素の動作は空調コントローラ１８６によって制御される。図１、図２及び図１０に示す構造と類似して、電子膨張弁１８５は、弁本体と膨張弁用のコントローラとを備える。電子膨張弁の弁本体は、冷媒入り口及び冷媒出口を備え、冷媒が流れるのを可能にする通路が弁本体内部に形成され、通路内にオリフィスが形成される。弁本体内部に弁ニードルが設けられ、弁本体の上方にステッピングモータが配置される。ステッピングモータは固定子コイル及び回転子を備え、固定子コイルは、膨張弁用のコントローラの制御下で電流を入力されることができ、電流を入力されると回転子を駆動して回転させることができ、弁ニードルはステッピングモータの回転子に弾性的に接続され、弁ニードルはステッピングモータの回転子の回転とともに上方及び下方に移動することができる。弁ニードルが下方に移動して冷媒流路内のオリフィスと接触するとき、弁ニードルは冷媒流路内のオリフィスをブロックし、このため、冷媒は電子膨張弁を通って循環することができない。弁ニードルが上方に移動し、冷媒流路内のオリフィスから切り離されるとき、冷媒流路は開き、このため、冷媒は冷媒入り口を介して入り、冷媒流路を通過し、冷媒出口を介して流出することができる。電子膨張弁の冷媒流路の開度は、冷媒流路内のオリフィスから離れて移動する弁ニードルの距離を制御することによって制御することができる。蒸発器内に流れる冷媒の流量は、蒸発器の温度を更に制御するように電子膨張弁の開度を調整することによって制御することができ、それによって、温度を調整する効果が実現される。本出願による自動車空調システムにおける電子膨張弁は、電子膨張弁が初期化動作中であるか又は流量制御動作中であるか、電子膨張弁の弁ニードルの位置が遷移位置の下方にあるか又は遷移位置の上方にあるか、及び電子膨張弁の入り口における冷媒の圧力又は入り口における冷媒の圧力と出口における冷媒の圧力との圧力差が閾値よりも大きいか否かに依拠する様々な動作条件に従って、電子膨張弁のステッピングモータに様々な電流を入力することができる。電子膨張弁の特定の構造及び制御方法はここでは繰り返さない。
【０１１１】
上記の実施形態は自動車空調システムにおいて適用され、当然ながら、本出願による電子膨張弁の制御方法は、家庭用空調システム若しくは商用空調システム等の他の空調システム、又は電子膨張弁を必要とする他のシステムにおいても適用することができる。
【０１１２】
本出願による空調システムにおける電子膨張弁は、電子膨張弁の様々な動作条件に従って電子膨張弁のステッピングモータに様々な電流を入力することができ、電子膨張弁のエネルギー消費を効果的に低減することができる。電子膨張弁のステッピングモータが失速している場合、大きな電流をステッピングモータに入力して、軽微な機能不良を克服することができる。電子膨張弁が常に最大動作電流を用いる解決策と比較して、本出願における電子膨張弁は様々な動作条件に従って様々な電流を用い、このため電子膨張弁の耐用年数を増大させることができる。
【０１１３】
上記で説明した実施形態は、本出願の好ましい実施形態に過ぎない。本出願の原理から逸脱することなく、当業者によって幾つかの改良及び変更を行うことができ、本出願の範囲は特許請求の範囲によって規定されることに留意されたい。
【図１】
2016505130.tif 000003
【図２】
2016505130.tif 000004
【図３】
2016505130.tif 000005
【図４】
2016505130.tif 000006
【図５】
2016505130.tif 000007
【図６】
2016505130.tif 000008
【図７】
2016505130.tif 000009
【図８】
2016505130.tif 000010
【図９】
2016505130.tif 000011
【図１０】
2016505130.tif 000012
【図１１】
2016505130.tif 000013
【図１２】
2016505130.tif 000014
【図１３】
2016505130.tif 000015
【図１４】
2016505130.tif 000016
【図１５】
2016505130.tif 000017
【図１６】
2016505130.tif 000018
【図１７】
2016505130.tif 000019
【図１８】
2016505130.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月30日(2015.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報受信ユニットと、動作条件決定ユニットと、制御ユニットとを備える、電子膨張弁用のコントローラであって、
前記情報受信ユニットは、センサ情報、制御コマンド情報又はフィードバック情報を受信するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、前記情報受信ユニットによって受信される前記情報に従って前記電子膨張弁の動作条件を求め、該電子膨張弁の該動作条件に従って、該動作条件に対応する制御信号を出力するように構成され、
前記制御ユニットは、前記動作条件決定ユニットによって出力される前記制御信号に従って、前記電子膨張弁のステッピングモータへの前記動作条件に対応する電流の入力を制御する電流制御信号を出力するように構成される、情報受信ユニットと、動作条件決定ユニットと、制御ユニットとを備える、電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項２】
動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁が初期化動作を実行していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、初期化電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作であり、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第２の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項３】
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にあると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件ユニットが、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にあると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第３の動作電流未満の第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記弁ニードルが冷媒流路からちょうど切り離され、前記冷媒流路が開く位置である、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項４】
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が前記所定の閾値未満であると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第５の動作電流未満の第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項５】
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、
前記動作条件決定ユニットは、該動作条件決定ユニットが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していないと判断する場合、前記制御ユニットに制御信号を出力するように構成され、前記制御ユニットは、前記制御信号に従って電流制御信号を出力するように構成され、前記電流制御信号は、前記第７の動作電流未満の第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項１に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項６】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項５に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項７】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項５に記載の電子膨張弁用のコントローラ。
【請求項８】
電子膨張弁であって、弁本体と該電子膨張弁用のコントローラとを備え、前記弁本体は、冷媒が流れるのを可能にする通路と、前記通路と協働するように構成される弁ニードルと、前記冷媒の前記通路の開度を調整するよう前記弁ニードルの移動を制御するように構成されるステッピングモータとを備え、該電子膨張弁の前記コントローラは、該電子膨張弁の動作条件に従って、該動作条件に対応して前記ステッピングモータへの電流の入力を制御する制御信号を出力し、前記ステッピングモータを駆動して回転させるように構成され、前記ステッピングモータは、前記弁ニードルを駆動して動かすように回転し、前記冷媒の前記通路の前記開度を調整するように構成される、電子膨張弁。
【請求項９】
前記電子膨張弁用の前記コントローラは、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）送受信機モジュールと、中央処理モジュールと、駆動及び制御モジュールと、駆動モジュールとを備え、
前記ＬＩＮ送受信機モジュールは、前記ステッピングモータの動作条件に従って空調コントローラによって出力される制御コマンドを、ＬＩＮバスを介して受信し、前記制御コマンドを、前記中央処理モジュールによって受信可能な制御コマンド信号に変換するように構成され、
前記中央処理モジュールは、前記ＬＩＮ送受信機モジュールによって送信される前記制御コマンド信号をパースし、電流制御信号を出力するように構成され、
前記駆動及び制御モジュールは、前記中央処理モジュールによって送信された前記電流制御モジュールを受信し、比較動作を実行し、駆動制御信号を出力するように構成され、
前記駆動モジュールは、前記駆動及び制御モジュールによって出力される前記駆動制御信号に従って前記ステッピングモータに電流を入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１０】
前記電子膨張弁用の前記コントローラは、全て空調コントローラ内に集積される、中央制御モジュールと、駆動制御モジュールと、駆動モジュールとを備え、
前記中央制御モジュールは、前記ステッピングモータの動作条件に従って電流制御信号を出力するように構成され、
前記駆動及び制御モジュールは、前記中央制御モジュールによって送信された前記電流制御信号を受信し、比較動作を実行し、駆動制御信号を出力するように構成され、
前記駆動モジュールは、前記駆動及び制御モジュールによって出力された前記駆動制御信号に従って前記ステッピングモータに電流を入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１１】
前記電子膨張弁が初期化動作を実行している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、初期化動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作であり、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記駆動及び制御モジュールを制御して、第２の動作電流を前記ステッピングモータに入力するよう前記駆動モジュールを制御させるように構成され、前記初期化動作電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１２】
初期化動作コマンドは、前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに送信される信号において別個の初期化信号ビットを提供することによって、又は最小開度信号若しくは最大開度信号、最大開度若しくは最小開度、及び初期開度を前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに連続して送信することによって、又は前記最小開度若しくは前記最大開度に対応するコマンド、若しくは前記最大開度若しくは前記最小開度及び前記初期開度に対応するコマンドを前記空調コントローラによって前記駆動及び制御モジュールに連続して送信することによって、制御を実現するように構成される、請求項１１に記載の電子膨張弁。
【請求項１３】
前記電子膨張弁の前記弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第３の動作電流未満の第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが或る特定の角度だけ回転した後に前記弁ニードルが前記冷媒流路から切り離され、前記冷媒流路が開く場合に前記弁ニードルが位置する位置である、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１４】
前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が前記所定の閾値未満である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第５の動作電流未満の第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１５】
前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速している場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成され、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していない場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記第７の動作電流未満の第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するように構成される、請求項８に記載の電子膨張弁。
【請求項１６】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項１５に記載の電子膨張弁。
【請求項１７】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項１５に記載の電子膨張弁。
【請求項１８】
圧縮機、凝縮器、蒸発器及び電子膨張弁を備える空調システムであって、冷媒が前記電子膨張弁を通過して前記凝縮器、前記蒸発器及び前記圧縮機における循環を形成するように構成され、前記電子膨張弁は請求項８〜１７のいずれか１項に記載の電子膨張弁である、空調システム。
【請求項１９】
電子膨張弁の制御方法であって、該電子膨張弁は、弁本体と、該電子膨張弁用のコントローラとを備え、前記弁本体は、冷媒が流れるのを可能にする通路と、前記通路と協働するように構成される弁ニードルと、前記冷媒の前記通路の開度を調整するよう前記弁ニードルの移動を制御するように構成されるステッピングモータとを備え、該ステッピングモータは前記電子膨張弁用の前記コントローラによって制御され、該制御方法は、
前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、受信した情報に従って前記電子膨張弁の動作条件を求めるとともに、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、前記電子膨張弁の前記動作条件に従って、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータに前記動作条件に対応する電流を入力するステップ、
を含む、電子膨張弁の制御方法。
【請求項２０】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁が初期化動作を実行していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、初期化動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記初期化動作は、前記電子膨張弁が動作を開始する場合、前記電子膨張弁が閉じている場合、システム異常が生じている場合、又は前記電子膨張弁が前記初期化動作を実行することが必要とされる場合に、前記電子膨張弁に開度範囲全体を経て初期開度に戻るように命令する動作である、入力するステップと、
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁が流量制御動作を実行していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第２の動作電流を前記電子膨張弁の前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記初期化電流の値は前記第２の動作電流の値よりも大きい、入力するステップと、
を更に含む、請求項１９に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２１】
初期化動作コマンドは、空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに送信される信号において別個の初期化信号ビットを提供することによって、又は最小開度信号若しくは最大開度信号、最大開度若しくは最小開度、及び初期開度を前記空調コントローラによって前記電子膨張弁用の前記コントローラに連続して送信することによって、又は前記最小開度若しくは前記最大開度に対応するコマンド、若しくは前記最大開度若しくは前記最小開度及び前記初期開度に対応するコマンドを前記空調コントローラによって駆動及び制御モジュールに連続して送信することによって、制御を実現するように構成される、請求項２０に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２２】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記弁ニードルの位置が事前設定された遷移位置の下方にあると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第３の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、
前記電子膨張弁の前記弁ニードルの前記位置が前記事前設定された遷移位置の上方にあるか又はちょうど前記事前設定された遷移位置にある場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第４の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第４の動作電流は前記第３の動作電流未満であり、前記事前設定された遷移位置は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが或る特定の角度だけ回転した後に前記弁ニードルが前記冷媒流路から切り離され、前記冷媒流路が開く場合に前記弁ニードルが位置する位置である、入力するステップと、
を含む、請求項１９に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２３】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の冷媒入り口における冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と冷媒出口における冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値以上であると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第５の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、
前記電子膨張弁の前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力、又は前記冷媒入り口における前記冷媒の圧力と前記冷媒出口における前記冷媒の圧力との圧力差が所定の閾値未満である場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第６の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第６の動作電流は前記第５の動作電流未満である、入力するステップと、
を含む、請求項１９に記載の電子膨張弁の制御方法。
【請求項２４】
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第７の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップと、
前記電子膨張弁用の前記コントローラが、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していないと判断する場合、前記電子膨張弁用の前記コントローラによって、第８の動作電流を前記ステッピングモータに入力するステップであって、前記第８の動作電流は前記第７の動作電流未満である、入力するステップと、
を含む、請求項１９に記載の電子膨張弁。
【請求項２５】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号が、前記電子膨張弁の前記冷媒の流量を検出することによって求められ、前記電子膨張弁用のコントローラは、センサを介して前記冷媒の前記流量の現在の実際の値を取得するように構成され、前記電子膨張弁の現在の開度情報は、前記電子膨張弁用の前記コントローラのメモライザに記憶され、前記電子膨張弁用の前記コントローラは、前記開度情報と前記冷媒の前記流量との間の対応関係に従って前記冷媒の前記流量の現在の理論値を取得するように構成され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が小さい場合、前記電子膨張弁は正常に動作していると判断され、前記冷媒の前記流量の前記実際の値と前記理論値との差が閾値よりも大きい場合、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項２４に記載の電子膨張弁。
【請求項２６】
前記ステッピングモータが失速しているか否かを示す信号は、前記電子膨張弁の前記ステッピングモータのコイルにおいて生成される逆起電力を検出することによって求められ、前記逆起電力の値が閾値よりも小さい場合、前記ステッピングモータが失速していると判断される、請求項２４に記載の電子膨張弁。
【請求項２７】
空調システムの制御方法であって、該空調システムは、圧縮機、凝縮器、蒸発器及び電子膨張弁を備え、冷媒が前記電子膨張弁を通過して前記凝縮器、前記蒸発器及び前記圧縮機における循環を形成するように構成され、前記電子膨張弁の制御方法は、請求項１９〜２６のいずれか１項に記載の電子膨張弁の制御方法である、空調システムの制御方法。
【国際調査報告】
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