JP4064193B2

JP4064193B2 - Hybrid compressor device

Info

Publication number: JP4064193B2
Application number: JP2002274952A
Authority: JP
Inventors: 将史平野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004108326A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両の空調装置等に備えられ、少なくとも内燃機関またはモータの駆動力により駆動可能なコンプレッサを具備するハイブリッドコンプレッサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば内燃機関と電動モータとを駆動源とし、車室内の温度に基づく冷房負荷に応じて吐出容量を変更するハイブリッドコンプレッサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このハイブリッドコンプレッサは、圧縮部の回転軸と内燃機関との間に、圧縮部の回転軸に対する内燃機関の動力の伝達又は遮断を行う電磁クラッチを備え、電動モータの回転軸は圧縮部の回転軸に対して一体的に接続されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５４９５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来技術に係るハイブリッドコンプレッサを搭載した車両においては、内燃機関の停止時であっても電動モータにより圧縮部が駆動され、冷房運転の継続が可能である。
しかしながら、内燃機関と一体に設けられ、内燃機関のウォータジャケット等を具備する冷却系に冷却水を循環させるウォーターポンプは、内燃機関の停止に伴い作動が停止させられる。このため、内燃機関の停止時には、内燃機関の冷却系での循環過程において加熱された冷却水との熱交換によって暖気を生成する暖房運転の継続が困難になるという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃機関の運転状態に関わらず、所望の冷房運転および暖房運転を継続することが可能なハイブリッドコンプレッサ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明のハイブリッドコンプレッサ装置は、少なくとも内燃機関またはモータ（例えば、実施の形態の電動モータ１２）の駆動力により駆動可能なコンプレッサを具備するハイブリッドコンプレッサ装置であって、前記内燃機関と前記コンプレッサとを、接続または分離する第１接続分離手段（例えば、実施の形態の第１クラッチ１６）と、前記モータに直結され、前記内燃機関の冷却系に冷却水を循環させるウォーターポンプ（例えば、実施の形態の第１ウォーターポンプ１４）と、前記モータと前記コンプレッサとを、接続または分離する第２接続分離手段（例えば、実施の形態の第２クラッチ１７）と、前記内燃機関に直結され、前記内燃機関の冷却系に冷却水を循環させる第２ウォーターポンプ（例えば、実施の形態の第２ウォーターポンプ１８）と、前記内燃機関の作動時に、前記内燃機関のエネルギ効率が所定効率以上のときに、前記第１接続分離手段を接続状態に設定し、前記第２接続分離手段を分離状態に設定し、前記内燃機関の駆動力により前記コンプレッサおよび前記第２ウォーターポンプを駆動させる第１駆動手段（例えば、実施の形態のステップＳ０４〜ステップＳ０６）とを備えることを特徴としている。
【０００６】
上記構成のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、内燃機関と共にコンプレッサを駆動可能なモータに対してウォーターポンプが直結されたことにより、内燃機関の作動状態に関わらず、ウォーターポンプはモータにより駆動可能とされ、内燃機関のウォータージャケット等からなる冷却系での循環過程において加熱された冷却水との熱交換によって暖気を生成する暖房運転の継続が可能となる。
【００１２】
上記構成のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、第１駆動手段は、内燃機関のエネルギ効率が所定効率以上のときに、第１接続分離手段を接続状態に設定し、第２接続分離手段を分離状態に設定することで、内燃機関に直結された第２ウォーターポンプと、コンプレッサとを、内燃機関の駆動力により駆動させることができる。これにより、例えばモータによってコンプレッサおよび第１ウォーターポンプを駆動させる場合に比べて、冷房運転および暖房運転時のエネルギ効率を向上させることが可能である。
なお、内燃機関のエネルギ効率は、例えば、所定量の燃料の燃焼により生成可能な熱量と、燃料の燃焼により発生した熱量をトルク（出力）に変換する際の変換効率と、燃料を内燃機関のシリンダ内に噴射する際に要するエネルギとを考慮した効率であって、例えば内燃機関の回転数や空燃比等に対して所定の関係を有するものである。
すなわち、例えば内燃機関の回転数が所定回転数以上か否かを判定したり、例えば空燃比が所定空燃比以下か否かを判定することにより、内燃機関のエネルギ効率が所定効率以上か否かを判定する。
【００１３】
さらに、請求項５に記載の発明のハイブリッドコンプレッサ装置は、少なくとも内燃機関またはモータ（例えば、実施の形態の電動モータ１２）の駆動力により駆動可能なコンプレッサを具備するハイブリッドコンプレッサ装置であって、前記内燃機関と前記コンプレッサとを、接続または分離する第１接続分離手段（例えば、実施の形態の第１クラッチ１６）と、前記モータに直結され、前記内燃機関の冷却系に冷却水を循環させるウォーターポンプ（例えば、実施の形態の第１ウォーターポンプ１４）と、前記モータと前記コンプレッサとを、接続または分離する第２接続分離手段（例えば、実施の形態の第２クラッチ１７）と、前記内燃機関の作動時に、前記内燃機関のエネルギ効率が所定効率未満のときに、前記第１接続分離手段を分離状態に設定し、前記第２接続分離手段を接続状態に設定し、前記モータの駆動力により前記コンプレッサおよび前記ウォーターポンプを駆動させる第２駆動手段（例えば、実施の形態のステップＳ０７〜ステップＳ０９）とを備えることを特徴としている。
【００１４】
上記構成のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、内燃機関と共にコンプレッサを駆動可能なモータに対してウォーターポンプが直結されたことにより、内燃機関の作動状態に関わらず、ウォーターポンプはモータにより駆動可能とされ、内燃機関のウォータージャケット等からなる冷却系での循環過程において加熱された冷却水との熱交換によって暖気を生成する暖房運転の継続が可能となる。さらに、モータ駆動手段は、内燃機関のエネルギ効率が所定効率未満のときに、第１接続分離手段を分離状態に設定し、第２接続分離手段を接続状態に設定することで、モータの駆動力によりコンプレッサおよびウォーターポンプを駆動させることができると共に、モータの駆動力がコンプレッサを介して内燃機関へと伝達されないように設定することができる。
これにより、例えば内燃機関によってコンプレッサおよび第２ウォーターポンプを駆動させる場合に比べて、冷房運転および暖房運転のエネルギ効率を向上させることが可能である。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明のハイブリッドコンプレッサ装置は、前記モータへ駆動電流を供給する蓄電装置（例えば、実施の形態のバッテリ１９）と、前記蓄電装置の残容量が所定残容量以上か否かを判定する残容量判定手段（例えば、実施の形態のステップＳ２１，ステップＳ２２，ステップＳ２７）とを備え、前記第２駆動手段は、前記内燃機関の作動時に、前記内燃機関のエネルギ効率が所定効率未満かつ前記残容量が所定残容量以上のときに、前記第１接続分離手段を分離状態に設定し、前記第２接続分離手段を接続状態に設定し、前記モータの駆動力により前記コンプレッサおよび前記ウォーターポンプを駆動させることを特徴としている。
【００１６】
上記構成のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、モータ駆動手段は、内燃機関のエネルギ効率が所定効率未満かつ蓄電装置の残容量が所定残容量以上のときに、第１接続分離手段を分離状態に設定し、第２接続分離手段を接続状態に設定することで、モータの駆動力によりコンプレッサおよびウォーターポンプを駆動させることができると共に、モータの駆動力がコンプレッサを介して内燃機関へと伝達されないように設定することができる。
これにより、例えば内燃機関によってコンプレッサおよび第２ウォーターポンプを駆動させる場合に比べて、冷房運転および暖房運転のエネルギ効率を向上させることが可能であると共に、蓄電装置の残容量が過剰に低下してしまうことを防止して、例えば蓄電装置の劣化等が発生することを防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るハイブリッドコンプレッサ装置ついて添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるハイブリッドコンプレッサ装置１０は、例えば図１に示すように、少なくとも内燃機関１１または電動モータ１２の何れか一方の駆動力により駆動可能なコンプレッサ１３および第１ウォーターポンプ１４と、駆動力伝達部１５と、第１クラッチ１６と、第２クラッチ１７と、内燃機関１１の駆動力により駆動される第２ウォーターポンプ１８と、バッテリ１９と、制御装置２０とを備えて構成されている。
【００１８】
車両走行用の動力源である内燃機関（ＥＮＧ）１１は、第２ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ２）１８を具備し、例えば内燃機関１１のクランク軸１１ａが第２ウォーターポンプ１８のポンプインペラ（図示略）に接続され、制御装置２０により駆動制御される。
電動モータ（Ｍ）１２は、第１ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ１）１４に直結されており、例えば図２に示すように、電動モータ１２のモータ回転軸１２ａが第１ウォーターポンプ１４のポンプインペラ１４ａに接続され、バッテリ（ＢＡＴ）１９から供給される駆動電流に基づき、制御装置２０により駆動制御される。
なお、第１ウォーターポンプ１４および第２ウォーターポンプ１８は、例えば内燃機関１１のウォータージャケットやラジエータ等を具備する冷却系（図示略）内に冷却水を循環させるものであって、暖房運転時には、この冷却系内での循環過程において加熱された冷却水との熱交換により暖気が生成されるようになっている。
コンプレッサ（ＣＯＭＰ）１３は、冷房サイクル（図示略）内で循環させられる冷却媒体との熱交換により冷気を生成する冷房運転時に冷却媒体を圧縮するものであって、少なくとも内燃機関１１または電動モータ１２の何れか一方の駆動力により駆動可能とされ、第１クラッチ（ＣＬ１）１６を介して駆動力伝達部１５に接続され、第２クラッチ（ＣＬ２）１７を介して電動モータ１２に接続されている。
【００１９】
駆動力伝達部１５は、内燃機関１１のクランクシャフト１１ａと一体に設けられたクランク軸プーリ１５ａと、このクランク軸プーリ１５ａと対をなし、第１クラッチ１６を介してコンプレッサ１３の回転軸１３ａと接続可能な駆動軸プーリ１５ｂと、クランク軸プーリ１５ａおよび駆動軸プーリ１５ｂ間に掛け渡されたベルト１５ｃとを備えて構成されている。そして、クランク軸プーリ１５ａおよび駆動軸プーリ１５ｂ間においては、ベルト１５ｃを介して駆動力が伝達されるようになっている。
【００２０】
図２に示すように、第１クラッチ１６は、コンプレッサ１３の回転軸１３ａと一体に設けられた被動クラッチ板１６ａと、この被動クラッチ板１６ａと対をなし、駆動軸プーリ１５ｂと一体に設けられた駆動クラッチ板１６ｂと、制御装置２０により励磁制御されることで駆動クラッチ板１６ｂを被動クラッチ板１６ａに圧接し、駆動軸プーリ１５ｂと回転軸１３ａとを連結可能な電磁コイル１６ｃとを備えている。
第２クラッチ１７は、コンプレッサ１３の回転軸１３ａと一体に設けられた被動クラッチ板１７ａと、この被動クラッチ板１７ａと対をなし、モータ回転軸１２ａと一体に設けられた駆動クラッチ板１７ｂと、制御装置２０により励磁制御されることで駆動クラッチ板１７ｂを被動クラッチ板１７ａに圧接し、モータ回転軸１２ａと回転軸１３ａとを連結可能な電磁コイル１７ｃとを備えている。
【００２１】
制御装置（ＥＣＵ：電子演算装置）２０は、後述するように、内燃機関１１の作動状態と、例えば車室内温度の検出値に基づき設定される冷房運転や暖房運転の運転負荷に応じたコンプレッサ１３の駆動要求や各ウォータポンプ１４，１８の駆動要求の有無と、バッテリ１９の残容量ＳＯＣ（State of charge）とに応じて、各クラッチ１６，１７の接続または分離（開放）状態を切替制御すると共に、内燃機関１１や電動モータ１２を駆動制御する。
ここで、内燃機関１１の作動状態は、内燃機関１１の作動停止状態や内燃機関１１の作動時におけるエネルギ効率等を含み、内燃機関１１のエネルギ効率は、例えば、所定量の燃料の燃焼により生成可能な熱量と、燃料の燃焼により発生した熱量をトルク（出力）に変換する際の変換効率と、燃料を内燃機関１１のシリンダ（図示略）内に噴射する際に要するエネルギとを考慮した効率であって、例えば内燃機関１１の回転数ＮＥや空燃比Ａ／Ｆ等に対して所定の関係を有するものである。
【００２２】
本実施形態によるハイブリッドコンプレッサ装置１０は上記構成を備えており、次に、このハイブリッドコンプレッサ装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、図３に示すステップＳ０１においては、例えばアイドル停止状態等のように、内燃機関１１の作動が停止されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
ステップＳ０２においては、コンプレッサ１３の駆動が要求されているか否かを判定する。
ステップＳ０２の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ０２の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
【００２３】
ステップＳ０３においては、例えば内燃機関１１の回転数ＮＥが所定回転数＃ＮＥ以上か否かを判定したり、例えば空燃比Ａ／Ｆが所定空燃比＃Ａ／Ｆ以下か否かを判定することにより、内燃機関１１の運転状態が効率の良い領域での運転状態か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０７に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
ステップＳ０４においては、第１クラッチ１６を接続し、第２クラッチ１７を開放する。
そして、ステップＳ０５においては、内燃機関１１の駆動力によりコンプレッサ１３および第２ウォーターポンプ１８を駆動する。
そして、ステップＳ０６においては、コンプレッサ１３の駆動により冷房運転を実行すると共に、第２ウォーターポンプ１８の駆動により暖房運転を実行し、一連の処理を終了する。
【００２４】
一方、ステップＳ０７においては、第１クラッチ１６を開放し、第２クラッチ１７を接続する。
そして、ステップＳ０８においては、電動モータ１２の駆動力によりコンプレッサ１３および第１ウォーターポンプ１４を駆動する。
そして、ステップＳ０９においては、コンプレッサ１３の駆動により冷房運転を実行すると共に、第２ウォーターポンプ１８に加えて、第１ウォーターポンプ１４の駆動により暖房運転を実行し、一連の処理を終了する。
【００２５】
また、ステップＳ１０においては、コンプレッサ１３の駆動が要求されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１４に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１においては、第１クラッチ１６を開放し、第２クラッチ１７を接続する。
そして、ステップＳ１２においては、電動モータ１２の駆動力によりコンプレッサ１３および第１ウォーターポンプ１４を駆動する。
そして、ステップＳ１３においては、コンプレッサ１３の駆動により冷房運転を実行すると共に、第１ウォーターポンプ１４の駆動により暖房運転を実行し、一連の処理を終了する。
【００２６】
一方、ステップＳ１４においては、冷却水を循環させて暖房運転を行う第１ウォーターポンプ１４の駆動が要求されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５においては、第１クラッチ１６および第２クラッチ１７を開放する。
そして、ステップＳ１６においては、電動モータ１２の駆動力により第１ウォーターポンプ１４を駆動する。
そして、ステップＳ１７においては、第１ウォーターポンプ１４の駆動により暖房運転を実行し、一連の処理を終了する。
【００２７】
上述したように、本実施形態によるハイブリッドコンプレッサ装置１０によれば、内燃機関１１の作動状態に関わらず、電動モータ１２の駆動力により第１ウォーターポンプ１４を駆動可能であり、内燃機関１１の停止時であっても、冷房運転に加えて暖房運転を継続することができる。
しかも、コンプレッサ１３を駆動させること無しに、各ウォーターポンプ１４，１８を駆動可能であるから、効率よく暖房運転を実行することができる。
さらに、内燃機関１１の作動時におけるエネルギ効率に応じて、内燃機関１１の駆動力または電動モータ１２の駆動力を選択して冷房運転および暖房運転を実行するように設定したことで、冷房運転および暖房運転時のエネルギ効率を向上させることが可能である。
【００２８】
なお、上述した本実施形態によるハイブリッドコンプレッサ装置１０においては、例えば上述したステップＳ０２、ステップＳ１０、ステップＳ１４に示すように、コンプレッサ１３や第１ウォーターポンプ１４の駆動が要求されているか否かに応じて、第１および第２クラッチ１６，１７の切替動作および電動モータ１２の駆動を制御したが、これに限定されず、例えば図４に示すように、さらに、バッテリ１９の残容量ＳＯＣに応じて第１および第２クラッチ１６，１７の切替動作および電動モータ１２の駆動を制御してもよい。
この場合、例えば図４に示すように、上述したステップＳ０３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ０４に進む。
一方、上述したステップＳ０３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２１に進む。
そして、ステップＳ２１においては、残容量ＳＯＣが所定残容量＃ＳＯＣ以上か否かを判定する。ここで、所定残容量＃ＳＯＣは、例えば電動モータ１２の駆動に要する電力の供給が可能な残容量等とされている。
ステップＳ２１の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ０７に進む。
一方、ステップＳ２１の判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０４に進む。
【００２９】
また、上述したステップＳ１０の判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ１４に進む。
一方、上述したステップＳ１０の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２２に進む。
そして、ステップＳ２２においては、残容量ＳＯＣが所定残容量＃ＳＯＣ以上か否かを判定する。
ステップＳ２２の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ１１に進む。
一方、ステップＳ２２の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３においては、内燃機関１１を始動させる。
そして、ステップＳ２４においては、第１クラッチ１６を接続し、第２クラッチ１７を開放する。
そして、ステップＳ２５においては、内燃機関１１の駆動力によりコンプレッサ１３および第２ウォーターポンプ１８を駆動する。
そして、ステップＳ２６においては、コンプレッサ１３の駆動により冷房運転を実行すると共に、第２ウォーターポンプ１８の駆動により暖房運転を実行し、一連の処理を終了する。
【００３０】
また、上述したステップＳ１４の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、上述したステップＳ１４の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２７に進む。
そして、ステップＳ２７においては、残容量ＳＯＣが所定残容量＃ＳＯＣ以上か否かを判定する。
ステップＳ２７の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、上述したステップＳ１５に進む。
一方、ステップＳ２７の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８においては、内燃機関１１を始動させる。
ステップＳ２９においては、第１クラッチ１６および第２クラッチ１７を開放して、ステップＳ１７に進む。
そして、ステップＳ１７においては、第２ウォーターポンプ１８の駆動により暖房運転を実行し、一連の処理を終了する。
【００３１】
この本実施形態の変形例によれば、内燃機関１１の作動時におけるエネルギ効率に加えて、バッテリ１９の残容量ＳＯＣに応じて、内燃機関１１の駆動力または電動モータ１２の駆動力を選択して冷房運転や暖房運転を実行するように設定したことで、冷房運転および暖房運転時のエネルギ効率を向上させることが可能であると共に、バッテリ１９の残容量ＳＯＣが過剰に低下してしまうことを防止して、例えば過放電等によりバッテリ１９の劣化が発生することを防止することができる。
【００３２】
なお、駆動力伝達部１５は、例えば各クランクシャフト１１ａおよび回転軸１３ａに設けられたギア同士を含む複数のギアの噛み合いや、例えば各クランクシャフト１１ａおよび回転軸１３ａに設けられたギア間に掛け渡されたチェーン等により、駆動力を伝達するものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１から請求項３に記載の発明のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、内燃機関の作動状態に関わらず、ウォーターポンプはモータにより駆動可能とされ、内燃機関のウォータージャケット内での循環過程において加熱された冷却水との熱交換によって暖気を生成する暖房運転の継続が可能となる。
【００３５】
さらに、請求項１に記載の発明のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、例えばモータによってコンプレッサおよび第１ウォーターポンプを駆動させる場合に比べて、冷房運転および暖房運転時のエネルギ効率を向上させることが可能である。
さらに、請求項２に記載の発明のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、例えば内燃機関によってコンプレッサおよび第２ウォーターポンプを駆動させる場合に比べて、冷房運転および暖房運転時のエネルギ効率を向上させることが可能である。
さらに、請求項３に記載の発明のハイブリッドコンプレッサ装置によれば、例えば内燃機関によってコンプレッサおよび第２ウォーターポンプを駆動させる場合に比べて、冷房運転および暖房運転時のエネルギ効率を向上させることが可能であると共に、蓄電装置の残容量が過剰に低下してしまうことを防止して、例えば蓄電装置の劣化等が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッドコンプレッサ装置の構成図である。
【図２】図１に示すハイブリッドコンプレッサ装置の要部構成図である。
【図３】図１に示すハイブリッドコンプレッサ装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の変形例に係るハイブリッドコンプレッサ装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ハイブリッドコンプレッサ装置
１１内燃機関
１２電動モータ（モータ）
１３コンプレッサ
１４第１ウォーターポンプ（ウォーターポンプ）
１６第１クラッチ（第１接続分離手段）
１７第２クラッチ（第２接続分離手段）
１８第２ウォーターポンプ（第２ウォーターポンプ）
１９バッテリ（蓄電装置）
ステップＳ０４〜ステップＳ０６第１駆動手段
ステップＳ０７〜ステップＳ０９第２駆動手段
ステップＳ１１〜ステップＳ１３併行駆動手段
ステップＳ１５〜ステップＳ１７単独駆動手段
ステップＳ２１，ステップＳ２２，ステップＳ２７残容量判定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid compressor apparatus that is provided in, for example, an air conditioner of a vehicle and includes a compressor that can be driven by at least an internal combustion engine or a driving force of a motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a hybrid compressor that uses, for example, an internal combustion engine and an electric motor as drive sources and changes the discharge capacity according to a cooling load based on the temperature in the passenger compartment (see, for example, Patent Document 1).
This hybrid compressor includes an electromagnetic clutch that transmits or shuts off the power of the internal combustion engine with respect to the rotation shaft of the compression unit between the rotation shaft of the compression unit and the internal combustion engine, and the rotation shaft of the electric motor is the rotation shaft of the compression unit. Are connected integrally.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-54956
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a vehicle equipped with a hybrid compressor according to the related art as described above, the compression unit is driven by the electric motor even when the internal combustion engine is stopped, and the cooling operation can be continued.
However, the operation of the water pump that is provided integrally with the internal combustion engine and circulates the cooling water in the cooling system including the water jacket of the internal combustion engine is stopped when the internal combustion engine is stopped. For this reason, when the internal combustion engine is stopped, there is a problem that it is difficult to continue the heating operation for generating warm air by heat exchange with the cooling water heated in the circulation process in the cooling system of the internal combustion engine.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a hybrid compressor device capable of continuing a desired cooling operation and heating operation regardless of the operation state of the internal combustion engine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, the hybrid compressor apparatus according to the first aspect of the present invention can be driven by at least the driving force of the internal combustion engine or the motor (for example, the electric motor 12 of the embodiment). A hybrid compressor apparatus comprising a compressor, wherein the first connection / separation means (for example, the first clutch 16 of the embodiment) for connecting or disconnecting the internal combustion engine and the compressor is directly connected to the motor, A second connection / separation means (for example, implementation) that connects or separates a water pump (for example, the first water pump 14 of the embodiment) that circulates cooling water to the cooling system of the internal combustion engine, and the motor and the compressor. a second clutch 17) forms, is directly connected to the internal combustion engine, of the circulating cooling water in the cooling system of the internal combustion engine When the energy efficiency of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined efficiency during operation of the internal combustion engine and the second water pump (for example, the second water pump 18 of the embodiment) 1st drive means (for example, step S04-step of embodiment) which sets the said 2nd connection isolation | separation means to a isolation | separation state, and drives the said compressor and the said 2nd water pump with the driving force of the said internal combustion engine S06) .
[0006]
According to the hybrid compressor device having the above configuration, the water pump is directly connected to the motor capable of driving the compressor together with the internal combustion engine, so that the water pump can be driven by the motor regardless of the operating state of the internal combustion engine. It is possible to continue the heating operation in which warm air is generated by heat exchange with the cooling water heated in the circulation process in the cooling system including the water jacket of the internal combustion engine.
[0012]
According to the hybrid compressor apparatus configured as described above, when the energy efficiency of the internal combustion engine is equal to or higher than the predetermined efficiency, the first drive means sets the first connection separation means to the connected state and sets the second connection separation means to the separated state. By setting, the second water pump directly connected to the internal combustion engine and the compressor can be driven by the driving force of the internal combustion engine. Thereby, compared with the case where a compressor and a 1st water pump are driven with a motor, for example, it is possible to improve the energy efficiency at the time of air_conditionaing | cooling operation and heating operation.
The energy efficiency of the internal combustion engine includes, for example, the amount of heat that can be generated by combustion of a predetermined amount of fuel, the conversion efficiency when converting the amount of heat generated by the combustion of fuel into torque (output), The efficiency takes into account the energy required for injection into the cylinder, and has a predetermined relationship with, for example, the rotational speed of the internal combustion engine and the air-fuel ratio.
That is, whether or not the energy efficiency of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined efficiency, for example, by determining whether or not the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined speed, or by determining whether or not the air / fuel ratio is equal to or lower than a predetermined air / fuel ratio. Determine.
[0013]
Furthermore, a hybrid compressor apparatus according to a fifth aspect of the present invention is a hybrid compressor apparatus including a compressor that can be driven by at least a driving force of an internal combustion engine or a motor (for example, the electric motor 12 of the embodiment), A first connection / separation means (for example, the first clutch 16 of the embodiment) for connecting or disconnecting the internal combustion engine and the compressor, and water that is directly connected to the motor and circulates cooling water to the cooling system of the internal combustion engine. A pump (for example, the first water pump 14 of the embodiment), a second connection separating means for connecting or separating the motor and the compressor (for example, the second clutch 17 of the embodiment), and the internal combustion engine When the energy efficiency of the internal combustion engine is less than a predetermined efficiency during operation of the first connection separating means, The second drive means (for example, step S07 to step S09 in the embodiment) is set to the disconnected state, the second connection separating means is set to the connected state, and the compressor and the water pump are driven by the driving force of the motor. ).
[0014]
According to the hybrid compressor device having the above configuration, the water pump is directly connected to the motor capable of driving the compressor together with the internal combustion engine, so that the water pump can be driven by the motor regardless of the operating state of the internal combustion engine. It is possible to continue the heating operation in which warm air is generated by heat exchange with the cooling water heated in the circulation process in the cooling system including the water jacket of the internal combustion engine. Further, the motor driving means sets the first connection separating means in the separated state and the second connection separating means in the connected state when the energy efficiency of the internal combustion engine is less than the predetermined efficiency, so that the driving force of the motor Thus, the compressor and the water pump can be driven, and the driving force of the motor can be set not to be transmitted to the internal combustion engine via the compressor.
Thereby, compared with the case where a compressor and a 2nd water pump are driven with an internal combustion engine, for example, it is possible to improve the energy efficiency of air_conditionaing | cooling operation and heating operation.
[0015]
Furthermore, the hybrid compressor device of the invention described in claim 3 is a power storage device (for example, the battery 19 of the embodiment) that supplies a drive current to the motor, and whether or not the remaining capacity of the power storage device is equal to or greater than a predetermined remaining capacity. Remaining capacity determination means (for example, step S21, step S22, step S27 of the embodiment), and the second drive means has a predetermined energy efficiency of the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine. When the remaining capacity is less than the efficiency and the remaining capacity is greater than or equal to a predetermined remaining capacity, the first connection separating means is set to a disconnected state, the second connection separating means is set to a connected state, and the compressor and The water pump is driven.
[0016]
According to the hybrid compressor apparatus configured as described above, the motor drive means sets the first connection separation means to the separated state when the energy efficiency of the internal combustion engine is less than the predetermined efficiency and the remaining capacity of the power storage device is equal to or greater than the predetermined remaining capacity. By setting the second connection separating means to the connected state, the compressor and the water pump can be driven by the driving force of the motor, and the driving force of the motor is set not to be transmitted to the internal combustion engine via the compressor. can do.
As a result, for example, the energy efficiency of the cooling operation and the heating operation can be improved as compared with the case where the compressor and the second water pump are driven by the internal combustion engine, and the remaining capacity of the power storage device is excessively reduced. For example, it is possible to prevent deterioration of the power storage device or the like.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a hybrid compressor apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, for example, the hybrid compressor apparatus 10 according to the present embodiment includes at least a compressor 13 and a first water pump 14 that can be driven by a driving force of either the internal combustion engine 11 or the electric motor 12, and a driving force. The transmission unit 15 includes a first clutch 16, a second clutch 17, a second water pump 18 driven by the driving force of the internal combustion engine 11, a battery 19, and a control device 20.
[0018]
An internal combustion engine (ENG) 11 that is a power source for driving a vehicle includes a second water pump (W / P2) 18. For example, a crankshaft 11 a of the internal combustion engine 11 is a pump impeller (not shown) of the second water pump 18. ) And is driven and controlled by the control device 20.
The electric motor (M) 12 is directly connected to the first water pump (W / P1) 14. For example, as shown in FIG. 2, the motor rotating shaft 12 a of the electric motor 12 is pump impeller 14 a of the first water pump 14. And is controlled by the control device 20 based on the drive current supplied from the battery (BAT) 19.
The first water pump 14 and the second water pump 18 circulate cooling water in a cooling system (not shown) including, for example, a water jacket or a radiator of the internal combustion engine 11, and during heating operation, Warm air is generated by heat exchange with the cooling water heated in the circulation process in the cooling system.
The compressor (COMP) 13 compresses the cooling medium during the cooling operation for generating cold air by heat exchange with the cooling medium circulated in a cooling cycle (not shown), and at least the internal combustion engine 11 or the electric motor 12. Can be driven by any one of the driving forces, is connected to the driving force transmission unit 15 via the first clutch (CL1) 16, and is connected to the electric motor 12 via the second clutch (CL2) 17. .
[0019]
The driving force transmission unit 15 is paired with a crankshaft pulley 15a provided integrally with the crankshaft 11a of the internal combustion engine 11 and the crankshaft pulley 15a. A drive shaft pulley 15b that can be connected and a belt 15c spanned between the crank shaft pulley 15a and the drive shaft pulley 15b are provided. A driving force is transmitted between the crankshaft pulley 15a and the drive shaft pulley 15b via the belt 15c.
[0020]
As shown in FIG. 2, the first clutch 16 is paired with a driven clutch plate 16a provided integrally with the rotary shaft 13a of the compressor 13 and the driven clutch plate 16a, and is provided integrally with the drive shaft pulley 15b. A drive clutch plate 16b, and an electromagnetic coil 16c capable of connecting the drive shaft pulley 15b and the rotary shaft 13a by pressing the drive clutch plate 16b against the driven clutch plate 16a under excitation control by the control device 20. Yes.
The second clutch 17 is a driven clutch plate 17a provided integrally with the rotary shaft 13a of the compressor 13, and a pair of the driven clutch plate 17a and a drive clutch plate 17b provided integrally with the motor rotary shaft 12a. An excitation coil is controlled by the control device 20 to press the drive clutch plate 17b against the driven clutch plate 17a, and an electromagnetic coil 17c capable of connecting the motor rotation shaft 12a and the rotation shaft 13a is provided.
[0021]
As will be described later, the control device (ECU: electronic calculation device) 20 is a compressor 13 according to the operating state of the internal combustion engine 11 and the operating load of the cooling operation or the heating operation set based on the detected value of the passenger compartment temperature, for example. The clutch 16, 17 is connected or disconnected (disengaged) according to the drive request of each of the water pumps 14, 18 and the remaining capacity SOC (State of charge) of the battery 19. At the same time, the internal combustion engine 11 and the electric motor 12 are driven and controlled.
Here, the operating state of the internal combustion engine 11 includes an operation stop state of the internal combustion engine 11, energy efficiency at the time of operation of the internal combustion engine 11, and the like. The energy efficiency of the internal combustion engine 11 is generated by, for example, combustion of a predetermined amount of fuel. Efficiency in consideration of possible heat amount, conversion efficiency when converting the heat amount generated by fuel combustion into torque (output), and energy required when fuel is injected into a cylinder (not shown) of the internal combustion engine 11 For example, it has a predetermined relationship with the rotational speed NE of the internal combustion engine 11, the air-fuel ratio A / F, and the like.
[0022]
The hybrid compressor apparatus 10 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the hybrid compressor apparatus 10 will be described with reference to the accompanying drawings.
First, in step S01 shown in FIG. 3, it is determined whether or not the operation of the internal combustion engine 11 is stopped, such as in an idle stop state.
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 10 described later.
On the other hand, if this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 02.
In step S02, it is determined whether or not driving of the compressor 13 is requested.
If the determination result of step S02 is “NO”, the series of processes is terminated.
On the other hand, if the determination result of step S02 is “YES”, the process proceeds to step S03.
[0023]
In step S03, for example, it is determined whether the rotational speed NE of the internal combustion engine 11 is equal to or higher than a predetermined rotational speed #NE, or, for example, whether the air-fuel ratio A / F is equal to or lower than a predetermined air-fuel ratio # A / F. Thus, it is determined whether or not the operating state of the internal combustion engine 11 is an operating state in an efficient region.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 07 described later.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 04.
In step S04, the first clutch 16 is connected and the second clutch 17 is released.
In step S05, the compressor 13 and the second water pump 18 are driven by the driving force of the internal combustion engine 11.
In step S06, the cooling operation is executed by driving the compressor 13, and the heating operation is executed by driving the second water pump 18, and the series of processes is completed.
[0024]
On the other hand, in step S07, the first clutch 16 is released and the second clutch 17 is connected.
In step S08, the compressor 13 and the first water pump 14 are driven by the driving force of the electric motor 12.
In step S09, the cooling operation is executed by driving the compressor 13, and the heating operation is executed by driving the first water pump 14 in addition to the second water pump 18, and the series of processes is completed.
[0025]
In step S10, it is determined whether or not driving of the compressor 13 is requested.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 14 described later.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S11.
In step S11, the first clutch 16 is released and the second clutch 17 is connected.
In step S12, the compressor 13 and the first water pump 14 are driven by the driving force of the electric motor 12.
In step S13, the cooling operation is performed by driving the compressor 13, the heating operation is performed by driving the first water pump 14, and the series of processes ends.
[0026]
On the other hand, in step S14, it is determined whether or not driving of the first water pump 14 that performs the heating operation by circulating the cooling water is requested.
When the determination result is “NO”, the series of processes is terminated.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S15.
In step S15, the first clutch 16 and the second clutch 17 are released.
In step S <b> 16, the first water pump 14 is driven by the driving force of the electric motor 12.
And in step S17, heating operation is performed by the drive of the 1st water pump 14, and a series of processes are complete | finished.
[0027]
As described above, according to the hybrid compressor device 10 according to the present embodiment, the first water pump 14 can be driven by the driving force of the electric motor 12 regardless of the operating state of the internal combustion engine 11, and the internal combustion engine 11 is stopped. Even at times, in addition to the cooling operation, the heating operation can be continued.
And since each water pump 14 and 18 can be driven, without driving the compressor 13, heating operation can be performed efficiently.
Further, the cooling operation and the heating operation are set to be executed by selecting the driving force of the internal combustion engine 11 or the driving force of the electric motor 12 according to the energy efficiency during the operation of the internal combustion engine 11, It is possible to improve the energy efficiency at the time of heating operation.
[0028]
Note that, in the hybrid compressor device 10 according to the present embodiment described above, depending on whether the drive of the compressor 13 or the first water pump 14 is requested, for example, as shown in steps S02, S10, and S14 described above. Thus, the switching operation of the first and second clutches 16 and 17 and the driving of the electric motor 12 are controlled. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The switching operation of the first and second clutches 16 and 17 and the driving of the electric motor 12 may be controlled.
In this case, for example, as shown in FIG. 4, when the determination result in the above-described step S03 is “YES”, the process proceeds to the above-described step S04.
On the other hand, if the determination result of step S03 is “NO”, the process proceeds to step S21.
In step S21, it is determined whether the remaining capacity SOC is equal to or greater than a predetermined remaining capacity #SOC. Here, the predetermined remaining capacity #SOC is, for example, a remaining capacity capable of supplying electric power required for driving the electric motor 12.
If the determination result of step S21 is “YES”, the process proceeds to step S07 described above.
On the other hand, when the determination result of step S21 is “NO”, the process proceeds to the above-described step S04.
[0029]
If the determination result in step S10 is “NO”, the process proceeds to step S14.
On the other hand, if the determination result of step S10 is “YES”, the process proceeds to step S22.
In step S22, it is determined whether the remaining capacity SOC is equal to or greater than a predetermined remaining capacity #SOC.
If the determination result of step S22 is “YES”, the process proceeds to step S11 described above.
On the other hand, if the determination result of step S22 is “NO”, the process proceeds to step S23.
In step S23, the internal combustion engine 11 is started.
In step S24, the first clutch 16 is connected and the second clutch 17 is released.
In step S25, the compressor 13 and the second water pump 18 are driven by the driving force of the internal combustion engine 11.
In step S26, the cooling operation is performed by driving the compressor 13, the heating operation is performed by driving the second water pump 18, and the series of processes is completed.
[0030]
If the determination result in step S14 described above is “NO”, the series of processing ends.
On the other hand, if the determination result of step S14 is “YES”, the process proceeds to step S27.
In step S27, it is determined whether the remaining capacity SOC is equal to or greater than a predetermined remaining capacity #SOC.
If the determination result of step S27 is “YES”, the process proceeds to step S15 described above.
On the other hand, if the determination result of step S27 is “NO”, the process proceeds to step S28.
In step S28, the internal combustion engine 11 is started.
In step S29, the first clutch 16 and the second clutch 17 are released, and the process proceeds to step S17.
And in step S17, heating operation is performed by the drive of the 2nd water pump 18, and a series of processes are complete | finished.
[0031]
According to this modification of the present embodiment, the driving force of the internal combustion engine 11 or the driving force of the electric motor 12 is selected according to the remaining capacity SOC of the battery 19 in addition to the energy efficiency during operation of the internal combustion engine 11. Thus, it is possible to improve the energy efficiency during the cooling operation and the heating operation and to reduce the remaining capacity SOC of the battery 19 excessively. For example, the battery 19 can be prevented from being deteriorated due to overdischarge or the like.
[0032]
The driving force transmission unit 15 is engaged between a plurality of gears including gears provided on each crankshaft 11a and the rotation shaft 13a, for example, or between gears provided on each crankshaft 11a and the rotation shaft 13a. The driving force may be transmitted by a passed chain or the like.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the hybrid compressor device of the first to third aspects of the invention, the water pump can be driven by the motor regardless of the operating state of the internal combustion engine, Thus, it is possible to continue the heating operation in which warm air is generated by heat exchange with the cooling water heated in the circulation process.
[0035]
Furthermore, according to the hybrid compressor apparatus of the first aspect of the invention, it is possible to improve the energy efficiency during the cooling operation and the heating operation as compared with the case where the compressor and the first water pump are driven by, for example, a motor. is there.
Furthermore, according to the hybrid compressor apparatus of the invention described in claim 2 , it is possible to improve the energy efficiency during the cooling operation and the heating operation as compared with, for example, the case where the compressor and the second water pump are driven by the internal combustion engine. It is.
Furthermore, according to the hybrid compressor apparatus of the invention described in claim 3 , it is possible to improve the energy efficiency during the cooling operation and the heating operation as compared with, for example, the case where the compressor and the second water pump are driven by the internal combustion engine. In addition, it is possible to prevent the remaining capacity of the power storage device from being excessively reduced, and to prevent, for example, deterioration of the power storage device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a hybrid compressor apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a main part configuration diagram of the hybrid compressor device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the hybrid compressor device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of a hybrid compressor device according to a modification of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hybrid compressor apparatus 11 Internal combustion engine 12 Electric motor (motor)
13 Compressor 14 1st water pump (water pump)
16 1st clutch (1st connection isolation | separation means)
17 Second clutch (second connection separating means)
18 Second water pump (second water pump)
19 Battery (power storage device)
Step S04 to Step S06 First drive means Step S07 to Step S09 Second drive means Step S11 to Step S13 Parallel drive means Step S15 to Step S17 Single drive means Step S21, Step S22, Step S27 Remaining capacity determination means

Claims

A hybrid compressor apparatus comprising a compressor that can be driven by at least the driving force of an internal combustion engine or a motor,
First connection separating means for connecting or separating the internal combustion engine and the compressor;
A water pump directly connected to the motor and circulating cooling water to a cooling system of the internal combustion engine;
Second connection separating means for connecting or separating the motor and the compressor ;
A second water pump that is directly connected to the internal combustion engine and circulates cooling water through a cooling system of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is in operation, when the energy efficiency of the internal combustion engine is greater than or equal to a predetermined efficiency, the first connection separation means is set to a connected state, the second connection separation means is set to a separation state, and the internal combustion engine A hybrid compressor apparatus comprising: first driving means for driving the compressor and the second water pump with a driving force of

A hybrid compressor apparatus comprising a compressor that can be driven by at least the driving force of an internal combustion engine or a motor,
First connection separating means for connecting or separating the internal combustion engine and the compressor;
A water pump directly connected to the motor and circulating cooling water to a cooling system of the internal combustion engine;
Second connection separating means for connecting or separating the motor and the compressor;
During operation of the internal combustion engine, when the energy efficiency of the internal combustion engine is less than a predetermined efficiency, the first connection separation means is set to a separation state, the second connection separation means is set to a connection state, and the motor Second driving means for driving the compressor and the water pump by a driving force;
A hybrid compressor apparatus comprising:

A power storage device for supplying a drive current to the motor;
A remaining capacity determining means for determining whether the remaining capacity of the power storage device is equal to or greater than a predetermined remaining capacity;
The second drive means sets the first connection / separation means in a separated state when the internal combustion engine is in operation and the energy efficiency of the internal combustion engine is less than a predetermined efficiency and the remaining capacity is greater than or equal to a predetermined remaining capacity; The hybrid compressor apparatus according to claim 2 , wherein the second connection / separation unit is set to a connected state, and the compressor and the water pump are driven by a driving force of the motor .