JP4029746B2 - 車両用補機の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行用の駆動源及び回転電機のうち少なくとも一方から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機、及び駆動源から動力を得て発電する発電機を備える車両の補機制御に関するもので、普通乗用車に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
走行用のエンジンが停止した場合であっても、空調装置（蒸気圧縮式冷凍機）を停止させることなく稼動させるべく、従来は、エンジン及び電動モータのうち少なくとも一方から動力を得て稼動する、いわゆるハイブリッド圧縮機を採用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２８７１８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の発明は、ハイブリッド圧縮機の電動モータにて発電する旨の記載があるものの、ハイブリッド圧縮機の電動モータにて発電した電力を有効活用して燃費を向上させるための具体的な記載が一切ない。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な車両用補機の制御装置の電源システムを提供し、第２には、自動車に搭載された既存の発電機と圧縮機を駆動するための回転電機とを有する自動車において、省燃費を図ることができ得る構成及びその制御等を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、走行用の駆動源（１）及び回転電機（１２）のうち少なくとも一方から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１）と、駆動源（１）から動力を得て発電する発電機（２）とを備える車両用補機を制御する制御装置であって、発電機（２）は、フィールド電流を制御することにより磁極及び回転磁界の強さを制御して発電電力を制御するオルタネータであり、回転電機（１２）は、回転子に永久磁石を有し、発電機（２）が発電した電力によって圧縮機（１１）を駆動する機能と、駆動源（１）から動力を得て発電する機能とを発揮するように構成され、発電機（２）の発電効率及び回転電機（１２）の発電効率は、駆動源（１）の回転数に応じて変化し、駆動源（１）の回転数の低回転域では、回転電機（１２）の発電効率が発電機（２）の発電効率を上回るようになっており、発電機（２）及び回転電機（１２）の両方で発電する場合に発電機（２）及び回転電機（１２）のうち発電効率の高い方の発電量が発電効率の低い方の発電量より大きくなるように、発電機（２）の発電効率及び回転電機（１２）の発電効率に基づいて、発電機（２）の発電電力と回転電機（１２）の発電電力とを制御する発電制御手段（７、８）を備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、発電に必要な動力、すなわち駆動源（１）の消費動力を低減することができるので、省燃費を図ることができ得る。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、発電制御手段（７、８）は、発電機（２）の発電効率及び回転電機（１２）の発電効率に基づいて、車両搭載電気機器（９ａ、９ｂ）に供給する電力を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、車両搭載電気機器（９ａ、９ｂ）に回転電機（１２）により発電された電力を優先的に供給する電源供給手段（８ａ）が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る車両用補機の制御装置を示す模式図であり、図２は本実施形態に係る電動モータ一体型圧縮機の模式図である。
【００１４】
図１中、エンジン１は走行用の動力を発生させる駆動源であり、オルタネータ２はエンジン１から動力を得て発電する発電機である。なお、オルタネータ２は、周知のごとく、ロータに流すフィールド電流をレギュレータにて制御することにより、ロータの磁極及び回転磁界の強さを制御して発電電力を制御するものである。
【００１５】
圧縮機１１はエンジン１及び電動モータ１２のうち少なくとも一方から動力を得て冷媒を吸入圧縮するもので、本実施形態では、図２に示すように、圧縮機１１と電動モータ１２とが一体となった、いわゆるハイブリッド圧縮機１０を採用している。なお、ハイブリッド圧縮機１０の詳細は後述する。
【００１６】
凝縮器３は圧縮機１１から吐出した高圧冷媒の熱を放冷させる放熱器であり、減圧器４は凝縮器３に冷却された冷媒を減圧するものであり、蒸発器５は冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させるものである。なお、本実施形態では、凝縮器３は室外空気と冷媒とを熱交換して冷媒を冷却し、蒸発器５は室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換して冷媒を加熱している。
【００１７】
また、モータ制御装置６は電動モータ１２の作動を制御するもので、発電制御装置（発電制御手段）７はオルタネータ２の発電電力及び電動モータ１２にて発電する場合の電動モータ１２の発電電力を制御するものである。
【００１８】
そして、モータ制御装置６は、電動モータ１２にて圧縮機１１を駆動する場合には、電動モータ１２への印可電圧等を制御して回転数を制御し、電動モータ１２にて発電する場合には、発電制御装置７からの制御信号に基づいて電動モータ１２の発電電力を制御する。
【００１９】
電源切換装置（発電制御手段）８は、車載バッテリ９ａ及び送風機の電動モータ等の電動モータ１２とは異なる電気機器９ｂに、オルタネータ２により発電された電力を供給する場合と、電動モータ１２により発電された電力を供給する場合と、オルタネータ２及び電動モータ１２により発電された電力を供給する場合とを切り替えるものである。
【００２０】
なお、オルタネータ２により発電された電力及び電動モータ１２により発電された電力を供給する場合には、発電制御装置７によりオルタネータ２により発電された電力と電動モータ１２により発電された電力との供給割合を制御する。
【００２１】
次に、ハイブリッド圧縮機１０について図２に基づいて述べる。
【００２２】
本実施形態に係るハイブリッド圧縮機１０は、斜板型可変容量方式の圧縮機１１のシャフト１３と電動モータ１２のロータシャフト１４と共用化して１本のシャフトとすることにより圧縮機１１と電動モータ１２とを一体化したものである。
【００２３】
なお、斜板型可変容量方式の圧縮機とは、周知のごとく、斜板１１ａが収納された斜板室１１ｂ内の圧力を圧力制御弁１１ｃにより制御して斜板１１ａの傾斜角を変化させることによりピストン１１ｄのストローク（行程）を変化させて吐出容量、つまりシャフト１３が１回転する際に吐出される理論吐出量を変化させることができる圧縮機である。
【００２４】
また、電動モータ１２は、ロータ１５に永久磁石１５ａを配置し、ステータコイル１６に流す電流を、例えばインバータ制御することによりロータ１５周りに回転磁界を発生させてロータ１５、つまりロータシャフト１４を回転させるＤＣブラシレス方式の回転電機である。
【００２５】
そして、ロータシャフト１４の軸方向端部のうち圧縮機１１と反対側には、エンジン１からの動力を断続可能にロータシャフト１４に伝達する電磁クラッチ１７とエンジン１からの動力を受けるプーリ１８とが一体となった動力伝達装置が組み付けられている。
【００２６】
以上に述べた構成において、ハイブリッド圧縮機１０をエンジン１のみにて稼動させるときには、電磁クラッチ１７を繋いでシャフト１３を稼動させるとともに、電動モータ１２にて発電作用が発生しない程度の電流をステータコイル１６に通電し、ハイブリッド圧縮機１０を電動モータ１２のみにて稼動させるときには、電磁クラッチ１７にてエンジン１からの動力伝達を遮断した状態で、ステータコイル１６に通電する。
【００２７】
なお、ハイブリッド圧縮機１０をエンジン１及び電動モータ１２にて稼動させるときには、電磁クラッチ１７を繋いでシャフト１３を稼動させながらステータコイル１６に通電する。
【００２８】
また、電動モータ１２にて発電のみする場合には、圧縮機１１の吐出容量を最小容量とした状態で電磁クラッチ１７を繋いでロータシャフト１４を回転させる。因みに、圧縮機１１を稼動させながら電動モータ１２にて発電する場合には、圧縮機１１の吐出容量を最小容量より増大させた状態でロータシャフト１４を回転させる。
【００２９】
次に、本実施形態の特徴的作動制御及びその効果を述べる。
【００３０】
本実施形態では、オルタネータ２の回転電機としての方式と電動モータ１２の回転電機としての方式とが相違することに加えて、オルタネータ２は発電機専用に設計された回転電機であるのに対して、電動モータ１２は圧縮機１１を駆動するために設計された回転電機であるので、図３に示すように、オルタネータ２の発電効率特性と電動モータ１２の発電効率特性とは大きく相違している。
【００３１】
したがって、本実施形態では、エンジン１の回転数、つまりオルタネータ２にあってはオルタネータ２の回転子の回転数、電動モータ１２にあってはロータ１５の回転数に応じて変化する両者２、１２の発電効率に基づいて、オルタネータ２の発電電力及び電動モータ１２の発電電力を制御するとともに、車載バッテリ９ａ及び電気機器９ｂに供給する電力を制御する。
【００３２】
つまり、発電効率の高い方の発電量が発電効率の低い方の発電量より大きくなるようにオルタネータ２の発電電力及び電動モータ１２の発電電力を制御するとともに、車載バッテリ９ａ及び電気機器９ｂには、発電効率の高い方により発電された電力がより多く供給されるようにするものである。
【００３３】
具体的な選択手法としては、図３のような発電効率マップを発電制御装置に記憶させ、このデータとエンジン等の回転数や必要発電量に応じてどちらの発電量を増大させるかを判定する。
【００３４】
したがって、発電に必要な動力、すなわちエンジン１の消費動力を低減することができるので、省燃費を図ることができ得る。
【００３５】
なお、本実施形態では、電動モータ１２としてマグネットロータを有するＤＣブラシレスモータを採用しているので、オルタネータ２に比べて高い起電力を得ることができるものの、回転数が高くなるほど、マグネットロータを回転させるに必要な動力が増大して発電効率が低下する。
【００３６】
一方、オルタネータ２は、回転子にマグネット（永久磁石）等の大きな質量を有するものが配置されていないので、発電効率の変動幅が電動モータ１２に比べて小さい。
【００３７】
（第２実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、車両搭載の電気機器９ａ〜９ｃのうち、送風機用電動モータのごとく空調装置の電気機器９ｂに電動モータ１２により発電された電力を優先的に供給する電源供給装置８ａを設けたものである。
【００４０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、電源切換装置８では、電流流れを切り換えるのみであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、電源切換装置８で電力配分を制御してもよい。
【００４１】
また、電磁クラッチ１７を廃止してプーリ１８のみとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用補機の制御装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電動モータ一体型圧縮機の模式図である。
【図３】発電効率と回転数との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る車両用補機の制御装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…オルタネータ、３…凝縮器、４…減圧器、
５…蒸発器、６…モータ制御装置、７…発電制御装置、
８…電源切換装置、９ａ…バッテリ、９ｂ…電気負荷（ブロワモータ等）、
１０…ハイブリッド圧縮機、１１…圧縮機、
１２…電動モータ（ＤＣブラシレスモータ）、１７…電磁クラッチ。

Claims (3)

1. 走行用の駆動源（１）及び回転電機（１２）のうち少なくとも一方から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１）と、前記駆動源（１）から動力を得て発電する発電機（２）とを備える車両用補機を制御する制御装置であって、
   前記発電機（２）は、フィールド電流を制御することにより磁極及び回転磁界の強さを制御して発電電力を制御するオルタネータであり、
   前記回転電機（１２）は、回転子に永久磁石を有し、前記発電機（２）が発電した電力によって前記圧縮機（１１）を駆動する機能と、前記駆動源（１）から動力を得て発電する機能とを発揮するように構成され、
   前記発電機（２）の発電効率及び前記回転電機（１２）の発電効率は、前記駆動源（１）の回転数に応じて変化し、
   前記駆動源（１）の回転数の低回転域では、前記回転電機（１２）の発電効率が前記発電機（２）の発電効率を上回るようになっており、
   前記発電機（２）及び前記回転電機（１２）の両方で発電する場合に前記発電機（２）及び前記回転電機（１２）のうち発電効率の高い方の発電量が発電効率の低い方の発電量より大きくなるように、前記発電機（２）の発電効率及び前記回転電機（１２）の発電効率に基づいて、前記発電機（２）の発電電力と前記回転電機（１２）の発電電力とを制御する発電制御手段（７、８）を備えることを特徴とする車両用補機の制御装置。
2. 前記発電制御手段（７、８）は、前記発電機（２）の発電効率及び前記回転電機（１２）の発電効率に基づいて、車両搭載電気機器（９ａ、９ｂ）に供給する電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用補機の制御装置。
3. 前記車両搭載電気機器（９ａ、９ｂ）に前記回転電機（１２）により発電された電力を優先的に供給する電源供給手段（８ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用補機の制御装置。

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