JP2003237351A

JP2003237351A - 自動車用空調システム

Info

Publication number: JP2003237351A
Application number: JP2002044982A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ebara; 俊行江原; Kenzo Matsumoto; 兼三松本; Takashi Sato; 孝佐藤; Masaru Matsuura; 大松浦; Kazuya Sato; 里　　和哉; Hiroyuki Matsumori; 裕之松森; Takayasu Saito; 隆泰斎藤; Haruhisa Yamazaki; 晴久山崎; Masaya Tadano; 昌也只野; Satoru Imai; 悟今井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】電動コンプレッサの消費電力によって走行自
体に支障をきたすことなく、乗車時の車室内環境を向上
させることができる自動車用空調システムを提供する。【解決手段】車載バッテリー５からの給電により駆動
される電動コンプレッサ１０から構成された冷媒回路
と、該電動コンプレッサ１０の運転を制御する空調用制
御装置２８と、次回の乗車時刻を設定する乗車時刻設定
スイッチ５３と、車室内設定温度を設定する温度設定ボ
リューム２４と、外気温度センサ５０や車室内温度セン
サ５１とを備え、空調用制御装置２８は、電動コンプレ
ッサ１０の運転効率の良い回転数に関する運転効率デー
タを保持しており、当該運転効率データと、次回の乗車
時刻と、車室内設定温度と、温度センサ５０、５１が検
出する温度に基づいて、電動コンプレッサ１０を起動す
る時刻を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電手段と、この
蓄電手段からの給電により駆動される電動コンプレッサ
を具備した自動車に採用される自動車用空調システムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より一般的な自動車に用いられてい
るカーエアコン（空調システム）は、燃料エンジン（内
燃機関）にてコンプレッサが駆動されていた。このコン
プレッサから吐出され、室外熱交換器に流入した高温の
ガス冷媒は、室外送風機により車室外の空気と熱交換さ
れて放熱し、凝縮液化された後、膨張弁を介して車室内
に設けられた室内熱交換器に流入する。液冷媒はそこで
蒸発し、周囲から熱を吸収することによって冷却作用を
発揮する。この室内熱交換器は、室内送風機にて循環さ
れる車室内の空気と熱交換し、車室内を冷却して空調を
行う。そして、室内熱交換器から出た冷媒はコンプレッ
サに戻る冷凍サイクルを繰り返すものであった。

【０００３】このようなカーエアコンには制御装置が設
けられており、車室内が設定温度の上下に設定された所
定の上限温度と下限温度の内の下限温度まで冷房される
と、制御装置はコンプレッサの回転をＯＦＦする。そし
て、車室内の温度が上昇していき、前記上限温度に到達
すると制御装置はコンプレッサをＯＮして車室内の冷房
を再開する。このようにして車室内を冷房し、ヒータか
らの暖房作用を加えることによって四季を通じて車室内
を設定温度に空調するものであった。

【０００４】一方、近年では係る燃料エンジン自動車か
らの排気ガスによる地球環境汚染の問題から、電気自動
車の開発が活発化してきている。このような電気自動車
には、バッテリー（車載バッテリー）を自動車に搭載
し、この車載バッテリーから供給される電力で走行用モ
ータを駆動して走行する純粋な電気自動車（ＰＥＶ）の
他、燃料エンジンで発電した電力を車載バッテリーに充
電し、このバッテリーから供給される電力で走行用モー
タを駆動して走行するシリーズハイブリッド自動車や走
行用モータと燃料エンジンが協調して走行するパラレル
ハイブリッド自動車及びこれらシリーズとパラレルの双
方の機能を併せ持つシリーズ・パラレルハイブリッド自
動車（ＨＥＶ）、燃料電池にて発電した電力を車載バッ
テリーに充電し、このバッテリーから供給される電力で
走行用モータを駆動して走行する燃料電池自動車（ＦＣ
ＥＶ）などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような電気自動車
において前述の如き車室内の空調を行う場合、カーエア
コンのコンプレッサとしては車載バッテリーからの給電
によって駆動される電動コンプレッサが用いられること
になる。

【０００６】一方、特に夏季などでは、車室内温度が高
温となることがあり、車室内に乗車すると著しく不快感
を感じるため、直ぐに乗車できないと云う不都合があ
る。係る場合においてカーエアコンの運転を開始する
と、設定温度と車室内温度とが著しく異なるため、電動
コンプレッサを運転するコンプレッサモータは、運転周
波数の上限値まで運転されることとなる。

【０００７】通常、コンプレッサモータは、運転周波数
によって運転効率が異なり、当該運転周波数の上限値を
１００％とした場合の約４０％乃至約８０％が運転効率
が良い。そのため、係る運転効率の良い運転周波数であ
る４０％乃至８０％を越えた運転周波数、例えば運転周
波数の上限値では、コンプレッサモータの運転に使用さ
れる消費電力量に対し、コンプレッサモータの運転効率
が悪くなり、効率的な車室内空調を行うことができない
と云う問題がある。

【０００８】また、電動コンプレッサに一度に大きな負
荷が加わることにより、電動コンプレッサ自体の故障を
招く問題がある。更にまた、コンプレッサの運転能力に
は限界があるため、設定温度にまで車室内を冷却するの
に著しく時間を要し、車室内に乗車した人が不快を感じ
るという問題がある。

【０００９】電動コンプレッサにおける消費電力によっ
て車載バッテリーが放電してしまうと、エンジン制御装
置、変速機制御装置、並びに、点火装置が機能不全にな
り、走行自体に支障をきたす問題が生じてくる。

【００１０】このような問題を解決するためには、電動
コンプレッサにおける消費電力を十分に賄えるように車
載バッテリーや燃料エンジン、燃料電池を大容量化する
ことが考えられるが、コストの高騰を引き起こすのに加
え、自動車自体の重量増をきたし、逆に走行性能自体の
悪化や排気ガスの増加を生起することになる。

【００１１】本発明は、係る従来技術の課題を解決する
ために成されたものであり、蓄電手段とこの蓄電手段か
らの給電によって駆動される電動コンプレッサを具備し
た自動車において、電動コンプレッサの消費電力によっ
て走行自体に支障をきたすことなく、乗車時の車室内環
境を向上させることができる自動車用空調システムを提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の自動車用
空調システムは、蓄電手段を具備した自動車に用いら
れ、蓄電手段からの給電により駆動される電動コンプレ
ッサから構成された冷媒回路と、該電動コンプレッサの
運転を制御する制御手段と、次回の乗車時刻を設定する
乗車時刻設定手段と、車室内設定温度を設定する車室内
設定手段と、車室内温度、又は、車室内温度及び外気温
度を検出する温度検出手段とを備え、制御手段は、電動
コンプレッサの運転効率の良い回転数に関する運転効率
データを保持しており、当該運転効率データと、次回の
乗車時刻と、車室内設定温度と、温度検出手段が検出す
る温度に基づいて、電動コンプレッサを起動する時刻を
決定することを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、制御手段は、電動コンプ
レッサの運転効率の良い回転数に関する運転効率データ
を保持しており、当該運転効率データと、次回の乗車時
刻と、車室内設定温度と、温度検出手段が検出する温度
に基づいて、電動コンプレッサを起動する時刻を決定す
るため、乗車時刻よりも前に車室内温度を制御すること
ができるようになり、乗車時の不快な車室内環境を向上
させることができるようになる。

【００１４】また、制御手段は、上述の如く電動コンプ
レッサの運転効率の良い回転数に関する運転効率データ
を保持しており、係る運転効率データに基づいて電動コ
ンプレッサを起動する時刻を決定するため、電動コンプ
レッサを運転効率の悪い、例えば、高回転数で運転する
ことを回避することができ、効率的に電動コンプレッサ
を運転することができるようになる。

【００１５】請求項２の発明の自動車用空調システム
は、請求項１の発明に加えて、制御手段は、運転効率の
良い回転数にて電動コンプレッサを運転した場合に、車
室内温度が車室内設定温度となるまでの所要時間を計算
し、当該所要時間に基づいて電動コンプレッサを起動す
る時刻を決定することを特徴とする。

【００１６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
に加えて、制御手段は、運転効率の良い回転数にて電動
コンプレッサを運転した場合に、車室内温度が車室内設
定温度となるまでの所要時間を計算し、当該所要時間に
基づいて電動コンプレッサを起動する時刻を決定するた
め、乗車時刻における車室内温度を車室内設定温度とす
ることができ、乗車時の車室内環境をより一層向上させ
ることができるようになる。

【００１７】請求項３の発明の自動車用空調システム
は、請求項２の発明に加えて、制御手段は、所定のタイ
ミングで温度検出手段からの温度データを取り込み、運
転効率の良い回転数による電動コンプレッサの運転で、
温度データに基づく車室内温度を車室内設定温度にする
ことができる最短時間を所要時間とすることを特徴とす
る。

【００１８】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
に加えて、制御手段は、所定のタイミングで温度検出手
段からの温度データを取り込み、運転効率の良い回転数
による電動コンプレッサの運転で、温度データに基づく
車室内温度を車室内設定温度にすることができる最短時
間を所要時間とするので、電動コンプレッサを運転効率
の悪い高回転数で運転することなく、最短時間で車室内
温度を乗車時刻までに車室内設定温度とすることができ
るようになり、経済的な運転が可能となる。そのため、
蓄電手段の消費も最小限とすることができるようにな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の自動車用空調システム
を適用する実施例としての自動車１の構成図、図２は図
１の自動車１の駆動系の構成図、図３は本発明における
自動車用空調システムを構成する空気調和装置（ＡＣ）
９の構成図、図４は空気調和装置９の冷媒回路図、図５
は本発明の自動車用空調システムを含む自動車１の制御
系のブロック図をそれぞれ示している。

【００２０】各図において、実施例の自動車１は前述し
たハイブリッド自動車（ＨＥＶ）であり、この自動車１
にはエンジン（内燃機関）２と、制御手段を構成する空
調用制御装置２８を具備した空気調和装置９が搭載され
ている。空気調和装置９は自動車１の車室内の冷房、暖
房及び除湿等の空調を行なうもので、ロータリーコンプ
レッサ等にて構成されたコンプレッサ（電動コンプレッ
サ）１０の吐出側の配管１０Ａは室外熱交換器としての
凝縮器１３に接続され、凝縮器１３の出口側は受液器１
７に接続されている。

【００２１】受液器１７の出口側の配管１７Ａは減圧装
置としての膨張弁１８に接続され、膨張弁１８は室内熱
交換器（冷却器）としての蒸発器１９に接続されてい
る。蒸発器１９の出口側はコンプレッサ１０の吸込側の
配管１０Ｂに接続されて環状の冷凍サイクル（冷媒回
路）を構成している（図４）。尚、図１において３３は
ヒータであり、冷媒回路による暖房を行わない場合にお
いて、車室内を暖房したい時に使用するものである。

【００２２】前記コンプレッサ１０、凝縮器１３及びエ
ンジン２などは人が乗車しない車室外に設けられると共
に、蒸発器１９は人が乗車する車室内に設置されてい
る。コンプレッサ１０にはコンプレッサモータ（電気モ
ータ）１１が設けられ、このコンプレッサモータ１１に
よってコンプレッサ１０は駆動される。凝縮器１３には
室外送風機１５が設けられており、この室外送風機１５
は室外送風機モータ１６によって回転駆動される。蒸発
器１９には室内送風機２１が設けられており、この室内
送風機２１は室内送風機モータ２２によって回転駆動さ
れる。

【００２３】また、コンプレッサ１０の冷媒吐出側には
冷媒吐出温度を検出するための温度センサ１２が設けら
れ、凝縮器１３の冷媒出口側には冷媒出口温度を検出す
るための温度センサ１４が設けられると共に、蒸発器１
９の冷媒出口側には冷媒出口温度を検出するための温度
センサ２０が設けられ、これらは空調用制御装置２８に
接続されている。また、室内送風機２１より車室内に吹
き出される空気の温度を検出するための温度センサ２３
も空調用制御装置２８に接続されている。更に、この空
調用制御装置２８には、外気温度検出手段としての外気
温度センサ５０及び車室内温度検出手段としての車室内
温度センサ５１も接続されている。尚、この車室内温度
センサ５１は、蒸発器１９の吸込側に取り付けられてお
り、蒸発器１９に吸い込まれる空気温度を車室内温度と
する。

【００２４】また、空調用制御装置２８には、室外送風
機モータ１６、室内送風機モータ２２、車室内の空調操
作パネルに設けられた車室内設定温度を設定する車室内
設定手段としての温度設定ボリューム２４或いは空調用
スイッチ２５なども接続されている。更に、この空調用
制御装置２８は、図示しない時計機構を備えていると共
に、この空調用制御装置２８には、次回の乗車時刻を設
定する乗車時刻設定手段としての乗車時刻設定スイッチ
５３が接続されている。

【００２５】ここで、空調用制御装置２８は所定の昇降
圧回路により車載バッテリー（若しくはキャパシタ。何
れも蓄電手段を構成する。ＢＡＴＴ）５の電圧（例え
ば、ＤＣ２４０Ｖ）を希望の電圧に昇圧若しくは降圧
し、ｉｎｖｅｒｔｅｒによってコンプレッサモータ１１
の駆動電圧に変換してコンプレッサ１０を回転駆動させ
る。

【００２６】また、空調用制御装置２８にはコンプレッ
サ１０の回転数に比例して回転するＡＵＴＯと、一定割
合で１．２．３の三段階に室内送風機２１の回転数を変
化させ、車室内に吹き出す送風量をマニュアルで決定す
るブロアファンスイッチ２６が接続されている。尚、２
７はバッテリー５の電圧をＤＣ１２Ｖに変換して図示し
ない前照灯、方向指示器、ラジオ（図５ではその他の負
荷で示す）及び空調用制御装置２８などを動作させるた
めの電源（補機電源）を生成する変換器である。

【００２７】前記自動車１にはエンジン（内燃機関）２
と、走行用モータ（走行用駆動手段としての電動モー
タ。）３と、発電手段としての発電機４とが設けられて
おり（これらでＨＥＶのモータコントロールシステムが
構成される）、走行用モータ３はモータ制御用インバー
タ３Ａを介して車載バッテリー（ＤＣ２４０Ｖ）５に接
続されると共に、発電機４は発電用インバータ（ＩＮ
Ｖ）４Ａを介して車載バッテリー５に接続されている。
エンジン２と走行用モータ３と発電機４とには図示しな
いトルク分割機構が接続され、トルク分割機構は走行用
モータ３と発電機４、及び、エンジン２と走行用モータ
３の回転を一つに合わせて、後述する無段変速機６を駆
動する。尚、トルク分割機構にて走行用モータ３と発電
機４、及び、エンジン２と走行用モータ３の回転を一つ
に合わせて無段変速機６を駆動する技術については周知
の技術であるため詳細な説明を省略する。

【００２８】係る走行用モータ３は主にエンジン２での
熱効率の悪い発進時、低速時に使用され、エンジン２単
独の駆動力以上に駆動力を必要とする際にもアシスト駆
動源として使用される。そして、エンジン２の熱効率の
良い高速に移るにつれて、エンジン２主導で動作する。
また、エンジン２主導時は車載バッテリー５の充電状態
に応じて発電機４で発電された電力が車載バッテリー５
に充電される。また、発電機４はエンジン２の回転中の
発電作用の他、エンジン２の始動時にスタータとしても
利用される。

【００２９】前記無段変速機（ＣＶＴ機構（Ｃｏｎｔｉ
ｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓ
ｉｏｎ））６は、車輪７に接続されている。そして、エ
ンジン２或いは走行用モータ３は無段変速機６を介して
車輪７を回転させ、自動車１を走行させる。

【００３０】尚、エンジン２或いは走行用モータ３にて
駆動される無段変速機６にて車輪７を回転させ、自動車
１を走行させる技術については従来より周知の技術であ
るため詳細な説明を省略する。

【００３１】図５における８は制御手段を構成する自動
車１の主制御装置（ＶＣＵ）であり、前述同様の昇降圧
回路により車載バッテリー５の電圧（ＤＣ２４０Ｖ）を
所定の電圧に昇圧若しくは降圧して、ｉｎｖｅｒｔｅｒ
（モータ制御用インバータ３Ａ）によって走行用モータ
３の駆動電圧に変換し、走行用モータ３を回転させる。

【００３２】また、空調用制御装置２８はコンプレッサ
１０の駆動信号を生成する。そして、空調用制御装置２
８はコンプレッサモータ１１の誘起電圧からコンプレッ
サモータ１１の回転子の位置検出を行ない、マイクロコ
ンピュータで次の励磁パターンを作るインバータによ
り、コンプレッサモータ１１の運転周波数（回転数）制
御を行なう。尚、図５において３２は車載バッテリー５
の電力を制御するためのバッテリー制御装置（ＢＡＴＴ
ＥＣＵ）、３４はエンジン２にトルク指令、アクセル開
度等を伝達してその運転を制御するためのエンジン制御
装置（ＥＮＧＥＣＵ）である。また、３６は自動車１の
アクセル、ブレーキの各ペダル、シフトレバーなどの運
転操作部であり、これらの操作量や操作状態を検出する
センサが主制御装置８に接続される。

【００３３】ここで、前記空気調和装置９による基本的
な車室内空調動作について説明しておく。コンプレッサ
モータ１１と室外送風機モータ１６は車載バッテリー５
より給電される。空気調和装置９が運転されると空調用
制御装置２８はコンプレッサモータ１１の運転周波数を
制御してコンプレッサ１０の能力制御を行なう。コンプ
レッサ１０により圧縮され、吐出された高温高圧のガス
冷媒は、配管１０Ａから凝縮器１３に流入する。このと
き、室外送風機１５の送風によって凝縮器１３は車室外
で冷却される（図１中抜き矢印）。この凝縮器１３に流
入したガス冷媒はそこで放熱して凝縮液化された後、受
液器１７に流入する。そして、受液器１７に一旦貯溜さ
れた液冷媒は、配管１７Ａを経て膨張弁１８に至り、そ
こで絞られた後、蒸発器１９に流入する。

【００３４】蒸発器１９に流入した冷媒はそこで蒸発
し、その時に周囲から熱を吸収することにより冷却作用
を発揮すると共に、冷却された車室内の空気は室内送風
機２１によって車室内に循環され、冷却して空調を行な
う（図１中抜き矢印）。蒸発器１９を出た冷媒はアキュ
ムレータ（図示せず）に入り、そこで未蒸発液冷媒が気
液分離された後、ガス冷媒のみがコンプレッサ１０に吸
い込まれ、再度コンプレッサ１０で圧縮されて吐出され
る冷凍サイクルを繰り返す。

【００３５】次に、車室内に吹き出される空気の温度
（室内送風機２１より車室内に吹き出される空気の温度
を検出するための温度センサ２３で検出された温度）と
コンプレッサモータ１１の運転周波数と室内送風機モー
タ２２の回転数との関係を次の計算式に示している。計
算式では蒸発器１９の吹出口温度と設定温度との偏差
（ｅ）と前回の偏差（ｅｍ）との偏差（Δｅ）からＰＩ
（比例・積分）演算を行ない、目標のコンプレッサモー
タ１１の運転周波数（Ｆ）を決定する。 Δｅ＝ｅ−ｅｍ・・・（１）（１）式において、ｅ＝（設定温度＝温度設定ボリュー
ム２４にて設定された温度）−（吹出口温度＝温度セン
サ２３で検出された温度）、ｅｍの初期値：０を示して
いる。 ΔＦ＝Ｋｐ×Δｅ＋Ｋｉ×ｅ・・・（２）（２）式において、ΔＦ：目標運転周波数変動分演算
値、Ｋｐ：比例定数、Ｋｉ：積分定数を示している。Ｆ＝ΔＦ＋Ｆｍ・・・（３）（３）式において、Ｆｍ：前回目標運転周波数を示して
いる。

【００３６】上記式より求めた目標運転周波数を下記計
算式に当てはめ、室内送風機モータ２２の印加電圧をＰ
ＷＭ制御（印加電圧の調節）し、室内送風機２１の風量
調整を行なう。ＰＷＭｄｕｔｙ＝（ＭＡＸｄｕｔｙ−ＭＩＮｄｕｔｙ）／（ＭＡＸ周波数−ＭＩＮ周波数）×（目標周波数−ＭＩＮ周波数）＋ＭＩＮｄｕｔｙ・・・（４）（４）式において、ＭＡＸｄｕｔｙ：室内送風機ＰＷＭ
制御最大ｄｕｔｙ、ＭＩＮｄｕｔｙ：室内送風機ＰＷＭ
制御最小ｄｕｔｙ、ＭＡＸ周波数：目標運転周波数最大
値、ＭＩＮ周波数：目標運転周波数最小値を示してい
る。

【００３７】即ち、空調用制御装置２８は、室内送風機
２１により車室内に吹き出される空気の温度に基づいて
コンプレッサモータ１１の運転周波数を決定している。
そして、決定されたコンプレッサモータ１１の運転周波
数に基づいて室内送風機モータ２２の回転数を制御する
ようにしている。即ち、車室内の空気の温度が温度設定
ボリューム２４にて設定された設定温度より僅かに高い
場合は、コンプレッサモータ１１の運転周波数と室内送
風機モータ２２の回転数を僅かだけ増加させる（コンプ
レッサモータ１１の消費電力は僅か増加）。これによ
り、コンプレッサモータ１１と室内送風機モータ２２と
の回転騒音が極端に大きくならず、僅かに大きくなるだ
けで済む。

【００３８】また、車室内の空気の温度が温度設定ボリ
ューム２４にて設定された設定温度より大きく高い場合
は、コンプレッサモータ１１の運転周波数と室内送風機
モータ２２の回転数を大きくして、車室内の空調を急速
に行ない、快適な車室内空調を行なうことができるよう
になる（コンプレッサモータ１１の消費電力は大きく増
加）。特に、車室内の空気の温度が温度設定ボリューム
２４にて設定された設定温度と大きな変化がない場合、
コンプレッサモータ１１の運転波数制御による能力制御
と、それに基づいて決定される室内送風機２１の僅かな
風量制御とで快適な車室内空調を行なうことができるよ
うになる。

【００３９】このように、空調用制御装置２８は蒸発器
１９の吹出口温度と設定温度との偏差からコンプレッサ
モータ１１の運転周波数をインバータ制御しているの
で、温度偏差が大きければ大きいほどコンプレッサモー
タ１１の回転数は大きくなり（消費電力大）、温度偏差
が無くなればコンプレッサモータ１１の回転数は小さく
０に近づく制御（消費電力小）を行なえる。この場合、
室内送風機モータ２２もコンプレッサモータ１１同様に
制御しているので、車室内の乗員が感じる温度差に合わ
せた風量を送風することができ、快適な車室内空調を行
なうことが可能となる。

【００４０】また、車載バッテリー５よりコンプレッサ
モータ１１に給電するようにしているので、コンプレッ
サモータ１１の回転数制御を容易に行なうことが可能と
なる。これにより、コンプレッサモータ１１の回転数制
御を好適に行なうことができるようになる。従って、コ
ンプレッサ１０の好適な駆動が行なえるようになり、車
室内の快適な空気調和を行なうことが可能となる。

【００４１】次に、図５に基づいて本発明における自動
車１の空気調和装置９に関連する電力制御について説明
する。図５において、ＣＴ１は車載バッテリー５への充
電電流値及び車載バッテリー５からの放電電流値を検出
する電流検出手段としてのカレントトランス（変流器）
であり、このカレントトランスＣＴ１が検出する充電電
流値或いは放電電流値はバッテリー制御装置３２に入力
される。ＣＴ２は発電機４の発電電流値を検出するカレ
ントトランスであり、このカレントトランスＣＴ２が検
出する発電電流値はモータコントロールシステム３７に
入力される。

【００４２】ＣＴ３は発電用インバータ４Ａを経た発電
電流値を検出するカレントトランスであり、このカレン
トトランスＣＴ３が検出する発電電流値もモータコント
ロールシステム３７に入力される。ＣＴ５はコンプレッ
サモータ１１を含む空気調和装置９の通電電流値（消費
電流値）を検出するカレントトランスであり、このカレ
ントトランスＣＴ５が検出する通電電流値は空調用制御
装置２８に入力される。また、主制御装置８、モータコ
ントロールシステム３７、エンジン制御装置３４、バッ
テリー制御装置３２及び空調用制御装置２８は自動車１
内のネットワーク（以下、ＣＡＮと云う）に接続され、
このＣＡＮを介して相互にデータの送受信が行われる。
尚、各カレントトランスなどの検出電流値（放電電流、
充電電流、発電電流）のデータもモータコントロールシ
ステム３７や各制御装置３２、２８からＣＡＮ上に送信
され、ＣＡＮに接続された機器にて相互に利用可能とさ
れている。

【００４３】モータコントロールシステム３７はカレン
トトランスＣＴ２、ＣＴ３が検出する発電機４の現在の
発電電流値やエンジン２の回転数などから、発電機４に
おいて更に発電が可能な前記余裕発電量ΔＧ１（発電機
４が供給できる最大許容電力−現在出力している発電電
力）を計算する。そして、この余裕発電量ΔＧ１のデー
タをＣＡＮ上に送信する。エンジン制御装置３４はエン
ジン２の最大トルク曲線から現在出力しているトルクを
差し引くことにより、更にエンジン２が出力することが
できる余裕馬力ΔＨを計算する。そして、この余裕馬力
ΔＨのデータをＣＡＮ上に送信する。

【００４４】バッテリー制御装置３２は、カレントトラ
ンスＣＴ１が検出する放電電流の積算値及び車載バッテ
リー５の電圧などから車載バッテリー５の蓄電量を推定
し、カレントトランスＣＴ１が検出する放電電流値と車
載バッテリー５の蓄電量から車載バッテリー５にて許容
される放電電流の増加量（バッテリー５の限界放電量−
現在の放電量）である許容放電増加量ΔＥを計算する。
そして、この許容放電増加量ΔＥのデータをＣＡＮ上に
送信する。

【００４５】主制御装置８はこのようにＣＡＮ上に送信
された余裕発電量ΔＧ１と余裕馬力ΔＨを比較し、小さ
い方の値を発電機４にて許容される発電量の増加量であ
る許容発電増加量ΔＧとする。そして、この許容発電増
加量ΔＧのデータをＣＡＮ上に送信する。また、主制御
装置８は許容発電増加量ΔＧに前記許容放電増加量ΔＥ
を加えた電力量（ΔＧ＋ΔＥ）を算出し、そのデータも
ＣＡＮ上に送信する。更に主制御装置８は前記許容発電
増加量ΔＧに前記許容放電増加量ΔＥを加え、この加え
た値から前記余裕馬力ΔＨを差し引いた値に比例して０
以上１以下の範囲で変動する余裕電力活用率αを算出す
る。この余裕電力活用率αは、許容発電増加量ΔＧと許
容放電増加量ΔＥを加えた値に対する余裕馬力ΔＨの割
合が大きい場合には小さくなり（０に近づく）、逆に余
裕馬力ΔＨの割合が小さい場合には大きくなる（１に近
づく）。そして、この余裕電力活用率αのデータもＣＡ
Ｎ上に送信する。

【００４６】更にまた、主制御装置８は前記許容発電増
加量ΔＧと許容放電増加量ΔＥを加えた値に余裕電力活
用率αを乗算することによって空気調和装置９において
更に増加可能な消費電力量である許容消費電力増加量Δ
Ｕを算出する。この場合、許容発電増加量ΔＧと許容放
電増加量ΔＥを加えた値に対する余裕馬力ΔＨの割合が
大きく、余裕電力活用率αが小さい場合には許容消費電
力増加量ΔＵは小さくなり、逆に余裕馬力ΔＨの割合が
小さく、余裕電力活用率αが大きい場合には許容消費電
力増加量ΔＵは大きくなる。例えば余裕馬力ΔＨが０で
余裕電力活用率αが１の場合には許容発電増加量ΔＧと
許容放電増加量ΔＥを加えた値が許容消費電力増加量Δ
Ｕとなる。そして、主制御装置８はこの許容消費電力増
加量ΔＵのデータもＣＡＮ上に送信する。

【００４７】前記空調用制御装置２８はＣＡＮ上に送信
されたこれら余裕発電量ΔＧ１、余裕馬力ΔＨ、許容発
電増加量ΔＧ、許容放電増加量ΔＥ、余裕電力活用率
α、許容消費電力増加量ΔＵの各データを受信し、後述
する如き制御に活用する。尚、前記許容消費電力増加量
ΔＵは、空気調和装置９の空調用制御装置２８が前述の
如き基本的な車室内空調動作を行うに際して、空気調和
装置９における消費電力が増加する場合に許容される当
該空気調和装置９の消費電力の増加量となる。

【００４８】以上の構成で、車室内温度と車室内設定温
度との差が著しく異なる場合における空気調和装置９の
温度制御動作について図６を参照して説明する。ここで
は、特に車室内温度が著しく高くなる夏季の場合におけ
る制御動作について説明する。尚、図６においてＡは従
来の場合における車室内温度変化、Ｂは従来の場合にお
ける電動コンプレッサ１０の運転効率の変化、Ｃは本発
明における車室内温度変化、Ｄは本発明における電動コ
ンプレッサ１０の運転効率の変化を示している。

【００４９】従来、乗車時における空気調和装置９によ
る温度制御は成されないため、乗車時に空気調和装置９
に接続された温度設定ボリューム２４や空調用スイッチ
２５などが操作されることにより、空調用制御装置２８
は、電動コンプレッサ１０のインバータ制御を行い電動
コンプレッサ１０を回転駆動させる。これにより、車室
内に冷気が供給され、車室内を冷却することができ、図
６のＡに示す如く乗車時から時間が経過することによ
り、徐々に車室内温度が予め温度設定ボリューム２４に
よって設定された温度にまで移行することとなる。

【００５０】通常、電動コンプレッサ１０の運転効率
は、電動コンプレッサ１０を運転するコンプレッサモー
タ１１の運転周波数によって異なり、図７に示す如くコ
ンプレッサモータ１１の運転周波数（回転数）が、運転
周波数の上限値にまで高くなると、電動コンプレッサ１
０の運転に使用される消費電力量に対し、コンプレッサ
モータ１１の運転効率が悪くなる。これに対し、コンプ
レッサモータ１１の運転周波数の上限値を１００％とし
た場合の約４０％乃至約８０％で運転した場合運転効率
が高くなる。尚、係る運転効率が高くなるコンプレッサ
モータ１１の回転数を以下、高効率回転数での運転と称
す。また、本発明では、このコンプレッサモータ１１の
高効率回転数は、空調用制御装置２８が予め保持してい
るもとする。

【００５１】そのため、従来の如く乗車時に電動コンプ
レッサ１０を運転周波数の上限値まで回転駆動させ、急
激に車室内の冷却を行うと、図６のＢに示す如く、車室
内温度と車室内設定温度との差が顕著であるほど電動コ
ンプレッサ１０の運転効率が悪くなる。そして、車室内
温度と車室内設定温度との差が小さくなることにより、
電動コンプレッサ１０の運転効率が向上する。

【００５２】しかしながら、従来の如く電動コンプレッ
サ１０の運転効率が悪い状態で電動コンプレッサ１０の
回転駆動を行うと、車載用バッテリー５の消費電力量が
著しく高くなり、効率的に車載用バッテリー５の電力を
使用することができない。また、電動コンプレッサ１０
に加わる負荷が大きくなり、電動コンプレッサ１０自体
の故障を招く問題がある。

【００５３】一方、本発明では、予め温度設定ボリュー
ム２４にて乗車時における車室内温度を設定すると共
に、乗車時刻を前記乗車時刻設定スイッチ５３にて設定
してあるものとする。空調用制御装置２８は、停車後、
所定のサンプリングタイミング、例えば１秒ごとに外気
温度センサ５０や車室内温度センサ５１によって温度デ
ータの取り込みを行い、上記高効率回転数での運転で、
そのときの車室内温度を温度設定ボリューム２４にて設
定された車室内設定温度まで下げるのに必要な最短の所
要時間を当該サンプリングタイミング毎に算出する。

【００５４】そして、空調用制御装置２８に備えられた
時計機構により、現在時刻が上記乗車時刻に近づいてい
き、乗車時刻までの時間がそのときに算出された所要時
間と一致した場合、或いはその近傍となった場合、当該
時刻を電動コンプレッサ１０の起動時刻とし、当該起動
時刻となった時点で、電動コンプレッサ１０を起動す
る。

【００５５】即ち、具体的実施例として、乗車時刻が乗
車時刻設定スイッチ５３にて９時に設定された場合、空
調用制御装置２８は、乗員が降車してから、例えば１秒
ごとのサンプリングタイミングで車室内温度又は車室内
温度及び外気温度を検出し、当該温度データを取り込
み、コンプレッサモータ１１の高効率回転数での運転
で、そのときの車室内温度を車室内設定温度まで下げる
のに必要な最短の所要時間を当該サンプリングタイミン
グ毎に算出する。これによって、係る所要時間が２０分
であると算出された場合、９時の２０分前である８時４
０分をコンプレッサモータ１１（電動コンプレッサ１
０）の起動時刻とする。

【００５６】そして、現在時刻が、乗車時刻である９時
に近づいていき、そのときに算出された所要時間、例え
ば２０分と一致した場合、即ち８時４０分となった時点
で、コンプレッサモータ１１（電動コンプレッサ１０）
を起動する。

【００５７】これにより、起動時刻から乗車時刻までの
間に車室内が徐々に冷却され、乗車時刻の時点で、車室
内が車室内設定温度に到達することができるようにな
る。そのため、乗車時における不快な車室内環境を著し
く向上させることができるようになる。

【００５８】このとき、空調用制御装置２８は、コンプ
レッサモータ１１（電動コンプレッサ１０）を高効率回
転数で運転することにより、運転効率の悪い例えば、高
回転数での運転を回避することができ、効率的にコンプ
レッサモータ１１を運転することができるようになる。
また、コンプレッサモータ１１（電動コンプレッサ１
０）に多大な負荷を加えることなく、運転することがで
きるため、コンプレッサモータ１１（電動コンプレッサ
１０）自体の故障の発生を未然に回避することができる
ようになる。

【００５９】また、空調用制御装置２８は、サンプリン
グタイミング毎に算出していき、これ以上乗車時刻に近
づいた場合、高効率回転数では、そのときの温度から設
定温度まで下げられないと判断された時点で電動コンプ
レッサ１０を起動することができるため、結果的に最短
の所要時間で、車室内の空調を行うことができ、経済的
な運転が可能となる。そのため、車載バッテリー５の消
費電力量を最小限とすることができ、当該電動コンプレ
ッサ１０の消費電力によって走行自体に支障をきたす不
都合を未然に回避することができるようになる。

【００６０】また、上記実施例では、自動車１としてエ
ンジン２を走行のアシスト駆動源として使用されている
ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）を取り上げて本発明を説
明したが、エンジン２を発電のみに使用するハイブリッ
ド自動車（ＨＥＶ）若しくは、電気自動車であっても本
発明を実現することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明の自動車用空調
システムによれば、蓄電手段を具備した自動車に用いら
れ、蓄電手段からの給電により駆動される電動コンプレ
ッサから構成された冷媒回路と、電動コンプレッサの運
転を制御する制御手段と、次回の乗車時刻を設定する乗
車時刻設定手段と、車室内設定温度を設定する車室内設
定手段と、車室内温度、又は、車室内温度及び外気温度
を検出する温度検出手段とを備え、制御手段は、電動コ
ンプレッサの運転効率の良い回転数に関する運転効率デ
ータを保持しており、当該運転効率データと、次回の乗
車時刻と、車室内設定温度と、温度検出手段が検出する
温度に基づいて、電動コンプレッサを起動する時刻を決
定するため、乗車時刻よりも前に車室内温度を制御する
ことができるようになり、乗車時の不快な車室内環境を
向上させることができるようになる。

【００６２】また、制御手段は、上述の如く電動コンプ
レッサの運転効率の良い回転数に関する運転効率データ
を保持しており、係る運転効率データに基づいて電動コ
ンプレッサを起動する時刻を決定するため、電動コンプ
レッサを運転効率の悪い、例えば、高回転数で運転する
ことを回避することができ、効率的に電動コンプレッサ
を運転することができるようになる。

【００６３】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
に加えて、制御手段は、運転効率の良い回転数にて電動
コンプレッサを運転した場合に、車室内温度が車室内設
定温度となるまでの所要時間を計算し、当該所要時間に
基づいて電動コンプレッサを起動する時刻を決定するた
め、乗車時刻における車室内温度を車室内設定温度とす
ることができ、乗車時の車室内環境をより一層向上させ
ることができるようになる。

【００６４】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
に加えて、制御手段は、所定のタイミングで温度検出手
段からの温度データを取り込み、運転効率の良い回転数
による電動コンプレッサの運転で、温度データに基づく
車室内温度を車室内設定温度にすることができる最短時
間を所要時間とするので、電動コンプレッサを運転効率
の悪い高回転数で運転することなく、最短時間で車室内
温度を乗車時刻までに車室内設定温度とすることができ
るようになり、経済的な運転が可能となる。そのため、
蓄電手段の消費も最小限とすることができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用空調システムを適用する実施
例としてのハイブリッド自動車の構成図である。

【図２】図１の自動車の駆動系の構成図である。

【図３】本発明の自動車用空調システムを構成する空気
調和装置の構成図である。

【図４】図３の空気調和装置の冷媒回路図である。

【図５】本発明の自動車用空調システムを含む自動車の
制御系のブロック図である。

【図６】電動コンプレッサの運転効率の変化と車室内温
度変化を示す図である。

【図７】電動コンプレッサの運転効率を示す図である。

【符号の説明】

１自動車２エンジン３走行用モータ４発電機９空気調和装置１０コンプレッサ１１コンプレッサモータ１３凝縮器１５室外送風機１８膨張弁１９蒸発器２１室内送風機２８空調用制御装置５０、５１温度センサ５３乗車時刻設定スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤孝大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者松浦大大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者里和哉大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者松森裕之大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者斎藤隆泰大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者山崎晴久大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者只野昌也大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者今井悟大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者小田淳志大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄電手段を具備した自動車に用いられ、前記蓄電手段からの給電により駆動される電動コンプレ
ッサから構成された冷媒回路と、該電動コンプレッサの
運転を制御する制御手段と、次回の乗車時刻を設定する
乗車時刻設定手段と、車室内設定温度を設定する車室内
設定手段と、車室内温度、又は、車室内温度及び外気温
度を検出する温度検出手段とを備え、前記制御手段は、前記電動コンプレッサの運転効率の良
い回転数に関する運転効率データを保持しており、当該
運転効率データと、前記次回の乗車時刻と、前記車室内
設定温度と、前記温度検出手段が検出する温度に基づい
て、前記電動コンプレッサを起動する時刻を決定するこ
とを特徴とする自動車用空調システム。
【請求項２】前記制御手段は、前記運転効率の良い回
転数にて前記電動コンプレッサを運転した場合に、前記
車室内温度が前記車室内設定温度となるまでの所要時間
を計算し、当該所要時間に基づいて前記電動コンプレッ
サを起動する時刻を決定することを特徴とする請求項１
の自動車用空調システム。
【請求項３】前記制御手段は、所定のタイミングで前
記温度検出手段からの温度データを取り込み、前記運転
効率の良い回転数による前記電動コンプレッサの運転
で、前記温度データに基づく車室内温度を前記車室内設
定温度にすることができる最短時間を前記所要時間とす
ることを特徴とする請求項２の自動車用空調システム。