JP5013189B2

JP5013189B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP5013189B2
Application number: JP2007220166A
Authority: JP
Inventors: 英紀新居
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP2009051365A

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、特に可変容量コンプレッサを備えた車両用空調装置に関する。

この種の車両用空調装置として、例えば下記特許文献１，２に記載されているように、容量を可変するソレノイドバルブを有する可変容量コンプレッサと、各種制御手段との間で車室内の空調に関する情報をやり取りする空調制御手段とを備えたものが知られている。下記特許文献１に記載された車両用空調装置では、空調制御手段が、各種制御手段の一つである例えばエンジン制御手段から出力されたアイドル信号に基づいてエンジンの運転状態が車両走行中であるか否かを判定し、車両走行中であると判定したとき可変容量コンプレッサの容量可変を禁止もしくは小さく制御するようにしている。また、下記特許文献２に記載された車両用空調装置では、空調制御手段が、可変容量コンプレッサの駆動トルクを計算し、計算した駆動トルクを各種制御手段の一つである例えばエンジン制御手段に出力するようにしている。
特開平６−２９７９３８号公報特開平１０−３８７１７号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載された車両用空調装置では、空調制御手段が、上記した可変容量コンプレッサに関連するコンプレッサ制御を始めとする全ての空調制御を行っていたので、空調制御手段の処理負担が大きく、また全ての空調制御に関するプログラムを記憶していたので、ＲＯＭ容量が肥大化するという問題があった。また、空調制御手段が、可変容量コンプレッサに関する制御情報を入力して各種制御手段へ出力するようにしていたので、タイムラグにより各種制御手段による制御に支障が生じ易いという問題もあった。

本発明の課題は、空調制御手段の処理負担を軽減し、かつ各種制御手段が可変容量コンプレッサに関する制御情報を迅速に取得可能な車両用空調装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明は、容量を可変するソレノイドバルブを有する可変容量コンプレッサと、各種制御手段との間で車室内の空調に関する情報をやり取りする空調制御手段とを備えた車両用空調装置において、前記空調制御手段とは別に前記ソレノイドバルブを駆動制御可能なコンプレッサ制御手段が設けられ、前記コンプレッサ制御手段は、前記空調制御手段および前記各種制御手段と多重通信線を介して通信可能に接続され、前記コンプレッサ制御手段には、前記ソレノイドバルブを駆動制御するために必要なセンサ値を出力する各種センサが接続されており、前記コンプレッサ制御手段は、前記空調制御手段の制御指令に応じて、前記各種センサのセンサ値、または前記センサ値に基づいて負荷トルクを計算してその計算値を前記多重通信線へ出力し、前記各種センサの故障を判定するセンサ故障判定処理を実行してそのセンサ故障判定処理による判定結果を前記多重通信線へ出力し、かつ、前記可変容量コンプレッサの故障を判定するコンプレッサ故障判定処理を実行してそのコンプレッサ故障判定処理による判定結果を前記多重通信線へ出力することを特徴とする。この場合、前記各種センサは、前記可変容量コンプレッサ内の冷媒量を検出する冷媒量検出センサ、前記可変容量コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサ回転数検出センサ、前記可変容量コンプレッサの圧力を検出する圧力検出センサ、及び前記ソレノイドバルブに流れる駆動電流値を検出する駆動電流値検出センサで構成することができる。

これによれば、空調制御手段とは別にソレノイドバルブを駆動制御可能なコンプレッサ制御手段が設けられている。このため、空調制御手段はコンプレッサ制御手段に対して単に制御指令を出力するだけで、コンプレッサ制御手段に複雑なコンプレッサ制御を行わせることが可能となって、空調制御手段の処理負担を軽減することが可能である。これに伴って、空調制御手段は、より緻密な空調制御を行うことも可能となる。

また、コンプレッサ制御手段は、空調制御手段および各種制御手段と多重通信線を介して通信可能に接続されている。このため、空調制御手段に比して処理負担の小さいコンプレッサ制御手段が、可変容量コンプレッサに関する制御情報を多重通信線を介して各種制御手段へ出力するので、タイムラグを短くすることが可能となって、各種制御手段による制御の迅速化を図ることが可能である。

本発明において、前記コンプレッサ制御手段は、前記各種センサの故障を判定するセンサ故障判定処理を実行し、前記センサ故障判定処理による判定結果を前記多重通信線へ出力するように構成されている。

これによれば、空調制御手段に比して処理負担の小さいコンプレッサ制御手段が、センサ故障判定手段による判定結果を多重通信線へ出力するので、センサ故障時のタイムラグを短くすることが可能となって、センサ故障に対応した空調制御手段および各種制御手段による制御の迅速化を図ることが可能である。

また、本発明において、前記コンプレッサ制御手段は、前記可変容量コンプレッサの故障を判定するコンプレッサ故障判定処理を実行し、前記コンプレッサ故障判定処理による判定結果を前記多重通信線へ出力するように構成されている。

これによれば、空調制御手段に比して処理負担の小さいコンプレッサ制御手段が、コンプレッサ故障判定手段による判定結果を多重通信線へ出力するので、コンプレッサ故障時のタイムラグを短くすることが可能となって、コンプレッサ故障に対応した空調制御手段および各種制御手段による制御の迅速化を図ることが可能である。

ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の車両用空調装置の第１実施形態を概略的に示したブロック図であって、この車両用空調装置（エアコン）は、可変容量コンプレッサ１０、コンプレッサＥＣＵ２０およびエアコンＥＣＵ３０を備えている。

可変容量コンプレッサ１０は、例えば斜板の傾斜角が変化することで容量が可変する周知のものであり、ソレノイドバルブ１１を備えている。この可変容量コンプレッサ１０は、エアコンユニット内のエバポレータと、可変容量コンプレッサ１０により圧縮されて高温のガス状になった冷媒ガスを冷やして液体に戻すコンデンサと、液体状の冷媒を貯蔵するレシーバと、液体状の冷媒が通過するときに冷媒が気化し易いように霧状に吹き出させる膨張弁とで周知の冷凍サイクルを構成している。ソレノイドバルブ１１は、コンプレッサＥＣＵ２０からの制御電流に応じて斜板の傾斜角を変化させる可変機構として機能する。

また、可変容量コンプレッサ１０は、電磁クラッチ１２を介してエンジンと動力伝達可能に接続されている。電磁クラッチ１２は、コンプレッサＥＣＵ２０からの制御信号に応じて、エンジンに連結されたとき冷凍サイクルの冷媒を圧縮し、エンジンと遮断されたとき冷凍サイクルの冷媒を圧縮しないように機能する。

コンプレッサＥＣＵ２０（コンプレッサ制御手段）は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータとソレノイドバルブ駆動回路２１とを主要構成部品としており、エアコンＥＣＵ３０の制御指令に応じてＲＯＭに記憶されているコンプレッサ制御プログラム（図示省略）および図２の負荷トルク計算プログラムを繰り返し実行する。また、ＲＯＭには可変容量コンプレッサ１０の種類を特定するための型式データが記憶されていて、異なる車種に適用可能とされたコンプレッサ制御プログラムの実行に際してその型式データを参照することにより、型式に対応した適正なコンプレッサ回転数が計算されるようになっている。

ソレノイドバルブ駆動回路２１は、ＩＣで構成されており、マイクロコンピュータによるコンプレッサ制御プログラム実行時の制御信号（制御電流に基づいて計算されたデューティ比のＰＷＭ波形）に応じて、可変容量コンプレッサ１０のソレノイドバルブ１１に駆動電流を流す。また、コンプレッサＥＣＵ２０には、センサ群４０が接続されている。

センサ群４０（各種センサ）は、冷媒量検出センサ４１、コンプレッサ回転数検出センサ４２、圧力検出センサ４３および駆動電流値検出センサ４４で構成されている。冷媒量検出センサ４１は、可変容量コンプレッサ１０内の冷媒量を検出してコンプレッサＥＣＵ２０に出力する。コンプレッサ回転数検出センサ４２は、可変容量コンプレッサ１０の回転数（例えば、駆動軸の回転数）を検出してコンプレッサＥＣＵ２０に出力する。圧力検出センサ４３は、可変容量コンプレッサ１０の圧力室（例えば、高圧室）の圧力を検出してコンプレッサＥＣＵ２０に出力する。駆動電流値検出センサ４４は、ソレノイドバルブ１１に流れる駆動電流値を検出してコンプレッサＥＣＵ２０に出力する。

エアコンＥＣＵ３０（空調制御手段）は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品としている。エアコンＥＣＵ３０には、周知の外気温度を検出する外気温センサ、車室内の内気温度を検出する内気温センサ、日射量を検出する日射センサ、エバポレータ通過後の空気温度を検出するエバポレータ後温度センサが接続されている。

このエアコンＥＣＵ３０は、操作パネルのオン操作に応じて、上記外気温センサ等の各センサ値に基づいて各種空調制御を行う。具体的には、ブロワコントロールスイッチの操作に応じてブロワモータの駆動により風量を変更し、内外気切り替えスイッチの操作に応じて内外気切り替えダンパ用モータの駆動により内外気を切り替える。また、温度コントロールスイッチの操作に応じてエアミックスダンパ用モータの駆動により温度を変更し、吹出口切り替えスイッチの操作に応じてモード切り替えダンパ用モータの駆動により吹出口を切り替える。また、オートモードスイッチの操作に応じてフルオート制御状態とし、Ａ／Ｃスイッチの操作に応じて電磁クラッチ１２をオン・オフするための制御指令や、コンプレッサ制御プログラム（図示省略）および図２の負荷トルク計算プログラムを実行させるための制御指令をコンプレッサＥＣＵ２０に出力する。

コンプレッサＥＣＵ２０およびエアコンＥＣＵ３０は、多重通信のための多重通信入力回路と多重通信出力回路を備えており、これらの入出力回路を経て多重通信線としての多重通信バスＢＵＳ（例えば、ＣＡＮ）を介して、例えばエンジンＥＣＵ５１を始めとする各種ＥＣＵ５０（各種制御手段）と双方向通信可能に接続されている。

これにより、コンプレッサＥＣＵ２０は、エアコンＥＣＵ３０に接続された外気温センサ等の各センサ値や、エンジンＥＣＵ５１に接続されたエンジン回転数検出センサ５１ａ等の各センサ値を多重通信バスＢＵＳを介して入力できるようになっている。一方、エアコンＥＣＵ３０および各種ＥＣＵ５０は、コンプレッサＥＣＵ２０に接続されたセンサ群４０の各センサ値や、コンプレッサＥＣＵ２０による図２の負荷トルク計算プログラムの実行により計算された負荷トルク値を多重通信バスＢＵＳを介して入力できるようになっている。

次に、上記のように構成した第１実施形態の作動について説明する。コンプレッサＥＣＵ２０のマイクロコンピュータは、エアコンＥＣＵ３０からの制御指令に応じてＲＯＭに記憶されている図２の負荷トルク計算プログラムを所定の短時間毎に繰り返し実行する。

この負荷トルク計算プログラムは、ステップＳ１０にてその実行が開始され、ステップＳ１１にて、センサ群４０の各センサ値を入力する。次に、ステップＳ１２にてセンサ群４０のうちの駆動電流値検出センサ４４により検出された駆動電流値および外気温センサにより検出された外気温に基づいて周知の計算方法により負荷トルク（可変容量コンプレッサ１０の駆動トルク）を計算する。そして、ステップＳ１３にて、ステップＳ１２で計算した負荷トルク値を多重通信バスＢＵＳに出力する。ステップＳ１３の処理後、この負荷トルク計算プログラムの実行を終了する。これにより、エンジンＥＣＵ５１が、入力された負荷トルク値に基づいてアイドル回転速度制御を行うことで、アイドル時またはエンジンの低回転時にて可変容量コンプレッサ１０の容量の変化に起因したエンジン回転数の変化（ラフアイドル）を防止することができる。

以上の説明から明らかなように、この第１実施形態では、エアコンＥＣＵ３０とは別にソレノイドバルブ１１を駆動制御可能なコンプレッサＥＣＵ２０が設けられている。これにより、エアコンＥＣＵ３０はコンプレッサＥＣＵ２０に対して単に制御指令を出力するだけで、コンプレッサＥＣＵ２０に複雑なコンプレッサ制御を行わせることが可能となって、エアコンＥＣＵ３０の処理負担を軽減することが可能である。これに伴って、エアコンＥＣＵ３０は、より緻密な空調制御を行うことも可能となる。

また、コンプレッサＥＣＵ２０は、エアコンＥＣＵ３０および各種ＥＣＵ５０と多重通信バスＢＵＳを介して通信可能に接続されている。これにより、エアコンＥＣＵ３０に比して処理負担の小さいコンプレッサＥＣＵ２０が、可変容量コンプレッサ１０に関する制御情報を多重通信バスＢＵＳを介して各種ＥＣＵ５０へ出力するので、タイムラグを短くすることが可能となって、各種ＥＣＵ５０による制御の迅速化を図ることが可能である。

なお、上記第１実施形態では、コンプレッサＥＣＵ２０が図２の負荷トルク計算プログラムを実行するように構成したが、エンジンＥＣＵ５１が負荷トルクを計算し、多重通信バスＢＵＳに出力された駆動電流値検出センサ４４等による駆動電流値等を、計算した負荷トルクの補正計算に用いるようにしてもよい。これによっても、タイムラグを短くすることが可能となり、エンジンＥＣＵ５１による制御の迅速化を図ることが可能である。

ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態では、コンプレッサＥＣＵ２０のマイクロコンピュータが図２の負荷トルク計算プログラムを実行するように構成したが、これに加えてまたは代えて、コンプレッサＥＣＵ２０のマイクロコンピュータが例えば図３のセンサ故障判定プログラムを実行するように構成することも可能である。なお、その他の構成は上記第１実施形態と同じであるので、構成についての説明は省略する。

このセンサ故障判定プログラムは、ステップＳ２０にてその実行が開始され、ステップＳ２１にて、センサ群４０のセンサ値を入力する。次に、ステップＳ２２にて、入力された各センサ値において異常値が入力されたか否かをそれぞれ判定する。具体的には、センサ群４０からの入力値がそれぞれの閾値の範囲外にあるか否かを判定する。異常値が入力されなかったセンサについては（ステップＳ２２にて「Ｎｏ」）、故障判定フラグを「０」に設定する（ステップＳ２３）。一方、異常値が入力されたセンサについては（ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」）、故障判定フラグを「１」に設定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２３またはステップＳ２４の処理後、ステップＳ２５にてセンサ群４０についての故障判定結果を多重通信バスＢＵＳに出力する。ステップＳ２５の処理後、ステップＳ２６にてこのセンサ故障判定プログラムの実行を終了する。

この第２実施形態によれば、エアコンＥＣＵ３０に比して処理負担の小さいコンプレッサＥＣＵ２０により、図３のセンサ故障判定プログラムが実行され、その判定結果が多重通信バスＢＵＳへ出力されるので、センサ故障時のタイムラグを短くすることが可能となって、センサ故障に対応したエアコンＥＣＵ３０および各種ＥＣＵ５０による制御の迅速化を図ることが可能である。

ｃ．第３実施形態
上記第２実施形態では、コンプレッサＥＣＵ２０のマイクロコンピュータが図３のセンサ故障判定プログラムを実行するように構成したが、これに加えてまたは代えて、コンプレッサＥＣＵ２０のマイクロコンピュータが例えば図４のコンプレッサ故障判定プログラムを実行するように構成することも可能である。なお、その他の構成は上記第１実施形態と同じであるので、構成についての説明は省略する。

このコンプレッサ故障判定プログラムは、ステップＳ３０にてその実行が開始され、ステップＳ３１にて、コンプレッサ回転数検出センサ４２からのコンプレッサ回転数を入力する。次に、ステップＳ３２にて、入力されたコンプレッサ回転数において異常値が入力されたか否かを判定する。異常値が入力されなかった場合（ステップＳ３２にて「Ｎｏ」）は、コンプレッサ故障判定フラグを「０」に設定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理後、ステップＳ３４にてコンプレッサ故障判定結果を多重通信バスＢＵＳに出力する。ステップＳ３４の処理後、ステップＳ３８にてこのコンプレッサ故障判定プログラムの実行を終了する。

一方、異常値が入力された場合（ステップＳ３２にて「Ｙｅｓ」）は、ステップＳ３５以降の処理を実行する。この場合、多重通信バスＢＵＳを介してエンジン回転数検出センサ５１ａからエンジン回転数が入力され（ステップＳ３５にて「Ｙｅｓ」）、入力されたエンジン回転数がコンプレッサ回転数よりも大きく、かつその差が所定の判定値よりも大きいとき（ステップＳ３６にて「Ｙｅｓ」）、可変容量コンプレッサ１０が故障しているものと判定して、コンプレッサ故障判定フラグを「１」に設定する（ステップＳ３７）。ステップＳ３７の処理後、ステップＳ３４にてコンプレッサ故障判定結果を多重通信バスＢＵＳに出力する。

なお、多重通信バスＢＵＳを介してエンジン回転数検出センサ５１ａからエンジン回転数が入力されない場合（ステップＳ３５にて「Ｎｏ」）や、入力されたエンジン回転数がコンプレッサ回転数よりも小さい場合、または入力されたエンジン回転数がコンプレッサ回転数よりも大きいが、その差が所定の判定値よりも小さい場合（ステップＳ３６にて「Ｎｏ」）は、可変容量コンプレッサ１０の故障を適切に判定することができないので、何れもステップＳ３３以降の処理を実行する。ただし、可変容量コンプレッサ１０の故障を判定する方法は、これに限らず、例えば入力されたコンプレッサ回転数がその閾値の範囲外にあるか否かを判定する方法や、圧力検出センサ４３からの圧力がその閾値の範囲外にあるか否かを判定する方法を採用してもよい。

この第３実施形態によれば、エアコンＥＣＵ３０に比して処理負担の小さいコンプレッサＥＣＵ２０により、図４のコンプレッサ故障判定プログラムが実行され、その判定結果が多重通信バスＢＵＳへ出力されるので、コンプレッサ故障時のタイムラグを短くすることが可能となって、コンプレッサ故障に対応したエアコンＥＣＵ３０および各種ＥＣＵ５０による制御の迅速化を図ることが可能である。

上記第１〜第３実施形態では、エアコンＥＣＵ３０がコンプレッサＥＣＵ２０に対して制御指令を出力し、コンプレッサＥＣＵ２０がコンプレッサ制御の全てを実施するように構成したが、エアコンＥＣＵ３０に負担のかからない限度において、エアコンＥＣＵ３０がコンプレッサ制御の一部を実施するように構成してもよい。これによっても、エアコンＥＣＵ３０の処理負担を軽減することが可能であり、また可変容量コンプレッサ１０に関する制御情報が多重通信バスＢＵＳを介して各種ＥＣＵ５０へ出力されるので、タイムラグを短くすることも可能である。

本発明の第１〜第３実施形態に係る車両用空調装置を概略的に示すブロック図。本発明の第１実施形態に係り、図１のコンプレッサＥＣＵのマイクロコンピュータによって実行される負荷トルク計算プログラムを示すフローチャート。本発明の第２実施形態に係り、図１のコンプレッサＥＣＵのマイクロコンピュータによって実行されるセンサ故障判定プログラムを示すフローチャート。本発明の第３実施形態に係り、図１のコンプレッサＥＣＵのマイクロコンピュータによって実行されるコンプレッサ故障判定プログラムを示すフローチャート。

符号の説明

１０可変容量コンプレッサ
１１ソレノイドバルブ
１２電磁クラッチ
２０コンプレッサＥＣＵ（コンプレッサ制御手段）
２１ソレノイドバルブ駆動回路
３０エアコンＥＣＵ（空調制御手段）
４０センサ群（各種センサ）
５０各種ＥＣＵ（各種制御手段）
ＢＵＳ多重通信バス（多重通信線）

Claims

容量を可変するソレノイドバルブを有する可変容量コンプレッサと、各種制御手段との間で車室内の空調に関する情報をやり取りする空調制御手段とを備えた車両用空調装置において、
前記空調制御手段とは別に前記ソレノイドバルブを駆動制御可能なコンプレッサ制御手段が設けられ、
前記コンプレッサ制御手段は、前記空調制御手段および前記各種制御手段と多重通信線を介して通信可能に接続され、
前記コンプレッサ制御手段には、前記ソレノイドバルブを駆動制御するために必要なセンサ値を出力する各種センサが接続されており、
前記コンプレッサ制御手段は、前記空調制御手段の制御指令に応じて、前記各種センサのセンサ値、または前記センサ値に基づいて負荷トルクを計算してその計算値を前記多重通信線へ出力し、前記各種センサの故障を判定するセンサ故障判定処理を実行してそのセンサ故障判定処理による判定結果を前記多重通信線へ出力し、かつ、前記可変容量コンプレッサの故障を判定するコンプレッサ故障判定処理を実行してそのコンプレッサ故障判定処理による判定結果を前記多重通信線へ出力することを特徴とする車両用空調装置。
前記各種センサは、前記可変容量コンプレッサ内の冷媒量を検出する冷媒量検出センサ、前記可変容量コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサ回転数検出センサ、前記可変容量コンプレッサの圧力を検出する圧力検出センサ、及び前記ソレノイドバルブに流れる駆動電流値を検出する駆動電流値検出センサで構成されている請求項１に記載の車両用空調装置。