JP2002274166A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサーの駆動源を適切に選択して燃
費性能を向上する。 【解決手段】 空調負荷状態（Ｓ１１）とエンジン回転
速度（Ｓ１２）とに基づいてエンジン駆動とモーター駆
動のいずれかを選択する（Ｓ１３，Ｓ１４）。これによ
り、空調負荷が小さくてもエンジン回転速度が高いとき
は、モーター駆動を選択してコンプレッサーの機械損の
増大を防ぎ、コンプレッサーの駆動効率を向上させて燃
費を低減できる。逆に、空調負荷が小さく且つエンジン
回転速度が低いときは、モーター効率の他に発電効率な
どが加算されるモーター駆動よりもコンプレッサーの駆
動効率が高いエンジン駆動を選択し、燃費を低減でき
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、エンジン停止時に
電動モーターによりコンプレッサーを駆動して車室内の
冷房を可能とする車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンと電動モーターのいずれか一方
によりコンプレッサーを駆動する駆動機構を備え、エン
ジン停止時には電動モーターによりコンプレッサーを駆
動して車室内の冷房を可能とする車両用空調装置が知ら
れている（例えば、特開平１０−２９１４１５号公報参
照）。この車両用空調装置では、現在の冷房負荷が所定
値以上のときはエンジンでコンプレッサーを駆動し、冷
房負荷が所定値未満のときは電動モーターでコンプレッ
サーを駆動している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の車両用空調装置では、単に冷房負荷に基づいて
エンジンによりコンプレッサーを駆動するか、あるいは
電動モーターによりコンプレッサーを駆動するかを選択
しているので、車両の走行状態によっては燃費のよい駆
動源が選択されないという問題がある。

【０００４】電動モーターによりコンプレッサーを駆動
する場合は、モーター効率の他に電動モーターに電力を
供給するバッテリーを充電するときの発電効率を加味し
なければならないので、その分だけコンプレッサーの効
率が低下する。一方、高速で回転するエンジンによりコ
ンプレッサーを駆動する場合は、コンプレッサーも高速
で回転されるので機械損が増加し、その分だけコンプレ
ッサーの効率が低下する。したがって、車両走行時に
は、エンジン回転速度が低い場合はエンジンでコンプレ
ッサーを駆動する方が効率がよく、逆にエンジン回転速
度が高い場合はモーターでコンプレッサーを駆動する方
が効率がよい。また、車両停止時には、通常、エンジン
はアイドリング状態にあるので、エンジンでコンプレッ
サーを駆動するにはエンジン回転速度を上げなければな
らず、モーターによりコンプレッサーを駆動する方が効
率がよい。

【０００５】ところが、車両停止時は、ラジエーターか
らの輻射熱により車両の周囲温度が上昇し、ドアガラス
を介して車室内への放熱量が増加し、車室内温度が上昇
する。この結果、空調制御により演算される目標吹出風
温度や目標エバポレーター吹出風温度が低くなって冷房
負荷が増加する。そのため、車両停止時にはモーターに
よるコンプレッサー駆動の方が効率がよいにも拘わら
ず、従来の車両用空調装置ではコンプレッサーの駆動源
としてエンジンが選択されてしまい、燃費が悪くなる。

【０００６】また、走行時には、ラジエーターが走行風
圧を受けて冷却され、ラジエーターからの輻射熱による
車両周囲温度の上昇がなく、ドアガラスから車室内への
放熱量が減少するので、車両停止時のように車室内温度
は上昇しない。そのため、空調制御により演算される目
標吹出風温度や目標エバポレーター吹出風温度は低くな
らず、冷房負荷は増加しない。そのため、エンジン回転
速度が低い場合はエンジンによるコンプレッサー駆動の
方が効率がよいにも拘わらず、従来の車両用空調装置で
はコンプレッサーの駆動源としてモーターが選択されて
しまい、燃費が悪くなる。

【０００７】本発明の目的は、コンプレッサーの駆動源
を適切に選択して燃費性能を向上することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、空調用コンプレッサーをエンジン駆動とするか、ま
たはモーター駆動とするかを切り換える切換手段と、車
両の空調負荷状態を検出する空調負荷検出手段と、前記
エンジンの回転速度を検出するエンジン速度検出手段
と、前記空調負荷状態と前記エンジン回転速度とに基づ
いて、前記エンジン駆動と前記モーター駆動のいずれか
を選択する制御手段とを備える。 （２） 請求項２の発明は、空調用コンプレッサーをエ
ンジン駆動とするか、またはモーター駆動とするかを切
り換える切換手段と、車両の空調負荷状態を検出する空
調負荷検出手段と、前記空調負荷状態に基づいて車室内
への目標吹出風温度を演算する目標吹出風温度演算手段
と、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン速度検
出手段と、前記目標吹出風温度が所定温度より高く、且
つ前記エンジン回転速度が所定速度より高いときは前記
モーター駆動を選択し、前記目標吹出風温度が前記所定
温度より高く、且つ前記エンジン回転速度が前記所定速
度以下のときは前記エンジン駆動を選択する制御手段と
を備える。 （３） 請求項３の発明は、空調用コンプレッサーをエ
ンジン駆動とするか、またはモーター駆動とするかを切
り換える切換手段と、車両の空調負荷状態を検出する空
調負荷検出手段と、前記空調負荷状態に基づいて車室内
への目標吹出風温度を演算する目標吹出風温度演算手段
と、前記目標吹出風温度が所定温度より高く、且つ前記
モーター駆動がなされているときに、所定の冷房能力が
得られない場合は前記モーター駆動から前記エンジン駆
動へ切り換える制御手段とを備える。 （４） 請求項４の発明は、空調用コンプレッサーをエ
ンジン駆動とするか、またはモーター駆動とするかを切
り換える切換手段と、車両の空調負荷状態を検出する空
調負荷検出手段と、前記空調負荷状態に基づいて車室内
への目標吹出風温度を演算する目標吹出風温度演算手段
と、前記目標吹出風温度が所定温度より高く、且つ車両
が前記エンジンの駆動力により走行しているときに、前
記コンプレッサーの運転と停止を行うクラッチの解放時
間が所定時間より長いか否かを判定する判定手段と、前
記判定手段により前記クラッチの解放時間が前記所定時
間より長いと判定されると前記モーター駆動を選択し、
前記クラッチの解放時間が前記所定時間以下と判定され
ると前記エンジン駆動を選択する制御手段とを備える。

【０００９】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、空調
負荷状態とエンジン回転速度とに基づいてエンジン駆動
とモーター駆動のいずれかを選択するようにしたので、
空調負荷が小さくてもエンジン回転速度が高いときは、
モーター駆動を選択してコンプレッサーの機械損の増大
を防ぎ、コンプレッサーの駆動効率を向上させて燃費を
低減できる。逆に、空調負荷が小さく且つエンジン回転
速度が低いときは、モーター効率の他に発電効率などが
加算されるモーター駆動よりもコンプレッサーの駆動効
率が高いエンジン駆動を選択し、燃費を低減できる。 （２） 請求項２の発明によれば、目標吹出風温度が所
定温度より高く、且つエンジン回転速度が所定速度より
高いときはモーター駆動を選択し、目標吹出風温度が所
定温度より高く、且つエンジン回転速度が所定速度以下
のときはエンジン駆動を選択するようにしたので、エン
ジン回転速度が高いときにエンジン駆動を行ってコンプ
レッサーの機械損が増大し、コンプレッサーの駆動効率
が低下するのを防止でき、高速走行時や登坂時のエンジ
ン負荷を軽減して空調による燃費の悪化を防止できる。
逆に、エンジン回転速度が所定速度以下のときは、モー
ター効率の他に発電効率などが加算されるモーター駆動
よりもコンプレッサーの駆動効率が高いエンジン駆動を
選択し、燃費を低減できる。 （３） 請求項３の発明によれば、目標吹出風温度が所
定温度より高く、且つモーター駆動がなされているとき
に、所定の冷房能力が得られない場合は、モーター駆動
からエンジン駆動へ切り換えるようにしたので、目標吹
出風温度が所定温度より高い、すなわち空調負荷が低い
状態では、所定の冷房能力が得られる限りエンジン走行
状態でもモーター駆動が選択され、コンプレッサーを効
率のよい回転速度で運転でき、車両加減速時のコンプレ
ッサーの駆動損失がなくなるので、空調時の燃費悪化を
防止できる。 （４） 請求項４の発明によれば、目標吹出風温度が所
定温度より高く、且つ車両がエンジンの駆動力により走
行しているときに、コンプレッサークラッチの解放時間
が所定時間より長いと判定されるとモーター駆動を選択
し、コンプレッサークラッチの解放時間が所定時間以下
と判定されるとエンジン駆動を選択するようにした。エ
ンジン走行時にコンプレッサーのエンジン駆動を行う
と、コンプレッサークラッチをオン、オフしてコンプレ
ッサーを断続運転することがある。このとき、コンプレ
ッサークラッチの解放時間が所定時間より長いと、ドレ
イン水の蒸発による臭いやガラス曇りや湿度上昇などが
発生して空調フィーリングが悪化する恐れがある。そこ
で、コンプレッサークラッチの解放時間が所定時間より
も長いときはモーター駆動を選択することにより、必要
最低限の低い回転速度でコンプレッサーを駆動して連続
運転を行うことができ、コンプレッサーの断続運転時に
発生する上記問題を解決して空調フィーリングの向上を
図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は一実施の形態の構成を示
す。一実施の形態の車両用空調装置は、冷房用の蒸気圧
縮冷媒サイクル１、暖房用のエンジン冷却水循環サイク
ル２、車室内の換気と空調を行う空調ユニット３、空調
制御を行うコントローラー４、検出器類および操作機器
類を備えている。

【００１１】冷房用の蒸気圧縮冷媒サイクル１は冷媒を
圧縮するコンプレッサー１１の他に、冷媒の熱を外気に
放熱するコンデンサー（車室外熱交換器）１２、冷媒を
気化するための膨張弁１３、車室内空気の熱を冷媒に吸
熱するエバポレーター（車室内熱交換器）１４などを備
えている。コンプレッサー１１はエンジンルームに設置
されており、車両の走行駆動源であるエンジン１５およ
び補機用電動モーター１６のいずれか一方により駆動さ
れる。なお、コンプレッサー１１は傾斜板ピストン式な
どの吐出容量を可変とするものでも、固定容量のもので
もよい。

【００１２】エンジン冷却水循環サイクル２は、エンジ
ン１５の冷却水の熱を車室内空気に放熱するヒーターコ
ア１７を備えている。

【００１３】図１には空調ユニット３の断面を示す。車
室内に設けられる空調ダクト２１の上流側には、車室内
の空気を導入する内気導入口２２と外気を導入する外気
導入口２３とが設けられる。これらの導入口２２，２３
の分岐部にはアクチュエータ（不図示）により駆動され
るインテークドア２４が設けられ、内気導入口２２と外
気導入口２３とを任意の比率で開閉する。インテークド
ア２４の開度Ｘintは、外気導入量が０で完全に内気循
環となる位置をＸint＝０％とし、内気循環量が０で完
全に外気導入となる位置をＸint＝１００％とする。空
調ダクト２１の上流部に設置されるブロアファン２５は
ファンモーター２５ｍにより駆動され、インテークドア
２４の開閉比率に応じて内気導入口２２および外気導入
口２３から空気を導入し、空調ダクト２１の下流に配置
されるエバポレータ１４へ送風する。エバポレータ１４
は、ブロアファン２５により送風された空気から冷媒に
吸熱して冷風を作る吸熱用熱交換器である。

【００１４】エバポレータ１４の下流にはエアーミック
スドア２７が設けられ、さらにエアーミックスドア２７
の下流は２つの流路に分岐される。第１流路はヒーター
コア１７により冷風を暖める流路であり、第２流路はヒ
ーターコア１７をバイパスする流路である。エアーミッ
クスドア２７はアクチュエータ（不図示）により開閉
し、ヒーターコア１７を通過する空気とヒーターコア１
７をバイパスする空気との割合を調整する。エバポレー
タ１４により吸熱されて冷えた空気は、エアーミックス
ドア２７の開度に応じてその一部はヒーターコア１７を
通過して暖められ、残りはヒーターコア１７をバイパス
して冷風のまま吹き出される。つまり、エアーミックス
ドア２７の開度に応じて冷風と温風との割合が調節され
る。エアーミックスドア２７の開度Ｘmixは、エアーミ
ックスドア２７が冷風１００％になる位置を開度Ｘmix
＝０％（全閉、フルクール）とし、温風１００％になる
位置を開度Ｘmix＝１００％（全開、フルホット）とす
る。

【００１５】エアーミックスドア２７の下流にはエアー
ミックスチャンバー２９が設けられ、ここで冷風と温風
とを混合して温度調節された空調風を作る。エアーミッ
クスチャンバー２９の下流には、乗員の上半身に向けて
空調風を吹き出すベント吹出口３０と、乗員の足元に向
けて空調風を吹き出すフット吹出口３１と、ウインドシ
ールドに向けて空調風を吹き出すデフロスター吹出口３
２が設置される。各吹出口３０〜３２にはそれぞれベン
チレータドア３３、フットドア３４およびデフロスタド
ア３５と、各ドアを駆動するアクチュエータ（不図示）
とが設けられる。なお、デフロスター吹出口３２のデフ
ロスタドア３５の開度Ｘdefは、全閉位置にある場合に
開度Ｘdef＝０％とし、全開位置にある場合に開度Ｘdef
＝１００％とする。

【００１６】コントローラー４はマイクロコンピュータ
ーとメモリなどの周辺部品から構成され、各種の検出器
類や操作機器類が接続される。センサー４１はエバポレ
ーター１４を通過した空気温度（以下、エバポレーター
吹出風温度と呼ぶ）Ｔoutを検出し、センサー４２は日
射量Ｑsunを検出する。センサー４３は車室外空気温度
（以下、外気温と呼ぶ）Ｔambを検出し、センサー４４
は車室内空気温度（以下、内気温と呼ぶ）Ｔicを検出す
る。また、センサー４５はエンジン１５の冷却水温度Ｔ
wを検出する。操作機器類４７には、目標車室内温度Ｔp
tcを設定するための室温設定器、吹き出し口を切り換え
るための吹き出し口モード・スイッチ、ブロアファン２
５の運転、停止および速度を設定するためのブロアファ
ン・スイッチなどが含まれている。

【００１７】コントローラー４は、検出器類により検出
されるエバポレーター吹出風温度Ｔout、日射量Ｑsun、
外気温Ｔamb、内気温Ｔic、エンジン冷却水温Ｔwや、操
作機器類４７により設定される目標車室内温度Ｔptc、
吹き出し口モード、ブロアファン速度などの熱環境情報
に基づいて、エアーミックスドア開度Ｘmix、インテー
クドア開度Ｘint、吹き出し口、ブロアファン電圧Ｖfa
n、目標吹出風温度Ｔof、目標エバポレーター吹出風温
度などの目標冷暖房条件を演算し、車室内の実際の冷暖
房条件が目標冷暖房条件に一致するようにブロアファン
モーター２５ｍ、インテークドア２４のアクチュエータ
ー、エアミックスドア２７のアクチュエーター、ベンチ
レータードア３３のアクチュエーター、フットドア３４
のアクチュエーター、デフロストドア３５のアクチュエ
ーターなどを駆動したり、コンプレッサー１１の駆動源
を切り換えるために切り換え機構（後述）を駆動する。

【００１８】補機駆動モーター制御装置５１はマイクロ
コンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、
エンジン１５の停止と運転、回転速度Ｎengなどの作動
状態や、エンジン走行、モーター走行、停車などの車両
の走行状態を検出してコントローラー４へ出力するとと
もに、コントローラー４からの指令信号にしたがってコ
ンプレッサー１１をエンジン１５で駆動するか、または
補機用電動モーター１６で駆動するかを切り換える。こ
の明細書では、エンジン１５によりコンプレッサー１１
を駆動することを「エンジン駆動」と呼び、補機用電動
モーター１６によりコンプレッサー１１を駆動すること
を「モーター駆動」と呼ぶ。

【００１９】図２はエンジン駆動とモーター駆動の駆動
力切り換え機構の詳細を示す。コンプレッサー１１の回
転軸５２には電磁クラッチ５３を内蔵したプーリー５４
が取り付けられている。この電磁クラッチ５３はコンプ
レッサー１１を駆動、停止するために開閉されるクラッ
チで、電磁クラッチ５３をオン（接続）するとエンジン
１５と補機用電動モーター１６のいずれか一方または両
方の駆動力がコンプレッサー１１の回転軸５２へ伝達さ
れ、コンプレッサー１１が回転駆動される。

【００２０】補機用電動モーター１６の出力軸５５には
電磁クラッチ５６を内蔵したプーリー５７と、コンプレ
ッサー１１側のプーリー５４とベルト５８を介して連結
されるプーリー５９とが取り付けられている。また、エ
ンジン１５の出力軸６０には補機用電動モーター１６側
のプーリー５７とベルト６１を介して連結されるプーリ
ー６２が取り付けられている。電磁クラッチ５６は上述
したエンジン駆動とモーター駆動とを切り換えるために
開閉されるクラッチで、電磁クラッチ５６をオン（接
続）するとエンジン１５の駆動力が補機用電動モーター
１６の出力軸５５、プーリー５９、ベルト５８を介して
コンプレッサー１１側のプーリー５４に伝達される。こ
のとき、補機用電動モーター１６が停止していれば、補
機用電動モーター１６は連れ回されることになる。一
方、補機用電動モーター１６が運転していれば、エンジ
ン１５と補機用電動モーター１６の両方の駆動力がコン
プレッサー１１側に伝達される。電磁クラッチ５６をオ
フ（解放）にしたときは、補機用電動モーター１６の駆
動力のみがコンプレッサー１１側に伝達される。アイド
ルストップのようにエンジン１５が停止する条件では、
電磁クラッチ５６をオフ（解放）し、補機用電動モータ
ー１６のみによりコンプレッサー１１を駆動する。な
お、電磁クラッチ５３、５６は補機駆動モーター制御装
置５１により駆動される。

【００２１】図３〜図９は、一実施の形態の空調制御プ
ログラムを示すフローチャートである。これらのフロー
チャートにより、一実施の形態の動作を説明する。操作
機器類４７に含まれているメインスイッチが操作される
と、コントローラー４は図３に示す空調制御メインプロ
グラムの実行を開始する。

【００２２】ステップ１において、目標車室内温度Ｔpt
c、エバポレーター吹出風温度Ｔout、エンジン冷却水温
度Ｔw、外気温Ｔamb、内気温Ｔic、入射量Ｑsun、ブロ
アファン電圧Ｖfan、デフロスタドア開度Ｘdef、インテ
ークドア開度Ｘint、エアーミックスドア開度Ｘmixなど
の各種センサ値と各種アクチュエーター出力、すなわち
空調負荷状態を検出する。続くステップ２において、検
出した各種センサ値と各種アクチュエーター出力（空調
負荷状態）に基づいて目標吹出風温度Ｔofを演算する。

【００２３】ステップ３では図４に示すコンプレッサー
制御サブルーチン（詳細後述）を実行してコンプレッサ
ー１１を制御し、続くステップ４では図６に示すインテ
ークドア制御サブルーチン（詳細後述）を実行してイン
テークドア２４を制御する。また、ステップ５では図７
に示すファン制御サブルーチン（詳細後述）を実行して
ブロアファン２５を制御し、ステップ６では図８に示す
ミックスドア制御サブルーチン（詳細後述）を実行して
エアーミックスドア２７を制御する。さらに、ステップ
７では図９に示す吹き出し口制御サブルーチン（詳細後
述）を実行して吹き出し口制御を行う。その後、ふたた
びステップ１へ戻り、上述した処理を繰り返す。

【００２４】図４はコンプレッサー制御サブルーチンを
示すフローチャートである。ステップ１１において、目
標吹出風温度Ｔofが所定温度Ｔsetより大きいか否かを
判別する。目標吹出風温度Ｔofが所定温度Ｔset以下の
場合は、内気温Ｔicがまだ高く、最大冷房能力で車室内
を急速に冷房するクールダウン運転を行う必要があるの
で、エンジン１５によりコンプレッサー１１を駆動する
ためにステップ１５へ進む。ステップ１５では、車両の
走行状態に拘わらず常にエンジン１５でコンプレッサー
１１を駆動するために、補機用電動モーター１６による
コンプレッサー１１の駆動を不可とする要求を補機駆動
モーター制御装置５１へ出力する。

【００２５】図１０は、コンプレッサー１１の回転速度
Ｎcompをパラメーターにした場合のコンプレッサー１１
の体積効率ηvの変化を示す。コンプレッサー１１の回
転速度Ｎcompが所定回転速度Ｎset以下では比較的良好
な体積効率ηvを示すが、回転速度Ｎcompが所定回転速
度Ｎsetを超えると、コンプレッサー１１の内部の機械
損が増加するので、体積効率ηvが急激に悪化する。

【００２６】図４のステップ１１において、目標吹出風
温度Ｔofが所定温度Ｔsetより大きい場合は、クールダ
ウン運転を行わなくても内気温Ｔicを目標車室内温度Ｔ
ptcに収束させることができると判断し、ステップ１２
へ進む。ステップ１２では、エンジン回転速度Ｎeng
が、上述したコンプレッサー１１の所定回転速度Ｎset
に対応する所定回転速度より高いか否かを判別する。

【００２７】ここで、図４のステップ１２におけるエン
ジン回転速度Ｎengの判定基準の上記所定回転速度につ
いて説明する。図１１は、外気温Ｔamb＝３５℃の条件
下で車室内温度Ｔicが安定しているときに、冷房能力を
一定に維持しながらコンプレッサー回転速度を変化させ
たときのコンプレッサー駆動力を示す。コンプレッサー
の回転速度が高くなると、図１０に示すようにコンプレ
ッサーの機械損が増加するために体積効率ηvが低下
し、冷房能力を維持するためのコンプレッサーの駆動力
が増加する。モーター駆動時は一定回転でコンプレッサ
ーが駆動され、そのときのコンプレッサーの駆動力をＦ
１で示している。コンプレッサー１１を補機用電動モー
ター１６で駆動する場合は、発電負荷という形でエンジ
ン１５に負荷がかかる。モーター駆動時のコンプレッサ
ー駆動負荷は、発電効率、インバーター効率、モーター
効率を含む総合効率を用いて、次式によりエンジン負荷
に置き換えることができる。

【数１】（エンジン負荷）＝（コンプレッサー駆動負荷
Ｆ１）／（総合効率） このようにしてモーター駆動時のコンプレッサー負荷Ｆ
１をエンジン負荷に置き換えると、Ｆ２となる。そし
て、Ｆ２とコンプレッサー駆動力とが等しくなるときの
コンプレッサー回転速度が、外気温Ｔamb＝３５℃のと
きの所定回転速度として得られる。外気温Ｔambが変化
すると空調負荷が変化し、コンプレッサー駆動力が変化
する。外気温Ｔamb＝３０℃、２５℃、２０℃において
も、図１１と同様の関係を調べて各外気温Ｔambにおけ
る所定回転速度をプロットすると、図１２に示すような
関係が得られる。図４のステップ１２では、この図１２
に示す所定回転速度を判定基準としてエンジン回転速度
Ｎengを判別する。

【００２８】図４のステップ１２において、エンジン回
転速度Ｎengが上述した所定回転速度より高いときはス
テップ１３へ進み、エンジン１５でコンプレッサー１１
を駆動するよりも補機用電動モーター１６でコンプレッ
サー１１を駆動する方が効率がよいので、コンプレッサ
ー１１のモーター駆動の要求を補機駆動モーター制御装
置５１へ出力する。一方、エンジン回転速度Ｎengが上
述した所定回転速度以下のときはステップ１４へ進み、
エンジン１５でコンプレッサー１１を駆動しても効率が
悪化することはないので、コンプレッサー１１のエンジ
ン駆動の要求を補機駆動モーター制御装置５１へ出力す
る。コンプレッサー１１の駆動方法が決定したらステッ
プ１６へ進み、エバポレーター吹出風温度Ｔoutがその
目標温度になるようにコンプレッサー１１の吐出容量を
調節する。なお、容量固定型コンプレッサーを用いる場
合は、上述したコンプレッサークラッチ５３を断接して
吐出容量を調節する。

【００２９】図５は、補機駆動モーター制御装置５１で
実行されるエンジン駆動とモーター駆動の選択制御プロ
グラムを示すフローチャートである。このフローチャー
トにより、一実施の形態のコンプレッサー駆動源の選択
制御を説明する。

【００３０】補機駆動モーター制御装置５１は、エンジ
ン１５あるいは車両コントローラー（不図示）から、車
両の走行のためにエンジン１５が作動しているか否かの
情報を入力する。ステップ２１において、車両がエンジ
ン走行状態にあるか否かを判別する。車両がエンジン走
行状態にあるときはステップ２６へ進み、コントローラ
ー４から入力した駆動要求を判別する。モーター駆動要
求があるときはステップ２２へ進み、モーター駆動以外
の要求があるときはステップ２７へ進む。モーター駆動
要求があるときは、ステップ２２でモーター駆動が不可
状態にあるか否かを判断する。モーター駆動の「不可状
態」は、図４に示すコンプレッサー制御サブルーチンの
ステップ１５、またはこのコンプレッサー駆動源の選択
制御プログラムのステップ２４（後述）において設定さ
れる。モーター駆動不可状態にあればステップ２７へ進
み、エンジン駆動を選択する。

【００３１】一方、モーター駆動要求があってモーター
駆動不可状態でない場合、または車両がエンジン走行以
外の状態にあってモーター駆動不可状態でない場合は、
ステップ２３で補機用電動モーター１６の電流値を検出
し、モーター電流が所定の電流値Ａsetよりも大きいか
否かを判別する。コンデンサー１２の冷却空気温度が高
いとき、またはコンプレッサー１１の吸入圧力と吐出圧
力との圧力差が大きい状態で再起動するとき、あるいは
コンプレッサー１１以外の補機用電動モーター１６の負
荷（不図示）が作動したときなどには、補機用電動モー
ター１６の電流値がＡsetより大きくなることがある。
このようなときにはステップ２４へ進み、モーター駆動
不可状態を設定し、ステップ２７へ進んでエンジン駆動
を選択する。また、モーター電流が所定値Ａset以下の
ときはステップ２５へ進み、モーター駆動を選択する。

【００３２】図４に示すコンプレッサー制御と図５に示
すエンジン駆動とモーター駆動の選択制御とを実行する
ことによって、コンプレッサー１１の回転速度が高いた
めに機械損が増大して効率が悪化する条件において、コ
ンプレッサー１１がエンジン駆動からモーター駆動に切
り換えられるので、高速走行時や登坂時のエンジン負荷
を軽減するとともに、空調による燃費の悪化を防止する
ことができる。

【００３３】図６はインテーク制御サブルーチンを示す
フローチャートである。ステップ３１において、操作機
器類４７の中の外気導入スイッチＦＲＥと内気循環スイ
ッチＲＥＣのいずれかのマニュアルスイッチが操作され
ているか否かを確認する。いずれかのマニュアルスイッ
チが操作されている場合はステップ３２へ進み、外気導
入スイッチＦＲＥが操作されたか内気循環スイッチＲＥ
Ｃが操作されたかを確認する。外気導入スイッチＦＲＥ
が操作された場合はステップ３４へ進み、アクチュエー
ターを制御してインテークドア２４を開度Ｘint＝１０
０％の外気導入位置へ駆動する。一方、内気循環スイッ
チＲＥＣが操作された場合はステップ３３へ進み、アク
チュエーターを制御してインテークドア２４を開度Ｘin
t＝０％の内気循環位置へ駆動する。

【００３４】一方、マニュアルスイッチが操作されてい
ない場合はステップ３５へ進み、予め設定した目標吹出
風温度Ｔofに対するインテークドア開度Ｘintのテーブ
ルから、目標吹出風温度Ｔofに対応する開度、すなわち
外気導入ＦＲＥ、１／２外気導入１／２ＦＲＥ、内気導
入ＲＥＣを決定し、アクチュエーターを制御してインテ
ークドア２４を決定開度Ｘintの位置へ駆動する。

【００３５】図７はファン制御サブルーチンを示すフロ
ーチャートである。ステップ４１において、操作機器類
４７の中のファンスイッチによりブロアファン２５の運
転と停止、および速度がマニュアル設定されているか否
かを確認する。マニュアル設定されていればステップ４
２へ進み、ファン速度の設定値を確認する。ファン速度
が１速に設定されている場合はステップ４３へ進み、フ
ァンモーター２５ｍに印加する電圧を１速の電圧に設定
する。また、ファン速度が２速に設定されている場合は
ステップ４４へ進み、ファンモーター電圧を２速の電圧
に設定する。さらに、ファン速度が３速に設定されてい
る場合はステップ４５へ進み、ファンモーター電圧を３
速の電圧に設定する。

【００３６】一方、ブロアファン２５の運転と停止、お
よび速度がマニュアル設定されていない場合はステップ
４６へ進み、予め設定した目標吹出風温度Ｔofに対する
ファンモーター電圧Ｖfanのテーブルから、目標吹出風
温度Ｔofに対応するファンモーター電圧Ｖfanを決定
し、ファンモーター２５ｍに印加してブロアファン２５
を駆動する。

【００３７】図８はミックスドア制御サブルーチンを示
すフローチャートである。ステップ５１において、現在
のエアーミックスドア開度Ｘmix、エンジン冷却水温Ｔ
w、エバポレーター吹出風温度Ｔoutなどに基づいて車室
内への吹き出し風温度を予測する。この予測吹出風温度
をＴdisとする。ステップ５２で目標吹出風温度Ｔofと
予測吹出風温度Ｔdisとの偏差Ｓを演算し、続くステッ
プ５３で偏差Ｓを所定値αと比較する。偏差Ｓ＜−αの
場合は、車室内への吹出風温度がその目標値よりも高い
のでステップ５４へ進み、アクチュエーターを制御して
エアーミックスドア２７をフルクール（全閉）側に予め
設定したΔＸmixだけ駆動する。偏差Ｓ＞＋αの場合
は、車室内への吹出風温度がその目標値よりも低いので
ステップ５６へ進み、アクチュエーターを制御してエア
ーミックスドア２７をフルホット（全開）側に予め設定
したΔＸmixだけ駆動する。なお、｜偏差Ｓ｜＜αの場
合はステップ５５へ進み、現在のエアーミックスドア２
７の位置を保持する。

【００３８】図９は吹き出し口制御サブルーチンを示す
フローチャートである。ステップ６１において、操作機
器類４７の中の吹き出し口モードスイッチにより吹き出
し口モードがマニュアル設定されているか否かを確認す
る。マニュアル設定されている場合はステップ６２へ進
み、ベンチレーターＶＥＮＴ、バイレベルＢ／Ｌ、フッ
トＦＯＯＴのどの吹き出し口モードが選択されたかを確
認する。ベンチレーター吹き出し口が選択された場合は
ステップ６３へ進み、アクチュエーターを制御してベン
チレータードア３３を開放する。また、バイレベルモー
ドが選択された場合はステップ６４へ進み、アクチュエ
ーターを制御してベンチレータードア３３とフットドア
３４を開放する。さらに、フット吹き出し口が選択され
た場合はステップ６５へ進み、アクチュエーターを制御
してフットドア３４を開放する。

【００３９】一方、吹き出し口モードがマニュアル設定
されていない場合はステップ６６へ進み、予め設定した
目標吹出風温度Ｔofに対する吹き出し口モードのテーブ
ルから、目標吹出風温度Ｔofに対応する吹き出し口モー
ドを決定し、アクチュエーターを制御して決定した吹き
出し口のドアを開放する。

【００４０】《発明の一実施の形態の変形例》図１３
は、変形例のコンプレッサー制御サブルーチンを示すフ
ローチャートである。ステップ７１において、目標吹出
風温度Ｔofが所定温度Ｔsetより大きいか否かを判別す
る。目標吹出風温度Ｔofが所定温度Ｔset以下のとき
は、車室内温度がまだ高く、最大冷房能力で車室内を急
速に冷房するクールダウン運転を行う必要あるので、常
にエンジン１５でコンプレッサー１１を駆動するために
ステップ７６へ進み、モーター駆動不可の要求を補機駆
動モーター制御装置５１へ出力する。

【００４１】一方、目標吹出風温度Ｔofが所定温度Ｔse
tより大きいときは、クールダウン運転を行わなくても
車室内温度をその目標値に収束させることができると判
断してステップ７２へ進む。ステップ７２では、コンプ
レッサー１１がモーター駆動状態にあるか否かを確認
し、モーター駆動状態にあるときはステップ７３へ進
み、そうでなければステップ７７へ進む。ステップ７３
において、モーター駆動している状態で所定の冷房能力
が得られているか否かを判断する。所定の冷房能力が得
られている場合はステップ７４へ進み、コンプレッサー
１１をモーター駆動する要求を補機駆動モーター制御装
置５１へ出力する。一方、所定の冷房能力が得られてい
ない場合はステップ７５へ進み、コンプレッサー１１を
エンジン駆動する要求を補機駆動モーター制御装置５１
へ出力する。モーター駆動またはエンジン駆動の要求出
力後、ステップ７７で、エバポレーター吹出風温度Ｔou
tがその目標値となるようにコンプレッサー１１の吐出
容量を制御し、冷房能力を調節する。なお、容量固定型
コンプレッサーを用いる場合は、コンプレッサークラッ
チ５３を断接して吐出容量を調節する。

【００４２】空調運転開始直後は、図５に示すエンジン
駆動とモーター駆動との選択によって、アイドル時や減
速時のみモーター駆動が選択される。図１３のステップ
７３でモーター駆動時に所定の冷房能力が得られている
と判断された後は、図５に示すエンジン駆動とモーター
駆動の選択において、エンジン走行状態でもモーター駆
動が選択される。これにより、コンプレッサー１１を効
率のよい回転速度で運転することができ、加減速時の不
必要なコンプレッサー駆動損失がなくなるので、空調時
の燃費悪化を防止できる。また、従来は断続運転を行っ
ていた低外気温時に連続運転を行うことが可能になるの
で、空調フィーリングが向上するだけでなく、より低い
外気温条件においても防曇性を維持することが可能にな
る。

【００４３】《発明の一実施の形態の他の変形例》図１
４は、変形例のコンプレッサー制御サブルーチンを示す
フローチャートである。ステップ８１において、目標吹
出風温度Ｔofが所定温度Ｔsetより大きいか否かを判別
する。目標吹出風温度Ｔofが所定温度Ｔset以下のとき
は、車室内温度がまだ高く、最大冷房能力で車室内を急
速に冷房するクールダウン運転を行う必要あるので、常
にエンジン１５でコンプレッサー１１を駆動するために
ステップ８６へ進み、モーター駆動不可の要求を補機駆
動モーター制御装置５１へ出力する。

【００４４】一方、目標吹出風温度Ｔofが所定温度Ｔse
tより大きいときは、クールダウン運転を行わなくても
車室内温度をその目標値に収束させることができると判
断してステップ８２へ進む。ステップ８２では、コンプ
レッサー１１がモーター駆動状態にあるか否かを確認
し、モーター駆動状態にあるときはステップ８３へ進
み、そうでなければステップ８７へ進む。ステップ８３
では、コンプレッサー１１のマグネットクラッチのオフ
（解放）時間が所定時間よりも長いか否かを判別し、オ
フ時間が所定時間よりも長い場合はステップ８４へ進
み、コンプレッサー１１をモーター駆動する要求を補機
駆動モーター制御装置５１へ出力する。一方、オフ時間
が所定時間以下の場合はステップ８５へ進み、コンプレ
ッサー１１をエンジン駆動する要求を補機駆動モーター
制御装置５１へ出力する。エンジン駆動またはモーター
駆動の要求出力後、ステップ８７でエバポレーター吹出
風温度Ｔoutがその目標値となるようにコンプレッサー
１１の吐出容量を制御し、冷房能力を調節する。なお、
容量固定型コンプレッサーを用いる場合は、コンプレッ
サークラッチ５３を断接して吐出容量を調節する。

【００４５】図１５は、外気温Ｔamb＝３５℃の室温安
定時におけるコンプレッサークラッチオフ後のエバポレ
ーター吹出風温度Ｔoutの変化を示す。エバポレーター
１４の冷媒温度（圧力）および通過空気の変化を見る
と、コンプレッサーオフ直後から図中の時間ｔまでの間
は、エバポレーター１４を通過する空気の熱量を吸収し
て、エバポレーター１４内の冷媒温度（圧力）が速やか
に上昇する。そして、時間ｔ以降は、エバポレーター１
４の表面に付着するドレイン水が通過空気に蒸発し、こ
の蒸発熱によって通過空気が冷却されるが、エバポレー
ター１４内の冷媒が吸熱する熱量が減少するので、冷媒
温度（圧力）は緩やかに上昇する。

【００４６】この変形例では、図１５に示す時間ｔを、
図１４のステップ８３における判定基準の所定時間とす
る。エンジン走行時にコンプレッサー１１のエンジン駆
動を行うと、コンプレッサークラッチ５３をオン、オフ
してコンプレッサー１１を断続運転することがある。こ
のとき、コンプレッサークラッチ５３の解放時間が所定
時間より長いと、ドレイン水の蒸発による臭いやガラス
曇りや湿度上昇などが発生して空調フィーリングが悪化
する恐れがある。そこで、コンプレッサークラッチ５３
の解放時間が所定時間よりも長いときはモーター駆動を
選択することによって、必要最低限の低い回転速度でコ
ンプレッサー１１を駆動して連続運転を行うことがで
き、コンプレッサー１１の断続運転時に発生する上記問
題を解決して空調フィーリングの向上を図ることができ
る。

【００４７】なお、上述した一実施の形態とその変形例
では補機用電動モーター１６とコンプレッサー１１をベ
ルトを介して連動する例を示したが、図１６に示すよう
に補機用電動モーター１６とコンプレッサー１１を軸直
結に構成してもよい。

【００４８】以上の実施の形態の構成において、補機駆
動モーター制御装置５１および電磁クラッチ５６が切換
手段を、センサー４１〜４５などの各種検出器類、操作
機器類４７および各種ドアアクチュエーターが空調負荷
検出手段を、補機駆動モーター制御装置５１がエンジン
速度検出手段を、コントローラー４が目標吹出風温度演
算手段、判定手段および制御手段をそれぞれ構成する。

【００４９】なお、上述した一実施の形態では補機駆動
モーター制御装置５１によりエンジンの回転速度を検出
する例を示したが、専用のクランクセンサーなどを設け
てエンジン回転速度を検出してもよい。また、空調負荷
状態については上述した一実施の形態の内容に限定され
ない。さらに、エンジン駆動とモーター駆動とを切り換
える切換手段についても上述した一実施の形態の構成に
限定されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 エンジン駆動とモーター駆動の駆動力切り換
え機構の詳細を示す図である。

【図３】 空調制御メインプログラムを示すフローチャ
ートである。

【図４】 コンプレッサー制御サブルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図５】 エンジン駆動とモーター駆動の選択制御プロ
グラムを示すフローチャートである。

【図６】 インテークドア制御サブルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図７】 ファン制御サブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図８】 エアーミックスドア制御サブルーチンを示す
フローチャートである。

【図９】 吹き出し口制御サブルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図１０】 コンプレッサーの回転速度に対する体積効
率を示す図である。

【図１１】 コンプレッサーの回転速度に対する駆動力
を示す図である。

【図１２】 外気温に対する所定回転速度を示す図であ
る。

【図１３】 変形例のコンプレッサー制御サブルーチン
を示すフローチャートである。

【図１４】 変形例のコンプレッサー制御サブルーチン
を示すフローチャートである。

【図１５】 コンプレッサークラッチオフ後の経過時間
に対する吹き出し風温度を示す図である。

【図１６】 補機用電動モーターとコンプレッサーの構
成の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１ 蒸気圧縮冷媒サイクル ２ エンジン冷却水循環サイクル ３ 空調ユニット ４ コントローラー １１ コンプレッサー １２ コンデンサー １３ 膨張弁 １４ エバポレーター １５ エンジン １６ 補機用電動モーター １７ ヒータコア ２１ 空調ダクト ２２ 内気導入口 ２３ 外気導入口 ２４ インテークドア ２５ ブロアファン ２５ｍ ファンモーター ２７ エアーミックスドア ２９ エアーミックスチャンバー ３０ ベント吹出口 ３１ フット吹出口 ３２ デフロスター吹出口 ３３ ベンチレータードア ３４ フットドア ３５ デフロスタドア ４１〜４５ センサー ４７ 操作機器類 ５１ 補機駆動モーター制御装置 ５２ 回転軸 ５３，５６ 電磁クラッチ ５４，５７，５９，６２ プーリー ５５，６０ 出力軸 ５８，６１ ベルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空調用コンプレッサーをエンジンにより駆
   動する（以下、エンジン駆動と呼ぶ）か、または補機用
   電動モーターにより駆動する（以下、モーター駆動と呼
   ぶ）かを切り換える切換手段と、 車両の空調負荷状態を検出する空調負荷検出手段と、 前記エンジンの回転速度を検出するエンジン速度検出手
   段と、 前記空調負荷状態と前記エンジン回転速度とに基づい
   て、前記エンジン駆動と前記モーター駆動のいずれかを
   選択する制御手段とを備えることを特徴とする車両用空
   調装置。
2. 【請求項２】空調用コンプレッサーをエンジン駆動とす
   るか、またはモーター駆動とするかを切り換える切換手
   段と、 車両の空調負荷状態を検出する空調負荷検出手段と、 前記空調負荷状態に基づいて車室内への目標吹出風温度
   を演算する目標吹出風温度演算手段と、 前記エンジンの回転速度を検出するエンジン速度検出手
   段と、 前記目標吹出風温度が所定温度より高く、且つ前記エン
   ジン回転速度が所定速度より高いときは前記モーター駆
   動を選択し、前記目標吹出風温度が前記所定温度より高
   く、且つ前記エンジン回転速度が前記所定速度以下のと
   きは前記エンジン駆動を選択する制御手段とを備えるこ
   とを特徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】空調用コンプレッサーをエンジン駆動とす
   るか、またはモーター駆動とするかを切り換える切換手
   段と、 車両の空調負荷状態を検出する空調負荷検出手段と、 前記空調負荷状態に基づいて車室内への目標吹出風温度
   を演算する目標吹出風温度演算手段と、 前記目標吹出風温度が所定温度より高く、且つ前記モー
   ター駆動がなされているときに、所定の冷房能力が得ら
   れない場合は、前記モーター駆動から前記エンジン駆動
   に切り換える制御手段とを備えることを特徴とする車両
   用空調装置。
4. 【請求項４】空調用コンプレッサーをエンジン駆動とす
   るか、またはモーター駆動とするかを切り換える切換手
   段と、 車両の空調負荷状態を検出する空調負荷検出手段と、 前記空調負荷状態に基づいて車室内への目標吹出風温度
   を演算する目標吹出風温度演算手段と、 前記目標吹出風温度が所定温度より高く、且つ車両が前
   記エンジンの駆動力により走行しているときに、前記コ
   ンプレッサーの運転と停止を行うクラッチの解放時間が
   所定時間より長いか否かを判定する判定手段と、 前記判定手段により前記クラッチの解放時間が前記所定
   時間より長いと判定されると前記モーター駆動を選択
   し、前記クラッチの解放時間が前記所定時間以下と判定
   されると前記エンジン駆動を選択する制御手段とを備え
   ることを特徴とする車両用空調装置。