JPH07172154A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動圧縮機付エアコンを備えた電気自動車に
おいて、バッテリの消費電力の低減と、空調の快適性と
の両立を図る。 【構成】 節電スイッチ１０２がオンの場合は（Ｓ１０
０）、まず冷房用熱交換器１８に供給される空気を、外
気から全て内気にする（Ｓ１１０）。次いで、バッテリ
４２から圧縮機モータ１６ａに供給される電流値が規定
値Ａ１（９アンペア）以下になるまで、インバータ３２
の出力周波数を低減する（Ｓ１２０〜Ｓ１４０）。節電
スイッチ１０２がオフの場合は、規定値Ａ１は設定しな
い。次に、冷房用熱交換器１８のフィン温度が５℃以下
である場合は、インバータの出力周波数を低減する（Ｓ
１５０〜Ｓ１７０）。節電スイッチ１０２がオフの場合
は、フィン温度が０℃の場合に、周波数の低減を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリによって駆動
される電動圧縮機を用いた自動車用空気調和装置に関
し、特にバッテリの消費電力を低減する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用空気調和装置の技術とし
て、この装置を、例えば電気自動車に使用した場合に、
自動車室内の快適性と、走行距離の延長とを両立させて
得ようとするものが開発されている。

【０００３】この技術としては、例えば、運転室内に節
電スイッチを設け、運転者によって、節電スイッチが押
された場合に、熱交換器に冷媒を供給する電動圧縮機の
消費電流を規定値以下に制限する節電運転技術がある。
この節電運転技術では、電動圧縮機にインバータ式電動
圧縮機を用い、消費電流を制限する場合には、電動圧縮
機に供給する電源の周波数を低くすることにより、結果
としてバッテリの消費電力を低減する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、次に示すような問題点があった。 従来の技術によって節電運転を行うと、冷暖房の性能
が大幅に低減される場合があった。つまり、節電運転時
にインバータ式電動圧縮機の周波数を低減すると、空調
負荷の大きさに比べて、インバータ式電動圧縮機による
冷暖房運転の性能が大幅に不足する事があり、空調によ
る快適性が損なわれることがあった。

【０００５】電動圧縮機以外の電気負荷、例えばファ
ンモータなどの節電が実行されなかった。このため、消
費電力の低減余地が残されたままだった。 節電運転の対応範囲が限られており、節電運転範囲を
更に増大する余地があった。つまり、電動圧縮機の電流
値以外が考慮されていなかったため、例えば、冷房時
に、外気温がそれ程高くないとき、電動圧縮機の電流値
が規定値にまで達せず、電動圧縮機の電流が、実際に低
減されないことがあった。このため、節電スイッチを押
しているにも拘らず、実際に消費電力の低減が実行され
ない場合があった。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解決して、節電
性能と、快適性とを両立して得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに第１発明の車両用空気調和装置は、図１に例示する
様に、空気と冷媒との熱交換を行って自動車室内へ供給
する熱交換器と、バッテリにより駆動されて前記熱交換
器に前記冷媒を供給する電動圧縮機とを備えた自動車用
空気調和装置において、前記バッテリの電力消費量を節
電する節電状態を検出する節電状態検出手段と、前記節
電状態の場合に、前記バッテリから前記電動圧縮機に供
給される電力を所定値以下に制限する電力制限手段と、
前記冷媒の状態から前記熱交換器による熱交換の状態が
過大である熱交換過大状態を検出する熱交換過大状態検
出手段と、前記節電状態で、しかも熱交換過大状態の場
合には、前記電動圧縮機の電力消費量を更に低減させる
電力消費量低減手段とを備えたことを要旨とする。

【０００８】第２発明の自動車用空気調和装置は、図２
に例示するように、自動車室内外の空気と冷媒との熱交
換を行って自動車室内へ供給する熱交換器と、バッテリ
により駆動されて前記熱交換器に前記冷媒を供給する電
動圧縮機とを備えた自動車用空気調和装置において、前
記バッテリの電力消費量を節電する節電状態を検出する
節電状態検出手段と、前記節電状態の場合に、前記バッ
テリから前記電動圧縮機に供給される電力を所定値以下
に制限する電力制限手段と、前記節電状態の場合に、前
記熱交換器に供給される空気の内、室内空気の比率を増
大する内気増大手段とを備えたことを特徴とする自動車
用空気調和装置。

【０００９】

【作用】第１発明の自動車用空気調和装置は、バッテリ
によって電動圧縮機が駆動され、電動圧縮機が冷媒を熱
交換器に供給し、熱交換器が自動車室内へ供給する空気
と冷媒との熱交換を行う。熱交換器は、例えばエバポレ
ータとして作動する場合は、空気の温度を低下させ、例
えばコンデンサとして作動する場合は、空気の温度を上
昇させる。

【００１０】節電状態検出手段が節電状態を検出した場
合には、電力制限手段によって、バッテリから電動圧縮
機に供給される電力が所定値以下に制限される。節電状
態は、例えば節電スイッチの状態や、走行距離、電力の
残量、周囲の状態等が総合的に判断されて、検出され
る。

【００１１】また、熱交換過大状態検出手段が、冷媒の
状態から熱交換器による熱交換の状態が過大である熱交
換過大状態を検出し、電力消費量低減手段が、節電状態
で、しかも熱交換過大状態の場合に、電動圧縮機に供給
されている電力の消費量を更に低減する。

【００１２】これらにより、節電状態の場合には、消費
電力量が低減されて、バッテリの電力を走行用に多く割
り当てることができるとともに、熱交換が過大な状態が
改善され、バッテリの電力が空調用に有効に活用され
る。なお、節電状態の場合に、電力を制限する電力制限
手段は、例えばバッテリから電動圧縮機に供給される電
力を検出して、この電力が所定値を越えている場合に
は、例えば電動圧縮機の回転速度を低減させることによ
って、バッテリから電動圧縮機に供給される電力を低減
させたり、電動圧縮機に供給される電力の電圧や電流を
調整することによって、バッテリから電動圧縮機に供給
される電力を低減させることにより、電力の消費量を所
定値以下にする。

【００１３】熱交換過大状態検出手段は、例えば冷房の
場合には、冷凍サイクルの低圧側の冷媒の状態から熱交
換の状態が過大な状態を検出する。例えば低圧側の冷媒
の温度を、熱交換器のフィンから検出して、温度が所定
値より低い場合に冷房の熱交換が過大な状態、つまり冷
えすぎの状態を検出したり、あるいは低圧側の冷媒の圧
力を圧力センサで検出して、この圧力が、例えば所定値
より低い状態であることから、冷房による熱交換が過大
な状態であることを検出する。

【００１４】また、暖房の場合には、冷凍サイクルの高
圧側の冷媒の状態から熱交換の状態が過大な状態を検出
する。例えば高圧側の冷媒の温度を温風の吹き出し温度
から検出して、温風が所定値より高い場合に、暖房の熱
交換が過大な状態、つまり暖めすぎを検出したり、ある
いは高圧側の冷媒の圧力が所定値より大きい場合に熱交
換が過大な状態であることを検出する。

【００１５】電力消費量低減手段は、例えば暖房の場合
には、室外熱交換器への送風量を少なくする事によっ
て、送風を行うための電力を直接低減する。また、吸熱
量の低減によって、電動圧縮機の負荷を減少させ、間接
的に消費電力を低減させる。又、暖房、および冷房の場
合に、電力制限手段による電動圧縮機の回転速度の制御
速度より、更に回転速度が低速側になるように、例え
ば、インバータの周波数を更に低周波数側に変更した
り、あるいは電圧や電流を制限したりして、バッテリの
消費電力を低減させる。

【００１６】第２発明の自動車用空気調和装置は、自動
車室内外の空気が熱交換器に供給され、その後自動車室
内へ供給される。また、バッテリによって電動圧縮機が
駆動され、電動圧縮機が冷媒を熱交換器に供給し、熱交
換器が自動車室内に供給される空気と冷媒との熱交換を
行う。

【００１７】また、節電状態検出手段が節電状態を検出
した場合には、電力制限手段がバッテリから電動圧縮機
に供給される電力を所定値以下に制限するとともに、内
気増大手段が熱交換器に供給される空気の内、室内空気
の比率を増大させる。これらにより、節電状態の場合に
は、電力制限手段によって、消費電力が低減されるとと
もに、室内空気の還流量の増大によって、空調負荷が減
少される。この空調負荷の減少により、室温を所望の温
度に維持することに要する電力を少なくしたり、また
は、少ない電力で室温を所望の温度により近い値にする
ことができる。したがって、走行用の電力が多くなると
ともに、室内の空調制御がより所望の状態に近くされ
る。

【００１８】

【実施例】以下本発明の電気自動車用の空気調和装置
（エアコン）の一実施例を図に基づいて説明する。本実
施例のエアコンは、電気自動車の室内の冷房、暖房及び
除湿等の空調を行う装置である図３は、自動車用空気調
和装置１の冷凍サイクル図、図４は、自動車用空気調和
装置１の全体模式図、図５は各部品の自動車への取付状
態を示す斜視図である。

【００１９】自動車用空気調和装置１は、自動車室内
（以下単に車室内と記す）に送風空気を導くダクト２
と、ダクト２の上流端に設けられてダクト２内に空気を
導入して車室内へ送る室内送風機３と、ヒートポンプ式
冷凍サイクル４と、エアコン制御装置５とを備える。エ
アコン制御装置５は、節電状態検出手段と、電力制限手
段と、熱交換過大状態検出手段としての機能を有する。

【００２０】ダクト２の下流端には、車室内に開口する
デフロスタ吹出口６と、フェイス吹出口７と、サイドフ
ェイス吹出口８と、フット吹出口９と、これら吹出口に
送風空気を導く分岐ダクト２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄとが
設けられている。分岐ダクト２ａは、デフロスタ吹出口
６に通じ、分岐ダクト２ｂは、フェイス吹出口７に通
じ、分岐ダクト２ｄは、フット吹出口９に通じる。分岐
ダクト２ａは、デフロストダンパ１０、分岐ダクト２ｂ
は、フェイスダンパ１１、分岐ダクト２ｄは、フットダ
ンパ１２によって、それぞれ開閉される。各ダンパ１０
〜１２は、図示しないリンク機構と、後述するサーボモ
ータによって駆動される。また、これらは、選択された
吹出口モードによって開閉される。フェイス吹出口７
と、サイドフェイス吹出口８とには、乗員の手動操作に
よって、これらのフェイス吹出口７と、サイドフェイス
吹出口８とを開閉する開閉ダンパ７ａと、８ａが設けら
れている。

【００２１】室内送風機３は、ファンケース３ａと、遠
心ファン３ｂと、ファンモータ３ｃとから構成され、フ
ァンモータ３ｃへの印加電圧に応じて、回転速度が決定
される。ファンケース３ａには、車室内空気（以後内気
と記す）を導入する内気導入口１３と、車室外空気（以
後外気と記す）を導入する外気導入口１４と、内外気モ
ードに応じて内気導入口１３と外気導入口１４とを選択
的に開閉する内外気切換ダンパ１５とが設けられてい
る。内外気切換ダンパ１５は、図示しないリンク機構
と、後述するサーボモータとで駆動され、外気導入と、
内気導入と、内外気混合導入（半内気）との３モードの
切替を行う。内外気切換ダンパ１５は、エアコン制御装
置５とともに、内気増大手段としての機能を有する。

【００２２】ヒートポンプ式冷凍サイクル４は、図３に
示すように、冷媒圧縮機１６と、室外熱交換器１７と、
冷房用熱交換器１８と、暖房用熱交換器１９と、第１減
圧装置２０と、第２減圧装置２１と、アキュムレータ２
２と、流路切替手段２２ａとを備えている。暖房用熱交
換器１９と、冷房用熱交換器１８とは、本発明の熱交換
器としての機能を有する。

【００２３】冷媒圧縮機１６は、ここでは定格出力が７
５０（Ｗ）の圧縮機モータ１６ａを内蔵する密閉形圧縮
機で、電動モータの回転速度に応じて冷媒吐出量が変化
する。室外熱交換器１７は、室外ファン２３を備え、ダ
クト２の外部（車室外）において外気と冷媒との熱交換
を行う。冷媒は、ここではＲー２２を使用する。

【００２４】冷房用熱交換器１８は、冷媒蒸発器の機能
を果たすもので、ダクト２内に配置されて通過する空気
を冷却するものであって、ダクト２内を流れる空気と、
低温低圧の冷媒との熱交換を行う。冷房用熱交換器１８
のフィン部には、フィン温度を検知するフィン温度サー
ミスタ３０が設置されている。フィン温度サーミスタ３
０と、エアコン制御装置５とは、熱交換過大状態検出手
段としての機能を有する。

【００２５】暖房用熱交換器１９は、冷媒凝縮器の機能
を果たすもので、ダクト２内で冷房用熱交換器１８の下
流に配設されて、ダクト２内を流れる空気と、高温高圧
の冷媒との熱交換を行うことで、通過する空気を加熱す
る。第１減圧装置２０は、冷房運転時と、除湿運転時と
に、冷房用熱交換器１８へ、流入する冷媒を減圧膨張す
る固定絞りのキャピラリチューブである。

【００２６】第２減圧装置２１は、暖房運転時に室外熱
交換器１７へ流入する冷媒を減圧膨張する固定絞りのキ
ャピラリチューブである。アキュムレータ２２は、ヒー
トポンプ式冷凍サイクル４内の過剰冷媒を一時蓄えると
ともに、冷媒圧縮機に気相冷媒のみを送り出して、液冷
媒が吸い込まれるのを防止する。

【００２７】流路切替手段２２ａは、冷房運転時と、暖
房運転時と、除湿運転時とで、冷媒の流れ方向を切り換
えるものである。具体的には、冷媒圧縮機１６の吐出方
向を切り換える四方弁２４と、暖房運転時に第１減圧装
置２０と冷房用熱交換器１８とをバイパスさせる第１電
磁開閉弁２５と、除湿運転時に第２減圧装置２１をバイ
パスさせる第２電磁開閉弁２６と、冷媒の流れ方向を規
制する逆止弁２７とより構成される。

【００２８】流路切替手段２２ａは、冷房運転時、暖房
運転時、または除湿運転時に応じて、冷媒の流れを次ぎ
に示すように切り換える。冷房運転時は、冷媒圧縮機１
６より吐出された冷媒が、図３において矢印Ｃに示すよ
うに、四方弁２４→室外熱交換器１７→第１減圧装置２
０→冷房用熱交換器１８→アキュムレータ２２→冷媒圧
縮機１６の順に流れるように切り換える。

【００２９】暖房運転時は、冷媒圧縮機１６より吐出さ
れた冷媒が、矢印Ｈで示すように、四方弁２４→暖房用
熱交換器１９→第２減圧装置２１→室外熱交換器１７→
第１電磁開閉弁２５→アキュムレータ２２→冷媒圧縮機
１６の順に流れるように切り換える。

【００３０】除湿運転時は、冷媒圧縮機１６より吐出さ
れた冷媒が、矢印Ｄで示すように、四方弁２４→暖房用
熱交換器１９→第２電磁開閉弁２６→室外熱交換器１７
→第１減圧装置２０→冷房用熱交換器１８→アキュムレ
ータ２２→冷媒圧縮機１６の順に流れるように切り換え
る。

【００３１】ダクト２内で、かつ暖房用熱交換器１９の
下流には、電気ヒータ２８（ここではＰＴＣヒータ）が
設けられている。これは、補助ヒータであって、最大暖
房時に通電されて発熱し、ダクト２内を流れる空気を加
熱する。図６は、車室内のダッシュボード２８ａなどに
配置されるエアコン操作パネル２９の説明図、図７は、
エアコン制御装置５の周囲のブロック図である。エアコ
ン操作パネル２９には、図６に示すようにスイッチ１０
０ａ〜１００ｅ、１０１、１０３、１０４ａ〜１０４
ｅ、１０５、１０６、節電スイッチ１０２が配設されて
いる。エアコン制御装置５の主要部分を構成するコント
ロールユニット３１には、図７に示すように、エアコン
操作パネル２９と、インバータ３２と、電流検出器３３
と、リレー４０、４１と、フィン温度サーミスタ３０
と、高圧圧力検出センサ３４と、吐出温度検出センサ３
５と、外気温度検出センサ３６と、室外熱交換器着霜検
知センサ３７と、内外気切換用サーボモータ３８と、吹
出口切換用サーボモータ３９と、第１電磁開閉弁２５
と、第２電磁開閉弁２６と、室内送風機３と、室外ファ
ン２３と、四方弁２４とが接続されている。

【００３２】インバータ３２は、電源４２から直流２０
０ボルトの電力の供給を受け、所定の周波数の電力を圧
縮機モータ１６ａに供給する。インバータ３２が圧縮機
モータ１６ａに供給する電力の周波数は、コントロール
ユニット３１によって制御される。コントロールユニッ
ト３１と、インバータ３２とは、電力制限手段としての
機能を有する。電源４２は、バッテリによって直流２０
０ボルトを出力する。電源４２とインバータ３２との間
には、リレー４０と、電流検出器３３とが介装されてい
る。リレー４０は、コントロールユニット３１からの信
号に基づいて、電源４２からインバータ３２に供給され
る電力をオンオフする。電流検出器３３は、電源４２か
らインバータ３２に供給される電力の電流値を検出し
て、コントロールユニット３１に出力する。電源４２の
出力には、インバータ３２の他に、リレー４１と、電気
ヒータ２８とが介装されている。リレー４１は、コント
ロールユニット３１からの信号によって、電気ヒータ２
８に供給される電力をオンオフする。

【００３３】図６に示すスイッチ１００ａ〜１００ｅ
は、導入空気の吹出口を選定するもので、コントロール
ユニット３１に信号を出力して、コントロールユニット
３１に、吹出口切換用サーボモータ３９を駆動させ、デ
フロストダンパ１０と、フェイスダンパ１１と、フット
ダンパ１２とを開閉させ、吹出口を変化させる。

【００３４】スイッチ１０１は、室内送風機３に印加さ
れる電圧を変化させ風量を切り換えるもので、押す毎に
弱→中→強と風量を変化させる。節電スイッチ１０２
は、エアコンが消費する電力を軽減させる節電スイッチ
であり、押す毎に節電ＯＮ→ＯＦＦを繰り返させる。

【００３５】スイッチ１０３は、ダクト２に導入する空
気の導入口を切り換えさせるもので、コントロールユニ
ット３１に、内外気切換用サーボモータ３８を駆動さ
せ、内外気切換ダンパ１５を制御させる。スイッチ１０
３を押す毎に、導入口は、内気→半内気→外気の順に変
化する。

【００３６】スイッチ１０４ａ〜１０４ｅは、運転モー
ドを選択するもので、コントロールユニット３１に指令
して、インバータ３２と、リレー４０、４１と、第１電
磁開閉弁２５と、第２電磁開閉弁２６と、室内送風機３
と、室外ファン２３と、四方弁２４と、電気ヒータ２８
とを制御させ、サイクルを冷房、暖房、除湿に切り換え
させる。

【００３７】スイッチ１０５は、インバータ３２の出力
周波数を制御し、冷媒圧縮機１６の圧縮機モータ１６ａ
の回転数を変化させ、空調能力を調整する。例えば、冷
房時では、最も左側にセットしたとき、能力が最大、逆
に最も右側にセットしたとき、能力が最小となるような
信号をコントロールユニット３１に出力して、インバー
タ３２を制御させる。

【００３８】スイッチ１０６は、暖房時に室外熱交換器
１７の着霜を検知し、スイッチ１０６内のインジケータ
１０６ａの点滅にてユーザに知らしめると共に、インジ
ケータ１０６ａの点滅時に押すと、除霜を開始させるも
のである。コントロールユニット３１には、エアコンシ
ステムの作動状態を検知するための各種センサ信号を受
け、フィードバック制御する機能も含まれている。例え
ば、コントロールユニット３１は、冷凍サイクルの高圧
圧力を検知する高圧圧力検出センサ３４よりの信号を受
け、ある規定値Ａ１以上に圧力が上昇したら、インバー
タ３２の出力周波数を低減し、Ａ２以上に圧力が上昇し
たらインバータ３２の出力を停止させるような制御を実
施している。また、高圧圧力検出センサ３４の他、電流
検出器３３、フィン温度サーミスタ３０、吐出温度検出
センサ３５の信号でも同様の処理を実施している。

【００３９】図８は、冷房運転制御処理ルーチンのフロ
ーチャート、図９は暖房運転制御処理ルーチンのフロー
チャート、図１０は、除湿運転制御処理ルーチンのフロ
ーチャート、図１１は、フィン温度による制御特性のグ
ラフ、図１２は、高圧圧力による制御特性のグラフであ
る。図８〜図１０の制御ルーチンは、コントロールユニ
ット３１内のマイクロコンピュータによって実行される
処理を示すものであり、図１１〜図１２に示す制御特性
は、その制御特性を示すものである。

【００４０】図８の冷房運転制御処理ルーチンに基づい
て、冷房運転時の節電制御を説明する。節電制御が実行
されない場合は、図示しない通常時の冷房運転制御が実
行される。まず、節電スイッチＯＮかを判断する（ステ
ップ１００、ステップを以後単にＳと記す）。節電スイ
ッチＯＮであるとの判断は、エアコン操作パネル２９の
節電スイッチ１０２が押されたことを示す信号をコント
ロールユニット３１に入力したと判断した場合に行われ
る。これは、節電状態検出手段としての動作である。こ
こで、節電スイッチＯＮでないと判断した場合には、本
ルーチンをそのまま一旦終了する。また、節電スイッチ
ＯＮであると判断した場合には、以後の節電制御（Ｓ１
１０〜Ｓ１９０）をスタートする。

【００４１】節電制御では、まず内外気サーボモータ内
気位置に固定する処理を実行する（Ｓ１１０）。これ
は、内気増大手段としての動作である。この処理では、
内外気切換用サーボモータ３８を駆動して、内外気切換
ダンパ１５を外気導入口１４が閉じる方向に移動させ
る。これにより、導入空気が内気になり、外気導入に比
べて、冷房負荷が３〜５割程度軽減される。この結果、
冷媒圧縮機１６の負荷が低減され、電源４２の消費電力
が間接的に減少するとともに、この後に行われる節電制
御による冷房能力の低下を最小限に抑えることができ
る。

【００４２】次に規定値Ｂ１（Ｂ１＝９（Ａ））以上か
の判断処理を行う（Ｓ１１０）。この判断処理では、ま
ず電流検出器３３が検出した消費電流を入力する。次い
で、冷媒圧縮機１６に内蔵された圧縮機モータ１６ａが
ある規定値Ｂ１（ここでは９（Ａ））以上を消費してい
るかを判断する。

【００４３】ここで、規定値Ｂ１以上であると判断した
場合には、次にインバータ周波数低減処理を行い（Ｓ１
３０）、この周波数低減状態で一定時間待機する（Ｓ１
４０）。インバータ周波数低減処理では、インバータ３
２に周波数を所定値低減させる信号を出力する。一定時
間の待機後、再度電流値が規定値Ｂ１以上であるかを判
断し（Ｓ１２０）、まだ消費電流が規定値Ｂ１以上であ
れば、Ｓ１３０、Ｓ１４０の処理を繰り返す。つまり、
圧縮機モータ１６ａの消費電流が規定値Ｂ１である９ア
ンペア未満になるまでインバータ３２の周波数を所定の
低減率で減少する。これにより、電源４２から圧縮機モ
ータ１６ａに供給される電力の消費電力が直接的に低減
され、ここでは１．８（Ｋｗ）以下の値になる。Ｓ１２
０〜Ｓ１４０が、電力制限手段としての動作である。

【００４４】Ｓ１２０にて電流値が規定値Ｂ１未満にな
ったと判断された場合には、次にフィン温度が規定値
（ここでは５℃）以下かを判断する（Ｓ１５０）。この
判断処理では、まず冷房用熱交換器１８のフィン部に設
定されたフィン温度サーミスタ３０が検出したフィン温
度を入力する。フィン温度サーミスタ３０は、通常、冷
房用熱交換器１８の凍結を防止するために設置されてい
るもので、通常時は、０℃を検知すると、インバータ３
２の出力周波数を低下させることによって、冷媒圧縮機
１６の能力を低下させ、フィンの凍結を防止する。な
お、フィン温度が０℃の場合には、冷房用熱交換器１８
の吹き出し温度は、経験的に３〜４℃になる。この状態
は、冷房用熱交換器１８の熱交換の状態が過大な状態で
あり、冷え過ぎとなる。これが熱交換過大状態検出手段
としての動作である。

【００４５】ここで、フィン温度が規定値としての５℃
以下であると判断した場合には、次にインバータ周波数
低減処理を行い（Ｓ１６０）、この周波数低減状態で一
定時間待機する（Ｓ１７０）。Ｓ１６０のインバータ周
波数低減処理は、Ｓ１３０のインバータ周波数低減処理
とほぼ同様な処理である。

【００４６】Ｓ１５０〜Ｓ１７０の処理により、フィン
温度が５℃を越えるまでインバータ３２の出力周波数が
低減される。これにより、冷房用熱交換器１８の熱交換
の状態が過大な状態が改善されるとともに、電源４２よ
りの消費電力が間接的に低減される。これが電力消費量
低減手段としての動作である。

【００４７】Ｓ１５０でフィン温度が規定値である５℃
を越えていると判断した場合には、次に現時点での周波
数に固定する処理を行って（Ｓ１８０）、節電スイッチ
ＯＮかの判断を行う（Ｓ１９０）。つまり、インバータ
３２の周波数をフィン温度が規定値を越えたときの状態
に固定後、節電スイッチ１０２の状態をモニタして、節
電スイッチ１０２がまだオンであれば、Ｓ１２０からの
節電制御を繰り返す。

【００４８】節電スイッチ１０２がオフにされれば、本
ルーチンを一旦終了する。図１１は、フィン温度に応じ
て、インバータ３２の周波数を低減する処理（Ｓ１５０
〜Ｓ１７０）と、現時点での周波数に固定する処理（Ｓ
１５０、Ｓ１８０）と、節電スイッチ１０２のＯＮ／Ｏ
ＦＦによる制御の違いの制御特性を示す。

【００４９】図１１の制御特性グラフでは、節電スイッ
チ１０２がオンの場合（図中では節電ＯＮと記す）と、
オフの場合（図中では節電ＯＦＦと記す）の制御特性が
示され、縦軸にインバータ制御の状態を示し、横軸にフ
ィン温度（℃）を示す。節電ＯＮの節電制御では、フィ
ン温度が５℃で、インバータ３２の周波数が特性線ＴＳ
Ａに示すように周波数低減され、フィン温度が５℃を越
えたとき、ここでは７℃になったとき、特性線ＴＳＢに
示すように現時点での周波数に固定されて、現状周波数
維持が行われる。

【００５０】節電ＯＦＦの通常制御では、フィン温度が
０℃で、周波数低減され、ここでは２℃で、現状周波数
に固定される。図８の冷房運転制御処理では、節電運転
制御時においてインバータ３２の周波数を低減する処理
についてのみ示したが、これに加えて、節電運転時にお
いて、低減したインバータ３２の周波数を増大する制御
と、通常運転時において、周波数を低減、または増大す
る制御も実行される。これらについての詳細な制御処理
の図示は省略する。

【００５１】図９の暖房運転制御処理ルーチンに基づい
て、暖房運転時の節電制御を説明する。節電制御が実行
されない場合は、図示しない通常時の暖房運転制御が実
行される。まず、節電スイッチＯＮかを判断する（ステ
ップ２００）。（節電状態検出手段）。ここで、節電ス
イッチＯＮでないと判断した場合には、本ルーチンをそ
のまま一旦終了する。また、節電スイッチＯＮであると
判断した場合には、以後の節電制御（Ｓ２１０〜Ｓ２９
０）をスタートする。

【００５２】節電制御では、まず内外気サーボモータ半
内気位置に固定する処理を実行する（Ｓ２１０）。（内
気増大手段）。この処理では、内外気切換用サーボモー
タ３８を駆動して、内外気切換ダンパ１５を外気導入口
１４と内気導入口１３のほぼ中央に移動させる。これに
より、導入空気が内外気混合になり、外気導入に比べ
て、暖房負荷が約３割程度軽減される。この結果、この
後に行われる別の節電制御による暖房能力の低下を最小
限に抑えることができる。

【００５３】次いで、補助ヒータとして使用されている
電気ヒータ２８のリレー４１をオフにする（Ｓ２２
０）。これにより、電気ヒータ２８への通電を遮断し
て、電源４２よりの消費電力を直接低下させる。電力制
限手段としての動作である。次に、図８の冷房処理と同
様に、規定値Ｂ１（Ｂ１＝９（Ａ））以上かの判断処理
を行い（Ｓ２３０）、規定値Ｂ１以上であると判断した
場合には、次にインバータ周波数低減処理を行い（Ｓ２
４０）、この周波数低減状態で一定時間待機する（Ｓ２
５０）。（電力制限手段）。

【００５４】Ｓ２３０にて電流値が規定値Ｂ１未満にな
ったと判断された場合には、現時点での周波数に固定す
る処理を行う（Ｓ２５０）。これにより、電源４２から
圧縮機モータ１６ａに供給される電力の消費電力が直接
的に低減され、ここでは１．８（Ｋｗ）以下の値にな
る。

【００５５】次に、高圧が規定値Ｃ２以上であるかを判
断する（Ｓ２６０）。この判断では、まず高圧圧力検出
センサ３４が検出した高圧配管系の圧力を示す信号、こ
こでは冷媒圧縮機１６と四方弁２４との間の高圧圧力を
示す信号を入力する。次いで、入力した信号が示す圧力
が規定値Ｃ２、ここでは１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ 以上にな
ったかを判断する。

【００５６】ここで、高圧が規定値Ｃ２以上であれば、
次に室外機ＦＡＮ停止を行う（Ｓ２７５）。室外機ＦＡ
Ｎ停止処理では、室外ファン２３の回転を停止させる。
ここでの判断対象であるサイクル内の高圧は、ヒートポ
ンプ式エアコンにおける暖房能力に比例するものであ
る。ここでは高圧が規定値Ｃ２としての２３Ｋｇｆ／ｃ
ｍ²Ｇ に達している場合には、吹き出し温度は、約５０
℃となる。この状態は、熱交換器としての暖房用熱交換
器１９による熱交換の状態が過大なものであり、暖まり
すぎと判断できる。

【００５７】また、Ｓ２７０にて高圧が規定値Ｃ２未満
であると判断された場合には、次に、高圧が規定値Ｃ１
以上（ここでは１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ 以上）であるかを
判断する（Ｓ２８０）。つまり、高圧が、規定値Ｃ１以
上で、かつ規定値Ｃ２未満であるかを判断する。

【００５８】ここで、高圧が規定値Ｃ１以上であれば、
次に室外機ＦＡＮ Ｌｏ駆動処理を実行する（Ｓ２８
５）。室外機ＦＡＮ Ｌｏ駆動処理では、室外ファン２
３の回転速度を低速側であるＬｏにする。室外ファン２
３の回転を停止させたり（Ｓ２７５）、あるいは低速側
に変更すると（Ｓ２８５）、室外熱交換器１７による吸
熱量が減少して、サイクル内の高圧の上昇が防止され、
冷媒圧縮機１６に内蔵された圧縮機モータ１６ａの負荷
が軽減される。これにより、間接的に電源４２よりの消
費電力を低下させることができるとともに、直接、室外
ファン２３の消費電力を低減、又は削減することができ
る。

【００５９】また、Ｓ２８０で高圧が規定値Ｃ１未満で
あると判断された場合、又はＳ２７５あるいはＳ２８５
にて室外機ＦＡＮを停止、Ｌｏ駆動処理した後の場合
は、次に節電スイッチＯＮかの判断を行う（Ｓ２９
０）。これらＳ２７０〜Ｓ２８５の処理が、熱交換過大
状態検出手段と、電力消費量低減手段としての動作であ
る。節電スイッチ１０２がオンの場合には、Ｓ２３０か
らの節電制御を繰り返す。節電スイッチ１０２がオフの
場合には、本ルーチンを一旦終了する。

【００６０】図１２は、高圧圧力に応じて、室外機ＦＡ
Ｎの回転速度を変更する処理と、節電スイッチ１０２の
ＯＮ／ＯＦＦによる制御の違いの制御特性を示す。図１
２の制御特性グラフでは、節電スイッチ１０２がオンの
場合（図中では節電ＯＮと記す）と、オフの場合（図中
では節電ＯＦＦと記す）の制御特性が示され、縦軸に室
外送風機制御の状態を示し、横軸に高圧圧力（Ｋｇｆ／
ｃｍ²Ｇ ）を示す。

【００６１】節電ＯＮの節電制御では、高圧圧力が２３
Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ にまで上昇すると室外送風機制御が特
性線ＴＦＡに示すように停止に制御される。室外送風機
制御が停止されたことなどで、高圧圧力が２３Ｋｇｆ／
ｃｍ²Ｇ から減少して１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ になると室
外送風機制御が特性線ＴＦＢに示すように停止からＬｏ
に変更制御される。室外送風機制御がＬｏになってもま
だ高圧圧力が１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ から減少して１５Ｋ
ｇｆ／ｃｍ²Ｇ になると室外送風機制御が特性線ＴＦＣ
に示すようにＬｏからＨｉに変更制御される。これによ
り、吸熱量が最大になる。なお、図９のフローチャート
では、室外送風機制御をＨｉに変更する処理の図示は省
略してある。

【００６２】高圧圧力が１５Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ から更に
減少しても室外送風機制御がＨｉに保持される。又、吸
熱量が増大して、高圧圧力が１５Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ から
上昇して１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ にまで達すると室外送風
機制御が特性線ＴＦＤに示すようにＨｉからＬｏに変更
制御される。これにより、吸熱量が制限される。

【００６３】以上に示した節電ＯＮの場合の室外送風機
制御により、高圧圧力が１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ になる方
向に制御される。節電ＯＦＦの通常制御では、室外送風
機制御がＨｉに固定される。従って、通常の最大の吸熱
作用を得るための制御が行われる。

【００６４】図１０の除湿運転制御処理ルーチンに基づ
いて、除湿運転時の節電制御を説明する。節電制御が実
行されない場合は、図示しない通常時の除湿運転制御が
実行される。まず、節電スイッチＯＮかを判断する（ス
テップ３００）。ここで、節電スイッチＯＮでないと判
断した場合には、本ルーチンをそのまま一旦終了する。
また、節電スイッチＯＮであると判断した場合には、以
後の節電制御（Ｓ３１０〜Ｓ４００）をスタートする。

【００６５】節電制御では、まず内外気サーボモータ内
気位置に固定する処理を実行する（Ｓ３１０）。次い
で、電気ヒータＯＦＦ処理を実行する（Ｓ３２０）。こ
れにより、電気ヒータ２８の消費電力が直接低下され
る。

【００６６】次に、図８の冷房処理と同様に、規定値Ｂ
１（Ｂ１＝９（Ａ））以上かの判断処理を行い（Ｓ３３
０）、規定値Ｂ１以上であると判断した場合には、次に
インバータ周波数低減処理を行い（Ｓ３４０）、この周
波数低減状態で一定時間待機する（Ｓ３５０）。

【００６７】Ｓ３３０にて電流値が規定値Ｂ１未満にな
ったと判断された場合には、次にフィン温度が規定値
（ここでは５℃）以下かを判断し（Ｓ３６０）、フィン
温度が規定値Ｂ１としての５℃以下であると判断した場
合には、次にインバータ周波数低減処理を行って（Ｓ３
７０）、この周波数低減状態で一定時間待機する（Ｓ３
８０）。これにより、冷房用熱交換器１８の熱交換の状
態が過大な状態が改善されるとともに、電源４２よりの
消費電力が間接的に低減される。

【００６８】Ｓ３６０でフィン温度が規定値Ｂ１である
５℃を越えていると判断した場合には、次に現時点での
周波数に固定する処理を行って（Ｓ３９０）、節電スイ
ッチＯＮかの判断を行う（Ｓ４００）。節電スイッチＯ
Ｎであれば、Ｓ３３０からの節電制御を繰り返し、節電
スイッチがＯＦＦであれば、本ルーチンを一旦終了す
る。

【００６９】以上に説明した除湿運転制御により、除湿
性能を大幅に低下することなく電源４２の消費電力を可
能な限り低減することができる。次に、図８〜図１０に
示した冷房運転制御、暖房運転制御、および除湿運転制
御の節電制御に替えて、又は節電制御に加えて実行する
節電制御の例を説明する。

【００７０】図１３は、高圧圧力に応じてインバータ周
波数を低減する制御の制御特性を示す。図１３の制御特
性グラフでは、節電ＯＮと、節電ＯＦＦとの制御特性が
示され、縦軸にインバータ制御の状態を示し、横軸に高
圧圧力（Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ ）を示す。

【００７１】実施例のＳ１２０、Ｓ２３０、又はＳ３３
０において、電流検出器３３で検出した電流が規定値Ｂ
１以上か否かによって、インバータ周波数を低減するか
否かを判断するのに替えて、高圧圧力を検出して、図１
３に示すように高圧圧力に応じてインバータ周波数を低
下する制御を行う構成としても良い。

【００７２】これは、高圧圧力と、冷媒圧縮機１６に内
蔵された圧縮機モータ１６ａの消費電流がほぼ比例する
特性があることを利用したもので、これにより、電源４
２よりの消費電力を抑えることができる。節電ＯＮの節
電制御では、高圧圧力が１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ にまで上
昇するとインバータ周波数が特性線ＴＰＡに示すように
周波数低減される。周波数が低減されたことで、高圧圧
力が１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ から減少して１６Ｋｇｆ／ｃ
ｍ ²Ｇ になると特性線ＴＰＢに示すようにインバータ周
波数が現状周波数に維持される。節電ＯＮの場合には、
高圧圧力が１８Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ ないし１６Ｋｇｆ／ｃ
ｍ²Ｇ の範囲に入るように制御される。

【００７３】節電ＯＦＦの場合には、図１３に示すよう
に、高圧圧力が２６Ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ ないし２４Ｋｇｆ
／ｃｍ²Ｇ の範囲に入るように制御される。図１４は、
外気温度に応じてインバータ周波数の上限を規定する制
御の制御特性を示す。

【００７４】図１４の制御特性グラフでは、節電ＯＮに
おける暖房時と冷房時との制御特性と、節電ＯＦＦの制
御特性とが示され、縦軸にインバータ上限周波数（Ｈ
ｚ）の状態を示し、横軸に外気温度（℃）を示す。図８
〜図１０のフローチャートでは、冷えすぎの状態、つま
り冷房用熱交換器１８による熱交換の状態が過大な状態
をフィン温度で検出して、冷房能力を低減させ、暖まり
すぎの状態、つまり暖房用熱交換器１９による熱交換の
状態が過大な状態を高圧圧力で検出して、暖房能力を低
減する構成であったが、これに替えて図１４に示すよう
に外気温度の値によって、インバータ周波数の上昇周波
数の上限周波数を規定する構成としても良い。

【００７５】節電ＯＮの冷房時制御では、温度ＴＲ３以
上（ここでは２７（℃）以上）では、インバータ上限周
波数を最大値である１１０（Ｈｚ）に規定し、ＴＲ２
（ここでは２０（℃））ないしＴＲ３の間では、８０
（Ｈｚ）に規定し、ＴＲ１（ここでは１２（℃）ないし
ＴＲ２の間では、６０（Ｈｚ）に規定し、ＴＲ１未満で
は、２０（Ｈｚ）に規定する。

【００７６】節電ＯＮの暖房制御では、温度ＴＷ３以上
（ここでは２４（℃）以上）では、インバータ上限周波
数を２０（Ｈｚ）に規定し、ＴＷ２（ここでは１５
（℃））ないしＴＷ３の間では、６０（Ｈｚ）に規定
し、ＴＷ１（ここでは７（℃）ないしＴＷ２の間では、
８０（Ｈｚ）に規定し、ＴＷ１未満では、１１０（Ｈ
ｚ）に規定する。

【００７７】節電ＯＦＦの場合には、インバータ上限周
波数を最大値である１１０（Ｈｚ）に規定する。上記実
施例では、節電スイッチ１０２を設け、ユーザが節電運
転を任意に選択する構成であるが、これに替えて、ある
いはこれに加えて、次に示すように節電制御の実行を電
源４２の残存量に基づいて判断し、節電制御を開始する
ものとしても良い。

【００７８】電源４２の電圧を検知する検知手段を設
け、この検知手段からの信号をコントロールユニット３
１に取り込んで、電源４２の電圧が所定値以下になった
場合に、節電制御を実行するように制御する。この様に
自動的に節電制御に入るようにすることで、車両の走行
距離の向上を図ることができる。

【００７９】更に、節電制御に入る電源４２の電圧よ
り、更に電圧が低下した場合に、エアコン自身を停止さ
せるようにしても良い。これにより、より走行距離を長
くすることができる。又、電源４２の電圧による判断に
替えて、又は加えて、次に示すように、ユーザの希望す
る走行距離を達成するように、自動的に節電制御を実行
するようにしても良い。ユーザが希望する走行距離を入
力するための入力手段に接続されたマイクロコンピュー
タを配設し、このマイクロコンピュータに走行用モータ
の消費電力信号、バッテリ残存容量信号、走行距離信
号、またはエアコン消費電力信号などの消費電力状態、
残存電力状態、走行距離状態を示す信号を入力して、総
合的に演算し、ユーザが希望する走行距離を達成できる
よう自動的に節電制御に入ったり、エアコンを停止す
る。以上に説明した自動車用空気調和装置１は、冷房運
転、暖房運転、又は除湿運転時において、節電スイッチ
１０２をＯＮにした場合に、冷媒圧縮機１６の消費電力
を規定値Ｂ１（Ｂ１＝９（Ａ））未満にして電源４２の
消費電力を低減するとともに、外気の導入量と内気の導
入量との比率を内気が増加する方向に変更して、空調負
荷を低減する。

【００８０】また、冷房の場合には、冷房用熱交換器１
８のフィン温度に基づいて、インバータの周波数を低減
するか否かの判断を行うための規定値を、節電スイッチ
１０２のオン時に高い温度に変更して、冷媒による熱交
換の状態が過大、即ち冷えすぎになることを防止する。

【００８１】暖房の場合には、高圧側の圧力に基づい
て、室外機ＦＡＮの作動状態を低減するか否かの判断を
行うための規定値を、節電スイッチ１０２のオン時に低
い圧力に変更して、冷媒による熱交換の状態が過大、即
ち暖まりすぎになることを防止する。また、補助ヒータ
をＯＦＦにして、電力消費量を直接低下させる。

【００８２】除湿の場合には、補助ヒータのＯＦＦによ
る消費電力の低減と、冷房用熱交換器１８のフィン温度
に基づいてインバータの周波数を低減することによる冷
えすぎの防止により消費電力の無駄の排除とを行なう。
これらによって、走行距離を可能な限り伸ばすことがで
きるとともに、室内の快適性を良好な状態に保持するこ
とができ、車両の走行性能の向上と、室内の快適性の向
上とを揃って達成することができるという極めて優れた
効果を奏する。

【００８３】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な態
様の実施が可能である。

【００８４】

【発明の効果】第１発明の自動車用空気調和装置は、節
電状態の場合には、電力制限手段によって、消費電力が
低減されるとともに、この電力を低減している状態で、
熱交換の状態が過大になると、更に消費電力が低減され
る。したがって、消費電力量を低減して、バッテリの電
力を走行用に多く割り当てることができるとともに、熱
交換が過大な状態を改善して、バッテリの電力を空調用
に有効に活用することができる。この結果、空調による
快適性を保持したままで、バッテリの電力を走行用に多
く割り当てることができ、快適性の向上と、車両の走行
距離の長さの向上とを揃って達成することができるとい
う極めて優れた効果を奏する。

【００８５】第２発明の自動車用空気調和装置は、節電
状態の場合には、電力制限手段によって、消費電力が低
減されるとともに、室内空気の還流量の増大によって、
空調負荷が減少され、室温を所望の温度に維持すること
に要する電力を少なくしたり、または、少ない電力で室
温を所望の温度により近い値にすることができる。

【００８６】したがって、消費電力を低減して、走行用
の電力を多くできるとともに、少ない電力消費量で室内
の空調制御をより所望の状態に近くすることができる。
この結果、空調による快適性を保持したままで、バッテ
リの電力を走行用に多く割り当てることができ、快適性
の向上と、車両の走行距離の長さの向上とを揃って達成
することができるという極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の自動車用空気調和装置の構成を例示
する基本構成図である。

【図２】第２発明の自動車用空気調和装置の構成を例示
する基本構成図である。

【図３】実施例の自動車用空気調和装置１の冷凍サイク
ル図である。

【図４】実施例の自動車用空気調和装置１の全体模式図
である。

【図５】実施例のエアコンの各機器の自動車への取り付
け状態を示す斜視図である。

【図６】コントロールパネルを示す正面図である。

【図７】コントロールユニットの周囲のブロック図であ
る。

【図８】冷房運転制御処理ルーチンのフローチャートで
ある。

【図９】暖房運転制御処理ルーチンのフローチャートで
ある。

【図１０】除湿運転制御処理ルーチンのフローチャート
である。

【図１１】フィン温度による制御特性のグラフである。

【図１２】高圧圧力による制御特性のグラフである。

【図１３】節電ＯＮ／ＯＦＦによる制御特性のグラフで
ある。

【図１４】インバータの上限周波数の制御特性のグラフ
である。

【符号の説明】

１…自動車用空気調和装置、３…室内送風機、４…ヒー
トポンプ式冷凍サイクル、 ５…エアコン制御装置、１
５…内外気切換ダンパ、１６…冷媒圧縮機、１６ａ…圧
縮機モータ、１７…室外熱交換器、１８…冷房用熱交換
器、１９…暖房用熱交換器、２９…エアコン操作パネ
ル、３１…コントロールユニット、３２インバータ、１
０２…節電スイッチ

フロントページの続き (72)発明者 原田 秀雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 太田 秀夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気と冷媒との熱交換を行って自動車室
   内へ供給する熱交換器と、バッテリにより駆動されて前
   記熱交換器に前記冷媒を供給する電動圧縮機とを備えた
   自動車用空気調和装置において、 前記バッテリの電力消費量を節電する節電状態を検出す
   る節電状態検出手段と、 前記節電状態の場合に、前記バッテリから前記電動圧縮
   機に供給される電力を所定値以下に制限する電力制限手
   段と、 前記冷媒の状態から前記熱交換器による熱交換の状態が
   過大である熱交換過大状態を検出する熱交換過大状態検
   出手段と、 前記節電状態で、しかも熱交換過大状態の場合には、前
   記電動圧縮機の電力消費量を更に低減させる電力消費量
   低減手段とを備えたことを特徴とする自動車用空気調和
   装置。
2. 【請求項２】 自動車室内外の空気と冷媒との熱交換を
   行って自動車室内へ供給する熱交換器と、バッテリによ
   り駆動されて前記熱交換器に前記冷媒を供給する電動圧
   縮機とを備えた自動車用空気調和装置において、 前記バッテリの電力消費量を節電する節電状態を検出す
   る節電状態検出手段と、 前記節電状態の場合に、前記バッテリから前記電動圧縮
   機に供給される電力を所定値以下に制限する電力制限手
   段と、 前記節電状態の場合に、前記熱交換器に供給される空気
   の内、室内空気の比率を増大する内気増大手段とを備え
   たことを特徴とする自動車用空気調和装置。