JP2019084926A - 車両用空気調和装置及び車両用空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内の温度が想定通りに下がらないことを検知した場合に、圧縮機の回転数に上限を設け、あるいは圧縮機の動作を停止させてバッテリの消耗を防止する。【解決手段】車両用空気調和装置であって、前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記圧縮機への供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記圧縮機を運転させるように構成されており、前記圧縮機が運転開始後、第１の回転数を超える回転数で第１の時間以上運転されていると判定した場合に、前記圧縮機の回転数が前記第１の回転数より低い第２の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用空気調和装置及び車両用空気調和装置の制御方法に関する。

自動車等の車両に搭載される空気調和装置（以下「空調装置」とも称する）は、空調サイクルを構成する循環系に封止した冷媒を圧縮機で圧縮した後凝縮器で液化し、液化した冷媒をポンプで蒸発器に圧送し、蒸発器での冷媒の気化による吸熱で温度低下させた冷風を生成することで冷房機能を実現している。冷媒としてはフロンフリーのＲ１３４ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ等が用いられる。ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンを搭載した車両の場合、エンジンの軸出力の一部を用いて圧縮機を駆動している。

エンジンを圧縮機の駆動源として利用する場合、エンジンを停止させている状態では、一般に空調装置を動作させることができない。このため、バス、トラック、トレーラ等の業務用自動車が高速道路のパーキングエリア等での休憩や、貨物配送先での荷下ろし待ち等のために長時間駐車する場合にエンジンを停止させると、空調装置を作動させることができないので車内環境を快適に保つことが難しくなる問題があった。また、電気自動車ではもともとエンジンが搭載されていないため、エンジン出力により圧縮機を作動させることはできない。

そのため、車両に搭載されているバッテリの電力で圧縮機駆動用のモータを作動させる方式の空調装置が開発され、実用されている。バッテリを駆動源とする場合、エンジン出力を利用する場合と異なり、極力使用電力量を低減させることが求められる。電気自動車の場合、空調関係の電力消費が直接車両の航続距離に影響し、またエンジン搭載車のバッテリの場合でも、空調関係の電力消費で電圧低下が起これば、エンジン始動が困難となる等の問題があるからである。

このような観点から、例えば特許文献１には、車両の走行可能距離の低下を防止するとともに、車室内の空気調和を継続することのできる車両用空気調和装置を提供することを目的として、環境条件に基づいて、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転を切換える通常モードと、環境条件に基づいて、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転を切換えるとともに、曇り判定手段によって窓ガラスに曇りが発生すると判定した場合のみ除湿暖房運転を行う第１省エネモードと、環境条件に基づいて、暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転を切換える第２省エネモードとを切り換え可能に備えている車両用空気調和装置が提案されている。

特開２０１２−１７６６５９号公報

特許文献１では、窓ガラスの曇りや環境条件に応じて暖房、冷房、除湿冷暖房運転を切り換えることとしているが、冷房動作中に車室の窓やドアが開放されているといった、適切でない状態で空調装置が動作している場合には、車室内の温度を目標温度に近づけるために圧縮機を高回転領域で連続運転させるといった電力消費量が過大な状態が継続し、バッテリを過度に消耗させてしまうおそれがあるという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、車室内の温度が想定通りに下がらないことを検知した場合に、圧縮機等の回転数に上限を設け、あるいは動作を停止させてバッテリの消耗を防止することができる車両用空気調和装置及び車両用空気調和装置の制御方法を提供することを一つの目的としている。

前記の、及び他の問題点を解決するために、本発明の一つの態様は、冷媒を圧縮するための、バッテリからの電力で駆動される圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記圧縮機への供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記圧縮機を運転させるように構成されており、前記圧縮機が運転開始後、第１の回転数を超える回転数で第１の時間以上運転されていると判定した場合に、前記圧縮機の回転数が前記第１の回転数より低い第２の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している。

前記電力制御部は、前記圧縮機の運転開始後、第２の時間経過しても、前記目標設定温度と前記供給空気温度との差分が所定の数値を超えていると判定した場合、前記圧縮機への電力供給を停止するように構成することができる。

また、本発明の他の態様は、冷媒を圧縮するための、バッテリからの電力で駆動される圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、前記蒸発器へ送風するファンを駆動するための、バッテリからの電力で駆動される蒸発器ファンモータと、前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用及び前記蒸発器ファンモータ駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記蒸発器ファンモータへの供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記蒸発器ファンモータを運転させるように構成されており、前記蒸発器ファンモータが運転開始後、第１の回転数を超える回転数で第１の時間以上運転されていると判定した場合に、前記蒸発器ファンモータの回転数が前記第１の回転数より低い第２の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している。

上記した本発明の態様によれば、車室内の温度が想定通りに下がらないことを検知した場合に、圧縮機等の回転数に上限を設け、あるいは動作を停止させてバッテリの消耗を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用空気調和装置を取り付けた車両を示す模式図である。 図２は、車両用空気調和装置の全体構成例を示す模式図である。 図３は、車両用空気調和装置の電気系統図である。 図４は、圧縮機モータ駆動制御回路及び蒸発器ファンモータ駆動制御回路の構成例を示す模式図である。 図５は、本実施形態の制御用データ４３５の一例を示す図である。 図６は、蒸発器ファンモータ制御フロー例を示す図である。 図７は、圧縮機モータ駆動制御フロー例を示す図である。 図８は、車室が開放されている等の不適切な動作環境での測定空気温度と圧縮機回転数の経時変化を示す模式図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではない。

まず、図１に、本発明の一実施形態に係る車両用空気調和装置を取り付けた車両の部分模式図を示している。図１は、トラック等の貨物用自動車１００の左側面図を示している。本実施形態の車両用空調装置の取り付け状態を明確に示すために、図１は、貨物用自動車１００の運転室１１０の周辺部分を模式的に示している。貨物自動車１００には、運転室１１０及び荷室１４０があり、シャシー１３０上に取り付けられている。

本実施形態の車両用空調装置１は、車内に冷風を供給するための室内機１０、車内空気と外気との熱交換を行うための室外機２０、及び室内機１０、室外機２０に電力を供給するための電力変換部であるＤＣ／ＡＣインバータ３０（以下「インバータ３０」と略称）を有している。シャシー１３０の側面には貨物自動車１００の電源となるバッテリ４０が設置されている。また運転室１１０内には、バッテリ４０からの直流電力を交流電力に変換するためのインバータ３０が設置されている。

運転室１１０の外部の上面には、走行時の運転室１１０による空気抵抗を減少させるための導風板１２０が設けられている。一般に導風板１２０は運転室１１０の前方側から滑らかに立ち上がる凸面を形成する部材であり、その裏側には運転室１１０上面への取り付け部材や導風板１２０自体の補強部材が設けられるものの、一定の空間が形成されている。本実施形態では、この導風板１２０が形成する内側空間に、空調装置の室外機２０を設置している。なお、室外機２０は運転室１１０の屋根上以外に、運転室１１０の外部後面の荷室１４０との間に設置してもよい。

貨物自動車１００の長距離運行等に備えて運転室１１０内に設けられている居住空間１１２には、例えば仮眠用ベッド１１５などとともに室内機１０が設けられる。室内機１０と室外機２０との間は、図示を省略する管路で接続され、室内機１０、室外機２０で熱交換を行うための冷媒の流路を構成している。

なお、図１に示した貨物自動車１００は一例であり、トレーラのように運転室１１０と荷室１４０が分離可能な形態の車両でもよい。また、インバータ３０，バッテリ４０の設置場所は、取り付け対象となる車両の構成に応じて適宜に選定することができる。

次に、本実施形態の空調装置１の全体構成例について説明する。図２に、空調装置１の全体構成例を模式的に示している。空調装置１は、圧縮機２１、凝縮器２５、及び蒸発器１１を備える。本実施形態では、蒸発器１１が室内機１０に設けられ、圧縮機２１、凝縮器２５は室外機２０に設けられる。圧縮機２１、凝縮器２５、及び蒸発器１１のそれぞれの間は、冷媒が循環できるようにパイプ５０によって液密状態に接続されている。パイプ５０は、冷媒の種類や使用圧力に応じた耐圧性及び耐食性を有する材料（例えば銅等）によって適宜に構成することができる。

図２に例示する空調装置１では、圧縮機２１で圧縮された冷媒が凝縮器２５で冷却されて液化し、室内機１０へ向けて圧送される。高温高圧の液状冷媒は、毛細管等の微少な流路を通じて低温低圧の霧状となって蒸発器１１内に噴出して気化し、その際の気化熱で蒸発器１１周辺の空気から吸熱する。このように冷却された空気は、室内機１０から運転室１１０の居住空間１１２内に放出されて空調効果を発揮する。後述するが、室内機１０内には、蒸発器１１周辺で冷却された空気を居住空間１１２内に送出するためのファンが設けられている。上記の空調サイクルは、通常の車両用空調装置と同様であるが、本実施形態では圧縮機２１及び室内機１０内のファンが電動とされている。

次に、本実施形態の空調装置１の電気系統の構成について説明する。図３に、本実施形態の空調装置１の制御系統例を示している。空調装置１の電源は、バッテリ４０と、バッテリ４０の直流電力を交流電力に変換するインバータ３０とで構成される。この構成により、空調装置１は車両のエンジンが停止している場合でも運転して運転室１１０内に冷風を供給することができる。バッテリ４０としては、自動車用バッテリとして一般的な鉛蓄電池を用いることができるが特に特定の形式のバッテリに限定されるものではない。鉛蓄電池を用いる場合には、実用的にはＪＩＳ Ｄ ５３０１に規定する５時間率容量で１２０Ａｈ以上のものを使用することが好ましい。

インバータ３０は、圧縮機駆動用モータ２２（以下「ＣＰモータ２２」とも称する）に電力を供給するための電力変換部である。本実施形態では、ＥＶファンモータ１２、ＣＤファンモータ２６の電源としてバッテリ４０からの電力が、ＣＰモータ２２の電源として単相ＡＣ２２０Ｖが供給される構成としているが、これ以外の電力仕様を用いても差し支えない。インバータ３０の回路方式としては、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式等の適宜の方式を採用することができる。またインバータ３０の出力容量は、負荷となる各モータ等の仕様に応じて決定すればよい。なお、ＥＶ、ＣＤ、ＣＰは、それぞれ蒸発器（Evaporator）、凝縮器（Condenser）、圧縮機（Compressor）を示す略号である。

室内機１０内には、ＥＶファンモータ１２、ＥＶファンモータ駆動回路１３、ＥＶファンモータ駆動制御回路１４（以下「ＥＶファン制御回路１４」とも称する）、及び入出力インタフェース部１７が備えられている。ＥＶファンモータ１２は蒸発器１１へ送風するためのブロワファンを駆動するモータであり、例えばブラシレスＤＣモータ等が用いられる。ＥＶファンモータ駆動回路１３は、バッテリ４０からの電力を受けてＥＶファンモータ１２駆動用の出力電圧を生成する回路ブロックであり、例えばＥＶファンモータ１２への供給電力を制御するＩＧＢＴのゲートドライブ回路として構成することができる。この回路ブロックの回路方式としては、ＰＷＭ方式等を用いることができる。

ＥＶファンモータ駆動回路１３の出力は、ＥＶファン制御回路１４によって制御される。ＥＶファン制御回路１４は、後述するようにＣＰＵ等のプロセッサを備え、室内機１０から送出される空気温度の情報を温度センサ１６から取得し、またＥＶファンモータ１２に設けられる回転センサ１２Ａからモータ１２の回転数の情報を取得し、これらの情報に基づいてプロセッサが実行する演算処理によりＥＶファンモータ駆動回路１３の出力を制御する。インバータ３０とＥＶファンモータ駆動回路１３、ＥＶファン制御回路１４の入力との間には電源スイッチ１５が設けられており、空調装置１０を運転しない場合には電源スイッチ１５をオフしておくことにより、回路１３，１４において無用の電力が消費されないように構成されている。

回転センサ１２Ａは、ＥＶファンモータ１２のロータ回転数を検出するためのセンサであり、例えば磁気抵抗素子、ホール素子を利用して構成される。温度センサ１６は、サーミスタ等の素子を用いて実現される。温度センサ１６は、例えば室内機１０の外部上面に設置され、室内機１０が設置されている居住空間１１２の空気温度を測定する。温度センサ１６の出力信号は、室内機１０と室外機２０との間を接続する通信線７０を通じて、室外機２０の圧縮機モータ駆動制御回路２４（以下「ＣＰ制御回路２４」とも称する）にも供給される。これにより、室外機２０側でも居住空間１１２内の温度データを利用することができる。

入出力インタフェース部１７は、空調装置１による居住空間１１２内の目標温度設定等のデータ入力、現在の室温、室内機１０あるいは室外機２０による異常検出報知といったデータ出力の機能を実現するブロックであり、例えば液晶表示パネル、タッチパネル、プッシュスイッチ等の入出力デバイスにより構成されている。入出力インタフェース部１７は、ＥＶファン制御回路１４と通信可能に接続されてデータの授受を行う。また入出力インタフェース部１７は、室内機１０と室外機２０とを接続する前記の通信線７０を通じて、室外機２０のＣＰ制御回路２４ともデータの授受を行うことができる。
なお、以上の室内機１０の構成は一例であり、後述する本実施形態の空調装置１の機能を実現するために、他の種々の構成を採用することが可能である。

次に、室外機２０の電気的構成例について説明する。室外機２０には、凝縮器２５からの放熱を促すべくこれに送風するためのブロワファンが設けられ、ＣＤファンモータ２６によって駆動される。ＣＤファンモータ２６としては、例えば単相ＡＣモータ、ブラシレスＤＣモータ等を用いることができる。ＣＤファンモータ２６は、ＣＤファンモータ駆動回路２７によって駆動される。ＣＤファンモータ駆動回路２７にはインバータ３０から単相ＡＣ１００Ｖが供給され、ＣＤファンモータ駆動回路２７によってＣＤファンモータ２６を駆動するための駆動電流に変換される。ＣＤファンモータ２６は、空調装置１の運転中一定回転数で動作させれば足りるため、ＣＤファンモータ駆動回路２７はその機能を実現するようにＣＤファンモータ２６の仕様に合わせて設計すればよい。

室外機２０にはまた、圧縮機２１を駆動するための圧縮機駆動用モータ２２（以下「ＣＰモータ２２」とも称する）が設けられ、本実施形態ではＡＣ三相誘導モータを採用している。ＣＰモータ２２は、圧縮機駆動用モータ駆動回路２３（以下「ＣＰ駆動回路２３」とも称する）から供給される三相交流電力によって駆動される。ＣＰモータ駆動回路２３は、例えばスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いたＰＷＭ方式で構成することができるが、ＣＰモータ２２の形式、仕様に応じて他の適宜の方式を採用してもよい。

ＣＰ駆動回路２３の出力は、ＣＰ制御回路２４によって制御される。本実施形態では、ＣＰ制御回路２４は、ＣＰ駆動回路２３のＩＧＢＴのオンオフ制御を行うゲートドライブ回路である。ＣＰ制御回路２４は、後述するようにＣＰＵ等のプロセッサを備え、室内機１０にある温度センサ１６から取得される温度データ、ＣＰモータ２２に設けられる回転センサ２２Ａから取得されるモータ２２の回転数データに基づいて、プロセッサが実行する演算処理によりＣＰ駆動回路２３の出力を制御する。

回転センサ２２Ａは、ＣＰモータ２２のロータ回転数を検出するためのセンサであり、回転センサ１２Ａと同様に、例えば磁気抵抗素子、ホール素子を利用して構成される。前記したように、室内機１０側に設置されている温度センサ１６の出力信号は、室内機１０と室外機２０との間を接続する通信線７０を通じてＣＰ制御回路２４にも入力される。

次に、ＥＶファン制御回路１４、ＣＰ制御回路２４の構成例について説明する。図４は、ＥＶファン制御回路１４、及びＣＰ制御回路２４の機能ブロックをハードウェア構成と関連させて説明する模式図である。以下、ＥＶファン制御回路１４、ＣＰ制御回路２４を、モータ制御回路４００（電力制御部）と総称する。モータ制御回路４００は、プロセッサ４１０，入出力部４２０、及びメモリ４３０を備えている。プロセッサ４１０はＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算装置であり、後述する本実施形態のモータ制御を実現する。入出力部４２０は、外部装置との間でのデータ入出力処理を実行する機能を有し、ハードウェアとしては、室内機１０の入出力インタフェース部１７からの目標室温等各種設定データ、温度センサ１６からの温度測定データ、回転センサ１２Ａ、２２Ａからの回転数データ等の入力データ用バッファ回路、ＥＶファン駆動回路１３、ＣＰ駆動回路２３への駆動出力信号（ゲート信号）を出力するための出力バッファ回路を含む。

メモリ４３０は本実施形態の空調装置１の制御を行うためのプログラム、及びそのプログラムが使用するデータ等を格納している記憶領域を提供し、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶デバイスにより構成されている。図４の例では、メモリ４３０に、温度データ処理部４３１、負荷回転数処理部４３２、指令出力演算部４３３、データ入出力部４３４、及び制御用データ４３５が格納されている。温度データ処理部４３１、負荷回転数処理部４３２、指令出力演算部４３３、及びデータ入出力部４３４は、プロセッサ４１０によって実行されるプログラムである。制御用データ４３５は、上記のプログラムによって利用されるデータである。

温度データ処理部４３１は、室内機１０の入出力インタフェース部１７からの目標室温等各種設定データ、温度センサ１６からの温度測定データを受信して指令出力演算部４３３に引き渡す機能を有する。負荷回転数処理部４３２は、回転センサ１２Ａ、２２Ａからの回転数データを受信して指令出力演算部４３３に引き渡す機能を有する。指令出力演算部４３３は、受信した各温度データ、回転数データと、後述する制御用データとを用いてＥＶファン駆動回路１３、ＣＰ駆動回路２３への出力信号を生成する機能を有する。指令出力演算部４３３が実行するデータ処理については処理フロー例を参照して後述する。

データ入出力部４３４は、プロセッサ４１０とメモリ４３０間でのデータ入出力処理の機能を有する。制御用データ４３５は、入力された目標設定温度と測定された室温との差分と、ＥＶファンモータ１２，ＣＰモータ２２の回転数との関係を示す制御パターンデータ、及び、後述する回転数の上限に関する設定データ、目標設定温度と測定温度との差分に関する設定データ、及び目標設定温度と測定温度との差分が所定値を超える状態の持続時間に関する設定データ等を格納する。

図５に、制御用データ４３５の一例を示している。本実施形態の制御用データ４３５は、駆動出力信号パターンデータ４３５１、回転数制限時間判定閾値４３５２（第１の時間）、ＣＰ運転停止時間判定閾値４３５３（第２の時間）、高回転判定閾値４３５４（第１の回転数）、温度差判定閾値４３５５、回転数上限値４３５６（第２の回転数）、及び回転数及び温度履歴情報４３５７を有している。駆動出力信号パターンデータ４３５１は、ＥＶファンモータ１２、ＣＰモータ２２についての目標温度と測定温度との差分、及び、その差分に対して設定すべき目標回転数、その目標回転数を達成するために、ＥＶファンモータ駆動回路１３、ＣＰモータ駆動回路２３に出力すべき駆動出力信号の関係を制御パターンとして保持している。回転数制限時間判定閾値４３５２は、ＥＶファンモータ１２、ＣＰモータ２２の回転数に上限を設けるかどうかの判定閾値となる時間データであり、例えば１０分等の数値を格納する。ＣＰ運転停止時間判定閾値４３５３は、ＣＰモータの運転を停止するかどうかの判定閾値となる時間データであり、例えば３０分等の数値を格納する。高回転判定閾値４３５４は、ＥＶファンモータ１２、ＣＰモータ２２の回転数が高回転領域にあるかどうかを判定するために設定される数値データである。温度差判定閾値４３５５は、ＣＰモータ２２の運転を停止するか判定するのに用いる目標温度と測定温度との差分閾値である。回転数上限値４３５６は、ＥＶファンモータ１２、ＣＰモータ２２の回転数に設定する回転数上限値であり、ＥＶファンモータ１２、ＣＰモータ２２それぞれについて保持される。回転数及び温度履歴情報４３５７は、ＥＶファンモータ１２、ＣＰモータ２２それぞれについて回転数及び温度測定値の経時変化を格納しており、回転数制限、ＣＰ運転停止を判定するための履歴データとして利用される。なお、図５に示すのは構成の一例であって、本発明を適用する空調装置１の構成、仕様に応じて設計することができる。例えば、使用者が好みに合わせて冷房能力の強弱を設定することができるように、入出力インタフェース部１７を通じて、室内機１０のＥＶファンモータ１２、室外機２０のＣＰモータ２４の回転数を設定することができるようにしてもよい。また、季節ごと、月ごとに冷房能力を適切に変更すべく、モータ制御回路４００が保持する時刻データ等に基づいて、室内機１０のＥＶファンモータ１２、室外機２０のＣＰモータ２４の回転数を設定することができるようにしてもよい。さらに、夏季夜間駐車時等の連続運転による過剰なバッテリ消耗を防止するために、室内機１０の入出力インタフェース部１７にオフタイマー機能を設け、運転開始から所定時間経過後に室内機１０及び室外機２０の運転が停止されるように構成することもできる。

次に、以上の構成を有する空調装置１におけるＥＶファンモータ１２及びＣＰモータ２２の駆動制御について説明する。まず、ＥＶファンモータ１２の駆動制御について説明する。図６に、本実施形態の空調装置１の室内機１０が備えるＥＶファン制御回路１４により実行されるＥＶファンモータ１２の駆動制御処理フロー例を示している。

ＥＶファン制御回路１４は、基本動作として、室内機１０の入出力インタフェース部１７を通じて設定されている目標温度と温度センサ１６によって測定された測定温度との差分に応じて決定される目標回転数と、回転センサ１２Ａから入力される測定回転数との差分に基づいて、ＥＶファン駆動回路１３への駆動出力信号を生成する。図５に関して前記したように、目標温度と測定温度との差分と目標回転数との関係を示すパターンデータ、及び目標回転数と測定回転数との差分と駆動出力信号との関係を示すパターンデータは、あらかじめメモリ４３０の制御用データ４３５として記憶させておく。この基本動作を前提として、ＥＶファン制御回路１４は、ＥＶファンモータ１２の高回転運転が所定時間を超えて継続した場合に、ＥＶファンモータ１２の回転数に上限を設ける制御を行う。

図６を参照すると、まずＥＶファン制御回路１４は、空調装置１の電源オンを契機として制御を開始すると（Ｓ６００）、温度データ処理部４３１により、室内機１０の入出力インタフェース部１７を通じて設定された目標温度データを取得してメモリ４３０のワークエリアに記憶する（Ｓ６１０）。次いで、温度データ処理部４３１は、温度センサ１６から測定温度データを取得してメモリ４３０のワークエリアに記憶する（Ｓ６２０）。次に、回転数処理部４３２が、回転センサ１２ＡからＥＶファンモータ１２の測定回転数データを取得してメモリ４３０のワークエリアに記憶する（Ｓ６３０）。以上の取得したデータに基づき、指令出力演算部４３３は、制御用データ４３５として格納されている駆動出力信号パターンデータを参照してＥＶファン駆動回路１３へ与えるべき目標回転数を算出する（Ｓ５４０）。

ここで、指令出力演算部４３３は、制御用データ４３５から高回転運転判定閾値Ｒｓ及び高回転運転継続時間に関する閾値ｔｓ１を読み出し、メモリ４３０のワークエリアに格納されている測定回転数データの履歴を参照して、ＥＶモータ１２の回転数ｒがｒ＞Ｒｓを満たす状態が閾値ｔ１を超えて継続しているかを判定する（Ｓ６５０）。前記状態の継続時間がｔｓ１以下であると判定した場合（Ｓ６５０，Ｎｏ）、指令出力演算部４３３は、Ｓ６４０で算出した目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、ＥＶファン駆動回路１３に出力して（Ｓ６７０）、Ｓ６１０の処理に戻る。

一方、ＥＶファンモータ１２の回転数ｒがｒ＞Ｒｓを満たす状態が閾値ｔｓ１を超えて継続していると判定した場合（Ｓ６５０，Ｙｅｓ）、指令出力演算部４３３は、ＥＶファンモータ１２の回転数に、あらかじめ制御用データ４３５として設定されている上限値Ｒｍａｘを設定する（Ｓ６６０）。そして、Ｓ６７０で指令出力演算部４３３は、Ｓ６６０で設定した上限値である目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、ＥＶファン駆動回路１３に出力して（Ｓ６７０）、Ｓ６１０の処理に戻る。

このようなＥＶファンモータ１２の駆動制御処理により、例えば室内機１０が設置されている運転室１１０の窓やドアが開放されたまま空調装置１が運転されており、居住空間１１２内の温度が目標設定温度に対してなかなか下がらずＥＶファンモータ１２の高回転運転状態が長時間継続している場合には、ＥＶファンモータ１２の回転数に上限値を設定し、無駄に高回転運転が継続されてバッテリ４０の電力が空費されることを防止される。

次に、ＣＰモータ２２の駆動制御について説明する。図７に、本実施形態の空調装置１の室外機２０が備えるＣＰモータ制御回路２４により実行されるＣＰモータ２２の駆動制御処理フロー例を示している。

ＥＶファン制御回路１４と同様に、ＣＰモータ制御回路２４は、基本動作として、室内機１０の入出力インタフェース部１７を通じて設定されている目標温度と温度センサ１６によって測定された測定温度との差分に応じて決定される目標回転数と、回転センサ１２Ａから入力される測定回転数との差分に基づいて、ＣＰモータ駆動回路２３への駆動出力信号を生成する。ＣＰモータ制御回路２４は、ＥＶファンモータ駆動制御回路１４と同様に、規定の閾値を超える高回転運転が所定時間を超えて継続された場合、回転数に上限を設けて電力消費を抑制する制御を行う。また、加えて、一定回転数を超える運転がさらに長時間にわたって継続された場合には異常状態と判定してＣＰモータ２２の運転を停止し、バッテリ４０の無用の電力消費を防ぐ制御も行う。

図７を参照すると、ＣＰモータ制御回路２４は、空調装置１の電源オンを契機として制御を開始すると（Ｓ７００）、ＥＶファンモータ制御の場合と同様に、目標温度データ、測定温度データ、測定回転数データを取得して、制御用データ４３５として格納されている駆動出力信号パターンデータを参照してＣＰモータ駆動回路２３へ与えるべき目標回転数を算出する（Ｓ７１０〜Ｓ７４０）。

ここで、指令出力演算部４３３は、ＥＶファンモータ１２の制御と同様に、制御用データ４３５から高回転運転判定閾値Ｒｓ及び高回転運転継続時間に関する閾値ｔｓ１を読み出し、メモリ４３０のワークエリアに格納されている測定回転数データの履歴を参照して、ＥＶモータ１２の回転数ｒがｒ＞Ｒｓを満たす状態が閾値ｔ１を超えて継続しているかを判定する（Ｓ７５０）。前記状態の継続時間がｔｓ１以下であると判定した場合（Ｓ７５０，Ｎｏ）、指令出力演算部４３３は、Ｓ７４０で算出した目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、ＣＰモータ駆動回路２３に出力して（Ｓ７９５）、Ｓ７１０の処理に戻る。

一方、ＣＰモータ２２の回転数ｒがｒ＞Ｒｓを満たす状態が閾値ｔｓ１を超えて継続していると判定した場合（Ｓ７５０，Ｙｅｓ）、指令出力演算部４３３は、さらに、温度測定データの値と目標設定温度との差分ΔＴが所定の閾値Ｔｓを超えている状態が所定の時間閾値ｔｓ２を超えて継続しているかを判定する（Ｓ７６０）。ΔＴ＞Ｔｓの状態がｔｓ２を超えて継続していると判定した場合（Ｓ７６０，Ｙｅｓ）、指令出力演算部４３３は、ＣＰモータ駆動回路２３に運転停止を指令し、室内機１０の入出力インタフェース部１７に通信線７０を通じて異常検出を出力して処理を終了する（Ｓ７７０〜Ｓ７８０）。このように、所定時間経過しても室内機１０周辺の温度が目標設定温度に対して十分に下がらない異常状態が継続した場合には、ＣＰモータ２２の運転を停止することで、異常状態におけるバッテリ４０の空費を防止することができる。特にＣＰモータ２２はＥＶファンモータ１２に比べて消費電力量が大きいため、その運転を停止することによるバッテリ４０の消耗防止の効果は大きい。

Ｓ７６０でＣＰモータ２２の運転停止の条件が成立していないと判定した場合（Ｓ７６０，Ｎｏ）、指令出力演算部４３３は、ＣＰモータ２２の回転数に、あらかじめ制御用データ４３５として設定されている上限値Ｒｍａｘを設定する（Ｓ７９０）。そして、Ｓ７９５で指令出力演算部４３３は、Ｓ７９０で設定した上限値である目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、ＣＰモータ駆動回路１３に出力して（Ｓ７９５）、Ｓ７１０の処理に戻る。

このようなＣＰモータ２２の駆動制御処理により、例えば室内機１０が設置されている運転室１１０の窓やドアが開放されたまま空調装置１が運転されており、居住空間１１２内の温度が目標設定温度に対してなかなか下がらずＣＰモータ２２の高回転運転状態が長時間継続している場合には、ＣＰモータ２２の回転数に上限値を設定し、無駄に高回転運転が継続されてバッテリ４０の電力が空費されることを防止している。

以上説明したＣＰモータ駆動制御が実行された場合の温度及び回転数の時間変化の例を図８に示している。室内機１０が設置されている居住空間１１２内の温度がＴ０であったとき、目標設定温度をＴＴとして空調装置１の運転を開始したとする。ＣＰモータ２２は、回転数Ｒ０で運転を開始するが、例えば運転室１１０の窓やドアが開放されているといった理由で温度が下がりにくいため、回転数判定閾値Ｒｓより高回転の回転数Ｒ０で運転を継続する。この高回転運転継続時間が時間判定閾値ｔｓ１を超えると、ＣＰモータ２２の回転数に上限値Ｒｍａｘが設定され、ＣＰモータ２２は回転数Ｒｍａｘで運転を継続する。

居住空間１１２内の温度は依然十分に低下せず、目標温度ＴＴと測定温度との差分ΔＴが温度判定閾値Ｔｓより大きい状態が時間判定閾値ｔｓ２を超えて継続しているとする。この場合、ＣＰモータ制御回路２４により、ＣＰモータ２２の運転は停止される。このように、なんらかの理由で室内機１０が設置されている居住空間１１２内の温度が十分に低下しない異常状態が継続した場合、ＣＰモータ２２の高回転での運転を抑止し、さらに一定条件の下では運転を停止する制御を行うので、バッテリ４０の無用の消耗を防ぐことができる。

なお、上記のモータ制御に用いる回転数判定閾値Ｒｓ、回転数上限値Ｒｍａｘ、時間判定閾値ｔｓ１，ｔｓ２は、ＣＰモータ２２の消費電力、バッテリ４０の容量等の条件を考慮して適宜に設定することができる。また、上記の実施形態では、高回転領域での連続運転を所定時間で抑止する制御をＥＶファンモータ１２、ＣＰモータ２２について実施し、目標温度と測定温度の差分が所定値を超える状態が一定時間を超えて継続した場合に運転停止をする制御をＣＰモータ２２について実施するものとしたが、空調装置１の電力消費量に占める割合がより大であるＣＰモータ２２についてのみ上記制御を行うようにしてもよい。その場合、ＣＰモータ２２の運転停止に伴ってＥＶファンモータ１２の運転も停止するように構成してもよい。

以上詳細に説明したように、本実施形態の車両用空調装置によれば、車室内の温度が想定通りに下がらないことを検知した場合に、圧縮機や室内機のファンの回転数に上限を設け、あるいは圧縮機の動作を停止させてバッテリの消耗を防止することができ、エンジンの始動性の低下等の電装系の不都合を防ぐことができる。

１ 車両用空気調和装置
１０室内機
１１ 蒸発器
１２ ＥＶファンモータ
１２Ａ，２２Ａ 回転センサ
１３ ＥＶファンモータ駆動回路
１４ ＥＶファンモータ駆動制御回路
１５ 電源スイッチ
１６ 温度センサ
１８ 膨張弁
２０ 室外機
２１ 圧縮機
２２ 圧縮機モータ
２３ ＣＰモータ駆動回路
２４ ＣＰモータ駆動制御回路
２５ 凝縮器
３０ ＤＣ／ＡＣインバータ
４０ バッテリ
４００ モータ制御回路
４１０ プロセッサ
４２０ 入出力部
４３０ メモリ
４３１ 温度データ処理部
４３２ 負荷回転数処理部
４３３ 指令出力演算部
４３４ データ入出力部
４３５ 制御用データ

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮するための、バッテリからの電力で駆動される圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、
   前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、
   前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、
   前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記圧縮機への供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記圧縮機を運転させるように構成されており、前記圧縮機が運転開始後、第１の回転数を超える回転数で第１の時間以上運転されていると判定した場合に、前記圧縮機の回転数が前記第１の回転数より低い第２の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している、
   車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空気調和装置であって、
   前記電力制御部は、前記圧縮機の運転開始後、第２の時間経過しても、前記目標設定温度と前記供給空気温度との差分が所定の数値を超えていると判定した場合、前記圧縮機への電力供給を停止する、
   車両用空気調和装置。
3. 冷媒を圧縮するための、バッテリからの電力で駆動される圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、
   前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、
   前記蒸発器へ送風するファンを駆動するための、バッテリからの電力で駆動される蒸発器ファンモータと、
   前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用及び前記蒸発器ファンモータ駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、
   前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記蒸発器ファンモータへの供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記蒸発器ファンモータを運転させるように構成されており、前記蒸発器ファンモータが運転開始後、第１の回転数を超える回転数で第１の時間以上運転されていると判定した場合に、前記蒸発器ファンモータの回転数が前記第１の回転数より低い第２の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している、
   車両用空調装置。
4. 冷媒を圧縮するための、バッテリからの電力で駆動される圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、
   前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、
   前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置の制御方法であって、
   前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記圧縮機への供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記圧縮機を運転させるように構成されており、前記圧縮機が運転開始後、第１の回転数を超える回転数で第１の時間以上運転されていると判定した場合に、前記圧縮機の回転数が前記第１の回転数より低い第２の回転数以下となるように前記供給電力を制御する、
   車両用空調装置の制御方法。