JP2003063242A - 車両用空調装置 - Google Patents
車両用空調装置Info
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- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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Abstract
することにより、車両用空調装置の消費動力の低減をは
かる。 【解決手段】 冷凍サイクルのコンプレッサ、前記コン
プレッサを駆動可能な車両用原動機、前記コンプレッサ
を駆動可能な電動モータ、前記コンプレッサの駆動源を
選択可能なコンプレッサ駆動制御手段、前記コンプレッ
サについて前記車両用原動機で駆動された時および前記
電動モータで駆動された時の両方の場合におけるコンプ
レッサ動力を推定するコンプレッサ動力推定手段、前記
コンプレッサ動力推定手段にて推定された原動機駆動時
のコンプレッサ動力推定値と電動モータ駆動時のコンプ
レッサ動力推定値とを比較する手段を有し、前記コンプ
レッサ駆動制御手段が、前記コンプレッサ動力推定値比
較手段による比較結果から、動力推定値が低い方のコン
プレッサ駆動源を選択することを特徴とする車両用空調
装置。
Description
関し、とくに、車両用原動機と電動モータの2つの動力
源を切り換えて駆動することができるハイブリッドコン
プレッサを備えた車両用空調装置に関する。
車両用原動機(エンジン)によって駆動されているが、
電動モータによっても駆動できるようにしたハイブリッ
ドコンプレッサを備えたものが知られている(たとえ
は、特開平10−291415号公報)。このように、
車両用原動機と電動モータの両方によってコンプレッサ
を駆動可能である場合、特開平10−291415号公
報に記載されているように、車両用原動機が稼働してい
る時には車両用原動機によりコンプレッサを駆動し、車
両用原動機が停止している時には電動モータによりコン
プレッサを駆動する方法が考えられている。
な従来技術においては、コンプレッサの駆動方法を車両
用原動機の稼働/非稼働によって切換制御しているた
め、必ずしもコンプレッサの消費動力を考慮した駆動制
御が行われているとは言えない。そのため、車両用空調
装置の消費動力が、必要以上に大きくなっている状況が
発生していると考えられ、無駄な動力を消費していると
考えられる。
動源をより適切に選択制御することにより、車両用空調
装置の消費動力の低減をはかることにある。
に、本発明に係る車両用空調装置は、冷凍サイクルのコ
ンプレッサ、前記コンプレッサを駆動可能な車両用原動
機、前記コンプレッサを駆動可能な電動モータ、前記コ
ンプレッサの駆動源を選択可能なコンプレッサ駆動制御
手段、前記コンプレッサについて前記車両用原動機で駆
動された時および前記電動モータで駆動された時の両方
の場合におけるコンプレッサ動力を推定するコンプレッ
サ動力推定手段、前記コンプレッサ動力推定手段にて推
定された原動機駆動時のコンプレッサ動力推定値と電動
モータ駆動時のコンプレッサ動力推定値とを比較する手
段を有し、前記コンプレッサ駆動制御手段が、前記コン
プレッサ動力推定値比較手段による比較結果から、動力
推定値が低い方のコンプレッサ駆動源を選択することを
特徴とするものからなる(第1の車両用空調装置)。
的な制御形態として、前記コンプレッサ駆動制御手段
は、(a)車両用原動機が稼働されている場合、原動機
駆動時のコンプレッサ動力推定値Weと電動モータ駆動
時のコンプレッサ動力推定値Wmの関係がWe≧Wmの
時には、コンプレッサ駆動源を電動モータとし、We<
Wmの時には、コンプレッサ駆動源を車両用原動機と
し、(b)車両用原動機が停止されている場合、We≧
Wmの時には、コンプレッサ駆動源を電動モータとし、
We<Wmの時には、両駆動源は使用せず、予め定めた
条件を満たす場合のみコンプレッサ駆動源を電動モータ
とすることができる。
凍サイクルのコンプレッサ、前記コンプレッサを駆動可
能な車両用原動機、前記コンプレッサを駆動可能な電動
モータ、前記コンプレッサの駆動源を選択可能なコンプ
レッサ駆動制御手段、前記コンプレッサについて前記車
両用原動機で駆動された時および前記電動モータで駆動
された時の両方の場合におけるコンプレッサ動力を推定
するコンプレッサ動力推定手段、前記コンプレッサ動力
推定手段にて推定された原動機駆動時のコンプレッサ動
力推定値と電動モータ駆動時のコンプレッサ動力推定値
とを比較する手段、車両の稼働および推進に必要となる
電力を車両および車両用空調装置に供給できる電力源装
置、前記電力源装置において使用可能な制限電力量値を
判断可能な制限電力量値判断手段を有し、前記コンプレ
ッサ駆動制御手段が前記コンプレッサ動力推定値比較手
段による比較結果から、動力推定値が低い方のコンプレ
ッサ駆動源を選択するとともに、該動力推定値の比較か
ら電動モータが選択されたときに、前記電力源装置から
電動モータへ供給される電力量が、制限電力量値を超え
ると判断された場合には、前記コンプレッサの駆動源と
して車両用原動機を選択することを特徴とするものから
なる(第2の車両用空調装置)。
的な制御形態として、前記コンプレッサ駆動制御手段は
(a)車両用原動機が稼働されている場合、原動機駆動
時のコンプレッサ動力推定値Weと電動モータ駆動時の
コンプレッサ動力推定値Wmの関係がWe≧Wmの時に
は、Wmと前記制限電力量値Wmlの関係がWm≧Wm
lの時コンプレッサ駆動源を車両用原動機とし、Wm<
Wmlの時コンプレッサ駆動源を電動モータとし、We
<Wmの時には、コンプレッサ駆動源を車両用原動機と
し、(b)車両用原動機が停止されている場合、We≧
Wmの時には、Wm≧Wmlの時両駆動源は使用せず、
予め定めた条件を満たす場合のみコンプレッサ駆動源を
電動モータとし、Wm<Wmlの時コンプレッサ駆動源
を電動モータとし、We<Wmの時には、両駆動源は使
用せず、予め定めた条件を満たす場合のみコンプレッサ
駆動源を電動モータとすることができる。
ては、原動機駆動時動力推定値と電動モータ駆動時動力
推定値の動力比較から、コンプレッサ駆動源を選択する
もので、原則として、動力推定値が低い方の駆動源が選
択される。したがって、従来技術のように単に車両用原
動機の稼働/非稼働のみによって選択するものではない
ので、コンプレッサ駆動用に無駄な動力が消費されるこ
とが効率よく回避され、消費動力の面からその時の最適
な駆動源が適切に選択されることになる。その結果、車
両用空調装置の総消費動力がより小さく抑えられる。
においては、原動機駆動時動力推定値と電動モータ駆動
時動力推定値の動力比較を行い、とくに電動モータ駆動
が選択された場合には、電力源装置の制限電力量との関
係を比較して、その時の最適なコンプレッサ駆動方法が
選択される。つまり、消費動力の面からその時の最適な
駆動源が選択されるとともに、電動モータへ電力を供給
する電力源装置における制限電力量も考慮され、電力の
面からも不具合が生じないように制御される。したがっ
て、車両用空調装置の総消費動力の低減と、該低減を目
指す場合の電力源装置における使用可能電力量の制限か
らの不具合の発生防止との両方が制御に採り入れられ、
両方の面からその時の最適な駆動源が選択される。その
結果、電力を必要とする車両の他の機器に悪影響を及ぼ
すことなく、車両用空調装置の総消費動力が適切に低減
される。
減により、車両用原動機の燃料消費量を抑えることも可
能になる。
形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の第
1実施態様に係る車両用空調装置の概略機器系統図を示
している。図1において、1は車両用空調装置全体を示
しており、車室内に開口する通風ダクト2内の上流側に
は、内外気切替ダンパ3によって調節された外気導入口
4、内気導入口5からの吸気を圧送する送風機6が設け
られている。送風機6の下流側には、送風される空気を
冷却する室内熱交換器としての蒸発器7が設けられてお
り、その下流側には、エンジン冷却水が循環供給される
温水ヒータ8が設けられている。温水ヒータ8の直下流
側には、エアミックスダンパアクチュエータ9によって
開度が調節されるエアミックスダンパ10が配置されて
いる。温度調節された空気は、ダンパ11、12、13
を備えた各吹出口14、15、16を通して車室内に吹
き出される。
れた冷媒回路を示しており、18は可変容量型コンプレ
ッサ(圧縮器)を示している。コンプレッサ18で圧縮
された冷媒は、凝縮器19、受液器20、膨張弁21を
介して蒸発器7に送られ、蒸発器7からの冷媒がコンプ
レッサ18に吸入される。本実施態様では、コンプレッ
サ18の吐出圧力あるいはそれに対応する圧力が圧力セ
ンサ22によって検出される。吐出圧力は、たとえば凝
縮器出口空気温度、凝縮器出口冷媒温度等から推定する
ことも可能である。
のエンジン23の駆動力を用いて駆動され、その作動と
吐出容量は、クラッチ24とコンプレッサ内蔵の吸入圧
力コントローラ(図示略)によって制御されるようにな
っている。容量制御信号とクラッチコントロール信号
は、メインコントローラ25から送られる。
6によっても駆動できるようになっており、コンプレッ
サ駆動源は、後述する制御によって、エンジン23と電
動モータ26との間で選択的に切り換えられる。
ータ27による発電された電力が電力源装置としてのバ
ッテリ28に蓄えられ、バッテリ28から、電動モータ
駆動回路29を介して電動モータ26にコンプレッサ駆
動電力が供給される。このとき、バッテリ28からの出
力回路に設けられた電動モータ電圧・電流センサ30に
よる検知信号が、メインコントローラ25に入力され
る。
定器31から目標車内温度の設定信号が入力される。ま
た、メインコントローラ25からは、送風機電圧コント
ローラ32に信号が送られて送風機6の電圧(回転数)
が制御される。また、本実施態様では、蒸発器7の直下
流側に、蒸発器出口空気温度を検知する蒸発器出口空気
温度センサ33が設けられており、検知信号がメインコ
ントローラ25に入力される。さらに本実施態様では、
圧力センサ22の信号、車室内温度センサ34、日射セ
ンサ35、外気温度センサ36からの検知信号がそれぞ
れメインコントローラ25に入力される。また、エンジ
ンECU37から、エンジン回転数信号がメインコント
ローラ25に入力される。
ような制御が行われる。図2は、図1に示した第1実施
態様に係る車両用空調装置1についての制御を示してい
る。
温度Trsの信号、日射センサ35によって検知された
日射量RAD、車室内温度センサ34によって検知され
た車内温度TR、外気温度センサ36によって検知され
た外気温度AMBの各信号から、目標吹出温度TOsが
次式によって演算される。 TOs=Kp1(Trs−TR)+f(AMB,RA
D,Trs) Kp1は係数である。
風機電圧BLVが BLV=f(TOs) によって演算される。また、エアミックスダンパ開度A
MDが、 AMD=f(TOs,TW,TV) によって演算される。TWは温水ヒータ8入口のエンジ
ン冷却水温、TVは蒸発器出口空気温度目標値である。
演算されたBLV、AMDの各信号は、送風機電圧コン
トローラ32、エアミックスダンパアクチュエータ9に
送られる。
度AMBより、 TV=a・AMB+b によって演算される。a、bは定数である。
度センサ33によって検知された蒸発器出口空気温度で
あり、Ki1、Kp2は係数である。演算されたPsの
信号が、コンプレッサ18に容量制御信号として送られ
る。
(エンジン23)を駆動源とする場合のコンプレッサ動
力推定値Weと、電動モータ26を駆動源とする場合の
コンプレッサ動力推定値Wmが演算される。
eは、 We=f(Trq,Ne) によって演算される。Trqはコンプレッサトルク、N
eはエンジン回転数である。このとき、Trqは、次式
により推定演算される。 Trq=f(BLV、Tin、Ps、Pd) ここで、Psは前述の圧縮機吸入圧力制御演算値、Pd
は圧縮機吐出圧力で圧力センサ22によって検知される
圧力またはそれに対応する圧力である。また、Tin
は、内外気切り替え情報に応じて下記の如く選択され
る。 外気導入の場合:Tin=f(AMB) 内気循環の場合:Tin=f(TR)
力推定値Wmは、 Wm=f(Wd,η) によって演算される。ηは電動モータ駆動効率であり、
Wdは、 Wd=f(Vm,Im) によって演算される。Vmは、電力源装置(バッテリ2
8)の電圧である。
て前記同様に選択される。
手段によって比較され、動力推定値が低い方のコンプレ
ッサ駆動源が選択される。
て、電動モータ26による駆動が選択され、We<Wm
の場合、原則として、エンジン23による駆動が選択さ
れる。
うなコンプレッサ駆動制御が行われる。まず、エンジン
23が稼働され、かつ、エアコンスイッチがオンとされ
ている場合、We≧Wmの時には、クラッチ24をオフ
としてコンプレッサ駆動源が電動モータ26とされる。
We<Wmの時には、クラッチがオンとされ、コンプレ
ッサ駆動源がエンジン23とされる。
スイッチがオンとされている場合、We≧Wmの時に
は、クラッチ24をオフとしてコンプレッサ駆動源が電
動モータ26とされる。We<Wmの時には、クラッチ
がオフとされる。このWe<Wmの時、原則としてコン
プレッサ18は駆動しないが、バッテリ28の余力およ
び他の機器への悪影響がないことを条件に、電動モータ
26によってコンプレッサ18を駆動してもよい。つま
り、条件付きで駆動とする。
には、WeとWmの大小関係にかかわらず、クラッチ2
4をオフとし、電動モータ26による駆動も行われな
い。
費動力がトータル的に考慮され、従来のように単にエン
ジン稼働/非稼働によって駆動源を選択するのではな
く、消費動力の面からその時の最適な駆動源が適切に選
択される。したがって、車両用空調装置の総消費動力
が、より小さく抑えられることになる。
る車両用空調装置の概略機器系統と制御とを示してい
る。本実施態様においては、前記第1実施態様に比べ、
メインコントローラ25内において電力源装置としての
バッテリ28の制限電力量値を考慮して制御する以外に
ついては、第1実施態様と同じである。したがって、異
なる部分についてのみ説明する。
レッサ駆動制御手段は、バッテリ28において他の機器
との関係により空調装置に使用可能な制限電力量Wml
が判断される。まず、エンジン23が稼働され、かつ、
エアコンスイッチがオンとされている場合、We≧Wm
の時には、Wm≧Wmlの時クラッチ24がオンとされ
てコンプレッサ駆動源がエンジン23とされ、Wm<W
mlの時クラッチ24がオフとされてコンプレッサ駆動
源が電動モータ26とされる。また、We<Wmの時に
は、クラッチがオンとされ、コンプレッサ駆動源がエン
ジン23とされる。
スイッチがオンとされている場合、We≧Wmの時に
は、Wm≧Wmlの時原則としてコンプレッサ18は駆
動せずクラッチ24もオフとされるが、前記同様条件付
きで電動モータ26によって駆動することができ、Wm
<Wmlの時クラッチオフとして電動モータ26によっ
てコンプレッサ18を駆動する。We<Wmの時には、
原則としてコンプレッサ18は駆動せずクラッチオフと
されるが、前記同様、条件付きで電動モータ26によっ
てコンプレッサ18を駆動することができる。
には、WeとWmの大小関係にかかわらず、クラッチ2
4をオフとし、電動モータ26による駆動も行われな
い。
力源装置(バッテリ28)において使用可能な制限電力
量値Wmlまで考慮され、その時の最適なコンプレッサ
駆動源がより適切に選択されることになる。したがっ
て、車両用空調装置の総消費動力が、他の電力使用機器
へ悪影響を及ぼすことなく、小さく抑えられることにな
る。
調装置によれば、従来の単なる車両用原動機の稼働/非
稼働に応じてコンプレッサ駆動源を切り換えていた場合
に比べ、コンプレッサ駆動に要する消費動力がより小さ
くなるように制御でき、無駄な動力消費を抑えて、車両
用空調装置の総消費動力を小さく抑えることが可能にな
る。また、この制御によって、車両エンジンの燃料消費
量を小さく抑えることも可能になる。
全体構成図である。
全体構成図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 冷凍サイクルのコンプレッサ、前記コン
プレッサを駆動可能な車両用原動機、前記コンプレッサ
を駆動可能な電動モータ、前記コンプレッサの駆動源を
選択可能なコンプレッサ駆動制御手段、前記コンプレッ
サについて前記車両用原動機で駆動された時および前記
電動モータで駆動された時の両方の場合におけるコンプ
レッサ動力を推定するコンプレッサ動力推定手段、前記
コンプレッサ動力推定手段にて推定された原動機駆動時
のコンプレッサ動力推定値と電動モータ駆動時のコンプ
レッサ動力推定値とを比較する手段を有し、前記コンプ
レッサ駆動制御手段が、前記コンプレッサ動力推定値比
較手段による比較結果から、動力推定値が低い方のコン
プレッサ駆動源を選択することを特徴とする車両用空調
装置。 - 【請求項2】 前記コンプレッサ駆動制御手段は、
(a)車両用原動機が稼働されている場合、原動機駆動
時のコンプレッサ動力推定値Weと電動モータ駆動時の
コンプレッサ動力推定値Wmの関係がWe≧Wmの時に
は、コンプレッサ駆動源を電動モータとし、We<Wm
の時には、コンプレッサ駆動源を車両用原動機とし、
(b)車両用原動機が停止されている場合、We≧Wm
の時には、コンプレッサ駆動源を電動モータとし、We
<Wmの時には、両駆動源は使用せず、予め定めた条件
を満たす場合のみコンプレッサ駆動源を電動モータとす
る、請求項1の車両用空調装置。 - 【請求項3】 冷凍サイクルのコンプレッサ、前記コン
プレッサを駆動可能な車両用原動機、前記コンプレッサ
を駆動可能な電動モータ、前記コンプレッサの駆動源を
選択可能なコンプレッサ駆動制御手段、前記コンプレッ
サについて前記車両用原動機で駆動された時および前記
電動モータで駆動された時の両方の場合におけるコンプ
レッサ動力を推定するコンプレッサ動力推定手段、前記
コンプレッサ動力推定手段にて推定された原動機駆動時
のコンプレッサ動力推定値と電動モータ駆動時のコンプ
レッサ動力推定値とを比較する手段、車両の稼働および
推進に必要となる電力を車両および車両用空調装置に供
給できる電力源装置、前記電力源装置において使用可能
な制限電力量値を判断可能な制限電力量値判断手段を有
し、前記コンプレッサ駆動制御手段が前記コンプレッサ
動力推定値比較手段による比較結果から、動力推定値が
低い方のコンプレッサ駆動源を選択するとともに、該動
力推定値の比較から電動モータが選択されたときに、前
記電力源装置から電動モータへ供給される電力量が、制
限電力量値を超えると判断された場合には、前記コンプ
レッサの駆動源として車両用原動機を選択することを特
徴とする車両用空調装置。 - 【請求項4】 前記コンプレッサ駆動制御手段は(a)
車両用原動機が稼働されている場合、原動機駆動時のコ
ンプレッサ動力推定値Weと電動モータ駆動時のコンプ
レッサ動力推定値Wmの関係がWe≧Wmの時には、W
mと前記制限電力量値Wmlの関係がWm≧Wmlの時
コンプレッサ駆動源を車両用原動機とし、Wm<Wml
の時コンプレッサ駆動源を電動モータとし、We<Wm
の時には、コンプレッサ駆動源を車両用原動機とし、
(b)車両用原動機が停止されている場合、We≧Wm
の時には、Wm≧Wmlの時両駆動源は使用せず、予め
定めた条件を満たす場合のみコンプレッサ駆動源を電動
モータとし、Wm<Wmlの時コンプレッサ駆動源を電
動モータとし、We<Wmの時には、両駆動源は使用せ
ず、予め定めた条件を満たす場合のみコンプレッサ駆動
源を電動モータとする、請求項3の車両用空調装置。
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JP2001251527A JP4669640B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 車両用空調装置 |
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JP2001251527A JP4669640B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 車両用空調装置 |
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