JP6823396B2

JP6823396B2 - 圧縮機制御方法および装置

Info

Publication number: JP6823396B2
Application number: JP2016144396A
Authority: JP
Inventors: 台勳鄭; 永準金; 正植徐; 載然文; 赫龍權
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2036-07-22
Also published as: KR20170069808A; JP2017105430A; KR101776744B1; US20170166034A1; CN106864213B; US10086678B2; CN106864213A; EP3178683B1; EP3178683A1

Description

本発明は、圧縮機制御方法および装置に係り、より詳しくは、圧縮機の作動領域を拡大し、車両の燃費を改善することができる圧縮機制御方法および装置に関する。

最近、地球温暖化と石油資源の枯渇を克服するために、各国では排気規制と燃費規制を強化している。特に、燃費向上のために補機類に対する改善が要求されており、このような補機類のうちの１つが空調装置である。
空調装置は、圧縮機と、蒸発器と、凝縮機とを含む。圧縮機は、蒸発器から冷媒を吸入して圧縮した後、圧縮された冷媒を凝縮機に吐出する。圧縮機は、エンジンの動力を受ける。

従来の圧縮機制御方法によれば、圧縮機は、車両の室外温度（以下、外気温という）に基づいてヒータ制御器により制御される。加速ペダルの深さ（以下、加速ペダルの位置値という）が設定値以上の深さであれば、車両の加速のためにエンジンの多くの動力が使用されるので、エンジン制御器は、圧縮機の作動を停止させる。つまり、エンジン制御器が圧縮機の作動停止に対する優先権を有する。
従来の圧縮機制御方法によれば、外気温が高い場合にも圧縮機の作動を停止する場合が多く、空調装置の冷房性能が悪化する。また、加速ペダルの位置値が設定値よりも浅い場合、ヒータ制御器が加速ペダルの位置値を考慮せずに車両の外気温だけを考慮して圧縮機を制御するため、エンジンの動力が不足する場合が発生する問題があった。

特願２０１１−１１１１４０号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、圧縮機の作動領域を拡大し、車両の燃費を改善することができる圧縮機制御方法および装置を提供することにある。

本発明による圧縮機制御方法は、車速、エンジン回転速度、加速ペダルの位置値、および外気温を測定する段階と、前記車速を設定された車速と比較する段階と、前記車速が前記設定された車速以下であれば、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に基づいて圧縮機の基本作動率を決定する段階と、前記外気温と決定された基本作動率に基づいて前記圧縮機の最終作動率を決定する段階と、決定された最終作動率に基づいて前記圧縮機の作動を制御する段階と、前記車速が前記設定された車速を超えると、前記加速ペダルの位置値に基づいて前記圧縮機の基本作動率を決定する段階と、を含み、前記外気温と前記決定された基本作動率に基づいて前記圧縮機の最終作動率を決定する段階は、前記外気温が設定された温度範囲内にあるかを判断する段階と、前記外気温が設定された温度範囲内にある場合、前記圧縮機の最終作動率を前記決定された基本作動率として決定する段階と、前記外気温が前記設定された温度範囲を外れた場合、前記外気温に基づいて補正係数を決定する段階と、決定された補正係数を前記決定された基本作動率に適用して前記圧縮機の最終作動率を決定する段階と、を含むことを特徴とする。

前記車速が前記設定された車速以下であれば、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に基づいて圧縮機の基本作動率を決定する段階において、前記圧縮機の基本作動率は、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に応じた基本作動率が設定されている第１作動率マップを用いて決定されることがよい。
前記第１作動率マップは、第１、第２、および第３サブ領域を含む複数のサブ領域を含むことができ、前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第１サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率は、前記圧縮機の最大作動率として決定されることが好ましい。

前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第２サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率は、前記圧縮機の最大作動率と最小作動率との間の値として決定される。
前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第３サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率は、前記圧縮機の最小作動率として決定されることがよい。

前記補正係数は、前記外気温が増加するに伴って増加する値に設定されることがよい。

本発明による圧縮機制御装置は、車速を測定する車速センサと、エンジン回転速度を測定するエンジン速度センサと、加速ペダルの位置値を測定する加速ペダル位置センサと、車両の外気温を測定する外気温センサと、前記車速センサ、エンジン速度センサ、加速ペダル位置センサ、および外気温センサの信号に基づいて圧縮機の作動を制御する制御器と、を含み、前記制御器は、前記車速が設定された車速以下であれば、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に基づいて前記圧縮機の基本作動率を決定し、外気温と決定された基本作動率に基づいて前記圧縮機の最終作動率を決定し、決定された最終作動率に基づいて前記圧縮機の作動を制御し、前記制御器は、前記車速が前記設定された車速を超えると、前記加速ペダルの位置値に基づいて前記圧縮機の基本作動率を決定し、前記制御器は、前記外気温が設定された温度範囲内にあるかを判断し、前記外気温が前記設定された温度範囲内にある場合、前記圧縮機の最終作動率を前記決定された基本作動率として決定し、前記外気温が前記設定された温度範囲を外れた場合、前記外気温に基づいて補正係数を決定し、前記決定された補正係数を前記決定された基本作動率に適用して前記圧縮機の最終作動率を決定することを特徴とする。

前記制御器は、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に応じた基本作動率が設定されている第１作動率マップを用いて前記圧縮機の基本作動率を決定することが好ましい。
前記第１作動率マップは、第１、第２、および第３サブ領域を含む複数のサブ領域を含むことができ、前記制御器は、前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第１サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率を前記圧縮機の最大作動率として決定することができる。
前記制御器は、前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第２サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率を前記圧縮機の最大作動率と最小作動率との間の値として決定することがよい。

前記制御器は、前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第３サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率を前記圧縮機の最小作動率として決定することができる。
前記補正係数は、前記外気温が増加するに伴って増加する値に設定されることがよい。

本発明によれば、本発明の圧縮機制御方法および装置は、圧縮機の作動領域を拡大して空調装置の冷房性能を改善することができる。また、車速、エンジン回転速度、加速ペダルの位置値、および外気温に基づいて圧縮機の作動率を調節することによって、車両の燃費を改善することができる。

本発明の実施形態に係る圧縮機制御装置のブロック図である。本発明の実施形態に係る圧縮機制御方法のフローチャートである。本発明の実施形態に係る第１作動率マップを示す図である。本発明の実施形態に係る第２作動率マップを示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る圧縮機制御装置のブロック図である。
図１に示したとおり、本発明の実施形態に係る圧縮機制御装置は、データ検出部（ｄａｔａｄｅｔｅｃｔｏｒ）１０と、制御器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４０とを含む。

データ検出部１０は、圧縮機（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）３２を制御するためのデータを検出し、データ検出部１０で検出されたデータは制御器４０に伝達される。
データ検出部１０は、車速センサ（ｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒ）１２と、エンジン速度センサ（ｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒ）１４と、加速ペダル位置センサ（ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｐｅｄａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ）１６と、外気温センサ（ｅｘｔｅｒｎａｌａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ）１８とを含む。データ検出部１０は、エンジンを制御するためのセンサ（例えば、ブレーキペダルセンサ、排気温度センサ、酸素センサなど）をさらに含む。
車速センサ１２は、車速を測定し、これに対する信号をエンジン制御器４２に伝達することができる。

エンジン速度センサ１４は、エンジン回転速度を測定し、これに対する信号をエンジン制御器４２に伝達することができる。
加速ペダル位置センサ１６は、加速ペダルの位置値（つまり、加速ペダルが押された程度）を測定し、これに対する信号をエンジン制御器４２に伝達する。加速ペダルが完全に押された場合には、加速ペダルの位置値が１００％であり、加速ペダルが押されていない場合には、加速ペダルの位置値が０％である。
外気温センサ１８は、車両の室外温度を測定し、これに対する信号をヒータ制御器４４に伝達することができる。
エンジン２０は、燃料を燃焼して動力を生成するもので、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＩエンジンなどの多様なエンジンが使用できる。エンジン２０は、圧縮機３２の作動のための動力を提供することができる。

空調装置３０は、車両内の暖房、換気、および冷房のために使用される。空調装置３０は、圧縮機３２と、凝縮機（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）３４と、蒸発器（ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）３６とを含む。
圧縮機３２は、蒸発器３６から冷媒を吸入して圧縮させる。車両用に可変容量型圧縮機が幅広く用いられている。圧縮機３２は、圧力調節バルブを含むことができ、圧力調節バルブによって冷媒の圧力を調節することができる。圧縮機３２の作動率が増加するほど、空調装置３０の冷房性能が増加する。凝縮機３４は、圧縮された冷媒を凝縮して液化させる。蒸発器３６は、液化した冷媒を気化させる。このような空調装置３０は、当業者によく知られているので、これに関する詳細な説明は省略する。

制御器４０は、エンジン制御器４２と、ヒータ制御器４４とを含む。
エンジン制御器４２は、データ検出部１０で検出されるデータに基づいてエンジン２０の作動を制御することができる。この目的のために、エンジン制御器４２は、設定されたプログラムによって作動する１つ以上のプロセッサで実現可能であり、設定されたプログラムは、エンジン制御方法の各段階を行う一連の命令を含むことができる。エンジン制御器４２は、車両内通信（例えば、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ））を介してヒータ制御器４４に連結される。エンジン制御器４２は、車速、エンジン回転速度、および加速ペダルの位置値をヒータ制御器４４に伝達することができる。
ヒータ制御器４４は、データ検出部１０で検出されるデータに基づいて空調装置３０の作動を制御することができる。具体的には、ヒータ制御器４４は、車速、エンジン回転速度、加速ペダルの位置値、および外気温に基づいて圧縮機３２の作動率を決定することができる。この目的のために、ヒータ制御器４４は、設定されたプログラムによって動作する１つ以上のプロセッサで実現可能であり、設定されたプログラムは、空調装置制御方法の各段階を行うための一連の命令を含む。
後述する本発明の実施形態に係る圧縮機制御方法の一部プロセスはエンジン制御器４２によって、他の一部プロセスはヒータ制御器４４によって行われるものとすればよい。したがって、本発明の実施形態に係る圧縮機制御方法は、エンジン制御器４２とヒータ制御器４４とを１つの制御器４０として説明が可能であるので、本明細書では、エンジン制御器４２とヒータ制御器４４を制御器４０と称することとする。

以下、図２〜図４に基づいて、本発明の実施形態に係る圧縮機制御方法を具体的に説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る圧縮機制御方法のフローチャートであり、図３は、本発明の実施形態に係る第１作動率マップを示す図であり、図４は、本発明の実施形態に係る第２作動率マップを示す図である。
図２に示したとおり、本発明の実施形態に係る圧縮機制御方法は、車速、エンジン回転速度、加速ペダルの位置値、および外気温を測定することによって始まる（Ｓ１００）。車速センサ１２は、車速を測定し、エンジン速度センサ１４は、エンジン回転速度を測定し、加速ペダル位置センサ１６は、加速ペダルの位置値を測定し、外気温センサ１８は、車両の室外温度を測定する。

制御器４０は、車速を設定された速度と比較する（Ｓ１１０）。設定された速度は、車両が発進するか否かを判断するために、当業者が望ましいと判断される値に設定することができる。例えば、設定された速度は、１５Ｋｍ／時間であるとよい。
Ｓ１１０段階で車速が設定された速度以下であれば、制御器４０は、エンジン回転速度と加速ペダルの位置値に基づいて圧縮機３２の基本作動率を決定する（Ｓ１２０）。例えば、制御器４０は、第１作動率マップＭａｐ１を用いて、エンジン回転速度と加速ペダルの位置値に基づいて圧縮機３２の基本作動率を決定することができる。

図３に示した第１作動率マップＭａｐ１は、本発明の実施形態を説明するための例示であり、これに限定されるものではない。
図３に示したとおり、第１作動率マップＭａｐ１には、エンジン回転速度と加速ペダルの位置値に応じた圧縮機３２の基本作動率が予め設定されている。第１作動率マップＭａｐ１は、複数のサブ領域を含むことができる。図３では、第１作動率マップＭａｐ１が３つのサブ領域ＳＲ１、ＳＲ２、およびＳＲ３に分割されたことを例示したが、これに限定されるものではない。
エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が第１サブ領域ＳＲ１に対応すれば、制御器４０は、圧縮機３２の基本作動率を圧縮機３２の最大作動率として決定することができる。圧縮機３２の最大作動率は１００％である。

エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が第２サブ領域ＳＲ２に対応すれば、制御器４０は、圧縮機３２の基本作動率を圧縮機３２の最大作動率と最小作動率との間の値として決定することができる。最大作動率と最小作動率との間の値は５０％または３５％であるとよい。
エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が第３サブ領域ＳＲ３に対応すれば、制御器４０は、圧縮機３２の基本作動率を圧縮機３２の最小作動率として決定することができる。圧縮機３２の最小作動率は０％である。
制御器４０は、外気温と決定された基本作動率に基づいて圧縮機３２の最終作動率を決定することができる（Ｓ１３０）。

制御器４０は、外気温が設定された温度範囲内にあるかを判断する（Ｓ１３２）。具体的には、制御器４０は、外気温が第１設定温度と第２設定温度との間にあるかを判断する。第１設定温度と第２設定温度は、決定された基本作動率を補正するか否かを決定する基準となる値であって、当業者が望ましいと判断される値に設定することができる。例えば、第１設定温度は１０℃であり、第２設定温度は３５℃であるとよい。
Ｓ１３２段階で外気温が設定された温度範囲以内であれば、制御器４０は、圧縮機３２の最終作動率を決定された基本作動率として決定することができる（Ｓ１３４）。
Ｓ１３２段階で外気温が設定された温度範囲を外れた場合、制御器４０は、外気温に基づいて補正係数を決定することができる（Ｓ１３６）。

補正係数の一例は表１の通りである。表１の補正係数は、本発明の実施形態を説明するための例示であり、これに限定されるものではない。

制御器４０は、決定された補正係数を決定された基本作動率に適用して圧縮機３２の最終作動率を決定することができる。具体的には、最終作動率は、決定された補正係数を決定された基本作動率に乗算することによって計算できる。補正係数は、外気温が増加するに伴って増加する値に設定される。これにより、外気温が高い場合（つまり、高い冷房性能が要求される場合）、圧縮機３２の作動率を増加させる。外気温が低い場合（つまり、低い冷房性能が要求される場合）、圧縮機３２の作動率を減少させる。決定された基本作動率が圧縮機３２の最大作動率であれば、補正係数（例えば、１．３、１．４、または１．５）が決定された基本作動率に適用されても、最終作動率は最大作動率として決定される。
制御器４０は、決定された最終作動率に基づいて圧縮機３２の作動を制御することができる（Ｓ１４０）。

一方、Ｓ１１０段階で車速が設定された速度を超えると、制御器４０は、加速ペダルの位置値に基づいて圧縮機３２の基本作動率を決定する（Ｓ１５０）。例えば、制御器４０は、第２作動率マップＭａｐ２を用いて、加速ペダルの位置値に基づいて圧縮機３２の基本作動率を決定する。図４に示した第２作動率マップＭａｐ２は、本発明の実施形態を説明するための例示であり、これに限定されるものではない。図４に示したとおり、第２作動率マップＭａｐ２には、加速ペダルの位置値に応じた圧縮機３２の基本作動率が予め設定されている。
上記のとおり、本発明の実施形態によれば、圧縮機３２の作動領域を拡大して空調装置３０の冷房性能を改善することができる。また、車速、エンジン回転速度、加速ペダルの位置値、および外気温に基づいて圧縮機３２の作動率を調節することによって、車両の燃費を改善することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、以下の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１０：データ検出部
１２：車速センサ
１４：エンジン速度センサ
１６：加速ペダル位置センサ
１８：外気温センサ
２０：エンジン
３０：空調装置
３２：圧縮機
３４：凝縮機
３６：蒸発器
４０：制御器
４２：エンジン制御器
４４：ヒータ制御器
ＡＰＳ：加速ペダル位置値
Ｍａｐ１：第１作動率マップ
Ｍａｐ２：第２作動率マップ
ＲＰＭ：エンジン回転速度
ＳＲ１：第１サブ領域
ＳＲ２：第２サブ領域
ＳＲ３：第３サブ領域

Claims

車速、エンジン回転速度、加速ペダルの位置値、および外気温を測定する段階と、
前記車速を設定された車速と比較する段階と、
前記車速が前記設定された車速以下であれば、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に基づいて圧縮機の基本作動率を決定する段階と、
前記外気温と決定された基本作動率に基づいて前記圧縮機の最終作動率を決定する段階と、
決定された最終作動率に基づいて前記圧縮機の作動を制御する段階と、
前記車速が前記設定された車速を超えると、前記加速ペダルの位置値に基づいて前記圧縮機の基本作動率を決定する段階と、を含み、
前記外気温と前記決定された基本作動率に基づいて前記圧縮機の最終作動率を決定する段階は、
前記外気温が設定された温度範囲内にあるかを判断する段階と、
前記外気温が設定された温度範囲内にある場合、前記圧縮機の最終作動率を前記決定された基本作動率として決定する段階と、
前記外気温が前記設定された温度範囲を外れた場合、前記外気温に基づいて補正係数を決定する段階と、
決定された補正係数を前記決定された基本作動率に適用して前記圧縮機の最終作動率を決定する段階と、を含むことを特徴とする圧縮機制御方法。
前記車速が前記設定された車速以下であれば、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に基づいて前記圧縮機の基本作動率を決定する段階において、
前記圧縮機の基本作動率は、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に応じた基本作動率が設定されている第１作動率マップを用いて決定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御方法。
前記第１作動率マップは、第１、第２、および第３サブ領域を含む複数のサブ領域を含み、
前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値が前記第１サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率は、前記圧縮機の最大作動率として決定されることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機制御方法。
前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値が前記第２サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率は、前記圧縮機の最大作動率と最小作動率との間の値として決定されることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機制御方法。
前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値が前記第３サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率は、前記圧縮機の最小作動率として決定されることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機制御方法。
前記補正係数は、前記外気温が増加するに伴って増加する値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御方法。
車速を測定する車速センサと、
エンジン回転速度を測定するエンジン速度センサと、
加速ペダルの位置値を測定する加速ペダル位置センサと、
車両の外気温を測定する外気温センサと、
前記車速センサ、エンジン速度センサ、加速ペダル位置センサ、および外気温センサの信号に基づいて圧縮機の作動を制御する制御器と、を含み、
前記制御器は、前記車速が設定された車速以下であれば、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に基づいて前記圧縮機の基本作動率を決定し、外気温と決定された基本作動率に基づいて前記圧縮機の最終作動率を決定し、決定された最終作動率に基づいて前記圧縮機の作動を制御し、
前記制御器は、前記車速が前記設定された車速を超えると、前記加速ペダルの位置値に基づいて前記圧縮機の基本作動率を決定し、
前記制御器は、前記外気温が設定された温度範囲内にあるかを判断し、前記外気温が前記設定された温度範囲内にある場合、前記圧縮機の最終作動率を前記決定された基本作動率として決定し、前記外気温が前記設定された温度範囲を外れた場合、前記外気温に基づいて補正係数を決定し、前記決定された補正係数を前記決定された基本作動率に適用して前記圧縮機の最終作動率を決定することを特徴とする圧縮機制御装置。
前記制御器は、前記エンジン回転速度と前記加速ペダルの位置値に応じた基本作動率が設定されている第１作動率マップを用いて前記圧縮機の基本作動率を決定することを特徴とする請求項７に記載の圧縮機制御装置。
第１作動率マップは、第１、第２、および第３サブ領域を含む複数のサブ領域を含み、
前記制御器は、前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第１サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率を前記圧縮機の最大作動率として決定することを特徴とする請求項７に記載の圧縮機制御装置。
前記制御器は、前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第２サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率を前記圧縮機の最大作動率と最小作動率との間の値として決定することを特徴とする請求項９に記載の圧縮機制御装置。
前記制御器は、前記エンジン回転速度と加速ペダルの位置値が前記第３サブ領域に対応すれば、前記圧縮機の基本作動率を前記圧縮機の最小作動率として決定することを特徴とする請求項９に記載の圧縮機制御装置。
前記補正係数は、前記外気温が増加するに伴って増加する値に設定されることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機制御装置。