| 【発明の名称】 |
車両用空調装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】松岡 孝佳
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】コンプレッサの回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせにくくする。
【解決手段】制御装置４３は、車速センサ、エアコンスイッチ、圧力センサ２０５、水温センサ２０４からの信号に応じてモータファン２０７の作動を制御するとともに、目標吹出温度と吹出温度の差、外気温または車速の変化率、モータファン２０７の作動に応じてコンプレッサ３１の回転数を制御する。このときモータファン回転数変化にコンプレッサ回転数変化を同期させるので、コンプレッサ３１の回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせにくくすることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転数が変更可能なコンプレッサと、このコンプレッサから圧送される冷媒と外気とを熱交換するコンデンサと、前記コンデンサに外気を送風するモータファンと、冷媒の過熱度に影響を及ぼす車両周囲の環境変化に応じて前記モータファンの回転数を変更するモータファン制御手段と、前記モータファンの回転数変更タイミングに前記コンプレッサの回転数変更タイミングが同期するように、前記コンプレッサを制御するコンプレッサ回転数変更手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】 請求項１に記載の車両用空調装置において、前記コンプレッサ回転数変更手段は、前記モータファンの回転数変化量が大きいほど前記コンプレッサの回転数変化量が大きくなるように前記コンプレッサを制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】 請求項１または２に記載の車両用空調装置において、前記コンプレッサ回転数変更手段は、前記モータファンの回転数変化速度が大きいほど前記コンプレッサの回転数変化速度が大きくなるように前記コンプレッサを制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の車両用空調装置において、前記コンプレッサ回転数変更手段は、外気温または車速の少なくとも一方の変化速度が大きいほど前記コンプレッサの回転数が大きくなるように前記コンプレッサを制御することを特徴とする車両用空調装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転数が変更可能なコンプレッサを有する車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の車両用空調装置は、例えば特開平７−２８５３２４号公報に開示されている。この公報記載の装置では、運転モードの切換操作や設定温度の変更操作等がなされると、コンプレッサ回転数を通常よりも急速に変化させ、乗員の操作によりコンプレッサ回転数が変化したことを乗員に認識させるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンとモータを備えたハイブリッド車において、燃費の向上を目的とした場合、コンプレッサをエンジンで駆動せずにモータで駆動することが好ましい。また、電気自動車では、コンプレッサはもちろんモータで駆動される。このようにモータ駆動されるコンプレッサの回転数を変更すると、それに伴って車両騒音や振動が変化し、乗員に煩わしさを与えるおそれがあった。
【０００４】本発明の目的は、コンプレッサの回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせにくくし、乗員に与える煩わしを低減することができる車両用空調装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による車両用空調装置は、回転数が変更可能なコンプレッサと、このコンプレッサから圧送される冷媒と外気とを熱交換するコンデンサと、コンデンサに外気を送風するモータファンと、冷媒の過熱度に影響を及ぼす車両周囲の環境変化に応じて前記モータファンの回転数を変更するモータファン制御手段と、モータファンの回転数変更タイミングにコンプレッサの回転数変更タイミングが同期するように、コンプレッサを制御するコンプレッサ回転数変更手段とを備えることにより上述した目的を達成する。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、モータファンの回転数変更タイミングにコンプレッサの回転数変更タイミングが同期するようにコンプレッサを制御するので、コンプレッサの回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせにくくし、乗員に与える煩わしを低減することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の概略構成を示す図である。エンジン２０１にはコンプレッサ３１が取り付けられている。コンプレッサ３１は図示しない電動モータにより駆動され、このモータ駆動速度に応じてコンプレッサ回転数が変化する。また、エンジン２０１にはモータジェネレータ２０５が設けられ、モータジェネレータ２０５で発電された電力はバッテリコントローラ２０６を介してバッテリ３７に蓄電される。モータジェネレータ２０５からの電力、またはバッテリ３７からの電力の少なくとも一方は、コンプレッサ用インバータ３５を介してコンプレッサ駆動用電動モータに供給され、この電力により電動モータが駆動する。
【０００８】コンプレッサ３１、コンデンサ３２、膨張弁３３、エバポレータ３４は周知の冷凍サイクルを形成する。すなわち、コンプレッサ３１で圧縮された冷媒は、コンデンサ３２で外気と熱交換されて放熱された後、膨張弁３３で膨張される。そして、エバポレータ３４でダクト３９内の空気と熱交換されて吸熱され、コンプレッサ３１に戻る。コンデンサ３２は車室外のエンジンルームに設けられ、モータファン２０７の駆動によってコンデンサ３２に冷却風が送風される。エンジン２０１で加熱されたエンジン冷却水は配管２０３を介してヒータコア２０２に導かれる。なお、図示は省略するがエンジン２０１にはラジエータが接続され、このラジエータでエンジン冷却水が放熱する。エバポレータ３４とヒータコア２０２は空調ダクト内に配置される。モータファン２０７は電動ファンであり、その回転数は後述するようにＬｏ、Ｈｉの２段階に制御される。
【０００９】空調ダクト３９の入口にはブロアファン３８が設けられている。ブロアファン３８はブロアモータ４４により駆動される。ブロアファン３８が駆動すると、内外気切換ドア４２を介してダクト３９内に内気または外気が吸い込まれ、エバポレータ３４を通過して冷却される。この冷却空気は、エアミックスドア４５の開度に応じてヒータコア２０２を通過またはバイパスする。ヒータコア２０２を通過して加熱された空気とヒータコア２０２をバイパスした空気は、エアミックスチャンバ４６で混合された後、ベント吹出口５１（５１ａ〜５１ｄ）、フット吹出口５２、デフロスタ吹出口５３などから車室内に向かって吹き出される。各吹出口５１〜５３に設けられたドア５４〜５６は空調モードに応じてそれぞれ開閉する。
【００１０】車室内の空調設定パネル７９には、乗員の操作によって車室内の目標温度Ｔptcを設定する室温設定器６４と、空調モードを設定するモードスイッチ６５と、ブロアファン３８の駆動速度を設定するファンスイッチ６６と、エアコンのオンオフを指令するエアコンスイッチなどが設けられ、これらからの信号は制御装置４３に入力される。さらに制御装置４３には、日射量Ｑsunを検出する日射量センサ６１、外気温Ｔambを検出する外気温センサ６２、車室内温度Ｔinを検出する室温センサ６３、エバポレータ直後の空気温度Ｔoutを検出する空気温センサ６７、エンジン冷却水温Ｔwを検出する水温センサ２０４、コンデンサ３２を通過した冷媒圧力Ｐdを検出する圧力センサ２０８、車速を検出する車速センサ（不図示）からの信号がそれぞれ入力される。また、制御装置４３にはインバータ３５を介してコンプレッサ３１の回転数Ｎcや電流値、エラーの有無等の情報が入力される。
【００１１】制御装置４３はこれらからの入力信号に基づいて所定の処理を実行する。これによりコンプレッサ３１、モータファン２０７、ブロアファン３８、内外気切換ドア４２、エアミックスドア４５、および各吹出口のドア５４〜５６の駆動をそれぞれ制御する。
【００１２】具体的には、検出された日射量Ｑsun、外気温Ｔamb、車室内温度Ｔin、設定温度Ｔptc、空気温度Ｔoutなどから目標エアミックスドア開度Ｘmを演算する。制御装置４３には目標エアミックスドア開度Ｘmに対するファン風量、吸込口、吹出口の各特性が予め設定されており、この特性によりブロアファン３８、内外気切換ドア４２、エアミックスドア４５、吹出口ドア５４〜５６の駆動をそれぞれ制御する。これにより車内温度Ｔinが設定温度Ｔptcに制御される。
【００１３】また、制御装置４３は、エアコンスイッチからの信号と検出されたエンジン冷却水温Ｔw、車速、冷媒圧力Ｐdに応じてモータファン２０７の作動を制御する。車速、エアコンスイッチ、冷媒圧力Ｐdとモータファン２０７の作動との関係は、例えば図３に示すようになる。すなわち、低速走行時（０〜５０km/h）は冷媒圧力が所定値1.96MPa以上でモータファン２０７はＨi、所定値1.96MPa未満でＬｏで作動する。中速走行時（５０〜８０km/h）は冷媒圧力が所定値1.96MPa以上でＨｉ、所定値1.68MPa以上所定値1.96MPa未満でＬoで作動し、所定値未満でOFFとなる。高速走行時（８０km/h〜）は冷媒圧力が所定値1.96MPa以上でＨｉで作動し、所定置1.96MPa未満でOFFとなる。このようなモータファン２０７の駆動により冷媒の過熱度、エンジン冷却水温が適正に制御される。
【００１４】インバータ３５には制御装置４３からの制御信号が出力される。この制御信号によってコンプレッサ３１の回転数Ｎcが後述するように例えば３段階（α１,α２,α３）に制御される。
【００１５】バッテリコントローラ２０６には、電力残量を検出する電力残量センサ（不図示）やバッテリ温度を検出するバッテリ温度センサ６９からの信号が入力される。バッテリコントローラ２０６は、これらの入力信号に基づいた制御信号を出力し、バッテリＳＯＰやバッテリの温度を所定の状態に制御する。
【００１６】図２は、制御装置４３で実行される処理の一例、とくにコンプレッサ回転数制御に係わる処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で外気温Ｔamb、室温Ｔin、日射量Ｑsun、車速の検出値をそれぞれ読み込むとともに、設定器６４で設定された設定温度Ｔptcを読み込み、車両環境状態を検出する。次いで、ステップＳ２でこれらの検出情報を用い、周知の演算式によって目標吹出温度Ｔoを演算する。次のステップＳ３では、空気温センサ６７により検出されたエバポレータ直後の空気温度Ｔoutを読み込む。ステップＳ４では、モータファン２０７の作動レベル、すなわちモータファン２０７の作動状態がＯＦＦ、Ｌｏ、Ｈｉのいずれかを検出する。この場合、モータファン２０７は車速、エアコンスイッチ、冷媒圧力Ｐdをパラメータとして図３に示すように制御される。したがって、車速、エアコンスイッチ、冷媒圧力の検出によりモータファン２０７の作動状態を検出することができる。
【００１７】次いで、ステップＳ５で目標吹出温度Ｔoと吹出温度Ｔoutの絶対偏差を演算し、この偏差｜Ｔo-Ｔout｜が予め定めた所定値ΔＴより小さいか否かを判定する。ここで、所定値ΔＴは、吹出温度Ｔoutが目標通りに制御されているか否かを判定するための基準値であり、偏差｜Ｔo-Ｔout｜が所定置ΔＴより大きいとステップＳ６に進む。ステップＳ６では外気温Ｔambまたは車速の変化率（変化速度）が所定値以上か否かを判定する。この処理は、エアコンサイクルに影響を与える環境変化の大きさを判定するものである。外気温Ｔambや車速の変化率が所定値未満では環境変化が遅いと判定してステップＳ７に進む。ステップＳ７ではコンプレッサ回転数Ｎcをα１に設定する。
【００１８】一方、ステップＳ５で偏差｜Ｔo-Ｔout｜が所定値ΔＴ以下と判定され、またはステップＳ６で変化率が所定値以上と判定されるとステップＳ８に進む。ステップＳ８ではモータファン２０７がオフか否かを判定し、肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとステップＳ９に進む。ステップＳ９ではモータファン２０７がＬｏか否かを判定し、肯定されるとステップＳ１０に進んでコンプレッサ回転数Ｎcをα１より大きな値α２に設定する。ステップＳ９が否定されるとステップＳ１１に進み、コンプレッサ回転数Ｎcをα２より大きな値α3に設定する。
【００１９】本実施の形態に係わる車両用空調装置の動作をより具体的に説明する。図４は、ハイブリッド車における車速、エンジン作動、モータファン作動、コンプレッサ回転数の一特性を示すタイムチャートである。スタート時はＰd＜１．６８MPaとする。このとき、モータファン２０７はＬｏで作動し（図３）、コンプレッサ回転数はα２となる（ステップＳ１０）。すなわち、車両停止または低速走行時は十分な走行風が得られないため、モータファン２０７が作動してコンデンサ３２に冷却風を送風する。なお、空気温度が上昇して冷媒圧力が１．９６≦Ｐdになると、モータファン２０７はＨｉで作動し（図３）、コンプレッサ回転数はα3となる（ステップＳ１１）。
【００２０】車速を０から徐々に増速させると、車速が所定速度（例えば４０km/h）以下ではエンジンはオフであり、車両は走行モータの駆動によって走行する。車速が所定速度（４０km/h）に達するとエンジン２０１が作動開始（オン）する。車速が所定速度（５０km/h）以上ではコンデンサ３２に十分な走行風が導かれるためモータファン２０７はオフし、それに伴いコンプレッサ回転数はα１に変更される（ステップＳ７）。
【００２１】車速８０km/hから減速を開始するとエンジン２０１が作動停止する。そして、車速が５０km/h以下になるとモータファン２０７がＬｏで作動し、それに伴いコンプレッサ回転数がα２に変更される（ステップＳ）。次いで、走行を停止し、車両アイドル状態になると、コンデンサ３２を通過する空気温度が上昇し、冷媒圧力Ｐdが上昇する。冷媒圧力がＰｄ≧１．９６MPaになると、モータファンがＨｉ回転で作動し、それに伴いコンプレッサ回転数はα３に変更される（ステップＳ１１）。
【００２２】このように本実施の形態では、モータファン２０７の回転数変更に伴いコンプレッサ３１の回転数を変更するようにした。すなわち、モータファン２０７の回転数変更タイミングにコンプレッサ３１の回転数変更タイミングを同期させるので、モータファン２０７の騒音変化にコンプレッサ３１の騒音変化が打ち消され、コンプレッサ単独の騒音発生が抑制される。これにより、コンプレッサ３１の回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせにくくし、乗員に与える煩わしさを低減することができる。
【００２３】この場合、モータファン回転数の上昇は冷媒の熱交換を促進し、コンプレッサ回転数の上昇は冷媒流量を増加する。したがって、モータファン回転数とコンプレッサ回転数の両方を同時に変更することでエアコンサイクルの冷房能力が大きく増加する。そして、本実施の形態では、モータ回転数がＯＦＦからＨｉになるときのコンプレッサ回転数変化量（α３−α１）をモータ回転数がオフからＬｏまたはＬｏからＨｉになるときのコンプレッサ回転数変化量（α２−α１,α３−α２）よりも大きくした。すなわち、モータファン２０７の回転数変化量が大きいほどコンプレッサ３１の回転数変化量が大きくなるようにした。これにより外気温や車速の急激な変化によりモータファン回転数が大きく変化した場合の車内騒音変化を気付かせにくくすることができるとともに、エアコンサイクルを迅速に環境変化に対応させることができる。
【００２４】なお、モータファン回転数をステップ状に変更しているが、モータファン回転数をなだらかに変更し、それに同期してコンプレッサ回転数をなだらかに変更するようにしてもよい。これにより乗員に与える煩わしさを一層低減することができる。また、モータファン回転数の変化速度の大きさにコンプレッサ回転数の変化速度を比例させれば煩わしさをより一層低減することができる。
【００２５】コンプレッサ３１の回転数変化速度、すなわちコンプレッサ回転数がα１からα２、α２からα３に至るときの回転数変化率を車速や外気温等の環境変化に応じて変更するようにしてもよい。この場合、外気温または車速の少なくとも一方の変化速度が大きいほどコンプレッサ回転数変化速度を大きくすればよい。例えば外気温と車速の変化率が所定値未満であれば、環境変化が小さくコンプレッサ回転数を大きく変更する必要がないため、コンプレッサ回転数変化速度を小さな値に設定する。また、外気温と車速の変化率が所定値以上のときはコンプレッサ回転数を大きく変更する必要があるため、コンプレッサ回転数変化速度をなるべく大きな値に設定する。これにより急激な環境変化に応答性よく対応することができる。
【００２６】外気温と車速の変化率だけでなく、モータファン２０７の回転数に応じてコンプレッサ２０７の回転数変化速度を設定するようにしてもよい。この場合、モータファン２０７がオフからＬｏになるときのコンプレッサ回転数変化速度をＬｏからＨｉになるときの回転数変化速度よりも大きく設定すればよい。
【００２７】なお、上記実施の形態ではモータファン２０７の回転数を変更してモータファン２０７の作動をＬｏ,Ｈｉの２段階に切換可能としたが、２基のモータファンを併設し、その一方または両方をオンオフすることでモータファンの作動を切り換えるようにしてもよい。モータファン２０７の回転数変更タイミングにコンプレッサ３１の回転数変更タイミングが同期するのであれば、モータファン２０７をＬｏ,Ｈｉだけでなくもっと細かく切り換えるようにしてもよい。
【００２８】以上では、モータファン制御手段として、水温センサ２０４、圧力センサ２０８、車速センサ、エアコンスイッチからの信号を制御装置４３に取り込んでモータファン２０７の回転を制御するようにしたが、他の信号を取り込んでモータファン２０７の回転を制御するようにしてもよい。コンプレッサ回転数変更手段として、制御装置４３からの信号により電動モータの駆動を制御してコンプレッサ３１の回転数を制御するようにしたが、油圧駆動によりコンプレッサの回転数を制御するようにしてもよい。
【００２９】以上のように構成した本実施の形態によれば以下のような効果を奏することができる。
（１）モータファン２０７の回転数変更タイミングにコンプレッサ３１の回転数変更タイミングを同期させるようにしたので、モータファン２０７の騒音変化にコンプレッサ３１の騒音変化が打ち消され、コンプレッサ３１の回転数変更に伴う車内の騒音変化を乗員に気付かせにくくすることができる。
（２）モータファン２０７の回転数変化量が大きいほどコンプレッサ３１の回転数変化量が大きくなるようにしたので、モータファン２０７の回転数変化にコンプレッサ３１の回転数変化が良好に対応する。その結果、コンプレッサ回転数変化量が大きい場合であっても、コンプレッサの回転数変更に伴う騒音変化を乗員に気付かせにくくすることができる。
（３）モータファン２０７の回転数変化速度が大きいほどコンプレッサ３１の回転数変化速度が大きくなるようにすれば、騒音変化を一層気付かせにくくすることができる。
（４）外気温や車速の変化速度が大きいほどコンプレッサ回転数を大きく変更すれば、急激な環境変化に応答性よく対応することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地
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| 【出願日】 |
平成１４年５月２７日（２００２．５．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８４４１２
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 冬紀
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| 【公開番号】 |
特開２００３−３４１３３５（Ｐ２００３−３４１３３５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１２月３日（２００３．１２．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−１５２４０１（Ｐ２００２−１５２４０１） |
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