JP4209741B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用空調装置に関し、より詳しくは、外部制御式可変容量コンプレッサの消費動力の低減を図った車両用空調装置に関するものである。

周知のように、外部制御式可変容量コンプレッサは、コンプレッサ内部に設けてある制御弁のコイルに外部からの電流を与えて制御圧室への導入経路を制御し、これによって容量を制御する。外部からの電流制御は所定の周波数を有する脈流を重ね合わせるＰＷＭ制御等がある。容量を小さくするときには小さなデューティ比を持つ信号により制御弁の通電電流を小さくしてコンプレッサ吸入媒圧力設定を上昇させ、容量を大きくするときには大きなデューティ比を持つ信号により制御弁の通電電流を大きくしてコンプレッサ吸入冷媒圧力設定を低下させる。

コンプレッサを制御するアンプは各種センサの検出値や設定温度に基づいて必要なコンプレッサ容量を算出し、これに応じたデューティ比に基づいて制御弁の通電電流を制御し、コンプレッサ容量を制御する。

ところで、夏場の暑い状態で車両がアイドリング中の状態においては、冷媒循環量が少ないため、コンプレッサを最大デューティ比でフルストローク駆動してもエバポレータ吹き出し温度が目標温度にならず、コンプレッサはフルストローク駆動され続けることになる。そして車両が走行状態になると、冷媒循環量が増えるためエバポレータ吹き出し温度が目標温度に近づいてゆき、デューティ比が最大値よりも小さくなってコンプレッサが制御域へと移行する。

従来、このような制御方法では、車両が走り始めて冷媒循環量が増加し、冷力が目標温度になり、デューティ比が小さくなっても、コンプレッサの実際の吸入圧力が吸入冷媒圧力設定に達するまではコンプレッサがフルストローク駆動され続ける状態（不感帯領域）が続くため、コンプレッサが余分な動力を消費するという問題点があった。
特開平１１−２９１７５１号公報

解決しようとする問題点は、夏場の暑い状態で車両がアイドリング状態から走行状態に移行したとき、コンプレッサの最大デューティ比が小さくなってもコンプレッサがフルストローク駆動される不感帯領域が長く続く点である。

本発明は、コンプレッサが最大デューティ比でフルストローク駆動されている際にエバポレータの吹出空気温度が目標吹出空気温度よりも高い場合には、制御手段が、最大デューティ比を冷力が維持される範囲内で低くすることを特徴とする。すなわち、フルストローク運転時に実吸入冷媒圧力に影響がないような吸入冷媒圧力設定のデューティ比とする。

本発明によれば、車両がアイドリング状態から走行状態に移行したとき、コンプレッサの実吸入冷媒圧力が速やかに吸入冷媒圧力設定値に達して制御域に移行する。したがって、コンプレッサの消費動力を低減することができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例である車両用空調装置の概略構成図、図２はエアコンコンピュータの概略構成を示すブロック図、図３、図４は本実施例の動作を示すフローチャート、図５はバッテリーの電圧値と最大デューティ比との関係を示すグラフ、図６はエバポレータの吹出空気温度と補正デューティ比との関係を示すグラフである。

図１において、１は可変容量コンプレッサで、外部から与えられる電気信号により制御される電子操作式コントロールバルブ（以下、ＥＣＶと記す）２を備えている。可変容量コンプレッサ１は車両駆動用動力源としてのエンジン３により駆動される。４はコンデンサで、可変容量コンプレッサ１で圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮させる。

コンデンサ４で凝縮した冷媒は膨張弁５で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、エバポレータ６で蒸発して車室内に吹き出す空調風を冷却する。エバポレータ６で蒸発した冷媒は可変容量コンプレッサ１に戻って上記サイクルを繰り返す。

可変容量コンプレッサ１は斜板式のもので、ＥＣＶ２をＯＮ／ＯＦＦしてクランクケース内の圧力を制御することによりピストンに加わる圧力のバランスが変化し、これによって斜板の傾きが変化するため吐出冷媒容量を制御することができる。

７は制御手段としてのエアコンコンピュータで、エバポレータ６の吹出空気温度を検出する吹出空気温度センサ８の他、室内温度センサ、外気温度センサ、日射量センサ等の各種センサの検出値や温度設定器により設定された温度に基づいてＥＣＶ２を制御する。

エアコンコンピュータ７はマイクロコンピュータにより構成され、図２に示すように、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、タイマー１３、ＳＣＩ（シリアルインターフェース）１４、Ａ／Ｄ変換器１５、Ｉ／Ｏポート１６等を有している。ＣＰＵ１０は、Ｉ／Ｏポート１６を介して与えられる各種センサの検出値や温度設定器の設定温度に基づいてＥＣＶ２の駆動回路１７に制御信号を出力する。

次に、本実施例の動作を図３、図４に基づいて説明する。エンジンのイグニッションスイッチ（図示せず）がオンされ、かつエアコンスイッチＳ（図１参照）がオンされると、バッテリーＢからエアコンコンピュータ７に電圧が供給されて図３に示すＥＣＶ制御ルーチンがスタートする。

まず、マイクロコンピュータの起動処理が行われ（ステップＳ１０）、エアコンコンピュータ７に接続された各センサの検出値や温度設定器の設定温度が取り込まれる（ステップＳ２０）。

次いで、各センサの値や設定温度に基づいてエバポレータ６の目標吹出空気温度（以下、Tint'と記す）を算出する（ステップＳ３０）。

次いで、Tint'に基づいてＥＣＶ２のデューティ比（以下、DUTY Aと記す）を算出する（ステップＳ４０）。

次いで、バッテリーＢの電圧値に基づいて最大デューティ比（以下、DUTY MAXと記す)を選別する処理を行う（ステップＳ５０）。すなわち、図５に示すように、DUTY MAXはバッテリーＢの電圧値の範囲に応じて数段階に設定されており、電圧値がどの範囲に属するかでDUTY MAXを選別する。

次いで、DUTY AがDUTY MAX以上であるか否かを判定し（ステップＳ６０）、ＹＥＳの場合にはDUTY MAXをDUTY Aとする（ステップＳ７０）。次いで、現在のエバポレータ６の吹出空気温度Tintが前回の吹出空気温度Tint以上であるか否かを判定する（ステップＳ８０）。

ＹＥＳの場合には、コンプレッサ１がDUTY MAXでフルストローク駆動されていて、且つエバポレータ６の吹出空気温度Tintが目標吹出空気温度Tint'よりも高いということであるので、本発明の制御必要条件を満たしていることになる。

この場合、エバポレータ６の吹出空気温度Tintが上昇しない範囲で最大デューティ比を低くすることができるかを演算し（ステップＳ１００）、得られた新しい最大デューティ比（以下、補正DUTYと記す）をＥＣＶ２に出力するデューティ比（以下、出力DUTYと記す）とし（ステップＳ１１０）、ＥＣＶ２に出力する処理を行う（ステップＳ１２０）。

なお、補正DUTYとエバポレータ６の吹出空気温度Tintとの関係は、図４に示すように、Tintが大きくなるほど小さくなる直線的な比例関係となっている。

そして、現在のエバポレータ６の吹出空気温度Tintを前回の吹出空気温度Tintと置き換える処理を行い（ステップＳ１３０）、ステップＳ２０に戻る。なお、ステップＳ６０、Ｓ８０でＮＯの場合には、通常制御、すなわちDUTY Aを出力DUTYとし（ステップＳ１４０）、これをＥＣＶ２に出力する。

このように、コンプレッサ１が最大デューティ比でフルストローク駆動されている際にエバポレータ６の吹出空気温度Ｔｉｎｔが目標吹出空気温度Ｔｉｎｔ’よりも高い場合には、最大デューティ比を冷力が維持される範囲内で低くすることで、車両がアイドリング状態から走行状態に移行したとき、コンプレッサが速やかに吸入冷媒圧力設定値に達して制御域に移行する。したがって、コンプレッサの消費動力を低減することができるものである。

なお、本発明は、可変容量コンプレッサがエンジン以外の車両駆動用動力源により駆動される車両用空調装置に適用することもできる。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の変形を施すことができる。

本発明の一実施例である車両用空調装置の概略構成図。 エアコンコンピュータの概略構成を示すブロック図。 実施例の動作を示すフローチャート。 実施例の動作を示すフローチャート。 バッテリーの電圧値と最大デューティ比との関係を示すグラフ。 エバポレータの吹出空気温度と補正デューティ比との関係を示すグラフ。

符号の説明

１ 可変容量コンプレッサ
６ エバポレータ
８ 吹出空気温度センサ
７ エアコンコンピュータ（制御手段）

Claims (1)

1. 液冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空調風を冷却するエバポレータ（６）と、エバポレータ（６）で蒸発した冷媒を圧縮すると共に外部からの電気信号により吐出冷媒容量を制御可能な可変容量コンプレッサ（１）と、エバポレータ（６）の吹出空気温度を検出する吹出空気温度センサ（８）と、設定温度及び各種センサの検出値に基づいてエバポレータ（６）の目標吹出空気温度を算出すると共に吹出空気温度センサ（８）の検出値に基づいて可変容量コンプレッサ（１）の吐出冷媒容量を制御する制御手段（７）とを備えた車両用空調装置であって、
   コンプレッサ（１）が最大デューティ比でフルストローク駆動されている際にエバポレータ（６）の吹出空気温度が目標吹出空気温度よりも高い場合には、制御手段（７）は、最大デューティ比を冷力が維持される範囲内で低くすることを特徴とする車両用空調装置。

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