JP2003341335A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサの回転数変更に伴う車内の騒音
変化を乗員に気付かせにくくする。 【解決手段】 制御装置４３は、車速センサ、エアコン
スイッチ、圧力センサ２０５、水温センサ２０４からの
信号に応じてモータファン２０７の作動を制御するとと
もに、目標吹出温度と吹出温度の差、外気温または車速
の変化率、モータファン２０７の作動に応じてコンプレ
ッサ３１の回転数を制御する。このときモータファン回
転数変化にコンプレッサ回転数変化を同期させるので、
コンプレッサ３１の回転数変更に伴う車内の騒音変化を
乗員に気付かせにくくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転数が変更可能
なコンプレッサを有する車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両用空調装置は、例えば特開
平７−２８５３２４号公報に開示されている。この公報
記載の装置では、運転モードの切換操作や設定温度の変
更操作等がなされると、コンプレッサ回転数を通常より
も急速に変化させ、乗員の操作によりコンプレッサ回転
数が変化したことを乗員に認識させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンと
モータを備えたハイブリッド車において、燃費の向上を
目的とした場合、コンプレッサをエンジンで駆動せずに
モータで駆動することが好ましい。また、電気自動車で
は、コンプレッサはもちろんモータで駆動される。この
ようにモータ駆動されるコンプレッサの回転数を変更す
ると、それに伴って車両騒音や振動が変化し、乗員に煩
わしさを与えるおそれがあった。

【０００４】本発明の目的は、コンプレッサの回転数変
更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせにくくし、乗
員に与える煩わしを低減することができる車両用空調装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による車両用空調
装置は、回転数が変更可能なコンプレッサと、このコン
プレッサから圧送される冷媒と外気とを熱交換するコン
デンサと、コンデンサに外気を送風するモータファン
と、冷媒の過熱度に影響を及ぼす車両周囲の環境変化に
応じて前記モータファンの回転数を変更するモータファ
ン制御手段と、モータファンの回転数変更タイミングに
コンプレッサの回転数変更タイミングが同期するよう
に、コンプレッサを制御するコンプレッサ回転数変更手
段とを備えることにより上述した目的を達成する。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、モータファンの回転数
変更タイミングにコンプレッサの回転数変更タイミング
が同期するようにコンプレッサを制御するので、コンプ
レッサの回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付
かせにくくし、乗員に与える煩わしを低減することがで
きる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発
明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実
施の形態に係わる車両用空調装置の概略構成を示す図で
ある。エンジン２０１にはコンプレッサ３１が取り付け
られている。コンプレッサ３１は図示しない電動モータ
により駆動され、このモータ駆動速度に応じてコンプレ
ッサ回転数が変化する。また、エンジン２０１にはモー
タジェネレータ２０５が設けられ、モータジェネレータ
２０５で発電された電力はバッテリコントローラ２０６
を介してバッテリ３７に蓄電される。モータジェネレー
タ２０５からの電力、またはバッテリ３７からの電力の
少なくとも一方は、コンプレッサ用インバータ３５を介
してコンプレッサ駆動用電動モータに供給され、この電
力により電動モータが駆動する。

【０００８】コンプレッサ３１、コンデンサ３２、膨張
弁３３、エバポレータ３４は周知の冷凍サイクルを形成
する。すなわち、コンプレッサ３１で圧縮された冷媒
は、コンデンサ３２で外気と熱交換されて放熱された
後、膨張弁３３で膨張される。そして、エバポレータ３
４でダクト３９内の空気と熱交換されて吸熱され、コン
プレッサ３１に戻る。コンデンサ３２は車室外のエンジ
ンルームに設けられ、モータファン２０７の駆動によっ
てコンデンサ３２に冷却風が送風される。エンジン２０
１で加熱されたエンジン冷却水は配管２０３を介してヒ
ータコア２０２に導かれる。なお、図示は省略するがエ
ンジン２０１にはラジエータが接続され、このラジエー
タでエンジン冷却水が放熱する。エバポレータ３４とヒ
ータコア２０２は空調ダクト内に配置される。モータフ
ァン２０７は電動ファンであり、その回転数は後述する
ようにＬｏ、Ｈｉの２段階に制御される。

【０００９】空調ダクト３９の入口にはブロアファン３
８が設けられている。ブロアファン３８はブロアモータ
４４により駆動される。ブロアファン３８が駆動する
と、内外気切換ドア４２を介してダクト３９内に内気ま
たは外気が吸い込まれ、エバポレータ３４を通過して冷
却される。この冷却空気は、エアミックスドア４５の開
度に応じてヒータコア２０２を通過またはバイパスす
る。ヒータコア２０２を通過して加熱された空気とヒー
タコア２０２をバイパスした空気は、エアミックスチャ
ンバ４６で混合された後、ベント吹出口５１（５１ａ〜
５１ｄ）、フット吹出口５２、デフロスタ吹出口５３な
どから車室内に向かって吹き出される。各吹出口５１〜
５３に設けられたドア５４〜５６は空調モードに応じて
それぞれ開閉する。

【００１０】車室内の空調設定パネル７９には、乗員の
操作によって車室内の目標温度Ｔptcを設定する室温設
定器６４と、空調モードを設定するモードスイッチ６５
と、ブロアファン３８の駆動速度を設定するファンスイ
ッチ６６と、エアコンのオンオフを指令するエアコンス
イッチなどが設けられ、これらからの信号は制御装置４
３に入力される。さらに制御装置４３には、日射量Ｑsu
nを検出する日射量センサ６１、外気温Ｔambを検出する
外気温センサ６２、車室内温度Ｔinを検出する室温セン
サ６３、エバポレータ直後の空気温度Ｔoutを検出する
空気温センサ６７、エンジン冷却水温Ｔwを検出する水
温センサ２０４、コンデンサ３２を通過した冷媒圧力Ｐ
dを検出する圧力センサ２０８、車速を検出する車速セ
ンサ（不図示）からの信号がそれぞれ入力される。ま
た、制御装置４３にはインバータ３５を介してコンプレ
ッサ３１の回転数Ｎcや電流値、エラーの有無等の情報
が入力される。

【００１１】制御装置４３はこれらからの入力信号に基
づいて所定の処理を実行する。これによりコンプレッサ
３１、モータファン２０７、ブロアファン３８、内外気
切換ドア４２、エアミックスドア４５、および各吹出口
のドア５４〜５６の駆動をそれぞれ制御する。

【００１２】具体的には、検出された日射量Ｑsun、外
気温Ｔamb、車室内温度Ｔin、設定温度Ｔptc、空気温度
Ｔoutなどから目標エアミックスドア開度Ｘmを演算す
る。制御装置４３には目標エアミックスドア開度Ｘmに
対するファン風量、吸込口、吹出口の各特性が予め設定
されており、この特性によりブロアファン３８、内外気
切換ドア４２、エアミックスドア４５、吹出口ドア５４
〜５６の駆動をそれぞれ制御する。これにより車内温度
Ｔinが設定温度Ｔptcに制御される。

【００１３】また、制御装置４３は、エアコンスイッチ
からの信号と検出されたエンジン冷却水温Ｔw、車速、
冷媒圧力Ｐdに応じてモータファン２０７の作動を制御
する。車速、エアコンスイッチ、冷媒圧力Ｐdとモータ
ファン２０７の作動との関係は、例えば図３に示すよう
になる。すなわち、低速走行時（０〜５０km/h）は冷媒
圧力が所定値1.96MPa以上でモータファン２０７はＨi、
所定値1.96MPa未満でＬｏで作動する。中速走行時（５
０〜８０km/h）は冷媒圧力が所定値1.96MPa以上でＨ
ｉ、所定値1.68MPa以上所定値1.96MPa未満でＬoで作動
し、所定値未満でOFFとなる。高速走行時（８０km/h
〜）は冷媒圧力が所定値1.96MPa以上でＨｉで作動し、
所定置1.96MPa未満でOFFとなる。このようなモータファ
ン２０７の駆動により冷媒の過熱度、エンジン冷却水温
が適正に制御される。

【００１４】インバータ３５には制御装置４３からの制
御信号が出力される。この制御信号によってコンプレッ
サ３１の回転数Ｎcが後述するように例えば３段階（α
１,α２,α３）に制御される。

【００１５】バッテリコントローラ２０６には、電力残
量を検出する電力残量センサ（不図示）やバッテリ温度
を検出するバッテリ温度センサ６９からの信号が入力さ
れる。バッテリコントローラ２０６は、これらの入力信
号に基づいた制御信号を出力し、バッテリＳＯＰやバッ
テリの温度を所定の状態に制御する。

【００１６】図２は、制御装置４３で実行される処理の
一例、とくにコンプレッサ回転数制御に係わる処理の一
例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で
外気温Ｔamb、室温Ｔin、日射量Ｑsun、車速の検出値を
それぞれ読み込むとともに、設定器６４で設定された設
定温度Ｔptcを読み込み、車両環境状態を検出する。次
いで、ステップＳ２でこれらの検出情報を用い、周知の
演算式によって目標吹出温度Ｔoを演算する。次のステ
ップＳ３では、空気温センサ６７により検出されたエバ
ポレータ直後の空気温度Ｔoutを読み込む。ステップＳ
４では、モータファン２０７の作動レベル、すなわちモ
ータファン２０７の作動状態がＯＦＦ、Ｌｏ、Ｈｉのい
ずれかを検出する。この場合、モータファン２０７は車
速、エアコンスイッチ、冷媒圧力Ｐdをパラメータとし
て図３に示すように制御される。したがって、車速、エ
アコンスイッチ、冷媒圧力の検出によりモータファン２
０７の作動状態を検出することができる。

【００１７】次いで、ステップＳ５で目標吹出温度Ｔo
と吹出温度Ｔoutの絶対偏差を演算し、この偏差｜Ｔo-
Ｔout｜が予め定めた所定値ΔＴより小さいか否かを判
定する。ここで、所定値ΔＴは、吹出温度Ｔoutが目標
通りに制御されているか否かを判定するための基準値で
あり、偏差｜Ｔo-Ｔout｜が所定置ΔＴより大きいとス
テップＳ６に進む。ステップＳ６では外気温Ｔambまた
は車速の変化率（変化速度）が所定値以上か否かを判定
する。この処理は、エアコンサイクルに影響を与える環
境変化の大きさを判定するものである。外気温Ｔambや
車速の変化率が所定値未満では環境変化が遅いと判定し
てステップＳ７に進む。ステップＳ７ではコンプレッサ
回転数Ｎcをα１に設定する。

【００１８】一方、ステップＳ５で偏差｜Ｔo-Ｔout｜
が所定値ΔＴ以下と判定され、またはステップＳ６で変
化率が所定値以上と判定されるとステップＳ８に進む。
ステップＳ８ではモータファン２０７がオフか否かを判
定し、肯定されるとステップＳ７に進み、否定されると
ステップＳ９に進む。ステップＳ９ではモータファン２
０７がＬｏか否かを判定し、肯定されるとステップＳ１
０に進んでコンプレッサ回転数Ｎcをα１より大きな値
α２に設定する。ステップＳ９が否定されるとステップ
Ｓ１１に進み、コンプレッサ回転数Ｎcをα２より大き
な値α3に設定する。

【００１９】本実施の形態に係わる車両用空調装置の動
作をより具体的に説明する。図４は、ハイブリッド車に
おける車速、エンジン作動、モータファン作動、コンプ
レッサ回転数の一特性を示すタイムチャートである。ス
タート時はＰd＜１．６８MPaとする。このとき、モータ
ファン２０７はＬｏで作動し（図３）、コンプレッサ回
転数はα２となる（ステップＳ１０）。すなわち、車両
停止または低速走行時は十分な走行風が得られないた
め、モータファン２０７が作動してコンデンサ３２に冷
却風を送風する。なお、空気温度が上昇して冷媒圧力が
１．９６≦Ｐdになると、モータファン２０７はＨｉで
作動し（図３）、コンプレッサ回転数はα3となる（ス
テップＳ１１）。

【００２０】車速を０から徐々に増速させると、車速が
所定速度（例えば４０km/h）以下ではエンジンはオフで
あり、車両は走行モータの駆動によって走行する。車速
が所定速度（４０km/h）に達するとエンジン２０１が作
動開始（オン）する。車速が所定速度（５０km/h）以上
ではコンデンサ３２に十分な走行風が導かれるためモー
タファン２０７はオフし、それに伴いコンプレッサ回転
数はα１に変更される（ステップＳ７）。

【００２１】車速８０km/hから減速を開始するとエンジ
ン２０１が作動停止する。そして、車速が５０km/h以下
になるとモータファン２０７がＬｏで作動し、それに伴
いコンプレッサ回転数がα２に変更される（ステップ
Ｓ）。次いで、走行を停止し、車両アイドル状態になる
と、コンデンサ３２を通過する空気温度が上昇し、冷媒
圧力Ｐdが上昇する。冷媒圧力がＰｄ≧１．９６MPaにな
ると、モータファンがＨｉ回転で作動し、それに伴いコ
ンプレッサ回転数はα３に変更される（ステップＳ１
１）。

【００２２】このように本実施の形態では、モータファ
ン２０７の回転数変更に伴いコンプレッサ３１の回転数
を変更するようにした。すなわち、モータファン２０７
の回転数変更タイミングにコンプレッサ３１の回転数変
更タイミングを同期させるので、モータファン２０７の
騒音変化にコンプレッサ３１の騒音変化が打ち消され、
コンプレッサ単独の騒音発生が抑制される。これによ
り、コンプレッサ３１の回転数変更に伴う車内の騒音変
化を乗員に気付かせにくくし、乗員に与える煩わしさを
低減することができる。

【００２３】この場合、モータファン回転数の上昇は冷
媒の熱交換を促進し、コンプレッサ回転数の上昇は冷媒
流量を増加する。したがって、モータファン回転数とコ
ンプレッサ回転数の両方を同時に変更することでエアコ
ンサイクルの冷房能力が大きく増加する。そして、本実
施の形態では、モータ回転数がＯＦＦからＨｉになると
きのコンプレッサ回転数変化量（α３−α１）をモータ
回転数がオフからＬｏまたはＬｏからＨｉになるときの
コンプレッサ回転数変化量（α２−α１,α３−α２）
よりも大きくした。すなわち、モータファン２０７の回
転数変化量が大きいほどコンプレッサ３１の回転数変化
量が大きくなるようにした。これにより外気温や車速の
急激な変化によりモータファン回転数が大きく変化した
場合の車内騒音変化を気付かせにくくすることができる
とともに、エアコンサイクルを迅速に環境変化に対応さ
せることができる。

【００２４】なお、モータファン回転数をステップ状に
変更しているが、モータファン回転数をなだらかに変更
し、それに同期してコンプレッサ回転数をなだらかに変
更するようにしてもよい。これにより乗員に与える煩わ
しさを一層低減することができる。また、モータファン
回転数の変化速度の大きさにコンプレッサ回転数の変化
速度を比例させれば煩わしさをより一層低減することが
できる。

【００２５】コンプレッサ３１の回転数変化速度、すな
わちコンプレッサ回転数がα１からα２、α２からα３
に至るときの回転数変化率を車速や外気温等の環境変化
に応じて変更するようにしてもよい。この場合、外気温
または車速の少なくとも一方の変化速度が大きいほどコ
ンプレッサ回転数変化速度を大きくすればよい。例えば
外気温と車速の変化率が所定値未満であれば、環境変化
が小さくコンプレッサ回転数を大きく変更する必要がな
いため、コンプレッサ回転数変化速度を小さな値に設定
する。また、外気温と車速の変化率が所定値以上のとき
はコンプレッサ回転数を大きく変更する必要があるた
め、コンプレッサ回転数変化速度をなるべく大きな値に
設定する。これにより急激な環境変化に応答性よく対応
することができる。

【００２６】外気温と車速の変化率だけでなく、モータ
ファン２０７の回転数に応じてコンプレッサ２０７の回
転数変化速度を設定するようにしてもよい。この場合、
モータファン２０７がオフからＬｏになるときのコンプ
レッサ回転数変化速度をＬｏからＨｉになるときの回転
数変化速度よりも大きく設定すればよい。

【００２７】なお、上記実施の形態ではモータファン２
０７の回転数を変更してモータファン２０７の作動をＬ
ｏ,Ｈｉの２段階に切換可能としたが、２基のモータフ
ァンを併設し、その一方または両方をオンオフすること
でモータファンの作動を切り換えるようにしてもよい。
モータファン２０７の回転数変更タイミングにコンプレ
ッサ３１の回転数変更タイミングが同期するのであれ
ば、モータファン２０７をＬｏ,Ｈｉだけでなくもっと
細かく切り換えるようにしてもよい。

【００２８】以上では、モータファン制御手段として、
水温センサ２０４、圧力センサ２０８、車速センサ、エ
アコンスイッチからの信号を制御装置４３に取り込んで
モータファン２０７の回転を制御するようにしたが、他
の信号を取り込んでモータファン２０７の回転を制御す
るようにしてもよい。コンプレッサ回転数変更手段とし
て、制御装置４３からの信号により電動モータの駆動を
制御してコンプレッサ３１の回転数を制御するようにし
たが、油圧駆動によりコンプレッサの回転数を制御する
ようにしてもよい。

【００２９】以上のように構成した本実施の形態によれ
ば以下のような効果を奏することができる。 （１）モータファン２０７の回転数変更タイミングにコ
ンプレッサ３１の回転数変更タイミングを同期させるよ
うにしたので、モータファン２０７の騒音変化にコンプ
レッサ３１の騒音変化が打ち消され、コンプレッサ３１
の回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせに
くくすることができる。 （２）モータファン２０７の回転数変化量が大きいほど
コンプレッサ３１の回転数変化量が大きくなるようにし
たので、モータファン２０７の回転数変化にコンプレッ
サ３１の回転数変化が良好に対応する。その結果、コン
プレッサ回転数変化量が大きい場合であっても、コンプ
レッサの回転数変更に伴う騒音変化を乗員に気付かせに
くくすることができる。 （３）モータファン２０７の回転数変化速度が大きいほ
どコンプレッサ３１の回転数変化速度が大きくなるよう
にすれば、騒音変化を一層気付かせにくくすることがで
きる。 （４）外気温や車速の変化速度が大きいほどコンプレッ
サ回転数を大きく変更すれば、急激な環境変化に応答性
よく対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の
概略構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置を
構成する制御装置で実行される処理の一例を示すフロー
チャート。

【図３】車速とエアコンスイッチと冷媒圧力とモータフ
ァン作動の関係を示す図。

【図４】本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の
動作特性の一例を示すタイムチャート。

【符号の説明】

３１ コンプレッサ ３２ コンデン
サ ３５ インバータ ４３ 制御装置 ６２ 外気温センサ ６３ 室温セン
サ ６７ 空気温センサ ２０４ 水温セン
サ ２０５ 圧力センサ ２０７ モータフ
ァン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転数が変更可能なコンプレッサと、 このコンプレッサから圧送される冷媒と外気とを熱交換
   するコンデンサと、 前記コンデンサに外気を送風するモータファンと、 冷媒の過熱度に影響を及ぼす車両周囲の環境変化に応じ
   て前記モータファンの回転数を変更するモータファン制
   御手段と、 前記モータファンの回転数変更タイミングに前記コンプ
   レッサの回転数変更タイミングが同期するように、前記
   コンプレッサを制御するコンプレッサ回転数変更手段と
   を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用空調装置におい
   て、 前記コンプレッサ回転数変更手段は、前記モータファン
   の回転数変化量が大きいほど前記コンプレッサの回転数
   変化量が大きくなるように前記コンプレッサを制御する
   ことを特徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の車両用空調装
   置において、 前記コンプレッサ回転数変更手段は、前記モータファン
   の回転数変化速度が大きいほど前記コンプレッサの回転
   数変化速度が大きくなるように前記コンプレッサを制御
   することを特徴とする車両用空調装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の車両
   用空調装置において、 前記コンプレッサ回転数変更手段は、外気温または車速
   の少なくとも一方の変化速度が大きいほど前記コンプレ
   ッサの回転数が大きくなるように前記コンプレッサを制
   御することを特徴とする車両用空調装置。