KR101757264B1

KR101757264B1 - 차량용 공조 장치

Info

Publication number: KR101757264B1
Application number: KR1020167000701A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 요시다; 마사시 와타나베; 히데카즈 히라바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소; 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2017-07-12
Also published as: CN105377600A; EP3017982A1; JP5962601B2; CN105377600B; EP3017982A4; EP3017982B1; US9919580B2; KR20160018803A; US20160137024A1; WO2015001743A1; JP2015009795A

Abstract

차량용 공조 장치는 냉동 사이클을 구성하고, 차실내를 공조하기 위한 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 상기 차실내의 공조의 열부하를 검출하는 검출부(22)와, 상기 검출부에 의하여 검출된 열부하가 미리 설정되는 상기 차실내의 공조 요구를 만족하도록 상기 압축기의 회전수를 제어하는 제어부(18)를 구비한다. 상기 제어부는 상기 압축기의 상기 회전수를 제어하여 상기 공조 요구를 만족한 경우에, 상기 공조 요구를 만족한 상기 회전수를 포함하는 사전 결정된 범위 내의 회전수를 기준 회전수로 정의하여 상기 공조 요구를 만족한 상태를 유지하도록 상기 기준 회전수와, 상기 기준 회전수보다 낮은 저회전수를 주기적으로 전환한다.

Description

차량용 공조 장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2013년 7월 2일자 출원된 일본 출원 번호 제2013-139245호를 기초로 한 것으로, 여기에 그 기재 내용이 원용된다.

본 개시는 차량용 공조 장치에 관한 것이다.

특허 문헌 1에 기재된 차량용 공조 장치에서는 차실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기가 공조 케이스 내에 배치된다. 또, 증발기를 바이패스(bypass)하여 공기를 유동시키는 바이패스 통로가 형성된다. 바이패스 통로를 형성함으로써 바이패스 통로를 통과하는 풍량만큼 증발기를 통과하는 풍량을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 요구되는 온도에 따라 증발기를 통과시켜 냉각되는 풍량 및 바이패스 통로를 통과시켜 냉각되지 않는 풍량을 조정할 수 있다. 따라서, 증발기의 필요 냉각 능력을 저감시켜 압축기의 구동력을 절감할 수 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 제2008―81121호 공보

연비 절약을 위해 친환경 공조 제어를 하는 경우, 목표 증발 후 온도(증발기를 통과한 직후의 공기 온도의 목표값)를 증가시키거나, 압축기의 회전수를 감소시키거나, 또는 풍량을 감소시키는 등의 방법이 알려져 있다. 그러나 이들의 방법은 공조 능력을 저하시키는 것으로, 탑승자의 쾌적성을 희생시킨다. 또, 종래 기술에서는 공조 성능 및 품질 확보를 위한 제어를 하기 때문에 그다지 공조 성능 및 품질 확보를 필요로 하지 않는 환경 하에서는 과잉 성능으로 되는 경우가 있다. 따라서, 종래 기술의 제어는 연비 절약에 있어서 반드시 최적의 제어가 아니다.

본 개시는 공조 성능에 주는 영향을 억제하면서 압축기의 회전수를 제어하여 동력을 절약할 수 있는 차량용 공조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 형태로서, 차량용 공조 장치는 차량에 탑재되는 냉동 사이클을 구성하고, 차실내를 공조하기 위한 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 차실내의 공조의 열부하를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의하여 검출된 열부하가 미리 설정된 상기 차실내의 공조 요구를 만족하도록 상기 압축기의 회전수를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 압축기의 상기 회전수를 제어하여 상기 공조 요구를 만족한 경우에, 상기 공조 요구를 만족한 상기 회전수를 포함하는 사전 결정된 범위 내의 회전수를 기준 회전수로 하여 상기 공조 요구를 만족한 상태를 유지하도록 상기 기준 회전수와, 상기 기준 회전수보다 낮은 저회전수를 주기적으로 전환한다.

이와 같은 본 개시에 따르면, 공조 요구를 만족한 경우에, 기준 회전수와 기준 회전수보다 낮은 저회전수가 제어부에 의하여 주기적으로 전환된다. 이에 따라, 공조 요구를 유지하기 위해 항상 기준 회전수로 작동되도록 압축기를 제어하는 경우와 비교하여 저회전수로 되도록 제어하는 시간만큼 동력을 저감할 수 있다. 공조 요구를 유지하도록 주기적으로 회전수를 제어하기 때문에 공조 성능에 미치는 영향을 억제하면서 동력을 절약할 수 있다.

도 1은 차량용 공조 장치의 제어계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 에어컨 ECU가 실행하는 제어 루틴(control routine)을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 압축기의 제어를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 압축기의 회전수(Nc) 및 증발 후 온도(TE)의 시간 경과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 상대 습도(RHW)와 압축기의 회전수(Nc)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 목표 분출 온도(TAO)와 동력 절약 제어의 관계를 나타낸 도면이다.

(제 1 실시 형태)

본 개시의 제 1 실시 형태에 대하여 도 1 내지 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태의 차량용 공조 장치(10)는 하이브리드 자동차(hybrid vehicle)에 탑재된 공조 장치이다. 본 실시 형태의 차량용 공조 장치(10)에는 냉동 사이클이 구비되고, 냉동 사이클의 구성 부품인 압축기(11)에는 차량에 탑재된 전동 모터(12)에 의해 구동되는 전동 압축기(11)가 채용된다. 전동 모터(12)는 차량 탑재 배터리(battery)(13)로부터 전력이 공급되어 구동한다.

냉동 사이클은 전동 압축기(11) 외에, 전동 압축기(11)에 의하여 압축된 고온 고압 냉매를 응축 액화시키는 콘덴서(condenser), 응축 액화한 냉매를 기액 분리하는 리시버(receiver), 리시버로부터의 액 냉매를 감압 팽창시키는 팽창 밸브(expansion valve) 및 팽창한 저온 저압 냉매를 증발 기화시키는 증발기(evaporator)를 포함하여 구성된다.

또, 본 실시 형태의 차량용 공조 장치(10)에는 차실내로 공조풍을 공급하는 공조 유닛(air conditioning unit)이 구비된다. 공조 유닛은 공조 케이스 내에 송풍기(14), 증발기, 히터 코어(heater core), 내외기 흡입 모드 전환부로서의 흡입구 전환 도어(inlet switch door)(15), 온도 조절부로서의 에어믹스 도어(air-mix door)(16), 차실내의 창유리 내면, 탑승자 상반신 또는 탑승자 하반신을 향하여 공기를 분출하는 복수의 분출구를 전환 개폐하는 분출구 전환 도어(outlet switch door)(17) 등을 가진다.

다음으로, 차량용 공조 장치(10)의 제어계의 구성에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다. 차량용 공조 장치(10)에는 도시하지 않는 CPU, ROM, RAM 등을 구비하는 연산부로서의 에어컨 ECU(18)가 구비된다. 에어컨 ECU(18)는 제어부로서, 차량 주행 스위치인 점화 스위치(ignition switch)가 온(ON)되면, 차량 탑재 배터리(13)로부터 전력이 공급되어 기동 상태로 된다.

에어컨 ECU(18)에는 차실내 온도(Tr)를 검출하는 내기온 센서(19), 외기 온도(Tam)를 검출하는 외기온 센서(20), 차실내에 조사되는 일사량(Ts)을 검출하는 일사 센서(21), 증발기를 통과한 직후의 공기 온도(이하, 증발 후 온도(TE)라 함)를 검출하는 증발 후 온도 센서(22), 차속(Spd)을 검출하는 차속 센서(23), 히터 코어의 열원으로서의 엔진 냉각수 온도(Tw)를 검출하는 수온 센서(24) 등으로부터의 신호가 입력된다.

또, 에어컨 ECU(18)에는 계기판(dashboard)의 조작 패널(25) 등으로부터의 신호가 입력된다. 조작 패널(25)에는 차실내의 목표 온도를 설정하는 온도 설정기, 전동 압축기(11)의 기동을 지시하는 에어컨 스위치 등이 구비된다.

또, 전동 모터(12)는 인버터(inverter)(26)에 의해 회전수(rotational speed) 제어되고, 인버터(26)는 에어컨 ECU(18)에 의해 그 작동이 제어된다. 구체적으로, 에어컨 ECU(18)는 인버터(26)에 회전수 지시값을 출력하고, 인버터(26)는 전동 모터(12)가 회전수 지시값의 회전수로 되도록 회전수 제어를 실시한다. 또한, 회전수 지시값 신호와는 별도로, 인버터(26)에 작동 허가를 부여하는 기동 신호가 에어컨 ECU(18)로부터 인버터(26)로 출력된다.

다음으로, 에어컨 ECU(18)에 의한 제어 루틴에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에 나타낸 처리는 이그니션 스위치가 온으로 되면 기동된다.

S1에서 각종 설정값이 초기화(initialize)되고, S2로 이행한다. S2에서 조작 패널(25)로부터의 각종 신호가 판독되고, S3로 이행한다. S3에서는 각종 센서로부터의 신호가 판독되고, S4로 이행한다. S4에서는 설정 온도(Tset), 외기 온도(Tam), 차실내 온도(Tr) 및 일사량(Ts)을 기초로 목표 분출 온도(TAO)를 연산하고, S5로 이행한다.

S5에서는 연산한 목표 분출 온도(TAO)를 기초로 송풍기 풍량을 산출하고, S6로 이행한다. S6에서는 흡입구 모드를 결정하고, S7으로 이행한다. S7에서는 에어믹스 도어(16)의 개도를 산출하고, S8로 이행한다. S8에서는 증발 후 온도(TE)의 목표값인 목표 증발 후 온도(TEO)를 산출하고, S9로 이행한다. S9에서는 증발 후 온도(TE)가 목표 증발 후 온도(TEO)로 되도록 퍼지 제어(fuzzy control)를 실시하고, 에어컨 ECU(18)로부터의 지시에 의해 전동 압축기(11)의 회전수를 인버터(26)에 의해 제어하고, S10으로 이행한다.

S10에서는 S5 내지 S8에서 산출되거나 결정된 값을 기초로 송풍기(14), 흡입구 전환 도어(15), 에어믹스 도어(16), 분출구 전환 도어(17)를 구동시키는 서보 모터(servo motor) 등의 각종 액추에이터(actuator)를 구동시키고, S2로 되돌아간다.

다음으로, 전동 압축기(11)의 제어에 대하여 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3에 나타낸 처리는 도 2에서 S8이 종료되면 개시된다.

S91에서는 목표 압축기 회전수의 상한 제어값(IVOmax)을 산출하고, S92로 이행한다. 상한 제어값(IVOmax)은 공조 요구를 만족하는 값으로서, 압축기(11)의 진동 및 압축기(11)로부터의 소음이 사전 결정된 값 미만으로 되는 회전수로 되도록 설정된다. S92에서는 목표 압축기 회전수의 하한 제어값(IVOmin)을 산출하고, S93로 이행한다. 하한 제어값(IVOmin)은 압축기(11)의 오일(oil) 복귀 등을 고려하여 압축기(11)를 동작시키기 위한 최소한의 값으로 설정된다. S93에서는 목표 증발 후 온도(TEO)와 검출한 증발 후 온도(TE)의 차를 산출하고, S94로 이행한다.

S94에서는 미리 기억된 퍼지 맵(fuzzy map)으로부터 목표 압축기 회전수(IVOn)를 산출하고, S95로 이행한다. S95에서는 S93에서 산출한 값이 1보다 작은 상태가 30초 이상 계속되었는지의 여부를 판단하고, 계속되는 경우에는 S96으로 이행하고, 계속되지 않은 경우에는 본 흐름을 종료한다. 따라서, 30초 이상 계속되지 않는 경우에는, 공조 부하(air conditioning load)가 안정되지 않은 과도기이기 때문에 목표 압축기 회전수로 되도록 압축기(11)가 제어된다.

S96에서는 S95에서 판단한 상태가 30초 이상 계속되기 때문에 안정 상태로 판단하고, 10초 이내에 목표 압축기 회전수의 하한 제어값(IVOmin)이 변화했는지의 여부를 판단한다. 그리고 변화한 경우에는 본 흐름을 종료하고, 변화하지 않는 경우에는 S97으로 이행한다. 10초 이내에 변화한 경우에는 여전히 공조 부하가 안정되지 않은 과도기라고 판단하고, 목표 압축기 회전수로 되도록 압축기(11)가 제어된다. 이와 같이, S96에서는 열부하(thermal load)와 냉동 사이클(refrigerant cycle)이 안정되게 균형을 맞추어서, 공조 성능이 충분히 만족되는 상태가 계속되는지의 여부를 판단한다. 이에 따라, 나중의 온/오프(ON／OFF)제어로의 이행에서 필요 성능이 악화하는 것을 방지한다.

S97에서는 하한 제어값(IVOmin)을 100rpm 상승시키고 본 흐름을 종료한다. 이와 같이, S97에 의하여 안정 상태로 되면 하한 제어값(IVOmin)을 100rpm씩 단계적으로 상승시킨다. 이에 따라, 급격히 하한 제어값(IVOmin)을 상승시키는 경우와 비교하여 안정성을 향상시킬 수 있다. 또, 하한 제어값(IVOmin)과 상한 제어값(IVOmax)이 근접하여 제어성이 악화하지 않도록 하한 제어값(IVOmin)의 최대값은 상한 제어값(IVOmax)보다 사전 결정된 값만큼 낮은 값, 예를 들면, －500rpm으로 하는 것이 바람직하다. 따라서 예를 들면, 상한 제어값(IVOmax)이 2000rpm인 경우에는, 하한 제어값(IVOmin)의 최대값은 1500rpm으로 설정된다.

그리고 S9에서 결정된 상한 제어값(IVOmax), 목표 압축기 회전수(IVOn) 및 하한 제어값(IVOmin)을 기초로 압축기(11)를 제어한다.

이에 따라, 퍼지 제어에 이용되는 [TEO―TE]를 모니터(monitor)하고, [TEO―TE]＜1이 30초 계속되면, 열부하와 냉동 사이클이 균형이 맞추어진 안정이라고 판단한다(S95). 그 후, S96 및 S97에서 100rpm／10초만큼 최저 회전수를 상승시키고, 열부하에 따른 최적의 온/오프 동력 절약 제어로 이행한다. 따라서, 쾌적성이나 제습 성능이 확보되는 경우에는, 적극적으로 압축기(11)를 온/오프 운전(회전수 제어)시키고, 압축기(11)의 가동률을 감소시킴으로써 동력 절약화 제어를 가능하게 한다.

구체적인 압축기(11)의 제어에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 시각(t0)에 있어서, 증발 후 온도(TE)가 목표 증발 후 온도(TEO)보다 훨씬 크기 때문에 압축기(11)를 기동시켜 냉매를 압축하고, 증발 후 온도(TE)가 목표 증발 후 온도(TEO)에 가까워지도록 회전수(Nc)를 제어한다.

그리고 시각(t1)이 되면, 목표 증발 후 온도(TEO)와 증발 후 온도(TE)의 차가 1보다 작아졌기 때문에 회전수(Nc)는 안정된다. 그리고 시각(t2)이 되면, TEO와 TE의 차가 1보다 작은 상태가 30초 이상 계속되며, 또한 10초 이내에 하한 제어값(IVOmin)은 변화하지 않기 때문에 하한 제어값(IVOmin)을 100rpm 상승시킨다. 그리고 시각(t3)이 되면, TEO와 TE의 차가 1보다 작은 상태가 30초 이상 계속되고, 또한 10초 이내에 하한 제어값(IVOmin)은 변화하지 않기 때문에 하한 제어값(IVOmin)을 다시 100rpm 상승시킨다. 마찬가지로, 시각(t4)이 되면, TEO와 TE의 차가 1보다 작은 상태가 30초 이상 계속되고, 또한 10초 이내에 하한 제어값(IVOmin)은 변화하지 않기 때문에 하한 제어값(IVOmin)을 다시 100rpm 상승시킨다.

그러면 시각(t4)에서 하한 제어값(IVOmin)이 압축기(11)의 회전수(Nc)보다 커지기 때문에 압축기(11)를 정지시키도록 제어한다. 압축기(11)를 정지시키면, 냉매의 압축이 정지되기 때문에 증발 후 온도(TE)가 상승하여 시각(t5)에서 TEO와 TE의 차가 1 이상으로 된다. 그래서 시각(t5)에서 압축기(11)를 다시 하한 제어값(IVOmin)보다 큰 값으로 기동하고, TE를 감소시키도록 제어한다. 그리고 시각(t6)에서 TEO와 TE의 차가 다시 1보다 작아지면, 압축기(11)를 정지시키도록 제어한다. 이와 같이, 공조 요구를 만족한 경우에는, 압축기(11)가 주기적으로 온오프(ON and OFF)된다.

종래 기술에서는 도 4에서 가상선으로 나타낸 바와 같이, 하한 제어값(IVOmin)은 일정한 값이었지만, 본 실시 형태에서는 공조 요구를 만족한 상태가 계속되면, 하한 제어값(IVOmin)을 단계적으로 상승시킨다. 이에 따라, 압축기(11)의 온오프 제어를 실현한다.

다음으로, 동력 절약 제어에 의한 동력 절약 효과에 대하여 표 1을 이용하여 설명한다. 표 1은 최저 회전수를 5단계로 설정하고, 압축기(11)의 가동률을 변화시킨 경우의 평균 증발 후 온도, 냉방 성능, 소비 전력 및 동력 절약 효과를 나타낸다. 표 1은 흡입 공기가 30℃, 습도 40％ 및 공기량 160㎥／h인 경우의 실험 결과이다.

최저 회전수(rpm)	1345	1350	1540	1900	2200
가동률(％)	100. 0	60	57	53	51
평균 증발 후 온도(℃)	9. 4	9. 8	9. 8	9. 7	9. 6
냉방 성능(kW)	1021	1021	1062	1147	1195
소비 동력(kW)	240	168	187	201	209
동력 절약 효과(％)	―	30	22	16	13

표 1에 나타낸 바와 같이, 최저 회전수가 가장 낮은 1345인 경우에는 가동률이 100％이다. 이 예를 기준으로 하면, 최저 회전수가 1350인 경우가 동력 절약 효과가 30％로 가장 높다. 따라서, 압축기(11)가 온오프하는 최소 한도의 회전수(1350rpm)가 유효한 것을 알 수 있다. 또, 동력 절약 제어하더라도 냉방 성능은 1345rpm의 경우와 같아서, 공조 요구를 만족하면서 동력을 절약할 수 있는 것을 알 수 있다. 또, 최적의 최저 회전수는 사용 환경 조건 등의 상황에 따라 다르고, 예를 들면, 외기온 습도, 일사량, 설정 온도, 흡입 모드, 차속도, 승차 인원에 기인하여 다르다. 따라서, 최적의 최저 회전수는 상기와 같이 단계적으로 상승시켜도 좋고, 또, 미리 퍼지 맵 등에 의하여 일률적으로 결정하여도 좋고, 퍼지 맵에 의하여 결정된 최저 회전수를 기초로 단계적으로 상승시켜도 좋다.

상기와 같이 공조 요구를 만족하는 상태에서는 하한 제어값(IVOmin)을 상승시켜 온오프 제어를 실시하지만, 공조 요구를 만족하는 상태에서는 반드시 온오프 제어가 실시되는 것은 아니다. 예를 들면, 창문 김서림이 염려되는 상황 및 사전 결정된 레벨 이상의 냉방 성능이 필요하다고 판단되는 경우에는, 상기의 온오프 제어(동력 절약 제어)로 이행되지 않는다.

우선, 김서림 방지 성능을 우선시키기 위해, 김서림에 대해 배려하는 제어에 대하여 도 5를 이용하여 설명한다. RHW는 김서림 한계에 대한 유리 근처의 상대 습도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, RHW가 상승하면, 김서림 제어가 필요하기 때문에 동력 절약 제어를 실시하지 않도록 예를 들면, RHW가 상승하여 105％ 이상으로 되면, 하한 제어값(IVOmin)을 리셋(reset)하여 통상의 연속 제어로 복귀시킨다. 마찬가지로, RHW가 하강하여 100％ 미만으로 될 때까지 하한 제어값(IVOmin)을 리셋하는 상태를 계속한다.

또, RHW가 상승하여 95％를 넘으면, 하한 제어값(IVOmin)을 감소시켜 온(ON)의 상태를 길게 하고, 오프(OFF)로 되는 시간이 짧아지도록 제어된다. 마찬가지로, RHW가 하강하여 90％ 미만이 될 때까지 하한 제어값(IVOmin)을 감소시키는 상태를 계속한다.

또한, RHW가 상승하여 85％를 넘으면, 하한 제어값(IVOmin)을 현재의 값으로 유지하여, 동력 절약 제어하더라도 창문 김서림이 발생할 가능성이 낮다고 하여 동력 절약 제어를 실시한다. 마찬가지로, RHW가 하강하여 80％ 미만이 될 때까지 하한 제어값(IVOmin)을 현재의 값으로 유지한다. 또, RHW가 하강하여 80％ 이하로 되면, 하한 제어값(IVOmin)을 상승시켜 동력 절약 제어를 실시하도록 제어한다.

도 5는 RHW를 검출하는 센서를 탑재하고 있을 때의 제어이고, RHW를 검출하는 센서가 없는 경우에는, 외기온, 내기온, 차속 등을 이용하여 창문 김서림의 발생 상황을 예측하고, 도 5와 동일한 제어를 실시한다.

다음으로, 냉방감 및 쾌적성을 확보하기 위한 제어에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 목표 분출 온도(TAO)가 사전 결정된 값 미만, 예를 들면, TAO＜5는 동력 절약 제어를 금지하도록 제어한다. 바꾸어 말하면, 냉방감 및 쾌적성을 손상시키지 않도록 냉방 부하가 클 때에는 동력 절약 제어를 실시하지 않도록 제어된다. 반대로, 목표 분출 온도가 TAO≥5인 경우에는, 필요 냉방 성능이 작다고 판단하고, 온/오프 운전으로 이행한다. 바꾸어 말하면, 냉동 사이클에 요구되는 필요 냉방 능력이 사전 결정된 값보다 작은 경우에는, 온/오프 운전으로 이행한다.

또, 하한 제어값(IVOmin)을 지나치게 증가시킨 경우에는, 다음과 같이 하한 제어값(IVOmin)을 감소시킨다. 동력 절약 효과를 최대로 끌어내기 위해, 냉방 부하 저감 시에는 하한 제어값(IVOmin)을 감소시키고, 낮은 회전수(Nc)에서의 온/오프 운전으로 한다. (1) TEO가 1℃ 상승했다면, 하한 제어값(IVOmin)을 －300rpm으로 하여 일단 연속 운전으로 하고, 그 후, 하한 제어값(IVOmin)을 상승시켜 최적 온/오프 제어한다. (2) 사용자가 매뉴얼에서 송풍기(14)의 풍량을 감소시킨 경우, (1)과 마찬가지로, －300rpm／1단의 비율로 하한 제어값(IVOmin)을 감소시킨다. (3) 내외기 도어에 의한 부하의 경감 시에는 내기온 센서(19), 외기온 센서(20), 일사 센서(21) 및 증발 후 온도 센서(22) 등으로 부하의 증감을 예측하고, 하한 제어값(IVOmin)의 하락폭을 산출한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 차량용 공조 장치(10)에서는 공조 요구를 만족한 경우에, 기준 회전수(하한 제어값)와 기준 회전수보다 낮은 저회전수(본 실시 형태에서는 저회전수는 0)가 에어컨 ECU(18)(제어부)에 의하여 주기적으로 전환된다. 이에 따라, 공조 요구를 유지하기 위해 항상 기준 회전수로 되도록 압축기(11)를 제어하는 경우와 비교하여 저회전수로 되도록 제어하는 시간만큼 동력을 저감시킬 수 있다. 공조 요구를 유지하도록 주기적으로 회전수를 제어하기 때문에 공조 성능에 주는 영향을 억제하면서 동력을 절약할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는 에어컨 ECU(18)는 공조 요구를 만족한 경우에, 기준 회전수로 압축기(11)를 구동하는 상태와, 저회전수가 0이고, 압축기(11)가 정지되는 상태를 주기적으로 전환한다. 압축기(11)를 정지시킴으로써 동력 절약 효과를 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 동력 절약 제어의 기준으로 되는 하한 제어값은 압축기(11)의 진동 및 압축기(11)로부터의 소음이 사전 결정된 값 미만으로 되는 회전수이다. 이에 따라, 하한 제어값이 과도하게 상승하여 압축기(11)로부터 다대한 진동 및 소음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 공조 성능에 영향을 주지 않는 영역에 있어서, 적극적으로 압축기(11)를 온/오프 운전, 회전수 제어를 시킴으로써 동력 절약 제어를 실현할 수 있다. 또, 기존의 센서인 증발 후 온도 센서(22)를 이용하여 차실내의 부하(탑승자의 온열감)를 정확하게 파악할 수 있기 때문에 본 제어를 실시하기 위해 새로운 센서 등을 추가할 필요가 없어, 저비용으로 정밀도가 양호한 최적 제어가 가능하게 된다. 구체적으로, 퍼지 제어에서의 목표 증발 후 온도(TEO)와 증발 후 온도(TE)의 차에 의해 열부하와 냉동 사이클의 안정 상태를 판단하고, 그 상태에 있어서 압축기(11)의 최저 회전수를 상승시켜 온/오프 운전(회전수 제어)으로 이행한다. 그 결과, 열부하에 따라 보다 연비를 절약할 수 있는 온/오프 운전이 가능하게 된다.

(그 밖의 실시 형태)

이상, 본 개시의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기한 실시 형태에 제한되지 않으며 본 개시의 주요 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

상기 실시 형태의 구조는 어디까지나 예시로서, 본 개시의 범위는 이들의 기재 범위에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 범위는 특허 청구 범위의 기재에 의하여 정해지고, 또한 특허 청구 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다.

상기의 제 1 실시 형태에서는 열부하로서, 냉동 사이클을 구성하는 증발기를 통과한 공기의 온도를 이용하지만, 열부하는 증발 후 온도(TE)에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 열부하로서, 차실내의 온도 또는 차실내의 탑승자의 표면 온도를 검출하는 센서를 이용하고, 이들의 값에 의하여 동력 절약 제어를 실시하여도 좋다. 바꾸어 말하면, 상기의 제 1 실시 형태에서는 열부하와 냉동 사이클이 균형을 맞추는 것으로 안정이라고 판단하지만, IR센서 등, 탑승자의 온열감을 직접 검출할 수 있는 경우에는, IR센서를 이용하여도 좋다.

상기의 제 1 실시 형태에서는 에어컨 ECU(18)가 공조 요구를 만족했다고 판단한 경우란, 증발 후 온도(TE)가 30초 일정한 범위로 된 경우이지만, 이와 같은 경우에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 에어컨 ECU(18)는 검출부에 의하여 검출된 열부하의 변화의 정도가 사전 결정된 값 이하인 경우에, 공조 요구를 만족한 경우로 판단하여도 좋다. 따라서 예를 들면, 증발 후 온도(TE)의 변화 정도가 사전 결정된 값 이하인 경우에, 공조 요구를 만족한 경우로 판단하여도 좋다. 이에 따라, 보다 빠른 타이밍으로 동력 절약 제어를 실시할 수 있기 때문에 동력 절약 효과를 더욱 높일 수 있다. 바꾸어 말하면, 차량용 공조 장치(10)의 기동 직후의 과도 시에 있어서도, 차실내 온도의 변화 경사가 완만하게 되면, 단계적인 온/오프 운전으로 이행하여도 좋다. 이 경우에는, 외기 온도나 TAO 등으로부터 열부하에 따라 온/오프로 이행하여도 좋은 경사를 미리 맵(MAP)으로 준비하는 것이 바람직하다.

상기의 제 1 실시 형태에서는 정상 시에 온/오프로 이행시키지만, 오프(OFF)까지 하지 않고, 특정 저회전수까지 능력이 저하되어도 좋다. 예를 들면, 기준 회전수가 2500rpm과 저회전수가 0rpm인 온/오프에 대해, 기준 회전수가 2500rpm과 저회전수가 1000rpm으로 제어하여도 좋다. 이에 따라, 동력 절약 효과는 감소되지만, 연속 운전에 대해서는 동력 절약 제어가 가능한 영역을 넓힐 수 있다. 예를 들면, 온-오프(ON-OFF)의 소음이 현저해지는 아이들(idle) 시에 유효하다.

상기의 제 1 실시 형태에서는 압축기(11)는 전동이지만, 본 개시를 벨트 구동의 압축기(11)에 적용하여도 좋다. 또, 예를 들면, 축랭 기능을 가진 증발기와 동력 절약 제어를 조합함으로써 동력 절약의 효과를 더욱 높일 수 있다.

상기의 제 1 실시 형태에서는 하한 제어값(IVOmin)(기준 회전수)은 목표 압축기 회전수(IVOn)보다 큰 값으로 설정되었지만, 큰 값에 한정하는 것은 아니다. 기준 회전수는 공조 요구를 만족한 회전수(목표 압축기 회전수(IVOn))를 포함하는 사전 결정된 범위 내의 회전수이면 좋다. 따라서, 기준 회전수는 목표 압축기 회전수(IVOn)이어도 좋고, 목표 압축기 회전수(IVOn)보다 작은 값이어도 좋다.

Claims

차량에 탑재되는 냉동 사이클을 구성하고, 차실내를 공조하기 위한 냉매를 압축하는 압축기(11)와,
상기 차실내의 공조의 열부하를 검출하는 검출부(22)와,
상기 검출부에 의하여 검출된 열부하가 미리 설정된 상기 차실내의 공조 요구를 만족하도록 상기 압축기의 회전수를 제어하는 제어부(18)를 포함하고,
상기 검출부는 상기 열부하로서 상기 냉동 사이클을 구성하는 증발기를 통과한 공기의 온도인 증발 후 온도를 검출하고,
상기 제어부는 상기 공조 요구를 만족하기 위한 상기 증발 후 온도의 목표값인 목표 증발 후 온도와 상기 검출부에 의하여 검출된 상기 증발 후 온도의 차에 의해 상기 공조 요구를 만족하는지의 여부를 판단하고,
상기 제어부는, 상기 압축기의 상기 회전수를 제어하여 상기 공조 요구를 만족한 경우에, 상기 공조 요구를 만족한 상기 회전수를 포함하는 사전 결정된 범위 내의 회전수 중에서 기준 회전수를 정하여, 상기 공조 요구를 만족한 상태를 유지하도록 상기 기준 회전수와 상기 기준 회전수보다 낮은 저회전수를 주기적으로 전환하는
차량용 공조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 검출부에 의하여 검출된 상기 열부하의 변화 정도가 사전 결정된 값 이하인 경우에, 상기 공조 요구를 만족한 경우로 판단하는
차량용 공조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공조 요구를 만족한 경우에, 상기 기준 회전수로 상기 압축기를 구동하는 상태와, 상기 저회전수가 0이고 상기 압축기가 정지되는 상태를 주기적으로 전환하는
차량용 공조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 냉동 사이클에 요구되는 필요 냉방 능력이 사전 결정된 값보다 작은 경우에, 상기 기준 회전수와 상기 저회전수를 주기적으로 전환하는
차량용 공조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기준 회전수는 상기 압축기의 진동 및 상기 압축기로부터의 소음이 사전 결정된 값 미만으로 되는 회전수인
차량용 공조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압축기는 전동 압축기인
차량용 공조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 압축기의 상기 회전수에 대하여 목표값의 하한 제어값(IVOmin)을 규정하고,
상기 제어부는 상기 공조 요구를 만족하고 있는 상황이 사전 결정된 기간 계속되었을 때, 상기 하한 제어값을 단계적으로 증가시키는
차량용 공조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 목표 분출 온도(TAO)가 사전 결정된 값 미만인 때, 상기 기준 회전수와 상기 저회전수를 주기적으로 전환하는 제어를 금지하는
차량용 공조 장치.