JP2010120580A

JP2010120580A - 車載用流体圧縮装置

Info

Publication number: JP2010120580A
Application number: JP2008297989A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Yamanaka; 照章山中; Kimio Toyabe; 紀美郎鳥谷部
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-06-03

Abstract

【課題】圧縮機および電動モータに設けられる温度検出用センサを廃止して製造コストを削減した車載用流体圧縮装置を提供する。
【解決手段】電動モータ３の駆動電流値Im、電動モータ３の運転時間tm、圧力センサ２３により検出された圧力検出値P、車両速度Svおよび外気温度Toを演算処理することで圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thと電動モータ３の温度Tmとを算出（推定）するので、圧縮機２のシリンダヘッドおよび電動モータ３の各温度センサを廃止することができる。これにより、各温度センサならびに各温度センサと制御装置２２とを接続するハーネス等が必要となり、製造コストを削減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用流体圧縮装置に関する。

従来、車体と各車輪との間に設けられた圧縮流体ばねに圧縮流体を給排気することで車高を調整する車高調整装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような車高調整装置では、流体圧縮手段は、例えば、圧縮機として往復動圧縮機を用いた場合、圧縮機のシリンダヘッドの温度が上昇して規定温度Th1に達した時点で圧縮機の運転を停止し、その後、シリンダヘッドの温度が規定温度Th2以下になった時点で圧縮機の運転を開始するように制御されると共に、当該圧縮機を駆動する電動モータの温度が上昇して規定温度Tm1に達した時点で圧縮機の運転を停止し、その後、電動モータの温度が規定温度Tm2以下になった時点で圧縮機の運転を開始するように制御される。

例えば、このような流体圧縮手段では、圧縮機のシリンダヘッドおよび電動モータ内部にそれぞれ温度検出用センサとしてサーミスタが設けられ、各サーミスタによりシリンダヘッドの温度Thおよび電動モータの温度Tmが検出される。したがって、少なくとも２つのサーミスタが必要となることに加え、各サーミスタとコントローラとを接続するハーネスおよびハーネス間に設けられるコネクタ等が必要となり、コストが増大する要因となっていた。
実開昭６１−１０６４０８号公報

そこで本発明は、圧縮機および電動モータに設けられる温度検出用センサを廃止して製造コストを削減した車載用流体圧縮装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、圧縮機と該圧縮機を駆動する電動モータと開弁により圧縮流体供給経路内の圧縮流体を排出する排出弁とを含む流体圧縮手段と、該流体圧縮手段を制御する制御手段と、前記圧縮流体供給路内の流体の圧力を検出する圧力検出手段と、を有する車載用流体圧縮装置であって、前記制御手段は、前記電動モータの駆動電流値と、前記電動モータの運転時間と、前記圧力検出手段の圧力検出値と、車両速度と、外気温度と、を演算処理することにより、前記流体圧縮手段の温度を推定する推定部を有することを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機および電動モータに設けられる温度検出用センサを廃止して製造コストを削減した車載用流体圧縮装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１−図３に基づいて説明する。なお、本実施形態の車載用流体圧縮装置は、車高調整装置の各エアばね１０−１３へ圧縮空気を供給する空気圧縮装置１である。
図１は、空気圧縮装置１（流体圧縮手段）を含む車高調整装置の回路図である。この図に示されるように、車高調整装置は、車体と各車輪との間に、圧縮空気の給排気により当該車体と各車輪との間隔を調整する各エアばね１０−１３が設けられる。各エアばね１０−１３へ供給される空気は、空気圧縮装置１により圧縮される。空気圧縮装置１は、空気を圧縮する圧縮機２と、該圧縮機２を駆動する電動モータ３と、圧縮機２から吐出される圧縮空気を乾燥させるエアドライヤ４と、を有する。また、圧縮機２に接続される管路３１を分岐させた管路３２には排気弁５が設けられ、該排気弁５は、バイパス路３３に設けられるパイロット弁６のソレノイドが通電されることで当該パイロット弁６が開弁されることにより開弁される。この排気弁５の開弁により、圧縮機２から吐出された圧縮空気がサイレンサ７を介して大気中へ排気される。

空気圧縮装置１により圧縮された空気は、管路３１およびタンク弁８を経由してタンク９に蓄圧される。該タンク９に蓄圧された圧縮空気の圧力は、圧力センサ２３（圧力検出手段）により検出される。タンク弁８には、車体前側に配置されるエアばね１０，１１へ圧縮空気を供給する管路３４と、車体後側に配置されるエアばね１２，１３へ圧縮空気を供給する管路３５と、が接続される。管路３４は、左前輪のエアばね１０に接続される管路３４Ｌと右前輪のエアばね１１に接続される管路３４Ｒとに分岐される。また、管路３５は、左後輪のエアばね１２に接続される管路３５Ｌと右後輪のエアばね１３に接続される管路３５Ｒとに分岐される。各管路３４Ｌ，３４Ｒ，３５Ｌ，３５Ｒには、給排気弁１４−１７がそれぞれ設けられる。なお、各車輪における車高は、各車輪に設けられる各ハイトセンサ１８−２１により検出することができる。

図２にも示されるように、空気圧縮装置１を含む車高調整装置は、マイクロコンピュータからなる制御装置２２（制御手段）によって制御される。なお、各車輪における車高調整の制御は同一であることから、ここでは、左前輪の車高の制御のみを説明する。まず、制御装置２２は、左前輪における車高の設定値H0とハイトセンサ１８により検出された車高の検出値H1とを比較する。言い換えると、左前輪における要求される車高H0と実際の車高H1とを比較する。そして、実際の車高H1が要求される車高H0よりも低い場合（H0＞H1）、タンク弁８のソレノイドに通電して当該タンク弁８を開弁させると共に、給排気弁１４のソレノイドに通電して給排気弁１４を開弁させる。これにより、タンク９からエアばね１０に圧縮空気が供給され、左前輪の車高は上昇する。

そして、実際の車高H1が要求される車高H0に到達した時点で（H1＝H0）、タンク弁８のソレノイドへの通電を停止して当該タンク弁８を閉弁させると共に、給排気弁１４への通電を停止して当該給排気弁１４を閉弁させる。これにより、左前輪の車高は保持される。他方、実際の車高H1が要求される車高H0よりも高い場合（H0＜H1）、給排気弁１４のソレノイドに通電して当該給排気弁１４を開弁させると共に、パイロット弁６のソレノイドに通電して排気弁５を開弁させる。これにより、左前輪の車高は下降する。そして、実際の車高H1が要求される車高H0に到達した時点で（H1＝H0）、給排気弁１４への通電を停止して当該給排気弁１４を閉弁させると共に、パイロット弁６のソレノイドに通電して排気弁５を閉弁させる。これにより、左前輪の車高は保持される。

制御装置２２は、電動モータ３の駆動電流値Im、電動モータ３の運転時間tm、圧力センサ２３により検出された圧力検出値P、車両速度Sv、外気温度Toおよび排気弁５の開弁時間teの各データを演算処理し、電動モータ３の温度Tmと圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thとを推定する推定部を有する。ここで、電動モータ３の温度Tmは、電動モータ３の駆動電流値Im、電動モータ３の運転時間tm、車両速度Svおよび外気温度Toの各データを演算処理することで算出される。また、圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thは、電動モータ３の運転時間tm、圧力センサ２３により検出された圧力検出値P、車両速度Sv、外気温度Toおよび排気弁５の開弁時間teの各データを演算処理することで算出される。

制御装置２２は、選択されたエアばね１０−１３に圧縮空気を供給する場合、電動モータ３を起動して圧縮機２の運転を開始する。これにより、電動モータ３は、鉄損、銅損および機械損による熱エネルギにより発熱して温度が上昇する。一方、圧縮機２はポリトロープ圧縮であることから、シリンダ内部の圧縮熱やピストンによるシリンダ内部との摺動の熱がシリンダに伝わりシリンダヘッドの温度が上昇する。図３に示されるのは、圧縮機２の運転と停止とを繰り返し行った場合の圧縮機２のシリンダヘッドと電動モータ３との実測温度推移の一例である。なお、圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thおよび電動モータ３の温度Tmは、シリンダヘッドおよび電動モータ３に装着した各温度センサにより測定したものである。

圧縮機２のシリンダヘッドは、アルミ合金等の金属により構成されることから、当該圧縮機２の運転時に温度が上昇し、停止することで温度が低下する。その温度変化は熱しやすく冷めやすい。一方、電動モータ３は、温度センサがヨーク内の空気室に配置されることから、圧縮機２と比較して温度変化は熱しやすく冷めにくい。なお、圧縮機２のシリンダヘッドおよび電動モータ３の温度の低下は、駆動することによる発熱がなくなり自然冷却されるのに加え、車両の走行時における走行風による冷却に起因する。

そして、図３に示される実験データあるいはコンピュータシミュレーション等に基づき、電動モータ３の駆動電流値Im、電動モータ３の運転時間tm、圧力センサ２３により検出された圧力検出値P、車両速度Sv、外気温度Toおよび排気弁５の開弁時間teをパラメータとする電動モータ３の温度Tmおよび圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thのデータテーブルが作成され、制御装置２２の記憶部には、このデータテーブルが格納されている。ここで、このデータテーブルを作成する方法として、例えば、駆動電流値Imと駆動電流値Imが流れている電動モータ３の運転時間tm、そのときの圧縮機２の圧力検出値Ｐを変動させ、車両速度Svを模して扇風機でシリンダヘッド、電動モータ３に風を送り、マップ化する。なお、マップ化に限らず関係式化してもよい。そして、推定部は、このデータテーブルに基づき、電動モータ３の温度Tmおよび圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thを算出（推定）することができ、これにより、本実施形態では、圧縮機２のシリンダヘッドおよび電動モータ３の温度を測定するサーミスタ等の温度センサを廃止することができる。

なお、制御装置２２は、図２に示されるシャント抵抗２４の電圧値Vrに基づき、電動モータ３の駆動電流値Imを得ることができる。また、制御装置２２は、CAN通信ライン２５を使用して他の車載制御装置と相互にデータを送受信することができる。さらに、図１および図２に示される符号２６は電動モータ３のON/OFFを制御するモータ用リレー、符号２７は給排気弁１４−１７のソレノイドの通電を制御するソレノイド用リレーである。

次に、本実施形態の作用を説明する。
制御装置２２（制御手段）は、規定の制御周期毎に、電動モータ３の運転時間tm、圧力センサ２３により検出された圧力検出値P、車両速度Sv、外気温度Toおよび排気弁５の開弁時間teおよび図３に示されるデータなどのテーブルの各データを演算処理して圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thを算出する。そして、制御装置２２は、シリンダヘッドの温度が上昇して規定温度Th1に到達した時点で圧縮機２の運転を停止し、その後、シリンダヘッドの温度が低下して規定温度Th2に到達したことを推定した時点で圧縮機２の運転を開始する。

また、制御装置２２は、規定の制御周期毎に、電動モータ３の駆動電流値Im、電動モータ３の運転時間tm、車両速度Svおよび外気温度Toの各データを演算処理して電動モータ３の温度Tmを推定することにより算出する。そして、制御装置２２は、電動モータ３の温度が上昇して規定温度Tm1に到達したことを推定した時点で圧縮機２の運転を停止し、その後、電動モータ３の温度が低下して規定温度Tm2に到達したことを推定した時点で、電動モータ３を起動して圧縮機２の運転を開始する。

なお、制御装置２２は、圧縮機２の運転停止中、電動モータ３の休止時間trと車両速度Svと外気温度Toとを演算処理することにより圧縮機２のシリンダヘッドおよび電動モータ３の各温度を算出（推定）する。また、制御装置２２は、電動モータ３の休止時間trが規定時間以上になった場合、車両速度Svと外気温度Toとを演算処理することにより圧縮機２のシリンダヘッドおよび電動モータ３の各温度を算出（推定）する。さらに、制御装置２２は、電動モータ３に電流が供給されているにも拘らず圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thが上昇しない場合、当該空気圧縮装置１に故障が発生したと判断する。

本実施形態によれば、空気圧縮装置１（流体圧縮手段）は、電動モータ３の運転時間tm、圧力センサ２３により検出された圧力検出値P、車両速度Sv、外気温度Toおよび排気弁５の開弁時間teの各データを演算処理することで圧縮機２のシリンダヘッドの温度Thを算出し、さらに、電動モータ３の駆動電流値Im、電動モータ３の運転時間tm、車両速度Svおよび外気温度Toの各データを演算処理することで電動モータ３の温度Tmを算出する制御装置２２（制御手段）を有する。排気弁５の開弁時間teをみることにより、圧縮機２と電動モータ３の運転、停止の関係もみることができ、さらに精度の高い推定が可能である。
したがって、従来、圧縮機２のシリンダヘッドおよび電動モータ３に装着されていた少なくとも２つの温度センサ（サーミスタ）を廃止することができる。これにより、各温度センサならびに各温度センサと制御装置２２とを接続するハーネスおよびハーネス間に設けられるコネクタ等が必要となり、製造コストを削減することができる。
なお、圧縮機２として往復動圧縮機を用いて説明したがこれに限らず、例えばスクロールやスクリューなどの圧縮機を用いても良い。しかし、往復動圧縮機は圧縮機の温度が運転状況等で推定しやすいので、本発明を適用するのに最もふさわしい。
なお、圧縮流体として空気を用いて説明したが、空気以外の窒素などの気体などを用いてもよい。

本実施形態の空気圧縮装置（流体圧縮手段）を含む車高調整装置の回路図である。本実施形態の空気圧縮装置（流体圧縮手段）の制御系の概略を示す図である。圧縮機の運転と停止とを繰り返し行った場合の圧縮機のシリンダヘッドと電動モータとの温度推移の一例を示す図である。

符号の説明

１空気圧縮装置（流体圧縮手段）、２圧縮機、３電動モータ、５排気弁、２３圧力センサ（圧力検出手段）、３１−３５圧縮流体供給経路

Claims

圧縮機と該圧縮機を駆動する電動モータとからなる流体圧縮手段と、該流体圧縮手段を制御する制御手段と、前記流体圧縮手段と車高を調整する車高調整手段との間の圧縮流体供給路内の流体の圧力を検出する圧力検出手段と、を有する車載用流体圧縮装置であって、
前記制御手段は、前記電動モータの駆動電流値と、前記電動モータの運転時間と、前記圧力検出手段の圧力検出値と、車両速度と、外気温度と、を演算処理することにより、前記流体圧縮手段の温度を推定する推定部を有することを特徴とする車載用流体圧縮装置。
前記制御手段は、前記推定部の推定結果に基づき、前記圧縮機の運転を制御することを特徴とする請求項１に記載の車載用流体圧縮装置。
前記推定部は、前記圧縮機の運転停止中、前記電動モータの休止時間と、前記車両速度と、前記外気温度と、を演算処理することにより、前記流体圧縮手段の温度を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の車載用流体圧縮装置。
圧縮機と該圧縮機を駆動する電動モータと開弁により圧縮流体供給経路内の圧縮流体を排出する排出弁とを含む流体圧縮手段と、該流体圧縮手段を制御する制御手段と、前記圧縮流体供給路内の流体の圧力を検出する圧力検出手段と、を有する車載用流体圧縮装置であって、
前記制御手段は、前記電動モータの駆動電流値と、前記電動モータの運転時間と、前記排出弁の開弁時間と、前記圧力検出手段の圧力検出値と、車両速度と、外気温度と、を演算処理することにより、前記流体圧縮手段の温度を推定する推定部を有することを特徴とする車載用流体圧縮装置。