JP3552910B2 - ハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下の説明において、エンジンオンとは、エンジン運転状態のことを言い、エンジンオフとは、エンジン停止状態のことを言う。
【０００３】
従来、自動車エアコン用のコンプレッサには固定容量タイプのものと可変容量タイプのものとが知られている。
【０００４】
固定容量タイプのコンプレッサとは冷媒の吐出量が固定のものであり、この固定容量タイプのコンプレッサによって車室内温度を設定温度に維持するためには、エバポレータ温度を所定の比較基準値と比較し、エバポレータ温度が高くなれば冷房のためにコンプレッサをオン（電磁クラッチをオン）させ、逆にエバポレータ温度が低くなれば冷房を一時的に切るためにコンプレッサをオフ（電磁クラッチをオフ）させる断続運転を行う。
【０００５】
この固定容量タイプのコンプレッサをハイブリッド電気自動車に搭載した場合、コンプレッサをオンしているときは電力消費量が大きくなるため、エンジンのオン・オフをコンプレッサのオン・オフと連動させる制御を行うが、このため、低速走行時や停車時のアイドリング中では室内温度が十分に冷やされていてコンプレッサがオフされればエンジンを停止させることができ、エアコンのために必要とされる燃料消費量を抑制することができるメリットがある。反面、中〜高速走行時にもコンプレッサのオン・オフに連動してエンジン回転数の増減が頻繁に発生すると燃費が低下すると共に、エンジン回転数の増減に伴って乗員に耳ざわりなエンジン騒音の増減が発生し、車室内の静粛性が損なわれる問題点がある。
【０００６】
これに対して、可変容量タイプのコンプレッサは冷媒の吐出量を連続可変制御することができるものであり、この可変容量タイプのコンプレッサによって車室内温度を設定温度に維持するためには、エバポレータ温度を比較基準値（乗員がエアコン温度を設定したときにこの車室内温度及び車両熱負荷などの情報に対応してエバポレータ温度として設定する基準温度値）と比較し、エバポレータ温度が高くなればコンプレッサの吐出量をその温度差に応じて増加させ、逆にエバポレータ温度が低くなれば比較基準値との温度差に応じてコンプレッサの吐出量を減少させる連続可変運転を行う。
【０００７】
この可変容量タイプのコンプレッサはエンジン自動車に広く採用されているもので、例えばコンプレッサの冷媒吐出弁の弁開度の調節によって吐出量を増減するものやクランク室の圧力を制御してピストンストロークを変えることにより吐出量を増減する斜板式などがあり、室内温度を設定温度に維持するためにコンプレッサを断続的にオン・オフさせることがなく、燃費の向上と静粛性を高めることができる良さがある。ところが、前述した固定容量タイプのコンプレッサを用いたハイブリッド電気自動車であればエンジンをオフさせる走行状態、つまり低速走行時及び停車時にも、可変容量タイプのコンプレッサを用いたハイブリッド電気自動車ではエンジンをオンさせ続けているため、燃費が悪化するという問題点が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置によれば、固定容量コンプレッサを用いたものにあっては中〜高速走行時の燃費の低下とエンジン音の静粛性が損なわれる問題点があり、また可変容量コンプレッサを用いようとすると、低速走行時〜停車時にもエアコンを連続運転するためにエンジンをオフとしないため、ハイブリッド電気自動車の目的である省エネルギの効果が薄らぐ問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、可変容量コンプレッサを用いながらも中高速走行時の燃費と静粛性を犠牲にせず、低速走行時及び停車の燃費を向上させたハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置は、エアコン稼働要求が発生したときにコンプレッサ駆動信号を出力するコンプレッサ駆動信号出力手段と、エバポレータの温度を検出する温度検出手段と、冷媒吐出量が最大と最小との間で任意に増減される可変容量タイプのコンプレッサと、車両情報に応じてエンジンをオン・オフするエンジンオン・オフ手段と、前記コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつ前記エンジンオン・オフ手段によりエンジンがオンされていないときには、前記エンジンをオンし、かつ前記コンプレッサの冷媒吐出量を固定容量的に断続運転する第１の制御手段と、前記コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつ前記エンジンオン・オフ手段によりエンジンがオンされているときには、前記温度検出手段により検出されたエバポレータ温度とあらかじめ設定されている基準温度との差が小さくなるように前記コンプレッサの冷媒吐出量を増減させる第２の制御手段とから成るものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明のハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置において、前記車両情報として、少なくとも車速を用いるようにしたものである。
【００１２】
請求項１及び２の発明のハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置では、コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつエンジンオン・オフ手段によりエンジンがオンされていないときには、第１の制御手段が温度検出手段により検出されたエバポレータ温度とあらかじめ設定されている基準温度との差が小さくなるようにコンプレッサとエンジンを共にオン・オフし、かつコンプレッサの冷媒吐出量を固定容量的に断続運転し、一方コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつエンジンオン・オフ手段によりエンジンがオンされているときには、第２の制御手段が温度検出手段により検出されたエバポレータ温度とあらかじめ設定されている基準温度との差が小さくなるようにコンプレッサの冷媒吐出量を増減させる。
【００１３】
これによって、コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつエンジンオン・オフ手段によりエンジンがオンされていないとき、例えばエンジンをオフにしてバッテリ電源で自動車を駆動する低速走行時や停車時には可変容量タイプのコンプレッサを固定容量的に断続運転し、このコンプレッサのオン・オフに連動してエンジンもオン・オフさせるように制御し、可変容量タイプのコンプレッサを用いることによって中〜高速走行時の燃費の向上とエンジン音の静粛性を維持しつつも、低速走行時や停車時のエアコンのために必要とされる燃費の改善を図る。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように請求項１及び２の発明のハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置によれば、コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつエンジンをオフにしてバッテリ電源で自動車を駆動する低速走行時や停車時には可変容量のコンプレッサを固定容量的に断続運転し、このコンプレッサのオン・オフに連動してエンジンもオン・オフさせるように制御し、可変容量タイプのコンプレッサを用いることによって中〜高速走行時の燃費の向上とエンジン音の静粛性を維持しつつも、低速走行時や停車時の燃費を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの施の形態の構成を示している。エアコンコントローラ２は、可変容量コンプレッサ１に対して冷媒吐出量信号ＥＣＶを出力して吐出量制御を行うと共に、乗員によりエアコンスイッチがオンされるなどによりエアコンコントローラ２内のエアコン駆動信号発生回路（図示せず）からコンプレッサ駆動信号が出力されているときにエアコンオン指令信号ＡＵＴＯをハイブリッドコントローラ７へ出力する。
【００１６】
エバポレータ温度センサ３（温度検出手段に相当）は、エバポレータ吹出温度Ｔｉｎｔを検出してエアコンコントローラ２へ出力する。車速センサ４は、車速を検出して車速信号Ｖとしてハイブリッドコントローラ７へ出力する。バッテリ容量センサ５は、バッテリの残容量を検出してバッテリ残容量信号Ｂとしてハイブリッドコントローラ７へ出力する。エンジン水温センサ６は、エンジン冷却水の温度を検出してエンジン水温信号Ｔｗとしてハイブリッドコントローラ７へ出力する。
【００１７】
ハイブリッドコントローラ７は入力された、エアコンコントローラ２からのエアコンオン指令信号ＡＵＴＯ、車速センサ４からの車速信号Ｖ、バッテリ容量センサ５からのバッテリ残容量信号Ｂ、エンジン水温センサ６からのエンジン水温信号Ｔｗの各信号に基づいてエンジンオン・オフの要否を判断する。また、ハイブリッドコントローラ７は、エンジンオン・オフ要否の判断に基づいて、エンジンコントローラ（図示せず）へエンジンオン・オフ指令信号を出力すると共に、エアコンコントローラ２へエンジンオン状態信号ａ又はエンジンオフ状態信号ｂを出力する。また、エアコンコントローラ２からエアコンオン指令信号ＡＵＴＯが入力されると、可変容量コンプレッサ１へ電磁クラッチ信号ＭＧを出力して可変容量コンプレッサ１をオン状態とする。
【００１８】
次に、作用を説明する。可変容量コンプレッサ１は、例えば特開平３−１８９３７９号公報に記載されている構造のものが採用され、ハイブリッドコントローラ７からの電磁クラッチ信号ＭＧによって、例えばエンジンがエアコンオンのためだけにオンされたときは、エンジンは一定回転数に制御され、可変容量コンプレッサ１も一定速度で回転される。そして可変容量コンプレッサ１の制御圧力が増加する程冷媒吐出量が減少され、可変容量コンプレッサ１の制御圧力が減少するほど冷媒吐出量が増加され、吐出された冷媒はエバポレータに供給される。したがって、制御圧力を冷媒凍結温度以下の最低値に設定すれば、冷媒吐出量を常時、最大にすることができ、最大流量で冷媒を吐出することができる。尚、可変容量コンプレッサ１として、電子制御のものを用いてもよいことはもちろんである。
【００１９】
ハイブリッドコントローラ７は、バッテリ電源で自動車を駆動するかエンジンを起動してエンジンで駆動するかを入力される各信号に基づいて判断し、エンジンコントローラ（図示せず）にエンジンオン・オフ信号を出力する。すなわち、次の（ｉ）〜（ｉｖ）のいずれかの判断を行うのである。
【００２０】
（ｉ）車速センサ４が検出する車速信号Ｖが、例えば、３０ｋｍ／ｈを基準にし、この所定速度を超える場合にはエンジンオン、所定速度以下ではエンジンオフをエンジンコントローラに指示する。
【００２１】
（ｉｉ）バッテリ残容量が低下してきた場合にもエンジンを起動してバッテリに補充電する必要があり、バッテリ容量センサ５が検出するバッテリ残容量Ｂに基づいて、エンジンオン指令をエンジンコントローラに指示する。ここで、このバッテリ残容量の測定は、バッテリ電圧値がある値以下に低下した場合、あるいはバッテリ放電挙動を監視してその積算電力量がある値を超えた場合に残容量少と判断するなどの方法が採用される。
【００２２】
（ｉｉｉ）エンジン水温センサ６からのエンジン水温信号Ｔｗに基づき、暖機運転が必要であればエンジンコントローラにエンジンオン指令を出力する。
【００２３】
（ｉｖ）エアコンコントローラ２からエアコンオン指令信号ＡＵＴＯを受けた時にも、エンジンコントローラにエンジンオン指令信号を出力する。
【００２４】
そしてハイブリッドコントローラ７は、上記の（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかによってエンジンオン指令信号をエンジンコントローラに出力する時には、同時にエアコンコントローラ２に対してエンジンオン状態信号ａを出力してエンジンのオン状態を知らせ、エンジンオン指令信号をエンジンコントローラに出力していないときには、エアコンコントローラ２に対して、エンジンオフ状態信号ｂを出力して、エンジンのオフ状態を知らせる。
【００２５】
そこでエアコンコントローラ２はハイブリッドコントローラ７からエンジンオン状態信号ａを受ければ、エンジンが継続的にオンしている状態であるので、吐出量信号ＥＣＶを連続可変信号として可変容量コンプレッサ１に与えることによって、エバポレータに供給する冷媒流量をエバポレータ温度Ｔｉｎｔに基づいて増減させ、冷媒吐出量を可変制御することによって室内温度を目標温度に自動調節する。
【００２６】
他方、エアコンコントローラ２は、エンジンオフ状態信号ｂを受けた場合には、可変容量コンプレッサ１に対する吐出量信号ＥＣＶとして最大吐出量となる信号を出力し、エバポレータ温度Ｔｉｎｔが、凍結限界以上のときは冷媒を最大吐出流量でエバポレータに供給し、固定容量的に断続運転を行うと共に、エアコンオン指令信号ＡＵＴＯをハイブリッドコントローラ７に与える。また、エバポレータ温度Ｔｉｎｔが凍結限界未満のときは、エアコンオン指令信号ＡＵＴＯは出力しない。ハイブリッドコントローラ７はエアコンオン指令信号ＡＵＴＯを受けているときのみ、エンジンコントローラにエンジンオン指令信号を出力すると共に、可変容量コンプレッサ１に対して電磁クラッチ信号ＭＧを出力してコンプレッサ１をオンさせる。ここで、請求の範囲にも記載の「固定容量的に断続運転を行う」とは、例えば、本実施の形態のように、エバポレータ温度Ｔｉｎｔに基づいて冷媒の吐出量を最大かまたは最小（エンジン・電磁クラッチオフ）にすることであるが、エバポレータ温度Ｔｉｎｔが凍結限界以上のときに冷媒吐出量を必ずしも最大とする必要はなく、最大付近に制御すれば、本願の効果は得られる。
【００２７】
次に、ハイブリッドコントローラ７及びエアコンコントローラ２の動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】
まず、ハイブリッドコントローラ７はステップＳ１において、エアコンコントローラ２からエアコンオン指令信号ＡＵＴＯが入力されているかどうかによって、コンプレッサ駆動信号発生回路からコンプレッサ駆動信号が出力されているか否かを判断し、ＮＯの場合はスタートへ戻る。一方、ＹＥＳの場合にはステップＳ２へ移行する。このエアコンコントローラ２により請求項１に記載のコンプレッサ駆動信号出力手段が構成される。
【００２９】
ステップＳ２において、車速センサ４から入力される車速信号Ｖにより車速が所定速度（例えば、３０ｋｍ／ｈ）以上か否かを判断し、ＹＥＳの場合は後述するステップＳ５へ移行する。一方、ＮＯの場合にはステップＳ３へ移行する。
【００３０】
ステップＳ３では、バッテリ容量センサ５から入力されるバッテリ残容量信号Ｂにより、バッテリ残容量が所定量以下か否かを判断し、ＹＥＳの場合は後述するステップＳ５へ移行する。一方、ＮＯの場合にはステップＳ４へ移行する。
【００３１】
ステップＳ４では、エンジン水温センサ６から入力されるエンジン水温信号Ｔｗによりエンジン水温が所定温度以下か否かを判断し、ＹＥＳの場合はステップＳ５へ移行する。一方、ＮＯの場合には後述するステップＳ６へ移行する。このステップ２、３、４、車速センサ４、バッテリ容量センサ５、エンジン水温センサ６、ハイブリッドコントローラ７及びエンジンコントローラ８により、請求項１に記載のエンジンオン・オフ手段が構成される。
【００３２】
ステップＳ５では、ハイブリッドコントローラ７はエンジンオン指令をエンジンコントローラへ出力し、エンジンオン状態信号ａをエアコンコントローラ２へ出力し、さらに電磁クラッチ信号ＭＧを可変容量コンプレッサ１へ出力してオンする。エアコンコントローラ２はエンジンオン状態信号ａを受けてエンジン作動中であると判断して可変容量コンプレッサ１の連続可変容量制御を行い、ステップＳ１へ戻る。このステップＳ５及び、エアコンコントローラ２、ハイブリッドコントローラ７により、請求項１に記載の第２の制御手段が構成される。
【００３３】
一方、ステップＳ６では、エアコンコントローラ２はエンジンがオフ状態であると判断して、前述した固定容量的な運転制御を行い、ステップＳ１へ戻る。このステップＳ６及び、エアコンコントローラ２、ハイブリッドコントローラ７により、請求項１に記載の第１の制御手段が構成される。
【００３４】
こうして、本実施の形態によれば、エアコン要求以外の理由でエンジンが作動している場合には可変容量コンプレッサ１を本来の連続可変容量制御によって運転し、他方、エアコン要求によりエンジンを作動させる場合には冷媒を最大流量で吐出できる制御圧力に固定して可変容量コンプレッサ１をエンジンと共にオン・オフ制御する固定容量的な断続運転制御を行うことにより、固定容量タイプのコンプレッサを用いる場合よりも中〜高速走行時の燃費の改善と静粛性が実現でき、しかも可変容量コンプレッサを用いながらも、低速走行時〜停車時には従来と同様に固定容量的にコンプレッサをエンジンと連動させて断続運転することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては自動車の車速が所定速度以下のときには可変容量コンプレッサをエンジンのオン・オフと連動させてオン・オフするという固定容量的な断続運転を行い、車速が所定速度を超えるときには連続可変制御するだけでなく、エンジン水温が所定値以下のとき（暖機運転時）やバッテリ残容量が所定値以下のとき（バッテリ補充電運転時）にも同じ制御を行うようにしたが、可変容量コンプレッサ１を車速に基づくエンジン作動時にのみ連続可変制御を行い、車速に基づくエンジン停止時にのみ固定容量的に断続運転する単純な構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の構成を示すブロック図。
【図２】上記の実施の形態のハイブリッドコントローラ７及びエアコンコントローラ２の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ コンプレッサ
２ エアコンコントローラ
３ エバポレータ温度センサ
４ 車速センサ
５ バッテリ容量センサ
６ エンジン水温センサ
７ ハイブリッドコントローラ

Claims (2)

1. エアコン稼働要求が発生したときにコンプレッサ駆動信号を出力するコンプレッサ駆動信号出力手段と、
   エバポレータの温度を検出する温度検出手段と、
   冷媒吐出量が最大と最小との間で任意に増減される可変容量タイプのコンプレッサと、
   車両情報に応じてエンジンをオン・オフするエンジンオン・オフ手段と、
   前記コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつ前記エンジンオン・オフ手段によりエンジンがオンされていないときには、前記エンジンをオンし、かつ前記コンプレッサの冷媒吐出量を固定容量的に断続運転する第１の制御手段と、
   前記コンプレッサ駆動信号出力手段よりコンプレッサ駆動信号が入力されており、かつ前記エンジンオン・オフ手段によりエンジンがオンされているときには、前記温度検出手段により検出されたエバポレータ温度とあらかじめ設定されている基準温度との差が小さくなるように前記コンプレッサの冷媒吐出量を増減させる第２の制御手段とから成ることを特徴とするハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置。
2. 前記車両情報は、少なくとも車速を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車のコンプレッサ制御装置。

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