JP2009090924A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寒冷時の圧縮機３４へのオイル循環不良を改善する。
【解決手段】エアコンＥＣＵ５０は、仮のＩＶＯを、外気温および圧縮機３４の起動開始からの経過時間に基づき補正して、真のＩＶＯを算出する（Ｓ２８〜Ｓ３１）ものであり、エアコンＥＣＵ５０は、外気温が所定温度以下の場合は、圧縮機３４の起動開始からの経過時間が長くなるに従って、仮のＩＶＯを補正する補正回転数Δｆｒｓの値を大きくするようにしている。
これによれば、外気温が所定温度以下の低温で、オイルが滞留し易い条件のときには、必要能力を満たしていても、圧縮機３４の回転数を高めに補正することとなる。それも、圧縮機３４を起動させてからの時間が経過するに従って高くなるように回転数が補正されることとなる。これにより、冷媒の循環量が多くなってサイクル内に滞り易いオイルが圧縮機３４に循環されることで、寒冷時の圧縮機３４の貧潤滑を防ぐことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用空調装置に関するものであり、電動圧縮機を用いた車両用空調装置に適用して有効である。

下記の特許文献１に示される空調装置においては、圧縮機の回転数が所定の最低回転数より低くなるときには、圧縮機の駆動と停止とを繰り返すことで、圧縮機を低回転で制御するのと同等の効果を得るようにしている。また、本発明の前提となる圧縮機の回転数制御として、下記の特許文献２に示される空調装置がある。
特開平８−１４６３２号公報 特開２００４−３３２７１０号公報

上記の特許文献１にもあるように、通常、冬期などの寒冷時は圧縮機の回転数が低くても必要能力を満たすため、圧縮機の回転数は低く制御される。しかし、寒冷時には、圧縮機、外気熱交換器、冷媒配管などの温度が低下して、冷媒とともにサイクル内を循環しているオイルの粘度が上昇するため、圧縮機、外気熱交換器、冷媒配管などにオイルが溜まり易くなる。

この、サイクル内にオイルが滞って圧縮機にオイルが戻りにくい状態が長く続くと、圧縮機の回転部が貧潤滑となって回転部が磨耗してしまうという問題点がある。本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、寒冷時の圧縮機へのオイル循環不良を改善することのできる車両用空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）の冷媒を圧縮し、冷媒を蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）内で循環させる圧縮機（３４）と、圧縮機（３４）を駆動する電動モータ（９０）と、圧縮機（３４）により循環される冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する車室内熱交換器（８０）と、車室内熱交換器（８０）の空気下流側に設置され、かつ車室内熱交換器（８０）を通過した空気の温度を検出する蒸発器後温度センサ（６４）を少なくとも有し、車両の運転状態を検出する種々のセンサ（６１〜６６）と、車両の乗員により設定された指令（５１）とセンサ（６１〜６６）からの情報とから、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出して、目標吹出温度（ＴＡＯ）となるように電動モータ（９０）の作動を制御するエアコンＥＣＵ（５０）とを有する車両用空調装置において、
エアコンＥＣＵ（５０）が圧縮機（３４）を連続して駆動することが必要であると判断するとき、エアコンＥＣＵ（５０）は、種々のセンサ（６１〜６６）からのセンサ信号に基づいて仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を算出し（Ｓ２４〜Ｓ２７）、さらに、エアコンＥＣＵ（５０）は、仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を、外気温および圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に基づき補正して、真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）を算出する（Ｓ２８〜Ｓ３１）ものであり、エアコンＥＣＵ（５０）は、外気温が所定温度以下の場合は、圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間が長くなるに従って、仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を補正する補正回転数（Δｆｒｓ）の値を大きくすることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、外気温が所定温度以下の低温で、オイルが滞留し易い条件のときには、必要能力を満たしていても、圧縮機（３４）の回転数を高めに補正することとなる。それも、圧縮機（３４）を起動させてからの時間が経過するに従って高くなるように回転数が補正されることとなる。これにより、冷媒の循環量が多くなってサイクル内に滞り易いオイルが圧縮機（３４）に循環されることで、寒冷時の圧縮機（３４）の貧潤滑を防ぐことができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１記載の車両用空調装置において、補正回転数（Δｆｒｓ）を、所定値以下に制限していることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、圧縮機（３４）の目標回転数（ＩＶＯ）の補正回転数（Δｆｒｓ）が大きいと、車室内熱交換器（８０）の能力の変動も大きくなって乗員に不快感を与えかねないこととなる。このため、オイル循環を目的とした補正量は、必要回転数までの所定値以下に制限するものである。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用空調装置において、エアコンＥＣＵ（５０）は、仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を、外気温および圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に加えて車速に応じても補正（Ｓ２９）して、真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）を算出する（Ｓ２８〜Ｓ３１）ものであり、エアコンＥＣＵ（５０）は、車速が速くなるほど、仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を補正する補正回転数（Δｆｒｓ）の値を大きくすることを特徴としている。

この請求項３に記載の発明によれば、低外気温環境においては、車速が速くなるほど圧縮機（３４）や外気熱交換器（３３）の温度が低下するため、さらにオイルの粘度が上昇してオイルの滞留が起こり易くなる。このため、車速に応じて圧縮機（３４）の回転数を高めに補正する（Ｓ２９）ことにより、寒冷時の圧縮機（３４）の貧潤滑をより確実に防ぐことができる。

また、請求項４に記載の発明では、蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）の冷媒を圧縮し、冷媒を蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）内で循環させる圧縮機（３４）と、圧縮機（３４）を駆動する電動モータ（９０）と、圧縮機（３４）により循環される冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する車室内熱交換器（８０）と、車室内熱交換器（８０）の空気下流側に設置され、かつ車室内熱交換器（８０）を通過した空気の温度を検出する蒸発器後温度センサ（６４）を少なくとも有し、車両の運転状態を検出する種々のセンサ（６１〜６６）と、車両の乗員により設定された指令（５１）と記センサ（６１〜６６）からの情報とから、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出して、目標吹出温度（ＴＡＯ）となるように電動モータ（９０）の作動を制御するエアコンＥＣＵ（５０）とを有する車両用空調装置において、
エアコンＥＣＵ（５０）が圧縮機（３４）を連続して駆動することが必要であると判断するとき、エアコンＥＣＵ（５０）は、種々のセンサ（６１〜６６）からのセンサ信号に基づいて仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を算出し（Ｓ２４〜Ｓ２７）、さらに、エアコンＥＣＵ（５０）は、圧縮機（３４）の最低回転数（Ｙ）を、外気温および圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に基づき補正して算出する（Ｓ２８、Ｓ３２）ものであり、エアコンＥＣＵ（５０）は、外気温が所定温度以下の場合は、圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間が長くなるに従って、最低回転数（Ｙ）を高く補正し（Ｓ２８、Ｓ３２）、さらに、エアコンＥＣＵ（５０）は、仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）と最低回転数（Ｙ）とを比較して、高いほうの回転数を真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）とする（Ｓ３３）ことを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、外気温が所定温度以下の低温で、オイルが滞留し易い条件のときには、圧縮機（３４）の最低回転数（Ｙ）を高めに補正することとなる。それも、圧縮機（３４）を起動させてからの時間が経過するに従って高くなるように最低回転数（Ｙ）が補正されることとなる。これにより、冷媒の循環量が多くなってサイクル内に滞り易いオイルが圧縮機（３４）に循環させることで、寒冷時の圧縮機（３４）の貧潤滑を防ぐことができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項４記載の車両用空調装置において、最低回転数（Ｙ）を、所定値以下に制限していることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、圧縮機（３４）の最低回転数（Ｙ）を高くしすぎて、高い方の回転数としてその高い最低回転数（Ｙ）を真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）とした場合、車室内熱交換器（８０）の能力の変動も大きくなって乗員に不快感を与えかねないこととなる。このため、オイル循環を目的とした最低回転数（Ｙ）の補正は、必要回転数までの所定値以下に制限するものである。

また、請求項６に記載の発明では、請求項４または５に記載の車両用空調装置において、エアコンＥＣＵ（５０）は、最低回転数（Ｙ）を、外気温および圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に加えて車速に応じても補正（Ｓ２９）して、真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）を算出する（Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３２、Ｓ３３）ものであり、エアコンＥＣＵ（５０）は、車速が速くなるほど、最低回転数（Ｙ）を高くすることを特徴としている。

この請求項６に記載の発明によれば、低外気温環境においては、車速が速くなるほど圧縮機（３４）や外気熱交換器（３３）の温度が低下するため、さらにオイルの粘度が上昇してオイルの滞留が起こり易くなる。このため、車速に応じて圧縮機（３４）の最低回転数（Ｙ）を高めに補正する（Ｓ２９）ことにより、寒冷時の圧縮機（３４）の貧潤滑をより確実に防ぐことができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
本実施形態は、ハイブリッド自動車などの電動圧縮機を用いた車両用空調装置に、本発明を適用したものである。以下、本発明の第１実施形態について、図１〜４を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態における車両用空調装置1の全体構成を示す模式図である。車室内に向けて送る空気の空気通路としての空調ケース２は、車室内に配設されている。そして、この空調ケース２の空気上流側一端には、内外気切換手段３と送風機４とからなる送風機ユニットが設けられている。

内外気切換手段３は、車室内と連通して車室内の空気（内気）を導入する内気導入口５と、車室外と連通して車室外の空気（外気）を導入する外気導入口６とを備えている。また、内外気切換手段３は、内気導入口５と外気導入口６とを選択的に開閉する内外気開閉手段７、具体的には内外気切換ドア７を有している。また、この内外気切換ドア７は、内外気駆動手段としての図示しないサーボモータに連結されており、このサ−ボモ−タの駆動によって内外気切換ドア７が作動する。

内外気切換手段３の図中下方側には、送風機４が配設されている。この送風機４は、具体的にはファンケース８と、このファンケース８内に回転自在に設けられたファン９と、このファン９を回転駆動するブロワモータ１０とからなっている。そして、ファン９が回転されると、その回転速度に応じて、空調ケース２を介して車室内へ送風される空気の風量が調節される。

空調ケース２の空気下流側端部には、空調ケース２内を通過してきた空気を、車室内の各部に向けて吹き出す各吹出口が形成されている。これらの吹出口は、車室内前部の中央より、乗員の上半身に向けて主に冷風を吹き出すセンタフェイス吹出口１３、車室内前部の左右両脇より、乗員の上半身あるいは側面窓ガラスに向けて主に冷風を吹き出すサイドフェイス吹出口１４、乗員の足元に向けて主に温風を吹き出すフット吹出口１５、および前面窓ガラスの内面に向けて主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口１６からなる。

また、空調ケース２とセンタフェイス吹出口１３とを連通させるセンタフェイスダクト９１の入口部分には、センタフェイスダクト９１を開閉する手段１７、具体的にはセンタフェイスドア１７が設けられている。また、空調ケース２とフット吹出口１５とを連通させるフットダクト９２の入口部分には、フットダクト９２を開閉する手段１８、具体的にはフットドア１８が設けられている。

また、空調ケース２とデフロスタ吹出口１６とを連通させるデフロスタダクト９３の入口部分には、デフロスタダクト９３を開閉する手段１９、具体的にはデフロスタドア１９が設けられている。また、センタフェイス吹出口１３およびサイドフェイス吹出口１４には、乗員の好みに応じて空気の吹出量を手動調節するための手段２０、具体的には手動開閉ドア２０がそれぞれ設けられている。

空調ケース２の上流側には、空調ケース２内を流れる空気を冷却する手段を成す蒸発器（車室内熱交換器）８０と、その空気下流側には、空調ケース２内を流れる空気を加熱する手段を成す室内凝縮器８１とが配設されている。蒸発器８０は、圧縮機３４、外気熱交換器３３、第１減圧器３５ａ、第２減圧器３５ｂ、受液器３６、冷媒の流れ方向を切り換える四方弁３７、およびこれらを接続する冷媒配管３８とともに、車室内の冷房と暖房とを行うヒートポンプ式冷凍サイクル（蒸気圧縮式冷凍サイクル）３１を構成する。

圧縮機３４は、冷媒の吸入、圧縮、吐出を行うもので、電動モータ９０によって駆動される。そして、この圧縮機３４は、電動モータ９０と一体的に密封ケース内に設けられた電動圧縮機となっている。電動モータ９０は、インバータ４２の制御によって回転速度が連続的に可変できるものであり、この電動モータ９０の回転速度の変化により圧縮機３４の冷媒吐出容量が連続的に可変できる。

外気熱交換器３３は、空調ケース２の外部において車室外の空気と冷媒との熱交換を行うものであり、外気ファン４１を備えるとともに、車両の走行によって生じる走行風が当たる位置に設けられている。第１減圧器３５ａは、具体的には冷房用キャピラリーチューブ４３で構成されており、冷媒配管３８の一部に挿入されている。この冷房用キャピラリーチューブ４３は、外気熱交換器３３から蒸発器８０へ流入する冷媒を減圧するものである。

また、冷房用キャピラリーチューブ４３と四方弁３７とを結ぶ冷媒配管３８の途中には、この配管通路を開閉する手段４５、具体的には電磁弁４５が設けられている。この電磁弁４５は、後述する冷房運転時に閉じて、外気熱交換器３３からの高圧冷媒が受液器３６内に導かれるのを防ぐとともに、暖房運転時に開いて、冷媒が冷房用キャピラリーチューブ４３をバイパスするようにする。

第２減圧器３５ｂは、具体的には暖房用キャピラリーチューブ４４で構成されており、冷媒配管３８の一部に挿入されている。この暖房用キャピラリーチューブ４４は、室内凝縮器８１から外気熱交換器３３へ流入する冷媒を減圧するものである。また、暖房用キャピラリーチューブ４４と並列させた冷媒配管３８の途中には、この配管通路を開閉する手段４６、具体的には電磁弁４６が設けられている。

この電磁弁４６は、後述する除霜運転時に開いて、冷媒が暖房用キャピラリーチューブ４４をバイパスするようにするとともに、暖房運転時に閉じて、室内凝縮器８１からの高圧冷媒を暖房用キャピラリーチューブ４４にて減圧させるようにする。電磁弁４６と外気熱交換器３３とを結ぶ冷媒配管３８の途中には、冷房運転時に室内凝縮器８１へ冷媒が流入しないようにするための逆止弁４７が設けられている。また、外気熱交換器３３と四方弁３７とを結ぶ冷媒配管３８の途中には、暖房運転時に四方弁３７に冷媒が流入しないようにするための逆止弁４８が設けられている。

受液器３６は、具体的にはアキュムレータで構成され、冷凍サイクル３１内の余剰冷媒を蓄えるとともに、圧縮機３４に気相冷媒のみを送り、圧縮機３４が液圧縮を行わないようにするためのものである。四方弁３７は、冷媒の流れ方向を切り換えて外気熱交換器３３を蒸発器として機能させたり凝縮器として機能させたりするものであり、下記の冷房運転と暖房運転と除霜運転とで冷媒の流れを切り換える。

まず、冷房運転時は、圧縮機３４から吐出された冷媒が、四方弁３７→外気熱交換器３３→冷房用キャピラリーチューブ４３→蒸発器８０→アキュムレータ３６→圧縮機３４の順で流れる（図中矢印Ｃに示す）。また、暖房運転時は、圧縮機３４から吐出された冷媒が、四方弁３７→室内凝縮器８１→暖房用キャピラリーチューブ４４→外気熱交換器３３→電磁弁４５→アキュムレータ３６→圧縮機３４の順に流れる（図中矢印Ｈに示す）。

また、除霜運転時は、圧縮機３４から吐出された冷媒が、四方弁３７→室内凝縮器８１→電磁弁４６→外気熱交換器３３→冷房用キャピラリーチューブ４３→蒸発器８０→アキュムレータ３６→圧縮機３４の順に流れる（図中矢印Ｆに示す）か、または上記冷房運転時と同様、図中矢印Ｃに示すように流れる。送風機４のブロワモータ１０、四方弁３７、外気ファン４１、インバータ４２、電磁弁４５、４６および各ドアを駆動する図示しないアクチュエータは、制御手段としてのエアコンＥＣＵ５０によって通電制御される。

次に、本実施形態の制御系の構成について、図２を用いて説明する。図２は、図１の車両用空調装置における制御系の構成を示すブロック図である。図２に示すように、エアコンＥＣＵ５０には、車室内前面の計器盤近傍に配設されたコントロールパネル５１に設けられたスイッチ類からのスイッチ信号（吹出モード信号、風量信号、内外気切換モード信号、圧縮機３４の駆動停止指示信号、および温度設定信号）および各センサ類からのセンサ信号が入力される。

ここで、コントロールパネル５１のスイッチとは、圧縮機３４の起動および停止を指令するためのエアコンスイッチ、内外気切換モードの設定を行うための内外気切換スイッチ、車室内の温度を所望の温度に設定するための温度設定スイッチ、車室内への吹き出し風量を調節するための風量設定スイッチ、および吹出口モードの設定を行うための吹出口切換スイッチなどである。

また、各センサとは、車室内の空気温度を検出する内気温センサ６１、車室外の空気温度を検出する外気温センサ６２、車室内に照射される日射量を検出する日射センサ６３、蒸発器８０を通過した直後の空気温度を検出する蒸発器後温度センサ６４、室内凝縮器８１を通過した直後の空気温度を検出する凝縮器後温度センサ６５、および車両の走行速度を検出する車速センサ６６などがある。

そして、エアコンＥＣＵ５０の内部には、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（読込専用記憶装置）およびＲＡＭ（読込書込可能記憶装置）などからなるマイクロコンピュータ５０ｂが設けられ、各センサ６１〜６６からのセンサ信号は、エアコンＥＣＵ５０内の入力回路５０ａによってＡ／Ｄ変換などされた後に、マイクロコンピュータ５０ｂに入力されるように構成されている。

また、マイクロコンピュータ５０ｂから出力された制御信号は、エアコンＥＣＵ５０内の出力回路５０ｃによってＤ／Ａ変換や増幅などがされた後に、内外気切換ドア７、吹出口切換ドア１７〜１９、四方弁３７などを駆動する各種アクチュエータＭ１〜Ｍ３、およびブロワモータ１０を駆動するモータコントローラＭＣなどに駆動信号として出力される。

次に、エアコンＥＣＵ５０の制御処理について述べる。なお、以下に述べる制御フローが記載されたプログラムは、上記ＲＯＭに記憶されている。図３は、図２のエアコンＥＣＵ５０における全体制御プログラムを示すフローチャートである。車両のイグニッションスイッチがＯＮされて、エアコンＥＣＵ５０に電源が供給されると、まずステップＳ１では、各パラメータなどの初期化（イニシャライズ）が行われる。

次に、ステップＳ２およびＳ３では、温度設定スイッチや内気温センサ６１、外気温センサ６２、日射センサ６３、蒸発器後温度センサ６４、凝縮器後温度センサ６５、および車速センサ６６の信号を読み込み、ステップＳ４では、ＲＯＭに記憶された下記の数式１に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

（数式１）
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−ＫＲ×ＴＲ−ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチにて設定した設定温度、ＴＲは内気温センサ６１にて検出した内気温度、ＴＡＭは外気温センサ６２にて検出した外気温度、ＴＳは日射センサ６３にて検出した日射量である。また、Ｋｓｅｔ、ＫＲ、ＫＡＭおよびＫＳはゲインで、Ｃは補正用の定数である。

次に、ステップＳ５では、冷凍サイクル３１を冷房モードで運転するのか暖房モードで運転するのかを決定して、四方弁３７からの冷媒の流れ方向を決定する。次に、ステップＳ６では、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応するブロワ電圧、つまり送風機４のブロワモータ１０への印加電圧を決定する。具体的にブロワ電圧は、目標吹出温度ＴＡＯと所定目標吹出温度ＴＡＯとの偏差の絶対値が大きくなるほど高い値に選定され、目標吹出温度ＴＡＯと所定目標吹出温度ＴＡＯとの偏差の絶対値が小さくなるほど低くい値が選定される。

次に、ステップＳ７では、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吸込口モードを決定する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが高いときには内気循環モードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低いときには外気導入モードが選択される。次に、ステップＳ８では、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吹出口モードを決定する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが高いときにはフットモードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低くなるに伴って、バイレベルモード、更にはフェイスモードの順に選択される。

次に、ステップＳ９では、図４に示すフローチャートに基づいて圧縮機３４の回転数を決定した後、ステップＳ１０では、ステップＳ４〜Ｓ９で算出または決定した各制御状態が得られるように、各アクチュエータやブロワモータ１０を駆動するモータコントローラＭＣなどに対して制御信号を出力する。そして、ステップＳ１１では、所定時間Ｔ（本実施形態では１秒）の経過を判定したらステップＳ２に戻り、このルーチンを繰り返して実行するものである。

次に、図４に示すフローチャートについて説明する。図４は、本発明の第１実施形態における制御機制御プログラムを示すフローチャートである。まずステップＳ２０では、エアコンスイッチがＯＮされているか否か、またはデフロスタスイッチがＯＮされているか否かに基づいて圧縮機３４を稼動させる必要があるか否かを判定する。その判定結果がＮＯで、圧縮機３４を稼動させる必要がない場合にはステップＳ２１へ進み、目標圧縮機回転数ＩＶＯを０ｒｐｍとしてステップＳ１０へ進む。

一方、ステップＳ２０の判定結果がＹＥＳで、圧縮機３４を稼動させる必要があると判定された場合にはステップＳ２２へ進み、圧縮機３４を停止状態から起動させる場合であるか否か、つまり前回の目標圧縮機回転数ＩＶＯ_ｎ−１が０ｒｐｍであるか否かを判定する。その判定結果がＹＥＳで、圧縮機３４を停止状態から起動させる場合、つまり前回の目標圧縮機回転数ＩＶＯ_ｎ−１が０ｒｐｍである場合にはステップＳ２３に進み、空調負荷の大きさを示す目標吹出温度ＴＡＯに基づいて目標圧縮機回転数ＩＶＯnを決定する。

一方、ステップＳ２２の判定結果がNOで、圧縮機３４を停止状態から起動させる場合ではない、つまり前回の目標圧縮機回転数ＩＶＯ_ｎ−１が０ｒｐｍではない場合にはステップＳ２４へ進み、各種センサ６１〜６６のセンサ信号に基づいて目標エバ後温度（目標低圧側情報）ＴＥＯを算出し、この目標エバ後温度ＴＥＯに基づいて目標圧縮機回転数ＩＶＯを算出してゆく。

具体的に目標圧縮機回転数ＩＶＯは、目標エバ後温度ＴＥＯとエバ後温度（実低圧側情報）ＴＥ、つまり蒸発器後温度センサ６４の検出温度との偏差Ｅｎ、およびその偏差Ｅｎの変化率Ｅｄｏｔをパラメータとして、下記数式１および２に基づいて決定する。

（数式２）
Ｅｎ＝ＴＥＯ−ＴＥ （ステップＳ２４）
（数式３）
Ｅｄｏｔ＝Ｅｎ−Ｅ_ｎ−１ （ステップＳ２５）
ここでＥ_ｎ−１は、偏差Ｅｎの前回の値であり、偏差Ｅｎは１秒毎に更新されるため、前回の偏差Ｅ_ｎ−１は偏差Ｅｎに対して１秒前の値となる。

そして、ステップＳ２６では、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数およびルールに基づいて、上記で算出した偏差Ｅｎおよびその変化率Ｅｄｏｔにおける目標増加回転数Δｆ（ｒｐｍ）を算出する。ここで、この目標増加回転数Δｆとは、前回の目標圧縮機回転数ＩＶＯ_ｎ−１、すなわち１秒前の目標圧縮機回転数ＩＶＯ_ｎ−１に対して増減する圧縮機３４の回転数のことである。

次のステップＳ２７では、下記数式４のように、前回の目標圧縮機回転数ＩＶＯ_ｎ−１にステップＳ２６で算出した目標増加回転数Δｆを加えて、仮の目標圧縮機回転数ＩＶＯを算出する。

（数式４）
仮のＩＶＯ＝ＩＶＯ_ｎ−１＋Δｆ （ステップＳ２７）
なお、上記のステップＳ２４は、目標能力決定手段であり、上述したステップＳ２４〜Ｓ２７は、目標回転数決定手段である。

次のステップＳ２８では、外気温センサ６２で検出される外気温に応じて、目標圧縮機回転数ＩＶＯの補正係数Ｃ１を決めている。本実施形態では、外気温が０℃よりも高い場合は補正係数Ｃ１＝０とし、外気温が０℃以下になると補正係数Ｃ１を徐々に大きくし、−５℃以下では補正係数Ｃ１＝１となる特性としている。

次のステップＳ２９では、車速センサ６６で検出される車速に応じて、目標圧縮機回転数ＩＶＯの補正係数Ｃ２を決めている。本実施形態では、車速が０の場合は補正係数Ｃ２＝０．５とし、車速が上がると補正係数Ｃ２を徐々に大きくし、１２０ｋｍ／ｈで補正係数Ｃ２＝１となる特性としている。

次のステップＳ３０では、タイマーで計測される圧縮機３４が起動されてからの経過時間に応じて、目標圧縮機回転数ＩＶＯの補正回転数Δｆｒｓを決めている。本実施形態では、経過時間が５分以内場合は補正回転数Δｆｒｓ＝０とし、経過時間が５分以上になると補正回転数Δｆｒｓを徐々に大きくし、６０分以上では上限の補正回転数Δｆｒｓとなる特性としている。

そしてこの上限の補正回転数Δｆｒｓは、定数の５００ｒｐｍにステップＳ２８で決まった補正係数Ｃ１とステップＳ２９で決まった補正係数Ｃ２とを掛け合わせた値となっている。つまり、外気温と車速と圧縮機起動からの経過時間に応じて目標圧縮機回転数ＩＶＯの補正回転数Δｆｒｓが変わるようになっている。

そして、次のステップＳ３１では、下記数式５のように、ステップＳ２７で算出した仮のＩＶＯに、ステップＳ３０で算出した補正回転数Δｆｒｓを加えて、真の目標圧縮機回転数ＩＶＯを算出する。

（数式５）
ＩＶＯ＝仮のＩＶＯ＋Δｆｒｓ （ステップＳ３１）
なお、上述したステップＳ２８、Ｓ３０、Ｓ３１は、目標回転数補正手段であり、上述したステップＳ２９〜Ｓ３１は、車速補正手段である。

次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。エアコンＥＣＵ５０が圧縮機３４を連続して駆動することが必要であると判断するとき、エアコンＥＣＵ５０は、種々のセンサ６１〜６６からのセンサ信号に基づいて仮のＩＶＯを算出し（Ｓ２４〜Ｓ２７）、さらに、エアコンＥＣＵ５０は、仮のＩＶＯを、外気温および圧縮機３４の起動開始からの経過時間に基づき補正して、真のＩＶＯを算出する（Ｓ２８〜Ｓ３１）ものであり、エアコンＥＣＵ５０は、外気温が所定温度以下の場合は、圧縮機３４の起動開始からの経過時間が長くなるに従って、仮のＩＶＯを補正する補正回転数Δｆｒｓの値を大きくするようにしている。

これによれば、外気温が所定温度以下の低温で、オイルが滞留し易い条件のときには、必要能力を満たしていても、圧縮機３４の回転数を高めに補正することとなる。それも、圧縮機３４を起動させてからの時間が経過するに従って高くなるように回転数が補正されることとなる。これにより、冷媒の循環量が多くなってサイクル内に滞り易いオイルが圧縮機３４に循環されることで、寒冷時の圧縮機３４の貧潤滑を防ぐことができる。

また、補正回転数Δｆｒｓを、所定値以下に制限している。これによれば、圧縮機３４の目標回転数ＩＶＯの補正回転数Δｆｒｓが大きいと、蒸発器８０の能力の変動も大きくなって乗員に不快感を与えかねないこととなる。このため、オイル循環を目的とした補正量は、必要回転数までの所定値以下に制限するものである。

また、エアコンＥＣＵ５０は、仮のＩＶＯを、外気温および圧縮機３４の起動開始からの経過時間に加えて車速に応じても補正（Ｓ２９）して、真のＩＶＯを算出する（Ｓ２８〜Ｓ３１）ものであり、エアコンＥＣＵ５０は、車速が速くなるほど、仮のＩＶＯを補正する補正回転数Δｆｒｓの値を大きくするようにしている。

これによれば、低外気温環境においては、車速が速くなるほど圧縮機３４や外気熱交換器３３の温度が低下するため、さらにオイルの粘度が上昇してオイルの滞留が起こり易くなる。このため、車速に応じて圧縮機３４の回転数を高めに補正する（Ｓ２９）ことにより、寒冷時の圧縮機３４の貧潤滑をより確実に防ぐことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態における制御機制御プログラムを示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図５のフローチャートにおいても、ステップＳ２０からステップＳ２９までは同じであるため、説明を省略する。

ステップＳ３２では、タイマーで計測される圧縮機３４が起動されてからの経過時間に応じて、圧縮機３４の最低回転数Ｙを決めている。本実施形態では、経過時間が５分以内場合は最低回転数Ｙ＝２０００とし、経過時間が５分以上になると最低回転数Ｙを徐々に大きくし、６０分以上では上限の最低回転数Ｙとなる特性としている。

そしてこの上限の最低回転数Ｙは、定数の１０００ｒｐｍにステップＳ２８で決まった補正係数Ｃ１とステップＳ２９で決まった補正係数Ｃ２とを掛け合わせた値を初期値の２０００に加えた値となっている。つまり、外気温と車速と圧縮機起動からの経過時間に応じて最低回転数Ｙが変わるようになっている。

そして、次のステップＳ３２では、下記数式６のように、ステップＳ２７で算出した仮のＩＶＯと、ステップＳ３２で算出した最低回転数Ｙとを比べて、大きい（高い）方を真の目標圧縮機回転数ＩＶＯとしている。

（数式６）
ＩＶＯ＝ＭＡＸ（仮のＩＶＯ、最低回転数Ｙ） （ステップＳ３３）
なお、上述したステップＳ２８、Ｓ２９、Ｓ３２は、最低回転数補正手段であり、上述したステップＳ３３は、目標回転数補正手段である。

次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。本実施形態は、エアコンＥＣＵ５０が圧縮機３４を連続して駆動することが必要であると判断するとき、エアコンＥＣＵ５０は、種々のセンサ６１〜６６からのセンサ信号に基づいて仮のＩＶＯを算出し（Ｓ２４〜Ｓ２７）、さらに、エアコンＥＣＵ５０は、圧縮機３４の最低回転数Ｙを、外気温および圧縮機３４の起動開始からの経過時間に基づき補正して算出する（Ｓ２８、Ｓ３２）ものであり、エアコンＥＣＵ５０は、外気温が所定温度以下の場合は、圧縮機３４の起動開始からの経過時間が長くなるに従って、最低回転数Ｙを高く補正し（Ｓ２８、Ｓ３２）、さらに、エアコンＥＣＵ５０は、仮のＩＶＯと最低回転数Ｙとを比較して、高いほうの回転数を真のＩＶＯとする（Ｓ３３）ようにしている。

これによれば、外気温が所定温度以下の低温で、オイルが滞留し易い条件のときには、圧縮機３４の最低回転数Ｙを高めに補正することとなる。それも、圧縮機３４を起動させてからの時間が経過するに従って高くなるように最低回転数Ｙが補正されることとなる。これにより、冷媒の循環量が多くなってサイクル内に滞り易いオイルが圧縮機３４に循環させることで、寒冷時の圧縮機３４の貧潤滑を防ぐことができる。

また、最低回転数Ｙを、所定値以下に制限している。これによれば、圧縮機３４の最低回転数Ｙを高くしすぎて、高い方の回転数としてその高い最低回転数Ｙを真のＩＶＯとした場合、蒸発器８０の能力の変動も大きくなって乗員に不快感を与えかねないこととなる。このため、オイル循環を目的とした最低回転数Ｙの補正は、必要回転数までの所定値以下に制限するものである。

また、エアコンＥＣＵ５０は、最低回転数Ｙを、外気温および圧縮機３４の起動開始からの経過時間に加えて車速に応じても補正（Ｓ２９）して、真のＩＶＯを算出する（Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３２、Ｓ３３）ものであり、エアコンＥＣＵ５０は、車速が速くなるほど、最低回転数Ｙを高くするようにしている。

これによれば、低外気温環境においては、車速が速くなるほど圧縮機３４や外気熱交換器３３の温度が低下するため、さらにオイルの粘度が上昇してオイルの滞留が起こり易くなる。このため、車速に応じて圧縮機３４の最低回転数Ｙを高めに補正する（Ｓ２９）ことにより、寒冷時の圧縮機３４の貧潤滑をより確実に防ぐことができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、蒸発器後温度センサ６４にて蒸発器８０で発生している実際の冷却能力を検出しているが、例えば、低圧側冷媒圧力、低圧側冷媒温度および冷媒流量のうち少なくとも１つのパラメータから求めても良い。

また、上述の実施形態では、蒸気圧縮式冷凍サイクル３１は蒸発器８０で発生する冷熱を利用するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、凝縮器８１で発生する温熱を利用した暖房装置にも同様の考え方を適用することができる。また、上述の実施形態では、ハイブリッド自動車を前提としたが、本発明はこれに限定されものではない。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。 図１の車両用空調装置における制御系の構成を示すブロック図である。 図２のエアコンＥＣＵ５０における全体制御プログラムを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における制御機制御プログラムを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における制御機制御プログラムを示すフローチャートである。

符号の説明

３１…蒸気圧縮式冷凍サイクル
３４…圧縮機
５０…エアコンＥＣＵ
５１…コントロールパネル（指令）
６１〜６６…センサ
６４…蒸発器後温度センサ
８０…蒸発器（車室内熱交換器）
９０…電動モータ
ＩＶＯ…目標回転数
ＴＡＯ…目標吹出温度
Ｙ…最低回転数
Δｆｒｓ…補正回転数

Claims (6)

1. 蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）の冷媒を圧縮し、前記冷媒を前記蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）内で循環させる圧縮機（３４）と、
   前記圧縮機（３４）を駆動する電動モータ（９０）と、
   前記圧縮機（３４）により循環される冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する車室内熱交換器（８０）と、
   前記車室内熱交換器（８０）の空気下流側に設置され、かつ前記車室内熱交換器（８０）を通過した空気の温度を検出する蒸発器後温度センサ（６４）を少なくとも有し、車両の運転状態を検出する種々のセンサ（６１〜６６）と、
   車両の乗員により設定された指令（５１）と前記センサ（６１〜６６）からの情報とから、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出して、前記目標吹出温度（ＴＡＯ）となるように前記電動モータ（９０）の作動を制御するエアコンＥＣＵ（５０）とを有する車両用空調装置において、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）が前記圧縮機（３４）を連続して駆動することが必要であると判断するとき、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記種々のセンサ（６１〜６６）からのセンサ信号に基づいて仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を算出し（Ｓ２４〜Ｓ２７）、
   さらに、前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を、外気温および前記圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に基づき補正して、真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）を算出する（Ｓ２８〜Ｓ３１）ものであり、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記外気温が所定温度以下の場合は、前記圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間が長くなるに従って、前記仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を補正する補正回転数（Δｆｒｓ）の値を大きくすることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記補正回転数（Δｆｒｓ）を、所定値以下に制限していることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を、外気温および前記圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に加えて車速に応じても補正（Ｓ２９）して、前記真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）を算出する（Ｓ２８〜Ｓ３１）ものであり、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記車速が速くなるほど、前記仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を補正する補正回転数（Δｆｒｓ）の値を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）の冷媒を圧縮し、前記冷媒を前記蒸気圧縮式冷凍サイクル（３１）内で循環させる圧縮機（３４）と、
   前記圧縮機（３４）を駆動する電動モータ（９０）と、
   前記圧縮機（３４）により循環される冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する車室内熱交換器（８０）と、
   前記車室内熱交換器（８０）の空気下流側に設置され、かつ前記車室内熱交換器（８０）を通過した空気の温度を検出する蒸発器後温度センサ（６４）を少なくとも有し、車両の運転状態を検出する種々のセンサ（６１〜６６）と、
   車両の乗員により設定された指令（５１）と前記センサ（６１〜６６）からの情報とから、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出して、前記目標吹出温度（ＴＡＯ）となるように前記電動モータ（９０）の作動を制御するエアコンＥＣＵ（５０）とを有する車両用空調装置において、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）が前記圧縮機（３４）を連続して駆動することが必要であると判断するとき、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記種々のセンサ（６１〜６６）からのセンサ信号に基づいて仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）を算出し（Ｓ２４〜Ｓ２７）、
   さらに、前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記圧縮機（３４）の最低回転数（Ｙ）を、外気温および前記圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に基づき補正して算出する（Ｓ２８、Ｓ３２）ものであり、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記外気温が所定温度以下の場合は、前記圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間が長くなるに従って、前記最低回転数（Ｙ）を高く補正し（Ｓ２８、Ｓ３２）、
   さらに、前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記仮の目標圧縮機回転数（仮のＩＶＯ）と前記最低回転数（Ｙ）とを比較して、高いほうの回転数を真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）とする（Ｓ３３）ことを特徴とする車両用空調装置。
5. 前記最低回転数（Ｙ）を、所定値以下に制限していることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。
6. 前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記最低回転数（Ｙ）を、外気温および前記圧縮機（３４）の起動開始からの経過時間に加えて車速に応じても補正（Ｓ２９）して、前記真の目標圧縮機回転数（真のＩＶＯ）を算出する（Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３２、Ｓ３３）ものであり、
   前記エアコンＥＣＵ（５０）は、前記車速が速くなるほど、前記最低回転数（Ｙ）を高くすることを特徴とする請求項４または５に記載の車両用空調装置。

Images