JP2009510309A - 実トルクと計算されたトルクの偏差を検出する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両用空調システムの冷媒圧縮機（１）によって吸収されるトルクを監視する方法であって、冷媒圧縮機（１）によって吸収されるトルクを計算する一方で計算されたトルクが冷媒圧縮機（１）の実トルクにほぼ等しいかどうかを監視し、計算されたトルクが冷媒圧縮機（１）の実トルクにほぼ等しくない場合には、車両のエンジン（６）及び／又はトランスミッション（８）の作動を変更する方法に関する。これにより、車両のトランスミッションを保護できる。

Description

本発明は、車両の空調システムの冷媒圧縮機によって吸収されるトルクを監視するための方法であって、冷媒圧縮機によって吸収されるトルクが計算される方法に関する。

従来技術では、車両の空調システムを作動させる場合には、自動車のエンジン出力を増大させる必要があることが知られている（例えば特許文献１、特許文献２又は特許文献３を参照のこと）。空調システムの冷媒圧縮機によって必要とされるトルクは、車両のエンジンによってもたらされる必要がある。特許文献４からは、冷媒圧縮機によって吸収されるトルクが変化する場合には、エンジンのアイドル回転速度を適応させることが知られている。

特許文献５からは、例えば空調システムの負荷がかかることによってエンジンに必要なトルクの増大を予測することが知られている。これにより、エンジン制御装置が、必要とされるトルクをエンジンがもたらすようにエンジンの動作モードを変更することが可能となる。しかしながら、空調システムの冷媒圧縮機用にエンジンによってもたらされるトルクが、何らかの理由で冷媒圧縮機によって吸収されない場合には、エンジンに、過度に高いトルクを生成させることになる。これは、エンジン回転速度が不必要に高くなること及び／又は増大したトルクを車両のトランスミッションによって吸収する必要があることを意味する。これは、トランスミッションの摩耗の増大をもたらす。

独国特許出願公開第１０３ １６ １００Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０３ ００ ５７１Ａ１号明細書 独国特許出願公開第３６ ０９ ３３７Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２ ２６ ３４６Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０１ １５ ０４５Ａ１号明細書

それゆえ、本発明の目的は、冷媒圧縮機の計算されたトルクからの冷媒圧縮機の実トルクの偏差を検出できる方法を提供することにある。

上述の目的は、車両の空調システムの冷媒圧縮機によって吸収されるトルクを監視するための方法であって、冷媒圧縮機のトルクを計算し、計算されたトルクが冷媒圧縮機の実トルクとほぼ等しいかどうかを監視し、計算されたトルクが冷媒圧縮機の実トルクとほぼ等しくない場合には、車両のエンジン及び／又はトランスミッションの作動状況を変更するか又は適応させる方法によって本発明により達成される。ここで、計算されたトルクは、継続的に（ongoingで）計算されたトルクであり、それは、非常に小さな遅延を伴いエンジン制御ユニットへ出力される。

前記方法を使用すると、エンジンによって冷媒圧縮機にもたらされるトルクが吸収され得ない又はトランスミッションに過度に負荷をかける場合、それを早期に検出することが可能である。計算されたトルクからの実トルクの状態、特に例えば予め設定可能な値を超えるかなりの偏差が検出される状態の場合、エンジン及びトランスミッションは、過剰なトルクが生成されないように又は前記トルクを補償できるように、エンジン制御装置及び／又は場合によりトランスミッション制御装置によって制御され得る。このように、車両のトランスミッションを保護できる。過剰なトルクの適時検出によってエンジンのアイドル調整、車両の消耗、シフトプロセス及び走行力学に関して最適化することがさらに可能である。

例えば測定によって冷媒圧縮機の実トルクを決定することが基本的に考えられる。しかしながら、本発明によれば、空調システム又は空調システムの構成部品の動作状態に基づいて、実トルクの計算されたトルクからの偏差が検出されると好ましい。ここで、吸収された実トルクの正確な値を決定する必要はない。計算されたトルクが冷媒圧縮機によって吸収され得ないことを示す動作状態がある。例えば、吸気圧力限度が冷媒圧縮機において発生する場合に、もたらされたトルクを吸収することができない。これは、特に質量流調整された冷媒圧縮機において起こり得る。冷媒の充填量が過度に低い場合又は冷却回路に漏れが発生した場合、及び冷媒圧縮機に機械の故障が発生した場合は、特に冷媒圧縮機のクランク室において、液体冷媒の場合にも、冷媒圧縮機によってトルクが全く吸収されないか又は吸収されるトルクはごくわずかである。

それゆえ、特に好ましいのは、１つ以上の、空調システム、特に冷媒圧縮機の構成部品の動作を表す変数を測定し、これらの変数から、実トルクが計算されたトルクからずれている、特に計算されたトルクよりも低いトルクが吸収されるという動作状態を決定する場合である。

一変形方法では、冷媒圧縮機及び外部温度の起動電流の変数を測定し、これらの変数から、実トルクが計算されたトルクとは異なる動作状態が存在するかどうかを決定する方法を提供できる。

ここで、起動処理又は運転モードが存在するかどうかをさらに測定する。次に、起動処理の場合には、エンジンが予め定められた回転速度限界値を超えるならば、エンジン及び／又はトランスミッションの作動を、予め定められた低減されたトルクが予め定められた期間生成されるように変更することが好ましい。

別の変形方法では、起動処理の場合には、予め定められた外部温度に到達せずかつ予め定められた起動電流を超える場合に、エンジン及び／又はトランスミッションの作動を、或る又は前記予め定められた低減されたトルクが生成されるように変更する一方で、予め定められた外部温度に到達せずかつ予め定められた起動電流に到達しない場合に、エンジン及び／又はトランスミッションの作動を変わらないままにする方法を提供できる。ここで、例えば予め定められた外部温度として２０℃に予め設定することが可能である。この手法を用いて、「吸気圧力限度」の動作状態を検出することが可能である。

例えば、予め定められた外部温度に到達する又はそれを超え、かつコンプレッサ温度が予め定められた外部温度に等しい又はそれを超える場合に、実トルクが計算されたトルクよりも低い動作状態が検出される一方で、コンプレッサ温度が予め定められた外部温度よりも低下する場合には、エンジン及び／又はトランスミッションの作動は変わらないままである。このように、例えば「冷媒圧縮機の起動処理」及び「液体冷媒」の動作状態を検出することが可能である。起動処理が存在すると、エンジンによって冷媒圧縮機にもたらされたトルクは、ほぼ蒸発器の公称温度（例えばＴ_ｖｎｏｍ±２Ｋ）に到達するまで補償する必要がある。

本発明による方法の別の実施形態では、運転モードにおいて、予め定められた外部温度に到達せずかつ予め定められた起動電流を超えると、実トルクが計算されたトルクよりも低い動作状態を検出し、次に予め定められた因数だけ低減されたトルクを生成する方法を提供できる。前記パラメータの組み合わせは、冷媒圧縮機の欠陥又は例えば漏れに起因する過度に低い冷媒量を示す。

計算されたトルクを、好ましくは、冷媒圧縮機の駆動軸の回転速度、起動電流及び圧力レベルの変数の１つ以上から決定する。（理論上の）トルクを特に前記変数から継続的に計算する。通常モードでは、すなわち上述の動作状態が１つも存在しない場合には、（理論上の）トルクの継続的な計算は、冷媒圧縮機によって必要とされるトルクをタイムリーにエンジンがもたらすことができるという、利点を有する。それゆえ、エンジン制御装置は、リアルタイムで冷媒圧縮機の負荷シフトを考慮できる。それゆえ、車両の急激な動きであると分かるトルクの急上昇（ｊｕｍｐ）は、除外することができる。

特に好ましい一変形方法では、実トルクの計算されたトルクからの偏差が検出される場合に、トルク情報の項目、特に計算されたトルクよりも低いトルクを、エンジン制御装置及び／又は場合によりトランスミッション制御装置に送信する方法を提供できる。例えば、上記で特定された動作状態の１つが、対応するパラメータの組み合わせによって確認される場合、より低いトルク値をエンジン制御装置及び／又は場合によりトランスミッション制御装置に予め設定することが可能である。冷媒圧縮機が、例えば、通常動作における１５Ｎｍのトルクを要求すると、通常モードから逸脱した前記動作状態の１つが検出される場合に、例えば０Ｎｍ又は１Ｎｍの補償されたトルクがエンジン制御装置及び／又は場合によりトランスミッション制御装置に送信され、それに応じて前記エンジン制御装置及び／又はトランスミッション制御装置がエンジン及び／又はトランスミッションを制御することが可能となる。

本発明のさらなる特徴及び利点は、以下、本発明にとって本質的な詳細を示す図面に基づく本発明の例示的実施形態の説明及び特許請求の範囲から明らかになり得る。個々に又は任意の所望の組み合わせによる本発明の変形例において、それぞれの特徴が実現される。

以下の説明において、例示的実施形態を概略的に示し、説明する。

図１に示す空調システムは、冷媒圧縮機１と、２つの熱交換器２、３と、膨張要素、特に膨張弁４と、前記部品を接続する管路とを備える。冷媒圧縮機１は、第１の熱交換器、特に冷媒が蒸発されて熱が吸収される蒸発器３から前記冷媒を吸い込み、かつ高い圧力に前記冷媒を圧縮する作業を有するので、第２の熱交換器２、特に液化装置又はガスクーラにおいて、高い温度レベルで熱を再び放散することができる。次に冷媒は、膨張要素、特に膨張弁４において、蒸発器３の圧力レベルまで下げられる。

冷媒圧縮機１は、空調システム制御装置５により起動電流Ｉで作動される。冷媒圧縮機１の駆動軸が、自動車のエンジン６によって駆動される。冷媒圧縮機１を、例えばベルトドライブ７によってエンジン６に結合できる。エンジン６をまた、車両のトランスミッション８に接続できる。エンジン６をエンジン制御装置９によって制御し、トランスミッション８をトランスミッション制御装置１０によって制御する。参照符号１１は、センサ信号を空調システム制御装置５、エンジン制御装置９及びトランスミッション制御装置１０に送信するセンサを示す。センサ１１は、例えば起動電流Ｉ、外部温度Ｔａ、蒸発器温度Ｔｖなどの変動を測定できる。制御装置５、９、１０は、両矢印１２、１３、１４で示すように、互いにデータ交換ができる構成である。センサ信号及び制御装置５、９、１０において決定された値に基づいて、冷媒圧縮機１によって実際に吸収されたトルクが、現在の計算されたトルクよりも低いことを示す動作状態を確認することが可能である。計算されたトルクは、例えば空調システム制御装置５において決定できる。空調システム制御装置５はその後直ぐにトルク情報の項目をエンジン制御装置９及び場合によりトランスミッション制御装置１０に送信できるので、前記エンジン制御装置９及びトランスミッション制御装置１０は、低減されたトルク要求に応じてエンジン６及び場合によりトランスミッション８を作動する。しかしながら、例外的な動作状態のためにより低いトルク要求が存在するかどうか、エンジン制御装置９及び場合によりトランスミッション制御装置１０が直接検出することも考えられる。

本発明による方法を以下、図２に基づいてより詳細に説明する。クエリーステップ２０において、冷媒圧縮機の起動処理が存在することが検出される場合には、次にクエリーステップ２１において、蒸発器温度が低下しているかいないかどうかの問い合わせを行う。前記クエリーが「イエス」と答える場合、ブロック２２において、トルクの補償が行われる、すなわちエンジンから、より低いトルクが要求される。そうでなければ、補償は行われない。ステップ２３では、吸気圧力限度が存在するかどうかの問い合わせを行う。イエスであれば、ブロック２２によりトルクの補償が再び行われる。監視ステップ２４では、冷媒圧縮機が故障したか又は冷媒の充填量が過度に低くないか、問い合わせを行う。答えがイエスであれば、ブロック２２においてトルクの補償が再び行われる。ステップ２５では、例えばケーブル破損などの障害があるかないかどうかの問い合わせを行う。イエスであれば、ブロック２２において補償が行われる、すなわち冷媒圧縮機１は作動されず（０Ｎｍ）、ノーであれば、ブロック２６に示すように補償が行われない。

ステップ２０、２３、２４及び２５を同時に行うことも又は連続的に行うこともできる。これは、監視ステップ２０におけるクエリーの答えが「ノー」である場合には、矢印２７に従って監視ステップ２３へ進むことを意味する。監視ステップ２３におけるクエリーの答えが「ノー」である場合には、矢印２８に従って監視ステップ２４へ進む。前記クエリーがまた否定である場合には、矢印２９に従って監視ステップ２５へ進む。

概して言えば、冷媒圧縮機１によって吸収されるトルクを計算し、車両の空調システムの冷媒圧縮機１によって吸収されるトルクを監視するための本発明の方法において、計算されたトルクが冷媒圧縮機１の実トルクと等しいかどうかを監視し、かつ計算されたトルクが冷媒圧縮機１の実トルクと等しくない場合には、車両のエンジン６及び／又はトランスミッション８の作動を変更する。ここで、実トルクの計算されたトルクからの偏差を、空調システム又は空調システムの構成部品の動作状態に基づいて検出する。空調システムの構成部品、特に冷媒圧縮機１の動作を表す変数を測定し、これらの変数から、実トルクが計算されたトルクからずれている、特に計算されたトルクよりも低いトルクが吸収されるという動作状態を決定する。

特に冷媒圧縮機１の起動電流Ｉ及び外部温度Ｔａの変数を測定し、これらの変数から、実トルクが計算されたトルクとは異なる動作状態が存在するかどうかを決定する。起動処理又は運転モードが存在するかどうかをさらに測定する。起動処理の場合には、エンジンが予め定められた回転速度限界値、例えば１５００回転／分を超えるならば、エンジン及び／又はトランスミッションの作動が、予め定められた低減されたトルク、例えば１Ｎｍを、予め定められた期間、例えば３０秒間生成するように変更される。

次に、すなわち予め定められた期間の後、予め定められた外部温度Ｔａに到達せずかつ予め定められた起動電流Ｉを超えている場合には、エンジン及び／又はトランスミッションの作動を、或る又は前記予め定められた低減されたトルクが生成されるように変更する一方で、予め定められた外部温度Ｔａに到達せずかつ予め定められた起動電流Ｉに到達しない場合には、エンジン及び／又はトランスミッションの作動は変わらないままにする。或る又は前記予め定められた外部温度Ｔａに到達する又はそれを超え、かつコンプレッサ温度Ｔｖが予め定められた外部温度Ｔａと等しい又はそれを超える場合には、エンジン及び／又はトランスミッションの作動を、或る又は前記予め定められた低減されたトルクが生成されるように変更する一方で、コンプレッサ温度Ｔｖが予め定められた外部温度Ｔａよりも低下する場合には、エンジン及び／又はトランスミッションの作動を変わらないままにする。

運転モードでは、或る又は前記予め定められた外部温度Ｔａに到達せずかつ或る又は前記予め定められた起動電流Ｉを超える場合には、エンジン及び／又はトランスミッションの作動が、予め定められた因数、例えば０．３だけ低減されるトルクなどを生成するように変更される。

概して、計算されたトルクを、冷媒圧縮機１の駆動軸の回転速度、起動電流及び圧力レベルの１つ以上の変数から決定する。実トルクの計算されたトルクからの偏差が検出される場合、トルク情報項目、特に計算されたトルクよりも低いトルクを、エンジン制御装置９及び／又は場合によりトランスミッション制御装置１０へ送信する。

車両用空調システムの一部のブロック回路図を示す。 本発明による方法を具体的に示す図である。

Claims (11)

1. 車両の空調システムの冷媒圧縮機（１）によって吸収されるトルクを監視する方法であって、冷媒圧縮機（１）によって吸収されるトルクが計算され、前記計算されたトルクが前記冷媒圧縮機（１）の実トルクにほぼ等しいかどうかを監視し、前記計算されたトルクが前記冷媒圧縮機（１）の実トルクと等しくない場合には、前記車両のエンジン（６）及び／又はトランスミッション（８）の作動状況を変更することを特徴とする方法。
2. 前記実トルクの前記計算されたトルクからの偏差を、前記空調システム又は空調システムの構成部品の動作状態に基づいて検出することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 空調システムの構成部品、特に前記冷媒圧縮機（１）の動作を表す変数を測定し、これらの変数から、前記実トルクが前記計算されたトルクからずれている、特に前記計算されたトルクよりも低いトルクが吸収されるという動作状態を決定することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記冷媒圧縮機（１）の起動電流（Ｉ）及び外部温度（Ｔａ）の変数を測定し、これらの変数から、前記実トルクが前記計算されたトルクと異なる動作状態が存在するかどうかを決定することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 起動処理又は運転モードが存在するかどうかをさらに測定することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 起動処理の場合、前記エンジンが予め定められた回転速度限界値を超えるならば、前記エンジン及び／又は前記トランスミッションの作動状況を、予め定められた期間、予め定められた低減されたトルクが生成されるように変更することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 起動処理の場合、予め定められた外部温度（Ｔａ）に到達せずかつ予め定められた起動電流（Ｉ）を超えている場合には、前記エンジン及び／又は前記トランスミッションの作動を、或る又は前記予め定められた低減されたトルクが生成されるように変更し、前記予め定められた外部温度（Ｔａ）に到達せずかつ前記予め定められた起動電流（Ｉ）に到達しない場合には、前記エンジン及び／又は前記トランスミッションの作動を変わらないままにすることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の方法。
8. 或る又は前記予め定められた外部温度（Ｔａ）に到達する又はそれを超え、かつコンプレッサ温度（Ｔｖ）が前記予め定められた外部温度（Ｔａ）と等しい又はそれを超える場合には、前記エンジン及び／又は前記トランスミッションの作動を、或る又は前記予め定められた低減されたトルクが生成されるように変更し、前記コンプレッサ温度（Ｔｖ）が前記予め定められた外部温度（Ｔａ）よりも低下する場合には、前記エンジン及び／又は前記トランスミッションの作動を変わらないままにすることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記運転モードでは、或る又は前記予め定められた外部温度（Ｔａ）に到達せずかつ或る又は前記予め定められた起動電流（Ｉ）を超える場合には、前記エンジン及び／又は前記トランスミッションの作動を、予め定められた因数だけ低減されるトルクが生成されるように変更することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記計算されたトルクを、前記冷媒圧縮機（１）の前記駆動軸の回転速度、起動電流及び圧力レベルの変数の１つ以上から決定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記実トルクの前記計算されたトルクからの偏差が検出される場合、トルク情報項目、特に前記計算されたトルクよりも低いトルクを、前記エンジン制御装置（９）及び／又は場合により前記トランスミッション制御装置（１０）へ送信することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。

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