JP6988176B2 - 車両の空調制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の空調制御装置に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関は、車室内の温度を調整するエアコンを備えており、エアコンのコンプレッサを内燃機関の動力によって駆動している。これにより、車両の加速時にコンプレッサを駆動する分だけ内燃機関の負荷が増大する。車両の加速時に内燃機関の負荷を軽減できるものとして、特許文献１に記載されるエアコンの制御装置が知られている。

このエアコンの制御装置は、内燃機関の負荷が所定の負荷を上回る場合に、選択されたモードに基づいてエアコンカット時間をそれぞれ決定し、内燃機関の負荷が所定の負荷を上回った時点からエアコンカット時間だけエアコンの作動を停止させている。

特開平１０−１７５４２７号公報

ところで、内燃機関と変速機とを接続する接続状態と内燃機関と変速機とを非接続とする非接続状態とに機械的に切換えるクラッチを備えた車両は、発進時に変速機が低速変速段の状態でクラッチが断接される。

クラッチが断接される際に、内燃機関の出力軸と変速機の入力軸の回転速度差に基づいたクラッチトルクを調整するために、クラッチが非接続状態からスリップ（滑り）を伴う半接続状態を経て接続状態に遷移される。

このため、車両の発進時において、半接続状態にあるクラッチの滑りに伴うクラッチトルクの周期的な変動であるスティックスリップ等に起因して、ジャダーと称される車両振動が発生するおそれがある。

エアコンを駆動した状態で車両を発進すると、エンジンの負荷が高くなるので、車両振動がさらに発生し易い。従来のエアコン制御装置では、車両振動を考慮してエアコンを制御していないので、発進時の車両振動を抑制できないおそれがある。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、断接部材の断接時に車両振動が発生することを抑制して、車両の加速性能を向上できる車両の空調制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、内燃機関の動力で駆動されるコンプレッサを有する空調装置と、ギヤ比の異なる複数の変速段のうち、いずれかの変速段を成立させる変速機と、前記内燃機関と前記変速機とを接続する接続状態と前記内燃機関と前記変速機とを非接続とする非接続状態とを切換える断接部材と、を備えた車両の空調制御装置であって、前記コンプレッサの駆動状態を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記内燃機関に導入される吸入空気の温度が高くなる程、車両の駆動トルクの閾値を前記吸入空気の温度に応じて段階的に低く設定し、前記制御部は、前記変速機の変速段がギヤ比の大きい所定の低速変速段で、かつ、前記断接部材が前記非接続状態から前記接続状態に遷移するスリップ状態にあり、前記車両の駆動トルクが前記吸入空気の温度に応じた閾値以上となったことを条件として、前記コンプレッサの駆動を禁止することを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、断接部材の断接時に車両振動が発生することを抑制して、車両の加速性能を向上できる。

図１は、本発明の一実施例に係る空調制御装置を備えた車両の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両の空調制御装置のＥＣＭに記憶されるアクセル開度閾値マップを示す図である。 図３は、本発明の一実施例に係る車両の空調制御装置が実行する空調制御処理のフローチャートである。 図４は、本発明の一実施例に係る車両の空調制御装置が実行する空調制御のタイミングチャートである。

本発明の一実施の形態に係る車両の空調制御装置は、内燃機関の動力で駆動されるコンプレッサを有する空調装置と、ギヤ比の異なる複数の変速段のうち、いずれかの変速段を成立させる変速機と、内燃機関と変速機とを接続する接続状態と内燃機関と変速機とを非接続とする非接続状態とを切換える断接部材と、を備えた車両の空調制御装置であって、コンプレッサの駆動状態を制御する制御部を備え、制御部は、変速機の変速段がギヤ比の大きい所定の低速変速段で、かつ、断接部材が非接続状態から接続状態に遷移するスリップ状態にあり、車両の駆動トルクが所定の閾値以上となったことを条件として、コンプレッサの駆動を禁止する。
これにより、断接部材の断接時に車両振動が発生することを抑制して、車両の加速性能を向上できる。

以下、本発明の一実施例に係る空調制御装置を搭載したハイブリッド車両について図面を参照して説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、トランスミッション３と、モータジェネレータ４と、駆動輪５と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、トランスミッション３を制御するＴＣＭ（Transmission Control Module）１２とを含んで構成される。

本実施例のハイブリッド車両１は、本発明の車両を構成し、エンジン２は、本発明の内燃機関を構成し、トランスミッション３は、本発明の変速機を構成する。
エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

エンジン２には、空調装置１９と、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０と、スタータ２１とが連結されている。
空調装置１９は、コンプレッサ１９Ａと、クラッチ１９Ｂと、図示しない送風ファンとを有する。空調装置１９は、ＥＣＭ１１に接続されており、空調装置１９は、ＥＣＭ１１により駆動が制御され、車室内の暖房、冷房、除湿および換気等の空調を行う。

コンプレッサ１９Ａは、ベルト２２などを介してエンジン２のクランクシャフト１８に連結されており、エンジン２のクランクシャフト１８から出力される動力によって駆動される。
クラッチ１９Ｂは、ベルト２２とコンプレッサ１９Ａとを機械的に接続または切断することにより、クランクシャフト１８からベルト２２を介してコンプレッサ１９Ａに動力を伝達または動力の伝達を遮断する。クラッチ１９Ｂの切換え動作は、ＥＣＭ１１により制御される。

送風ファンは、空気を図示しない空気流路内に設けられたエバポレータやヒータを通るように流通させる。空気がエバポレータを流通することで、エバポレータ内の冷媒と空気との間で熱交換がなされ、空気の温度が低下し空気流路に連通する車室内に送られる。または、空気がヒータを流通することでヒータと空気との間で熱交換がなされ、空気の温度が上昇し空気流路に連通する車室内に送られる。

ＩＳＧ２０は、ベルト２２を介してエンジン２のクランクシャフト１８に連結されている。ＩＳＧ２０は、電力が供給されることにより回転することでエンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、クランクシャフト１８から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

本実施例では、ＩＳＧ２０は、ＥＣＭ１１の制御により、電動機として機能することで、エンジン２をアイドリングストップ機能による停止状態から再始動させる。ＩＳＧ２０は、電動機として機能することで、ハイブリッド車両１の走行をアシストすることもできる。

スタータ２１は、図示しないモータとピニオンギヤとを含んで構成されている。スタータ２１は、モータを回転させることにより、クランクシャフト１８を回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与える。このように、エンジン２は、スタータ２１によって始動され、アイドリングストップ機能による停止状態からＩＳＧ２０によって再始動される。

トランスミッション３は、エンジン２から出力された回転を変速し、ドライブシャフト２３を介して駆動輪５を駆動する。トランスミッション３は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の変速機構２５と、クラッチ２６と、ディファレンシャル機構２７と、図示しないアクチュエータとを備えている。

トランスミッション３は、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されており、ＴＣＭ１２により制御されたアクチュエータにより変速機構２５における変速段の切換えとクラッチ２６の断接が行われる。

変速段としては、ギヤ比の異なる複数の変速段を有し、ギヤ比の大きい１速段、２速段からなる低速変速段と、低速変速段に比べてギヤ比の小さい３速段以上の高速変速段とを有する。なお、高速変速段に属する最高速変速段の段数は、特に限定されるものではない。

クラッチ２６は、複数の摩擦係合要素を有するノーマルクローズ型の乾式クラッチであり、非制御時において、板ばね等の付勢力によって摩擦係合要素が完全締結する接続状態（クラッチ伝達トルクが１００％の状態）となる。これにより、エンジン２のクランクシャフト１８と変速機構２５のインプットシャフト２５Ａとが接続され、エンジン２と変速機構２５との間で動力が伝達可能となる。

クラッチ２６は、アクチュエータにより制御されると、板ばね等の付勢力に抗して摩擦係合要素の締結が完全に解除され、非接続状態（クラッチ伝達トルクが０％の状態）となる。これにより、クランクシャフト１８とインプットシャフト２５Ａとが非接続となり、エンジン２と変速機構２５との間で動力が伝達されなくなる。以下、摩擦係合要素が締結されることが、クラッチ２６が接続されることであり、摩擦係合要素の締結が解除されることが、クラッチ２６が非接続になることである。

クラッチ２６は、非接続状態から接続状態に遷移する際に、スリップ（滑り）状態に移行する。これにより、クランクシャフト１８とインプットシャフト２５Ａの回転速度差により、クラッチ２６が接続される際の衝撃が緩和される。

このようにクラッチ２６は、アクチュエータによってエンジン２と変速機構２５とを接続する接続状態と、エンジン２と変速機構２５とを非接続とする非接続状態と、非接続状態と接続状態との間のスリップ状態とに切換えられる。本実施例では、クラッチ２６が接続状態及び非接続状態以外の状態にあるときを、スリップ状態と定義する。本実施例のクラッチ２６は、本発明の断接部材を構成する。

ディファレンシャル機構２７は、変速機構２５によって出力された動力をドライブシャフト２３に伝達する。
モータジェネレータ４は、ディファレンシャル機構２７に対して、チェーン等の動力伝達機構２８を介して連結されている。モータジェネレータ４は、電動機として機能する。

このように、ハイブリッド車両１は、エンジン２とモータジェネレータ４の両方の動力を車両の駆動に用いることが可能なパラレルハイブリッドシステムを構成しており、エンジン２およびモータジェネレータ４の少なくとも一方が出力する動力により走行する。

モータジェネレータ４は、発電機としても機能し、ハイブリッド車両１の走行によって発電を行う。なお、モータジェネレータ４は、エンジン２から駆動輪５までの動力伝達経路の何れかの箇所に動力伝達可能に連結されていればよく、必ずしもディファレンシャル機構２７に連結される必要はない。

ＥＣＭ１１およびＴＣＭ１２は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＭ１１およびＴＣＭ１２としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＭ１１およびＴＣＭ１２としてそれぞれ機能する。

本実施例において、ＥＣＭ１１は、アイドリングストップ制御を実行する。このアイドリングストップ制御において、ＥＣＭ１１は、所定の停止条件の成立時にエンジン２を停止させ、所定の再始動条件の成立時にＩＳＧ２０を駆動してエンジン２を再始動させる。このため、エンジン２の不要なアイドリングが行われなくなり、ハイブリッド車両１の燃費を向上させることができる。

ＥＣＭ１１にはアクセル開度検出部３１、車速検出部３２、クラッチ断接状態検出部３３、変速段検出部３４および吸気温度検出部３５が接続されている。
アクセル開度検出部３１は、図示しないアクセルペダルの開度を検出して、アクセル開度に応じた信号をＥＣＭ１１に出力する。車速検出部３２は、ハイブリッド車両１の走行速度を検出し、車速に応じた信号をＥＣＭ１１に出力する。

クラッチ断接状態検出部３３は、クラッチ２６の接続状態を検出する。クラッチ断接状態検出部３３は、例えば、図示しないクラッチペダルのストローク量に基づいてクラッチ２６が接続状態（１００％）または非接続状態（０％）にあるかを検出する。これに加えて、接続状態と非接続状態との間の状態をスリップ状態と検出し、クラッチ断接状態に応じた信号をＥＣＭ１１に出力する。

変速段検出部３４は、トランスミッション３の変速段を検出し、変速段に応じた信号をＥＣＭ１１に出力する。吸気温度検出部３５は、エンジン２に接続される図示しない吸気管等に設けられており、エンジン２に導入される吸入空気の温度（以下、吸気温度という）を検出して、吸気温度に応じた信号をＥＣＭ１１に出力する。

ＥＣＭ１１のＲＡＭまたはＲＯＭにはハイブリッド車両１の駆動に要求される要求トルクマップが記憶されている。この要求トルクマップは、車速とアクセル開度とにエンジン２の駆動トルク（要求トルクともいう）が関連付けられている。

ＥＣＭ１１は、ハイブリッド車両１の要求トルクをアクセル開度および車速の大きさに基づいて算出（判定）し、ハイブリッド車両１の要求トルクを満たすようにエンジン２を制御する。なお、ハイブリッド車両１の要求トルクのパラメータは、アクセル開度と車速とに限定されるものではない。

ＥＣＭ１１のＲＡＭまたはＲＯＭには図２に示すアクセル開度閾値マップが記憶されている。アクセル開度閾値マップは、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値（％）と吸気温度（℃）とが関連付けられており、エンジン２に導入される吸気温度が高くなる程、アクセル開度閾値が低く設定されている。

コンプレッサ１９Ａの駆動を禁止することをＡ／Ｃカットという。アクセル開度は、１００％の場合にアクセルペダルが最大に踏み込まれた状態を示し、０％の場合にアクセルペダルが踏み込まれていない状態を示す。

このように、エンジン２に導入される吸入空気の吸気温度が高くなる程、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値を低く設定しているのは、同じアクセル開度であっても、吸気温度が高いと酸素密度が低く、エンジン２の駆動トルクを低くでき、吸気温度が低いと酸素密度が高く、エンジン２の駆動トルクを高くできるからである。

ＥＣＭ１１は、アクセル開度検出部３１、クラッチ断接状態検出部３３、変速段検出部３４および吸気温度検出部３５の出力情報に基づいてコンプレッサ１９Ａの駆動状態を制御する。
具体的には、ＥＣＭ１１は、変速機構２５の変速段がギヤ比の大きい１速段または２速段で、かつ、クラッチ２６が非接続状態から接続状態に遷移するスリップ状態（半接続状態）にあり、アクセル開度検出部３１によって検出されたアクセル開度が吸気温度と関連付けられたアクセル開度閾値（図２参照）以上となったことを条件として、コンプレッサ１９Ａの駆動を禁止する。

ここで、アクセル開度は、ハイブリッド車両１の要求トルクと相関がある。ハイブリッド車両１の要求トルクは、例えば車速とアクセル開度とに基づき図示しない要求トルクマップを参照することにより求められる。ハイブリッド車両１の要求トルクは、エンジン回転速度とアクセル開度とに基づき要求トルクマップを参照することにより求めてもよい。

このように、ハイブリッド車両１の要求トルクは、アクセル開度の大きさに応じて決まる。したがって、アクセル開度がアクセル開度閾値以上となったことは、ハイブリッド車両１の要求トルクが所定の閾値以上となったことを意味する。本実施例における要求トルクは、本発明における駆動トルクに相当する。

次に、図３のフローチャートおよび図４のタイミングチャートに基づいて作用を説明する。
図３は、ハイブリッド車両１の空調制御処理のフローチャートであり、この空調制御処理は、ＥＣＭ１１のＲＯＭに記憶される空調制御処理プログラムによって実行される。

図３において、ＥＣＭ１１は、各種信号を取り込む（ステップＳ１）。具体的には、ＥＣＭ１１は、各種信号として、アクセル開度検出部３１によって検出されたアクセル開度と、車速検出部３２によって検出された車速とを取り込む。

また、ＥＣＭ１１は、クラッチ断接状態検出部３３によって検出されたクラッチ２６の断接状態と、変速段検出部３４によって検出されたトランスミッション３の変速段と、吸気温度検出部３５によって検出された吸気温度とを取り込む。

次いで、ＥＣＭ１１は、トランスミッション３の変速段が１速段または２速段での発進であるか否かを判別する（ステップＳ２）。発進か否かは、例えば車速が増加しているか否かにより判断できる。

ステップＳ２において、ＥＣＭ１１は、１速段または２速段での発進でないと判定した場合には、Ａ／Ｃカットを実施しないで（ステップＳ７）、今回の処理を終了する。

ステップＳ２において、ＥＣＭ１１は、１速段または２速段での発進であると判定した場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、ＥＣＭ１１は、クラッチ２６の断接状態に基づいてクラッチ２６がスリップ状態であるか否かを判別し、クラッチ２６がスリップ状態でないと判断した場合にはステップ７に進む。

ステップＳ３において、ＥＣＭ１１は、クラッチ２６がスリップ状態であると判断した場合には、取り込んだ吸気温度およびアクセル開度と、図２のアクセル開度閾値マップとを参照し、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈを決定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、ＥＣＭ１１は、吸気温度およびアクセル開度と、図２のアクセル開度閾値マップとを参照し、例えば、吸気温度が「０℃」であるものと判定した場合には、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈを５０％に設定する。また、ＥＣＭ１１は、例えば、吸気温度が「６０℃」であるものと判定した場合には、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈを３５％に設定する。

次いで、ＥＣＭ１１は、ステップＳ１で取り込んだアクセル開度Ａｃｃがアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈ以上であるか否かを判別する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、ＥＣＭ１１は、アクセル開度Ａｃｃがアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈ以上でないと判定した場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ５において、ＥＣＭ１１は、アクセル開度Ａｃｃがアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈ以上であると判定した場合には、Ａ／Ｃカット要求をＯＦＦからＯＮにして（図４参照）、Ａ／Ｃカットを実施する（ステップＳ６）。

Ａ／Ｃカット要求をＯＦＦからＯＮにする場合、すなわちＡ／Ｃカット要求を行う場合には、ＥＣＭ１１は、クラッチ１９Ｂを非接続状態とすることにより、クランクシャフト１８からコンプレッサ１９Ａに動力を伝達しないようにする。これにより、コンプレッサ１９Ａの駆動が禁止される。

このように本実施例の空調制御装置によれば、ＥＣＭ１１は、トランスミッション３の変速段がギヤ比の大きい低速変速段で、かつ、クラッチ２６が非接続状態から接続状態に遷移するスリップ状態にあり、アクセル開度Ａｃｃが所定のＡ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈ以上となったことを条件として、コンプレッサ１９Ａの駆動を禁止する。

これにより、ハイブリッド車両１の発進時において、コンプレッサ１９Ａの駆動を停止する分だけ、エンジン２の負荷を低減することができる。このため、クラッチ２６がスリップ状態にあるときに、クラッチ２６の滑りに伴うクラッチトルクの周期的な変動であるスティックスリップ等に起因して発生する車両振動を抑制できる。

また、ハイブリッド車両１の発進時にコンプレッサ１９Ａの駆動を停止する分だけエンジン２の負荷を低減できるので、ハイブリッド車両１の要求トルクを早期に満足できるようにエンジン２の駆動トルクを制御できる。

このため、図４に示すように、ハイブリッド車両１の車速Ｖを、コンプレッサ１９Ａを駆動した状態でハイブリッド車両１を発進したときの車速Ｖ１に比べて早期に高くできる。この結果、ハイブリッド車両１の発進性能（加速性能）を向上できる。

これに加えて、低速変速段を１速段または２速段に設定したので、ハイブリッド車両１の発進時の車両振動を効果的に抑制できる。なお、ＥＣＭ１１は、ハイブリッド車両１の発進時に、クラッチ２６が非接続状態から接続状態に遷移するスリップ状態にあり、アクセル開度ＡｃｃがＡ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈ以上となったことを条件として、コンプレッサ１９Ａの駆動を禁止しているが、これに限定されるものではない。

例えば、トランスミッション３の変速段が１速段以上でコースト走行している状態から加速する場合に、クラッチ２６が非接続状態から接続状態に遷移するスリップ状態にあり、アクセル開度ＡｃｃがＡ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈ以上となったことを条件として、コンプレッサ１９Ａの駆動を禁止してもよい。

また、本実施例の空調制御装置によれば、ＥＣＭ１１は、アクセル開度の大きさに基づいてハイブリッド車両１の要求トルクの大きさを判定しているので、エンジン２の負荷が過剰に高くなる前にＡ／Ｃカットを実施することができる。これにより、エンジン２の負荷が過剰に高くなることを防止できる。

また、本実施例の空調制御装置によれば、ＥＣＭ１１が、エンジン２に導入される吸入空気の温度が高くなる程、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈを低く設定している。

これにより、ハイブリッド車両１の発進時において、同じアクセル開度でも大きいエンジントルクを出力し難い吸気温度が高い場合には、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈを小さくして、コンプレッサ１９Ａの駆動を小さいアクセル開度で禁止することができる。このため、エンジン２の負荷の低減できる。

また、ハイブリッド車両１の発進時において、同じアクセル開度でも大きいエンジントルクを出力し易い吸気温度が低い場合には、Ａ／Ｃカットのアクセル開度閾値Ａｃｃｔｈを大きくして、コンプレッサ１９Ａの駆動を継続できる。このため、空調装置１９の駆動を長い時間維持できる。

本実施例の空調制御装置は、ハイブリッド車両１に搭載されているが、走行用のモータジェネレータを搭載せず、内燃機関を駆動源とする車両に適用されてもよい。また、トランスミッションとしては、ＡＭＴではなく、ＭＴ（Manual Transmission）を用いてもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...ハイブリッド車両、２...エンジン（内燃機関）、３...トランスミッション（変速機）、１１...ＥＣＭ（制御部）、１９...空調装置、１９Ａ...コンプレッサ、２６...クラッチ（断接部材）

Claims (3)

1. 内燃機関の動力で駆動されるコンプレッサを有する空調装置と、ギヤ比の異なる複数の変速段のうち、いずれかの変速段を成立させる変速機と、前記内燃機関と前記変速機とを接続する接続状態と前記内燃機関と前記変速機とを非接続とする非接続状態とを切換える断接部材と、を備えた車両の空調制御装置であって、
   前記コンプレッサの駆動状態を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記内燃機関に導入される吸入空気の温度が高くなる程、車両の駆動トルクの閾値を前記吸入空気の温度に応じて段階的に低く設定し、
   前記制御部は、前記変速機の変速段がギヤ比の大きい所定の低速変速段で、かつ、前記断接部材が前記非接続状態から前記接続状態に遷移するスリップ状態にあり、前記車両の駆動トルクが前記吸入空気の温度に応じた閾値以上となったことを条件として、前記コンプレッサの駆動を禁止することを特徴とする車両の空調制御装置。
2. 前記制御部は、少なくともアクセル開度の大きさに基づいて前記駆動トルクの大きさを判定することを特徴とする請求項１に記載の車両の空調制御装置。
3. 前記所定の低速変速段は、１速段または２速段であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の空調制御装置。

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