JP2010023581A - 冷凍サイクル装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧側領域の冷媒流量を検出する流量センサを備え、その冷媒流量の検出値に基づいてコンプレッサのトルクを推定する冷凍サイクル装置の制御装置において、前記流量センサの故障を正確に検出できるようにする。
【解決手段】流量センサ７にて検出される冷媒流量から推定する第１推定トルクと、冷媒流量を使用しない方法で推定する第２推定トルクとのずれを検出し、その推定トルクずれの検出結果に基づいて流量センサ７の故障の有無を判定する。このような判定処理を採用することにより、流量センサ７の電気的な断線・ショート等の故障に加えて、センシング部の固着や応答遅れなどに関する故障も検出することが可能になり、流量センサ７の故障をより正確に検出することができる。これによって、コンプレッサ２のトルク推定精度を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両空調装置に適用される冷凍サイクル装置の制御装置に関する。

一般に、車両空調装置用の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサ（圧縮機）と、コンデンサ（凝縮器）と、レシーバ（気液分離器）と、膨張弁（減圧機構）と、エバポレータ（蒸発器）とを備えている。コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁、及びエバポレータは、冷媒配管により環状に接続されており、コンプレッサにより吐出された冷媒は、コンデンサ→レシーバ→膨張弁→エバポレータの順に流れ、コンプレッサに吸入される。

このような冷凍サイクル装置において、車両に搭載されたエンジン（内燃機関）によってコンプレッサを駆動する場合、コンプレッサはエンジンの負荷となっており、エンジンはコンプレッサを駆動するための余分なエネルギを必要とする。このため、車両の燃料消費低減の観点から、エンジンの出力は、その負荷であるコンプレッサの運転状態に応じて制御する必要がある。つまり、コンプレッサのトルクを考慮し、そのトルクを余分に発生するように、エンジンの出力が制御される。例えば、アイドリング時に、コンプレッサのトルク分（アイドルアップ量）だけ上乗せするようなエンジンの出力制御が行われる。従って、エンジンによってコンプレッサを駆動する場合には、コンプレッサのトルクを正確に推定することが重要となる。

従来では、コンプレッサのトルクは、例えば、冷媒流量とコンプレッサの吐出圧及び吸入圧とに基づいて推定している（例えば、特許文献１参照）。また、従来では、冷凍サイクル装置の高圧側領域（コンプレッサの吐出口から膨張弁の入口までの間）に流量制御弁を設け、この流量制御弁の指示値（電流値）により決定される冷媒流量（指示流量）に基づいてコンプレッサのトルクを推定している。

しかし、このような流量制御弁の指示値による指示流量に基づいてコンプレッサのトルクを推定する方法では、例えば、コンプレッサの吸入圧がエバポレータの温度の変化などによって変動した場合や、指示値が変化した場合などの過渡時には、指示流量と実際の冷媒流量との間にずれが生じる可能性があり、正確なトルク推定を行うことができないという問題がある。また、流量制御弁の特性変化などによっても、指示流量と実際の冷媒流量との間にずれが生じる可能性があり、同様の問題が懸念される。

このような点を解消することを目的として、本発明者らは、冷凍サイクル装置の高圧側領域に実際に流れる冷媒の流量を流量センサで検出し、その冷媒流量の検出値に基づいてコンプレッサのトルクを推定する技術を提案している。この提案技術によれば、冷媒流量を正確に検出することができるので、トルク推定を精度よく行うことができる。
特開２００４−１７５２９０号公報 特開２００６−２７２９８２号公報

ところで、上述した提案技術つまり流量センサにて検出した冷媒流量に基づいてコンプレッサのトルクを推定する技術では、トルクを正確に推定できるものの、流量センサの故障による影響が懸念される。

流量センサの故障のうち、電気的な断線・ショート等の故障は検出回路によって検出することは可能であるが、センシング部の固着（例えば図２（ｂ）に示す異物の噛み込みによる測定子７２１の固着）や応答遅れ・ゲインずれに関しては検出することができない。そして、このような流量センサの故障、特に固着による故障が生じた場合、推定トルクが小さい値または大きい値となる可能性があり、そのままの推定トルクを用いると、例えばアイドル発生トルク指示が小さい値または大きい値となってしまう。こうした状況になると、エンジン回転数の落ち込みや吹け上がりが発生するため、エンジンストール（以下、エンストという）やドライバビリティ不良（例えば、エンスト発生直前の振動やオーバーランなど）が発生する可能性がある。また、トランスミッション協調制御が正しく働かない可能性があり、例えば、車両にベルト式ＣＶＴ（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が搭載されている場合、ベルト挟圧制御不良が発生して、ベルト滑りが生じる可能性がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、圧縮機、凝縮器、減圧機構及び蒸発器を備え、当該冷凍サイクル装置の高圧側領域の冷媒流量を流量センサで検出し、その冷媒流量に基づいて圧縮機のトルクを推定する冷凍サイクル装置の制御装置において、前記流量センサの故障を正確に検出することが可能な技術の提供を目的とする。

本発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧機構と、蒸発器とを備え、車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置の制御装置を前提とし、このような冷凍サイクル装置の制御装置において、前記冷凍サイクル装置の高圧側領域の冷媒流量を検出する流量センサと、前記流量センサにて検出される冷媒流量に基づいて前記圧縮機のトルクを推定する第１トルク推定手段と、前記流量センサにて検出される冷媒流量を用いずに前記圧縮機のトルクを推定する第２トルク推定手段と、前記第１トルク推定手段にて推定される第１推定トルクと前記第２トルク推定手段にて推定される第２推定トルクとのずれを検出し、その推定トルクのずれの検出結果に基づいて前記流量センサの故障の有無を判定する故障判定手段とを備えていることを特徴としている。

このように流量センサにて検出される冷媒流量から推定する第１推定トルクと、冷媒流量を使用しない方法で推定する第２推定トルクとのずれを検出し、その推定トルクのずれが大きい場合は、流量センサの故障と判定することができる。つまり、流量センサのセンシング部の固着等による故障が発生した場合は、推定トルクのずれが大きくなるので、流量センサの故障と判定することができる。従って、本発明では、流量センサの電気的な断線・ショート等の故障に加えて、センシング部の固着や応答遅れなどに関する故障も検出することが可能になり、流量センサの故障をより正確に検出することができる。これによって圧縮機のトルク推定精度を高めることができる。

本発明の具体的な構成として、前記第１トルク推定手段にて推定される第１推定トルクと前記第２トルク推定手段にて推定される第２推定トルクとの差（推定トルク差）が所定の判定閾値以上となる状態が継続される時間を計測し、その推定トルクずれ継続時間が所定の判定閾値以上になったときに推定トルクがずれていると判定するという構成を挙げることができる。この構成において、流量センサが故障している場合は、上記したように第１推定トルクが小さい値または大きい値となり、推定トルク差が大きくなるという点を考慮して判定閾値を設定すれば、推定トルク差が判定閾値以上である場合は、流量センサの故障が原因であると特定することができる。

本発明の具体的な構成として、推定トルクずれ継続時間が前記判定閾値以上になったときに可変容量型の圧縮機の容量可変制御を禁止し、その容量可変制御禁止から一定時間が経過した時点で、前記推定トルクのずれ検出を再度実行するという構成を挙げることができる。さらに、推定トルクずれを検出した回数をカウントし、その推定トルクずれ検出回数が規定回数以上であるときに流量センサが故障していると判定するという構成を挙げることができる。

このような構成によれば、上記した第１推定トルクと第２推定トルクとの推定トルクずれが大きいときに、直ぐに流量センサが故障していると判定するのではなく、圧縮機の容量可変制御を禁止し、この禁止後の一定の期間（一定時間）において流量センサの故障が解消（例えば固着等の解消）されるどうかを判断することが可能であるので、故障仮検出中に、例えば流量センサに噛み込んだ異物が取れて流量センサが正常に戻った場合には、その時点で（もしくは正常に戻った後に）、流量センサが正常であるという判定処理を行うことが可能となり、流量センサの状態に即した正確な故障判定を行うことができる。

本発明において、車両用空調装置（以下、エアコンともいう）が安定している状態のとき、具体的には、例えば（１）冷凍サイクル装置の液だまり状態が解消している、（２）エアコンがＯＮである、（３）車載バッテリ（図示せず）の電圧が十分である、（３）エンジン回転数Ｎｅがトルク推定精度が十分である範囲内である、という条件が成立したときに、前記推定トルクずれ継続時間を計測することが好ましい。

本発明において、流量センサの具体的な例として、冷凍サイクル装置の高圧側領域に設けられた絞り（オリフィス）と、この絞りの前後の差圧を検出する差圧検出手段とを備えた構成の流量センサを挙げることができる。なお、上記絞りは、圧縮機と凝縮器との間に設けられていることが好ましい。

この構成の流量センサによれば、冷媒流量が変化すると、その変化が絞りの前後の差圧の変化として検出される。そして、差圧検出手段により直接検出された絞りの前後の差圧に基づいて冷媒流量を検出するため、冷媒流量の変動分を冷媒流量の検出結果に速やかに反映させることができる。これにより、冷媒流量が急激に変動したとしても、その冷媒流量を正確に検出することができる。そして、このようにして検出された冷媒流量を圧縮機のトルクの推定に用いることによって、圧縮機の起動時、圧縮機の吸入圧の変動時、過渡時などにおいても、圧縮機のトルクを正確に推定することができる。

本発明において、前記第２トルク推定手段の具体的な構成として、冷凍サイクル装置の高圧側領域の冷媒圧力及び可変容量型の圧縮機の容量制御弁の制御電流値に基づいて圧縮機のトルクを推定するという構成を挙げることができる。

本発明によれば、流量センサにて検出される冷媒流量から推定する推定トルク（圧縮機の推定トルク）と、冷媒流量を使用しない方法で推定する推定トルクとのずれを検出し、その推定トルクずれの検出結果に基づいて流量センサの故障の有無を判定するので、流量センサの電気的な断線・ショート等の故障に加えて、センシング部の固着や応答遅れなどに関する故障も検出することが可能になり、流量センサの故障をより正確に検出することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明を適用する冷凍サイクル装置の概略構成を示す図である。図２は流量センサの構造を模式的に示す図である。

この例の冷凍サイクル装置１は、車両空調装置（以下、エアコンともいう）に適用されるものであって、冷媒を圧縮する可変容量型コンプレッサ２（以下、コンプレッサ２という）と、コンデンサ３と、レシーバ４と、膨張弁５と、エバポレータ６とを備えている。

この例の冷凍サイクル装置１において、コンプレッサ２、コンデンサ３、レシーバ４、膨張弁５、及び、エバポレータ６は、冷媒配管により環状に接続されており、コンプレッサ２により吐出された冷媒は、コンデンサ３→レシーバ４→膨張弁５→エバポレータ６の順に流れ、コンプレッサ２に吸入される。また、コンプレッサ２とコンデンサ３との間には、冷媒流量を検出する流量センサ７が設けられている。この流量センサ７の詳細については後述する。

コンプレッサ２は、車両に搭載されたエンジン１１によって駆動される。コンプレッサ２は動力断続用の電磁クラッチ２１を備えており、エンジン１１の動力がＶベルト及び電磁クラッチ２１を介してコンプレッサ２に伝達される。電磁クラッチ２１への通電のＯＮ／ＯＦＦはＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８によって切り替えられ、電磁クラッチ２１の通電がＯＮされて電磁クラッチ２１が接続状態になると、コンプレッサ２は運転状態となる。一方、電磁クラッチ２１の通電がＯＦＦされて電磁クラッチ２１が開離状態になると、コンプレッサ２は停止する。電磁クラッチ２１への通電のＯＮ／ＯＦＦは、例えばエアコンスイッチ９の乗員によるＯＮ／ＯＦＦ操作に連動して行われる。エアコンスイッチ９は、例えば車室内の前部に配置される操作パネルに設けられており、このエアコンスイッチ９がＥＣＵ８に接続されている。また、エンジン１１には、その回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１２が設けられており、このエンジン回転数センサ１２はＥＣＵ８に接続されている。

また、コンプレッサ２は、ＥＣＵ８からの指令によって吐出容量が可変制御されるように構成されており、吐出容量をほぼ０〜１００％の範囲で連続的に変化させることが可能となっている。具体的には、コンプレッサ２は容量制御弁（電磁式）２２を備えており、その容量制御弁２２に供給される制御電流をＥＣＵ８が制御することによって、コンプレッサ２の吐出容量が制御される。例えば、容量制御弁２２に供給される制御電流値に比例して、その制御電流値が小さくなるほどコンプレッサ２の吐出容量が小さくなり、また、容量制御弁２２への制御電流値が大きくなるほどコンプレッサ２の吐出容量が大きくなるように制御される。コンプレッサ２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、流量センサ７のオリフィス７１を経てコンデンサ３に導入される。

流量センサ７は、図２に示すように、冷媒が流通するメイン通路７３、このメイン通路７３に設けられたオリフィス（固定絞り）７１、オリフィス７１をバイパスするようにメイン通路７３に並列に接続された検出用通路７４、及び、検出用通路７４に設けられた差圧センサ７２などを備えている。

差圧センサ７２は、検出用通路７４の内部に、冷媒流れ方向に沿って変位自在に収容された測定子７２１と、この測定子７２１を保持するコイルばね７２３、７２４と、測定子７２１の変位を検出する変位センサ（例えばホール素子）７２２とを備えており、測定子７２１の上流側に作用する冷媒圧力と下流側に作用する冷媒圧力との差圧（前後差圧ΔＰ）を測定子７２１の変位によって検出し、その変位検出量（変位センサ７２２の検出信号）を前後差圧ΔＰとして出力するように構成されている。

そして、このような流量センサ７においては、メイン通路７３の通路面積がオリフィス７１によって絞られるので、このオリフィス７１を冷媒が通過することで、オリフィス７１の前後に冷媒流量に応じた差圧が発生する。このようにして発生したオリフィス７１の前後の差圧ΔＰを差圧センサ７２によって検出するようにしている。差圧センサ７２の検出信号はＥＣＵ８に入力される。

コンデンサ３に導入されたガス冷媒は、冷却用ファン（図示略）により送風される外気と熱交換して放熱され、凝縮する。コンデンサ３により凝縮された高温・高圧の冷媒は、レシーバ４に導入される。コンデンサ３の出口直後には高圧圧力センサ３１が設けられており、この高圧圧力センサ３１により、コンデンサ３の出口から流出される冷媒の圧力（高圧圧力Ｐｈ）を検出するようにしている。高圧圧力センサ３１は、ＥＣＵ８に接続されており、この高圧圧力センサ３１によって検出された高圧圧力ＰｈがＥＣＵ８に入力される。なお、高圧圧力センサ３１をコンデンサ３の内部に設ける構成としてもよい。

レシーバ４に導入された冷媒は、液相と気相とに分離され、液相の冷媒（液冷媒）がレシーバ４内に貯留される。このレシーバ４からの高圧の液冷媒は、膨張弁５により急激に膨張させられ、気液二相の状態となる。

膨張弁５により減圧された低圧の冷媒は、エバポレータ６に導入される。このエバポレータ６において、低圧の冷媒は、周囲の空気（空調ケース１３の空気通路を流れる送風空気）から吸熱して蒸発（気化）し、ガス冷媒となる。蒸発後のガス冷媒は、再びコンプレッサ２に吸入され、圧縮される。

エバポレータ６は、車両用空調装置の空調ケース１３内に設置されている。この空調ケース１３は、内部に車室内の乗員に向けて空気が送風される空気通路を有し、この空気通路の最上流部には、内気導入口及び外気導入口を有する内外気切替箱（図示略）が設けられている。また、エバポレータ６のフィンにはフィン温度センサなどで構成される温度センサ６１が設けられており、この温度センサ６１により、エバポレータ６のフィン温度Ｔｅｆｉｎを検出するようにしている。温度センサ６１は、ＥＣＵ８に接続されており、この温度センサ６１によって検出されたエバポレータ６のフィン温度ＴｅｆｉｎがＥＣＵ８に入力される。

空調ケース１３の内外気切替箱内には、内外気切替ドア（図示略）が回転自在に配置されている。この内外気切替ドアは、例えばサーボモータにより駆動され、これにより、内気導入口より内気（車室内空気）を導入する内気モードと、外気導入口より外気（車室外空気）を導入する外気モードとを切り替えることが可能となっている。この内外気切替箱の下流側には、車室内に向かう空気流れを発生させるブロワ１４が配置されている。このブロワ１４の下流側には、上述したエバポレータ６が配置されており、エバポレータ６により空気通路内を流れる空気が冷却される。つまり、エバポレータ６は、ブロワ１４による送風空気を冷却する冷房用熱交換器となっている。

また、エバポレータ６の下流側には、このエバポレータ６によって冷却された空気を加熱するヒータコア１５が配置されている。このヒータコア１５は、エンジン１１の冷却水などを熱源としてエバポレータ６の通過後の空気を加熱する暖房用熱交換器であり、その側方にはヒータコア１５を迂回する空気が流れるバイパス通路１７が形成されている。

エバポレータ６とヒータコア１５との間には、エアミックスドア１６が回転自在に配置されている。このエアミックスドア１６は、例えばサーボモータにより駆動され、エアミックスドア１６の開度を調整することによって、ヒータコア１５を通る空気量（温風量）と、バイパス通路１７を通過してヒータコア１５を迂回する空気量（冷風量）とを調節することが可能となっている。これにより、車室内に吹き出す空気の吹出温度が調整されるようになっている。また、空調ケース１３の空気通路の最下流部には、車両の窓ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口や、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口（図示略）などが設けられている。

上述のように構成される冷凍サイクル装置１は、制御装置であるＥＣＵ８によって制御される。ＥＣＵ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータとその周辺回路とによって構成され、そのＲＯＭに記憶されたプログラムやマップ、テーブル、演算式などにに基づいて各種演算、処理を行う電気制御部である。ＥＣＵ８には、冷凍サイクル装置１の各種の制御に必要な各種センサの検出信号（検出出力）が入力される。

そして、ＥＣＵ８は冷凍サイクル装置１の制御を含むエアコンの各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ８は、下記の［第１推定トルクの推定処理］、［第２推定トルクの推定処理］、［推定トルクずれ継続時間の計測処理］、［推定トルクずれ検出処理］、及び、［流量センサの故障判定処理］を実行する。なお、ＥＣＵ８は、推定トルクずれ検出処理を実行する際に、推定トルクずれ検出回数Ｎをカウントするカウンタ（図示せず）を備えている。

−第１推定トルクの推定処理−
まず、ＥＣＵ８は、高圧側領域を流れる冷媒流量Ｒｆｌｏｗを、流量センサ７の差圧センサ７２により検出されるオリフィス７１の前後の差圧ΔＰと、高圧圧力センサ３１により検出される高圧圧力Ｐｈとに基づいて算出する。この冷媒流量算出処理は、マップ、テーブル、あるいは近似式（演算式）を用いて行うことが可能である。例えば、オリフィス７１の前後の差圧ΔＰと高圧圧力Ｐｈとをパラメータとしたマップに基づいて冷媒流量Ｒｆｌｏｗを求めることが可能である。

ここで、冷凍サイクル装置１において実際の冷媒流量Ｒｆｌｏｗが変化すると、これに応じてオリフィス７１の前後の差圧ΔＰが変化する。この例では、実際の冷媒流量Ｒｆｌｏｗの変化を、オリフィス７１の前後の差圧ΔＰの変化として検出するようにしている。そして、差圧センサ７２により直接検出されたオリフィス７１の前後の差圧ΔＰに基づいて冷媒流量Ｒｆｌｏｗを検出するため、実際の冷媒流量Ｒｆｌｏｗの変動分を冷媒流量Ｒｆｌｏｗの検出結果に速やかに反映させることができる。これにより、コンプレッサ２の起動時、コンプレッサ２の吸入圧の変動時、過渡時などに、実際の冷媒流量Ｒｆｌｏｗが急激に変動したとしても、その冷媒流量Ｒｆｌｏｗを正確に検出することができる。

このような処理によって算出した冷媒流量Ｒｆｌｏを用いて、コンプレッサ２のトルクを推定する。具体的には、まずは、冷媒流量Ｒｆｌｏｗと、コンプレッサ２の吐出圧Ｐｄ及び吸入圧Ｐｓとに基づいてコンプレッサ２の理論動力Ｌｔｈを算出する。この理論動力算出処理は、マップ、テーブル、あるいは近似式（演算式）を用いて行うことが可能である。例えば、冷媒流量Ｒｆｌｏｗとコンプレッサ２の吐出圧Ｐｄ及び吸入圧Ｐｓとをパラメータとしたマップに基づいて理論動力Ｌｔｈを求めることが可能である。

なお、コンプレッサ２の吐出圧Ｐｄ及び吸入圧Ｐｓについては、それぞれの圧力を検出する圧力センサを設け、その各センサにより直接検出された値を用いてもよいし、ＥＣＵ８による推定処理によって求めた値を用いてもよい。

コンプレッサ２の吐出圧Ｐｄを推定処理にて求める場合、上記した処理にて算出した冷媒流量Ｒｆｌｏｗと、高圧圧力センサ３１の出力信号から得られる高圧圧力Ｐｈとに基づいてマップを参照して求めることができる。吐出圧算出用マップとしては、例えば冷媒流量Ｒｆｌｏｗと高圧圧力Ｐｈとをパラメータとし、コンプレッサ２の吐出口から高圧圧力Ｐｈの検出箇所（高圧圧力センサ３１の設置箇所）までに発生する圧力損失（コンデンサ３内の圧損及び配管圧損）を考慮した値、つまり、上記圧力損失を冷媒流量Ｒｆｌｏｗを基に補正した値を反映したマップを用いる。

また、コンプレッサ２の吸入圧Ｐｓを推定処理にて求める場合、上記した冷媒流量Ｒｆｌｏｗとエバポレータ６の圧力Ｐｌとに基づいて予め作成したマップを参照して求めることができる。吸入圧算出用マップは、例えば冷媒流量Ｒｆｌｏｗとエバポレータ６の圧力Ｐｌとをパラメータとし、エバポレータ６の圧力Ｐｌの検出箇所からコンプレッサ２の吸入口までに発生する圧力損失（エバポレータ６内の圧損及び配管圧損）を考慮した値、つまり、上記圧力損失を冷媒流量Ｒｆｌｏｗを基に補正した値を反映したマップを用いる。なお、エバポレータ６の圧力Ｐｌは、温度センサ６１により検出されるエバポレータ６のフィン温度Ｔｅｆｉｎを用いて推定してもよいし、エバポレータ６の圧力Ｐｌを検出するセンサを設けて、そのセンサ出力からエバポレータ６の圧力Ｐｌを求めるようにしてもよい。

そして、以上のような処理にて算出したコンプレッサ２の理論動力Ｌｔｈを用いて下記の（１）式に基づいてコンプレッサ２の第１推定トルクＴｒｑ１を算出する。

Ｔｒｑ１＝（Ｌｔｈ／ηａｄ）×６０／（２π×Ｎｃ）×１０００ ・・・（１）
ここで、ηａｄはコンプレッサ２の効率であり、（Ｌｔｈ／ηａｄ）はコンプレッサ２の実動力Ｌを表す。Ｎｃはコンプレッサ２の回転数である。コンプレッサ２の回転数Ｎｃとしては、センサ（回転数センサ）を設けて、このセンサにより直接検出された値を用いてもよいし、あるいは、エンジン１１の回転数Ｎｅにプーリ比αを乗じることによって求められた値（Ｎｃ＝Ｎｅ×α）を用いてもよい。

なお、第１推定トルクＴｒｑ１は、上記した演算により算出してもよいし、予め作成したマップやテーブルを参照して算出するようにしてもよい。

−第２推定トルクの推定処理−
この例では、以上の流量センサ７にて検出される冷媒流量Ｒｆｌｏｗを用いた第１推定トルクの推定処理に加えて、そのような冷媒流量Ｒｆｌｏｗを使用しない方法で第２推定トルクの推定処理を行う。具体的には、例えば、高圧圧力センサ３１の出力信号から得られる冷媒圧力と、コンプレッサ２の容量制御弁２２の制御電流値とに基づいてマップ等を参照してコンプレッサ２の第２推定トルクＴｒｑ２を算出する。なお、高圧側領域の冷媒圧力と、容量制御弁２２の制御電流値とを用いてコンプレッサ２のトルクを推定する処理は、一般に知られている公知の技術であるので、ここでは、その詳細な説明は省略する。

ここで、この例において、上記した第１推定トルクＴｒｑ１及び第２推定トルクＴｒｑ２は、下記の図３の処理のルーチンを実行する毎に推定（算出）される。

−流量センサの故障について−
上述したように、流量センサ７の故障のうち、電気的な断線・ショート等の故障は検出回路などによって検出することは可能である。しかし、図２（ｂ）に示すように、異物の噛み込みによる測定子７２１の固着や応答遅れ・ゲインずれに関しては検出することができない。そして、このような流量センサ７の故障、特に固着による故障が生じた場合、推定トルクが小さい値または大きい値となる可能性があり、そのままの推定トルクを用いると、例えばアイドル発生トルク指示が小さい値または大きい値となってしまう。こうした状況になると、エンジン回転数Ｎｅの落ち込みや吹け上がりが発生するため、エンストやドライバビリティ不良（例えばエンスト発生直前の振動やオーバーランなど）が発生する可能性がある。また、トランスミッション協調制御が正しく働かない可能性があって、例えば、車両にベルト式ＣＶＴが搭載されている場合、ベルト挟圧制御不良が発生して、ベルト滑りが生じる可能性がある。

このような問題を解消するため、この例では、下記の［推定トルクずれ継続時間の計測処理］、［推定トルクずれ検出処理］、及び、［流量センサの故障判定処理］を実行して流量センサ７の故障の有無を判定し、流量センサ７に故障が発生している場合には、エンスト等を回避するために、エアコンをカット状態にする。その各処理について以下に説明する。

−推定トルクずれ継続時間の計測処理−
推定トルクずれ継続時間の計測処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。図３の制御ルーチンはＥＣＵ８において所定時間（例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度）毎に繰り返して実行される。

ステップＳＴ１０１では、エアコンが安定しているか否かを判定する。具体的には、例えば、（１）冷凍サイクル装置１の液だまり状態が解消している、（２）エアコンがＯＮである、（３）車載バッテリ（図示せず）の電圧が十分である、（３）エンジン回転数Ｎｅがトルク推定精度が十分である範囲内（例えば２０００ｒｐｍ以下）である、という条件が成立したときにエアコンが安定していると判定してステップＳＴ１０２に進む。ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定である場合はリターンする。なお、このステップＳＴ１０１の否定判定時に、推定トルクずれ継続時間の計測値がある場合は、その継続時間を初期化（クリア）した後にリターンする（ステップＳＴ１０４）。

ステップＳＴ１０２においては、上記した流量センサ７の出力信号から算出される冷媒流量Ｒｆｌｏｗに基づいて推定した第１推定トルクＴｒｑ１と、冷媒流量Ｒｆｌｏｗを使用しないで容量制御弁２２の制御電流値などに基づいて推定した第２推定トルクＴｒｑ２との差を算出し、その推定トルク差ΔＴｒｑが所定の判定閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳＴ１０２の判定結果が肯定判定である場合は、推定トルクずれ継続時間の計測を開始する（ステップＳＴ１０３）。ステップＳＴ１０２の判定結果が否定判定である場合はリターンする。なお、このステップＳＴ１０２の否定判定時に、推定トルクずれ継続時間の計測値がある場合は、その継続時間を初期化した後にリターンする（ステップＳＴ１０４）。

ここで、以上の図３の処理のステップＳＴ１０２の判定に用いる判定閾値については、流量センサ７にて検出した冷媒流量Ｒｆｌｏｗを用いて推定した第１推定トルクＴｒｑ１と、冷媒流量Ｒｆｌｏｗを使用しない方法で推定した第２推定トルクＴｒｑ２との相関（図７）を考慮し、その相関関係が大きく崩れるような値（推定トルク差）を判定閾値とする。具体的には、例えば、図７の相関図に示す推定トルク差許容範囲を、実験・計算等によって経験的に求めておき、その推定トルク差許容範囲から逸脱するような推定トルク差を考慮して判定閾値を適合する。さらに、この判定閾値ついては、流量センサ７が故障している場合は、上記したように第１推定トルクＴｒｑ１が小さい値または大きい値となり、これに起因して推定トルク差ΔＴｒｑが大きくなるという点を考慮し、流量センサ７の故障が原因である場合のみに限って、推定トルクずれ継続時間を計測するような大きい値を判定閾値とする。そして、このような判定閾値の設定を行っておくと、第２推定トルクの推定処理つまり高圧側領域の冷媒圧力及び容量制御弁２２の制御電流値を用いたトルク推定処理は比較的安定しているので、流量センサ７の故障が原因である場合に限って、推定トルク差ΔＴｒｑが判定閾値を超えるようになる。なお、推定トルクの推定精度は、冷媒流量Ｒｆｌｏｗを用いた推定処理の方が高い。

以上の図３の処理で計測される推定トルクずれ継続時間は、次に説明する図４のフローチャートのステップＳＴ２０２での判定処理に用いられる。

−推定トルクずれ検出処理−
推定トルクずれ検出処理について図４のフローチャートを参照して説明する。図４の制御ルーチンはＥＣＵ８において所定時間（例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度）毎に繰り返して実行される。

まず、ステップＳＴ２０１では、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇがＯＮである状態が一定時間Ｔｈｂ以上継続した否かを判定する。ここで、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇは、図６に示すように推定トルクずれ継続時間（計測時間）が判定閾値Ｔｈａ以上になったときにＯＮとなるフラグであり、ステップＳＴ２０１の初回判定時には、それまでに推定トルクずれの検出は実施していないので、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇはＯＦＦであり、従って、このステップＳＴ２０１の判定結果が否定判定となって、ステップＳＴ２０２に進む。

ステップＳＴ２０２では、上記した図３の処理のステップＳＴ１０３において計測を開始した推定トルクずれ継続時間が所定の判定閾値Ｔｈａ（例えば１０秒）以上であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ２０３に進む。ステップＳＴ２０２の判定結果が否定判定である場合はリターンする。

ステップＳＴ２０３は、推定トルクずれ継続時間が判定閾値Ｔｈａ以上であるときに、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇがＯＦＦであるか否かを判定するステップであり、このステップＳＴ２０３の判定結果が否定判定である場合はリターンする。ステップＳＴ２０３の判定結果が肯定判定である場合は、ステップＳＴ２０４において推定トルクずれ検出回数Ｎをインクリメント（推定トルクずれ検出回数Ｎ←Ｎ＋１）する。この時点で流量センサ７が故障している可能性があると仮判断（故障仮検出）して、推定トルクずれ検出フラグをＯＮにするとともに、コンプレッサ２の容量可変制御を禁止する。

そして、このようにして推定トルクずれ検出フラグをＯＮにした時点から、推定トルクずれ継続時間が一定時間Ｔｈｂ（例えば６００秒）以上経過した時点（ステップＳＴ２０１が肯定判定となった時点）で、推定トルクずれ検出フラグをＯＦＦにするとともに、コンプレッサ２の容量可変制御を許可する（ステップＳＴ２１１）。さらにステップＳＴ２１２において推定トルクずれ継続時間を初期化（クリア）する。

この後、推定トルクずれ検出フラグがＯＦＦの状態で推定トルクずれ継続時間が判定閾値Ｔｈａ以上であるときに、推定トルクずれ検出回数Ｎをインクリメント（推定トルクずれ検出回数Ｎ←Ｎ＋１）して推定トルクずれ検出フラグをＯＮし、そのフラグＯＮ後に一定時間Ｔｈｂが経過した時点で推定トルクずれ検出フラグをＯＦＦにして推定トルクずれ継続時間を初期化する、という処理を順次繰り返して実行する。

−流量センサの故障判定処理−
以上の推定トルクずれ検出処理にてカウントした推定トルクずれ検出回数Ｎに基づいて流量センサ７の故障を判定する。具体的には、図５のフローチャートに示すように、推定トルクずれ検出回数Ｎが規定回数（例えば３回）以上になったか否かを判定し（ステップＳＴ３０１）、その判定結果が肯定判定となった時点で、流量センサ７が故障していると判定して（ステップＳＴ３０２）、エアコンをカット状態にする。なお、このような状況になったときには、ＭＩＬ（Ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｌａｍｐ）点灯等により警告を出力して、エアコンの修理を運転手等に促すようにしてもよい。

以上の処理について図６のタイミングチャートを参照して具体的に説明する。

まず、第１推定トルクＴｒｑ１と第２推定トルクＴｒｑ２との推定トルク差ΔＴｒｑが上記した判定閾値以上になると、その時点ｔ１で推定トルクずれ継続時間の計測を開始する。この推定トルクずれ継続時間の計測を開始する時点ｔ１では推定トルクずれ検出フラグはＯＦＦに設定されている。

次に、推定トルクずれ継続時間の計測値が判定閾値Ｔｈａ（例えば１０秒）に達した時点ｔ２で、流量センサ７が故障している可能性があると判断（推定トルクずれ検出）し、推定トルクずれ検出回数Ｎをインクリメントし（Ｎ＝１）、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇをＯＮにする。また、フラグＯＮと同時に、コンプレッサ２の容量可変制御を禁止するとともに、フラグＯＮ継続時間（推定トルクずれ検出中状態の継続時間）の計測を開始する。この後、流量センサ７の故障が解消されること、例えば、コンプレッサ２の容量可変制御の禁止により上記した流量センサ７の固着等が解消されることを期待して一定時間Ｔｈｂ（例えば６００秒）だけ待機する。

そして、フラグＯＮ継続時間が一定時間Ｔｈｂに達した時点ｔ３で、推定トルクずれ検出継続時間を初期化（＝０）するとともに、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇをＯＦＦにする。さらに、フラグＯＮ継続時間を初期化（＝０）して再度検出を行う。

その再度検出を開始したときに、流量センサ７の故障が解消されていないと、第１推定トルクＴｒｑ１と第２推定トルクＴｒｑ２との推定トルク差ΔＴｒｑが上記した判定閾値以上のままの状態であるので（推定トルクずれ検出フラグＦｌｇはＯＦＦ）、推定トルクずれ継続時間の計測を開始し、その継続時間の計測値が判定閾値Ｔｈａに達した時点ｔ４で、流量センサ７が故障している可能性があると再度判断し、推定トルクずれ検出回数Ｎをインクリメントする（Ｎ＝２）。これと同時に、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇをＯＮにし、そのフラグＯＮ継続時間の計測を開始する。

この後、上記した第１回目の検出と同様に、コンプレッサ２の容量可変制御の禁止により、上記した流量センサ７の固着等が解消されることを期待して、一定時間Ｔｈｂ（例えば６００秒）だけ待機し、その一定時間Ｔｈｂが経過した時点ｔ５で、推定トルクずれ検出継続時間を初期化（クリア）するとともに、推定トルクずれ検出フラグＦｌｇをＯＦＦにする。さらに、フラグＯＮ継続時間を初期化（クリア）して再度検出を行う。この再度検出を開始したときに、流量センサ７の故障が解消されていないと、第１推定トルクＴｒｑ１と第２推定トルクＴｒｑ２との推定トルク差ΔＴｒｑが上記した判定閾値以上のままの状態であるので（推定トルクずれ検出フラグＦｌｇはＯＦＦ）、推定トルクずれ継続時間の計測を開始し、その継続時間の計測値が判定閾値Ｔｈａに達した時点ｔ６で、推定トルクずれ検出回数Ｎをインクリメントする（Ｎ＝３）。

このようにして推定トルクずれ検出回数Ｎが規定回数［Ｎ＝３］に到達した場合、図４の処理を２回実施しても、流量センサ７の故障が解消されなかったと判断して、流量センサ７が故障していると判定する。そして、流量センサ７が故障している場合、その対応として、エンスト等が発生しないようにエアコンをカット状態とし、また、ＭＩＬ点灯等により警告を出力して、エアコンの修理を運転手等に促す。

以上のように、この例によれば、流量センサ７にて検出される冷媒流量Ｒｆｌｏｗから推定する第１推定トルクと、冷媒流量Ｒｆｌｏｗを使用しない方法で推定する第２推定トルクとのずれを検出し、その推定トルクずれの検出結果に基づいて流量センサ７の故障の有無を判定するので、流量センサ７の電気的な断線・ショート等の故障に加えて、センシング部の固着や応答遅れなどに関する故障も検出することが可能になり、流量センサ７の故障を正確に検出することができる。これによって、圧縮機のトルク推定精度を高めることができ、エンストやドライバビリティの不良の発生を抑制することができる。また、例えばベルト式ＣＶＴのベルト挟圧制御不良の発生を抑制することができる。

しかも、この例では、第１推定トルクＴｒｑ１と第２推定トルクＴｒｑ２との推定トルクずれが大きい場合に、直ぐに流量センサ７が故障していると判定するのではなく、コンプレッサ２の容量可変制御を禁止し、所定の待機時間Ｔｈｂにおいて流量センサ７の故障が解消（固着等の解消）されるどうかを判断するので、故障仮検出中に、例えば流量センサ７に噛み込んだ異物が取れて流量センサ７が正常に戻った場合には、その時点で（もしくは正常に戻った後に）、流量センサ７が正常であるという判定処理を行うことが可能になり、流量センサ７の状態に即した正確な故障判定を行うことができる。

−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。

以上の例では、推定トルクずれ継続時間に対して設定する判定閾値Ｔｈａ（図４のステップＳＴ２０２の処理に用いる判定閾値）を、例えば１０秒としているが、これに限定されることなく、その判定閾値Ｔｈａは推定トルクずれを安定して検出することが可能な値であればよく、他の適当な数値（時間）を設定してもよい。

以上の例では、推定トルクずれ検出フラグＯＮ継続時間に対して設定する一定時間Ｔｈｂ（図４のステップＳＴ２０１の処理に用いる一定時間）を、例えば６００秒としているが、この一定時間Ｔｈｂについても、故障仮検出中に流量センサ７の故障が解消される時間等を考慮して、他の適当な数値（時間）を設定してもよい。

以上の例では、推定トルクずれ検出回数Ｎに対して設定する規定回数を、例えば３回としているが、その規定回数については１回乃至２回または４回以上の値を設定してもよい。

以上の例では、流量センサ７の設置箇所がコンプレッサ２とコンデンサ３との間であったが、流量センサ７は、冷凍サイクル装置１の高圧側領域（コンプレッサ２の吐出口〜膨張弁５の入口の間）であれば、上記以外の箇所に設けられていてもよい。また、以上の例では、高圧圧力センサ３１の設置箇所がコンデンサ３の出口直後であったが、高圧圧力センサ３１は、冷凍サイクル装置１の高圧側領域であれば、上記以外の箇所に設けられていてもよい。

本発明の車両空調装置用の冷凍サイクル装置の概略構成を示す図である。 図１の冷凍サイクル装置に適用する流量センサの構造を模式的に示す図である。 ＥＣＵにおいて実行する推定トルクずれ継続時間の計測処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 ＥＣＵにおいて実行する推定トルクずれ検出処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 ＥＣＵにおいて実行する流量センサ故障判定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 流量センサ故障判定処理の一例を示すタイミングチャートである。 第１推定トルクと第２推定トルクとの相関を示す図である。

符号の説明

１ 冷凍サイクル装置
２ コンプレッサ
２２ 容量制御弁
３ コンデンサ
４ レシーバ
５ 膨張弁
６ エバポレータ
７ 流量センサ
７１ オリフィス（絞り）
７２ 差圧センサ
７２１ 測定子
７２２ 変位センサ
７３ メイン通路
７４ 検出用通路
８ ＥＣＵ
１１ エンジン
３１ 高圧圧力センサ
６１ 温度センサ

Claims (8)

1. 圧縮機と、凝縮器と、減圧機構と、蒸発器とを備えた車両用空調装置用の冷凍サイクル装置の制御装置であって、
   前記冷凍サイクル装置の高圧側領域の冷媒流量を検出する流量センサと、前記流量センサにて検出される冷媒流量に基づいて前記圧縮機のトルクを推定する第１トルク推定手段と、前記流量センサにて検出される冷媒流量を用いずに前記圧縮機のトルクを推定する第２トルク推定手段と、前記第１トルク推定手段にて推定される第１推定トルクと前記第２トルク推定手段にて推定される第２推定トルクとのずれを検出し、その推定トルクのずれの検出結果に基づいて前記流量センサの故障の有無を判定する故障判定手段とを備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。
2. 請求項１に記載の冷凍サイクル装置の制御装置において、
   前記故障判定手段は、前記第１トルク推定手段にて推定される第１推定トルクと前記第２トルク推定手段にて推定される第２推定トルクとの差が判定閾値以上となる状態が継続される時間を計測し、その推定トルクずれ継続時間が判定閾値以上になったときに、推定トルクがずれていると判定することを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。
3. 請求項２に記載の冷凍サイクル装置の制御装置において、
   前記推定トルクずれ継続時間が前記判定閾値以上になったときに前記圧縮機の容量可変制御を禁止し、その容量可変制御禁止から一定時間が経過した時点で、前記推定トルクのずれ検出を再度実行することを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。
4. 請求項３に記載の冷凍サイクル装置の制御装置において、
   前記推定トルクずれを検出した回数をカウントし、その推定トルクずれ検出回数が規定回数以上になったときに前記流量センサが故障していると判定することを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置の制御装置において、
   前記故障判定手段は、車両用空調装置が安定している状態のときに、前記推定トルクずれ継続時間を計測することを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置の制御装置において、
   前記流量センサは、前記冷凍サイクル装置の高圧側領域に設けられた絞りと、この絞りの前後の差圧を検出する差圧検出手段とを備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。
7. 請求項６に記載の冷凍サイクル装置の制御装置において、
   前記流量センサの絞りは、前記圧縮機と凝縮器との間に設けられていることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置の制御装置において、
   前記第２トルク推定手段は、前記冷凍サイクル装置の高圧側領域の冷媒圧力及び前記圧縮機の容量制御弁の制御電流値に基づいて圧縮機の推定トルクを推定することを特徴とする冷凍サイクル装置の制御装置。

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