JPH07266852A - 電気自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 故障しにくく、操作応答性の良い電気自動車
用空調装置を提供することにある。 【構成】 温度設定ユニット２０を最大設定値とした場
合に、駆動周波数制御装置２３が前記最大設定値に対応
する駆動周波数よりも低い基準駆動周波数に補正する。
さらに、駆動周波数制御装置２３が、前記基準駆動周波
数から温度設定ユニット２０の最小設定値に対応する最
小駆動周波数までを略直線的に変化する軌跡に沿ってコ
ンプレッサ４を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプサイクル
を備えた電気自動車用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒートポンプサイクルを備えた電
気自動車用空調装置としては、例えば、図４に示すよう
に、ヒートポンプサイクル１を組み付けた空調ユニット
１０を温度設定ユニット２０で制御するようにしたもの
がある。

【０００３】前記ヒートポンプサイクル１は、車体前方
部に配設した車外側熱交換器２と、車内前方部の空調ユ
ニット１０内に配設した車内側熱交換器３と、コンプレ
ッサ４と、四方弁５と、キャピラリチューブ６と、アキ
ュレータ７とで構成されている。

【０００４】そして、前記ヒートポンプサイクル１で車
内を暖房する場合には、暖房サイクルで熱交換媒体を循
環させることによって行う。すなわち、後述する温度設
定ユニット２０が四方弁５を図４中の実線で示すように
切り替え、インバータ２２を介してコンプレッサ４を駆
動することにより、熱交換媒体を高温高圧とし、図４中
の実線で示した矢印に従い、四方弁５を介して車内側熱
交換器３で放熱させた後、キャピラリチューブ６で減圧
し、車外側熱交換器２において外気から吸熱させ、再び
四方弁５からアキュレータ７を介してコンプレッサ４に
戻して循環させる。これにより、空調ユニット１０内に
吸引された空気は前記車内側熱交換器３によって加温さ
れ、温風となって車内に送り出される。

【０００５】また、前記ヒートポンプサイクル１で車内
を冷房する場合には、冷房サイクルで熱交換媒体を循環
させることによって行う。すなわち、温度設定ユニット
２０が四方弁５を図４中の点線で示すように切り替え、
前述と同様、コンプレッサ４を駆動して熱交換媒体を高
温高圧とし、図４中の点線で示した矢印に従い、四方弁
５を介して車外側熱交換器２で放熱させた後、キャピラ
リチューブ６で減圧し、車内側熱交換器３において空調
ユニット１０内を通過する空気から吸熱させ、四方弁５
からアキュムレータ７を介してコンプレッサ４に戻して
循環させる。これにより、空調ユニット１０内に吸引さ
れた空気は前記車内側熱交換器３によって冷却され、冷
風となって車内に送り出される。

【０００６】一方、前記ヒートポンプサイクル１の車内
側熱交換器３を組み込んだ空調ユニット１０は、空調ユ
ニット１０内の上流側に内外気切換用インテークダンパ
１１が設けられ、外気１２ａまたは内気１２ｂを空調ユ
ニット１０内に選択して吸引するようになっている。な
お、空調ユニット１０内への空気の吸引は、前記インテ
ークダンパ１１の下流側に設けたブロア１３を、温度設
定ユニット２０に接続されたモータ１４で回転させるこ
とによって行われる。

【０００７】そして、前記ブロア１３の下流側には、ヒ
ートポンプサイクル１を構成する前記車内側熱交換器３
が配置されている。

【０００８】前記車内側熱交換器３の下流側には分流し
て２つの流路１６ａ，１６ｂを形成するエアミックスダ
ンパ１７が設けられ、一方の流路１６ｂの吹き出し口に
は、空気の送風量を調整する調整ダンパ１８が設けられ
ている。そして、前記エアミックスダンパ１７が、温度
設定ユニット２０の制御信号に基づいて回動すると、こ
れに連動して前記調整ダンパ１８が、制御信号に基づい
て回動する。

【０００９】前記流路１６ａ，１６ｂの下流側には図示
しないアクチュエータによって回動するＤＥＦダンパ１
９ａ、ＶＥＮＴダンパ１９ｂ、および、ＨＥＡＴダンパ
１９ｃが設けられ、それぞれの吹き出し口から車内へ空
気が吹き出されるようになっている。特に、前記ＤＥＦ
ダンパ１９ａが取り付けられた吹き出し口からは、図示
しないフロントウィンドの内側表面に空気が吹き出すよ
うになっている。

【００１０】前記温度設定ユニット２０は、その温度設
定用レバー２１を乗員がスライドさせて所望の車内温度
に設定した場合、図示しない外気センサ、内気センサ、
および、温度センサ１５などから入力された諸条件に基
づいて演算し、快適と感ずるように送風温度および送風
量を制御するものである。特に、図示しない切り換えス
イッチを操作することにより、前述のダンパ１９ａ，１
９ｂ，１９ｃを回動し、所望の空気の吹き出し口を開閉
する。

【００１１】そして、前述の構成からなる空調装置で冷
暖房する場合には、図５のフローチャートに示すよう
に、ステップＳ３０で温度設定ユニット２０の図示しな
い冷暖房スイッチをオンし、ステップ３１で冷暖房運転
を開始する。ついで、ステップＳ３２で温度設定用レバ
ーによって設定した駆動周波数通りにインバータ２２が
コンプレッサ４を駆動し、冷暖房を行う。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
電気自動車用空調装置では、温度設定ユニット２０の温
度設定用レバー２１が乗員の手動によって調整される。
このため、設定温度が一定であっても、環境の変化によ
ってコンプレッサ４に対する負荷状態が変化する。特
に、乗員が前記レバー２１を最大設定値に設定した場合
に、環境の変化によってコンプレッサ４が過負荷状態と
なることがある。そして、前記レバー２１を最大設定値
に設定している限り、前述のような過負荷状態が続くの
で、故障の原因となることがあった。

【００１３】このため、前述のようなコンプレッサ４の
故障を回避すべく、図示しない保護装置を設けることに
より、コンプレッサ４の過負荷状態が所定の時間だけ続
いた場合に、前記コンプレッサ４の駆動を停止する方法
が提案されているが、この方法ではコンプレッサ４が突
然停止し、車内温度が急激に変動するので、乗員に不安
感，不快感を与えるという問題点がある。

【００１４】また、コンプレッサ４の故障を回避する他
の方法としては、例えば、図６に示すグラフ図のよう
に、コンプレッサ４が過負荷状態となる場合に、コンプ
レッサ４の駆動周波数を所定の基準駆動周波数に制限
し、不感帯域を設けて制御する方法（Ａ→Ｂ→Ｃ）が提
案されているが、この方法では、乗員が前記レバー２１
を不感帯域中でスライドさせても、空調ユニット１０が
吹き出す空気の送風温度が変化しないので、車内の温度
が変化せず、操作応答性が悪いという問題点がある。

【００１５】本発明にかかる電気自動車用空調装置は、
前記問題点に鑑み、故障しにくく、操作応答性の良い電
気自動車用空調装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる電気自動
車用空調装置は、前記目的を達成するため、コンプレッ
サおよび車内側熱交換器からなるヒートポンプサイクル
と、このヒートポンプサイクルの車内側熱交換器を組み
込んだ空調ユニットと、この空調ユニットを制御する能
力設定手段と、前記車内側熱交換器の温度を検出する温
度センサと、この温度センサの検出信号に基づき、前記
能力設定手段の設定に応じてコンプレッサの駆動周波数
を制御する駆動周波数制御手段とからなり、前記能力設
定手段を最大設定値とした場合に、前記駆動周波数制御
手段が、前記最大設定値に対応するコンプレッサの駆動
周波数をより低い基準周波数に補正して最大駆動周波数
とするとともに、この最大駆動周波数から前記能力設定
手段の最小設定値に対応するコンプレッサの最小駆動周
波数までを略直線的に変化する軌跡に沿って制御するよ
うに構成としてある。また、前記能力設定手段の設定値
が、コンプレッサの基準駆動周波数に対応する基準値を
越えて特定域に達した場合に、前記駆動周波数制御手段
が、前記設定値に対応する駆動周波数を前記基準周波数
に補正してコンプレッサの最大駆動周波数とするととも
に、この最大駆動周波数から前記能力設定手段の最小設
定値に対応するコンプレッサの最小駆動周波数までを略
直線的に変化する軌跡に沿って制御するように構成して
もよい。

【００１７】

【作用】したがって、本発明の請求項１，２によれば、
コンプレッサの基準駆動周波数である最大駆動周波数
と、能力設定手段の最小設定値に対応する最小駆動周波
数との間で略直線的に変化する軌跡の駆動周波数でコン
プレッサが駆動されることになる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明にかかる一実施例を図１ないし
図３の添付図面に従って説明する。本実施例にかかる電
気自動車用空調装置は、図１に示すように、前述の従来
例とほぼ同様であり、異なる点は、温度設定ユニット２
０とインバータ２２との間に駆動周波数制御装置２３が
接続されるとともに、これに接続された温度センサ１５
が車内側熱交換器３の下流側近傍に配置された点であ
る。そして、前記温度センサ１５の検出信号に基づいて
基準駆動周波数が設定され、前記駆動周波数制御装置２
３が前記インバータ２２を制御してコンプレッサ４を駆
動することにより、コンプレッサ４が過負荷状態となら
ないように制御される。

【００１９】本発明にかかる空調装置の冷暖房時におけ
る制御方法について説明する。まず、冷房時において
は、図２に示すように、ステップＳ１で図示しない冷房
スイッチをオンし、ステップＳ２で冷房運転を開始す
る。そして、ステップＳ３で温度設定用レバー２１が最
大設定値となっているか否かを判断し、ステップＳ３で
前記レバー２１が最大設定値を設定していないと判断し
た場合には、コンプレッサ４が過負荷状態になるおそれ
がないので、駆動周波数制御装置２３がレバー２１で設
定した設定値通りの駆動信号をインバータ２２に出力
し、レバー２１が設定した設定値通りにコンプレッサ４
が駆動される。

【００２０】一方、ステップＳ３で温度設定用レバー２
１が最大設定値を設定していると判断した場合には、ス
テップＳ５で車内側熱交換器３の温度が所定値（例え
ば、３℃）以上か否かを判断し、所定値以上でないと判
断した場合には、ステップＳ６でインバータ２２が出力
する駆動周波数を基準周波数（例えば、６０Ｈｚ）とな
るように駆動周波数制御装置２３で制限し、コンプレッ
サー４が過負荷状態とならず、車内が冷え過ぎとならな
いように制御する。したがって、本実施例によれば、前
記レバー２１を復帰させた場合には、図６において示し
た一点鎖線（Ｃ→Ａ）に沿ってコンプレッサ４が制御さ
れることになる。

【００２１】また、ステップＳ５で所定値以上であると
判断した場合には、まだ車内が十分に冷えていないと考
えられるので、ステップＳ７で前記レバー２１が設定し
た最大設定値に対応する最大駆動周波数でコンプレッサ
４を駆動するように前記駆動周波数制御装置２３でイン
バータ２２を制御し、コンプレッサ４を駆動する。

【００２２】以後、同様な制御が繰り返される。そし
て、コンプレッサ４の駆動中に、ステップＳ５で前記温
度センサ１５の検出値が所定値以上になれば、前記レバ
ー２１の設定値通りにインバータ２２が出力するように
前記駆動周波数制御装置２３が最大周波数を出力し、コ
ンプレッサ４を最大駆動周波数で駆動する。

【００２３】次に、暖房時においては、図３に示すよう
に、ステップＳ１０で図示しない暖房スイッチをオン
し、ステップＳ１１で暖房運転を開始する。そして、ス
テップＳ１２で温度設定用レバー２１が最大設定値であ
るか否かを判断し、ステップＳ１２で前記レバー２１が
最大設定値を設定していないと判断した場合には、コン
プレッサ４が過負荷状態となるおそれがないので、ステ
ップ１３で駆動周波数制御装置２３がレバー２１で設定
した設定値通りの駆動信号をインバータ２２に出力し、
レバー２１が設定した設定値に対応する駆動周波数通り
の駆動周波数でコンプレッサ４が駆動される。

【００２４】一方、ステップＳ１２で温度設定用レバー
２１が最大設定値を設定していると判断した場合には、
ステップＳ１４で車内側熱交換器３の温度が所定の温度
（例えば、６０℃）未満か否かを判断し、所定の温度未
満でないと判断した場合には、車内が所望の温度以上に
暖まっていると考えられるので、ステップＳ１５で駆動
周波数制御装置２３がインバータ２２を介してコンプレ
ッサ４の駆動周波数を６０Ｈｚとなるように制限する。
したがって、前述の冷房時の制御方法と同様、レバー２
１を復帰させた場合には、略直線状に変化する駆動周波
数の軌跡に沿ってコンプレッサ４が制御される。

【００２５】さらに、ステップＳ１４で所定の温度未満
であると判断した場合には、車内が所望の温度に達して
いないと考えられるので、ステップＳ１６で駆動周波数
制御装置２３がインバータ２２を介して前記レバー２１
で設定した設定値通りの最大駆動周波数を出力すること
により、コンプレッサ４を駆動する。

【００２６】以後、同様な制御が繰り返される。そし
て、コンプレッサ４の駆動中に、ステップＳ１４で前記
温度センサ１５の検出値が所定値未満になれば、前記駆
動周波数制御装置２３がレバー２１の設定値通りの最大
駆動周波数に設定し、コンプレッサ４を最大周波数で駆
動する。

【００２７】なお、前述の実施例では、温度設定ユニッ
ト２０のレバー２１を最大設定値に設定する場合につい
て説明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、図６に
示した不感帯域中にレバー２１による設定値が止まる場
合であっても、その止まった設定値に対応する基準駆動
周波数を最大駆動周波数とし、この最大駆動周波数と温
度設定ユニット２０の最小設定値に対応する最小駆動周
波数との間を略直線的に変化する軌跡（図６中、Ｄ→
Ａ）に沿ってコンプレッサ４を駆動してもよい。

【００２８】また、前述の実施例では、レバー２１をス
ライドさせて設定値を設定する場合について説明した
が、必ずしもこれに限らず、ダイヤルで設定値を設定す
るようにしてもよいことは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる請求項１，２に記載の電気自動車用空調装置に
よれば、乗員が能力設定手段を最大設定値に設定して
も、冷暖房時における車内側熱交換器に取り付けた温度
センサの検出値に基づき、駆動周波数制御装置がコンプ
レッサを駆動するための駆動周波数を制限するので、コ
ンプレッサが過負荷状態となることがなく、故障が生じ
にくくなる。また、駆動周波数制御装置が、コンプレッ
サの最大駆動周波数である基準駆動周波数から最小駆動
周波数までを略直線的に変化する軌跡に沿ってコンプレ
ッサを制御するので、復帰時に従来例のような不感帯域
がなくなり、操作応答性が向上する。さらに、本発明に
かかる請求項１，２によれば、車内側熱交換器に取り付
けた温度センサの検出値のみで制御でき、内気センサ，
外気センサ等の複数の温度センサによって複雑な温度制
御を行う必要がないので、簡易な構成で過負荷状態を回
避でき、生産コストを低減できる。また、請求項２によ
れば、能力設定手段を最大設定値に設定しない場合であ
っても、従来例のような不感帯域がなくなるので、中間
領域においても操作応答性が向上するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる電気自動車用空調装置の概略
図である。

【図２】 図１に示した電気自動車用空調装置の冷房時
における制御方法を説明するためのフローチャート図で
ある。

【図３】 図１に示した電気自動車用空調装置の暖房時
における制御方法を説明するためのフローチャート図で
ある。

【図４】 従来例にかかる電気自動車用空調装置の概略
図である。

【図５】 図４に示した電気自動車用空調装置の制御方
法を説明するためのフローチャート図である。

【図６】 電気自動車用空調装置の制御方法を説明する
ためのグラフ図である。

【符号の説明】

１…ヒートポンプサイクル、１０…空調ユニット、１５
…温度センサ、２０…温度設定ユニット、２１…温度設
定用レバー、２３…駆動周波数制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサおよび車内側熱交換器から
   なるヒートポンプサイクルと、このヒートポンプサイク
   ルの車内側熱交換器を組み込んだ空調ユニットと、この
   空調ユニットを制御する能力設定手段と、前記車内側熱
   交換器の温度を検出する温度センサと、この温度センサ
   の検出信号に基づき、前記能力設定手段の設定に応じて
   コンプレッサの駆動周波数を制御する駆動周波数制御手
   段とからなり、前記能力設定手段を最大設定値とした場
   合に、前記駆動周波数制御手段が、前記最大設定値に対
   応するコンプレッサの駆動周波数をより低い基準周波数
   に補正して最大駆動周波数とするとともに、この最大駆
   動周波数から前記能力設定手段の最小設定値に対応する
   コンプレッサの最小駆動周波数までを略直線的に変化す
   る軌跡に沿って制御することを特徴とする電気自動車用
   空調装置。
2. 【請求項２】 コンプレッサおよび車内側熱交換器から
   なるヒートポンプサイクルと、このヒートポンプサイク
   ルの車内側熱交換器を組み込んだ空調ユニットと、この
   空調ユニットを制御する能力設定手段と、前記車内側熱
   交換器の温度を検出する温度センサと、この温度センサ
   の検出信号に基づき、前記能力設定手段の設定に応じて
   コンプレッサの駆動周波数を制御する駆動周波数制御手
   段とからなり、前記能力設定手段の設定値が、コンプレ
   ッサの基準駆動周波数に対応する基準値を越えて特定域
   に達した場合に、前記駆動周波数制御手段が、前記設定
   値に対応する駆動周波数を前記基準周波数に補正してコ
   ンプレッサの最大駆動周波数とするとともに、この最大
   駆動周波数から前記能力設定手段の最小設定値に対応す
   るコンプレッサの最小駆動周波数までを略直線的に変化
   する軌跡に沿って制御することを特徴とする電気自動車
   用空調装置。