JP2006507979A - 空調装置のエネルギー管理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は自動車における数台の空調圧縮機を備える空調装置のエネルギー管理方法に関する。本方法は車両における空調圧縮機の起動時、エンジンの始動後又はエンジンのアイドリング、及び加速プロセス後での、自動車のエンジンへの非常に重い負荷及び失速に近い状態を防止する。各々の空調圧縮機は異なった優先順位（Ｓ１）を割り当てられる。例えば、自動車の前方領域の空調圧縮機は最も高い優先順位を与えられ、自動車の後方領域の空調圧縮機は下位の優先順位を与えられる。状態問い合わせ（Ｓ２ａ、ｂ、ｃ）において上記の条件のうちの一つが認識された場合、空調圧縮機は与えられたスイッチオン遅れ時間とともに前記割り当てられた優先順位に対応して、順次に作動する。

Description

本発明は空調装置のエネルギー管理方法に関し、特に複数の空調圧縮機を備える空調装置のエネルギー管理方法に関する。

内燃機関又は電気駆動、及び複数の空調装置を備える乗用車及びトラックにおいては、１台又はそれ以上の空調圧縮機が各々の冷却回路用の冷気を発生するために使用される。空調圧縮機は内燃機関の始動により直ちに作動する。これは空調圧縮機の起動により内燃機関または電気駆動に非常に大きな負荷をもたらし、ほとんど失速しそうにさせる。

特許文献１は特に自動車において、制御装置により行われるエネルギー管理の範囲内で、スイッチング素子により様々な種類の負荷をオン・オフ切替えする方法を開示している。様々な種類の負荷は様々な優先順位をもつが、継続的な運転の間に負荷の優先順位付けの調整は可能であり、前記調整は切替え操作により生じる動作状態を知覚できることを考慮に入れたものである。この従来の方法では、例えば１台又は複数の空調圧縮機が最も優先度の低い負荷として、ブレーキ効果を防ぐために加速段階でスイッチがオフにされる。状態の変化がある場合、個々の負荷は通常の状態にある等級、すなわち通常の走行モードにおいて十分なエネルギーの供給が確保されている場合よりも優先度の低い等級へは伝達できない。切替えは一つの等級の個々の負荷が切替えられるような方法で行われる。また切替えは負荷条件に合わせて連続的に、又は複数の負荷が補正の目的で切替えられねばならない場合には並行して、又は必要なら全ての等級について行われる。

しかしながら、このエネルギー管理は運転中にのみ、個々の負荷の優先順位の動的な調整により行われる。少なくとも１台の以前に作動を停止した負荷が起動又は再起動する場合に、例えば空調圧縮機が起動及び再起動する時のような負荷による起動の結果、特有の問題が発生すること、又はこれらの問題がどのように解決されうるかに対して何の指示もない。

独国特許出願公開第１９９ ６０ ０７９Ａ１号明細書

従って、本発明はエンジン電子技術により可能な限り快適に、空調圧縮機が起動するときに内燃機関又は電気駆動における負荷を大幅に軽減し、失速を防ぎ、そしてその後の調整をするような、空調装置のエネルギー管理方法を発展させることを目的とする。

本目的は請求項１の特徴を有する、空調装置のエネルギー管理方法による本発明に従って達成される。本発明の有利な構成は従属項に規定されている。

空調装置のエネルギー管理のための本発明による方法の結果、内燃機関又は駆動部のアイドリング安定性の更に優れた補正が行われる。エンジン／駆動部は更に安定して作動する。冷媒圧縮機のスイッチをオンにした時の回転速度の変動又はスイッチオン時の激しい振動は最小限に抑えられる。これは顧客の快適性を増大させる。

これと本発明の更なる目的、特徴および利点は図面とともに本発明の好適な例示的実施形態についての次の記述から明らかになる。

空調装置の本発明のエネルギー管理方法は、明確にするために図１Ａ〜１Ｄに分割されている図１に関連して以下に記述される。

空調装置の本発明のエネルギー管理方法では、ステップＳ１で起動後にどの冷媒圧縮機が高い優先順位をもち、どれが下位の優先順位であるかが定義される。例えば車両の前方領域に配置されている空調圧縮機は、ある車両の領域に配置されている空調圧縮機よりも高い優先順位を割り当てられ、それにより起動後に湿気が吸気から最初に取り除かれ、前面ガラスが曇るのを防ぐ。

次に、従属ステップＳ２ａ、Ｓ２ｂ及びＳ２ｃによる２番目のステップＳ２で、車両のエンジンが始動しているか、エンジンがアイドリング状態にあるか、又はエンジン又は車両駆動部が全負荷状態にあって空調圧縮機がすでにスイッチオフされている加速ビットに設定されているかどうかを問い合わせる。

ステップＳ２ａ、Ｓ２ｂ及びＳ２ｃで問い合わせられたこれらの条件のうちの一つが満足される場合、本発明によるエネルギー管理は実行される（ステップＳ４〜Ｓ２０）。ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃで問い合わせられた条件がいずれも満足されない場合、空調装置の従来の調整プロセスが実行される（ステップＳ３）。

ステップ２ａ〜２ｃでの問い合わせに個々に従う調整シーケンスは以下に詳細に説明される。

ステップＳ２ａでエンジンが再始動したことが検知された場合、ステップＳ４で車両の前方領域に配置されている空調圧縮機すなわち最も高い優先度の空調圧縮機が、エンジン始動後出来るだけ早く車両の前方領域が空気を調節し、すなわち吸気から湿気を取り除き前面ガラスの曇りが防止されるように最初に作動する。次に、ステップＳ５で車両の後部に配置されている空調圧縮機すなわち下位の優先順位の空調圧縮機が所定の時間Ｔの後に作動する。所定の時間Ｔはここでは空調圧縮機の設計又は大きさ、又は周囲温度、又は例えばエンジンにとって、空調圧縮機により内燃機関／自動車駆動部に加わる負荷について補正するのに必要な１０〜４８Ｎｍの冷媒圧力によってあらかじめ定義される。この所定の時間Ｔは、例えば約３秒でよい。

しかしながらステップＳ２ａでの結果として、エンジンの再始動が生じなかった場合、そのシーケンスはステップＳ２ｂへ続き、そこでエンジンがアイドリング状態にあるかどうかがチェックされる。

ステップＳ２ｂでエンジンがアイドリング状態にあると検知された場合、空調装置要求信号が存在するかどうかがチェックされる（ステップＳ６）。ステップＳ６において空調装置要求信号が存在する場合、空調圧縮機作動信号Ｋｏｍｐ＿Ｓｔｅｌｌ及び予測される空調圧縮機トルクＭ＿ＫＯＭＰが同時にエンジン制御装置、例えばＣＡＮに出力される（ステップＳ７）。この空調圧縮機トルクＭ＿ＫＯＭＰに対応して、エンジン制御装置はステップＳ８で空調圧縮機トルクＭ＿ＫＯＭＰの関数としての負荷増加信号Ｌを計算し、それを所定の時間Ｔ３後にエンジンへ出力する。ステップＳ８で計算された負荷増加信号Ｌに相当する圧縮機電流は、ステップＳ９でエンジンによるスイッチオン遅れ時間Ｔ１とともに空調圧縮機へ出力される。図２及び図３において、ＫＯＭＰ＿ＥＩＮは圧縮機のスイッチオン信号を示す。

スイッチオン遅れ時間Ｔ１の間に、ステップＳ１０で作動停止スイッチ、例えば空調装置の作動停止用マニュアル・スイッチが動作していたかどうかがチェックされる。Ｓ１０におけるこのチェックの結果として、作動停止スイッチが動作していたことが明らかになった場合は、関連する冷却回路の全ての空調圧縮機はスイッチがオフにされる。その結果、システムはステップＳ２ａに戻る。Ｓ１０での結果、作動停止スイッチが動作していなかった場合、下位の優先順位の空調圧縮機が存在するかどうかがチェックされる。もし存在する場合にはシステムは時間遅れＴとともにステップＳ７に戻る。もし存在しない場合、システムはＳ２ａに戻る。

次に、所定の時間Ｔが過ぎた後、調整プロセスはステップＳ６〜Ｓ１０に従って次の下位優先順位の空調圧縮機について行われる。

空調圧縮機がスイッチをオフにされる場合、異なった優先順位の間に差をつける必要はなく、代わりに全ての空調圧縮機は同時に、すなわち経時的補正なしに、及び所定の時間Ｔに従うことなく、スイッチをオフにできることに注意すべきである。

空調圧縮機のスイッチオン及びスイッチオフにおける例示的信号特性を図２及び３に示す。

しかしながらステップＳ２ｂでの結果として、エンジンがアイドリング状態にない場合、そのシーケンスはステップＳ２ｃにとどまる。ステップＳ２ｃでは加速ビットがＣＡＮバスに設定されているかどうかがチェックされる。加速ビットの設定は外部温度の関数としての空調圧縮機の出力の減少に等しい。すなわち空調圧縮機の出力は所定の時間Ｔ４の間、最大限に減少する。

図４ａ及び図４ｂによる図４は、外部温度がしきい値ｔＡ^＊ｔｈより上又は下にあるか否かによって、加速ビットが少なくとも時間Ｔ４及びＴ４^＊の間存在する場合に、空調圧縮機の出力を減少させる係数の特性を示す。例えば、Ｔ４はしきい値ｔＡ^＊ｔｈを超える外部温度、例えば２５℃の場合に８秒であってもよく、一方Ｔ４^＊はしきい値ｔＡ^＊ｔｈより低い場合に５秒であってもよい。加速ビットが時間Ｔ４又はＴ４^＊の終了前にリセットされた場合、空調圧縮機の増速はどちらの外部温度ｔＡ^＊が存在するかによって図４ａ及び図４ｂによる図４に示す勾配で直ちに行われる。出力が再度遮断されるか又は減少する前に、空調圧縮機は少なくともＴ４よりも大幅に長い時間Ｔ５の間スイッチをオンにされていなければならない。Ｔ５は例えば２０秒であってもよい。

ステップＳ２ｃの後、ステップＳ１４で外部温度ｔＡ^＊は決定され、そのシーケンスはステップＳ１５へ続く。ステップＳ１５で外部温度ｔＡ^＊が所定のしきい値ｔＡ^＊ｔｈを超えているかどうかが判定される。それがしきい値ｔＡ^＊ｔｈを超えている場合、ステップＳ１６で空調圧縮機は図４ａに示すように時間Ｔ４の間スイッチをオフにされ、さもなければ時間Ｔ４^＊の間スイッチをオフにされる（ステップＳ１７）。時間Ｔ４又はＴ４^＊の間、ステップＳ１６ａ又はＳ１７ａで加速ビットが依然として設定されているかどうか判断するために監視が行われる。加速ビットがステップＳ１６ａ又はＳ１７ａでもはや設定されていない場合、空調圧縮機はステップＳ１８で図４ａ又は図４ｂから決められた勾配で直ちに増速される。加速ビットがステップＳ１６ａ又はＳ１７ａで依然として設定されている場合、作動停止はステップＳ１９又はＳ２０で時間Ｔ４又はＴ４^＊の後に終了し、空調圧縮機は図４ａ及び図４ｂに示す勾配で再度出力上昇する。

ステップＳ２ｃ、Ｓ１４〜Ｓ２０は次の下位優先順位の空調圧縮機について繰り返される。

ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃは変更されたシーケンスで、又は同時に、本発明の基本的考えから逸脱しないで実行されることができるということに注意すべきである。

このように、自動車の空調装置のエネルギー管理方法のための本発明の方法によって、複数の空調圧縮機の同時スイッチオンによるスイッチオン時の激しい振動又は自動車のエンジンの失速に近い状態を避けることができる。

要約すると、本発明は自動車における空調装置、特に複数の空調圧縮機を備える空調装置のエネルギー管理方法を開示するものである。本発明に従った方法は自動車のエンジンへの非常に重い負荷を防止し、空調圧縮機が起動するときに、エンジンの全負荷状態での加速プロセスの後と同じく、自動車のエンジンの始動の間や、自動車のエンジンのアイドリングの後で現在起きているようにエンジンがほとんど失速しそうになるのを防止する。このため、各々の空調圧縮機は異なった優先順位を割り当てられている。例えば、最も高い優先順位はとりわけ空気から湿気を取り除くことにより前面ガラスの曇りを防止するように意図された、車両の前方領域のための空調圧縮機に割り当てられ、下位の優先順位は車両の後方領域のための空調圧縮機に割り当てられる。上記に規定された状況の一つが状況問い合わせの間に検知された場合、空調圧縮機は要求信号に対応してこの割り当てられた優先順位に従い所定のスイッチオン遅れ時間により遅れを与えられながら、各々連続的にスイッチをオンにされる。その一方、作動停止は同時に行われることができる。

空調装置のエネルギー管理のための本発明による方法のフロ−チャートを示す。 空調装置のエネルギー管理のための本発明による方法のフロ−チャートを示す。 空調装置のエネルギー管理のための本発明による方法のフロ−チャートを示す。 空調装置のエネルギー管理のための本発明による方法のフロ−チャートを示す。 空調圧縮機のスイッチオンにおける例示的信号特性を示す。 空調圧縮機のスイッチオフにおける例示的信号特性を示す。 空調圧縮機の出力を減少させる係数の例示的特性を示す。 空調圧縮機の出力を減少させる係数の例示的特性を示す。

Claims (9)

1. 自動車における空調装置、特に複数の空調圧縮機を備える空調装置のエネルギー管理方法であって、
   （ステップＳ１）少なくとも１組の空調装置の、少なくとも２台の空調圧縮機の各々への優先順位の割り当てのステップ、
   （ステップＳ２ａ）前記自動車のエンジンが新たに始動しているかどうかの問い合わせのステップ、
   （ステップＳ２ｂ）前記エンジンがアイドリング状態にあるかどうかの問い合わせのステップ、及び（ステップＳ２ｃ）前記エンジン又は駆動部が全負荷状態にあり、それゆえ前記空調圧縮機のスイッチをオフにしている加速ビットが設定されているかどうかの問い合わせのステップ、
   （ステップＳ３）ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃでの全ての問い合わせが否定的な応答を受けた場合、前記空調装置の従来の調整プロセスの実行のステップ、および
   （ステップＳ４〜Ｓ２０）前記ステップＳ２ａ〜２ｃでの問い合わせのうちの一つが肯定的な応答を受けた場合、ステップＳ１で割り当てられた前記優先順位のシーケンスにおける前記空調圧縮機の作動は、個別の空調圧縮機の各々の作動に伴い時間（Ｔ）で時間差をつけながら実行されるステップを有することを特徴とするエネルギー管理方法。
2. それぞれの前記所定時間（Ｔ）が前記空調圧縮機の設計、大きさ、周囲温度及び／又は冷媒圧力によることを特徴とする請求項１に記載の自動車における空調装置のエネルギー管理方法。
3. 前記所定時間（Ｔ）が約３秒間であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車における空調装置のエネルギー管理方法。
4. ステップＳ１での前記優先順位の割り当てが、車両の前方領域に配置されている空調圧縮機が車両の後部領域に配置されている空調圧縮機よりも高い優先順位を割り当てられるような方法で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車における空調装置のエネルギー管理方法。
5. （ステップＳ６）ステップＳ２ｂで前記エンジンがアイドリング状態にあることが検知された場合、空調装置要求信号が存在するかどうかがチェックされ、
   （ステップＳ７）ステップＳ６で前記空調装置要求信号が存在する場合、空調圧縮機作動信号（Ｋｏｍｐ＿Ｓｔｅｌｌ）及び予測される空調圧縮機トルク（Ｍ＿ＫＯＭＰ）がエンジン制御装置へ同時に出力され、
   （ステップＳ８）前記エンジン制御装置が前記空調圧縮機トルク（Ｍ＿ＫＯＭＰ）の関数としての負荷増加信号（Ｌ）を計算し、それを所定の時間（Ｔ３）後に前記エンジンへ出力し、
   （ステップＳ９）前記負荷増加信号（Ｌ）に相当する圧縮機電流がスイッチオン遅れ時間（Ｔ１）とともに、前記エンジンにより前記空調圧縮機へ出力され、
   ここで、ステップＳ６〜Ｓ９が最も優先順位の高い空調圧縮機について最初に行われ、それから所定の時間Ｔの後に次の下位優先順位の空調圧縮機について行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車における空調装置のエネルギー管理方法。
6. （ステップＳ１０）前記スイッチオン遅れ時間（Ｔ１）の間、前記空調装置の作動停止のための作動停止スイッチが動作しているかどうかがチェックされ、
   （ステップＳ１１）ステップＳ１０での結果として、前記作動停止スイッチの動作が明らかになった場合、関連する冷却回路の全ての前記空調圧縮機はスイッチをオフにされ、前記システムはステップＳ２ａに戻り、さもなければ、次の下位優先順位の空調圧縮機が存在する場合、前記シーケンスはステップＳ７に戻り、それ以外なら、ステップＳ２ａに戻ることを特徴とする請求項５に記載の自動車用空調装置のエネルギー管理方法。
7. （ステップＳ１６、Ｓ１７）ステップＳ２ｃで前記加速ビットが設定されていると判断された場合、前記空調圧縮機は所定の時間（Ｔ４、Ｔ４^＊）の間にわたりスイッチをオフにされ、
   （ステップＳ１６ａ、Ｓ１７ａ）前記加速ビットが依然として設定されているかどうか判断するために監視が行われ、
   （ステップＳ１８）前記加速ビットがステップＳ１６ａ又はＳ１７ａでもはや設定されていない場合、前記空調圧縮機は直ちに所定の勾配で増速し、
   （ステップＳ１９、Ｓ２０）前記加速ビットが依然としてＳ１６ａ又はＳ１７ａで設定されている場合、前記空調圧縮機の所定時間の作動停止は終了し、前記空調圧縮機は所定の勾配で再び出力上昇し、
   ここで、前記ステップＳ１６〜Ｓ２０は次の下位優先順位の前記空調圧縮機について繰り返されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車用空調装置のエネルギー管理方法。
8. （ステップＳ１４、Ｓ１５）前記外部温度（ｔＡ^＊）がステップＳ１６の前に決定され、前記決定された外部温度（ｔＡ^＊）が所定のしきい値（ｔＡ^＊ｔｈ）を超えているかどうかが判定され、
   （ステップＳ１６、Ｓ１７）前記所定の時間（Ｔ４、Ｔ４^＊）が、前記外部温度（ｔＡ^＊）が前記しきい値（ｔＡ^＊ｔｈ）より上か、又は下かの関数として選択され、
   （ステップＳ１８、Ｓ１９、Ｓ２０）前記空調圧縮機の増速又は出力上昇の間の前記勾配がステップＳ１５での決定の結果によることを特徴とする請求項７に記載の自動車用空調装置のエネルギー管理方法。
9. ステップＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃが異なったシーケンスで、又は同時に行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の自動車用空調装置のエネルギー管理方法。

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