JP2020128814A

JP2020128814A - クラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブ

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Publication number: JP2020128814A
Application number: JP2019202531A
Authority: JP
Inventors: 成ビン鄭; Seong-Bin Jeong
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CN111536167A; KR102654757B1; US11391332B2; KR20200097128A; DE102019131492A1; US20200256406A1; CN111536167B

Abstract

【課題】ＥＣＶシャフト移動量によってクラッチ電流を共に制御可能であり、過剰のクラッチ電流（過剰のクラッチの吸入力）の使用を改善することで、車両の効率及び燃費を向上させるための、クラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブを提供する【解決手段】本発明は、圧縮機に連結されるクラッチの電流を制御する回路であって、ＥＣＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）シャフトの移動量によって抵抗値が可変するストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅ）；前記ストレインゲージの抵抗値の変化によって決められたゲート−ソース電圧と、臨界電圧との比較を通じてスイッチング動作を行い、第１スイッチング動作状態によって第１クラッチ電流の流れが発生するスイッチング素子、及び前記スイッチング素子に並列に連結され、前記スイッチング素子の第２スイッチング動作状態によって第２クラッチ電流の流れが発生する抵抗、を含むことを特徴とする。【選択図】図８

Description

本発明は、クラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブに係り、より詳しくは、ＥＣＶシャフト移動量によってクラッチ電流を共に制御可能であり、過剰のクラッチ電流（過剰のクラッチの吸入力）の使用を改善することで、車両の効率及び燃費を向上させるためのクラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブに関する。

最近、車両の空調システムの効率を改善して車両の効率及び燃費を改善することが大きい関心事となっている。特に、車両の空調システムの重要な部品の一つである圧縮機（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）は、エンジンのパワーを多く消耗するため、車両の効率及び燃費の改善が必要となる。
これによって、圧縮機は、固定式圧縮機の代わりに可変式圧縮機を主に用いるが、可変式圧縮機は、固定式圧縮機に比べて低いエネルギー消費と高効率の特性を有する。
ここで、可変式圧縮機は、車両室内の空気調節のための様々なニーズに合わせてピストンストローク長さを変化させる可変斜板式圧縮機であり、電子制御バルブ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ、以下、「ＥＣＶ」とする）と結合して車両空調システムの制御システムとして適用されている。

可変斜板式圧縮機において、ソレノイドにより作動される電子制御バルブは、外部の制御機から供給されるパルス幅変調（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）入力信号に基づいて、車両用空調システムの圧縮機を制御するように構成する。
このようなメカニズムは、電子制御バルブ内の互いに異なる圧力ポート機能を用いて斜板チャンバの圧力を増加または減少させることによって圧縮機内で斜板角（ｓｗａｓｈｐｌａｔｅａｎｇｌｅ）を変更するように構成する。
また、圧縮機内で最小の斜板角である場合には、作動トルクが小さいため、クラッチの吸入力が少なくなってもよく、クラッチ電流を少なくしてもよい。
ところで、従来はクラッチ電流を可変できる装置がなかったため、通常、クラッチの吸入力が最大のトルクを基準として一元化して算定される。したがって、圧縮機内で最小の斜板角である場合には最小のトルクで動作するが、この場合には過剰のクラッチの吸入力（過剰のクラッチ電流）を使用するので、車両の効率及び燃費を下げる要因となり得る。
したがって、圧縮機内で最小の斜板角である場合には過剰のクラッチの吸入力（過剰のクラッチ電流）を少なくして車両の効率及び燃費を改善する必要がある。

韓国公開特許公報第２０１７−００７９７５５号

本発明が目的とするところは、ＥＣＶシャフト移動量によってクラッチ電流を共に制御可能であり、過剰のクラッチ電流（過剰のクラッチの吸入力）の使用を改善することで、車両の効率及び燃費を向上させるための、クラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブを提供することにある。

本発明のクラッチ電流制御回路は、圧縮機に連結されるクラッチの電流を制御する回路であって、ＥＣＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）シャフトの移動量によって抵抗値が可変するストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅ）、前記ストレインゲージの抵抗値の変化によって決められたゲート−ソース電圧と、臨界電圧との比較を通じてスイッチング動作を行い、第１スイッチング動作状態によって第１クラッチ電流の流れが発生するスイッチング素子、及び前記スイッチング素子に並列に連結され、前記スイッチング素子の第２スイッチング動作状態によって第２クラッチ電流の流れが発生する抵抗、を含むことを特徴とする。

前記ストレインゲージは、電子制御バルブのバルブ開閉部の反対側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って引伸ばされて抵抗値が増加する第１ストレインゲージ、及び前記バルブ開閉部側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って圧縮されて抵抗値が減少する第２ストレインゲージ、を含み、前記第１ストレインゲージ及び前記第２ストレインゲージは、互いに直列に連結されるものであることを特徴とする。

前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージは、抵抗値の総計が一定に維持されるものであることを特徴とする。

前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージのいずれか一つは、前記ＥＣＶシャフトの移動に関係なく同一の抵抗値を有する一般抵抗に取り替えられることを特徴とする。

前記スイッチング素子のゲート−ソース電圧は、前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージとの間の電圧に該当し、前記第１ストレインゲージの抵抗値と前記第２ストレインゲージの抵抗値によって決められるものであることを特徴とする。

前記スイッチング素子は、Ｎ−チャンネル増加型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする。

前記第１スイッチング動作状態は、前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート−ソース電圧が前記臨界電圧以上であり、Ｄ−Ｓスイッチがオン状態であり、前記第２スイッチング動作状態は、前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート−ソース電圧が前記臨界電圧の未満であり、Ｄ−Ｓスイッチがカットオフ状態であることを特徴とする。

前記第１クラッチ電流は、前記ゲート−ソース電圧の大きさによって電流値が変わることを特徴とする。

前記スイッチング素子の動作に必要な駆動電圧を供給するバッテリー、をさらに含み、前記第２クラッチ電流は、前記抵抗と前記駆動電圧との関係を通じて決められるものであることを特徴とする。

前記第２クラッチ電流の電流値は、前記第１クラッチ電流の電流値と比べると、低いことを特徴とする。

前記第２クラッチ電流は、前記圧縮機が最小の斜板角であるときに前記クラッチのコイルに印加される電流であることを特徴とする。

前記ストレインゲージは、電子制御バルブの内部に一体化して装着され、前記スイッチング素子及び前記抵抗は、前記電子制御バルブの外部クラッチ電流印加部に装着されることを特徴とする。

本発明によれば、ＥＣＶシャフト移動量によってクラッチ電流を共に制御可能であり、過剰のクラッチ電流（過剰のクラッチの吸入力）の使用を改善することで、車両の効率及び燃費を向上させることができる。
また、クラッチ電流制御回路のスイッチング素子と抵抗とを電子制御バルブの内部に一体化して構成することなく、クラッチ電流印加部に位置させて圧縮機自体の設計自由度を向上させることができる。
また、クラッチタイプの外部可変圧縮機の３ピンコネクタをそのまま維持して、クラッチ電流制御のための信号を追加する必要がない効果がある。

電子制御バルブを示した図である。図１の電子制御バルブの動作原理を説明する図である。図１の電子制御バルブの制御原理を説明する図である。ＥＣＶ特性曲線で圧縮機のトルクの大きさとＥＣＶシャフト移動との関係を説明する図である。クラッチ動作を説明する図である。クラッチ動作を説明する図である。圧縮機のトルクの大きさとクラッチの吸入力との関係を説明する図である。本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路を用いた電子制御バルブを示した図である。図８のＥＣＶシャフトの移動量によって第１ストレインゲージ及び第２ストレインゲージの抵抗値の変化を説明する図である。ストレインゲージの引張量及び圧縮量による抵抗値の変化を示した図である。図８のクラッチ電流制御回路を示した図である。スイッチング素子のスイッチング動作特性を説明する図である。内蔵型ダイオードの設置位置を説明する図である。図１１及び図１２のＣａｓｅ別の特性を説明する図である。ＥＣＶ特性曲線でクラッチ電流状態を説明する図である。図１５のクラッチ電流状態に関するグラフを示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は、電子制御バルブを示した図であり、図２は、図１の電子制御バルブの動作原理を説明する図であり、図３は、図１の電子制御バルブの制御原理を説明する図である。
図１に示す通り、電子制御バルブ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ、以下、「ＥＣＶ」を混用する）には、吸入ポート（ｓｕｃｔｉｏｎｐｏｒｔ、Ｐｓ）、クランクケースポート（ｃｒａｎｋｃａｓｅｐｏｒｔ、Ｐｃ）及び排出ポート（ｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｏｒｔ、Ｐｄ）の圧力ポートが形成されている。このような圧力ポートは、電子制御バルブを通じて空気／冷媒の流れ作用のための通路として機能する。
このような電子制御バルブは、スプリング１、２、３及び冷媒圧（Ｐｓ、Ｐｃ、Ｐｄ）の構造的な力の方向とソレノイドの作動電流に対する磁気力でボールバルブ（ｂａｌｌｖａｌｖｅ）の大きさを制御する。ここで、ボールバルブの大きさは排出ポート（Ｐｄ）とクランクケースポート（Ｐｃ）との間のホール（ｈｏｌｅ）の大きさである。
すなわち、電子制御バルブは、電流が印加されると、プランジャーアセンブリーが動き始めてソレノイド力を生成し、それぞれの圧力ポートで空調制御過程のための空気／冷媒の流れ量を制御する。

図２に示す通り、空調システム（Ａ／Ｃ）がオフ（ｏｆｆ）状態の場合には、電流供給がないためソレノイド力を生成することなく、スプリング力だけ作用してバルブが開放される（すなわち、ＮｏｒｍａｌＯｐｅｎ）。
そして、空調システム（Ａ／Ｃ）がオン（ｏｎ）状態の場合には、ソレノイド力と吸入ポート（Ｐｓ）の冷媒の低圧（吸入力）との合力が設定値以上であるときにバルブが閉鎖され、その反対のときにバルブが開放される。
図３に示す通り、排出ポート（Ｐｄ）の冷媒の高圧は、冷媒圧センサーを通じて感知できるが、吸入ポート（Ｐｓ）の冷媒の低圧（吸入力）は、冷媒圧センサーがないため、電子制御バルブ内の構造を通じて感知する。すなわち、ヒーターコントローラーは、多くのセンサからの信号を受信して予想トルクを判断し、後述する図４の電子制御バルブ特性曲線のように制御するように、ボールバルブの開閉のために電子制御バルブの電流制御を実施する。
なお、圧縮機は、蒸発器（図示せず）を通じて低圧の気体状態の冷媒が供給され、供給された冷媒を高温高圧の気体に変化させることができる。高温高圧の気体は、凝縮器（図示せず）に伝達される。

そして、クラッチは、圧縮機に連結され、ヒーターコントローラーの制御によって、エンジンの動力を圧縮機に伝達して圧縮機を動作させるか、圧縮機に伝達される動力を遮断して圧縮機の動作を中断させることができる。
図４は、電子制御バルブ特性曲線で圧縮機のトルクの大きさとＥＣＶシャフト移動との関係を説明する図である。
ＥＣＶ特性曲線に合わせ、ＥＣＶシャフトは、吸入ポート（Ｐｓ）の冷媒の低圧（すなわち、吸入力）とソレノイドの作動電流によって０〜４ｍｍの移動量が発生する。これによって、圧縮機の斜板角は、ＥＣＶシャフトの移動量によって最大の斜板角と最小の斜板角との間で制御される。
すなわち、電子制御バルブのボールバルブが閉鎖（ｃｌｏｓｅ）されるとき、圧縮機内の斜板は、最大の斜板角を有し、圧縮機は、最大のトルク（Ｔｍａｘ）を発生する。このとき、ＥＣＶシャフトの移動量は０ｍｍである。また、電子制御バルブのボールバルブが開放（ｏｐｅｎ）されるとき、圧縮機内の斜板は、最小の斜板角を有し、圧縮機は、最小のトルク（Ｔｍｉｎ）を発生する。このとき、ＥＣＶシャフトの移動量は４ｍｍである。そして、図４のハッチングの領域において、電子制御バルブは、圧縮機の斜板角を中間程度に可変して圧縮機のトルクを制御する。

図５及び図６は、クラッチ動作を説明する図であり、図７は、圧縮機のトルクの大きさとクラッチの吸入力との関係を説明する図である。
図５及び図６に示す通り、クラッチは、予め決められたコイル（抵抗Ｒ）のみを用いるため、所定の電圧（例え、１２Ｖ）が印加されるときにコイルに決められた作動電流（Ｉ）（すなわち、クラッチ電流）のみが流れる。
クラッチは、コイルに作動電流が印加されると、発生する決められた磁気力によってディスク（ｄｉｓｃ）がプーリー（ｐｕｌｌｅｙ）に取り付けられることによってプーリーの回転駆動力が圧縮機シャフトに伝達される。そして、クラッチは、コイルに作動電流が印加されないと、ディスクがプーリーから取り外されることによってプーリーの回転駆動力が圧縮機シャフトに伝達されない。
ここで、クラッチの吸入力（Ｆ）は、コイルに作動電流が印加されて発生する決められた磁気力によってディスクをプーリーに取り付ける引力を意味する。このようなクラッチの吸入力は、作動電流（Ｉ）の二乗に比例し（すなわち、Ｆ∝Ｉ^２）、コイルに印加される作動電流の大きさが変わらないため、一定になる。
図５で、クラッチの吸入力（Ｆ）は、ディスク摩擦力（Ｆｃ）を発生させ（すなわち、Ｆｃ＝μ×Ｆ、μは摩擦係数）、ディスク摩擦力（Ｆｃ）は、有効距離（ｒ）で圧縮機のトルク（Ｔ）が発生する力（Ｆｒ）より大きく設定される（すなわち、Ｆｃ＞Ｆｒ）。ここで、Ｆｒ＝Ｔ／ｒである。

上述のように、クラッチの吸入力は、決められたクラッチコイルを用い、決められた作動電流が印加されるので、図７のＥＣＶ特性曲線のいずれの領域でも同一の大きさの力が作用する。
すなわち、クラッチ電流は、ＥＣＶ特性曲線で圧縮機が最大の斜板角（すなわち、圧縮機の最大のトルク動作）で動作するか、最小の斜板角（すなわち、圧縮機の最小のトルク動作）で動作する場合を区分することなく、電流の大きさが同一に印加される。この場合、クラッチの吸入力は、圧縮機が最大の斜板角または最小の斜板角で動作する場合を区分することなく、同一の大きさで発生する。ここで、クラッチ電流の大きさは、圧縮機が最大の斜板角（すなわち、圧縮機の最大のトルク動作）で動作する場合を基準として算定される。
ところで、圧縮機が最小の斜板角で動作する場合には、圧縮機が最小のトルクで動作するので、クラッチの吸入力が小さくても構わない。すなわち、この場合にはクラッチ電流を少なくしても問題とならない。この場合は、既存の過剰のクラッチの吸入力（過剰のクラッチ電流）を適用することが分かる。

以下、後述する図８ないし図１２により、クラッチ電流制御回路及びこれを用いた電子制御バルブについて詳細に説明する。
図８は、本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路を用いた電子制御バルブを示した図であり、図９は、図８のＥＣＶシャフトの移動量によって第１ストレインゲージ及び第２ストレインゲージの抵抗値の変化を説明する図であり、図１０は、ストレインゲージの引張量及び圧縮量による抵抗値の変化を示した図であり、図１１は、図８のクラッチ電流制御回路を示した図であり、図１２は、スイッチング素子のスイッチング動作特性を説明する図である。
図８ないし図１２に示す通り、本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路（２０）は、第１ストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅ）（Ｒ１）、第２ストレインゲージ（Ｒ２）、スイッチング素子（ＳＷ）、抵抗（Ｒｘ）、バッテリー（ＢＡＴ）を含む。
先に、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の他端と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の一端は互いに直列に連結される。ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端はバッテリー（ＢＡＴ）の（＋）端に連結され、第２ストレインゲージ（Ｒ２）の他端はバッテリー（ＢＡＴ）の（−）端に連結される。
そして、スイッチング素子（ＳＷ）は、ドレイン（ｄｒａｉｎ）、ゲート（ｇａｔｅ）、ソース（ｓｏｕｒｃｅ）の連結端を備える。

スイッチング素子（ＳＷ）のドレインは、クラッチコイル（Ｒｃ）を通じて第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端に連結される。すなわち、クラッチコイル（Ｒｃ）の一端はスイッチング素子（ＳＷ）のドレインに連結され、クラッチコイル（Ｒｃ）の他端は第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端に連結される。
クラッチコイル（Ｒｃ）に流れる電流（すなわち、クラッチ電流）は、スイッチング素子（ＳＷ）のスイッチング動作状態によって大きさが変わる。ここで、スイッチング動作状態はゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が臨界電圧（Ｖ_Ｔ）以上の場合（すなわち、第１スイッチング動作状態）と、ゲートソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が臨界電圧（Ｖ_Ｔ）未満の場合（すなわち、第２スイッチング動作状態）とに区分することができる。
また、スイッチング素子（ＳＷ）のゲートは、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）との間に連結され、スイッチング素子（ＳＷ）のソースは接地される。
次いで、抵抗（Ｒｘ）はスイッチング素子（ＳＷ）に並列に連結され、一端がスイッチング素子（ＳＷ）のドレインに連結され、他端が接地される。
そして、バッテリー（ＢＡＴ）は、スイッチング素子（ＳＷ）の動作に必要な駆動電圧（Ｖ_ＢＡＴＴ）を供給する。

一方、本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路を用いた電子制御バルブ（１０）は、ＥＣＶハウジング（１１）とＥＣＶシャフト（１２）との間の両端にそれぞれ第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）を装着し、ＥＣＶシャフト（１２）の移動によって第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値を可変させる。
具体的に、第１ストレインゲージ（Ｒ１）は、抵抗からなりバルブ開閉部（１３）の反対側に位置し、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって延びる物理的変形を通じて抵抗値が可変する。ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって延びる物理的変形を通じて抵抗値が増加する引張型として機能する。
そして、第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、抵抗からなる薄い圧縮型ゲージであってバルブ開閉部（１３）側に位置し、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって圧縮される（縮む）物理的変形を通じて抵抗値が可変する。ここで、第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって縮む物理的変形を通じて抵抗値が減少する圧縮型として機能する。

図９及び図１０のように、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は同一のストレインゲージであり、引張量と圧縮量により抵抗値が変わる。
具体的に、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって、表１のように、抵抗値が変化する。
表１に示す通り、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）が移動しない場合には互いに同一の抵抗値を有しても、ＥＣＶシャフト（１２）が移動するに伴って一側の抵抗値が大きくなると、他側の抵抗値が小くなる相補的な関係を有することができる。
第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は互いに直列に連結され、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値の総合（すなわち、Ｒ１＋Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動に関係なく一定に維持される。
ところで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）のいずれか一つは、ＥＣＶシャフト（１２）の移動に関係なく同一の抵抗値を有する一般抵抗に取替え可能である。但し、この場合には、両側抵抗値が相補的な関係を有することなく、抵抗値の総合もＥＣＶシャフト（１２）の移動に関係なく一定に維持されない。

ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）を共に適用する場合には、ＥＣＶシャフト（１２）の微細な移動に対してゲート電圧（Ｖ_Ｇ）の変化の敏感性を増幅させることができる。
なお、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端はバッテリー（ＢＡＴ）の（＋）電極に連結され、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の他端と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の一端は互いに直列に連結され、第２ストレインゲージ（Ｒ２）の他端はバッテリー（ＢＡＴ）の（−）電極に連結される。
これを踏まえて検討すると、バッテリー（ＢＡＴ）の駆動電圧（Ｖ_ＢＡＴＴ）は、例えば、１２Ｖであり、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値によって分圧される。第１ストレインゲージ（Ｒ１）は第１電圧（Ｖ１）が印加され、第２ストレインゲージ（Ｒ２）は第２電圧（Ｖ２）が印加される。ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）との間にはスイッチング素子（ＳＷ）のゲート（Ｇａｔｅ、Ｇ）が連結される。

スイッチング素子（ＳＷ）のゲート電圧（Ｖ_Ｇ）は、数１のように、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）との間の電圧であり、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値によって決められる。このようなゲート電圧（Ｖ_Ｇ）は、スイッチング素子（ＳＷ）のゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）に関連している。ここでは、スイッチング素子（ＳＷ）のソース側が接地されているので、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）はゲート電圧（Ｖ_Ｇ）に該当する。
ここで、スイッチング素子（ＳＷ）は、Ｎ−チャンネルまたはＰ−チャンネル／増加型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）または空乏型（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）の４種の組合せのＭＯＳＦＥＴを用いることができるが、好ましくはＮ−チャンネル増加型ＭＯＳＦＥＴであり、図１２に示したスイッチング動作特性によりスイッチング動作を行う。

図１２に示す通り、スイッチング素子（ＳＷ）は、サチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ）（すなわち、Ｖ_ＤＳ＞４Ｖ）で、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が臨界電圧（Ｖ_Ｔ）以上であれば（すなわち、Ｖ_ＧＳ≧Ｖ_Ｔ、いわゆる、第１スイッチング動作状態）、Ｄ−Ｓスイッチがオン（ｏｎ）状態であり、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）の大きさによってＤ−Ｓスイッチを通して流れる電流（Ｉ_Ｄ）の電流値が変わる。ここで、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が臨界電圧（Ｖ_Ｔ）を未満であれば（すなわち、Ｖ_ＧＳ＜Ｖ_Ｔ、いわゆる、第２スイッチング動作状態）、Ｄ−Ｓスイッチは、カットオフ（ｃｕｔ−ｏｆｆ）状態である。すなわち、Ｄ−Ｓスイッチを通して流れる電流（Ｉ_Ｄ）の電流値が「０Ａ」となる。
このように、スイッチング素子（ＳＷ）は、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）と臨界電圧（Ｖ_Ｔ）との比較を通じて第１または第２スイッチング動作状態が決められる。これによって、スイッチング素子（ＳＷ）は、第１スイッチング動作状態によってクラッチ電流の流れが発生し、抵抗（Ｒｘ）は第２スイッチング動作状態によってクラッチ電流の流れが発生する。
上述のように、スイッチング素子（ＳＷ）のゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）はゲート電圧（Ｖ_Ｇ）に該当し、数１のように、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値によって決められ、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値は、上述のように、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって決められる。
また、クラッチコイル（Ｒｃ）は、スイッチング素子（ＳＷ）のドレイン側に直接連結される。クラッチ電流は、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ−Ｓスイッチがオン状態であるとき（すなわち、Ｖ_ＧＳ≧Ｖ_Ｔ）、スイッチング素子（ＳＷ）のゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）の大きさによって変わる。

図１１及び図１２に示す通り、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が「６Ｖ」の場合には、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ−Ｓスイッチを通して流れる電流（Ｉ_Ｄ）の電流値が「Ｉ１」であり、「Ｉ１」は、クラッチ電流の電流値となる（Ｃａｓｅ１、第１スイッチング動作状態）。
また、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が「４．５Ｖ」の場合には、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ−Ｓスイッチを通して流れる電流（Ｉ_Ｄ）の電流値が「Ｉ２」であり、「Ｉ２」は、クラッチ電流の電流値となる（Ｃａｓｅ２、第１スイッチング動作状態）。
このように、クラッチ電流は、第１スイッチング動作状態でゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）の大きさによって電流値が変わり得る。ここで、Ｉ１＞Ｉ２を満足する。
一方、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が「３Ｖ」の場合には、ゲート−ソース電圧（Ｖ_ＧＳ）が臨界電圧（Ｖ_Ｔ）未満であるので、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ−Ｓスイッチがカットオフ状態になる。
この場合には、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ−Ｓスイッチを通して流れる電流（Ｉ_Ｄ）の電流値が「０Ａ」となる。但し、クラッチ電流の電流値は、スイッチング素子（ＳＷ）に並列に連結された抵抗（Ｒｘ）によって決められる電流の電流値「Ｉ３」となる（Ｃａｓｅ３、第２スイッチング動作状態）。すなわち、Ｉ３＝Ｖ_ＢＡＴＴ／Ｒｘであり、駆動電圧と抵抗（Ｒｘ）との関係を通じて決められる。ここで、Ｉ３は、Ｉ１とＩ２と比べると、最小値に該当する。

また、図１１のクラッチ電流制御回路（２０）は、小電流（１Ａ未満）を用いるＥＣＶ電流制御回路と独立した回路であり、大電流（１Ａ以上）を用いてクラッチ電流を制御する回路である。
このようなクラッチ電流制御回路（２０）は、電子制御バルブ（１０）の内部に第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）とを一体化して備えているが、スイッチング素子（ＳＷ）及び抵抗（Ｒｘ）は、電子制御バルブ（１０）の内部に敢えて一体化して備える必要がない。スイッチング素子（ＳＷ）及び抵抗（Ｒｘ）は、過度な電圧防止のための内蔵型ダイオードの設置位置（すなわち、クラッチ電流印加部）（３０）に装着可能である（図１３参考）。これは、圧縮機自体のパッゲージ構成による設計自由度を提供することができる。
図１３は、内蔵型ダイオードの設置位置を説明する図である。
なお、一般的に、クラッチタイプの外部可変圧縮機のコネクタは、３ピン（ｐｉｎ）であるので、クラッチ電流制御回路（２０）も３ピンを維持して具現可能である。具体的に、クラッチ電流制御回路（２０）の３ピンは、ＥＣＶ（＋）、ＥＣＶ（−）、ＢＡＴ（＋）で具現可能である。これはクラッチ電流制御のための信号を別途に必要とせず、従来のシステムと互換可能であることを示す。

図１４は、図１１及び図１２のＣａｓｅ別の特性を説明する図である。
図１４に示す通り、Ｃａｓｅ１の場合は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が０ｍｍであり、圧縮機斜板角（４１）が最大の斜板角であり、圧縮機のトルクが最大のトルクである場合である。このとき、クラッチ電流（４２）の電流値は、Ｄ−Ｓスイッチを通して流れる電流である「Ｉ１」であって最大であり、クラッチの吸入力（４３）は最大を示す。
なお、Ｃａｓｅ３の場合は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が４ｍｍであり、圧縮機斜板角（４１）が最小の斜板角であり、圧縮機のトルクが最小のトルクである場合である。このとき、クラッチ電流（４２）の電流値は、抵抗（Ｒｘ）を通して流れる電流である「Ｉ３」であって最小であり、クラッチの吸入力（４３）は最小を示す。
図１５は、ＥＣＶ特性曲線でクラッチ電流状態を説明する図であり、図１６は、図１５のクラッチ電流状態に関するグラフを示した図である。
図１５に示す通り、ＥＣＶ特性曲線でＥＣＶシャフト（１２）の移動量によってＭａｘ斜板角／トルク領域、Ｍｉｄｄｌｅ斜板角／トルク領域、Ｍｉｎ斜板角／トルク領域に区分される。

この場合、クラッチ電流が圧縮機の斜板角／トルクに関係なく、全領域で最大の電流が印加される（図１５の（ａ）参考）。
ところで、本発明の実施例では、クラッチ電流が圧縮機の斜板角／トルクにより異なる電流が印加される（図１５の（ｂ）参考）。すなわち、Ｍａｘ斜板角／トルク領域でクラッチ電流は最大の電流が印加され、Ｍｉｎ斜板角／トルク領域でクラッチ電流は最小の電流が印加される。
図１６の（ａ）と（ｂ）に示す通り、圧縮機の斜板角／トルクは、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が増加するに伴って減少する。移動量が０ｍｍの場合、圧縮機のトルクは１１Ｎ・ｍであり、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が４ｍｍの場合、圧縮機のトルクは１Ｎ・ｍである。
図１６の（ａ）において、クラッチ電流は、圧縮機の斜板角／トルクの変化に関係なく、一定の電流値（４Ａ）を有する。

また、図１６の（ｂ）において、クラッチ電流は、圧縮機の斜板角／トルクの変化により可変する。すなわち、圧縮機のトルクが１１Ｎ・ｍの場合、クラッチ電流の電流値は４Ａであり、圧縮機のトルクが６Ｎ・ｍの場合、クラッチ電流の電流値は３Ａであり、圧縮機のトルクが１Ｎ・ｍの場合、クラッチ電流の電流値は２Ａである。このように、クラッチ電流は、圧縮機のシャフト／トルクを制御する電子制御バルブ（１０）のＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって共に制御可能になる。
これによって、図１５の（ｂ）と図１６の（ｂ）のように、電流消耗量改善領域は、車両の効率及び燃費の節減を可能にする。例えば、消耗電流１Ａを改善するときに、燃費０．１％が向上すると仮定する場合、エアコンのオン（ｏｎ）状態で燃費が最大０．２％改善できる。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０；電子制御バルブ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）
１１；ＥＣＶハウジング
１２；ＥＣＶシャフト
１３；バルブ開閉部
Ｒ１；第１ストレインゲージ
Ｒ２；第２ストレインゲージ
ＢＡＴ；バッテリー
ＳＷ；スイッチング素子
Ｒｃ；クラッチコイル
Ｒｘ；抵抗

Claims

圧縮機に連結されるクラッチの電流を制御する回路であって、
ＥＣＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）シャフトの移動量によって抵抗値が可変するストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅ）、
前記ストレインゲージの抵抗値の変化によって決められたゲート−ソース電圧と、臨界電圧との比較を通じてスイッチング動作を行い、第１スイッチング動作状態によって第１クラッチ電流の流れが発生するスイッチング素子、及び
前記スイッチング素子に並列に連結され、前記スイッチング素子の第２スイッチング動作状態によって第２クラッチ電流の流れが発生する抵抗、
を含むことを特徴とするクラッチ電流制御回路。
前記ストレインゲージは、
電子制御バルブのバルブ開閉部の反対側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って引伸ばされて抵抗値が増加する第１ストレインゲージ、及び
前記バルブ開閉部側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って圧縮されて抵抗値が減少する第２ストレインゲージ、を含み、
前記第１ストレインゲージ及び前記第２ストレインゲージは、互いに直列に連結されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。
前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージは、
抵抗値の総合が一定に維持されるものであることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ電流制御回路。
前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージのいずれか一つは、
前記ＥＣＶシャフトの移動に関係なく同一の抵抗値を有する一般抵抗に取り替えられることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ電流制御回路。
前記スイッチング素子のゲート−ソース電圧は、
前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージとの間の電圧に該当し、
前記第１ストレインゲージの抵抗値と前記第２ストレインゲージの抵抗値によって決められることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ電流制御回路。
前記スイッチング素子は、
Ｎ−チャンネル増加型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。
前記第１スイッチング動作状態は、
前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート−ソース電圧が前記臨界電圧以上であり、Ｄ−Ｓスイッチがオン状態であり、
前記第２スイッチング動作状態は、
前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート−ソース電圧が前記臨界電圧の未満であり、Ｄ−Ｓスイッチがカットオフ状態であることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。
前記第１クラッチ電流は、
前記ゲート−ソース電圧の大きさによって電流値が変わることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。
前記スイッチング素子の動作に必要な駆動電圧を供給するバッテリー、をさらに含み、
前記第２クラッチ電流は、
前記抵抗と前記駆動電圧との関係を通じて決められることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。
前記第２クラッチ電流の電流値は、
前記第１クラッチ電流の電流値と比べると、低い値であることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。
前記第２クラッチ電流は、
前記圧縮機が最小の斜板角であるときに前記クラッチのコイルに印加される電流であることを特徴とする請求項１０に記載のクラッチ電流制御回路。
前記ストレインゲージは、
電子制御バルブの内部に一体化して装着され、
前記スイッチング素子及び前記抵抗は、
前記電子制御バルブの外部クラッチ電流印加部に装着されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。
請求項１に記載のクラッチ電流制御回路を備えたことを特徴とする電子制御バルブ。