JPH07186706A - 電気自動車用空調装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンプレッサの再起動時にエバポレータの熱
負荷に応じたコンプレッサ制御を行う。 【構成】 コンプレッサ回転数補正手段によって、コン
プレッサの再起動時において、送風機の風量に基づいて
コンプレッサの回転数を減じる補正を行うために、エバ
ポレータを通過する空気の熱負荷に応じてエバポレータ
の冷却度を制御することができ、エバ後温度が急激に凍
結温度以下に下降することを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷媒流路を切り換え
ることにより、冷房サイクルと暖房サイクルを構成する
ことのできる冷暖房サイクルを有する電気自動車用空調
装置の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車用の空気調和装置としては、
例えば特開昭５９─４９４３９号公報や実公昭６２─１
８４８４号公報等に示されるヒートポンプ式の空気調和
装置を利用することが考えられるが、近年においては、
空調ダクトのクーリングユニットの下流にサブコンデン
サを設け、メインコンデンサの流入側に設けられた三方
弁の切り換えによって、コンプレッサから流出した冷媒
を、冷房運転時にはメインコンデンサ、サブコンデン
サ、クーリングユニット、コンプレッサの順で循環さ
せ、暖房運転時にはメインコンデンサをバイパスさせ
て、サブコンデンサ、クーリングユニット、コンプレッ
サの順で循環させるようにしたシステムが考えられてい
る。

【０００３】したがって、このシステムにおいて冷房運
転時には、コンプレッサから吐出された冷媒は、メイン
コンデンサを通過し、ここで外気に放熱して液化する。
このために、サブコンデンサを通過する冷媒は低温にな
っており、サブコンデンサによる加熱量は少なくなって
いる。また、空調ダクト内を通過する空気への影響を少
なくするために、ミックスドアはサブコンデンサ前面を
全閉しており、エバポレータで冷却された空気が直接車
室内に吹き出すようになっている。

【０００４】一方、暖房運転時には、コンプレッサから
吐出された冷媒は、メインコンデンサをバイパスしてサ
ブコンデンサに供給され、ここで通過する空気に放熱す
る。この空気はエバポレータを通過する時に吸熱されて
低温になっているが、サブコンデンサによる加熱の方が
エバポレータによる吸熱よりもコンプレッサの仕事分多
いため、全体として空調ダクト内の空気は加熱されるよ
うになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成の電気自動
車用空調装置においては、エバポレータの温度若しくは
エバポレータ後流側近傍の温度（エバ後温度）の温度を
検出し、この温度に応じてコンプレッサの制御を行って
いた。

【０００６】また、乗員の要求（操作パネルのスイッチ
のオンオフ）や前記エバ後温度がエバポレータの凍結温
度以下となってコンプレッサが停止した場合、すぐにコ
ンプレッサを再起動させると、冷暖房サイクル内の高圧
側と低圧側の圧力差が大きいため、コンプレッサを駆動
する電動機のトルクが高くなり、電動機での電力の消費
が大きくなるという不具合が生じる。この不具合を解消
するために、従来の電気自動車用空調装置においては、
コンプレッサ停止後、冷暖房サイクル内の冷媒が落ち着
くまで（高低圧がバランスするまで）コンプレッサを強
制的に停止させ、高低圧がバランスした段階で再起動さ
せるという制御を実行していた。

【０００７】しかし、コンプレッサの再起動時におい
て、従来の運転パターンでは、コンプレッサの停止が所
定時間継続するために、エバ後温度がある程度上昇する
こととなり、このエバ後温度によってコンプレッサは高
回転で始動することとなる。これによって、エバポレー
タを通過する空気の熱負荷が小さい場合（送風量が小さ
い場合）には、エバ後温度が急激に下降（オーバーシュ
ート）して一気に凍結温度に達するために、コンプレッ
サの再起動後すぐにコンプレッサが停止してしまうこと
となる。

【０００８】このために、この発明は、コンプレッサの
再起動時にエバポレータの熱負荷に応じたコンプレッサ
制御を行うことのできる電気自動車用空調装置の制御装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明は、
空調ダクト内に送風機と熱交換器を有し、少なくともこ
の熱交換器、コンプレッサ、室外用熱交換器、膨張弁を
含む冷媒流路を切り換えて、冷房サイクルと暖房サイク
ルを構成する電気自動車用空調装置において、前記コン
プレッサの再起動時に、前記送風機の風量に基づいて前
記コンプレッサの回転数を減じる補正をするコンプレッ
サ回転数補正手段を設けたことにある。

【００１０】

【作用】したがって、この発明においては、コンプレッ
サ回転数補正手段によって、コンプレッサの再起動時に
おいて、送風機の風量に基づいてコンプレッサの回転数
を減じる補正をするために、エバポレータを通過する空
気の熱負荷に応じてエバポレータの冷却度を減じる制御
を行うことができ、エバ後温度が急激に凍結温度以下に
下降することを防止でき、上記課題を達成することがで
きるものである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。

【００１２】図１において示されるこの発明に係る電気
自動車用空調装置１は、空調ダクト２の最上流側にはイ
ンテーク装置３が設けられ、内気入口４と外気入口５と
の開口割合がアクチュエータ１６によって駆動されるイ
ンテークドア６によって調整されるようになっている。

【００１３】このインテーク装置３を介して送風機（フ
ァン）７の回転により吸引された空気は、エバポレータ
８およびサブコンデンサ９に送られ、ここで熱交換され
るようになっている。サブコンデンサ９は、エバポレー
タ８よりも下流側に配置され、そこを通過する空気とバ
イパスする空気との割合を、ミックスドア１０の開度を
アクチュエータ１７で調節することによって可変できる
ようになっている。

【００１４】尚、ミックスドア１０は、開度０％で破線
で示すα位置にあり、サブコンデンサ９の通風量が最小
となり、開度１００％で実線で示すβ位置にあり、サブ
コンデンサ９の通風量が最大となる。

【００１５】そして、空調ダクト２の最下流側は、デフ
ロスト吹出口１１、ベント吹出口１２、およびヒート吹
出口１３に分かれて車室に開口し、その分かれた部分に
モードドア１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられ、このモ
ードドア１５ａ，１５ｂ，１５ｃをアクチュエータ１８
で操作することにより吹出モードがベントモード、バイ
レベルモード、ヒートモードに切り換えられるようにな
っている。

【００１６】前記サブコンデンサ９の流出側は、リキッ
ドタンク２０及び膨張弁２１を介してエバポレータ８の
流入側に接続され、エバポレータ８の流出側は、コンプ
レッサ２２の吸入側に配管接続されている。また、コン
プレッサ２２の吐出側は電磁弁２３を介してメインコン
デンサ２４の流入側に接続され、メインコンデンサ２４
の流出側は、逆止弁２５を介してサブコンデンサ９の流
入側に接続されている。更に、コンプレッサ２２の吐出
側と逆止弁２５の流出側との間には、電磁弁２６にて開
閉され、メインコンデンサ２４をバイパスするバイパス
通路２７が配管接続されている。

【００１７】これによって、電磁弁２３，２６の開閉制
御により、コンプレッサ２２から吐出した冷媒をメイン
コンデンサ２４、逆止弁２５、サブコンデンサ９、リキ
ッドタンク２０、膨張弁２１、エバポレータ８とこの順
で循環する第１経路と、メインコンデンサ２４をバイパ
スしてサブコンデンサ９、リキッドタンク２０、膨張弁
２１、エバポレータ８とこの順で循環する第２経路とが
切り換えれるようになっている。

【００１８】したがって、暖房制御においては、電磁弁
２３を閉、電磁弁２６を開とし、冷媒は前記第２経路を
流れる。これによって、コンプレッサ２２から吐出され
た高圧高温の気体冷媒は、先ずサブコンデンサ９に送ら
れてこのサブコンデンサ９を通過する空気に放熱して液
化し高圧高温の液体冷媒となる。リキッドタンク２０に
て気液分離された液体冷媒は、膨張弁２１を通過して低
温低圧の霧状冷媒となり、エバポレータ８にて通過する
空気から熱を吸収して蒸発し低圧の気体冷媒となってコ
ンプレッサ８に回帰する。この熱交換に際しては、エバ
ポレータ８での吸熱とサブコンデンサ９での放熱のバラ
ンスは、コンプレッサ２２の仕事分放熱が多いため、総
合的に吹出空気温度は上昇するものである。これによっ
て暖房制御が実行される。

【００１９】また、冷房制御においては、電磁弁２３を
開、電磁弁２６を閉とし、冷媒は前記第１通路を流れ
る。これによって、コンプレッサ２２から吐出された高
圧高温の気体冷媒は、メインコンデンサ２４を流れてサ
ブコンデンサ９に至るもので、メインコンデンサ２４に
おいてほとんどの気体冷媒は放熱して液化しているため
に、サブコンデンサ９の温度は前記暖房時に比べて低く
なる。しかし、サブコンデンサ９の温度はエバポレータ
８の温度に比べるとかなり高いために、冷房制御時には
基本的にミックスドア１０を全閉としてサブコンデンサ
９を使用しないようにして、エバポレータ８の吹出温度
をコンプレッサ制御によって制御することで吹出空気温
度を調節する。これによって、エバポレータ８を通過し
て冷却された空気がサブコンデンサ９を迂回するため
に、冷気が車室内に吹き出し、冷房制御が行われる。し
かし、微妙な温度調節が要求される場合、例えば車室内
温度が所定温度に到達した後の温度調節の場合、ミック
スドア１０を開閉することによって吹出温度を繊細に調
整することができる。

【００２０】以上の構成の空調装置１を制御するため
に、コントロールユニット３３が設けられている。この
コントロールユニット３３は、図示しない中央演算処理
装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等
よりなるもので、後述するセンサ２８，２９，３０，４
０の出力信号の他に、空調装置１の運転モードを設定す
ると共に、空調レベルの設定を行う操作パネル３２から
の出力信号が入力され、所定のプログラムにしたがって
各信号を処理し、コンプレッサ２２の駆動用電動機３
４、ファン７のモータ、アクチュエータ１６，１７，１
８に駆動回路３５，３６，３７，３８，３９を介して制
御信号を出力し、コンプレッサ２２の吐出能力、ファン
７の回転速度、ミックスドア１０の開度、吸入モードお
よび吹出モードの切り換えを制御するようになってい
る。尚、２８は車室内の温度を検出する室内温度セン
サ、２９は外気温を検出する外気温センサ、３０はエバ
ポレータ８直後の吹出温度（エバ後温度）を検出するエ
バ温度センサ、４０はサブコンデンサ９の冷媒出口側の
配管に装着され、サブコンデンサ９を通過した冷媒温度
を検出するか、サブコンデンサ９直後の吹出温度を検出
するかのいずれかの温度センサである。

【００２１】以下、前記コントロールユニット３３にお
いて実行される空調制御の内、前述した冷房制御の一部
を示す本発明の実施例に係るフローチャートを図２に示
し、以下このフローチャートにしたがって説明する。

【００２２】ステップ１００から開始するこのフローチ
ャートは、空調制御の根幹をなすメイン制御ルーチンか
らタイマの割り込み若しくはジャンプ命令で定期的に開
始されるもので、ステップ１１０において、自動車用空
調装置１の運転モードが冷房モードか否かの判定を行
う。この判定において、冷房モードである場合には、ス
テップ１２０に進み、このステップ１２０において、エ
バ後温度Ｔ_E が所定値（凍結温度）α以下であるか否か
の判定を行う。尚、前記凍結温度αには、前記温度セン
サ３０とエバポレータ８との距離により、０〜３°Ｃの
値が設定されるものである。

【００２３】このステップ１２０の判定により、エバ後
温度Ｔ_E が凍結温度α以下である場合には、ステップ１
３０から１９０で示されるコンプレッサ停止制御（ＣＯ
ＭＰ停止制御）が実行される。このコンプレッサ停止制
御において、先ずステップ１３０において、コンプレッ
サ停止によるコンプレッサの補正制御を行うためのフラ
ッグＦに１がたてられ、ステップ１３０においてコンプ
レッサ停止（ＣＯＭＰ停止）が設定される。尚、このフ
ラッグＦは、前記ステップ１１０において冷房モードで
ないと判定された場合に進むステップ２４０において０
が設定され、前記コンプレッサの補正制御が解除される
ものである。

【００２４】この後、ステップ１４０において、コンプ
レッサ２２の停止が設定され、ステップ１５０におい
て、コンプレッサ２２が停止した直後であるか否か（CO
MP ON→ OFF）が判定される。この判定において、コン
プレッサ２２が停止直後であると判定された場合には、
ステップ１６０においてタイマＴ_M がスタートし、停止
直後でない場合、つまりコンプレッサの停止状態が継続
している場合には、ステップ１６０を回避してステップ
１７０に進む。

【００２５】ステップ１７０では、前記タイマＴ_M が所
定時間γに到達したか否か（Ｔ_M ＝γ？）の判定が行わ
れ、到達していない場合には、ステップ２５０における
送風機制御を介して、ステップ２６０に進み、前記ステ
ップ１４０で設定されたコンプレッサ２２の停止が駆動
回路３５に出力されてコンプレッサ２２を駆動する電動
機３４を停止させ、ステップ２７０からメイン制御ルー
チンに回帰するものである。尚、ステップ２５０におけ
る送風機制御においては、例えばメイン制御ルーチンで
設定された送風機の風量（ファン速度）が維持されるも
のである。

【００２６】また、ステップ１７０の判定において、タ
イマＴ_M が所定時間γに到達した場合には、ステップ１
８０に進んでコンプレッサ２２の停止制御を終了し、ス
テップ１９０において前記タイマＴ_M をリセットするも
のである。以上のように、エバポレータ８の凍結の恐れ
がある場合に、コンプレッサ２２を停止させる制御が実
行され、その後所定時間経過するまで、コンプレッサ２
２は強制的に停止されることとなる。これによって、冷
暖房サイクル内の高圧と低圧の圧力差は低減され、コン
プレッサ２２の再起動時の回転負荷が低減することとな
り、コンプレッサ２２を駆動する電動機３４の電力消費
を低減することができるものである。

【００２７】この後、エバ後温度Ｔ_E が凍結温度以上に
上昇した場合、ステップ１２０の判定によりステップ２
００に進むこととなる。このステップ２００において
は、前記フラッグＦが１であるか否かの判定（Ｆ＝１
？）を行い、前記ステップ１３０において１が設定され
ている場合、言い換えればコンプレッサ停止によるコン
プレッサの補正制御を行う必要がある場合には、ステッ
プ２１０に進むこととなる。このステップ２１０におい
ては、風量設定信号、例えば操作パネル３２に設けられ
た風量設定スイッチの投入、熱負荷信号として演算され
た総合信号に基づいて設定された信号により、送風機７
の風量（ファン速度）が演算される。また、このファン
速度の演算と同時にコンプレッサ補正量βが演算され、
１速（低速）が設定された場合にはＴ₄ （例えば５°
Ｃ）、２速（中速）が設定された場合にはＴ₃ （例えば
３°Ｃ）、３速（中高速）が設定された場合にはＴ
₂ （例えば２°Ｃ）４速（高速）が設定された場合には
Ｔ₁ （例えば１°Ｃ）という数値が補正量βとして設定
されるものである。

【００２８】これによって、設定された補正量βは、ス
テップ２３０におけるコンプレッサ回転数演算ステップ
において、コンプレッサ回転数を切り換える切替点
Ｋ₁ ，Ｋ₂ ，Ｋ₃ ，Ｋ₄ ，Ｋ₅ に加算され、コンプレッ
サ回転数を低減する方向に補正するものである。具体的
には、図３（ａ）に示す通常のコンプレッサ回転数を演
算する特性線Ｍが、切替点がそれぞれＫ₁ ＋β，Ｋ₂ ＋
β，Ｋ₃ ＋β，Ｋ₄ ＋β，Ｋ₅ ＋βに変更されるため
に、図３（ｂ）で示すＭ’に変更されるものである。こ
れにより、図３（ａ）においては導き出されるエバ後温
度Ｋによるコンプレッサ回転数は、中高速（ＭＨ）若し
くは中速（ＭＩ）であるが、図３（ｂ）において導き出
されるコンプレッサ回転数は中速（ＭＩ）若しくは低速
（ＬＯ）となり、ファン速度により補正されたこととな
る。

【００２９】前記ステップ２１０及びステップ２３０に
おいて設定されたファン速度及びコンプレッサ回転数に
よって、ステップ２５０及びステップ２６０において送
風機７及びコンプレッサ２２が制御され、コンプレッサ
再起動時において、エバポレータ８を通過する空気の熱
負荷（風量に比例する）に対応してコンプレッサ回転数
を低減させることができるために、エバ後温度Ｔ_E の急
激な低下（オーバーシュート）を防止することができる
ために、コンプレッサ再起動後の冷房モードによる稼働
を円滑に実行できるものである。

【００３０】この後、車室内温度等の低下により、冷房
運転が手動若しくは自動により停止し、運転モードが送
風モード等に移行した場合には、ステップ１１０の判定
において（Ｎ）が選択され、ステップ２４０おいてコン
プレッサ回転数補正フラッグＦに０が設定される。これ
によって、ステップ２００の判定において、（Ｎ）が選
択され、ステップ２２０においてコンプレッサ回転数補
正量βに０が設定され、コンプレッサ回転数の補正が解
除されるものである。

【００３１】以上の実施例においては、空調ダクト内に
冷却用熱交換器としてのエバ後温度と、加熱用熱交換器
としてのサブコンデンサを有する電気自動車用空調装置
について説明したが、空調ダクト内に一つの熱交換器を
配する所謂ヒートポンプ方式の空調装置においても、上
記制御を実行することによって同様の効果を上げること
ができるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、コンプレッサの再起動時において、エバポレータを
通過する空気の熱負荷に応じてコンプレッサ回転数を減
じる補正を行うようにしたことによって、熱負荷が小さ
い場合に発生するエバ後温度の急激な低下によるコンプ
レッサの停止を防止できるために、安定した冷房モード
での運転を実施でき、良好な空調フィーリングを得るこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電気自動車用空調装置の
概略構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る制御のフローチャート図
である。

【図３】（ａ）は通常のコンプレッサ回転数の演算を示
した特性図であり、（ｂ）は補正したコンプレッサ回転
数の演算を示した特性図である。

【符号の説明】

１ 電気自動車用空調装置 ２ 空調ダクト ７ 送風機（ファン） ８ エバポレータ ９ サブコンデンサ ２２ コンプレッサ ３０ 温度検出センサ ３４ 電動機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調ダクト内に送風機と熱交換器を有
   し、少なくともこの熱交換器、コンプレッサ、室外用熱
   交換器、膨張弁を含む冷媒流路を切り換えて、冷房サイ
   クルと暖房サイクルを構成する電気自動車用空調装置に
   おいて、 前記コンプレッサの再起動時に、前記送風機の風量に基
   づいて前記コンプレッサの回転数を減じる補正をするコ
   ンプレッサ回転数補正手段を設けたことを特徴とする電
   気自動車用空調装置の制御装置。