DE102004009015A1

DE102004009015A1 - Kompressor-Steuerungssystem für eine Fahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE102004009015A1
Application number: DE102004009015A
Authority: DE
Inventors: Toshinobu Kariya Homan; Yuji Kariya Takeo; Mitsuyo Kariya Oomura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2004-10-21
Also published as: US20040168449A1; US7201010B2; KR100571125B1; JP2004276908A; FR2851743B1; FR2984236A1; FR2984236B1; CN100376416C; FR2851743A1; CN1524720A; JP4281575B2; KR20040077564A

Abstract

In einem Kompressor-Steuerungssystem für eine Fahrzeugklimaanlage steuert eine Hybrid-ECU (5) des Fahrzeugs eine Drehzahl eines Kompressor-Elektromotors (47). In diesem Fall muss eine Ausgabeschaltkreis, welcher ein Antriebssignal zum Antrieb des Kompressor-Elektromotors ausgibt, lediglich in der Hybrid-ECU neu vorgesehen werden, wenn ein Hybrid-Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug auf der Grundlage eines Motorfahrzeugs hergestellt wird. Deshalb werden keine Kosten erzeugt, selbst wenn der Ausgabeschaltkreis in dem Hybrid-ECU vorgesehen ist, welches neu konstruiert und hergestellt werden sollte. Zusätzlich kann, weil der Ausgabeschaltkreis nicht in der Klimatisierungs-ECU (7) vorgesehen werden muss, welche eine existierende Komponente des Motorfahrzeugs ist, die Klimatisierungs-ECU in dem Motorfahrzeug direkt auf die in dem Hybrid-Fahrzeug übertragen werden, ohne wesentliche Hardware-Änderung. Deshalb können Konstruktionskosten reduziert werden.

Description

1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressor-Steuerungssystem für eine Fahrzeugklimaanlage. In dem Kompressor-Steuerungssystem wird ein elektrischer Motor zum Antrieb eines Kompressors durch eine Antriebs-Elektroniksteuereinheit gesteuert, welche einen Antrieb des Fahrzeugs steuert.
2. Beschreibung des verwandten Bereichs:
Bei einer konventionellen Klimaanlage (z.B. JP-A-2000-318435 ) eines Fahrzeugs, wie eines Hybrid-Fahrzeugs und eines Elektrofahrzeugs, wird ein Kompressor in einem Kältemittelkreissystem der Klimaanlage durch einen elektrischen Motor angetrieben. Hier ist das Hybrid-Fahrzeug ein Fahrzeug, welches, während ein Antriebs-Modus zwischen einem Batterieantriebs-Modus durch einen Elektromotor und einem Motorantriebs-Modus umgeschaltet wird, angetrieben wird. Das Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, welches nur durch Verwendung einer Batterie fährt.
Wie in 11A gezeigt ist, enthält die vorgenannte Klimaanlage eine Klimaanlagen-Elektroniksteuereinheit (ECU) 107. Die Klimatisierungs-ECU 107 steuert den Betrieb von Innenraum-Klimatisierungskomponenten der Klimaanlage.
Insbesondere steuert die Klimatisierungs-ECU 107 eine Drehzahl eines Kompressor-Elektromotors 47 durch einen Kompressor-Inverter 48, um so einen Kompressor 41 zu steuern.
Obwohl dies nicht in dem vorgenanten Patent-Dokument von JP-A-2000-318435 gezeigt ist, enthält die Klimatisierungs-ECU 107 im Allgemeinen Einrichtungen wie einen Mikrocomputer 107a, einen Eingabe-Schaltkreis und einen Ausgabe-Schaltkreis 107c. Der Ausgabe-Schaltkreis 107c gibt ein Antriebssignal zum Antreiben des Kompressor-Elektromotors 47 auf der Grundlage eines Ausgabesignals aus dem Mikrocomputer 107a aus.
Die Klimaanlage, welche in 11B gezeigt ist, ist in einem Motorfahrzeug angebracht, welches nur durch einen Motor angetrieben ist. Bei dieser Klimaanlage ist ein Kompressor 41 auch nur durch den Motor angetrieben. Deshalb wird eine Drehzahl des Kompressors 41 abhängig durch die Drehzahl des Motors bestimmt. Dem gemäß wird der Kompressor 41 unterbrochen angetrieben, indem eine elektromagnetische Kupplung 49 gesteuert wird, welche die Antriebsleistung des Motors auf den Kompressor 41 überträgt. Sonst wird der Kompressor 41 durch Steuerung eines elektromagnetischen Ventils (nicht gezeigt) angetrieben, so dass eine Abgabemenge des Kompressors 41 eingestellt wird. Bei dieser Klimaanlage enthält eine Klimatisierungs-ECU 107' einen Ausgabeschaltkreis 107c', welcher ein Antriebssignal an die elektromagnetische Kupplung 49 ausgibt, oder einen Ausgabe-Schaltkreis, welcher ein Antriebssignal an das elektromagnetische Ventil ausgibt.
Dem gemäß ist der Hardware-Aufbau der Klimatisierungs-ECU 107, welche für das Hybrid-Fahrzeug oder das Elektrofahrzeug verwendet wird und den Ausgabe-Schaltkreis 107c zur Ausgabe des Antriebssignals für den Kompressor-Elektromotor 47 enthält, ziemlich unterschiedlich von dem der Klimatisierungs-ECU 107', welche für das Motorfahrzeug verwendet wird und den Ausgabe-Schaltkreis 107c' zur Ausgabe des Antriebssignals für die elektromagnetische Kupplung 49 oder das elektromagnetische Ventil enthält.
In einigen Fällen ist das Hybrid-Fahrzeug oder das Elektrofahrzeug auf der Grundlage des Motorfahrzeugs konstruiert. In diesem Fall werden bestehende Teile des Motorfahrzeugs so weit wie möglich verwendet, um Konstruktionskosten zu reduzieren. Jedoch kann die Klimatisierungs-ECU 107' für das Motorfahrzeug nicht als die Klimatisierungs-ECU 107 für das Hybrid-Fahrzeug oder das Elektrofahrzeug ohne eine Hardware-Änderung verwendet werden. Deshalb muss die Hardware-Konstruktion der Klimatisierungs-ECU 107' einer wesentlichen Änderung unterzogen werden, um für die Klimatisierungs-ECU 107 verwendet zu werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Mit Blick auf die vorgenannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Klimatisierungs-Steuereinheit für einen durch einen Motor angetriebenen Kompressor ohne eine wesentlichen Konstruktionsänderung eines Hardware-Aufbaus auf ein Steuersystem für einen durch einen Elektromotor angetriebenen Kompressor anzuwenden so dass Kosten reduziert werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kompressor-Steuerungssystem einer Klimaanlage in einem Fahrzeug angebracht, welches einen Antriebs-Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs, eine Hauptbatterie zum Liefern elektrischer Leistung von einer hohen Spannung an den Antriebs-Elektromotor, und eine Antriebs-Elektroniksteuereinheit enthält, welche zumindest eine der Funktionen, eine Funktion zum Steuern eines Betriebs eines elektrischen Aktuators, welcher angetrieben wird, wenn an diesen die hohe Spannung der Hauptbatterie angelegt wird, eine Funktion zum Steuern eines Antriebs-Leistungsumschaltens des Fahrzeugs zwischen dem Antriebs-Elektromotor und einem Motor des Fahrzeugs, und eine Funktion zur Steuerung eines Ladens und eines Entladens der Hauptbatterie, aufweist. Des weiteren enthält das Kompressor-Steuerungssystem einen Kompressor, welcher in einem Kältemittelkreis der Klimaanlage zum Ausführen von Klimatisierung in einem Fahrzeugabteil vorgesehen ist und einen Kompressor-Elektromotor zum Antreiben des Kompressors. In dem Kompressor-Steuerungssystem wird eine Drehzahl des Kompressor-Elektromotors durch die Antriebs-Elektroniksteuereinheit gesteuert.
Dem gemäß muss, wenn ein Hybrid-Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug auf der Grundlage eines Motorfahrzeugs hergestellt wird, ein Ausgabeschaltkreis zum Ausgeben eines Antriebssignals für den Kompressor-Elektromotor lediglich in der Antriebs-Elektroniksteuereinheit neu vorgesehen werden. Im Allgemeinen muss, wenn das Hybrid-Fahrzeug oder das Elektrofahrzeug auf der Grundlage eines Motorfahrzeugs hergestellt wird, die Antriebs-Elektroniksteuereinheit neu vorgesehen werden. Deshalb werden die Kosten nicht signifikant erhöht, selbst wenn der Ausgabe-Schaltkreis in der Antriebs-Elektroniksteuereinheit vorgesehen wird, welcher neu konstruiert und hergestellt werden muss. Des weiteren muss der Ausgabe-Schaltkreis nicht in der Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit des Motorfahrzeugs vorgesehen werden. Dem gemäß kann die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit des Motorfahrzeugs direkt auf eine Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit des Hybrid-Fahrzeugs oder des Elektrofahrzeugs ohne eine wesentliche Änderung der Hardware-Konstruktion angewandt werden. Somit können, wenn das Hybrid-Fahrzeug oder das Elektrofahrzeug auf der Grundlage des Motorfahrzeugs hergestellt wird, oder wenn das Motorfahrzeug auf der Grundlage des Hybrid-Fahrzeugs oder des Elektrofahrzeugs hergestellt wird, die Kosten des Fahrzeugs wirksam reduziert werden, weil eine wesentliche Änderung der Hardware-Konstruktion der Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit vermieden werden kann. Vorzugsweise enthält das Kompressor-Steuerungssystem die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit, an welche ein Klimatisierungssignal, welches für die Klimatisierung relevant ist, eingegeben wird. In diesem Fall steuert die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit den Betrieb der Klimaanlage auf der Grundlage des Klimatisierungssignals, und die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit ist mit der Antriebs-Elektroniksteuereinheit kommunizierend vorgesehen. Bevorzugter kommuniziert die Klimatisierungs- Elektroniksteuereinheit mit der Antriebs-Elektroniksteuereinheit über ein Lokalbereichs-Netzwerk des Fahrzeugs.
Zum Beispiel rechnet die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit eine Ziel-Drehzahl des Kompressor-Elektromotors auf der Grundlage des Klimatisierungssignals und gibt ein Signal, welches die Ziel-Drehzahl repräsentiert, an die Antriebs-Elektroniksteuereinheit aus, und die Antriebs-Elektroniksteuereinheit steuert die Drehzahl des Kompressor-Elektromotors auf der Grundlage des Signals, welches die Ziel-Drehzahl repräsentiert. In diesem Fall kann die Drehzahl des Kompressors genau gesteuert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen leichter verständlich, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
1 ein schematisches Diagramm ist, welches einen Gesamtaufbau eines Hybridfahrzeugs zeigt, in welchem eine Klimaanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
2 ist ein schematisches Diagramm ist, welches einen Gesamtaufbau der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform zeigt;
3 ein Blockdiagramm ist, welches ein Steuersystem der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform zeigt;
4 ein Flussdiagramm ist, welches Grundsteuervorgänge einer Klimatisierungs-ECU zeigt, welche in 3 gezeigt ist;
5 ein Flussdiagramm ist, welches eine Unterroutinensteuerung der Grundsteuerungsprozesse zeigt, welche in 4 gezeigt sind;
6 ein Blockdiagramm ist, welches einen Aufbau des Steuersystems zur Betriebssteuerung eines Kompressors in 2 zeigt;
7 ein schematisches Diagramm ist, welches einen Steuerfluss des Kompressors zwischen der Klimatisierungs-ECU, einem Hybrid-ECU und einem Kompressor-Inverter in 6 zeigt;
8 ein Flussdiagramm ist, welches Steuervorgänge der Hybrid-ECU in 7 zeigt;
9 ein Flussdiagramm ist, welches Steuervorgänge des Kompressor-Inverters in 7 zeigt;
10 ein Diagramm ist, welches Steuervorgänge zeigt, wenn die Unterroutinensteuerung in 5 für eine Unterroutinensteuerung für ein Motorfahrzeug modifiziert ist; und
11A ein Blockdiagramm ist, welches ein konventionelles Kompressorsteuerungssystem zeigt, welches in einem Hybridfahrzeug oder einem elektrischen Fahrzeug angebracht ist, und 11B ein Blockdiagramm ist, welches ein konventionelles Kompressorsteuerungssystem zeigt, welches in einem Motorfahrzeug angebracht ist, welches eine Herstellungsbasis des Hybridfahrzeugs oder des Elektrofahrzeugs ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Kompressorsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung typischerweise auf ein Hybridfahrzeug angewandt. Wie in 1 gezeigt ist, enthält das Hybridfahrzeug einen Motor 1, einen elektrischen Motorgenerator 2, eine Motor-Elektronik-Steuereinheit (ECU) 3, eine Batterie 4 und eine Hybrid-ECU (Antriebs-ECU) 5. Hier ist der Motor 1 ein Verbrennungsmotorsystem zur Erzeugung von Antriebskraft durch Explosion und Verbrennung von flüssigem Kraftstoff wie Benzin. Der Elektromotor 2 ist ein Motorgenerator, welcher eine Motorfunktion für einen Hilfsantrieb des Fahrzeugs, und eine Generatorfunktion enthält.
Die Motor-ECU 3 steuert eine Menge von Kraftstoff, welche dem Motor 1 zugeführt wird und eine Zündzeitsteuerung, etc. Die Batterie 4 ist eine Sekundärbatterie, welche elektrische Leistung zu dem elektrischen Motorgenerator 2 und der Motor-ECU 3, etc. liefert. Die Hybrid-ECU 5 führt eine Steuerung des elektrischen Motorgenerators 2 (z.B. Inverter-Steuerung) und eine Steuerung eines kontinuierlich veränderbaren Getriebes 103 und einer Kupplung 104 durch. Des weiteren gibt die Hybrid-ECU 5 ein Steuersignal (z.B. Zielwerte der Drehzahl und des Drehmoments des Motors 1) an die Motor-ECU 3 ab.
Der elektrische Motorgenerator 2 wirkt als ein Elektromotor zur Erzeugung von Antriebskraft, wenn elektrische Leistung von der Batterie 4 geliefert wird. Dahingegen wirkt der elektrische Motorgenerator 2 als ein Generator zum Erzeugen von elektrischer Leistung, wenn er durch den Motor 1 angetrieben wird.
In der Ausführungsform ist die Batterie 4 eine Nickel-Wasserstoff-Speicherbatterie und ist aus einer Hauptbatterie 4a mit hoher Spannung (z.B. 288 V) und einer Unterbatterie 4b mit niedriger Spannung (z.B. 12 V) zusammengesetzt.
Die Motor-ECU 3 steuert zweckmäßig die Kraftstoffmenge, welche zu dem Motor 1 geliefert wird, eine Zündzeitsteuerung und dergleichen auf der Grundlage eines Steuersignals von der Hybrid-ECU 5, so dass die Drehzahl des Motors 1 und das Drehmoment desselben auf Zielwerte hingesteuert werden können, und ein hoher Kraftstoffverbrennungswirkungsgrad in dem Motor 1 erhalten werden kann.
Die Hybrid-ECU 5 weist eine Funktion zur Steuerung eines Umschaltantriebs auf, das heißt, eine Funktion zur Erfassung, welche der Einrichtungen, elektrischer Motorgenerator 2 und Motor 1, verwendet wird, um eine Antriebskraft auf die Antriebsräder des Fahrzeugs zu übertragen. Zusätzlich weist die Hybrid-ECU 5 eine Funktion zur Steuerung von Ladung und Entladung der Hauptbatterie 4 auf.
Insbesondere wird die nachfolgende Steuerung grundlegend durch die Hybrid-ECU 5 ausgeführt.
Zunächst wird, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa 0 km/h ist, der Motor 1 gestoppt.
Wenn das Fahrzeug fährt, wird eine Antriebskraft, welche in dem Motor 1 erzeugt wird, an die Antriebsräder übertragen, außer in einem Fall, in welchem das Fahrzeug sich in einem abbremsenden Stadium befindet. In dem abbremsenden Stadium des Fahrzeugs wird der Motor 1 gestoppt, und die Batterie 4 wird durch Erzeugung elektrischer Leistung in dem elektrischen Motorgenerator 2 geladen.
Wenn eine Fahrbelastung hoch ist, wie in einem Fall, in welchem das Fahrzeug die Fahrt beginnt, das Fahrzeug beschleunigt wird, das Fahrzeug eine Steigung hinauffährt, oder das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird der elektrische Motorgenerator 2 als der elektrische Motor verwendet, so dass in dem elektrischen Motorgenerator 2 erzeugte Antriebskraft ebenfalls an die Antriebsräder zusätzlich zu der Antriebskraft übertragen wird, welche in dem Motor 1 erzeugt wird. Bei der Ausführungsform kann die Fahrbelastung auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Pedalstellung eines Gaspedals berechnet werden.
Wenn ein Restladegrad der Hauptbatterie 4a gleich oder kleiner einem Zielwert zum Starten des Ladens der Batterie 4 ist, während das Fahrzeug fährt, wird die Antriebskraft von dem Motor 1 an den elektrischen Motorgenerator 2 übertragen, so dass die Batterie 4 durch Betrieb des elektrischen Motorgenerators 2 als der Generator geladen wird.
Des weiteren, wenn der Restladegrad der Batterie 4 gleich oder kleiner dem Zielwert zum Starten des Ladens der Batterie 4 ist, während das Fahrzeug gestoppt wird, wird ein Signal zum Starten des Motors 1 an die Motor-ECU 3 gesendet. Deshalb wird der Motor 1 angetrieben und die Antriebsleistung wird an den elektrischen Motorgenerator 2 übertragen.
Bei dieser Ausführungsform ist der Zielwert zum Starten der Batterie 4 ein Schwellenwert des Restladegrads zum Starten des Ladens, und wird durch einen Prozentwert angezeigt, wenn ein vollständiger Ladegrad 100 ist.
Ein Antriebs-Inverter 102 ist ein Frequenz-Transformer zum Ändern einer Frequenz einer Spannung oder eines Stroms einer elektrischen Leistung zwischen dem elektrischen Motorgenerator 2 und der Hauptbatterie 4a. Ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 402 ist ein Transformer zum Ändern einer Spannung von elektrischer Leistung zwischen der Hauptbatterie 4a und der Unterbatterie 4b. Des weiteren ist das kontinuierlich veränderbare Getriebe 103 zum Ändern eines Geschwindigkeits-Untersetzungsverhältnisses der Antriebskraft, welche in dem Motor 1 und in dem elektrischen Motorgenerator 2 erzeugt wird, angeordnet. Die Kupplung 104 ist angeordnet, um die Übertragung der Antriebskraft zu unterbrechen.
Die Klimaanlage enthält eine Luftklimatisierungseinheit 6 zum Ausführen einer Klimatisierung in einem Passagierabteil des Fahrzeugs und eine Klimatisierungs-ECU 7 zur Steuerung von Komponenten der Klimatisierungseinheit 6. In der Ausführungsform ist die Klimaanlage eine automatisch gesteuerte Klimaanlage, in welcher die Temperatur in dem Passagierabteil automatisch auf eine frei zu wählende Temperatur gesteuert wird.
Die Klimatisierungseinheit 6 weist eine Klimatisierungsluftführung 10 auf, die in dem Passagierabteil an einer Vorderseite angeordnet ist. Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Klimatisierungseinheit 6 die Klimatisierungsluftführung 10 zum Begrenzen eines Luftdurchgangs, durch welchen Luft in das Passagierabteil eingeleitet wird, einen Zentrifugaltyp-Lüfter 30 zum Blasen von Luft in die Klimatisierungsluftführung 10, ein Kältemittelkreislaufsystem 40, einen Kühlwasserkreislauf 50, etc. Das Kältemittelkreislaufsystem 40 ist angeordnet, um Luft zu kühlen, welche durch die Klimatisierungsluftführung 10 strömt.
Eine Innen/Außen-Luftumschaltbox, welche bezüglich des Luftstroms an der stromaufwärtigen Seite der Klimatisierungsluftführung angeordnet ist, enthält eine Innenluftansaugöffnung 11, von welcher Innenluft innerhalb des Passagierabteils eingeleitet wird, und eine Außenluftansaugöffnung 12, von welcher Außenluft außerhalb des Passagierabteils eingeleitet wird. Diese Ansaugöffnungen 11, 12 werden geöffnet und geschlossen durch eine Innen/Außen-Luftumschaltklappe 13, und die Innen/Außen-Luftumschaltklappe 13 wird durch einen Aktuator 14, wie einen Servomotor, angetrieben (3).
An der bezüglich des Luftstroms stromabwärtigsten Seite der Klimatisierungsluftführung 10 sind ein Defroster-Öffnungsabschnitt, ein Gesichts-Öffnungsabschnitt und ein Fuß-Öffnungsabschnitt vorgesehen. Eine Defroster-Luftführung 15 ist an dem Defroster-Öffnungsabschnitt angeschlossen, und eine Defroster-Luftauslaßöffnung 18, aus welcher klimatisierte Luft auf eine innere Oberfläche einer Fahrzeugwindschutzscheibe geblasen wird, ist an dem bezüglich des Luftstroms stromabwärtigsten Ende der Defroster-Luftführung 15 vorgesehen.
Eine Gesichts-Luftführung 16 ist an dem Gesichts-Öffnungsabschnitt angeschlossen, und eine Gesichts-Luftauslassöffnung 19, aus welcher klimatisierte Luft auf die obere Hälfte des Körpers eines Passagiers geblasen wird, ist an dem bezüglich des Luftstroms stromabwärtigsten Ende der Gesichts-Luftführung 16 vorgesehen. Eine Fuß-Luftführung 17 ist an dem Fuß-Öffnungsabschnitt angeschlossen, und eine Fuß-Luftauslassöffnung 20, aus welcher klimatisierte Luft auf den Fußbereich des Passagiers geblasen wird, ist an dem bezüglich des Luftstroms stromabwärtigsten Ende der Fußluftführung 17 vorgesehen.
Zwei Umschaltklappen 21, die durch Aktuatoren 22 (3) jeweils angetrieben werden, sind drehbar zum Öffnen und Schließen der Luftauslassöffnungen 18-20 vorgesehen. Somit können die Umschaltklappen 21 einen Luftauslassmodus der Luftauslassmoden Gesichts-Modus, Zweilevel-Modus, Fuß-Modus, Fuß/Defroster-Modus und Defroster-Modus umschalten.
Das Gebläse 30 enthält einen Zentrifugallüfter 31, der drehbar in einem Spiralgehäuse angeordnet ist, welches in die Klimatisierungsluftführung 10 integriert ist, und einen Gebläsemotor 32 zum Antrieb des Zentrifugallüfters 31. Eine geblasene Luftmenge (Drehzahl des Zentrifugallüfters 31) wird in Übereinstimmung mit der Gebläsespannung gesteuert, welche dem Gebläsemotor 32 über einen Gebläseantriebsschaltkreis 33 zugeführt wird.
Das Kältemittelkreislaufsystem 40 enthält einen elektrischen Kompressor 41, einen Kondensor 42, einen Gas/Flüssigkeits-Separator 43, ein Expansionsventil 44, einen Verdampfer 45, einen Kühllüfter 46 zum Blasen von Außenluft zu dem Kondensator 42, ein Kältemittelleitungssystem zum Anschließen derselben, und dergleichen.
Der elektrische Kompressor 41 enthält einen Motor zum Antreiben eines Kompressionsmechanismus, der eine elektrische Leistung von der Batterie 4 verwendet. Der Kondensor 42 ist angeordnet, um Kältemittel zu kühlen und zu kondensieren, indem er einen Wärmetausch zwischen komprimiertem Kältemittel und Außenluft ausführt. Der Gas/Flüssigkeits-Separator 43 ist angeordnet, um das kondensierte Kältemittel von dem Kondensor 42 in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zu trennen, so dass nur das flüssige Kältemittel zu einer stromabwärtigen Kältemittelseite strömt. Das Expansionsventil 44 dekomprimiert und expandiert das flüssige Kältemittel von dem Gas/Flüssigkeits-Separator 43 und der Verdampfer 45 ist angeordnet, um einen Wärmetausch zwischen dem dekomprimierten Kältemittel aus dem Expansionsventil 44 und der Luft durchzuführen, die durch die Klimatisierungsluftführung 10 durchtritt. Eine Wechselstrom (AC)-Spannung wird an den Kompressorelektromotor 47 des elektrischen Kompressors 41 über einen Kompressor-Inverter 48 angelegt, und der Kompressor-Inverter 48 stellt eine Frequenz der Wechselspannung auf der Grundlage eines Befehls von der Klimatisierungs-ECU 7 ein. Somit kann eine Drehzahl des elektrischen Kompressors 41 kontinuierlich geändert werden. Ein System zum Steuern der Drehzahl wird später beschrieben.
Ein Heizkern 51 ist in dem Kühlwasserkreis 50 angeordnet, in welchem Motorkühlwasser (Heißwasser) des Motors 1 durch eine Wasserpumpe (nicht gezeigt) zirkuliert wird. Der Heizkern 51 führt einen Wärmetausch zwischen dem Motorkühlwasser und der Luft aus, so dass Luft, welche durch den Heizkern 51 durchtritt, geheizt wird.
Der Heizkern 51 ist in der Klimatisierungsluftführung 10 an einer bezüglich des Luftstroms stromabwärtigen Seite des Verdampfers 45 angeordnet, um so teilweise den Luftdurchtritt in der Klimatisierungsluftführung 10 zu kreuzen. Eine Luftmischklappe 52, die durch einen Aktuator 53 (3), wie einen Servomotor, angetrieben wird, ist drehbar an einer bezüglich des Luftstroms stromaufwärtigen Seite des Heizkerns 51 angeordnet. Die Luftmischklappe 52 stellt ein Verhältnis einer Luftmenge ein, die durch den Heizkern 51 durchtritt und einer Luftmenge, welche den Heizkern 51 umgeht, um so eine Temperatur der Luft einzustellen, die in das Passagierabteil einzublasen ist.
Als nächstes wird ein Steuersystem für die Klimaanlage gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1, 3 und 4 beschrieben. Die Klimatisierungs-ECU 7, die Hybrid-ECU 5 und die Motor-ECU 3 können miteinander kommunizieren. Bei dieser Ausführungsform sind die ECUs 3, 5, 7 aneinander über ein Fahrzeug-Lokalbereichs- Netzwerk (LAN) des Fahrzeugs verbunden, so dass diese miteinander kommunizieren können.
In die Klimatisierungs-ECU 7 werden Kommunikationssignale von der Hybrid-ECU 5, Umschaltsignale von mehreren Schaltern, welche auf einer Steuerplatte 60 an der Vorderseite des Passagierabteils vorgesehen sind, und Sensorsignale von mehreren Sensoren eingegeben.
Die mehreren Schalter, welche auf der Steuerplatte 60 vorgesehen sind, enthalten einen Klimatisierungsschalter, einen Ansaugöffnungs-Umschalter, einen Temperatureinstellhebel, einen Luftmengen-Umschalter, einen Luftauslassmodus-Umschalter und dergleichen. Der Klimatisierungsschalter ist angeordnet, um den Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems 40 zu starten und zu stoppen, das heißt, den elektrischen Kompressor 41. Der Ansaugöffnungs-Umschalter wählt einen Luftansaug-Modus aus, und der Temperatureinstellhebel stellt eine Temperatur in dem Passagierabteil auf eine geforderte Temperatur ein. Der Luftmengen-Umschalter wählt eine Luftmenge aus, die durch den Zentrifugallüfter 31 geblasen wird, und der Luftauslass-Modus-Umschalter wählt einen Luftauslass-Modus aus.
Der Luftauslass-Modus-Umschalter enthält einen Gesichts-Schalter zum Einstellen eines Gesichts-Modus, einen Zweilevel-Umschalter zum Einstellen eines Zweilevel-Modus, einen Fuß-Schalter zum Einstellen eines Fuß-Modus, einen Fuß/Defroster-Schalter zum Einstellen eines Fuß/Defroster-Modus und einen Defroster-Schalter zum Einstellen eines Defroster-Modus.
Wie in 3 gezeigt ist, enthalten die mehreren Sensoren einen Innenlufttemperatursensor 71, einen Außenlufttemperatursensor 72, einen Sonnenstrahlungssensor 73, einen Verdampfer-Ansauglufttemperatursensor 74, einen Verdampfer-Luftblastemperatursensor 75, einen Wassertemperatursensor 76, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 77 und dergleichen. Der Innenlufttemperatursensor 71 erfasst eine Lufttemperatur in dem Passagierabteil, und der Außenlufttemperatursensor 72 erfasst eine Temperatur außerhalb des Passagierabteils. Der Sonnenstrahlungssensor 73 erfasst eine Menge von Sonnenlicht, welches in das Passagierabteil einstrahlt. Der Verdampfer-Ansauglufttemperatursensor 74 erfasst eine Temperatur (Verdampfer-Ansaugtemperatur) von Luft, welche in den Verdampfer 45 einströmt. Der Verdampfer-Luftausblastemperatursensor 75 erfasst eine Temperatur von Luft unmittelbar nachdem diese durch den Verdampfer 45 geströmt ist. Der Wassertemperatursensor 76 erfasst eine Temperatur des Kühlwassers, welches in den Heizkern 51 einströmt, und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 77 erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei den vorgenannten Sensoren werden als Innenlufttemperatursensor 71, Außenlufttemperatursensor 72, Verdampfer-Ansauglufttemperatursensor 74, Verdampfer-Ausblaslufttemperatursensor 75 und Wassertemperatursensor 76 Thermistoren verwendet.
Die Klimatisierungs-ECU 7 enthält einen Mikrocomputer (MICON) 7a, der aus Einrichtungen (nicht gezeigt), wie einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Lesespeicher (ROM) und einem Schreib/Lese-Speicher (RAM) zusammengesetzt ist. Die Sensorsignale von den Sensoren 71-77 werden verarbeitet (z.B. Analog/Digital-Konvertierung) durch einen Eingabeschaltkreis 7b innerhalb der Klimatisierungs-ECU 7. Anschließend werden die verarbeiteten Signale in den Mikrocomputer 7a eingegeben.
Steuersignale, welche aus dem Mikrocomputer 7a ausgegeben werden, werden verarbeitet (z.B. Digital/Analog-Konvertierung, Verstärkung), und die verarbeiteten Signale werden durch den Ausgangsschaltkreis 107c' an die Aktuatoren 14, 22, 53, und an den Gebläseantriebsschaltkreis 33 als Antriebssignale ausgegeben. Die Klimatisierungs-ECU 7 wird betrieben, indem sie mit einer Gleichstrom (DC)-Leistungsquelle aus der Unterbatterie 4b versorgt wird, wenn ein Zündschalter eingeschaltet ist.
Als nächstes werden die Steuervorgänge der Klimatisierungs-ECU 7 unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Wenn der Zündschalter eingeschaltet ist, wird die Gleichstrom-Leistungsquelle der Klimatisierungs-ECU 7 zugeführt und eine Steuerroutine, die in 4 gezeigt ist, wird gestartet.
Zuerst wird im Schritt S1 eine Anfangseinstellung durchgeführt. Als nächstes, im Schritt S2, liest die Klimatisierungs-ECU 7 die Schaltsignale von den Schaltern wie dem Temperatureinstellhebel. Im Schritt S3 liest die Klimatisierungs-ECU 7 Signale, zu welchen die Sensorsignale von dem Innenlufttemperatursensor 71, dem Außenlufttemperatursensor 72, dem Sonneneinstrahlungssensor 73, dem Verdampfer-Ansauglufttemperatursensor 74, dem Verdampfer-Luftblastemperatursensor 75, dem Wassertemperatursensor 76 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 77 durch die Analog/Digital-Konvertierung umgewandelt wurden. Im Schritt S4 wird eine Zieltemperatur TAO von Luft, welche in das Passagierabteil einzublasen ist, auf Grundlage der nachfolgenden Formel (1) berechnet, bevor sie in dem ROM gespeichert wird. TAO = Kset × Tset – KR × TR – KAM × TAM – KS × TS + C (1)
Wobei Tset eine Temperatur bezeichnet, welche durch den Temperatureinstellhebel eingestellt wurde, TR eine Innenlufttemperatur bezeichnet, die durch den Innenlufttemperatursensor 71 erfasst wurde, TAM eine Außenlufttemperatur bezeichnet, die durch den Außenlufttemperatursensor 72 erfasst wurde, und TS eine Sonnenbestrahlungsmenge bezeichnet, die durch den Sonnenbestrahlungssensor 73 erfasst wurde. Kset, KR, KAM und KS bezeichnen jeweils Verstärkungsfaktoren, und C bezeichnet eine Korrekturkonstante.
Im Schritt S5 wird eine Gebläsespannung (die dem Gebläsemotor 32 zugeführt wird) entsprechend der Ziel-Lufttemperatur TAO unter Verwendung eines charakteristischen Graphen bestimmt, welcher zuvor in dem ROM gespeichert wurde. Insbesondere wird, sowie die Ziel-Lufttemperatur TAO niedriger als die eingestellte Temperatur oder höher als diese wird, die Gebläsespannung höher gemacht (die Lufteinblasmenge wird erhöht). Dahingegen wird, sowie die Ziel- Lufttemperatur TAO der eingestellten Temperatur nahe kommt, die Gebläsespannung niedriger gemacht.
Als nächstes wird im Schritt S6 ein Luftansaug-Modus entsprechend der Ziel-Lufttemperatur TAO unter Verwendung eines charakteristischen Graphen bestimmt, der zuvor in dem ROM gespeichert wurde. Insbesondere wird, wenn die Ziel-Lufttemperatur TAO hoch ist, ein Innenluftzirkulations-Modus ausgewählt. Wenn die Ziel-Lufttemperatur TAO niedrig ist, wird ein Außenlufteinleit-Modus ausgewählt.
Im Schritt S7 wird ein Luftauslass-Modus entsprechend der Ziel-Lufttemperatur TAO unter Verwendung eines charakteristischen Graphen bestimmt, welcher zuvor in dem ROM gespeichert wurde. Insbesondere wird, wenn die Ziel-Lufttemperatur TAO niedrig ist, der Fuß-Modus ausgewählt. Sowie die Ziel-Lufttemperatur TAO höher wird, wird der Luftauslass-Modus von dem Fuß-Modus zu dem Gesichts-Modus über den Zweilevel-Modus ausgewählt.
Im Schritt S8 wird ein Öffnungsgrad der Luftmischklappe 52 in Übereinstimmung mit der Ziel-Lufttemperatur TAO, der Verdampfer-Lufttemperatur, welche durch den Verdampfer-Luftausblastemperatursensor 75 erfasst wurde, die Kühlwassertemperatur, welche durch den Wassertemperatursensor 76 erfasst wurde, und dergleichen bestimmt.
Im Schritt S9 wird eine Unterroutine, welche in 5 gezeigt ist, aufgerufen und die Drehzahl des elektrischen Kompressors 71 wird bestimmt, wenn der Klimatisierungsschalter eingeschaltet ist.
Im Schritt S10 werden Steuersignale zu den Aktuatoren 14, 22, 53, dem Gebläseantriebsschaltkreis 33 und der Hybrid-ECU 5 ausgegeben, um so jeden der Steuerungsstadien zu erhalten, welche in den Schritten S4–S9 berechnet oder bestimmt wurden. Des weiteren werden die Steuersignale zu den Aktuatoren 14, 22, 53 und dem Gebläseantriebsschaltkreis 33 durch den Ausgabeschaltkreis 7c ausgegeben, und das Steuersignal zu der Hybrid-ECU 5 wird durch das Fahrzeug-LAN ausgegeben.
Als nächstes wird nun der Betrieb der Klimaanlage beschrieben. Während durch das Gebläse 30i in der Klimatisierungsluftleitung 10 geblasene Luft durch den Verdampfer 45 in dem Kältemittelkreislaufsystem 40 strömt, wird die Luft mit dem Kältemittel einem Wärmetausch unterzogen und gekühlt. Hier wird die Drehzahl des elektrischen Kompressors 41 durch die Klimatisierungs-ECU 7 gesteuert, so dass eine Menge von Kältemittel, welche in dem Kältemittelkreislaufsystem 40 strömt, gesteuert wird und die Kühlleistung des Kältemittelkreislaufsystems 40 eingestellt wird.
Wenn Luft, die in dem Verdampfer 45 gekühlt wurde, durch den Heizkern 51 in den Kühlwasserkreis 50 strömt, wird die Luft einem Wärmetausch mit dem Motorkühlwasser unterzogen und geheizt. Zusätzlich wird die Strömungsrate von durch den Heizkern 51 strömender Luft und den Heizkern 51 umgehender Luft durch eine Betriebsposition der Luftmischklappe 52 eingestellt. Somit wird die auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellte klimatisierte Luft von einer oder zwei der Luftauslassöffnungen 18–20 in das Passagierabteil geblasen.
Als nächstes wird die genaue Steuerung der Drehzahl des elektrischen Kompressors 41 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Wenn der Klimatisierungsschalter im Schritt S91 eingeschaltet ist, berechnet die Klimatisierungs-ECU 7 eine Ziel-Verdampferlufttemperatur TEO auf der Grundlage der Signale, welche von den Sensoren 71–77 im Schritt S92 eingegeben werden. In den Schritten S93 oder S94 wird eine Ziel-Drehzahl IVOn des Kompressors 41 auf der Grundlage der Ziel-Verdampferlufttemperatur TEO berechnet. Im Schritt S10 in 4 wird das Signal, welches die berechnete Ziel-Drehzahl IVOn des Kompressors 41 repräsentiert, in die Hybrid-ECU 5 durch das Fahrzeug-LAN eingegeben.
Die Ziel-Drehzahl IVOn wird insbesondere wie folgt berechnet. Zunächst wird es in Schritt S91 bestimmt, ob der Klimatisierungsschalter auf EIN gestellt ist. Wenn der Klimatisierungsschalter auf EIN ist, wird die Ziel-Verdampferlufttemperatur TEO auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO und der Außenlufttemperatur TAM im Schritt S92 berechnet.
Als nächstes werden eine Differenz E_n zwischen der Ziel-Verdampferlufttemperatur TEO und einer Verdampferlufttemperatur TE, die durch den Verdampfer-Luftausblastemperatursensor 75 erfasst wurde, und eine Differenz-Änderungsrate Edot auf der Grundlage der nachfolgenden Formeln (2) und (3) berechnet. En = TEO – TE (2) Edot = En – En-1 (3)wobei E_n-1 einen Wert der Differenz zu vorheriger Zeit ist. Da die Differenz E_n alle 4 Sekunden berechnet wird, ist die Differenz E_n-1 zu der vorherigen Zeit ein Wert, welcher 4 Sekunden vor der vorliegenden Zeit berechnet wurde, in welcher die Differenz E_n berechnet wird.
Als nächstes wird eine Ziel-Erhöhungs-Drehzahl Δf (U/min) bei der Differenz E_n und die Differenz-Änderungsrate Edot auf der Grundlage einer vorbestimmten Membership-Funktion und einer in dem ROM gespeicherten Regel berechnet. Die Ziel-Erhöhungs-Drehzahl Δf ist eine Erhöhung der Drehzahl des Kompressors 41 von der Ziel-Drehzahl IVO_n-1 zu der vorherigen Zeit, 4 Sekunden vor der vorliegenden Zeit, in welcher die Ziel-Drehzahl IVOn berechnet wird.
Nachdem die Ziel-Drehzahl IVOn im Schritt S93 wie oben beschrieben bestimmt ist, geht die Steuerroutine zu Schritt S10 in 4 voran. Im Schritt S10 wird ein Signal, welches die Ziel-Drehzahl IVOn des Kompressors 41 repräsentiert, an die Hybrid-ECU 5 ausgegeben. Dann steuert die Hybrid-ECU 5 den Kompressor-Inverter 48, so dass die Drehzahl des Kompressors 41 sich der Ziel-Drehzahl IVOn annähert. Somit nähert sich die Verdampfer-Lufttemperatur TE der Ziel-Verdampferlufttemperatur TEO durch den Steuerbetrieb des Kompressor-Inverters 48 an.
Des weiteren wird, wenn bestimmt wird, dass der Klimatisierungsschalter im Schritt S91 AUS geschaltet ist, die Ziel-Drehzahl IVOn auf 0 U/min im Schritt S94 gesetzt, und der Kompressor 41 gestoppt. Dann kehrt die Steuerroutine zurück zu Schritt S2 in 4, nachdem eine vorbestimmte Zeit T im Schritt S11 in 4 verstreicht.
Hier können, in 6, die Klimatisierungs-ECU 7 und die Hybrid-ECU 5 miteinander kommunizieren unter Verwendung des Fahrzeug-LAN, und die Hybrid-ECU 5 kann mit den Invertern 48, 102 unter Verwendung eines Kommunikationsverfahrens, wie die serielle Kommunikation, kommunizieren.
In 7 wandelt die Hybrid-ECU 5 das die Zieldrehzahl IVOn repräsentierende Signal, welches aus der Klimatisierungs-ECU 7 eingegeben wird, und ein Inverter-Startsignal in ein Antriebssignal um, welches durch den Kompressor-Inverter 48 in einem Ausgabeschaltkreis 5b in 6 verarbeitet werden kann. Das umgewandelte Antriebssignal wird an den Kompressor-Inverter 48 ausgegeben. Zusätzlich enthält die Hybrid-ECU 5 einen Ausgabeschaltkreis 5b, welcher ein Signal in ein Antriebssignal umwandelt, welches durch den Antriebs-Inverter 102 verarbeitet werden kann, und gibt das Antriebssignal an den Antriebs-Inverter 102 aus.
Die Hybrid-ECU 5 enthält ein Erfassungsmittel zum Erfassen, ob das Fahrzeug in einem Zustand ist, in welchem die Drehzahl des Kompressors 41 begrenzt werden sollte. Der Zustand zur Begrenzung ist beispielsweise ein Überlastungsstadium einer Fahrbelastung (Beschleunigungsschnitt), ein Über-Entladungsstadium der Batterie 4 und Probleme, welche durch Fehler der Fahrzeugkomponenten bewirkt werden.
Ein Signal, welches den Betriebszustand des Kompressor-Inverters 48 oder des Kompressor-Elektromotors 47 repräsentiert, wird in die Hybrid-ECU 5 als ein Rückkopplungssignal eingegeben. Zusätzlich enthält die Hybrid-ECU 5 ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob der Betriebszustand in einem Zustand ist, in welchem die Drehzahl des Kompressors 41 begrenzt werden sollte. Zu begrenzender Zustand sind beispielsweise Probleme, welche durch eine Selbstdiagnosefunktion des Kompressor-Inverters 48 erfasst werden, Probleme, die durch einen Temperaturanstieg eines IGBT-Moduls bewirkt werden, und ein Stadium übermäßiger Leistungsaufnahme des Kompressor-Elektromotors 47.
Wenn bestimmt wird, dass der vorgenannte Zustand beschränkt werden sollten, wird die Ziel-Drehzahl IVOn reduziert oder der Kompressor 41 gestoppt, indem die Ausgabe des Inverter-Startsignals verhindert wird.
Das vorgenannte Rückkopplungssignal enthält ein Signal, welches eine tatsächliche Drehzahl des Kompressors 41 repräsentiert. Das die tatsächliche Drehzahl repräsentierende Signal wird an die Klimatisierungs-ECU 7 über die Hybrid-ECU 5 ausgegeben. Deshalb kann die Klimatisierungs-ECU 7 die Ziel-Drehzahl IVOn auf der Grundlage des eingegebenen Signals berechnen, welches die tatsächliche Drehzahl repräsentiert.
Als nächstes werden nun die Steuervorgänge bezüglich der Klimatisierungssteuerung in der Hybrid-ECU 5 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Innerhalb der Hybrid-ECU 5 ist ein Mikrocomputer 5a (6) vorgesehen, welcher aus Einrichtungen (nicht gezeigt), wie eine CPU, ein ROM, ein RAM und dergleichen, zusammengesetzt ist. Das Sensorsignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 77 wird von einem analogen Signal in ein digitales Signal durch einen Eingabeschaltkreis (nicht gezeigt) innerhalb der Hybrid-ECU 5 umgewandelt. Anschließend wird das digitale Signal in den Mikrocomputer 5a eingegeben. Zusätzlich enthält die Hybrid-ECU 5 den Ausgabeschaltkreis 5b, welcher ein von dem Mikrocomputer 5a ausgegebenes Signal in das Antriebssignal umwandelt, welches durch die Inverter 48, 102 verarbeitet werden kann, und gibt das umgewandelte Antriebssignal aus.
Zuerst wird, wenn der Zündschalter eingeschaltet ist, die Gleichstrom-Leistungsquelle von der Batterie 4 zu der Hybrid-ECU 5 geliefert. Als nächstes wird eine Steuerroutine, welche in 8 gezeigt ist, gestartet und eine Anfangseinstellung wird in dem Schritt S21 ausgeführt. Dann wird das die Ziel-Drehzahl IVOn repräsentierende Signal aus der Klimatisierungs-ECU 7 im Schritt S22 gelesen.
Als nächstes wird in Schritt S23 bestimmt, dass der Fahrzeugzustand, wie das Überlastungsstadium einer Fahrbelastung (Beschleunigungsschnitt), das Über-Entladungsstadium der Batterie 4, die Probleme, welche durch Fehler von Fahrzeugkomponenten bewirkt werden, vorliegen. Dann wird in Schritt S24 bestimmt, ob das Fahrzeug in einem Zustand ist, in welchem das Starten des Kompressors 41 verhindert werden muss. Wenn festgestellt wird, dass das Starten des Kompressors nicht verhindert werden muss, wird das Inverter-Startsignal in Schritt S25 auf EIN gesetzt. Wenn festgestellt wird, dass es in Schritt S24 verhindert werden muss, wird das Inverter-Startsignal in Schritt S26 auf AUS gesetzt.
Des weiteren wird in Schritt S27 bestimmt, ob das Fahrzeug in dem Zustand ist, in welchem die Drehzahl des Kompressors 41 begrenzt werden muss. Wenn festgestellt wird, dass in Schritt S27 nicht beschränkt werden muss, wird eine Drehzahl, die durch die Klimatisierungs-ECU 7 angefordert wurde, das heißt, die Ziel-Drehzahl IVOn als die Ziel-Drehzahl in Schritt S28 bestimmt. Wenn festgestellt wird, dass in Schritt S27 zu beschränken ist, wird die Ziel-Drehzahl IVOn reduziert und der reduzierte Wert wird als die Ziel-Drehzahl in Schritt S29 bestimmt.
In Schritt S30 werden die bestimmte Ziel-Drehzahl IVOn und das Inverter-Startsignal an den Kompressor-Inverter 48 als die Antriebssignale ausgegeben. Dann geht der Vorgang zurück zu Schritt S22, nachdem eine vorbestimmte Zeit T in Schritt S31 verstrichen ist.
Die Hybrid-ECU 5 gibt die Ziel-Drehzahl IVOn an die Inverter 48, 102 aus. Die Inverter 48, 102 enthalten ein IGBT-Modul, welches schaltende Transistoren entsprechend jeder Phasenwindung des Elektromotoren (Dreiphasen-Wechselstrommotoren) 47, 2 aufweist. Das IGBT-Modul wird auf der Grundlage des ausgegebenen Signals von der Hybrid-ECU 5 angetrieben.
Des weiteren sind innerhalb der Inverter 48, 102 ein Niederspannungs- (z.B.12 V)-Schaltkreis und ein Hochspannungs (z.B. 288 V)-Schaltkreis vorgesehen. Diese Schaltkreise sind gegenüber einander isoliert und über einen Photokoppler verbunden. Das Antriebssignal von der Hybrid-ECU 5 wird in den Niedrigspannungs-Schaltkreis eingegeben. Dann wird das Antriebssignal in einen Mikrocomputer eingegeben, welcher durch den Photokoppler den Betrieb des IGBT-Moduls steuert, welcher in dem Hochspannungs-Schaltkreis angeordnet ist.
Dem gemäß ist eine Kommunikationsgeschwindigkeit zwischen der Hybrid-ECU 5, welche das Antriebssignal in den Niedrigspannungs-Schaltkreis eingibt, und den Mikrocomputern der Inverter 48, 102 sehr niedrig. Deshalb kann das Fahrzeug-LAN, welches die Hochgeschwindigkeitskommunikation ist, nicht für die Kommunikation zwischen der Hybrid-ECU 5 und den Invertern 48, 102 verwendet werden. Kommunikationsmittel mit niedriger Geschwindigkeit mit im Vergleich zu dem Fahrzeug-LAN Niedriggeschwindigkeitskommunikation, wie die vorgenannte serielle Kommunikation und parallele Kommunikation, ist für die Kommunikation zwischen den Invertern 48, 102 und der Hybrid-ECU 5 vorzuziehen.
Als nächstes werden nun die Steuervorgänge des Kompressor-Inverters 48 unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Wenn der Zündschalter eingeschaltet ist und die Gleichstrom-Leistungsquelle zu dem Mikrocomputer des Kompressor-Inverters 48 aus der Batterie 4 zugeführt wird, wird die Steuerroutine in 9 gestartet. Bei Schritt S41 wird eine Anfangseinstellung ausgeführt. Dann werden das Inverter-Startsignal und das Signal, welches die Ziel-Drehzahl IVOn repräsentiert, von der Hybrid-ECU bei Schritt S72 gelesen.
Als nächstes wird der vorgenannte Betriebszustand, wie Probleme, welche durch die Selbstdiagnosefunktion des Kompressor-Inverters 48 erfasst werden, Probleme, welche durch einen Temperaturanstieg des IGBT-Moduls bewirkt werden und die übermäßige Leistungsaufnahme des Kompressor-Elektromotors 47 bei Schritt S43 festgestellt. Das Signal zur Steuerung des Kompressor-Elektromotors 47 wird an das IGBT-Modul bei Schritt S44 ausgegeben.
Hier wird ein Beispiel der vorstehenden übermäßigen Leistungsaufnahme des Kompressor-Elektromotors 47 erläutert. Die tatsächliche Leistungsaufnahme des Antriebs-Elektromotors 2 wird erfasst, um den Fahrzustand des Fahrzeugs zu steuern. In diesem Fall kann der Antriebs-Elektromotor 2 mehr elektrische Leistung verbrauchen als eine erlaubte elektrische Leistung des Fahrzeugs. Das heißt, eine übermäßige Leistungsaufnahme kann auftreten. In diesem Fall muss der Betrieb des Kompressor-Elektromotors 47 begrenzt werden.
Als nächstes wird das Rückkopplungssignal, welches den Kompressor-Betriebszustand, wie die tatsächliche Drehzahl des Kompressors 41, repräsentiert, an die Hybrid-ECU 5 bei Schritt S45 ausgegeben. Dann kehrt der Verarbeitungsablauf zu Schritt 42 zurück, nachdem eine vorbestimmte Zeit T bei Schritt S46 abläuft.
Hier werden der Betrieb und die Wirkung der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform beschrieben. In einigen Fällen wird das Hybrid-Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel auf der Grundlage des Motorfahrzeugs in 11B hergestellt. In diesem Fall werden bestehende Teile des Motorfahrzeugs so weit wie möglich verwendet, um Konstruktionskosten zu reduzieren.
In dieser Ausführungsform ist der Ausgabeschaltkreis 5b in der Hybrid-ECU 5 vorgesehen, um das Antriebssignal zum Antrieb des Kompressor-Elektromotors 47 auszugeben. Der Ausgabeschaltkreis 5b zum Ausgeben des Antriebssignals zum Antrieb des Kompressor-Elektromotors 47 muss nicht in der Klimatisierungs-ECU 7 vorgesehen werden, welche eine bestehende Einrichtung in dem Motorfahrzeug ist. Das heißt, die Klimatisierungs-ECU 7 des Motorfahrzeugs kann direkt auf das Hybrid-Fahrzeug ohne Hardware-Änderung angewandt werden. Deshalb können Konstruktionskosten reduziert werden.
Wenn das Hybrid-Fahrzeug auf der Grundlage des Motorfahrzeugs, wie oben beschrieben, hergestellt wird, werden die Komponenten 150, welche in 6 mit einer strichpunktierten Linie umgeben sind, neu vorgesehen. Das heißt, die Hybrid-ECU 5 ist ebenfalls neu vorgesehen. Deshalb werden keine hohen Kosten durch Vorsehen des Ausgabeschaltkreises 5b in der Hybrid-ECU 5 bewirkt, welche neu konstruiert und hergestellt werden sollte.
Hingegen ist eine Software-Änderung erforderlich, wenn die Klimatisierungs-ECU 7, welche die bestehende Einrichtung des Motorfahrzeugs ist, direkt auf das Hybrid-Fahrzeug angewandt wird. Jedoch ist eine Software zur Steuerung der Abteileinheiten 14, 22, 33, 53 dieselbe wie die der Klimatisierungs-ECU 7 des Motorfahrzeugs. Deshalb kann, indem lediglich ein Unterroutinenprogramm in 10 in das Unterroutinenprogramm in 5 geändert wird, die Klimatisierungs-ECU 7, welche die bestehende Einrichtung des Motorfahrzeugs ist, auf das Hybrid-Fahrzeug ohne Hardware-Änderung angewandt werden.
Wenn die Klimatisierungs-ECU 7 des Hybrid-Fahrzeugs an dem Motorfahrzeug angewandt wird, muss der Ausgabeschaltkreis 5b entfernt werden. Anstelle des Ausgabeschaltkreises 5b muss ein Ausgabeschaltkreis für die elektromagnetische Kupplung 49 in 11b oder das elektromagnetische Ventil, welches in 11b beschrieben ist, neu vorgesehen werden. Dem gemäß kann selbst in diesem Fall das Motorfahrzeug auf der Grundlage des Hybrid-Fahrzeugs bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
Zusätzlich wird das Fahrzeug-LAN, welches die bestehende Einrichtung des Motorfahrzeugs in 11b ist, direkt auf die Kommunikation zwischen der Klimatisierungs-ECU 7 und der Hybrid-ECU 5 in dem Hybrid-Fahrzeug gemäß der Ausführungsform angewandt. Das heißt, eine Kommunikationsfunktion muss nicht in der Klimatisierungs-ECU 7 neu vorgesehen werden. Deshalb kann eine Hardware-Konstruktionsänderung weiter reduziert werden.
Im Allgemeinen ist eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitungs-ECU für die Hybrid-ECU (Antriebs-ECU) 5 zur Kontrolle des Fahrzeugantriebs erforderlich, während eine kostengünstige ECU, welche langsamer als die Hybrid-ECU 5 arbeitet, für die Klimatisierungs-ECU 7 zur Steuerung der Klimatisierung verwendet wird. In der Ausführungsform wird die Drehzahl des Kompressor-Elektromotors 47 durch die Hybrid-ECU 5 mit Hochgeschwindigkeitsverarbeitung gesteuert. Deshalb kann hohe Ansprechempfindlichkeit der Drehzahlsteuerung des Kompressors im Vergleich mit dem Steuersystem in 11b erzielt werden.
(Andere Ausführungsform)
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass viele Änderungen und Modifikationen für Fachleute erkennbar sind.
Beispielsweise ist bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Kompressor-Inverter 48 von dem Kompressor-Elektromotor 47 getrennt. Jedoch kann der Kompressor-Inverter 48 mit dem Kompressor-Elektromotor 47 integriert sein. Des weiteren kann der Kompressor-Inverter 48 mit der Hybrid-ECU 5 integriert sein. Zusätzlich kann der Kompressor-Inverter 48 mit dem Antriebs-Inverter 102 integriert sein.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf das Hybrid-Fahrzeug angewandt. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf das Elektrofahrzeug angewandt werden, welches nur mittels einer Batterie fährt, oder auf ein Kraftstoffzellenfahrzeug, auf welchem eine Kraftstoffzelle angebracht ist. Das heißt, die Klimatisierungs-ECU, welche die bestehende Einrichtung des Motorfahrzeugs ist, kann auf das Kraftstoffzellenfahrzeug oder das Elektrofahrzeug angewandt werden, indem nur die Software ohne Hardware-Änderung geändert wird.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist die Hybrid-ECU 5 die Funktion zur Steuerung der Antriebsumschaltung zwischen dem Antriebs-Elektromotor 2 und dem Motor 1 und die Funktion zur Steuerung des Ladens und Entladens der Hochspannungsbatterie 4a auf. Jedoch ist die Antriebs-ECU für den Fahrzeugantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehende Hybrid-ECU 5 beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann jede ECU, welche neu vorgesehen wird, wenn das Fahrzeug, wie das Hybrid-Fahrzeug, das Elektrofahrzeug und das Brennstoffzellenfahrzeug auf der Grundlage des Motorfahrzeugs hergestellt wird, als die Antriebs-ECU verwendet werden.
Die vorstehende ECU, welche neu vorgesehen wird, weist zumindest eine der Funktionen zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Aktuatoren, welche angetrieben werden, wenn Hochspannung der Hauptbatterie 4a zugeführt wird, die Funktion zur Steuerung der Antriebsumschaltung und die Funktion zur Steuerung des Ladens und Entladens der Hauptbatterie 4a auf. Zum Beispiel ist der vorstehende elektrische Aktuator ein Elektromotor, welcher in dem Fahrzeug angebracht ist, und treibt eine Öldruckpumpe in einem Öldruckkreis zum Betreiben eines Öldruck-Aktuators an.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform berechnet die Klimatisierungs-ECU 7 die Ziel-Drehzahl IVOn, da die Signale zur Berechnung der Ziel-Drehzahl IVOn in die Klimatisierungs-ECU 7 eingegeben werden. Jedoch kann die Berechnung der Ziel-Drehzahl IVOn ebenso durch die Hybrid-ECU 5 ausgeführt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bestimmt die Hybrid-ECU 5, ob die Drehzahl des Kompressors 41 beschränkt werden muss. Jedoch kann auch die Klimatisierungs-ECU 7 die vorstehende Bestimmung durchführen.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform enthält die Klimatisierungs-ECU 7 den Ausgabeschritt S10 in 4 zur Ausgabe des Steuersignals zu der Hybrid-ECU 5. Jedoch enthält die Ausgabe des Steuersignals nicht nur die Ausgabe des Steuersignals, sondern auch ein Ausgeben in Antwort auf ein Ausgabe-Befehlssignal aus der Hybrid-ECU 5.
Solche Änderungen und Modifikationen sind dahingehend zu verstehen, dass diese innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen angegeben ist, liegt.

Claims

Kompressor-Steuerungssystem für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug enthält: einen Antriebs-Elektromotor (2) zum Antreiben des Fahrzeugs; eine Hauptbatterie (4a) zum Liefern von elektrischer Leistung einer hohen Spannung an den Antriebs-Elektromotor; und eine Antriebs-Elektroniksteuereinheit (5), welche zumindest eine der Funktionen, Funktion zur Steuerung eines Betriebs eines Elektro-Aktuators, der angetrieben wird, wenn an diesen die hohe Spannung der Hauptbatterie angelegt wird, Funktion zur Steuerung eines Antriebsleistungs-Umschaltens des Fahrzeugs zwischen dem Antriebs-Elektromotor und eines Motors des Fahrzeugs, und Funktion zur Steuerung eines Ladens und Entladens der Hauptbatterie, aufweist, wobei das Kompressor-Steuerungssystem umfasst: einen Kompressor (41), welcher mit einem Kältemittelkreis der Klimaanlage (6) zum Ausführen einer Klimatisierung in einem Fahrzeugabteil versehen ist; und einen Kompressor-Elektromotor (47) zum Antreiben des Kompressors, wobei die Drehzahl des Kompressor-Elektromotors durch die Antriebs-Elektroniksteuereinheit gesteuert wird.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, des weiteren umfassend eine Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit (7), in welcher ein Klimatisierungssignal eingegeben wird, welches für die Klimatisierung relevant ist, wobei: die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit einen Betrieb der Klimaanlage auf der Grundlage des Klimatisierungssignals steuert; und die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit vorgesehen ist, um mit der Antriebs-Elektroniksteuereinheit zu kommunizieren.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit mit der Antriebs-Elektroniksteuereinheit über ein Lokalbereichs-Netzwerk des Fahrzeugs kommuniziert.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 2 und 3, wobei die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit zumindest eine der Funktionen aus einer Funktion zum Berechnen einer Ziel-Temperatur (TAO) klimatisierter Luft, welche in das Passagierabteil geblasen wird, einer Funktion zur Bestimmung einer Ausblasmenge der klimatisierten Luft, einer Funktion zum Bestimmen eines Luftauslass-Modus der klimatisierten Luft, und eine Funktion zur Bestimmung eines Luftansaug-Modus aufweist.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit eine Ziel-Drehzahl des Kompressor-Elektromotors auf der Grundlage des Klimatisierungssignals berechnet und ein Signal an die Antriebs-Elektroniksteuereinheit ausgibt, welches die Ziel-Drehzahl repräsentiert; und die Antriebs-Elektroniksteuereinheit die Drehzahl des Kompressor-Elektromotors auf der Grundlage des Signals berechnet, welches die Ziel-Drehzahl repräsentiert.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antriebs-Elektroniksteuereinheit enthält ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob ein Fahrzeugzustand in einem Beschränkungszustand ist, in welchem die Drehzahl des Kompressors beschränkt werden muss.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß Anspruch 6, wobei der Beschränkungszustand zumindest einer aus einem Überlastungsstadium einer Fahrzeugfahrbelastung und einem Über-Entladungsstadium der Hauptbatterie ist.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, des weiteren umfassend einen Kompressor-Inverter (48), welcher an eine Gleichstrom-Leistungsquelle angeschlossen ist, und eine Wechselstromspannung aus einer Ausgabe der Gleichstromleistungsquelle erzeugt, um die Wechselstromspannung an den Kompressor (47) anzulegen, wobei die Antriebs-Elektroniksteuereinheit die Drehzahl des Kompressor-Elektromotors durch den Kompressor-Inverter steuert.
Kompressor-Steuerungssystem gemäß Anspruch 8, wobei der Kompressor-Inverter ein Rückkopplungssignal an die Antriebs-Elektroniksteuereinheit ausgibt; und die Antriebs-Elektroniksteuereinheit die Drehzahl des Kompressor-Elektromotors auf der Grundlage des Rückkopplungssignals steuert.
Fahrzeug, umfassend: einen Antriebs-Elektromotor (2) zum Antreiben des Fahrzeugs; eine Hauptbatterie (4a) zum Liefern von elektrischer Leistung von hoher Spannung zu dem Antriebs-Elektromotor; eine Antriebs-Elektroniksteuereinheit (5), welche zumindest eine der Funktionen, Funktion zur Steuerung eines Betriebs eines elektrischen Aktuators, welcher angetrieben wird, wenn an diesen die hohe Spannung der Hauptbatterie angelegt wird, Funktion zum Steuern eines Antriebs-Leistungsumschaltens des Fahrzeugs zwischen dem Antriebs-Elektromotor und einem Motor des Fahrzeugs, und Funktion zum Steuern eines Ladens und Entladens der Hauptbatterie, aufweist; und eine Klimaanlage zum Ausführen einer Klimatisierung in einem Fahrzeugabteil, wobei: die Klimaanlage einen Kältemittelkreis enthält, welcher einen Kompressor (41) zum Komprimieren von Kältemittel und einen Kompressor-Elektromotor (47) zum Antreiben des Kompressors enthält; und die Antriebs-Elektroniksteuereinheit (5) eine Drehzahl des Kompressor-Elektromotors steuert.
Fahrzeug gemäß Anspruch 10, des weiteren umfassend eine Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit (7), in welche ein Klimatisierungssignal eingegeben wird, welches für die Klimatisierung relevant ist, wobei: die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit einen Betrieb der Klimaanlage auf der Grundlage des Klimatisierungssignals steuert; und die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit mit der Antriebs-Elektroniksteuereinheit kommunizierend vorgesehen ist.
Fahrzeug gemäß Anspruch 11, wobei: die Klimatisierungs-Elektroniksteuereinheit eine Ziel-Drehzahl des Kompressor-Elektromotors auf der Grundlage des Klimatisierungssignals berechnet und ein Signal ausgibt, welches die Ziel-Drehzahl der Antriebs-Elektroniksteuereinheit repräsentiert; und die Antriebs-Elektroniksteuereinheit die Drehzahl des Kompressor-Elektromotors auf der Grundlage des Signals steuert, welches die Ziel-Drehzahl repräsentiert.