JP6369624B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

関連出願への相互参照

本出願は、２０１５年２月２４日に出願された日本特許出願番号２０１５−０３４２９６号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

本開示は、ガスインジェクションサイクルを備える車両用空調装置に関するものである。

特許文献１に、ガスインジェクションサイクルを備える車載用の冷凍装置が開示されている。この冷凍装置は、エンジンの駆動力を利用して冷媒を圧縮する圧縮機を用いている。

これに対し、近年、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両の普及により、車両に搭載される車両用空調装置では、電動モータで駆動する電動圧縮機が採用されている。例えば、ハイブリッド車両の場合、電動圧縮機が採用されることで、エンジンが停止していても空調装置を作動させることができる。

特開２０１０−１１７０７２号公報

ところで、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両に搭載され、ガスインジェクションサイクルを備える車両用空調装置において、電動モータによって駆動する電動圧縮機を用いると、下記の問題が発生する。

まず、ガスインジェクションサイクルを構成する電動圧縮機は、圧縮機構、圧縮機構を駆動する電動モータ、吸入ポート、吐出ポートおよび中間圧ポートを有する。この電動圧縮機は、吸入ポートから吸入した低圧冷媒を圧縮機構で圧縮して高圧冷媒として、吐出ポートから高圧冷媒を吐出する。この電動圧縮機は、中間圧ポートからサイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程途中の冷媒に合流させる。

そして、サイクル内の中間圧冷媒を電動圧縮機の中間圧ポートから流入させて圧縮過程途中の冷媒に合流させるように冷媒が流れる冷媒回路が、ガスインジェクションサイクル（すなわち、二段圧縮サイクル）の冷媒回路である。ガスインジェクションサイクルは、ヒートポンプサイクルの極低温下での暖房時における暖房能力向上の手法として用いられるものである。したがって、このガスインジェクションサイクルでの運転モード（以下、二段圧縮モードと呼ぶ。）は、極低温下での暖房運転時に実行される。

次に、電動圧縮機を用いた場合に発生する問題について説明する。

電動圧縮機は、車両に搭載された車両電源から給電される。このため、車両電源から主機等の他の車両搭載機器へ供給する電力の確保を目的として、電動圧縮機の一時停止を要求される場合がある。

しかし、二段圧縮モードでの暖房運転中に、電動圧縮機を一時停止させると、中間圧冷媒と吸入冷媒の圧力差によって冷媒が逆流する。冷媒が逆流すると、電動圧縮機が長時間逆回転し続けてしまう。逆回転中は電動圧縮機の再起動ができないため、逆回転が終了するまで、電動圧縮機の再起動を待たなければならない。また、逆回転中に電動圧縮機の再起動を試みると、電動圧縮機は再起動に失敗し、自己保護のために一定時間が経過するまで次回の起動を試みないよう待機時間が生じる。

このため、電動圧縮機の停止要求が解除された場合であっても、電動圧縮機の逆回転が終了するまで、または、上記した待機時間が経過するまで、電動圧縮機を再起動させることができない。この結果、圧縮機が停止した状態のまま、室内送風機によって車室内へ室内送風空気が吹き出されるので、吹き出される室内送風空気の温度が著しく低下し、乗員の快適性を損なうという問題が生じてしまう。

なお、このような問題は、上記した特許文献１に記載されていない。

ちなみに、特許文献１のように、エンジンの駆動力を利用する圧縮機は、圧縮機が逆回転中であっても、クラッチをつなげば、再起動できるが、電動圧縮機は、逆回転中に再起動ができない。この理由は次の通りである。

電動圧縮機の電動モータを起動させる場合、ロータの電気角の位置を確認してから、電動モータを起動しなければならない。このため、ロータの電気角の位置検出が必要となるが、電動モータは、圧縮機の内部に設けられており、圧縮機の内部は冷媒が流れるため、ロータの電気角の位置検出のためのセンサを設置できない。そこで、通常では、ロータ停止時に電動モータに印加した電圧と電動モータに流れた電流とロータの電気角の位置との関係に基づいて、ロータの電気角の位置を推定している。このロータの電気角の位置検出は、ロータが停止していなければできないため、圧縮機が逆回転していると、ロータの電気角の位置を確認できず、圧縮機を起動できない。

本開示は、２段圧縮モード時に圧縮機を作動停止させた後、圧縮機を再起動させる場合に、早期に圧縮機を再起動させることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

本開示の１つの観点によれば、
車室内に向かって室内送風空気を送風する車両用空調装置は、
冷媒を圧縮する圧縮機構、圧縮機構を駆動する電動モータ、吸入ポート、吐出ポートおよび中間圧ポートを有し、吸入ポートから吸入した低圧冷媒を圧縮機構で圧縮して高圧冷媒として、吐出ポートから高圧冷媒を吐出するとともに、中間圧ポートからサイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程途中の冷媒に合流させる圧縮機と、
車室内に向かって送風される室内送風空気との熱交換により、吐出ポートから吐出された冷媒を放熱する放熱器と、
放熱器から流出した冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧器と、
第１減圧器から流出した中間圧冷媒の気液を分離する気液分離器と、
気液分離器で分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧器と、
車室外空気との熱交換により、第２減圧器から流出した冷媒を蒸発させて吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器と、
気液分離器で分離された気相冷媒を中間圧ポートへ導く中間圧冷媒流路と、
中間圧冷媒を中間圧ポートに導入する２段圧縮モードの冷媒回路と、少なくとも中間圧冷媒の中間圧冷媒流路への流入を禁止するとともに、中間圧冷媒流路に残存する冷媒を中間圧冷媒流路から流出させる１段圧縮モードの冷媒回路とを切り替える切替装置と、
圧縮機および切替装置の作動を制御する制御装置とを備え、
制御装置は、２段圧縮モード時に圧縮機の作動停止要求がある場合に、切替装置を作動させて２段圧縮モードの冷媒回路から１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替えて、圧縮機の作動停止後の逆回転を抑制できるように予め定められた所定時間、１段圧縮モードで圧縮機を作動させた後、圧縮機の作動を停止させるとともに、作動停止要求が解除された場合に、圧縮機を再起動させる。

これによれば、圧縮機の停止前に１段圧縮モードで圧縮機を作動させることにより、中間圧ポートに連なる中間圧冷媒流路に残る冷媒を流出させて、圧縮機の中間圧ポート側の冷媒の圧力を下げることができる。この結果、圧縮機停止時における中間圧ポート側の冷媒と吸入ポート側の冷媒との圧力差を低減でき、圧縮機停止後の逆回転を抑制できる。

したがって、本観点によれば、本観点と異なり、２段圧縮モード時に圧縮機の作動停止が要求された場合に、１段圧縮モードに切り替えずに、圧縮機の作動を停止させる場合と比較して、圧縮機の停止から再起動までにかかる時間を短縮できる。この結果、車室内に吹き出される室内送風空気の温度低下量を小さく抑えることができる。

本開示の別の観点によれば、
圧縮機は、車両の主機用電源から給電され、
切替装置は、車両の補機用電源から給電されるとともに、補機用電源からの給電が停止されると、２段圧縮モードの冷媒回路から１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替えるように構成されており、
制御装置は、２段圧縮モード時に、ユーザ操作によって主機用電源および補機用電源が給電状態から給電停止状態に切り替えられる場合、補機用電源から切替装置への給電を停止させた後、１段圧縮モードで圧縮機を予め定められた所定時間作動させ、主機用電源から圧縮機への給電を停止させる。

これによれば、２段圧縮モード時にユーザ操作によって主機用電源および補機用電源が給電状態から給電停止状態に切り替えられる場合においても、１段圧縮モードで圧縮機を予め定められた所定時間作動させた後、圧縮機の作動を停止させることができる。この場合においても、圧縮機の停止前に１段圧縮モードで圧縮機を作動させるので、圧縮機停止後の逆回転を抑制でき、圧縮機の逆回転による異音の発生を抑制できる。

第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図であって、冷房運転モード時の冷媒流れを示す図である。 第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図であって、第１暖房運転モード（すなわち、２段圧縮モード）時の冷媒流れを示す図である。 第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図であって、第２暖房運転モード時の冷媒流れを示す図である。 第１実施形態における圧縮機の構成を示す断面図である。 第１実施形態における電子制御装置のブロック図である。 第１実施形態における空調ＥＣＵが実行する制御のフローチャートである。 第１実施形態における空調ＥＣＵが実行する一時停止制御のフローチャートである。 第１実施形態における一段圧縮モードの冷媒回路を示す図である。 比較例１における圧縮機の逆回転発生時間を示す図である。 第１実施形態における圧縮機の逆回転発生時間を示す図である。 第２実施形態における空調ＥＣＵが実行する一時停止制御のフローチャートである。 第３実施形態における電源システムの構成を示すブロック図である。 第３実施形態における各機器の作動時刻を示すタイミングチャートである。 第３実施形態における圧縮機の制御部が実行する圧縮機の保護制御のフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１〜３に示す本実施形態の車両用空調装置１は、内燃機関（すなわち、エンジン）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用されている。車両用空調装置１は、空調対象空間である車室内に向かって室内送風空気を送風する。車両用空調装置１は、ヒートポンプサイクル１０と室内空調ユニット３０とを備えている。

ヒートポンプサイクル１０は、車両用空調装置１において、車室内へ送風される室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たすものである。このため、ヒートポンプサイクル１０は、図１に示すように、室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転モードの冷媒回路と、図２、３に示すように、室内送風空気を加熱して車室内を暖房する第１、第２暖房運転モードの冷媒回路とを切替可能に構成されている。第１暖房運転モードは、外気温が極低温時、例えば、０℃以下の時に実行される暖房運転モードであり、第２暖房モードは、通常の暖房運転モードである。

また、ヒートポンプサイクル１０は、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。

本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１と、室内凝縮器１２と、第１減圧器１３と、気液分離器１４と、中間圧冷媒流路１５と、中間圧開閉弁１６と、第２減圧器１７と、室外熱交換器１８と、第３減圧器２０と、三方弁２１と、室内蒸発器２２と、アキュムレータ２３と、第２迂回流路２４とを備えている。

圧縮機１１は、車両のボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出する電動圧縮機である。

圧縮機１１は、圧縮室１１ａと、圧縮室１１ａへ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート１１ｂと、圧縮室１１ａから高圧冷媒を吐出する吐出ポート１１ｃと、ヒートポンプサイクル１０の中間圧冷媒を圧縮室１１ａへ導くと共に、圧縮過程途中の冷媒に合流させる中間圧ポート１１ｄとを有する。なお、高圧冷媒とは、低圧冷媒よりも高い圧力を有する冷媒を意味する。中間圧冷媒とは、圧縮室１１ａに吸入される低圧冷媒の圧力と圧縮室１１ａから吐出される高圧冷媒の圧力との間の圧力を有する冷媒を意味する。

より詳細には、図４に示すように、圧縮機１１は、圧縮室１１ａ内の冷媒を圧縮する圧縮機構１１１と、圧縮機構１１１を回転駆動する電動モータ１１２と、電動モータ１１２の駆動制御回路であるインバータ１１３とを有している。圧縮機構１１１と電動モータ１１２は、ハウジング１１４の内部に収容されている。インバータ１１３は、ハウジング１１４の外部にハウジング１１４に隣接して設置されている。

圧縮機構１１１としては、スクロール型圧縮機構が採用される。なお、圧縮機構１１１としては、回転型の圧縮機構であれば、スクロール型圧縮機構に限らず、ベーン型圧縮機構等の他の圧縮機構を採用することができる。電動モータ１１２は、インバータ１１３から出力される交流電圧によって、その作動（すなわち、回転数）が制御される交流モータである。インバータ１１３は、走行用電動モータ等の主機に給電する高電圧電源と接続され、後述する空調ＥＣＵ４０より出力された目標回転数を示した制御信号に基づき、交流電圧を出力する。

ハウジング１１４には、吸入ポート１１ｂと、吐出ポート１１ｃと、中間圧ポート１１ｄが設けられており、吸入ポート１１ｂから吐出ポート１１ｃに向かって、ハウジング１１４の内部を気相冷媒が流れる。中間圧ポート１１ｄは、圧縮室１１ａの圧縮過程途中の箇所と連通している。

このように、本実施形態の圧縮機１１は、吸入ポート１１ｂから吸入した低圧冷媒を圧縮機構１１１で圧縮して高圧冷媒として、吐出ポート１１ｃから高圧冷媒を吐出するように構成されている。圧縮機１１は、中間圧ポート１１ｄからサイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程途中の冷媒に合流させるように構成されている。

室内凝縮器１２は、その冷媒入口側が圧縮機１１の吐出ポート１１ｃ側に接続されており、後述する室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧の吐出冷媒（すなわち、高圧冷媒）と室内送風空気とを熱交換させて、吐出冷媒を放熱させるとともに、後述する室内蒸発器２２を通過した室内送風空気を加熱する放熱器である。

第１減圧器１３は、その冷媒入口側が室内凝縮器１２の冷媒出口側に接続されている。第１減圧器１３は、第１暖房運転モード時に、室内凝縮器１２から流出した冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させるとともに、第２暖房モード時に、室内凝縮器１２から流出した冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させるものである。第１減圧器１３は、電気式膨張弁であり、すなわち、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。第１減圧器１３は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能に構成されている。

気液分離器１４は、その冷媒入口側が第１減圧器１３の冷媒出口側に接続されている。気液分離器１４は、第１減圧器１３を通過した冷媒の気液を分離するものである。本実施形態の気液分離器１４は、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式のものである。気液分離器１４の気相冷媒出口側に、中間圧冷媒流路１５が接続されており、気液分離器１４の液相冷媒出口側に、第２減圧器１７の冷媒入口側が接続されている。

中間圧冷媒流路１５は、気液分離器１４で分離された気相冷媒を、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄへ導くための冷媒流路である。中間圧冷媒流路１５は、冷媒配管１５１とマフラ１５２とによって構成されている。マフラ１５２は、中間圧冷媒流路１５内の冷媒の脈動を低減するための流路形成部材であり、冷媒配管１５１よりも容量が大きいものである。

中間圧開閉弁１６は、中間圧冷媒流路１５に設けられており、中間圧冷媒流路１５を開閉する開閉弁である。本実施形態の中間圧開閉弁１６は、後述する空調ＥＣＵ４０から出力される制御信号によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。後述の通り、中間圧開閉弁１６は、第１暖房運転モード時に、開弁状態とされる。これにより、中間圧冷媒を前記中間圧ポートに導入する２段圧縮モードの冷媒回路が形成される。また、中間圧開閉弁１６は、第１暖房運転モード時に圧縮機１１の作動停止要求がある場合に、閉弁状態とされる。これにより、中間圧冷媒の中間圧冷媒流路１５への流入を禁止するとともに、中間圧冷媒流路１５に残存する冷媒を中間圧冷媒流路１５から流出させる１段圧縮モードの冷媒回路が形成される。したがって、この中間圧開閉弁１６が、２段圧縮モードの冷媒回路と１段圧縮モードの冷媒回路とを切り替える切替装置を構成している。

第２減圧器１７は、第１暖房運転モード時に、気液分離器１４にて分離された中間圧の液相冷媒を低圧冷媒になるまで減圧させるとともに、冷房運転モード時や第２暖房モード時では冷媒に対して減圧作用を発揮しないものである。このため、第２減圧器１７は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能に構成されている。

本実施形態の第２減圧器１７は、固定絞り１７１と、第１迂回流路１７２と、開閉弁１７３とによって構成されている。固定絞り１７１は、冷媒を減圧させるものであり、固定絞り１７としては、絞り開度が固定されたノズル、オリフィス等を採用することができる。第１迂回流路１７２は、気液分離器１４から流出した冷媒を、固定絞り１７１を迂回させて、室外熱交換器１８側に導く冷媒流路である。開閉弁１７３は、第１迂回流路１７２を開閉する電磁弁であり、空調ＥＣＵ４０から出力される制御信号によって、その開閉作動が制御される。本実施形態の第２減圧器１７では、開閉弁１７３の開閉により、減圧作用を発揮する絞り状態と、減圧作用を発揮しない全開状態とに変更することが可能となっている。

室外熱交換器１８は、その冷媒入口側が第２減圧器１７の冷媒出口側に接続されている。室外熱交換器１８は、車両ボンネット内、すなわち、車室外に配置され、その内部を流通する冷媒と送風ファン１９によって送風された車室外空気（すなわち、外気）とを熱交換させるものである。この室外熱交換器１８は、第１、第２暖房運転モード時に低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時に高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。

第３減圧器２０は、その冷媒入口側が室外熱交換器１８の冷媒出口側に接続されている。第３減圧器２０は、冷房運転モード時に、室外熱交換器１８から流出し、室内蒸発器２２へ流入する冷媒を減圧させるものである。第３減圧器２０は、第１減圧器１３と同様の構成の電気式膨張弁である。

三方弁２１は、その冷媒入口側が第３減圧器２０の冷媒出口側に接続されており、２つの冷媒出口のそれぞれが室内蒸発器２２の冷媒入口側およびアキュムレータ２３の冷媒入口側に接続されている。三方弁２１は、第３減圧器２０から流出した冷媒を室内蒸発器２２に導く冷媒流路と、第３減圧器２０から流出した冷媒を室内蒸発器２２を迂回させてアキュムレータ２３に導く第２迂回流路２４とを切り替える冷媒流路切替装置である。三方弁２１は、空調ＥＣＵ４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される電気式三方弁である。

室内蒸発器２２は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内の室内凝縮器１２よりも空気流れ上流側に配置されている。室内蒸発器２２は、冷房運転モード時に、内部を流通する冷媒と室内送風空気との熱交換により、冷媒を吸熱させて蒸発させるとともに、その吸熱作用により室内送風空気を冷却する熱交換器である。

アキュムレータ２３は、その冷媒入口側が室内蒸発器２２の冷媒出口側および第２迂回流路２４に接続されている。アキュムレータ２３は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２３の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入ポート１１ｂ側が接続されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、温度調整された室内送風空気を車室内に送風するもので、車室内最前部の計器盤（すなわち、インストルメントパネル）の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、前述の室内凝縮器１２、室内蒸発器２２等を収容することによって構成されている。

ケーシング３１は、内部に室内送風空気の空気通路を形成している。ケーシング３１内の室内送風空気の空気流れ最上流側には、車室内空気（すなわち、内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。

送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器２２および室内凝縮器１２が、室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。また、ケーシング３１内には、室内蒸発器２２を通過した室内送風空気を、室内凝縮器１２を迂回させて流すバイパス通路３４が形成されている。

さらに、室内蒸発器２２の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ上流側には、空気通路切替ドア３５が配置されている。空気通路切替ドア３５は、室内蒸発器２２通過後の室内送風空気が流れる空気通路として、室内凝縮器１２を通過する空気通路と、バイパス通路３４とを切り替えるものである。

図示しないが、ケーシング３１の空気流れ最下流部には、車室内に設けられた吹出口に連なる開口部が設けられている。室内蒸発器２２もしくは室内凝縮器１２で温度調節された室内送風空気は、開口部を介して、吹出口から車室内へ吹き出される。

また、車両用空調装置１は、図５に示す空調ＥＣＵ４０を備えている。空調ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成された電子制御装置である。

空調ＥＣＵ４０の出力側には、圧縮機１１のインバータ１１３、第１減圧器１３、中間圧開閉弁１６、開閉弁１７３、送風ファン１９、第３減圧器２０、三方弁２１、送風機３２、空気通路切替ドア３５等の各種機器が接続されている。

一方、空調ＥＣＵ４０の入力側には、各種空調制御用のセンサ群４１が接続されている。センサ群４１としては、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器２２の温度を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒圧力を検出する吐出圧センサ等が挙げられる。

さらに、空調ＥＣＵ４０の入力側には、計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチ４２からの操作信号が入力される。各種空調操作スイッチ４２としては、車両用空調装置１の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、冷房運転モードと暖房運転モードの選択スイッチ等が挙げられる。

空調ＥＣＵ４０は、ＲＯＭ等に記憶された空調制御プログラムに基づいて、入力されたセンサ群４１のセンサ信号および各種空調操作スイッチ４２の操作信号を用いて、各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する。例えば、空調ＥＣＵ４０は、圧縮機１１の目標回転数を示す制御信号をインバータ１１３へ出力する。インバータ１１３は、その制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。このようにして、圧縮機１１の回転数が制御される。

また、空調ＥＣＵ４０は、上位ＥＣＵ５０と電気的に接続されており、空調ＥＣＵ４０および上位ＥＣＵ５０は互いに電気的に通信可能に構成されている。このため、上位ＥＣＵ５０は、空調ＥＣＵ４０を介して、空調ＥＣＵ４０の出力側に接続された各種機器の作動を制御することもできる。上位ＥＣＵ５０は、走行系を制御する電子制御装置である。より具体的には、上位ＥＣＵ５０は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量等に基づいて、モータ、エンジン等の主機を制御する。上位ＥＣＵ５０は、車両に搭載された電源から主機への電力供給を制御する。

上位ＥＣＵ５０は、車両加速時の電力確保が必要な場合、空調ＥＣＵ４０へ圧縮機１１の停止要求信号を出力することにより、圧縮機１１の作動を停止させることができる。この場合、上位ＥＣＵ５０が圧縮機１１の停止要求信号を出力しないことにより、圧縮機１１の作動を再開させることができる。また、車両加速時の電力確保が必要な場合とは、本実施形態では、エンジンと走行用電動モータのうち走行用電動モータのみの駆動力による車両走行中に、車両加速のためにエンジンを起動させる場合である。

次に、空調ＥＣＵ４０が実施する各種機器の制御処理について説明する。

空調ＥＣＵ４０は、冷房運転モード、第１暖房運転モードまたは第２暖房運転モードの運転モードに応じて各種機器を制御する通常運転制御を行う。空調ＥＣＵ４０は、上位ＥＣＵ５０からの圧縮機１１の停止要求がある場合、通常運転制御よりも優先して、圧縮機の一時停止制御を行う。本実施形態では、空調ＥＣＵ４０およびインバータ１１３が本開示の制御装置に相当する。

具体的には、空調ＥＣＵ４０は、図６、７に示す制御処理を行う。なお、図６、７に示す制御処理は、イグニッションスイッチがオンの状態のとき、すなわち、車両が走行可能な走行状態のときであって、操作パネルの作動スイッチがオンとされているときに実施される。また、各図中に示したステップは、各種処理を実行する構成部に対応するものである。

図６に示すように、空調ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１で、上位ＥＣＵ５０からの圧縮機１１の停止要求信号があるか否かを判定する。このとき、上位ＥＣＵ５０から圧縮機１１の停止要求信号の入力が無い場合、空調ＥＣＵ４０は、ＮＯ判定して、ステップＳ１２に進み、通常運転制御の実施を決定する。一方、上位ＥＣＵ５０からの圧縮機１１の停止要求信号の入力がある場合、空調ＥＣＵ４０は、ＹＥＳ判定して、ステップＳ１３に進み、一時運転制御の実施を決定する。そして、この決定に基づいて、空調ＥＣＵ４０は、通常運転制御もしくは一時運転制御を実施する。

続いて、通常運転制御について説明する。通常運転制御では、空調ＥＣＵ４０は、ヒートポンプサイクル１０を各運転モードの冷媒回路に切り替えて、各運転モードで所望の空調状態が得られるように、各種機器の作動を制御する。

（Ａ）冷房運転モード
冷房運転モードは、例えば、操作パネルの作動スイッチがオンされた状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。

冷房運転モードでは、空調ＥＣＵ４０は、第１減圧器１３を全開状態（すなわち、減圧作用を発揮しない状態）とする。空調ＥＣＵ４０は、第３減圧器２０を絞り状態（すなわち、減圧作用を発揮する状態）とする。また、空調ＥＣＵ４０は、開閉弁１７３を開弁状態として第２減圧器１７を全開状態（すなわち、減圧作用を発揮しない状態）とする。さらに、空調ＥＣＵ４０は、中間圧開閉弁１６を閉弁状態とし、三方弁２１の第２迂回流路２４側を閉弁状態とする。

また、空調ＥＣＵ４０は、センサ群４１の検出信号および操作パネルの操作信号に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。そして、空調ＥＣＵ４０は、算出した目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、圧縮機１１、送風機３２、空気通路切替ドア３５等の各種機器の作動状態を決定し、決定した作動状態となるように、制御信号を出力する。これにより、例えば、圧縮機１１と送風機３２のそれぞれは、所望の回転数で作動する。内外気切替装置３３のドア位置と空気通路切替ドア３５の位置のそれぞれは、所望の位置となる。空気通路切替ドア３５の具体的な位置は、室内凝縮器１２の空気通路を閉塞し、室内蒸発器２２通過後の送風空気の全流量がバイパス通路３４を通過する位置である。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図１の太線および矢印で示すように冷媒が流れる冷房運転モードの冷媒回路に切り替えられる。すなわち、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、全開状態の第１減圧器１３、気液分離器１４、全開状態の第２減圧器１７、室外熱交換器１８、絞り状態の第３減圧器２０、室内蒸発器２２、アキュムレータ２３の順に流れて、圧縮機１１の吸入ポート１１ｂに流入する冷媒回路が形成される。

この冷房運転モードでは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が、室外熱交換器１８にて外気と熱交換して放熱する。室外熱交換器１８から流出した冷媒は、第３減圧器２０にて低圧冷媒となるまで減圧膨脹され、室内蒸発器２２にて送風機３２から送風された室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内送風空気が冷却される。このとき、空気通路切替ドア３５により室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器１２に流入した高圧冷媒は、実質的に室内送風空気へ放熱せず、室内凝縮器１２から流出する。このため、室内蒸発器２２にて冷却された室内送風空気が、車室内へ吹き出される。

（Ｂ）暖房運転モード
暖房運転モードは、例えば、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。このとき、外気温が極低温の場合に、第１暖房運転モードが実行され、外気温が極低温以外の場合に、第２暖房運転モードが実行される。例えば、空調ＥＣＵ４０は、外気センサの検出温度が基準温度、例えば、０℃以下の場合に、第１暖房運転モードを実行し、外気センサの検出温度が基準温度を超える場合に、第２暖房運転モードを実行する。

（Ｂ１）第１暖房運転モード
第１暖房運転モードでは、空調ＥＣＵ４０は、第１減圧器１３を絞り状態、第３減圧器２０を全開状態とする。また、空調ＥＣＵ４０は、開閉弁１７３を閉弁状態として第２減圧器１７を絞り状態とする。さらに、空調ＥＣＵ４０は、中間圧開閉弁１６を開弁状態とし、三方弁２１の第２迂回流路２４側を開弁状態とする。

また、空調ＥＣＵ４０は、冷房運転モードと同様に、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種機器の作動状態を決定し、決定した作動状態となるように、制御信号を出力する。これにより、例えば、空気通路切替ドア３５の位置は、バイパス通路３４を閉塞し、室内蒸発器２２通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を通過する位置となる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図２の太線および矢印で示すように冷媒が流れる第１暖房運転モードの冷媒回路（すなわち、ガスインジェクションサイクル）に切り替えられる。すなわち、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２で凝縮され、凝縮された高圧冷媒が第１減圧器１３により中間圧冷媒にまるまで減圧される。第１減圧器１３から流出した中間圧冷媒は、気液分離器１４にて気相冷媒と液相冷媒に分離される。気液分離器１４にて分離された中間圧の液相冷媒は、第２減圧器１７により低圧冷媒になるまで減圧された後、室外熱交換器１８にて蒸発され、アキュムレータ２３を介して、圧縮機１１の吸入ポート１１ｂに吸入される。一方、気液分離器１４にて分離された中間圧の気相冷媒は、中間圧冷媒流路１５を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄに導かれ、圧縮過程途中の冷媒に合流する。

このように、第１暖房モードのとき、固定絞り１７にて減圧された低圧冷媒を圧縮機１１へ吸入させると共に、第１減圧器１３にて減圧された中間圧冷媒を圧縮機１１の圧縮過程途中の冷媒と合流させるガスインジェクションサイクル（すなわち、二段圧縮サイクル）が形成される。したがって、本実施形態では、この第１暖房モードが二段圧縮モードである。

この第１暖房運転モードでは、室内蒸発器２２には冷媒が流れないので、室内送風空気は室内蒸発器２２で冷却されない。室内蒸発器２２を通過した室内送風空気は、室内凝縮器１２で高圧冷媒との熱交換により加熱されて、車室内に吹き出される。

（Ｂ２）第２暖房運転モード
第２暖房運転モードでは、空調ＥＣＵ４０は、第１減圧器１３を絞り状態、第３減圧器２０を全開状態とする。また、空調ＥＣＵ４０は、開閉弁１７３を開弁状態として第２減圧器１７を全開状態とする。さらに、空調ＥＣＵ４０は、中間圧開閉弁１６を閉弁状態とし、三方弁２１の第２迂回流路２４側を開弁状態とする。

また、空調ＥＣＵ４０は、第１暖房運転モードと同様に、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種機器の作動状態を決定し、決定した作動状態となるように、制御信号を出力する。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図３の太線および矢印で示すように冷媒が流れる第２暖房運転モードの冷媒回路に切り替えられる。すなわち、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２で凝縮され、凝縮された高圧冷媒が第１減圧器１３により低圧冷媒にまるまで減圧される。第１減圧器１３から流出した低圧冷媒は、気液分離器１４に流入する。このとき、中間圧開閉弁１６が閉弁状態なので、気液分離器１４に流入した低圧冷媒は、中間圧冷媒流路１５に流入せず、室外熱交換器１８に流入する。室外熱交換器１８に流入した冷媒は、外気との熱交換により蒸発され、アキュムレータ２３を介して、圧縮機１１の吸入ポート１１ｂに吸入される。

第２暖房運転モードにおいても、室内蒸発器２２には冷媒が流れないので、室内送風空気は室内蒸発器２２で冷却されない。室内蒸発器２２を通過した室内送風空気は、室内凝縮器１２で高圧冷媒との熱交換により加熱されて、車室内に吹き出される。

続いて、図６のステップＳ１３の圧縮機１１の一時停止制御について説明する。圧縮機１１の一時停止制御は、通常運転制御での圧縮機１１の運転中に、圧縮機１１を一時停止させた後、圧縮機１１を再起動させる制御である。

図７に示すように、空調ＥＣＵ４０は、ステップＳ２１で、現在の運転モードが二段圧縮モードであるか否かを判定する。二段圧縮モードとは、上述の第１暖房運転モードである。したがって、現在の運転モードが第１暖房運転モード以外であれば、空調ＥＣＵ４０は、ＮＯ判定して、ステップＳ２４に進み、圧縮機１１の作動を停止させる。一方、現在の運転モードが第１暖房運転モードであれば、空調ＥＣＵ４０は、ＹＥＳ判定して、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、空調ＥＣＵ４０は、二段圧縮モードの冷媒回路から一段圧縮モードの冷媒回路へ切り替える。具体的には、空調ＥＣＵ４０は、中間圧開閉弁１６を開弁状態から閉弁状態へ切り替える。圧縮機１１、第１減圧器１３、第３減圧器２０、開閉弁１７３、三方弁２１、送風機３２、空気通路切替ドア３５等の各種機器の作動状態については、第１暖房運転モード時の作動状態が維持される。第１暖房運転モード時の作動状態が維持されるのは、後述の通り、一段圧縮モードでの運転開始から圧縮機１１の再起動までの時間が短時間だからである。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図８の太線および矢印で示すように冷媒が流れる一段圧縮モードの冷媒回路に切り替えられる。この冷媒回路は、図２に示す第１暖房運転モードの冷媒回路に対して、中間圧冷媒流路１５への中間圧冷媒の流入が禁止されるとともに、中間圧冷媒流路１５に残存する冷媒が中間圧冷媒流路１５から流出する点が異なるものである。その他の冷媒の流れについては、第１暖房運転モードの冷媒回路と同じである。

続いて、ステップＳ２３では、空調ＥＣＵ４０は、一段圧縮モードの冷媒回路での圧縮機の運転時間が予め設定した所定時間が経過したか否かを判定する。すなわち、空調ＥＣＵ４０は、二段圧縮モードの冷媒回路から一段圧縮モードの冷媒回路へ切り替えた時点から予め設定した所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄ側の冷媒と吸入ポート１１ｂ側の冷媒との圧力差が所定値以下となる時間に設定される。この所定値は、圧縮機１１の作動停止後の逆回転を抑制できる値であり、実験等によって求められる。この所定値は、例えば、２００ミリ秒〜１秒に設定される。

このとき、所定時間経過していれば、空調ＥＣＵ４０は、ＹＥＳ判定して、ステップＳ２４に進み、圧縮機１１の作動を停止させる。一方、所定時間経過していなければ、空調ＥＣＵ４０は、ＮＯ判定して、再びステップＳ２３を行い、ＹＥＳ判定するまでステップＳ２３を繰り返し行う。これにより、一段圧縮モードの冷媒回路での圧縮機１１の運転が、予め設定された所定時間継続される。

続いて、ステップＳ２５では、空調ＥＣＵ４０は、上位ＥＣＵ５０からの圧縮機１１の停止要求信号があるか否かを判定する。圧縮機１１の停止要求信号の入力が無い場合、空調ＥＣＵ４０は、ＮＯ判定して、ステップＳ２６に進み、圧縮機１１を再起動させる。一方、圧縮機１１の停止要求信号の入力がある場合、空調ＥＣＵ４０は、ＹＥＳ判定して、ステップＳ２５を行い、ＹＥＳ判定するまでステップＳ２５を繰り返し行う。

これにより、上位ＥＣＵ５０からの圧縮機１１の停止要求信号の入力がなくなると、すなわち、圧縮機１１の停止要求が解除されると、圧縮機１１の運転が再開される。

このようにして、圧縮機１１の一時停止制御が行われる。その後、空調ＥＣＵ４０は、上述の通常運転制御を行う。このとき、熱負荷条件が変わっていなければ、第１暖房運転モードでの運転が再開される。

以上の説明の通り、本実施形態では、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４の如く、空調ＥＣＵ４０は、第１暖房運転モード時に上位ＥＣＵ５０からの圧縮機１１の作動停止要求がある場合に、次のことを行う。すなわち、空調ＥＣＵ４０は、中間圧開閉弁１６を閉弁状態として、第１暖房運転モードの冷媒回路から図８に示す一段圧縮モードの冷媒回路に切り替える。空調ＥＣＵ４０は、その状態で圧縮機１１を予め定められた所定時間作動させた後、圧縮機１１の作動を停止させる。そして、ステップＳ２５、Ｓ２６の如く、空調ＥＣＵ４０は、上位ＥＣＵ５０からの圧縮機１１の作動停止要求が解除された場合に、圧縮機１１を再起動させる制御を行う。

これによれば、第１暖房運転モード時に圧縮機１１の停止要求がある場合、圧縮機１１の停止前に１段圧縮モードで圧縮機１１が作動する。これにより、中間圧冷媒流路１５に残存する冷媒の一部が流出する。圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄ側の冷媒の圧力が下がる。この結果、圧縮機１１の停止時における圧縮機１１内部の中間圧ポート１１ｄ側の冷媒と吸入ポート１１ｂ側の冷媒との圧力差が低減される。圧縮機１１の停止後（すなわち、電動モータ１１２への給電停止後）の逆回転が抑制される。したがって、本実施形態によれば、従来のヒートポンプサイクル１０に対して、ハードウェア構成を大幅に変更することなく、圧縮機１１の停止後の逆回転を抑制できる。

ここで、本実施形態と比較例１とを比較する。比較例１は、本実施形態と異なり、第１暖房運転モード時に圧縮機１１の停止要求がある場合に、１段圧縮モードに切り替えずに、圧縮機１１の作動を停止させる場合である。比較例１では、圧縮機の逆回転が発生し、それが長時間続いてしまう。逆回転中は圧縮機１１の再起動ができないため、逆回転が終了するまで、圧縮機１１の再起動を待たなければならない。このため、圧縮機１１の停止要求が解除された場合であっても、圧縮機１１の逆回転が終了するまで、圧縮機１１の再起動ができない。この結果、車室内に吹き出される室内送風空気の温度が著しく低下し、乗員の快適性を損なうという問題が生じてしまう。

これに対して、本実施形態によれば、圧縮機１１の作動停止後の逆回転を抑制できるので、圧縮機１１の逆回転の継続時間を短縮もしくは０にすることができる。すなわち、本実施形態によれば、１段圧縮モードに切り替えずに、圧縮機１１の作動を停止させる場合と比較して、圧縮機１１の停止から再起動が可能となるまでにかかる時間を短縮できる。このため、本実施形態によれば、圧縮機１１の停止要求が解除された場合に、素早く圧縮機１１を再起動させることができ、車室内に吹き出される室内送風空気の温度低下量を小さく抑えることができる。

参考として、図９、１０に、比較例１と本実施形態のそれぞれにおける圧縮機１１の逆回転発生時間を示す。比較例１では、第１暖房運転モードから１段圧縮モードに切り替えずに、圧縮機１１の作動を停止させた。なお、図９、１０は、モータ電圧の波形を示している。図９、１０において、縦軸はモータ電圧（すなわち、ＵＶＷ相電圧）であり、横軸は時間である。図９、１０において、電動モータ１１２への給電停止後に生じるモータ電圧波形が逆回転を示している。給電停止後に生じるモータ電圧波形の振幅の大きさが回転数の大きさに対応している。

図９に示す比較例１では、逆回転の発生から停止までの時間が５秒であったのに対して、図１０に示す本実施形態では、比較例１と同じ圧力条件において、逆回転の発生から停止までの時間が数百ミリ秒であった。これらの結果より、本実施形態によれば、比較例１と比較して、圧縮機１１の停止後から圧縮機１１の再起動が可能となるまでの時間を短縮できることがわかる。

ちなみに、車両加速のための電力確保に必要な圧縮機１１の停止時間は０．５秒である。また、車室内に吹き出される室内送風空気の温度低下をユーザが感じない程度に抑制するためには、圧縮機１１の停止後から１秒程度以内で再起動させることが望ましい。本実施形態によれば、圧縮機１１の停止後から再起動が可能となるまでの時間を１秒程度に近づけることが可能であることから、車室内に吹き出される室内送風空気の温度低下をユーザが感じない程度に抑制できる。

また、比較例１では、圧縮機１１の停止後に逆回転が発生することや、逆回転時に再起動を試み電動モータ１１２へ通電することによって、スクロール歯が衝突し、異音が生じる。さらに、比較例１では、電動モータ１１２へ通電する際、意図しない大電流が流れることで、インバータ１１３を構成するパワー素子にダメージを与える恐れがある。

これに対して、本実施形態によれば、圧縮機１１の停止後に逆回転が発生することを抑制でき、逆回転時に再起動を試みることが無くなるため、異音の発生を防止できる。これに加えて、本実施形態によれば、逆回転時に電動モータ１１２へ通電することによってパワー素子にダメージが与えられることを避けることができる。

また、本実施形態では、図８に示す一段圧縮モードの冷媒回路に切り替えた状態で、圧縮機１１を予め定められた所定時間作動させる。この所定時間は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄ側の冷媒と吸入ポート１１ｂ側の冷媒との圧力差が所定値以下となる時間に設定されている。この時間は、例えば、２００ミリ秒〜１秒である。

このように、本実施形態では、一段圧縮モードでの圧縮機１１の作動時間が短時間でよいことから、上位ＥＣＵ５０から圧縮機１１の停止要求がある場合に、早期に圧縮機１１を停止でき、車両加速のための電力確保が早期に可能となる。

なお、中間圧冷媒流路１５を構成する冷媒配管１５１およびマフラ１５２の容量は、中間圧冷媒の脈動を十分低減できる容量であって、圧縮機１１の逆回転を十分抑制できるまで、中間圧冷媒を抜き切れる容量に制限されることが好ましい。これにより、上記の所定時間を短くすることができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、図６のステップＳ１３の圧縮機１１の一時停止制御を変更したものである。具体的には、本実施形態では、図１１に示すように、図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２２−２を追加している。なお、図１１では、図７中のステップＳ２２をステップＳ２２−１としている。

本実施形態では、空調ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２−１で、第１暖房運転モードの冷媒回路から１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替える。その後、空調ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２―２で、１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替える直前の圧縮機１１の回転数と比較して、圧縮機１１の回転数を増大させる。

このように、空調ＥＣＵ４０は、１段圧縮モードで圧縮機１１を作動させる際に、２段圧縮モードの冷媒回路から１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替える直前の圧縮機１１の作動状態と比較して、圧縮機１１の回転数を増大させる。これによれば、本実施形態と異なり、圧縮機１１の回転数を増大させない場合と比較して、中間圧冷媒流路１５からの冷媒の単位時間当たりの流出量が増大するので、１段圧縮モードでの圧縮機１１の作動時間（すなわち、所定時間）を短縮できる。

ちなみに、本実施形態は、例えば、ユーザがアクセルを踏み込むことで、車両加速のための電力確保が必要となった場合において、圧縮機１１を停止させる前に、瞬間的に回転数を増大させて、１段圧縮モードで圧縮機１１を作動させるものである。

（第３実施形態）
本実施形態では、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられる場合の圧縮機１１の停止制御について説明する。

まず、本実施形態における車両に搭載される電源システムの構成について説明する。図１２に示すように、車両には、高電圧電源６１と低電圧電源６２とが搭載されている。高電圧電源６１は、２００〜３００Ｖの高電圧の電力を走行用モータ等の車両に搭載される主機に供給するための主機用電源である。低電圧電源６２は、１２Ｖの低電圧の電力を車両に搭載される補機に供給するための補機用電源である。

圧縮機１１は、高電圧電源６１に接続されており、高電圧電源６１から給電される。具体的には、圧縮機１１のインバータ１１３および制御部１１５が高電圧電源６１から給電される。圧縮機１１は、上位ＥＣＵ５０によって、高電圧電源６１から圧縮機１１への給電経路途中に設けられた高電圧電源用スイッチ６３のオンとオフが切り替えられることにより、高電圧電源６１からの給電状態と給電停止状態の切り替えが制御される。

圧縮機１１の制御部１１５は、圧縮機１１に設けられた電子制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御部１１５は、空調ＥＣＵ４０からの制御信号に基づいて、インバータ１１３に対して制御信号を出力することで、インバータ１１３を制御する。

空調ＥＣＵ４０および中間圧開閉弁１６は、低電圧電源６２に接続されており、低電圧電源６２から給電される。低電圧電源６２から空調ＥＣＵ４０および中間圧開閉弁１６への給電経路途中に低電圧電源用スイッチ６４が設けられている。空調ＥＣＵ４０および中間圧開閉弁１６は、上位ＥＣＵ５０によって、低電圧電源用スイッチ６４のオンとオフが切り替えられることにより、低電圧電源６２からの給電状態と給電停止状態の切り替えが制御される。

また、中間圧開閉弁１６は、空調ＥＣＵ４０と接続されており、空調ＥＣＵ４０によって、低電圧電源６２からの給電状態と給電停止状態とが制御されることで、開弁状態と閉弁状態とが切り替えられる。本実施形態では、中間圧開閉弁１６として、低電圧電源６２から中間圧開閉弁１６への給電停止時に、閉弁状態となるように構成されたノーマリーオフ型のものが採用されている。

上位ＥＣＵ５０の入力側に、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという）５１が接続されており、上位ＥＣＵ５０は、ＩＧスイッチ５１の操作信号が入力されるようになっている。ＩＧスイッチ５１は、車両のメインスイッチである。ＩＧスイッチ５１は、車両を走行させるときに、ユーザの操作によりオンに切り換えられ、車両停止時に各電源６１、６２から各機器への電力供給を停止するときに、ユーザの操作によりオフに切り替えられる走行スイッチである。

また、上位ＥＣＵ５０の出力側に、高電圧電源用スイッチ６３と低電圧電源用スイッチ６４とが接続されている。上位ＥＣＵ５０は、ＩＧスイッチ５１の操作信号に応じて、高電圧電源用スイッチ６３と低電圧電源用スイッチ６４のオン、オフを制御する。なお、上位ＥＣＵ５０は、低電圧電源６２に接続されており、低電圧電源６２から常に給電される。

次に、車両用空調装置１が第１暖房運転モードで運転している際に、ＩＧスイッチ５１がオンからオフに切り替えられた場合の圧縮機１１の停止制御について、図１３を用いて説明する。なお、本実施形態では、空調ＥＣＵ４０、上位ＥＣＵ５０および圧縮機１１の制御部１１５が、本開示の制御装置に相当する。また、空調ＥＣＵ４０、上位ＥＣＵ５０、圧縮機１１の制御部１１５が、それぞれ、本開示の第１制御部、第２制御部、第３制御部に相当する。

第１暖房運転モード時において、図１３の時刻ｔ１に、ＩＧスイッチ５１がユーザ操作によってオフに切り替えられる。このとき、上位ＥＣＵ５０は、高電圧電源用スイッチ６３よりも先に低電圧電源用スイッチ６４をオンからオフに切り替える。

これにより、低電圧電源６２から空調ＥＣＵ４０および中間圧開閉弁１６への給電が停止される。このため、中間圧開閉弁１６は、開弁状態から閉弁状態に切り替わる。この結果、第１実施形態と同様に、図２に示す二段圧縮モードの冷媒回路から図８に示す一段圧縮モードの冷媒回路へ切り替えられる。このとき、高電圧電源用スイッチ６３がオンなので、高電圧電源６１から圧縮機１１への給電が維持され、圧縮機１１の作動が継続される。

なお、上位ＥＣＵ５０は、空調ＥＣＵ４０との間の通信により、車両用空調装置１の運転モードの情報を取得するようになっている。そこで、ＩＧスイッチ５１がオンからオフに切り替えられると、上位ＥＣＵ５０は、運転モードが第１暖房運転モードか否かを判定する。そして、上位ＥＣＵ５０が第１暖房運転モードであると判定した場合、上述の通り、上位ＥＣＵ５０は、高電圧電源用スイッチ６３よりも先に低電圧電源用スイッチ６４をオンからオフに切り替える。一方、上位ＥＣＵ５０が第１暖房運転モードではないと判定した場合、上位ＥＣＵ５０は、高電圧電源用スイッチ６３と低電圧電源用スイッチ６４とを同時にオフとする。ただし、これに限られず、ＩＧスイッチ５１がオンからオフに切り替えられたとき、上位ＥＣＵ５０が、運転モードや圧縮機１１の作動停止にかかわらず、高電圧電源用スイッチ６３よりも先に低電圧電源用スイッチ６４をオンからオフに切り替えるようになっていてもよい。

また、圧縮機１１の制御部１１５は、空調ＥＣＵ４０との間の通信異常が発生したときに、作動中の圧縮機１１を停止させる保護機能を有している。なお、この保護機能は、制御部１１５が給電されているときに、常に、実施される。

すなわち、図１４に示すように、制御部１１５は、ステップＳ３１で、通信異常が発生したか否かを判定する。このとき、制御部１１５は、空調ＥＣＵ４０からの制御信号の入力が停止している場合に、通信異常と判定し、ステップＳ３２に進む。一方、空調ＥＣＵ４０からの制御信号の入力が停止していない場合、制御部１１５は、ステップＳ３１を再び、実行し、ＹＥＳ判定するまで、ステップＳ３１を繰り返す。

そして、ステップＳ３２で、制御部１１５は、インバータ１１３への制御信号の出力を停止して、圧縮機１１の作動を停止させる。このとき、本実施形態では、ＩＧスイッチ５１がオフに切り替えられたときから圧縮機１１の停止までの経過時間が、予め設定される所定時間となるように、各ステップＳ３１、３２の実行タイミングを設定している。この所定時間は、後述する圧縮機１１の逆回転を抑制できる時間である。すなわち、この所定時間は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｄ側の冷媒と吸入ポート１１ｂ側の冷媒との圧力差が所定値以下となる時間であって、ＩＧスイッチ５１のオンからオフへの切り替え後に圧縮機１１の作動が継続してもユーザに違和感を与えない時間である。例えば、この所定時間は、２００ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃである。

このため、ＩＧスイッチ５１がオフになった後、制御部１１５が通信異常を検出することで、図１３の時刻ｔ２に、圧縮機１１の作動が停止する。すなわち、ＩＧスイッチ５１がオフになってから、制御部１１５が通信異常を検出するまで、一段圧縮モードでの圧縮機１１の作動が継続される。

圧縮機１１の停止後である図１３の時刻ｔ３に、上位ＥＣＵ５０が、高電圧電源用スイッチ６３をオンからオフに切り替える。これにより、高電圧電源６１から圧縮機１１への給電が停止される。

ここで、本実施形態と比較例２とを比較する。比較例２は、本実施形態と異なり、第１暖房運転モード時にＩＧスイッチ５１がオフに切り替えられたときに、直ちに、高電圧電源用スイッチ６３と低電圧電源用スイッチ６４を同時にオフとして、空調ＥＣＵ４０および圧縮機１１への給電を停止して、圧縮機１１を停止する場合である。比較例２では、圧縮機１１の停止後に逆回転が発生することによって、スクロール歯が衝突し、異音が生じる。ＩＧスイッチ５１のオフ時では、各機器の作動が停止して静かであるため、ユーザに異音が伝わりやすく、この異音の発生が問題視される。

これに対して、本実施形態では、第１暖房運転モード時にＩＧスイッチ５１がオフに切り替えられると、上位ＥＣＵ５０は、高電圧電源６１から圧縮機１１への給電を維持しつつ、低電圧電源６２から空調ＥＣＵ４０および中間圧開閉弁１６への給電を停止させる。このとき、中間圧開閉弁１６として、給電停止時に閉弁状態となるものが用いられているので、中間圧開閉弁１６は開弁状態から閉弁状態に切り替えられる。また、低電圧電源６２の給電停止によって空調ＥＣＵ４０が停止しても、高電圧電源６１からの給電によって圧縮機１１の作動が継続される。そして、本実施形態では、圧縮機１１の制御部１１５が、空調ＥＣＵ４０との間の通信異常を検出したときに、圧縮機１１の作動を停止させるようになっている。このように、所定条件を満たす場合に、圧縮機１１の作動が停止される。その後、上位ＥＣＵ５０は、高電圧電源６１から圧縮機１１への給電を停止させる。

このため、本実施形態では、第１暖房運転モード時にＩＧスイッチ５１がオフに切り替えられた場合、一段圧縮モードの冷媒回路に切り替えられ、一段圧縮モードで圧縮機１１の作動が予め設定された所定時間継続された後、圧縮機１１の作動が停止する。このように、本実施形態によれば、圧縮機１１の停止前に１段圧縮モードで圧縮機１１を作動させるので、第１実施形態での説明の通り、圧縮機１１の停止後の逆回転を抑制でき、異音の発生を抑制できる。

なお、本実施形態では、圧縮機１１の制御部１１５が、空調ＥＣＵ４０との間の通信異常を検出した場合に、圧縮機１１の作動を停止させるようにしたが、次のように変更してもよい。

例えば、圧縮機１１の制御部１１５は、低電圧電源用スイッチ６４を介して、低電圧電源６２と接続され、低電圧電源６２と低電圧電源６２に接続される各機器との間の電圧を監視（すなわち、測定）する。そして、圧縮機１１の制御部１１５が、監視電圧（すなわち、測定電圧）が０Ｖになったことを検出した場合に、圧縮機１１の作動を停止させるようにしてもよい。このように、圧縮機１１の制御部１１５が所定条件を満たすと判定した場合に、圧縮機１１の作動を停止させるようにしてもよい。このとき、低電圧電源用スイッチ６４をオフに切り替えたときから圧縮機１１の停止までの経過時間が、予め設定される所定時間となるように、監視する電圧が０Ｖであるか否かの判定と、圧縮機１１の作動の停止指示の実行タイミングを設定する。

また、例えば、上位ＥＣＵ５０が、ＩＧスイッチ５１がオンからオフに切り替えられたときに、低電圧電源６２からの給電を停止させる。上位ＥＣＵ５０は、その給電停止から予め所定時間経過した後に、高電圧電源６１から圧縮機１１への給電を停止させる。これにより、圧縮機１１の制御部１１５が停止制御をしなくても、圧縮機１１の作動が停止されるようにしてもよい。すなわち、高電圧電源６１から圧縮機１１への給電が維持される限り、圧縮機１１の作動が継続されるようにしてもよい。

（他の実施形態）
本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、本開示は、上記各実施形態に対する以下のような変形例および均等範囲の変形例も許容される。

（１）第１実施形態では、一段圧縮モードの冷媒回路は、図８に示すように、第１暖房運転モードの冷媒回路に対して、中間圧冷媒の中間圧冷媒流路１５の流入を禁止するように変更した点を除き、同じ順序で冷媒が流れる冷媒回路であったが、これに限定されない。一段圧縮モードの冷媒回路として他の冷媒回路を採用しても良い。一段圧縮モードの冷媒回路は、圧縮機１１から吐出された冷媒を循環させる冷媒回路である。一段圧縮モードの冷媒回路は、少なくとも中間圧冷媒の中間圧冷媒流路１５の流入を禁止するとともに、中間圧冷媒流路１５に残存する冷媒を中間圧冷媒流路１５から流出させることができる冷媒回路であればよい。したがって、一段圧縮モードの冷媒回路として、例えば、第２暖房運転モードの冷媒回路等を採用しても良い。この場合、第１減圧器１３、中間圧開閉弁１６、第２減圧器１７の開閉弁１７３が、２段圧縮モードの冷媒回路と１段圧縮モードの冷媒回路とを切り替える切替装置を構成する。第１減圧器１３、中間圧開閉弁１６、第２減圧器１７の開閉弁１７３は、第１暖房運転モードの冷媒回路から第２暖房運転モードの冷媒回路へ切り替えるためのサイクル構成部品である。

（２）第１実施形態では、第１暖房運転モード時に圧縮機１１の一時停止が必要な場合、空調ＥＣＵ４０が図６中のステップＳ１３の圧縮機１１の一時停止制御を行ったが、上位ＥＣＵ５０がこの圧縮機１１の一時停止制御を行ってもよい。

具体的には、上位ＥＣＵ５０が、空調ＥＣＵ４０を介さずに、インバータ１１３と中間圧開閉弁１６を直接制御できるようにする。インバータ１１３および中間圧開閉弁１６に対する制御を、空調ＥＣＵ４０と上位ＥＣＵ５０が同時に行う場合、上位ＥＣＵ５０の制御が優先される。そして、空調ＥＣＵ４０が第１暖房運転モードで車両用空調装置１を運転させている状態で、車両加速時の電力確保のために、圧縮機１１の停止が必要になった場合、上位ＥＣＵ５０が中間圧開閉弁１６を開弁状態から閉弁状態へ切り替える。そして、この状態での圧縮機１１の作動が所定時間継続した後に、上位ＥＣＵ５０がインバータ１１３に対して停止信号を出力して圧縮機１１を停止させる。その後、圧縮機１１の停止が不要になった場合、上位ＥＣＵ５０がインバータ１１３に対して停止信号の出力を止めることで、圧縮機１１が再起動する。圧縮機１１の再起動後は、空調ＥＣＵ４０が通常運転制御を行う。このようにして、圧縮機１１の一時停止制御を行うこともできる。なお、この場合、空調ＥＣＵ４０、上位ＥＣＵ５０およびインバータ１１３が本開示の制御装置に相当する。

（３）上述の各実施形態では、車両加速時の電力確保が必要な場合に、圧縮機１１の一時停止制御が実施されることを説明したが、車両加速時の電力確保が必要な場合に限られない。高電圧電源６１から車両搭載機器への給電の際の電力確保が必要な場合に、圧縮機１１の一時停止制御が実施されるようにしてもよい。

（４）上記した各実施形態では、中間圧開閉弁１６によって、中間圧冷媒流路１５への中間圧冷媒の流入と流入禁止とを切り替えていたが、これに限定されない。中間圧開閉弁１６の機能とヒートポンプサイクル１０を構成する他の機器の機能とを統合した統合弁によって、中間圧冷媒流路１５への中間圧冷媒の流入と流入禁止とを切り替えてもよい。この場合、統合弁が、２段圧縮モードの冷媒回路と１段圧縮モードの冷媒回路とを切り替える切替装置を構成する。この統合弁としては、例えば、中間圧開閉弁１６の機能と、気液分離器１４の機能と、固定絞り１７１と、第１迂回流路１７２の開閉弁１７３の機能とを統合した統合弁が挙げられる。

（５）上記した各実施形態では、車両用空調装置１が、暖房運転モードを実行する際に、第１暖房運転モードと第２暖房運転モードとを切り替えて実行するものであったが、第１暖房運転モードのみを実行するものであってもよい。また、車両用空調装置１が、暖房運転モードと冷房運転モードのうち暖房運転モードのみを実行するものであってもよい。

（６）上記した各実施形態では、本開示の車両用空調装置を、ハイブリッド車両に適用したが、電動圧縮機を搭載する車両であれば、電気自動車、燃料電池車等の他の車両に適用してもよい。

（７）上記した各実施形態では、第２減圧器１７を、固定絞り１７１と、第１迂回流路１７２と、開閉弁１７３とによって構成したが、第１減圧器１３と同様に、電気式の可変絞り機構で構成してもよい。

（８）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。例えば、第３実施形態に第２実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、第３実施形態においても、前記１段圧縮モードで前記圧縮機を作動させる際に、前記２段圧縮モードの冷媒回路から前記１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替える直前の前記圧縮機の作動状態と比較して、前記圧縮機の回転数を増大させてもよい。これは、例えば、第１暖房運転モード時にＩＧスイッチ５１がオンからオフに切り替えられた場合に、上位ＥＣＵ５０がインバータ１１３に対して制御信号を出力することで実現可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

Claims (7)

1. 車室内に向かって室内送風空気を送風する車両用空調装置であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機構（１１１）、前記圧縮機構を駆動する電動モータ（１１２）、吸入ポート（１１ｂ）、吐出ポート（１１ｃ）および中間圧ポート（１１ｄ）を有し、前記吸入ポートから吸入した低圧冷媒を前記圧縮機構で圧縮して高圧冷媒として、前記吐出ポートから前記高圧冷媒を吐出するとともに、前記中間圧ポートからサイクル（１０）内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程途中の冷媒に合流させる圧縮機（１１）と、
   車室内に向かって送風される室内送風空気との熱交換により、前記吐出ポートから吐出された冷媒を放熱する放熱器（１２）と、
   前記放熱器から流出した冷媒を前記中間圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧器（１３）と、
   前記第１減圧器から流出した前記中間圧冷媒の気液を分離する気液分離器（１４）と、
   前記気液分離器で分離された液相冷媒を前記低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧器（１７）と、
   車室外空気との熱交換により、前記第２減圧器から流出した冷媒を蒸発させて前記吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器（１８）と、
   前記気液分離器で分離された気相冷媒を前記中間圧ポートへ導く中間圧冷媒流路（１５）と、
   前記中間圧冷媒を前記中間圧ポートに導入する２段圧縮モードの冷媒回路と、少なくとも前記中間圧冷媒の前記中間圧冷媒流路への流入を禁止するとともに、前記中間圧冷媒流路に残存する冷媒を前記中間圧冷媒流路から流出させる１段圧縮モードの冷媒回路とを切り替える切替装置（１６）と、
   前記圧縮機および前記切替装置の作動を制御する制御装置（４０、５０、１１３）とを備え、
   前記制御装置は、前記２段圧縮モード時に前記圧縮機の作動停止要求がある場合に、前記切替装置を作動させて前記２段圧縮モードの冷媒回路から前記１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替えて、前記圧縮機の作動停止後の逆回転を抑制できるように予め定められた所定時間、前記１段圧縮モードで前記圧縮機を作動させた後、前記圧縮機の作動を停止させるとともに、前記作動停止要求が解除された場合に、前記圧縮機を再起動させる車両用空調装置。
2. 前記圧縮機は、車両の主機用電源（６１）から給電され、
   前記切替装置は、車両の補機用電源（６２）から給電されるとともに、前記補機用電源からの給電が停止されると、前記２段圧縮モードの冷媒回路から前記１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替えるように構成されており、
   前記制御装置は、前記２段圧縮モード時に、ユーザ操作によって前記主機用電源および前記補機用電源が給電状態から給電停止状態に切り替えられる場合、前記補機用電源から前記切替装置への給電を停止させた後、前記１段圧縮モードで前記圧縮機を予め定められた所定時間作動させ、前記主機用電源から前記圧縮機への給電を停止させる請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記制御装置は、前記圧縮機および前記切替装置を制御する第１制御部（４０）と、車両の主機を制御する第２制御部（５０）と、前記圧縮機に設けられ、前記圧縮機を制御する第３制御部（１１５）とを有し、
   前記第１制御部は、前記補機用電源から給電され、
   前記第３制御部は、前記主機用電源から給電され、
   前記第２制御部は、前記補機用電源から前記第１制御部および前記切替装置への給電と給電停止の切り替えを制御するとともに、前記主機用電源から前記第３制御部および前記圧縮機への給電と給電停止の切り替えを制御し、
   前記第２制御部は、前記補機用電源から前記第１制御部および前記切替装置への給電を停止させた後、前記主機用電源から前記第３制御部および前記圧縮機への給電を停止させ、
   前記第３制御部は、前記第２制御部が前記主機用電源から前記第３制御部および前記圧縮機への給電を停止させる前であって、所定条件を満たすと判定した場合に、前記圧縮機を停止させる請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記制御装置は、前記圧縮機および前記切替装置を制御する第１制御部（４０）と、車両の主機を制御する第２制御部（５０）とを有し、
   前記第１制御部は、前記補機用電源から給電され、
   前記第２制御部は、前記補機用電源から前記第１制御部および前記切替装置への給電と給電停止の切り替えを制御するとともに、前記主機用電源から前記圧縮機への給電と給電停止の切り替えを制御し、
   前記第２制御部は、前記補機用電源から前記第１制御部および前記切替装置への給電を停止させてから前記所定時間の経過後に、前記主機用電源から前記圧縮機への給電を停止させることによって、前記圧縮機の作動を停止させる請求項２に記載の車両用空調装置。
5. 前記所定時間は、前記圧縮機の前記中間圧ポート側の冷媒と前記吸入ポート側の冷媒との圧力差が所定値以下となる時間に設定されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 前記所定時間は、２００ミリ秒〜１秒に設定されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
7. 前記制御装置は、前記１段圧縮モードで前記圧縮機を作動させる際に、前記２段圧縮モードの冷媒回路から前記１段圧縮モードの冷媒回路へ切り替える直前の前記圧縮機の作動状態と比較して、前記圧縮機の回転数を増大させる請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

Images