JPH10236151A - 車両用コンプレッサの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電動モータの体格を小さくし、電動モータの車
両搭載性を向上させることを目的とする。 【解決手段】 電動モータ９にてコンプレッサ４を駆動
する前に、ステップＳ１１０のような低容量制御が行わ
れる。ステップＳ１１０では、強制的に電磁式制御弁機
構４ａにて設定可能な最低の吐出容量（低容量状態）と
してから、電動モータ９を起動する。これにより、コン
プレッサ４の容量が小さくなるので、コンプレッサ４の
駆動するための駆動力は、容量が大きなときより小さく
なる。従って、電動モータ９にてコンプレッサ４を駆動
する際、大きな駆動力を持つ、大型な電動モータを使用
しなくとも、十分コンプレッサ４を駆動できる。この結
果、さらに電動モータ９の体格を小さくでき、電動モー
タ４の車両搭載性を格段に向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載された
電動モータによりコンプレッサを駆動する車両用コンプ
レッサの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載された電動モータによ
り冷凍サイクルのコンプレッサを駆動するものとして、
実開平６−８７６７８号公報に記載されているものがあ
る。このものでは、エンジンにてコンプレッサが駆動さ
れているときにエンジンが停止されると、電動モータを
起動することによってコンプレッサの運転を継続させる
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来装
置では以下のような問題がある。上記従来装置では例え
ば、特に電動モータの起動時において、例えば電動モー
タにてコンプレッサを駆動しようとすると、大きな駆動
力が必要となって電動モータの出力が大きいものを使用
しなければならない。従って、電動モータの体格が大き
くなって、車両への搭載性が悪化するという問題があ
る。

【０００４】そこで、本発明は、電動モータの体格を小
さくし、電動モータの車両搭載性を向上させることを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、本発明者は上記
目的を達成するために、コンプレッサの容量が外部から
任意に変更できる外部可変容量コンプレッサに着目し
た。つまり、外部可変容量コンプレッサの容量を小さく
すれば駆動に必要な駆動力が小さくなって、小さな電動
モータでも十分コンプレッサを駆動できるのでないかと
考えた。

【０００６】このような考えにより、上記目的を達成す
るために請求項１ないし３記載の発明では、以下の技術
的手段を採用する。請求項１記載の発明では、コンプレ
ッサ（４）を、外部から任意に容量が可変可能な外部可
変容量コンプレッサとし、電動モータ（９）を起動する
前に、コンプレッサ（４）の容量を所定値より小さい低
容量状態とすることを特徴としている。

【０００７】これにより、コンプレッサの容量を低容量
状態としてから、電動モータを起動するので、コンプレ
ッサを駆動するために必要な駆動力は容量が大きなとき
より小さくなる。従って、大きな駆動力を持つ大きな電
動モータを使用しなくとも、電動モータにてコンプレッ
サを駆動するときに、十分コンプレッサを駆動できる。
この結果、電動モータの体格を小さくでき、電動モータ
の車両搭載性を格段に向上できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
３を用いて説明する。なお、本実施形態ではトラック等
の荷物を搬出する車両に適用したものである。また、本
実施形態におけるトラックは、エンジンを駆動したまま
荷物を搬出することを防止するために、車両が停止する
とエンジンを停止するようになっている。

【０００９】図１は、本実施形態における車両用ハイブ
リッドコンプレッサの駆動装置の全体システム図であ
る。１は、車両に搭載された走行駆動源であるエンジン
である。エンジン１の出力軸には、駆動プーリ２が設け
られており、この駆動プーリ２は、エンジン１の駆動と
連動して回転するようになっている。３は動力断続手段
としての周知の電磁クラッチであり、４は車両の冷凍サ
イクル５の構成部品であるコンプレッサである。

【００１０】コンプレッサ４の駆動軸には受動プーリ６
が設けられている。そして、この受動プーリ６と上記電
磁クラッチ３の回転軸とは、同軸上に配置されている。
駆動プーリ２と電磁クラッチ３には、動力伝達部材であ
るベルト７が巻架されている。これにより、電磁クラッ
チ３に通電（オン）が施されて、第１受動プーリ６を介
してコンプレッサ４と連結されているときは、エンジン
１によってコンプレッサ４が駆動される。

【００１１】そして、上記コンプレッサ４は、エンジン
１以外に車両に搭載された電動モータ９（直流モータ）
にて駆動されるようになっている。電動モータ９は、図
示しない車載バッテリから電力が供給されて駆動する。
電動モータ９の出力軸には、駆動プーリ１０が設けられ
ており、この駆動プーリ１０と上記受動プーリ６には、
動力伝達部材であるベルト８が巻架されている。つま
り、本実施形態では、エンジン１停止時に、電動モータ
９にてコンプレッサ４を駆動するときには、電磁クラッ
チ４への通電を遮断（オフ）して、エンジン１とコンプ
レッサ４との連結を遮断しておき、その後、電動モータ
９を駆動してコンプレッサ４を駆動する。

【００１２】ここで、上記冷凍サイクル５について簡単
に説明する。先ず、上記コンプレッサ４は、本実施形態
では外部から任意に吐出容量を可変できる外部可変容量
コンプレッサにて構成している。具体的には、本実施形
態ではコンプレッサ４は、斜板式の外部可変容量コンプ
レッサで、図示しないクランク室内の圧力Ｐｓを制御す
ることで、斜板角度を変化させ、吐出容量を可変する電
磁式制御弁機構４ａを有するものである。

【００１３】冷凍サイクル５は、上記コンプレッサ４の
他に、コンプレッサ４にて圧縮された冷媒を、凝縮液化
させる凝縮器１１、凝縮液化された冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離する受液器１２、受液器１２からの液相
冷媒を膨張減圧させる膨張弁１３、膨張された冷媒を蒸
発気化させる蒸発器１４とからなる周知のものである。

【００１４】蒸発器１４は、車両の室内（キャビン）を
空調する車両用空調装置１００の冷却用熱交換器を構成
するものである。車両用空調装置１００は、周知のもの
であって簡単に説明すると、車室内への空気通路をなす
空調ケース１０１を有する。空調ケース１０１内には、
空調用送風ファン１０２と、上記蒸発器１４とが収納配
置されている。また、蒸発器１４の下流側にはエンジン
冷却水を熱源とする周知のヒータコア１０３や、空調風
の温度を調整する周知のエアミックスドア１０４等が設
けられている。

【００１５】そして、上述の電磁クラッチ３、コンプレ
ッサ４、および電動モータ９は、周知のコンピュータ手
段である制御装置１５（以下、ＥＣＵ）にて制御される
ようになっている。ＥＣＵ１５は、車両の走行を可能と
するスイッチ手段であるイグニッションスイッチ１６が
オンされると、図示しない車載バッテリから電力が供給
されるようになっている。

【００１６】ＥＣＵ１５には、出力端子としてクラッチ
制御回路１７、モータ駆動回路１８、および容量制御回
路１９が接続されている。そして、上記電磁クラッチ３
は、ＥＣＵ１５により上記クラッチ制御回路１７を通じ
て制御されるようになっている。上記電動モータ９は、
ＥＣＵ１５により上記モータ駆動回路１８を通じて制御
されるようになっている。上記コンプレッサ４の電磁式
制御弁機構４ａは、ＥＣＵ１５により上記容量制御回路
１９を通じて制御されるようになっている。

【００１７】また、ＥＣＵ１５には、入力端子として車
室外温度（外気温）を検出する手段である外気温センサ
２０、車室内温度（内気温）を検出する手段である内気
温センサ２１、車室内に入射する日射量を検出する手段
である日射センサ２２、車室内の設定温度を設定する温
度設定器２３が接続されている。さらにＥＣＵ１５に
は、車速を検出する手段である車速センサ２４、上記セ
ンサ２０〜２２、温度設定器２３からの信号に基づいて
車両用空調装置１００を自動制御するエアコンスイッチ
２５、および蒸発器１４を通過した直後の空気温度（蒸
発器後温度）を検出する温度センサ２６が接続されてい
る。そして、本実施形態では、上記エアコンスイッチ２
５がオンされているときに、始めて上記コンプレッサ４
や、上記空調送風ファン１０２が自動的に駆動制御され
るようになっている。

【００１８】続いて、上記ＥＣＵ１５の制御内容につい
て図２のフローチャートに基づき説明する。なお、この
フローチャートは、上記イグニッションスイッチがオン
されているときに実行される。先ず、ステップＳ３０で
は情報読み込みとして、上記センサ２０〜２２、２４、
２５からの信号、および温度設定器２３からの信号を読
み込み記憶する。

【００１９】その後、ステップＳ４０にて、上記エアコ
ンスイッチ２５がオンか否かを判定する。そして、エア
コンスイッチ２５がオフの場合は、車両用空調装置１０
０を作動させて、車室内を空調する必要が無いので、ス
テップＳ５０に進み、電動モータ９を停止、電磁クラッ
チ３をオフとする。これにより、コンプレッサ４は停止
状態となる。

【００２０】一方、ステップＳ４０にてエアコンスイッ
チ２５がオンであると判定されると、ステップＳ６０に
進む。そして、ステップＳ６０では車速センサ２４が検
出する車速が０が否かが判定され、車速が０でないつま
り車両走行中であると判定されると、ステップＳ７０に
進んで、上記電磁式制御弁機構４ａにてコンプレッサ４
の容量制御を行ったのち、ステップＳ７０に進んで、エ
ンジンを駆動状態とするとともに電磁クラッチ３をオン
として、コンプレッサ４を駆動する。

【００２１】ここで、ステップＳ７０における容量制御
を簡単に説明すると、先ず、上記外気温センサ２０、上
記内気温センサ２１、日射センサ２２、および温度設定
器２３からの信号に基づいて空調風の目標吹出温度ＴＡ
Ｏを算出する。そして、この目標吹出温度ＴＡＯに基づ
いて、蒸発器１４を通過した直後の目標空気温度ＴＥＯ
を決定する。なお、この目標空気温度ＴＥＯは、図３に
示すように上記目標吹出温度ＴＡＯが高くなるほど高く
なるように決定される。

【００２２】そして、上記電磁式制御弁機構４ａにて、
温度センサ２６が検出する温度が上記目標空気温度ＴＥ
Ｏとなるようにコンプレッサ４の容量が制御される。こ
れにより、上記目標空気温度ＴＥＯが高くなるほど、コ
ンプレッサの容量が大きくなる。このようにすること
で、上記目標空気温度ＴＥＯは車室内の冷房負荷と考え
られるので、冷房負荷が小さくなるとコンプレッサ４の
吐出容量が小さくなって、エンジン１の負荷を低減させ
ることができる。

【００２３】そして、本実施形態では、エンジン１を起
動してコンプレッサ４を駆動する前に、先ずステップＳ
７０にて上記容量制御が行われてコンプレッサ４の容量
が所定量に設定されたのち、ステップＳ８０にてエンジ
ン１が起動され、電磁クラッチ３がオンとなる。一方、
ステップＳ６０にて車速が０と判定される場合、例えば
トラックが目的地に到着して停止した場合、ステップＳ
９０にてクールダウン状態か否か、つまり車室内の冷房
負荷（必要冷却能力）が所定値（所定の必要能力）より
大きいか否かが判定される。

【００２４】ここで、本実施形態におけるステップＳ６
０の具体的な判定内容は、以下のようなものである。本
実施形態では、例えば夏場のように外気温が非常に高く
て、例えば外気温が３０℃以上、かつ車室内の温度も高
くて例えば３０℃以上のときには、冷房負荷が所定値よ
り大きいときである。言い換えると、コンプレッサ４の
容量が設定可能な最大値と最低値との間の所定容量より
大きいか否かを判定することでし、冷凍サイクル５の冷
媒循環量が所定値より大きいか否かを判定している。な
お、本実施形態でのコンプレッサ４は、容量を間接的に
しか検出することができなく、上述のように外気温と内
気温とによって容量を推定している。

【００２５】そして、車室内の冷房負荷が所定値より大
きい場合は、車室内の冷房負荷に応じてステップＳ７
０、８０と進んで、上記容量制御が行われる。また、車
室内の冷房負荷が所定値より小さい場合は、ステップＳ
１００に進んで、エンジン１が停止されるとともに、電
磁クラッチ４もオフとなる。このように本実施形態で
は、イグニッションスイッチ１６がオンの状態で、トラ
ックが例えば、荷物の運び先にて停車し車速が０となっ
たときに冷房負荷が所定値より小さいと、自動的にエン
ジン１が停止される。例えば、トラックが目的地に到着
して車両を停止して荷物を運びだすといった作業を行う
ときには、エンジン１を駆動させる必要が無い。そこ
で、本実施形態では車両が停止すると、必ずエンジン１
が停止するので、上記作業中にエンジン１から排気ガス
が排出されることも無く、大気を汚染することを防止で
きる。また、信号待ち等で車両が停止したときにも、同
様にエンジン１が停止される。

【００２６】しかし、このようにエンジン１が停止され
ると、いままで駆動していたコンプレッサ４が停止する
ので、冷凍サイクル５には冷媒が循環せず車両用空調装
置の冷却能力が０となって、車室内の空調を引き続き行
うことができない。そこで、本実施形態では、冷房負荷
が所定値より小さいときには、電動モータ９を起動し
て、電動モータ９にてコンプレッサ４を駆動する。つま
り、冷房負荷が所定値より小さいときには、コンプレッ
サ４の容量が上記所定容量より小さく、冷凍サイクル５
での冷媒循環量が小さいので、コンプレッサ４を駆動す
るための駆動力は小さくなる。従って、この際は駆動力
の小さい電動モータ９にてコンプレッサ４を駆動する。

【００２７】一方、ステップＳ５０にてＮＯと判定され
て冷房負荷が所定値より大きいときには、コンプレッサ
４の容量も上記所定容量より大きくなるので、冷凍サイ
クル５での冷媒循環量が大きくなって、コンプレッサ４
の駆動するための駆動力が大きくなる。従って、この場
合は車両が停止しても駆動力が大きいエンジン１にて、
コンプレッサ４を駆動する。

【００２８】このようにすることで、小型の電動モータ
９にてコンプレッサを駆動することができ、電動モータ
９の車両への搭載性を向上できる。さらに本実施形態で
は、コンプレッサ４を外部可変容量タイプのものとし、
冷房負荷が所定値より小さい、つまり容量が所定容量よ
り小さいときに電動モータ９にてコンプレッサ４を駆動
するので、コンプレッサ４を固定容量タイプのものとし
た場合より、コンプレッサ４を駆動する駆動力は小さく
て済む。この結果、本実施形態では、コンプレッサ４を
固定容量タイプのものとした場合より電動モータ９の体
格を小さくできる。

【００２９】また、このように電動モータ９にてコンプ
レッサ４を駆動するのであるが、本実施形態では電動モ
ータ９にてコンプレッサ４を駆動する前に、ステップＳ
１１０のような低容量制御が行われる。つまり、ステッ
プＳ１１０では、強制的に電磁式制御弁機構４ａにてコ
ンプレッサ４の容量を設定可能な最低の吐出容量（低容
量状態）としてから、電動モータ９を起動する。これに
より、コンプレッサ４の容量が小さくなるので、コンプ
レッサ４の駆動するための駆動力は、容量が大きなとき
より小さくなる。

【００３０】従って、電動モータ９にてコンプレッサ４
を駆動する際、大きな駆動力を持つ、大型な電動モータ
を使用しなくとも、十分コンプレッサ４を駆動できる。
この結果、さらに電動モータ９の体格を小さくでき、電
動モータ４の車両搭載性を格段に向上できる。また、本
実施形態では図示されていないが、一旦電動モータ９に
てコンプレッサ４が駆動されると、再度エンジン１が駆
動されるまでは、低容量状態が継続される。なお、この
際、電動モータ９（コンプレッサ４）の回転数は一定で
ある。

【００３１】これにより、冷凍サイクル５は、車室内を
十分に冷却する必要冷却能力を発揮することができない
にしても、車両の冷却をある程度継続することができ
る。従って、例えば夏場にトラックが荷物を積み卸しし
ているとき等に、キャビンの温度上昇を低減でき、荷物
積み卸し後、乗員に与える不快感を和らげることができ
る。

【００３２】そして、本実施形態では、ステップＳ１３
０にて電動モータ９の駆動継続時間が所定時間Ｔ経過し
たか否かが判定され、所定時間Ｔ（例えば２分）経過し
たならば、ステップＳ１４０に進み、電動モータ９を停
止する。これにより、電動モータ９によるバッテリ上が
りを防止できる。そして、電動モータ９にてコンプレッ
サ４が駆動されている状態で、再度エンジン１を駆動し
て車両走行を行う場合は、例えばイグニッションスイッ
チ１６を一旦オフとし、再度イグニッションスイッチ１
６をオンとすることで、エンジン１が起動される。

【００３３】また、このようなエンジン１再起動時に、
車速が０であると直ぐにエンジン１が停止してしまうの
で、一旦、イグニッションスイッチ１６をオンすると所
定時間は、車速が０であってもエンジン１を停止しない
ようにすると良い。 （他の実施形態）上記実施形態では、上記冷凍サイクル
５は車両のキャビンを冷却するためのものであったが、
例えば冷凍車や冷蔵車用のものであっても良い。この場
合、車両が停止して、荷物を運び出すといった作業を行
うときに冷凍室や冷蔵室の冷却が継続して行える。

【００３４】また、本発明は、電動モータにて走行する
電気自動車に適用しても良いし、走行条件に応じて電動
モータもしくはエンジンにて走行可能な、所謂ハイブリ
ッド車に適用しても良い。また、さらに本発明は、発電
専用のエンジンを搭載し、このエンジンにて発電された
電力にて電動モータを駆動し、この電動モータを走行駆
動源とする車両に適用しても良い。

【００３５】また、上記各実施形態では、電動モータ９
の回転数を一定としたが、例えば冷房負荷に応じて回転
数を可変するようにしても良い。また、上記各実施形態
では、電動モータ９を起動する前にコンプレッサ４の容
量を設定可能な最低値としたが、本発明はこれに限られ
るもので無く、例えば設定可能な最低の容量と最高の容
量との間にしても良い。

【００３６】また、上記各実施形態では、エンジン１が
駆動すると、必ず電動モータ９が共回りしてしまう。そ
こで、コンプレッサ４と電動モータ９との間に、さらに
電磁クらッチ等を設け、エンジン１にてコンプレッサ１
を駆動するときには、電動モータ９とコンプレッサ４と
の連結を断つようにしても良い。また、上記各実施形態
では、電動モータ９を直流モータとしたが交流モータで
あっても良い。

【００３７】また、上記各実施形態では、コンプレッサ
４を斜板タイプのものとしたが、スクールタイプのもの
であっても良いし、どの様なものであっても良い。ま
た、上記各実施形態では、電動モータ９を直流モータと
したが交流モータであっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における車両用ハイブリッド
コンプレッサの全体システム図である。

【図２】上記実施形態おけるＥＣＵ１５の制御内容を表
すフローチャートである。

【図３】上記実施形態おける目標吹出温度ＴＡＯと目標
空気温度ＴＥＯとの関係を表す図である。

【符号の説明】

１…エンジン、４…コンプレッサ、５…冷凍サイクル、
９…電動モータ、１５…ＥＣＵ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載された電動モータ（９）にて
   車両の冷凍サイクル（５）のコンプレッサを駆動するよ
   うに構成された車両用コンプレッサの制御装置におい
   て、 前記コンプレッサ（４）を、外部から任意に容量が可変
   可能な外部可変容量コンプレッサとし、前記電動モータ
   （９）を起動する前に、前記コンプレッサ（４）の前記
   容量を所定値より小さい低容量状態とすることを特徴と
   する車両用コンプレッサの制御装置。
2. 【請求項２】 前記容量を設定可能な最低の低容量状態
   とすることを特徴とする請求項１記載の車両用コンプレ
   ッサの制御装置。
3. 【請求項３】 車両に搭載されたエンジン（１）もしく
   は前記電動モータ（９）のいずれか一方にて車両の前記
   コンプレッサ（１）が駆動されるように構成されてお
   り、 前記車両を走行可能に設定するスイッチ手段（１６）を
   有し、 前記スイッチ手段（１６）にて前記車両が走行可能に設
   定されているときに、前記車両が停止すると前記エンジ
   ン（１）を停止して、前記電動モータ（９）にて前記コ
   ンプレッサ（４）を駆動することを特徴とする請求項１
   または２記載の車両用コンプレッサの制御装置。