JP2011246083A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、乗員に与える電動コンプレッサの騒音による不快感をなくすとともに、適正に電動コンプレッサの回転を低く制限して電力消費を抑えることを目的とする。
【解決手段】このため、車速検出手段と電動コンプレッサと電動コンプレッサ回転数制御手段と電動コンプレッサの回転数上限値を設定する制御手段を備えた車両用空調装置において、冷媒圧力検出手段とファン送風量設定手段と外気温検出手段とエバポレータ温度検出手段を備え、制御手段は、車速にて第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、冷媒圧力にて第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、第１〜第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補の最小値を電動コンプレッサの回転数上限値に決定する。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用空調装置に係り、特にハイブリッド自動車（「ＨＥＶ」ともいう。）や電気自動車（「ＥＶ」ともいう。）などの車両に搭載される電動コンプレッサの騒音による不快感を乗員に与えないようにする一方、適正な状態の時に電動コンプレッサの回転を低く制限して電力消費の低減を図る車両用空調装置に関するものである。

電気自動車やハイブリッド自動車などの車両は、エンジン駆動により発する騒音が無い、または無い状態での走行が可能である。
このため、車両の走行速度が低い領域や停車中に電動コンプレッサが作動する際の騒音が乗員に対して不快感を与えることがある。

特開平４−１６９３２２号公報 特開平７−２２３４２８号公報

ところで、従来の車両用空調装置においては、車両の速度によって電動コンプレッサの回転数を一定の回転数以下に制限する方策が考えられるが、この場合空調の効き具合に関係なく電動コンプレッサの制限回転数が決定されてしまうため、空調が十分に効いている状態などでは電動コンプレッサの制限回転数を下げられるにも関わらず、無駄に電動コンプレッサを作動させ、電力消費が大きくなってしまうという不都合がある。
また、外気温や日射量が多く冷房負荷が非常に高い時などに、エアコンシステム内の冷媒圧力が高圧となると、エアコンシステムの熱交換効率が低下するため、電動コンプレッサを高回転数で作動させても冷房性能は向上しない。このような状況下で電動コンプレッサの回転数を上昇させても、冷房性能を上げることはできず、電力を無駄に消費してしまうという不都合がある。

この発明は、乗員に与える電動コンプレッサの騒音による不快感をなくすとともに、適正に電動コンプレッサの回転を低く制限して電力消費を抑えることを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、車両を駆動するモータを搭載した車両の空調装置であって、車速を検出する車速検出手段と、車室内の冷房に用いられる電動コンプレッサと、この電動コンプレッサの回転数を制御する電動コンプレッサ回転数制御手段と、前記車速検出手段により検出された車速が所定速度以下である時には前記電動コンプレッサ回転数制御手段により制御される電動コンプレッサの回転数上限値を設定する制御手段とを備えた車両用空調装置において、高圧冷媒配管内を流れる冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、送風ファンによる送風量を設定するファン送風量設定手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、エバポレータ温度を検出するエバポレータ温度検出手段とを備え、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速に基づいて第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、前記冷媒圧力検出手段により検出された冷媒圧力に基づいて第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、前記ファン送風量設定手段により設定された送風量と前記外気温検出手段により検出された外気温と前記エバポレータ温度検出手段により検出されたエバポレータ温度との少なくとも１つに基づいて車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、第１〜第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補の最小値を電動コンプレッサの回転数上限値に決定することを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、車両を駆動するモータを搭載した車両の空調装置であって、車速を検出する車速検出手段と、車室内の冷房に用いられる電動コンプレッサと、電動コンプレッサの回転数を制御する電動コンプレッサ回転数制御手段と、車速検出手段により検出された車速が所定速度以下である時には電動コンプレッサ回転数制御手段により制御される電動コンプレッサの回転数上限値を設定する制御手段とを備えた車両用空調装置において、高圧冷媒配管内を流れる冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、送風ファンによる送風量を設定するファン送風量設定手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、エバポレータ温度を検出するエバポレータ温度検出手段とを備え、制御手段は、車速検出手段により検出された車速に基づいて第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、冷媒圧力検出手段により検出された冷媒圧力に基づいて第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、ファン送風量設定手段により設定された送風量と外気温検出手段により検出された外気温とエバポレータ温度検出手段により検出されたエバポレータ温度との少なくとも１つに基づいて車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、第１〜第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補の最小値を電動コンプレッサの回転数上限値に決定する。
従って、電動コンプレッサの騒音による不快感を乗員に与えないようにするとともに、エアコンシステム内の冷媒圧力が高圧になっているために、電動コンプレッサの回転数を高くしても冷房能力が上がらない時には、電動コンプレッサの回転を低く制限するので、電力消費を抑えることができる。

図１はこの発明の実施例を示す車両用空調装置の電動コンプレッサの回転数上限値を決定するための制御用フローチャートである。（実施例） 図２は車両用空調装置のシステム図である。（実施例） 図３は車速による第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補の概略図である。（実施例） 図４は車速による第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出マップである。（実施例） 図５は冷媒圧力による第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補の概略図である。（実施例） 図６は冷媒圧力による第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出マップ図である。（実施例） 図７は電動コンプレッサの回転数上限値を決定するための算出方法の概略図である。（実施例） 図８は車速による第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出のための制御用フローチャートである。（実施例） 図９は冷媒圧力による第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出のための制御用フローチャートである。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図９はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両用空調装置である。
この車両用空調装置１は、図２に示す如く、空調通路２の上流側に外気導入口３と内気導入口４とを有し、これらの外気導入口３と内気導入口４とを内外気切替ドア５によって切り替えている。
そして、この内外気切替ドア５の下流側に送風ファン６を配設し、この送風ファン６によって前記空調通路２の下流側に送風している。
また、この送風ファン６よりも下流側の空調通路２には、エバポレータ７を配設し、このエバポレータ７よりも下流側に冷暖房空調用のＨＶＡＣユニット８を配設する。
このＨＶＡＣユニット８は、前記空調通路２を冷房用と暖房用とに切り替えるエアミックスドア９を備えるとともに、暖房用として使用する部分にヒータコア１０を配設している。
また、前記ＨＶＡＣユニット８よりも下流側の空調通路２には、デフロスタ吹出口１１を形成するデフロスタダクト１２と、ベント吹出口１３を形成するベントダクト１４と、フット吹出口１５を形成するフットダクト１６とを備える。
そして、前記デフロスタダクト１２のデフロスタ吹出口１１と前記ベントダクト１４のベント吹出口１３とを切り替える第１吹出口切替ドア１７を設ける一方、前記フットダクト１６のフット吹出口１５の開閉を行う第２吹出口切替ドア１８を設ける。

前記車両用空調装置１は、車両（図示せず）を駆動するモータ（図示せず）を搭載した車両の空調装置であって、車速を検出する車速センサからなる車速検出手段１９と、車室内の冷房に用いられる電動コンプレッサ２０と、この電動コンプレッサ２０の回転数を制御する電動コンプレッサ回転数制御手段２１と、前記車速検出手段１９により検出された車速が所定速度以下である時には前記電動コンプレッサ回転数制御手段２１により制御される電動コンプレッサ２０の回転数上限値を設定する制御手段（「エアコンＥＣＵ」ともいう。）２２とを備えている。
そして、前記車両用空調装置１は、高圧冷媒配管２３内を流れる冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段２４と、前記送風ファン６による送風量を設定するファン送風量設定手段２５と、外気温を検出する外気温検出手段２６と、エバポレータ温度を検出するエバポレータ温度検出手段２７とを備え、前記制御手段２２は、前記車速検出手段１９により検出された車速に基づいて第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１を算出し、前記冷媒圧力検出手段２４により検出された冷媒圧力に基づいて第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２を算出し、前記ファン送風量設定手段２５により設定された送風量と前記外気温検出手段２６により検出された外気温と前記エバポレータ温度検出手段２７により検出されたエバポレータ温度との少なくとも１つに基づいて車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３を算出し、第１〜第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補Ｎｍ１〜Ｎｍ３の最小値を電動コンプレッサ２０の回転数上限値Ｎｍに決定する構成とする。

詳述すれば、前記電動コンプレッサ２０は、図２に示す如く、高圧冷媒配管２３によって前記エバポレータ７に接続されるとともに、この高圧冷媒配管２３において、エバポレータ７側から、エバポレータ７近傍の膨張弁２８と、冷媒圧センサからなる前記冷媒圧力検出手段２４と、コンデンサ２９とを順次配設している。
また、前記電動コンプレッサ２０は、上述した高圧冷媒配管２３以外に、低圧冷媒配管３０によっても前記エバポレータ７に接続されている。
更に、前記送風ファン６に、前記送風ファン６の回転数を制御するファン回転数制御手段３５を接続している。更にまた、前記制御手段２２に、車両制御手段（「ＥＣＵ」または「コントローラ」ともいう。）３１を接続している。この車両制御手段３１に、前記車速検出手段１９と、外気温センサからなる外気温検出手段２６と、車両がハイブリッド車両（ＨＥＶ）の場合ではエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段３６とを接続している。そして、前記制御手段２２は、前記車両制御手段３１から車速、外気温等を取得する。
そして、この制御手段２２は、前記送風ファン６による送風量を設定するファン送風量設定手段２５を備えている。また、制御手段２２には、前記冷媒圧力検出手段２４と、前記エバポレータ７に配設される前記エバポレータ温度検出手段２７と、前記電動コンプレッサ２０に連絡する前記電動コンプレッサ回転数制御手段２１と、送風ファン段数設定スイッチや送風温度設定スイッチ３２を接続した空調操作パネル３３とを接続している。
なお、この実施例においては、ユーザ自身が送風ファン段数設定スイッチや送風温度設定スイッチ３２を有する空調操作パネル３３を操作するマニュアルエアコンについて説明したが、マニュアルエアコンの代わりに、オートエアコンとすることも可能である。

このとき、前記制御手段２２は、図３に示す如く、前記車速検出手段１９により検出された車速に基づいて第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１を算出する。
なお、前記制御手段２２は、第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１を算出する際に、図４に示す如く、車速による回転数制限候補値算出マップを使用する。
また、前記制御手段２２は、図５に示す如く、前記冷媒圧力検出手段２４により検出された冷媒圧力に基づいて第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２を算出する。
なお、前記制御手段２２は、第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２を算出する際に、図６に示す如く、冷媒圧力による回転数制限候補値算出マップを使用する。
更に、前記制御手段２２は、前記ファン送風量設定手段２５により設定された送風量と前記外気温検出手段２６により検出された外気温と前記エバポレータ温度検出手段２７により検出されたエバポレータ温度との少なくとも１つに基づいて車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３を算出する。
そして、前記制御手段２２は、図７に示す如く、第１〜第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補Ｎｍ１〜Ｎｍ３の最小値を電動コンプレッサ２０の回転数上限値Ｎｍに決定する。
従って、前記電動コンプレッサ２０の騒音による不快感を乗員に与えないようにするとともに、エアコンシステム内の冷媒圧力が高圧になっているために、電動コンプレッサ２０の回転数を高くしても冷房能力が上がらない時には、電動コンプレッサ２０の回転を低く制限するので、電力消費を抑えることができる。
なお、上述の車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３を算出する方策においては、前記ファン送風量設定手段２５により設定された送風量と前記外気温検出手段２６により検出された外気温と前記エバポレータ温度検出手段２７により検出されたエバポレータ温度との少なくとも１つに基づいて算出するのみでなく、ユーザ自身が送風ファン段数設定スイッチや送風温度設定スイッチ３２を有する空調操作パネル３３を操作した状態をも勘案する方策とすることも可能である。

また、図２に１点鎖線で示す如く、騒音の大きさを検知する騒音検知手段３４を設け、前記制御手段２２は、前記車速検出手段１９により検出された車速ではなく、前記騒音検知手段３４により検知された騒音の大きさに基づいて第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１を算出する構成とすることも可能である。
従って、走行状態に無関係な騒音も検知することができるので、現状に即した制御が可能となる。
例えば、高速走行中であっても車両周囲の騒音が小さい時には、電動コンプレッサ２０の回転数を低く制限するので、電動コンプレッサ２０による不快感を乗員に与えないようにすることができる。

次に作用を説明する。

まず、図８の車速による第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出のための制御用フローチャートに沿って説明する。
この車速による第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出のための制御用プログラムがスタート（２０１）すると、前記制御手段２２は、前記車速検出手段１９により検出された車速検出信号を入力して車速を算出する処理（２０２）に移行する。
そして、この処理（２０２）の後に、図４の車速による回転数制限候補値算出マップから回転数Ｂである第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１を算出する処理（２０３）に移行し、その後にリターン（２０４）に移行する。

また、図９の冷媒圧力による第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出のための制御用フローチャートに沿って説明する。
この冷媒圧力による第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補値算出のための制御用プログラムがスタート（３０１）すると、前記制御手段２２は、前記冷媒圧力検出手段２４により検出された冷媒圧力検出信号を入力して冷媒圧力を算出する処理（３０２）に移行する。
そして、この処理（３０２）の後に、図６の冷媒圧力による回転数上限値候補値算出マップから回転数Ｃである第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２を算出する処理（３０３）に移行し、その後にリターン（３０４）に移行する。

更に、図１の前記車両用空調装置１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値を決定するための制御用フローチャートに沿って説明する。
この車両用空調装置１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値を決定するための制御用プログラムがスタート（１０１）すると、回転数Ａである車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３を算出する処理（１０２）に移行する。
この処理（１０２）においては、前記ファン送風量設定手段２５により設定された送風量と前記外気温検出手段２６により検出された外気温と前記エバポレータ温度検出手段２７により検出されたエバポレータ温度との少なくとも１つに基づいて車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３を算出している。
そして、この処理（１０２）の後に、回転数Ａである車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３が回転数Ｂである第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１以上、つまり
Ｎｍ３ ≧ Ｎｍ１
であるか否かの判断（１０３）に移行する。
この判断（１０３）において、判断（１０３）がＹＥＳの場合には、回転数Ｃである第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２が回転数Ｂである第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１以上、つまり
Ｎｍ２ ≧ Ｎｍ１
であるか否かの判断（１０４）に移行する。
また、判断（１０３）がＮＯの場合には、回転数Ｃである第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２が回転数Ａである車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３以上、つまり
Ｎｍ２ ≧ Ｎｍ３
であるか否かの判断（１０５）に移行する。
上述の回転数Ｃである第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２が回転数Ｂである第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１以上、つまり
Ｎｍ２ ≧ Ｎｍ１
であるか否かの判断（１０４）において、判断（１０４）がＹＥＳの場合には、電動コンプレッサ駆動回転数である前記電動コンプレッサ２０の回転数上限値Ｎｍに最小値の回転数Ｂである第１の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ１を決定する処理（１０６）に移行する。
また、判断（１０４）がＮＯの場合には、前記電動コンプレッサ２０の回転数上限値Ｎｍに最小値の回転数Ｃである第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２を決定する処理（１０７）に移行する。
更に、上述の回転数Ｃである第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２が回転数Ａである車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３以上、つまり
Ｎｍ２ ≧ Ｎｍ３
であるか否かの判断（１０５）において、判断（１０５）がＹＥＳの場合には、前記電動コンプレッサ２０の回転数上限値Ｎｍに最小値の回転数Ａである車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ３を決定する処理（１０８）に移行する。
更にまた、判断（１０５）がＮＯの場合には、前記電動コンプレッサ２０の回転数上限値Ｎｍに最小値の回転数Ｃである第２の電動コンプレッサ２０の回転数上限値候補Ｎｍ２を決定する処理（１０７）に移行する。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出する際に、車速検出手段により検出された車速に基づく構成や、騒音検知手段により検知された騒音の大きさに基づく構成を開示したが、ハイブリッド自動車であれば、エンジン回転数検出手段３６で検出されたエンジン回転数の値に基づいて第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出する特別構成とすることも可能である。

１ 車両用空調装置
２ 空調通路
３ 外気導入口
４ 内気導入口
５ 内外気切替ドア
６ 送風ファン
７ エバポレータ
８ ＨＶＡＣユニット
１０ ヒータコア
１１ デフロスタ吹出口
１３ ベント吹出口
１５ フット吹出口
１７ 第１吹出口切替ドア
１８ 第２吹出口切替ドア
１９ 車速検出手段
２０ 電動コンプレッサ
２１ 電動コンプレッサ回転数制御手段
２２ 制御手段（「エアコンＥＣＵ」ともいう。）
２３ 高圧冷媒配管
２４ 冷媒圧力検出手段
２５ ファン送風量設定手段
２６ 外気温検出手段
２７ エバポレータ温度検出手段
３０ 低圧冷媒配管
３１ 車両制御手段（「ＥＣＵ」または「コントローラ」ともいう。）
３３ 空調操作パネル
３４ 騒音検知手段

Claims (2)

1. 車両を駆動するモータを搭載した車両の空調装置であって、車速を検出する車速検出手段と、車室内の冷房に用いられる電動コンプレッサと、この電動コンプレッサの回転数を制御する電動コンプレッサ回転数制御手段と、前記車速検出手段により検出された車速が所定速度以下である時には前記電動コンプレッサ回転数制御手段により制御される電動コンプレッサの回転数上限値を設定する制御手段とを備えた車両用空調装置において、高圧冷媒配管内を流れる冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、送風ファンによる送風量を設定するファン送風量設定手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、エバポレータ温度を検出するエバポレータ温度検出手段とを備え、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速に基づいて第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、前記冷媒圧力検出手段により検出された冷媒圧力に基づいて第２の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、前記ファン送風量設定手段により設定された送風量と前記外気温検出手段により検出された外気温と前記エバポレータ温度検出手段により検出されたエバポレータ温度との少なくとも１つに基づいて車室内空調に必要な第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出し、第１〜第３の電動コンプレッサの回転数上限値候補の最小値を電動コンプレッサの回転数上限値に決定することを特徴とする車両用空調装置。
2. 騒音の大きさを検知する騒音検知手段を設け、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速ではなく、前記騒音検知手段により検知された騒音の大きさに基づいて第１の電動コンプレッサの回転数上限値候補を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。

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