JP6845783B2 - Vehicle air conditioner and control method of vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、車両用空気調和装置及び車両用空気調和装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner and a method for controlling a vehicle air conditioner.
自動車等の車両に搭載される空気調和装置(以下「空調装置」とも称する)は、空調サイクルを構成する循環系に封止した冷媒を圧縮機で圧縮した後凝縮器で液化し、液化した冷媒をポンプで蒸発器に圧送し、蒸発器での冷媒の気化による吸熱で温度低下させた冷風を生成することで冷房機能を実現している。冷媒としてはフロンフリーのR134a、HFO−1234yf等が用いられる。ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンを搭載した車両の場合、エンジンの軸出力の一部を用いて圧縮機を駆動している。 An air conditioner mounted on a vehicle such as an automobile (hereinafter, also referred to as an "air conditioner") is a liquefied refrigerant obtained by compressing a refrigerant sealed in a circulation system constituting an air conditioning cycle with a compressor and then liquefying it with a condenser. Is pumped to the evaporator, and the cooling function is realized by generating cold air whose temperature is lowered by the heat absorption by the vaporization of the refrigerant in the evaporator. As the refrigerant, Freon-free R134a, HFO-1234yf and the like are used. In the case of a vehicle equipped with an engine such as a gasoline engine or a diesel engine, a part of the shaft output of the engine is used to drive the compressor.
エンジンを圧縮機の駆動源として利用する場合、エンジンを停止させている状態では、一般に空調装置を動作させることができない。このため、バス、トラック、トレーラ等の業務用自動車が高速道路のパーキングエリア等での休憩や、貨物配送先での荷下ろし待ち等のために長時間駐車する場合にエンジンを停止させると、空調装置を作動させることができないので車内環境を快適に保つことが難しくなる問題があった。また、電気自動車ではもともとエンジンが搭載されていないため、エンジン出力により圧縮機を作動させることはできない。 When an engine is used as a drive source for a compressor, the air conditioner cannot generally be operated when the engine is stopped. For this reason, if a commercial vehicle such as a bus, truck, or trailer is parked for a long time for a break in a parking area on a highway or waiting for unloading at a cargo delivery destination, the engine will be stopped for air conditioning. Since the device cannot be operated, there is a problem that it becomes difficult to keep the environment inside the vehicle comfortable. Moreover, since an electric vehicle is not originally equipped with an engine, the compressor cannot be operated by the engine output.
そのため、車両に搭載されているバッテリの電力で圧縮機駆動用のモータを作動させる方式の空調装置が開発され、実用されている。バッテリを駆動源とする場合、エンジン出力を利用する場合と異なり、極力使用電力量を低減させることが求められる。電気自動車の場合、空調関係の電力消費が直接車両の航続距離に影響し、またエンジン搭載車のバッテリの場合でも、空調関係の電力消費で電圧低下が起これば、エンジン始動が困難となる等の問題があるからである。 Therefore, an air conditioner of a type in which a motor for driving a compressor is operated by the electric power of a battery mounted on a vehicle has been developed and put into practical use. When a battery is used as a drive source, it is required to reduce the amount of electric power used as much as possible, unlike the case where the engine output is used. In the case of electric vehicles, the power consumption related to air conditioning directly affects the cruising range of the vehicle, and even in the case of batteries of vehicles equipped with an engine, if the voltage drops due to the power consumption related to air conditioning, it will be difficult to start the engine. Because there is a problem.
このような観点から、例えば特許文献1には、車両の走行可能距離の低下を防止するとともに、車室内の空気調和を継続することのできる車両用空気調和装置を提供することを目的として、環境条件に基づいて、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転を切換える通常モードと、環境条件に基づいて、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転を切換えるとともに、曇り判定手段によって窓ガラスに曇りが発生すると判定した場合のみ除湿暖房運転を行う第1省エネモードと、環境条件に基づいて、暖房運転、冷房運転、除湿冷房運転を切換える第2省エネモードとを切り換え可能に備えている車両用空気調和装置が提案されている。
From this point of view, for example,
特許文献1では、窓ガラスの曇りや環境条件に応じて暖房、冷房、除湿冷暖房運転を切り換えることとしているが、冷房動作中に車室の窓やドアが開放されているといった、適切でない状態で空調装置が動作している場合には、車室内の温度を目標温度に近づけるために圧縮機を高回転領域で連続運転させるといった電力消費量が過大な状態が継続し、バッテリを過度に消耗させてしまうおそれがあるという問題があった。
In
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、車室内の温度が想定通りに下がらないことを検知した場合に、圧縮機等の回転数に上限を設け、あるいは動作を停止させてバッテリの消耗を防止することができる車両用空気調和装置及び車両用空気調和装置の制御方法を提供することを一つの目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and when it is detected that the temperature in the vehicle interior does not drop as expected, an upper limit is set or the operation of the number of revolutions of the compressor or the like is set. One object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner and a control method for a vehicle air conditioner capable of preventing the battery from being consumed by stopping the vehicle.
前記の、及び他の問題点を解決するために、本発明の一つの態様は、冷媒を圧縮するための、バッテリからの電力で駆動される圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記圧縮機への供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記圧縮機を運転させるように構成されており、前記圧縮機が運転開始後、第1の回転数を超える回転数で第1の時間以上運転されていると判定した場合に、前記圧縮機の回転数が前記第1の回転数より低い第2の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している。 In order to solve the above and other problems, one embodiment of the present invention comprises a compressor driven by power from a battery for compressing the refrigerant and a compressor compressed by the compressor. A condenser for liquefying, an evaporator for vaporizing the liquefied refrigerant to absorb heat and lowering the temperature of the air supplied to the vehicle interior, and a power source for driving the compressor using DC power from the battery. An air conditioner for a vehicle provided with a power conversion unit for converting to the compressor, according to a difference between a target set temperature in the vehicle interior of the vehicle and a measured air temperature in the vehicle interior. In order to control the power supply of the compressor, the compressor is operated at a rotation speed corresponding to the difference between the target set temperature and the measured air temperature. When it is determined that the compressor has been operated for the first time or longer at a rotation speed exceeding the first rotation speed, the supply is such that the rotation speed of the compressor is equal to or less than the second rotation speed lower than the first rotation speed. It has a power control unit that controls power.
前記電力制御部は、前記圧縮機の運転開始後、第2の時間経過しても、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分が所定の数値を超えていると判定した場合、前記圧縮機への電力供給を停止するように構成することができる。 If the power control unit determines that the difference between the target set temperature and the measured air temperature exceeds a predetermined value even after a second time has elapsed after the start of operation of the compressor, the compression is performed. It can be configured to stop the power supply to the machine.
また、本発明の他の態様は、冷媒を圧縮するための、バッテリからの電力で駆動される圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、前記蒸発器へ送風するファンを駆動するための、バッテリからの電力で駆動される蒸発器ファンモータと、前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用及び前記蒸発器ファンモータ駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記蒸発器ファンモータへの供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記蒸発器ファンモータを運転させるように構成されており、前記蒸発器ファンモータが運転開始後、第1の回転数を超える回転数で第1の時間以上運転されていると判定した場合に、前記蒸発器ファンモータの回転数が前記第1の回転数より低い第2の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している。 In addition, another aspect of the present invention includes a compressor driven by electric power from a battery for compressing the refrigerant, a condenser for liquefying the refrigerant compressed by the compressor, and the liquefaction. An evaporator for vaporizing the refrigerant to absorb heat and lowering the temperature of the air supplied to the passenger compartment, and an evaporator fan motor driven by electric power from the battery for driving the fan that blows air to the evaporator. An air conditioner for a vehicle provided with a power conversion unit for converting DC power from the battery into power for driving the compressor and driving the evaporator fan motor, the interior of the vehicle. Rotation according to the difference between the target set temperature and the measured air temperature in order to control the power supply to the evaporator fan motor according to the difference between the target set temperature and the measured air temperature in the vehicle interior. When it is determined that the evaporator fan motor is operated according to the number, and the evaporator fan motor is operated for the first time or more at a rotation speed exceeding the first rotation speed after the start of operation. In addition, it has a power control unit that controls the supply power so that the rotation speed of the evaporator fan motor is equal to or lower than the second rotation speed lower than the first rotation speed.
上記した本発明の態様によれば、車室内の温度が想定通りに下がらないことを検知した場合に、圧縮機等の回転数に上限を設け、あるいは動作を停止させてバッテリの消耗を防止することができる。 According to the above-described aspect of the present invention, when it is detected that the temperature inside the vehicle interior does not drop as expected, an upper limit is set on the rotation speed of the compressor or the like, or the operation is stopped to prevent battery consumption. be able to.
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to those embodiments.
まず、図1に、本発明の一実施形態に係る車両用空気調和装置を取り付けた車両の部分模式図を示している。図1は、トラック等の貨物用自動車100の左側面図を示している。本実施形態の車両用空調装置の取り付け状態を明確に示すために、図1は、貨物用自動車100の運転室110の周辺部分を模式的に示している。貨物自動車100には、運転室110及び荷室140があり、シャシー130上に取り付けられている。
First, FIG. 1 shows a partial schematic view of a vehicle to which an air conditioner for a vehicle according to an embodiment of the present invention is attached. FIG. 1 shows a left side view of a
本実施形態の車両用空調装置1は、車内に冷風を供給するための室内機10、車内空気と外気との熱交換を行うための室外機20、及び室内機10、室外機20に電力を供給するための電力変換部であるDC/ACインバータ30(以下「インバータ30」と略称)を有している。シャシー130の側面には貨物自動車100の電源となるバッテリ40が設置されている。また運転室110内には、バッテリ40からの直流電力を交流電力に変換するためのインバータ30が設置されている。
The
運転室110の外部の上面には、走行時の運転室110による空気抵抗を減少させるための導風板120が設けられている。一般に導風板120は運転室110の前方側から滑らかに立ち上がる凸面を形成する部材であり、その裏側には運転室110上面への取り付け部材や導風板120自体の補強部材が設けられるものの、一定の空間が形成されている。本実施形態では、この導風板120が形成する内側空間に、空調装置の室外機20を設置している。なお、室外機20は運転室110の屋根上以外に、運転室110の外部後面の荷室140との間に設置してもよい。
A
貨物自動車100の長距離運行等に備えて運転室110内に設けられている居住空間112には、例えば仮眠用ベッド115などとともに室内機10が設けられる。室内機10と室外機20との間は、図示を省略する管路で接続され、室内機10、室外機20で熱交換を行うための冷媒の流路を構成している。
In the
なお、図1に示した貨物自動車100は一例であり、トレーラのように運転室110と荷室140が分離可能な形態の車両でもよい。また、インバータ30,バッテリ40の設置場所は、取り付け対象となる車両の構成に応じて適宜に選定することができる。
The
次に、本実施形態の空調装置1の全体構成例について説明する。図2に、空調装置1の全体構成例を模式的に示している。空調装置1は、圧縮機21、凝縮器25、及び蒸発器11を備える。本実施形態では、蒸発器11が室内機10に設けられ、圧縮機21、凝縮器25は室外機20に設けられる。圧縮機21、凝縮器25、及び蒸発器11のそれぞれの間は、冷媒が循環できるようにパイプ50によって液密状態に接続されている。パイプ50は、冷媒の種類や使用圧力に応じた耐圧性及び耐食性を有する材料(例えば銅等)によって適宜に構成することができる。
Next, an example of the overall configuration of the
図2に例示する空調装置1では、圧縮機21で圧縮された冷媒が凝縮器25で冷却されて液化し、室内機10へ向けて圧送される。高温高圧の液状冷媒は、毛細管等の微少な流路を通じて低温低圧の霧状となって蒸発器11内に噴出して気化し、その際の気化熱で蒸発器11周辺の空気から吸熱する。このように冷却された空気は、室内機10から運転室110の居住空間112内に放出されて空調効果を発揮する。後述するが、室内機10内には、蒸発器11周辺で冷却された空気を居住空間112内に送出するためのファンが設けられている。上記の空調サイクルは、通常の車両用空調装置と同様であるが、本実施形態では圧縮機21及び室内機10内のファンが電動とされている。
In the
次に、本実施形態の空調装置1の電気系統の構成について説明する。図3に、本実施形態の空調装置1の制御系統例を示している。空調装置1の電源は、バッテリ40と、バッテリ40の直流電力を交流電力に変換するインバータ30とで構成される。この構成により、空調装置1は車両のエンジンが停止している場合でも運転して運転室110内に冷風を供給することができる。バッテリ40としては、自動車用バッテリとして一般的な鉛蓄電池を用いることができるが特に特定の形式のバッテリに限定されるものではない。鉛蓄電池を用いる場合には、実用的にはJIS D 5301に規定する5時間率容量で120Ah以上のものを使用することが好ましい。
Next, the configuration of the electric system of the
インバータ30は、圧縮機駆動用モータ22(以下「CPモータ22」とも称する)に電力を供給するための電力変換部である。本実施形態では、EVファンモータ12、CDファンモータ26の電源としてバッテリ40からの電力が、CPモータ22の電源として単相AC220Vが供給される構成としているが、これ以外の電力仕様を用いても差し支えない。インバータ30の回路方式としては、パルス幅変調(PWM)方式等の適宜の方式を採用することができる。またインバータ30の出力容量は、負荷となる各モータ等の仕様に応じて決定すればよい。なお、EV、CD、CPは、それぞれ蒸発器(Evaporator)、凝縮器(Condenser)、圧縮機(Compressor)を示す略号である。
The
室内機10内には、EVファンモータ12、EVファンモータ駆動回路13、EVファンモータ駆動制御回路14(以下「EVファン制御回路14」とも称する)、及び入出力インタフェース部17が備えられている。EVファンモータ12は蒸発器11へ送風するためのブロワファンを駆動するモータであり、例えばブラシレスDCモータ等が用いられる。EVファンモータ駆動回路13は、バッテリ40からの電力を受けてEVファンモータ12駆動用の出力電圧を生成する回路ブロックであり、例えばEVファンモータ12への供給電力を制御するIGBTのゲートドライブ回路として構成することができる。この回路ブロックの回路方式としては、PWM方式等を用いることができる。
The
EVファンモータ駆動回路13の出力は、EVファン制御回路14によって制御される。EVファン制御回路14は、後述するようにCPU等のプロセッサを備え、室内機10から送出される空気温度の情報を温度センサ16から取得し、またEVファンモータ12に設けられる回転センサ12Aからモータ12の回転数の情報を取得し、これらの情報に基づいてプロセッサが実行する演算処理によりEVファンモータ駆動回路13の出力を制御する。インバータ30とEVファンモータ駆動回路13、EVファン制御回路14の入力との間には電源スイッチ15が設けられており、空調装置10を運転しない場合には電源スイッチ15をオフしておくことにより、回路13,14において無用の電力が消費されないように構成されている。
The output of the EV fan
回転センサ12Aは、EVファンモータ12のロータ回転数を検出するためのセンサであり、例えば磁気抵抗素子、ホール素子を利用して構成される。温度センサ16は、サーミスタ等の素子を用いて実現される。温度センサ16は、例えば室内機10の外部上面に設置され、室内機10が設置されている居住空間112の空気温度を測定する。温度センサ16の出力信号は、室内機10と室外機20との間を接続する通信線70を通じて、室外機20の圧縮機モータ駆動制御回路24(以下「CP制御回路24」とも称する)にも供給される。これにより、室外機20側でも居住空間112内の温度データを利用することができる。
The
入出力インタフェース部17は、空調装置1による居住空間112内の目標温度設定等のデータ入力、現在の室温、室内機10あるいは室外機20による異常検出報知といったデータ出力の機能を実現するブロックであり、例えば液晶表示パネル、タッチパネル、プッシュスイッチ等の入出力デバイスにより構成されている。入出力インタフェース部17は、EVファン制御回路14と通信可能に接続されてデータの授受を行う。また入出力インタフェース部17は、室内機10と室外機20とを接続する前記の通信線70を通じて、室外機20のCP制御回路24ともデータの授受を行うことができる。
なお、以上の室内機10の構成は一例であり、後述する本実施形態の空調装置1の機能を実現するために、他の種々の構成を採用することが可能である。
The input /
The above configuration of the
次に、室外機20の電気的構成例について説明する。室外機20には、凝縮器25からの放熱を促すべくこれに送風するためのブロワファンが設けられ、CDファンモータ26によって駆動される。CDファンモータ26としては、例えば単相ACモータ、ブラシレスDCモータ等を用いることができる。CDファンモータ26は、CDファンモータ駆動回路27によって駆動される。CDファンモータ駆動回路27にはインバータ30から単相AC100Vが供給され、CDファンモータ駆動回路27によってCDファンモータ26を駆動するための駆動電流に変換される。CDファンモータ26は、空調装置1の運転中一定回転数で動作させれば足りるため、CDファンモータ駆動回路27はその機能を実現するようにCDファンモータ26の仕様に合わせて設計すればよい。
Next, an example of the electrical configuration of the
室外機20にはまた、圧縮機21を駆動するための圧縮機駆動用モータ22(以下「CPモータ22」とも称する)が設けられ、本実施形態ではAC三相誘導モータを採用している。CPモータ22は、圧縮機駆動用モータ駆動回路23(以下「CP駆動回路23」とも称する)から供給される三相交流電力によって駆動される。CPモータ駆動回路23は、例えばスイッチング素子としてIGBTを用いたPWM方式で構成することができるが、CPモータ22の形式、仕様に応じて他の適宜の方式を採用してもよい。
The
CP駆動回路23の出力は、CP制御回路24によって制御される。本実施形態では、CP制御回路24は、CP駆動回路23のIGBTのオンオフ制御を行うゲートドライブ回路である。CP制御回路24は、後述するようにCPU等のプロセッサを備え、室内機10にある温度センサ16から取得される温度データ、CPモータ22に設けられる回転センサ22Aから取得されるモータ22の回転数データに基づいて、プロセッサが実行する演算処理によりCP駆動回路23の出力を制御する。
The output of the
回転センサ22Aは、CPモータ22のロータ回転数を検出するためのセンサであり、回転センサ12Aと同様に、例えば磁気抵抗素子、ホール素子を利用して構成される。前記したように、室内機10側に設置されている温度センサ16の出力信号は、室内機10と室外機20との間を接続する通信線70を通じてCP制御回路24にも入力される。
The
次に、EVファン制御回路14、CP制御回路24の構成例について説明する。図4は、EVファン制御回路14、及びCP制御回路24の機能ブロックをハードウェア構成と関連させて説明する模式図である。以下、EVファン制御回路14、CP制御回路24を、モータ制御回路400(電力制御部)と総称する。モータ制御回路400は、プロセッサ410,入出力部420、及びメモリ430を備えている。プロセッサ410はCPU、MPU等の演算装置であり、後述する本実施形態のモータ制御を実現する。入出力部420は、外部装置との間でのデータ入出力処理を実行する機能を有し、ハードウェアとしては、室内機10の入出力インタフェース部17からの目標室温等各種設定データ、温度センサ16からの温度測定データ、回転センサ12A、22Aからの回転数データ等の入力データ用バッファ回路、EVファン駆動回路13、CP駆動回路23への駆動出力信号(ゲート信号)を出力するための出力バッファ回路を含む。
Next, a configuration example of the EV
メモリ430は本実施形態の空調装置1の制御を行うためのプログラム、及びそのプログラムが使用するデータ等を格納している記憶領域を提供し、例えばROM、RAM等の記憶デバイスにより構成されている。図4の例では、メモリ430に、温度データ処理部431、負荷回転数処理部432、指令出力演算部433、データ入出力部434、及び制御用データ435が格納されている。温度データ処理部431、負荷回転数処理部432、指令出力演算部433、及びデータ入出力部434は、プロセッサ410によって実行されるプログラムである。制御用データ435は、上記のプログラムによって利用されるデータである。
The
温度データ処理部431は、室内機10の入出力インタフェース部17からの目標室温等各種設定データ、温度センサ16からの温度測定データを受信して指令出力演算部433に引き渡す機能を有する。負荷回転数処理部432は、回転センサ12A、22Aからの回転数データを受信して指令出力演算部433に引き渡す機能を有する。指令出力演算部433は、受信した各温度データ、回転数データと、後述する制御用データとを用いてEVファン駆動回路13、CP駆動回路23への出力信号を生成する機能を有する。指令出力演算部433が実行するデータ処理については処理フロー例を参照して後述する。
The temperature
データ入出力部434は、プロセッサ410とメモリ430間でのデータ入出力処理の機能を有する。制御用データ435は、入力された目標設定温度と測定された室温との差分と、EVファンモータ12,CPモータ22の回転数との関係を示す制御パターンデータ、及び、後述する回転数の上限に関する設定データ、目標設定温度と測定温度との差分に関する設定データ、及び目標設定温度と測定温度との差分が所定値を超える状態の持続時間に関する設定データ等を格納する。
The data input /
図5に、制御用データ435の一例を示している。本実施形態の制御用データ435は、駆動出力信号パターンデータ4351、回転数制限時間判定閾値4352(第1の時間)、CP運転停止時間判定閾値4353(第2の時間)、高回転判定閾値4354(第1の回転数)、温度差判定閾値4355、回転数上限値4356(第2の回転数)、及び回転数及び温度履歴情報4357を有している。駆動出力信号パターンデータ4351は、EVファンモータ12、CPモータ22についての目標温度と測定温度との差分、及び、その差分に対して設定すべき目標回転数、その目標回転数を達成するために、EVファンモータ駆動回路13、CPモータ駆動回路23に出力すべき駆動出力信号の関係を制御パターンとして保持している。回転数制限時間判定閾値4352は、EVファンモータ12、CPモータ22の回転数に上限を設けるかどうかの判定閾値となる時間データであり、例えば10分等の数値を格納する。CP運転停止時間判定閾値4353は、CPモータの運転を停止するかどうかの判定閾値となる時間データであり、例えば30分等の数値を格納する。高回転判定閾値4354は、EVファンモータ12、CPモータ22の回転数が高回転領域にあるかどうかを判定するために設定される数値データである。温度差判定閾値4355は、CPモータ22の運転を停止するか判定するのに用いる目標温度と測定温度との差分閾値である。回転数上限値4356は、EVファンモータ12、CPモータ22の回転数に設定する回転数上限値であり、EVファンモータ12、CPモータ22それぞれについて保持される。回転数及び温度履歴情報4357は、EVファンモータ12、CPモータ22それぞれについて回転数及び温度測定値の経時変化を格納しており、回転数制限、CP運転停止を判定するための履歴データとして利用される。なお、図5に示すのは構成の一例であって、本発明を適用する空調装置1の構成、仕様に応じて設計することができる。例えば、使用者が好みに合わせて冷房能力の強弱を設定することができるように、入出力インタフェース部17を通じて、室内機10のEVファンモータ12、室外機20のCPモータ24の回転数を設定することができるようにしてもよい。また、季節ごと、月ごとに冷房能力を適切に変更すべく、モータ制御回路400が保持する時刻データ等に基づいて、室内機10のEVファンモータ12、室外機20のCPモータ24の回転数を設定することができるようにしてもよい。さらに、夏季夜間駐車時等の連続運転による過剰なバッテリ消耗を防止するために、室内機10の入出力インタフェース部17にオフタイマー機能を設け、運転開始から所定時間経過後に室内機10及び室外機20の運転が停止されるように構成することもできる。
FIG. 5 shows an example of
次に、以上の構成を有する空調装置1におけるEVファンモータ12及びCPモータ22の駆動制御について説明する。まず、EVファンモータ12の駆動制御について説明する。図6に、本実施形態の空調装置1の室内機10が備えるEVファン制御回路14により実行されるEVファンモータ12の駆動制御処理フロー例を示している。
Next, the drive control of the
EVファン制御回路14は、基本動作として、室内機10の入出力インタフェース部17を通じて設定されている目標温度と温度センサ16によって測定された測定温度との差分に応じて決定される目標回転数と、回転センサ12Aから入力される測定回転数との差分に基づいて、EVファン駆動回路13への駆動出力信号を生成する。図5に関して前記したように、目標温度と測定温度との差分と目標回転数との関係を示すパターンデータ、及び目標回転数と測定回転数との差分と駆動出力信号との関係を示すパターンデータは、あらかじめメモリ430の制御用データ435として記憶させておく。この基本動作を前提として、EVファン制御回路14は、EVファンモータ12の高回転運転が所定時間を超えて継続した場合に、EVファンモータ12の回転数に上限を設ける制御を行う。
As a basic operation, the EV
図6を参照すると、まずEVファン制御回路14は、空調装置1の電源オンを契機として制御を開始すると(S600)、温度データ処理部431により、室内機10の入出力インタフェース部17を通じて設定された目標温度データを取得してメモリ430のワークエリアに記憶する(S610)。次いで、温度データ処理部431は、温度センサ16から測定温度データを取得してメモリ430のワークエリアに記憶する(S620)。次に、回転数処理部432が、回転センサ12AからEVファンモータ12の測定回転数データを取得してメモリ430のワークエリアに記憶する(S630)。以上の取得したデータに基づき、指令出力演算部433は、制御用データ435として格納されている駆動出力信号パターンデータを参照してEVファン駆動回路13へ与えるべき目標回転数を算出する(S540)。
Referring to FIG. 6, first, when the EV
ここで、指令出力演算部433は、制御用データ435から高回転運転判定閾値Rs及び高回転運転継続時間に関する閾値ts1を読み出し、メモリ430のワークエリアに格納されている測定回転数データの履歴を参照して、EVモータ12の回転数rがr>Rsを満たす状態が閾値t1を超えて継続しているかを判定する(S650)。前記状態の継続時間がts1以下であると判定した場合(S650,No)、指令出力演算部433は、S640で算出した目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、EVファン駆動回路13に出力して(S670)、S610の処理に戻る。
Here, the command
一方、EVファンモータ12の回転数rがr>Rsを満たす状態が閾値ts1を超えて継続していると判定した場合(S650,Yes)、指令出力演算部433は、EVファンモータ12の回転数に、あらかじめ制御用データ435として設定されている上限値Rmaxを設定する(S660)。そして、S670で指令出力演算部433は、S660で設定した上限値である目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、EVファン駆動回路13に出力して(S670)、S610の処理に戻る。
On the other hand, when it is determined that the state in which the rotation speed r of the
このようなEVファンモータ12の駆動制御処理により、例えば室内機10が設置されている運転室110の窓やドアが開放されたまま空調装置1が運転されており、居住空間112内の温度が目標設定温度に対してなかなか下がらずEVファンモータ12の高回転運転状態が長時間継続している場合には、EVファンモータ12の回転数に上限値を設定し、無駄に高回転運転が継続されてバッテリ40の電力が空費されることを防止される。
By such a drive control process of the
次に、CPモータ22の駆動制御について説明する。図7に、本実施形態の空調装置1の室外機20が備えるCPモータ制御回路24により実行されるCPモータ22の駆動制御処理フロー例を示している。
Next, the drive control of the
EVファン制御回路14と同様に、CPモータ制御回路24は、基本動作として、室内機10の入出力インタフェース部17を通じて設定されている目標温度と温度センサ16によって測定された測定温度との差分に応じて決定される目標回転数と、回転センサ12Aから入力される測定回転数との差分に基づいて、CPモータ駆動回路23への駆動出力信号を生成する。CPモータ制御回路24は、EVファンモータ駆動制御回路14と同様に、規定の閾値を超える高回転運転が所定時間を超えて継続された場合、回転数に上限を設けて電力消費を抑制する制御を行う。また、加えて、一定回転数を超える運転がさらに長時間にわたって継続された場合には異常状態と判定してCPモータ22の運転を停止し、バッテリ40の無用の電力消費を防ぐ制御も行う。
Similar to the EV
図7を参照すると、CPモータ制御回路24は、空調装置1の電源オンを契機として制御を開始すると(S700)、EVファンモータ制御の場合と同様に、目標温度データ、測定温度データ、測定回転数データを取得して、制御用データ435として格納されている駆動出力信号パターンデータを参照してCPモータ駆動回路23へ与えるべき目標回転数を算出する(S710〜S740)。
Referring to FIG. 7, when the CP
ここで、指令出力演算部433は、EVファンモータ12の制御と同様に、制御用データ435から高回転運転判定閾値Rs及び高回転運転継続時間に関する閾値ts1を読み出し、メモリ430のワークエリアに格納されている測定回転数データの履歴を参照して、EVモータ12の回転数rがr>Rsを満たす状態が閾値t1を超えて継続しているかを判定する(S750)。前記状態の継続時間がts1以下であると判定した場合(S750,No)、指令出力演算部433は、S740で算出した目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、CPモータ駆動回路23に出力して(S795)、S710の処理に戻る。
Here, the command
一方、CPモータ22の回転数rがr>Rsを満たす状態が閾値ts1を超えて継続していると判定した場合(S750,Yes)、指令出力演算部433は、さらに、温度測定データの値と目標設定温度との差分ΔTが所定の閾値Tsを超えている状態が所定の時間閾値ts2を超えて継続しているかを判定する(S760)。ΔT>Tsの状態がts2を超えて継続していると判定した場合(S760,Yes)、指令出力演算部433は、CPモータ駆動回路23に運転停止を指令し、室内機10の入出力インタフェース部17に通信線70を通じて異常検出を出力して処理を終了する(S770〜S780)。このように、所定時間経過しても室内機10周辺の温度が目標設定温度に対して十分に下がらない異常状態が継続した場合には、CPモータ22の運転を停止することで、異常状態におけるバッテリ40の空費を防止することができる。特にCPモータ22はEVファンモータ12に比べて消費電力量が大きいため、その運転を停止することによるバッテリ40の消耗防止の効果は大きい。
On the other hand, when it is determined that the state in which the rotation speed r of the
S760でCPモータ22の運転停止の条件が成立していないと判定した場合(S760,No)、指令出力演算部433は、CPモータ22の回転数に、あらかじめ制御用データ435として設定されている上限値Rmaxを設定する(S790)。そして、S795で指令出力演算部433は、S790で設定した上限値である目標回転数に基づいて駆動出力信号を算出し、CPモータ駆動回路13に出力して(S795)、S710の処理に戻る。
When it is determined in S760 that the condition for stopping the operation of the
このようなCPモータ22の駆動制御処理により、例えば室内機10が設置されている運転室110の窓やドアが開放されたまま空調装置1が運転されており、居住空間112内の温度が目標設定温度に対してなかなか下がらずCPモータ22の高回転運転状態が長時間継続している場合には、CPモータ22の回転数に上限値を設定し、無駄に高回転運転が継続されてバッテリ40の電力が空費されることを防止している。
By such a drive control process of the
以上説明したCPモータ駆動制御が実行された場合の温度及び回転数の時間変化の例を図8に示している。室内機10が設置されている居住空間112内の温度がT0であったとき、目標設定温度をTTとして空調装置1の運転を開始したとする。CPモータ22は、回転数R0で運転を開始するが、例えば運転室110の窓やドアが開放されているといった理由で温度が下がりにくいため、回転数判定閾値Rsより高回転の回転数R0で運転を継続する。この高回転運転継続時間が時間判定閾値ts1を超えると、CPモータ22の回転数に上限値Rmaxが設定され、CPモータ22は回転数Rmaxで運転を継続する。
FIG. 8 shows an example of time changes in temperature and rotation speed when the CP motor drive control described above is executed. It is assumed that when the temperature in the
居住空間112内の温度は依然十分に低下せず、目標温度TTと測定温度との差分ΔTが温度判定閾値Tsより大きい状態が時間判定閾値ts2を超えて継続しているとする。この場合、CPモータ制御回路24により、CPモータ22の運転は停止される。このように、なんらかの理由で室内機10が設置されている居住空間112内の温度が十分に低下しない異常状態が継続した場合、CPモータ22の高回転での運転を抑止し、さらに一定条件の下では運転を停止する制御を行うので、バッテリ40の無用の消耗を防ぐことができる。
It is assumed that the temperature in the
なお、上記のモータ制御に用いる回転数判定閾値Rs、回転数上限値Rmax、時間判定閾値ts1,ts2は、CPモータ22の消費電力、バッテリ40の容量等の条件を考慮して適宜に設定することができる。また、上記の実施形態では、高回転領域での連続運転を所定時間で抑止する制御をEVファンモータ12、CPモータ22について実施し、目標温度と測定温度の差分が所定値を超える状態が一定時間を超えて継続した場合に運転停止をする制御をCPモータ22について実施するものとしたが、空調装置1の電力消費量に占める割合がより大であるCPモータ22についてのみ上記制御を行うようにしてもよい。その場合、CPモータ22の運転停止に伴ってEVファンモータ12の運転も停止するように構成してもよい。
The rotation speed determination threshold value Rs, the rotation speed upper limit value Rmax, and the time determination threshold values ts1 and ts2 used for the above motor control are appropriately set in consideration of conditions such as the power consumption of the
以上詳細に説明したように、本実施形態の車両用空調装置によれば、車室内の温度が想定通りに下がらないことを検知した場合に、圧縮機や室内機のファンの回転数に上限を設け、あるいは圧縮機の動作を停止させてバッテリの消耗を防止することができ、エンジンの始動性の低下等の電装系の不都合を防ぐことができる。 As described in detail above, according to the vehicle air conditioner of the present embodiment, when it is detected that the temperature inside the vehicle does not drop as expected, the upper limit of the rotation speed of the fan of the compressor or the indoor unit is set. It is possible to prevent the battery from being consumed by providing or stopping the operation of the compressor, and it is possible to prevent inconveniences in the electrical system such as deterioration of engine startability.
1 車両用空気調和装置
10室内機
11 蒸発器
12 EVファンモータ
12A,22A 回転センサ
13 EVファンモータ駆動回路
14 EVファンモータ駆動制御回路
15 電源スイッチ
16 温度センサ
18 膨張弁
20 室外機
21 圧縮機
22 圧縮機モータ
23 CPモータ駆動回路
24 CPモータ駆動制御回路
25 凝縮器
30 DC/ACインバータ
40 バッテリ
400 モータ制御回路
410 プロセッサ
420 入出力部
430 メモリ
431 温度データ処理部
432 負荷回転数処理部
433 指令出力演算部
434 データ入出力部
435 制御用データ
1
Claims (4)
前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、
前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、
前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、
前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記圧縮機への供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記圧縮機を運転させるように構成されており、前記圧縮機が運転開始後、第1の回転数を超える回転数で第1の時間以上運転されていると判定した場合に、前記圧縮機の回転数が前記第1の回転数より低い第2の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している、
車両用空調装置。 A compressor driven by the power from the battery to compress the refrigerant,
A condenser for liquefying the refrigerant compressed by the compressor, and
An evaporator for vaporizing the liquefied refrigerant to absorb heat and lowering the temperature of the air supplied to the passenger compartment.
A vehicle air conditioner including a power conversion unit for converting DC power from the battery into power for driving the compressor.
In order to control the power supply to the compressor according to the difference between the target set temperature in the vehicle interior and the measured air temperature in the vehicle interior, the difference between the target set temperature and the measured air temperature is used. When it is determined that the compressor is operated at a corresponding rotation speed and the compressor is operated at a rotation speed exceeding the first rotation speed for the first time or more after the start of operation. It has a power control unit that controls the supply power so that the rotation speed of the compressor is equal to or lower than the second rotation speed lower than the first rotation speed.
Vehicle air conditioner.
前記電力制御部は、前記圧縮機の運転開始後、第2の時間経過しても、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分が所定の数値を超えていると判定した場合、前記圧縮機への電力供給を停止する、
車両用空気調和装置。 The vehicle air conditioner according to claim 1.
If the power control unit determines that the difference between the target set temperature and the measured air temperature exceeds a predetermined value even after a second time has elapsed after the start of operation of the compressor, the compression is performed. Stop the power supply to the machine,
Vehicle air conditioner.
前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、
前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、
前記蒸発器へ送風するファンを駆動するための、バッテリからの電力で駆動される蒸発器ファンモータと、
前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用及び前記蒸発器ファンモータ駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置であって、
前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記蒸発器ファンモータへの供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記蒸発器ファンモータを運転させるように構成されており、前記蒸発器ファンモータが運転開始後、第1の回転数を超える回転数で第1の時間以上運転されていると判定した場合に、前記蒸発器ファンモータの回転数が前記第1の回転数より低い第2の回転数以下となるように前記供給電力を制御する電力制御部を有している、
車両用空調装置。 A compressor driven by the power from the battery to compress the refrigerant,
A condenser for liquefying the refrigerant compressed by the compressor, and
An evaporator for vaporizing the liquefied refrigerant to absorb heat and lowering the temperature of the air supplied to the passenger compartment.
An evaporator fan motor driven by electric power from a battery for driving a fan that blows air to the evaporator, and
An air conditioner for vehicles including a power conversion unit for converting DC power from the battery into power for driving the compressor and driving the evaporator fan motor.
In order to control the power supply to the evaporator fan motor according to the difference between the target set temperature in the vehicle interior of the vehicle and the measured air temperature in the vehicle interior, the target set temperature and the measured air temperature are set. The evaporator fan motor is configured to operate at a rotation speed according to the difference, and after the start of operation, the evaporator fan motor is operated at a rotation speed exceeding the first rotation speed for the first time or more. It has a power control unit that controls the supplied power so that the rotation speed of the evaporator fan motor becomes equal to or lower than the second rotation speed lower than the first rotation speed when it is determined to be present.
Vehicle air conditioner.
前記圧縮機で圧縮された冷媒を液化するための凝縮器と、
前記液化された冷媒を気化させて吸熱し車室内へ供給される空気温度を低下させるための蒸発器と、
前記バッテリからの直流電力を前記圧縮機駆動用の電力に変換するための電力変換部とを備えている車両用空気調和装置の制御方法であって、
前記車両の車室内の目標設定温度と、前記車室内の測定空気温度との差分に応じて前記圧縮機への供給電力を制御するために、前記目標設定温度と前記測定空気温度との差分に応じた回転数によって前記圧縮機を運転させるように構成されており、前記圧縮機が運転開始後、第1の回転数を超える回転数で第1の時間以上運転されていると判定した場合に、前記圧縮機の回転数が前記第1の回転数より低い第2の回転数以下となるように前記供給電力を制御する、
車両用空調装置の制御方法。
A compressor driven by the power from the battery to compress the refrigerant,
A condenser for liquefying the refrigerant compressed by the compressor, and
An evaporator for vaporizing the liquefied refrigerant to absorb heat and lowering the temperature of the air supplied to the passenger compartment.
A control method for a vehicle air conditioner including a power conversion unit for converting DC power from the battery into power for driving the compressor.
In order to control the power supply to the compressor according to the difference between the target set temperature in the vehicle interior and the measured air temperature in the vehicle interior, the difference between the target set temperature and the measured air temperature is used. When it is determined that the compressor is operated at a corresponding rotation speed and the compressor is operated at a rotation speed exceeding the first rotation speed for the first time or more after the start of operation. , The power supply is controlled so that the rotation speed of the compressor is equal to or lower than the second rotation speed, which is lower than the first rotation speed.
How to control a vehicle air conditioner.
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