JP2021154784A - エア供給システム、エア供給方法および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エア使用量が多い場合においても十分なエアを供給することができるエア供給システムを提供することを目的とする。【解決手段】エア供給システムは、メインタンクと、第１の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第１の駆動モード、および、第１の供給速度よりも大きい第２の供給速度でメインタンクにエアを供給する第２の駆動モードを含む複数の駆動モードの中のいずれかの駆動モードで駆動されるエアコンプレッサと、メインタンクの圧力であるタンク圧が第１の圧力値に低下したことを認識した場合、第１の駆動モードでの前記エアコンプレッサによるエア供給を開始させ、第１の駆動モードでエアコンプレッサがエア供給している間にタンク圧が第１の圧力値よりも小さい第２の圧力値に低下したことを認識した場合、駆動モードを第１の駆動モードから第２の駆動モードに切り替える制御部と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、エア供給システム、エア供給方法および車両に関する。

動作時にエアを使用する機器を備える装置には、使用されるエアを供給するエア供給システムが搭載されている。例えば、特許文献１には、エアコンプレッサにより圧縮された圧縮エアをエアタンクに貯留するエア供給システムと、圧縮エアを利用して作動するブレーキ等のエア機器とを備える車両が開示されている。

特開２０１４−１７７２２１号公報

特許文献１に開示されているエア供給システムが備えるエアコンプレッサは、車両のエンジンによって駆動される。このため、エアコンプレッサからエアタンクへの圧縮エアの供給速度は、エンジンの回転数に依存する。したがって、圧縮エアの使用量が多い状況下において、エアタンクに十分な圧縮エアを供給できなくなるおそれがある。

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、エア使用量が多い場合においても十分なエアを供給することができるエア供給システム、エア供給方法およびエア供給システムを備える車両を提供することを目的とする。

本開示のエア供給システムの一つの態様は、メインタンクと、第１の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第１の駆動モード、および、前記第１の供給速度よりも大きい第２の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第２の駆動モードを含む複数の駆動モードの中のいずれかの駆動モードで駆動されるエアコンプレッサと、前記メインタンクの圧力であるタンク圧が第１の圧力値に低下したことを認識した場合、前記第１の駆動モードでの前記エアコンプレッサによるエア供給を開始させ、前記第１の駆動モードで前記エアコンプレッサがエア供給している間に前記タンク圧が前記第１の圧力値よりも小さい第２の圧力値に低下したことを認識した場合、前記エアコンプレッサの駆動モードを前記第１の駆動モードから前記第２の駆動モードに切り替える制御部と、を備える。

本開示のエア供給方法の一つの態様は、メインタンクと前記メインタンクにエアを供給するエアコンプレッサとを備えるエア供給システムが実行するエア供給方法であって、前記メインタンクの圧力であるタンク圧が第１の圧力値に低下したことを認識した場合、第１の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第１の駆動モードでの前記エアコンプレッサによるエア供給を開始させるステップと、前記第１の駆動モードで前記エアコンプレッサがエア供給している間に前記タンク圧が前記第１の圧力値よりも小さい第２の圧力値に低下したことを認識した場合、前記エアコンプレッサの駆動モードを前記第１の駆動モードから前記第１の供給速度よりも大きい第２の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第２の駆動モードに切り替えるステップと、を備える。

本開示の車両の一つの態様は、上述のエア供給システムを備える。

本開示によれば、エア使用量が多い場合においても十分なエアを供給することができるエア供給システム、エア供給方法およびエア供給システムを備える車両を提供することができる。

実施形態に係る車両が備えるエア供給システムの主要構成を示す図 実施形態に係るエア供給システムが実行するエアコンプレッサの駆動開始および駆動停止について説明する図 実施形態に係るエア供給システムが実行する動作を示すフローチャート 実施形態に係るエア供給システムによる充填動作について説明する図

以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜構成＞
図１は、本開示の実施形態に係る車両１００が備えるエア供給システム１の主要構成を示す図である。以下、車両１００は、バスやトラック等の大型車両であるとして説明する。

エア供給システム１は、エアコンプレッサ１１、モータ１２、エアドライヤ１３、メインタンク１４、圧力センサ１５、検出部１７、および、制御部５０を備えている。

エアコンプレッサ１１は、吸入したエアを所望の流量で吐出し、吐出したエアをエアドライヤ１３に供給する。エアコンプレッサ１１は、モータ１２により駆動される電動コンプレッサである。

モータ１２は、制御部５０の制御の下、所定の回転速度でエアコンプレッサ１１を駆動させる。

エアドライヤ１３は、タンク上流配管２０を介してメインタンク１４に接続されている。エアドライヤ１３は、エアコンプレッサ１１から供給されたエアに含まれる水分・油分を除去し、水分・油分が除去されたエアを、タンク上流配管２０を通じてメインタンク１４に供給する。

エアドライヤ１３の内部には、乾燥剤Ｄが配置されている。このため、エアコンプレッサ１１から供給されたエアは、エアドライヤ１３を通過することで、エアドライヤ１３に流入したエアに含まれる水分・油分が除去される。

エアドライヤ１３は、パージバルブ１３１を備えており、パージバルブ１３１に指示圧が供給されたとき、乾燥剤Ｄの再生処理、いわゆる、パージ処理を実行する。ここで、指示圧は、エアドライヤ１３にパージ処理を実行させるためのトリガとなるエアであり、メインタンク１４から供給される。パージ処理が行われることで、乾燥剤Ｄに吸収されている水分・油分が、エアドライヤ１３の外部に排出される。

メインタンク１４は、エアドライヤ１３によって水分・油分が除去されたエアを貯蔵する。メインタンク１４に貯蔵されたエアは、適宜のタイミングで、エアブレーキ、エアサスペンション、ドアの開閉に関連する機器、および、ニーリング動作に関連する機器等のエア機器（不図示）に配管３０を通じて供給される。

圧力センサ１５は、メインタンク１４の圧力（以下、タンク圧と称す。）を測定し、測定値を含む測定信号Ｓ１を制御部５０に出力する。具体的には、圧力センサ１５は、配管３０に設けられており、配管３０における圧力をリアルタイムで測定する。なお、圧力センサ１５は、必ずしも配管３０に設けられていなくてもよい。例えば、圧力センサ１５は、メインタンク１４の内部やタンク上流配管２０に設けられていてもよい。

ガバナ１６は、エアドライヤ１３の内部に配置されている。ガバナ１６は、タンク上流配管２０およびタンク上流配管２０に接続している配管２１を介してメインタンク１４に接続されており、さらに、ガバナ下流配管４０を介してエアドライヤ１３のパージバルブ１３１に接続されている。なお、ガバナ１６は、必ずしもエアドライヤ１３の内部に配置されていなくてもよく、エアドライヤ１３の外部に配置されていてもよい。

ガバナ１６は、タンク圧に応じて、メインタンク１４からパージバルブ１３１への指示圧の供給と指示圧の供給の停止とを行う。指示圧を供給するとは、メインタンク１４内のエアをパージバルブ１３１に供給することを意味する。指示圧は、メインタンク１４からタンク上流配管２０、配管２１、および、ガバナ下流配管４０を経てパージバルブ１３１に供給される。

ガバナ１６は、タンク圧が上昇して圧力値Ｐｔ１に達した場合、メインタンク１４から指示圧をパージバルブ１３１に供給し、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下した場合、パージバルブ１３１への指示圧の供給を停止し、ガバナ下流配管４０のエアは、ガバナ１６を介して大気に開放するように設計されている。なお、圧力値Ｐｔ１は圧力値Ｐｔ２よりも大きく、例えば、圧力値Ｐｔ１は、９００ｋＰａであり、圧力値Ｐｔ２は、８００ｋＰａである。圧力値Ｐｔ１は、メインタンク１４におけるエアの充填率が１００％であるときのタンク圧の値である。圧力値Ｐｔ２は、エアコンプレッサ１１がメインタンク１４にエアを供給する動作（以下、充填動作と称す。）を実行する目安となる圧力値である。

ガバナ１６の動作について詳しく説明する。ガバナ１６は、タンク圧に応じて移動する弁（不図示）を備えている。タンク圧が低圧であるとき、弁がメインタンク１４とガバナ下流配管４０を閉塞し、さらにガバナ下流配管４０は大気開放されている。タンク圧がＰｔ１に達すると、弁が移動してメインタンク１４とガバナ下流配管４０との流路を開放し、大気との流路を閉塞する。これにより、メインタンク１４からガバナ下流配管４０を介してパージバルブ１３１に指示圧が供給される。また、タンク圧がＰｔ２に低下すると、弁がメインタンク１４とガバナ下流配管４０との流路を塞ぐ位置に戻る。これにより、メインタンク１４からパージバルブ１３１への指示圧の供給が停止され、ガバナ下流配管４０のエアは、ガバナ１６を介して大気に開放する。

検出部１７は、ガバナ１６がパージバルブ１３１への指示圧の供給を開始したとき、指示圧の供給が開始されたことを知らせる開始検出信号Ｓ２を制御部５０に送信する。また、検出部１７は、ガバナ１６が指示圧の供給を停止したとき、指示圧の供給が停止されたことを知らせる停止検出信号Ｓ３を制御部５０に送信する。具体的には、検出部１７は、圧力スイッチであり、ガバナ下流配管４０における圧力値が圧力値Ｐｇ３に達したことを検出したとき、ＯＮ信号である開始検出信号Ｓ２を送信し、ガバナ下流配管４０における圧力値が圧力値Ｐｇ３を下回ったことを検出したとき、ＯＦＦ信号である停止検出信号Ｓ３を制御部５０に送信する。検出部１７は、ガバナ下流配管４０における圧力値が圧力値Ｐｇ３に達したことを検出してからガバナ下流配管４０における圧力値が圧力値Ｐｇ３を下回ったことを検出する直前まで、所定の時間間隔で開始検出信号Ｓ２を送信し続ける。また、検出部１７は、ガバナ下流配管４０における圧力値が圧力値Ｐｇ３を下回ったことを検出してからガバナ下流配管４０における圧力値が圧力値Ｐｇ３に達したことを検出する直前まで、所定の時間間隔で停止検出信号Ｓ３を送信し続ける。圧力値Ｐｇ３は、例えば５００ｋＰａである。圧力値Ｐｇ３は、大気圧以上であり、かつ、Ｐｔ２以下であればよい。以下、ガバナ下流配管４０における圧力をガバナ下流圧と称す。

制御部５０は、エア供給システム１の全般の制御を行う。例えば、制御部５０は、圧力センサ１５から出力される測定信号Ｓ１、および、検出部１７から送られてくる開始検出信号Ｓ２、および停止検出信号Ｓ３に基づいて、エアコンプレッサ１１の動作を制御する。エアコンプレッサ１１の制御については、後に詳細に説明する。

なお、制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶媒体、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などの作業用メモリを有し、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、エア供給システムの動作を制御する。

＜エアコンプレッサのＯＮ／ＯＦＦ制御＞
制御部５０は、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したことを認識した場合、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させ、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したことを認識した場合、エアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。本実施形態では、制御部５０は、圧力センサ１５および検出部１７の検出結果に基づいて、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したか否か、および、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したか否かを認識する。以下、図２を用いて本実施形態の制御部５０によるエアコンプレッサ１１の駆動制御を説明する。

図２は、実施形態に係るエア供給システム１が実行するエアコンプレッサ１１の駆動開始および駆動停止について説明する図である。図２の上側のグラフには、タンク圧およびガバナ下流圧の時間変化が示されている。なお、図２の上側のグラフのＰ０は、大気圧を示す。図２の下側のグラフには、エアコンプレッサ１１の駆動状態（つまり、ＯＮ状態）と駆動停止状態（つまり、ＯＦＦ状態）とが切り替わるタイミングが時刻とともに示されている。なお、時刻Ｔ００において、エアコンプレッサ１１はＯＦＦ状態にあり、ガバナ１６は、パージバルブ１３１に指示圧の供給を行っている状態にある。

時刻Ｔ０１よりも時間ｔｓ１早い時刻において、制御部５０は、圧力センサ１５から出力された測定信号Ｓ１に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下であることを認識する。この時点ではまだ、制御部５０は、エアコンプレッサ１１の駆動を開始させない。

時刻Ｔ０１において、制御部５０は、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３（つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回ったことが検出されたときに送信される信号）を受信する。時刻Ｔ０１は、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回った時刻である。言い換えると、時刻Ｔ０１は、ガバナ１６がパージバルブ１３１への指示圧の供給を停止した時刻である。

制御部５０は、時刻Ｔ０１において、エアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。すなわち、圧力センサ１５から出力された測定信号Ｓ１に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下であること、および、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３（つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回ったことが検出されたときに送信される信号）を受信したことの両方が満たされたことをもって、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したものと認識する。制御部５０はこのタイミングでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させた後、後述する時刻Ｔ０２までエアコンプレッサ１１を駆動させ続ける。

時刻Ｔ０２において、制御部５０は、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２（つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したことが検出されたときに送信される信号）を受信する。時刻Ｔ０２は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達した時刻である。言い換えると、時刻Ｔ０２は、ガバナ１６がパージバルブ１３１への指示圧の供給を開始した時刻である。

制御部５０は、時刻Ｔ０２において、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させる。すなわち、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２（つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したことを示す信号）を受信したことをもって、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したことを認識する。

時刻Ｔ０３よりも時間ｔｓ２早い時刻において、制御部５０は、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信する。時刻Ｔ０３よりも時間ｔｓ２早い時刻は、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回った時刻である。言い換えると、当該時刻は、ガバナ１６がパージバルブ１３１への指示圧の供給を停止した時刻である。この時点ではまだ、制御部５０は、エアコンプレッサ１１の駆動を開始させない。

時刻Ｔ０３において、制御部５０は、圧力センサ１５から出力された測定信号Ｓ１に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下であることを認識する。

そして、制御部５０は、時刻Ｔ０３において、エアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。すなわち、時刻Ｔ０１の時と同様、圧力センサ１５から出力された測定信号Ｓ１に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下であること、および、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信したことの両方が満たされたことをもって、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したものと認識する。制御部５０はこのタイミングでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させた後、後述する時刻Ｔ０４までエアコンプレッサ１１を駆動させ続ける。

時刻Ｔ０４において、制御部５０は、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信する。時刻Ｔ０４は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達した時刻である。言い換えると、時刻Ｔ０２は、ガバナ１６がパージバルブ１３１への指示圧の供給を開始した時刻である。

制御部５０は、時刻Ｔ０４において、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させる。すなわち、時刻Ｔ０２の時と同様、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２を受信したことをもって、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したことを認識する。

このように、ガバナ１６は、タンク圧の変化に応じて、指示圧の供給および指示圧の供給停止を行っている。なお、ガバナ１６の動作に注目したとき、ガバナ１６が指示圧の供給を開始した時刻から再びガバナ１６が指示圧の供給を開始する時刻まで、または、ガバナ１６が指示圧の供給を停止した時刻から再びガバナ１６が指示圧の供給を停止する時刻までが１サイクルである。例えば、図２において、時刻Ｔ０２から時刻Ｔ０４までが１サイクルに相当する。

上述したように、制御部５０は、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３（つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回ったことが検出されたときに送信される信号）を受信したこと、および、圧力センサ１５から出力された測定信号Ｓ１に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下であることの両方を満たしたときにエアコンプレッサ１１の駆動を開始させている。このため、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３の受信、および、圧力センサ１５による測定値が圧力値Ｐｔ２以下、のうちの一方の条件のみを満たすときにエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる場合に比べて、エアコンプレッサ１１の駆動時間を短縮できる。このため、消費電力を低減させることができる。

例えば、図２のグラフには、本実施形態によれば、エアコンプレッサ１１の駆動開始の条件として、圧力センサ１５による測定値が圧力値Ｐｔ２以下であることのみが設定されている場合に比べて、エアコンプレッサ１１の駆動時間が時間ｔｓ１分短縮されること、および、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信することのみが設定されている場合に比べて、時間ｔｓ２分短縮できていることが示されている。

圧力センサ１５による測定値が圧力値Ｐｔ２以下であることのみが設定されている場合、制御部５０は、時刻Ｔ０１よりも時間ｔｓ１早い時刻に圧力センサ１５による測定値が圧力値Ｐｔ２以下であることを認識する。よって、上述した実施形態にしたがってエアコンプレッサ１１が制御される場合と比べて、エアコンプレッサ１１の駆動開始のタイミングが時間ｔｓ１分早まる。すなわち、上述した実施形態のようにエアコンプレッサ１１の駆動制御を行うことで、時間ｔｓ１分、エアコンプレッサ１１の駆動時間を短縮できる。

また、エアコンプレッサ１１の駆動を開始させる条件として、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信することのみが設定されている場合、制御部５０は、時刻Ｔ０３よりも時間ｔｓ２早い時刻に検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信するので、上述した実施形態にしたがってエアコンプレッサ１１が制御される場合と比べて、エアコンプレッサ１１の駆動開始のタイミングが時間ｔｓ２分早まる。すなわち、上述した実施形態のようにエアコンプレッサ１１の駆動制御を行うことで、時間ｔｓ２分、エアコンプレッサ１１の駆動時間を短縮できる。

エアコンプレッサ１１は、制御部５０の制御の下、通常充填駆動モード又は急速充填駆動モードで駆動する。通常充填駆動モードは、第１の供給速度でメインタンク１４にエアを供給するモードであり、急速充填駆動モードは、第１の供給速度よりも大きい値である第２の供給速度でメインタンク１４にエアを供給するモードである。例えば、第１の供給速度は３００Ｌ／ｍｉｎであり、第２の供給速度は４００Ｌ／ｍｉｎである。すなわち、エアコンプレッサ１１を通常充填駆動モードで駆動させるよりも、急速充填駆動モードで駆動させる方が、早期にメインタンク１４にエアを充填させることができる。

より具体的には、制御部５０は、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１を駆動させる場合、モータ１２を回転速度Ｒ１で回転させている。回転速度Ｒ１は、例えば、３０００ｒｐｍである。また、制御部５０は、急速充填駆動モードでエアコンプレッサ１１を駆動させる場合、モータ１２を回転速度Ｒ２（＞Ｒ１）で回転させている。回転速度Ｒ２は、例えば、４０００ｒｐｍである。

本実施形態の制御部５０は、エアコンプレッサ１１を駆動させるタイミングで（つまり、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したことを認識したとき）、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。そして、制御部５０は、必要に応じてエアコンプレッサ１１の駆動モードを通常充填駆動モードから急速充填駆動モードに切り替える。

次に、図３を用いてエア供給システム１の動作について説明する。図３は、エアコンプレッサ１１が駆動停止している状態から駆動状態を経て再びエアコンプレッサ１１が駆動を停止するまでの間にエア供給システム１が実行する動作を示すフローチャートである。

まず、制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３未満であり、かつ、タンク圧が圧力値Ｐｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。制御部５０は、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信したとき、ガバナ下流圧がＰｇ３未満であると判定する。ガバナ下流圧がＰｇ３を下回っていることは、ガバナ１６がパージバルブ１３１に指示圧を供給していないことに対応する。また、制御部５０は、測定信号Ｓ１に含まれるタンク圧の測定値が圧力値Ｐｔ２以下であったと判定したときタンク圧が圧力値Ｐｔ２以下であると判定する。

すなわち、制御部５０は、検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信したこと、および、測定信号Ｓ１に含まれるタンク圧の測定値が圧力値Ｐｔ２以下であることの両方を満たしたとき、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回っており、かつ、タンク圧が圧力値Ｐｔ２以下であると判定する。

ガバナ下流圧がＰｇ３を下回っており、かつ、タンク圧が圧力値Ｐｔ２以下であると判定されていない場合（ステップＳ１１のＮＯ）、制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回り、かつ、タンク圧が圧力値Ｐｔ２以下であると判定されるまで、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

ガバナ下流圧がＰｇ３を下回っており、かつ、タンク圧が圧力値Ｐｔ２以下であると判定された場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、制御部５０は、タンク圧が圧力値Ｐｔ４以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、圧力値Ｐｔ４は、大気圧Ｐ０よりも大きく、圧力値Ｐｔ２よりも小さい圧力値であり、例えば、６００ｋＰａである。制御部５０は、測定信号Ｓ１に含まれるタンク圧の測定値が圧力値Ｐｔ４以下であった場合、タンク圧が圧力値Ｐｔ４以下であると判定し、測定信号Ｓ１に含まれるタンク圧の測定値が圧力値Ｐｔ４よりも大きい場合、タンク圧が圧力値Ｐｔ４よりも大きいと判定する。

タンク圧が圧力値Ｐｔ４よりも大きい場合（ステップＳ１２のＮＯ）、制御部５０は、エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動していない場合（ステップＳ１３のＮＯ）、制御部５０は、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１３において、エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動していないと判定される場合とは、車両１００がオン状態となってから１度もエアコンプレッサ１１が駆動していない場合のことである。

次に、制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したか否かを判定する（ステップＳ１６）。制御部５０は、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２を受信した場合、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したと判定する。

ガバナ下流圧がＰｇ３に達した場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）、制御部５０は、通常充填駆動モードで駆動しているエアコンプレッサ１１の駆動を停止させ（ステップＳ１７）、処理を終了する。ガバナ下流圧がＰｇ３に達していない場合（ステップＳ１６のＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１２に戻る。

エアコンプレッサ１１が通常充填モードで駆動している場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、制御部５０は、通常充填駆動モードでのエアコンプレッサ１１の駆動を維持する（ステップＳ１５）。ステップＳ１３において、エアコンプレッサ１１が駆動していると判定される場合とは、エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動を開始し、当該駆動が継続されている場合であると言える。

次に、制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したか否かを判定し（ステップＳ１６）、ガバナ下流圧がＰｇ３に達した場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）、通常充填駆動モードで駆動しているエアコンプレッサ１１の駆動を停止させ（ステップＳ１７）、処理を終了する。ガバナ下流圧がＰｇ３に達していない場合（ステップＳ１６のＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１２に戻る。

タンク圧が圧力値Ｐｔ４以下である場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、制御部５０は、エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動しているか否かを判定する（ステップＳ１８）。エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動していない場合（ステップＳ１８のＮＯ）、制御部５０は、急速充填駆動モードでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる（ステップＳ１９）。ステップＳ１８において、エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動していないと判定される場合とは、車両１００がオン状態となってから１度もエアコンプレッサ１１が駆動していない場合のことである。すなわち、車両１００がオフ状態からオン状態となった直後、タンク圧がＰｔ４以下である場合、急速充填駆動モードでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させることで、早期に、メインタンク１４のエア充填率を高めている。

次に、制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したか否かを判定する（ステップＳ２１）。制御部５０は、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２（つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したときに送信される信号）を受信した場合、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したと判定する。

ガバナ下流圧がＰｇ３に達した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、制御部５０は、急速充填駆動モードで駆動しているエアコンプレッサ１１の駆動を停止させ（ステップＳ２２）、処理を終了する。ガバナ下流圧がＰｇ３に達していない場合（ステップＳ２１のＮＯ）、制御部５０は、急速充填駆動モードでのエアコンプレッサ１１の駆動を継続させ、ガバナ下流圧がＰｇ３に達すると判定されるまで、ステップＳ２１の処理を繰り返す。

エアコンプレッサ１１が通常充填モードで駆動している場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、制御部５０は、駆動モードを通常充填駆動モードから急速充填駆動モードに切り替える（ステップＳ２０）。

次に、制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したか否かを判定する（ステップＳ２１）。ガバナ下流圧がＰｇ３に達した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、制御部５０は、急速充填駆動モードで駆動しているエアコンプレッサ１１の駆動を停止させ（ステップＳ２２）、処理を終了する。ガバナ下流圧がＰｇ３に達していない場合（ステップＳ２１のＮＯ）、制御部５０は、急速充填駆動モードでのエアコンプレッサ１１の駆動を継続させ、ガバナ下流圧がＰｇ３に達するまでステップＳ２１の処理を繰り返す。

＜充填動作＞
次に、図４を参照して、エア供給システム１によるメインタンク１４へのエアの充填動作について説明する。図４に示されている上側のグラフには、タンク圧の時間変化が示されている。図４の下側のグラフには、エアコンプレッサ１１の駆動状態（つまり、ＯＮ状態）と駆動停止状態（つまり、ＯＦＦ状態）とが切り替わるタイミングが時刻とともに示されている。

時刻Ｔ１は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達した時刻、つまり、ガバナ１６がパージバルブ１３１への指示圧の供給を開始したことが検出された時刻である。制御部５０は、時刻Ｔ１にエアコンプレッサ１１の駆動を停止させる。エアコンプレッサ１１の駆動が停止することで、タンク圧はＰｔ１を超えていた値から次第に下降していく。

時刻Ｔ２は、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回り、かつ、圧力センサ１５からのタンク圧の測定値がＰｔ２以下である時刻である。なお、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回ることは、ガバナ１６による指示圧の供給が停止し、ガバナ下流配管が大気圧に開放することに対応する。制御部５０は、時刻Ｔ２において、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。このとき、制御部５０は、モータ１２を回転速度Ｒ１で回転させる。

エアコンプレッサ１１の駆動が開始することで、エアがエアコンプレッサ１１からメインタンク１４に供給されるので、タンク圧はＰｔ２を下回っていた値から次第に上昇していく。なお、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて、タンク圧が一度も圧力値Ｐｔ４に低下しないで上昇している。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間、各エア機器によるエア使用量はそれほど多くはないと言える。このため、制御部５０は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間、駆動モードの切り替えを行わず、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１を駆動させ続けている。

時刻Ｔ３は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達した時刻、つまり、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させる条件が満たされた時刻である。制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達した時刻Ｔ３において、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させる。

時刻Ｔ３において、エアコンプレッサ１１の駆動が停止することで、タンク圧はＰｔ１を超えていた値から次第に下降していく。すなわち、各エア機器によりエアが使用されることでタンク圧が下降していく。

時刻Ｔ４は、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回り、かつ、圧力センサ１５からのタンク圧の測定値がＰｔ２以下である時刻である。制御部５０は、時刻Ｔ４において、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。

エアコンプレッサ１１の駆動が開始することで、タンク圧はＰｔ２を下回っていた値から上昇していくものの、車両１００の各エア機器によるエアの使用が急増すると、エアコンプレッサ１１からのエアの供給速度を単位時間当たりの各エア機器によるエアの使用量が上回ってしまい、時刻Ｔ５を境にタンク圧は下降する。例えば、車両１００がバスであり、巡回するルートにおける停留所同士の間隔が狭く、エアブレーキの作動、ドアの開閉、およびニーリング動作等が相当数行われた場合、短時間で相当多くのエアが使用されることがある。

時刻Ｔ６は、タンク圧が圧力値Ｐｔ４に低下した時刻である。このため、制御部５０は、エアコンプレッサ１１の駆動モードを通常充填駆動モードから急速充填駆動モードに切り替える。このとき、制御部５０は、モータ１２の回転速度をＲ１からＲ２に上げる。これにより、時刻Ｔ６において、エアコンプレッサ１１の通常充填駆動モードでの駆動が終了し、急速充填駆動モードでの駆動が開始される。

急速充填駆動モードでエアコンプレッサ１１が駆動することで、各エア機器による単位時間当たりのエアの使用量に対してエアコンプレッサ１１からメインタンク１４へのエア供給速度が上回るようになるので、タンク圧が上昇するようになり、圧力値Ｐｔ１に達するようになる。このように、エアコンプレッサ１１の駆動モードを急速充填駆動モードに切り替えることで、メインタンク１４に十分なエアを供給させることができるので、メインタンク１４内のエアの不足を防止することができる。

なお、時刻Ｔ７は、ガバナ下流圧がＰｇ３に達した時刻である。制御部５０は、時刻Ｔ７において、急速充填駆動モードでのエアコンプレッサ１１の駆動を停止させる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、タンク圧がＰｔ２に低下したことを認識した場合、エアコンプレッサ１１を通常充填駆動モードで駆動させ、エアコンプレッサ１１が通常充填駆動モードで駆動している間に、タンク圧がＰｔ４に低下した場合、エアコンプレッサ１１の駆動モードを急速充填駆動モードに切り替える。このため、エアコンプレッサ１１が駆動しているにもかかわらず、タンク圧が減少するほど単位時間当たりのエアの使用量が多い場合でも、メインタンク１４に十分なエアを供給させることができる。

また、制御部５０は、まず、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１を駆動させ、必要に応じて急速充填駆動モードに切り替えているので、極力消費電力を低減させることができる。さらに、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１を駆動させる場合、急速充填駆動モードでエアコンプレッサ１１を駆動させるときよりもモータ１２の回転数が小さいので、必要な場合にのみ急速充填駆動モードに切り替えることで、極力、大きな騒音を発生させる期間を短くすることができる。

また、本実施形態の制御部５０は、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２を受信したこと、つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したことをもって、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したと認識する。そして、制御部５０は、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２を受信したとき、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させる。これにより、ガバナ１６の劣化等の原因により、ガバナ１６がパージバルブ１３１に指示圧を供給できるタンク圧の値がＰｔ１よりも大きい値にシフトした場合であっても、ガバナ１６が確実にエア供給を開始してからエアコンプレッサ１１を停止させることができる。よって、エアドライヤ１３においてパージ処理が実行されないこと、およびそのサイクルを防止できる。

また、本実施形態の制御部５０は、以下の２つの条件を満たしたことをもってタンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したことを認識する。そして、制御部５０は、これらの２つの条件を満たしたときにエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。
（１）検出部１７からの停止検出信号Ｓ３を受信したこと、つまり、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回ったこと
（２）圧力センサ１５から出力された測定信号に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下であったこと

これにより、上述したように、（１）および（２）の一方のみを満たしたときに、駆動を開始させたときに比べて、エアコンプレッサ１１の駆動時間を短縮できるので、消費電力を低減できる。

＜変形例＞
上述した実施形態では、エアコンプレッサ１１の駆動モードは、通常充填駆動モード、および、急速充填駆動モードの２種類であったが、３種類以上であってもよい。

例えば、エアコンプレッサ１１の駆動モードには、通常充填駆動モード、急速充填駆動モード、および、第２の供給速度よりも大きい供給速度によりエアを供給する駆動モードである超急速充填駆動モードがあってもよい。この場合、制御部５０は、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したことを認識した場合、通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１の駆動を開始させる。通常充填駆動モードでエアコンプレッサ１１が駆動しているにもかかわらず、タンク圧が圧力値Ｐｔ４に低下したことが認識された場合、制御部５０は、駆動モードを急速充填駆動モードに切り替える。また、急速充填駆動モードでエアコンプレッサ１１が駆動しているにもかかわらず、タンク圧が圧力値Ｐｔ４よりもさらに小さく、かつ、大気圧Ｐ０よりも大きい圧力値である圧力値Ｐｔ５に低下したことが認識された場合、急速充填駆動モードから超急速充填駆動モードに切り替える。なお、制御部５０は、超急速充填駆動モードでエアコンプレッサ１１を駆動させるとき、モータ１２を回転速度Ｒ２よりも大きい回転速度Ｒ３で回転させる。

メインタンク１４にエアを充填する観点によれば、制御部５０は、圧力センサ１５の測定値に基づいてエアコンプレッサ１１の駆動開始および駆動停止を制御してもよい。つまり、圧力センサ１５から出力された測定信号に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ１以上であったときに、エアコンプレッサ１１の駆動を停止し、圧力センサ１５から出力された測定信号に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下であったときに、エアコンプレッサ１１の駆動を開始してもよい。この場合、エア供給システム１は、検出部１７を備えていなくてもよいので、部品数を削減できる。

制御部５０は、圧力センサ１５を用いず、検出部１７からの開始検出信号Ｓ２および停止検出信号Ｓ３に基づいて、エアコンプレッサ１１の駆動開始および駆動停止を制御してもよい。この場合、制御部５０は、ガバナ下流圧がＰｇ３を下回ったこと、つまり、ガバナ１６が指示圧の供給を停止したことをもって、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したことを認識し、エアコンプレッサ１１の駆動を開始する。この場合、ガバナ１６の劣化等の原因により、ガバナ１６がパージバルブ１３１への指示圧の供給を停止するタンク圧の値がＰｔ２よりも小さい値にシフトした場合であっても、ガバナ１６が指示圧の供給を確実に停止してからエアコンプレッサ１１を開始させることができる。よって、圧力センサ１５の測定値がＰｔ２以下になったときに、エアコンプレッサ１１を駆動させる場合よりも、ガバナ１６が指示圧の供給を継続することによる無駄なエア消費を防ぐことができる。なお、制御部５０が、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させるタイミングについては上述した実施形態と同様である。

さらに、制御部５０は、圧力センサ１５から出力された測定信号に含まれる測定値が圧力値Ｐｔ２以下である場合にエアコンプレッサ１１の駆動を開始し、上述した実施形態のように、ガバナ下流圧がＰｇ３に達したことをもって、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したと認識してエアコンプレッサ１１の駆動を停止してもよい。

なお、制御部５０は、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したと認識したときに、エアコンプレッサ１１によるメインタンク１４へのエアの供給を停止させればよく、必ずしも、エアコンプレッサ１１の駆動を停止させなくともよい。つまり、制御部５０は、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したと認識したとき、モータ１２を微小回転速度で回転させる駆動モードに切り替えてもよい。この微小回転速度とは、エアコンプレッサ１１をメインタンク１４にエアを供給できない程度に駆動させることができるモータ１２の回転速度である。

すなわち、制御部５０は、タンク圧が圧力値Ｐｔ１に達したと認識したときに、エアコンプレッサ１１によるメインタンク１４へのエアの供給を停止させ、タンク圧が圧力値Ｐｔ２に低下したと認識したときに、エアコンプレッサ１１によるメインタンク１４へのエアの供給を停止させればよい。

なお、圧力センサ１５は、メインタンク１４とエア機器とを繋ぐ配管に位置するサブタンク（不図示）に設けられていてもよい。ここで言う、サブタンクは、例えば、ブレーキタンクなどのことである。サブタンクは、メインタンク１４から流入してくるエアを一時的に貯留している。サブタンクに貯留されているエアは、エア使用機器に供給される。この場合、圧力センサ１５は、サブタンク内の圧力であるサブタンク圧を測定し、サブタンク圧の測定値を含む測定信号を制御部５０に出力する。サブタンク圧とタンク圧は略同じと考えることができる。つまり、圧力センサ１５は、サブタンク圧を測定することで間接的にタンク圧を測定している。制御部５０は、停止検出信号Ｓ３を受信し、かつ、圧力センサ１５から出力されたサブタンク圧の測定値がＰｔ２以下である場合、タンク圧がＰｔ２に低下したことを認識してもよい。また、制御部５０は、圧力センサ１５から出力されたサブタンク圧の測定値がＰｔ４以下である場合、タンク圧がＰｔ４に低下したことを認識してもよい。

さらに、制御部５０は、圧力センサ１５の測定値のみに基づいてエアコンプレッサ１１の駆動開始および駆動停止を制御する場合、圧力センサ１５から出力されたサブタンク圧の測定値がＰｔ２以下である場合、タンク圧がＰｔ２に低下したことを認識し、圧力センサ１５から出力されたサブタンク圧の測定値がＰｔ１以上である場合、タンク圧がＰｔ１に達したことを認識してもよい。

なお、上述した実施形態では、車両１００は大型車両であるとして説明したが、エアを使用する機器が備えられており、かつ、エアコンプレッサ１１がエンジン等の別の駆動源から独立して駆動していれば、どんな車両であってもよい。

さらに、上述したエア供給システム１は、車両１００だけでなく、エアを使用する装置であればどんな装置に搭載されていてもよい。

前述した実施形態は、本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

本開示は、エアコンプレッサを備えるエア供給システムに好適に適用し得る。

１ エア供給システム
１１ エアコンプレッサ
１２ モータ
１３ エアドライヤ
１３１ パージバルブ
１４ メインタンク
１５ 圧力センサ
１６ ガバナ
１７ 検出部
２０ タンク上流配管
２１、３０ 配管
４０ ガバナ下流配管
５０ 制御部
１００ 車両
Ｓ１ 測定信号
Ｓ２ 開始検出信号
Ｓ３ 停止検出信号

Claims (11)

1. メインタンクと、
   第１の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第１の駆動モード、および、前記第１の供給速度よりも大きい第２の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第２の駆動モードを含む複数の駆動モードの中のいずれかの駆動モードで駆動されるエアコンプレッサと、
   前記メインタンクの圧力であるタンク圧が第１の圧力値に低下したことを認識した場合、前記第１の駆動モードでの前記エアコンプレッサによるエア供給を開始させ、前記第１の駆動モードで前記エアコンプレッサがエア供給している間に前記タンク圧が前記第１の圧力値よりも小さい第２の圧力値に低下したことを認識した場合、前記エアコンプレッサの駆動モードを前記第１の駆動モードから前記第２の駆動モードに切り替える制御部と、
   を備えるエア供給システム。
2. 前記タンク圧を測定し、前記タンク圧の測定値を前記制御部に出力する圧力センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記圧力センサから出力された測定値が前記第２の圧力値以下であった場合、前記タンク圧が前記第２の圧力値に低下したことを認識する、請求項１に記載のエア供給システム。
3. パージバルブを備えており、前記エアコンプレッサから流出したエアを前記メインタンクに供給するエアドライヤと、
   前記タンク圧に応じて、前記メインタンクから前記パージバルブへの指示圧の供給と前記指示圧の供給の停止とを行うガバナと、
   前記ガバナによる前記指示圧の供給が開始されたことを検出した場合、前記ガバナによる前記指示圧の供給が開始したことを知らせる開始検出信号を前記制御部に送信する検出部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記開始検出信号を受信したとき、前記タンク圧が前記第１の圧力値よりも大きい第３の圧力値に達したことを認識し、前記エアコンプレッサによるエア供給を停止させる、請求項２に記載のエア供給システム。
4. 前記検出部は、前記ガバナと前記パージバルブとを繋ぐ配管に設けられており、前記ガバナによる前記指示圧の供給が停止されたことを検出した場合、前記ガバナによる前記指示圧の供給が停止されたことを知らせる停止検出信号を前記制御部に送信する、請求項３に記載のエア供給システム。
5. 前記制御部は、前記停止検出信号を受信し、かつ、前記圧力センサから出力された測定値が前記第１の圧力値以下であった場合、前記タンク圧が前記第１の圧力値に低下したことを認識する、請求項４に記載のエア供給システム。
6. 前記制御部は、前記開始検出信号を受信したとき、前記タンク圧が前記第１の圧力値に低下したことを認識する、請求項４に記載のエア供給システム。
7. 前記制御部は、前記圧力センサから出力された測定値が第１の圧力値以下である場合、前記タンク圧が前記第１の圧力値に低下したことを認識する、請求項２又は３に記載のエア供給システム。
8. 前記メインタンクから流入するエアを貯留し、貯留されているエアをエア使用機器に供給するサブタンクと、
   前記サブタンク内の圧力であるサブタンク圧を測定し、前記サブタンク圧の測定値を前記制御部に出力する圧力センサと、をさらに備え、
   前記制御部は、前記圧力センサから出力された前記サブタンク圧の測定値が前記第２の圧力値以下である場合、前記タンク圧が前記第２の圧力値に低下したことを認識する、請求項１に記載のエア供給システム。
9. 前記エアコンプレッサを駆動させるモータをさらに備え、
   前記制御部は、前記モータを第１の回転速度で回転させることで前記第１の駆動モードでの前記エアコンプレッサを駆動させ、前記モータを前記第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で回転させることで前記第２の駆動モードで前記エアコンプレッサを駆動させる、請求項１から７のいずれか一項に記載のエア供給システム。
10. メインタンクと前記メインタンクにエアを供給するエアコンプレッサとを備えるエア供給システムが実行するエア供給方法であって、
    前記メインタンクの圧力であるタンク圧が第１の圧力値に低下したことを認識した場合、第１の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第１の駆動モードでの前記エアコンプレッサによるエア供給を開始させるステップと、
    前記第１の駆動モードで前記エアコンプレッサがエア供給している間に前記タンク圧が前記第１の圧力値よりも小さい第２の圧力値に低下したことを認識した場合、前記エアコンプレッサの駆動モードを前記第１の駆動モードから前記第１の供給速度よりも大きい第２の供給速度で前記メインタンクにエアを供給する第２の駆動モードに切り替えるステップと、
    を備えるエア供給方法。
11. 請求項１から９のいずれか一項に記載のエア供給システムを備える車両。

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