車両の空調ループの動作を制御する方法
本発明は、車両の空調ループの中に一体化された圧縮機（ＣＰ）の出口の温度（ＴＲＣＰＯ）を制御ための方法に関する。この空調ループは、その中で未臨界の冷却流体が循環し、凝縮器（ＣＤ）、膨張弁（ＥＸＶ）、および蒸発器（ＥＶ）を含む。この監視する方法は、圧縮機入口における上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）を算出するステップと、圧縮機入口における温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ）を推定するステップと、圧縮機の制御信号（ＰＷＭCP）または蒸発温度の設定値（ＥＰ＿ＴEV）を調整するステップとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義では、車両の空調ループの動作を制御する方法に関する。空調ループは、その中で未臨界の冷却流体が循環し、冷却流体の循環の方向に、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を備えている。
【背景技術】
【０００２】
このような空調ループでは、圧縮機は、一般的に、圧縮機の入口における圧力が、制御弁の制御電流の強度に関係づけられる関係式によって外部から制御される。
【０００３】
本発明はまた、内部熱交換器を備える空調ループにも関し、内部熱交換器は、凝縮器と膨張弁との間を循環する流体と、蒸発器と圧縮機との間を循環する流体との間の熱交換を行う。
【０００４】
このような構成によって、空調ループの消費電力を低減させることができる。このような消費電力の低減によって、空調ループの動作により生ずる公害を有利に低減することができる。更に、内部熱交換器が存在することにより、空調ループの冷却能力が高められる。
【０００５】
しかしながら、このような構造は、圧縮機出口のところで、空調ループの中を循環する冷却流体の加熱を引き起こす可能性があるという事実が、これまでに観測されている。この現象は、空調ループの動作のある条件の中で、内部熱交換器の効率が高くなったときに生ずる。また、このような場合には、凝縮器入口または圧縮機出口における温度を制御することが必要である。
【０００６】
この目的として、圧縮機の排気の温度、または凝縮器入口における温度を制御するために、実際には２つの解決策がある。
【０００７】
第１の方法は、蒸発器出口における過熱が殆どゼロになるように膨張弁の開口を設定することである。この解決策は、簡単ではあるが、危険を伴う。これは、この解決策が、圧縮機の排気温度は、制御を行わなくとも満足がいく状態であるという仮定に基づいているからである。
【０００８】
第２の方法は、圧縮機出口のところで温度センサを使用し、温度センサによって測定した値を使用することによって、圧縮機の排気温度を制限する方法である。この解決策は、更なるセンサを備えた空調ループの装置が必要になるという欠点があり、無視できない費用がかかる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明の主たる目的は、圧縮機出口における温度を制御する方法を提案することにより、公知の解決策の欠点を克服することである。この圧縮機は、自動車の空調ループの中に一体化されており、空調ループは、その中に未臨界の冷却流体が循環し、少なくとも、圧縮機、凝縮器、膨張バルブ、および蒸発器を含んでいる。
【００１０】
別の実施形態においては、空調ループは内部熱交換器を含み、内部熱交換器は、凝縮器と膨張バルブとの間を循環する流体と、蒸発器と圧縮機との間を循環する流体との間の熱交換を実行する。
【００１１】
本発明の制御方法は、次に示すステップを含み、これらを連続して、同時に、または交互に行う。これらのステップは、
−圧縮機入口における上限温度を算出するステップ、
−圧縮機入口における温度を推定するステップ、
−車両速度、外部温度、および凝縮器出口における圧力の測定値を捕捉するステップ、
−凝縮器を横切る空気流を生成するモーターファンユニットの電圧を捕捉するステップ、
−凝縮器出口における圧力、圧縮機入口における圧力の推定値、圧縮機速度、および凝縮器入口または圧縮機出口における所定の上限温度を捕捉するステップ、
−圧縮機の制御弁の制御電流の強度を捕捉するステップ、および圧縮機の制御弁の制御電流の強度に基づいて圧縮機入口における圧力を推定するステップ、
−内部熱交換器の効率パラメータを、好ましくは、冷却流体の質量流量の関数として求めるステップ、
−質量流量を、車両速度、外部温度、および凝縮器出口における圧力の測定値の関数として求めるステップ、
−圧縮機入口における圧力の推定値および冷却流体の質量流量から、蒸発器出口における圧力を推定するするステップ、
−蒸発器出口と圧縮機入口との間の圧力降下を冷却流体の質量流量から推定するステップ、
−過熱特性を蒸発器出口における圧力の推定値の関数として求めるステップ、
−蒸発器出口における温度を、過熱特性および蒸発器出口における圧力の推定値から推定するステップ、
−圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整するステップである。
【００１２】
本発明においては、圧縮機入口における上限温度を算出するステップは、圧縮機入口における圧力の推定値、圧縮機速度、および凝縮器入口または圧縮機出口における所定の上限温度に基づいて実行される。
【００１３】
更に、本制御方法は、圧縮機入口における圧力降下と圧力の推定値に基づいて、蒸発器出口における圧力を推定するステップを含んでいる。
【００１４】
第１の実施形態においては、本発明はまた、制御方法を提供するもので、この本制御方法は、次に示すステップを含んでいる。
−蒸発器出口における温度を、蒸発器出口における圧力推定値に対応した飽和温度および過熱特性から推定するステップ。
−圧縮機入口における上限温度を、熱交換器の効率パラメータ、凝縮器入口または圧縮機出口における圧力に対応した飽和温度、および蒸発器出口における温度推定値から推定するステップ。
−凝縮器出口における上限圧力を、凝縮器出口における上限温度から推定するステップ。
【００１５】
この第１の実施形態においては、調整するステップでは、圧縮機入口における温度推定値が、圧縮機入口における上限温度の計算値以上になった時に、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整する。
【００１６】
第２の実施形態においては、本制御方法はまた、次に示すステップを含んでいる。
−蒸発器出口における上限温度を、熱交換器の効率パラメータ、圧縮機入口における上限温度、および凝縮器入口または圧縮機出口における圧力に対応した飽和温度から算出するステップ。
−蒸発器出口における上限圧力を、蒸発器出口における上限温度、および過熱特性から算出するステップ。
−圧縮機入口における上限圧力を、蒸発器出口における上限圧力、および圧力降下の推定値から算出するステップ。
−圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値を、圧縮機入口における上限圧力の関数として算出するステップ。
【００１７】
調整するステップでは、圧縮機の制御弁に対する制御信号は、圧縮機の制御弁の制御電流の強度が、圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値よりも常に低くなるように調整する。強度の測定値が圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値より高くなった場合には、この制御方法は、強度の測定値が圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値よりも低くなるように、圧縮機の制御弁に対する制御信号を低減する。
【００１８】
第３の実施形態においては、本発明はまた、制御方法を提供し、この本制御方法は、次のステップを含んでいる。
−蒸発器出口における温度を、蒸発器出口における圧力推定値に対応した飽和温度、および過熱特性から推定するステップ。
−凝縮器出口における上限温度を、効率パラメータ、蒸発器出口における温度推定値、および圧縮機入口における上限温度から推定するステップ。
−凝縮器出口における上限圧力を、凝縮器出口における上限温度から推定するステップ。
【００１９】
この第３の実施形態においては、調整するステップでは、凝縮器出口における圧力が、凝縮器出口における上限圧力以上になったときに、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整する。
【００２０】
また、本発明における制御方法は、次のステップを含むことができる。
−凝縮器入口、または圧縮機出口における圧力、および蒸発器の中の空気の温度を捕捉するステップ。
−圧縮機入口における上限温度を、凝縮器入口または圧縮機出口における温度の所定の上限値、凝縮器出口における圧力、圧縮機入口における圧力推定値、および圧縮機速度に基づいて算出するステップ。
【００２１】
従って、本発明は、凝縮器入口のところで、または圧縮機出口のところで温度センサを使用するか否かに拘わらず、圧縮機の排気の温度を制御する方法を提案する。これによって、内部熱交換器を含む空調ループは、このような内部熱交換器を含まない空調ループと、正確に同じセンサを使用して制御することが可能になる。従って、使用するセンサは、凝縮器出口における圧力センサとなり、これは、蒸発器の中の空気の温度、および圧縮機の制御弁の制御電流値の指標になるものである。
【００２２】
従って本発明は、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整するステップを提供する。この調整は、凝縮器入口における温度センサが存在するか否かに拘わらず、捕捉したデータに基づいて算出した、凝縮器入口における温度に関係する量が、捕捉したデータに基づいて算出した量の上限を超えたときに、相当分を減ずることにより行う。
【００２３】
本発明の原理によれば、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値は、圧縮機出口または凝縮器入口における温度を表す、ある１つの量の推定値とその量の上限値とを比較することに基づいて調整される。
【００２４】
本発明においては、流体の質量流量を決定するステップは、使用する凝縮器のモデルに基づいて実行される。このモデルでは、特に、車両速度の測定値、外部温度の測定値、凝縮器を横切る空気流を生成するモーターファンユニットの電圧の測定値、および圧縮機入口における圧力を使用して、質量流量を決定する。この特徴によって、車両および空調ループの動作に関するデータを集中して備えるマイクロプロセッサによる既知のパラメータから容易に質量流量を判定することができる。
【００２５】
添付図面を参照しつつ、以下に示す記述を精読することによって、本発明の他の特徴および利点は明らかになると思う。これらの図面は、限定的でない実施例を示すものであり、これらの実施例は、本発明とその実施形態の開示の理解を補完するばかりでなく、更には、必要に応じて、発明の画定に寄与しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明における空調ループを示す図である。
【図２】本発明の図１における空調ループの中に一体化した圧縮機を制御する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明における、内部熱交換器の効率パラメータの変化を質量流量の関数として表した曲線である。
【図４】本発明における方法を適用した結果をまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、空調ループを示し、本発明は、この空調ループを制御することができる。空調ループの中には冷却流体が循環し、この冷却流体は、空調ループの中に組み込まれた種々の要素を介して規定される熱力学サイクルを経験する。図１においては、空調ループは、冷却流体の循環の方向に、圧縮機ＣＰ、凝縮器ＣＤ、膨張弁ＥＸＶ、および蒸発器ＥＶを含んでいる。
【００２８】
空調ループはまた、オプションとして、内部熱交換器ＩＨＸを含ことができる。内部熱交換器ＩＨＸによって、蒸発器ＥＶと圧縮機ＣＰとの間を循環する冷却流体と、凝縮器ＣＤと膨張弁ＥＸＶとの間を循環する冷却流体との間の熱交換が可能になる。内部熱交換器ＩＨＸは、空調ループの動作性能を改善する。
【００２９】
空調ループは、モーターファンユニット（図示せず）と関連し、モーターファンユニットは凝縮器ＣＤを横切る空気流を生成し、それにより、凝縮器ＣＤを通して流れる冷却流体と凝縮器ＣＤを横切る空気流との間の熱交換を行い、生成された熱を放出させる。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施形態における、空調ループの中の圧縮機ＣＰ入口における温度を制御する方法を示すフローチャートである。
【００３１】
本発明の制御方法は、次に示すいくつかのパラメータを捕捉するステップを含んでいる。
・圧縮機の制御弁の制御電流の強度ＩV＿Ｍ。
・圧縮機速度ＮCP＿Ｍ。
・凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍ、または圧縮機出口における圧力測定値ＰＲＣＰＯ＿Ｍ。
【００３２】
さらに、本制御方法は、凝縮器入口における圧力ＰＲＣＤＩ＿Ｍを捕捉するステップを更に含むことができる。
【００３３】
また、圧縮機出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌは事前に定められている。圧縮機出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌは１３０℃に設定されることが望ましい。
【００３４】
本制御方法は、圧縮機入口における圧力ＰＲＣＰＩ＿Ｅを、圧縮機ＣＰの制御特性に従って、
・圧縮機の制御弁の制御電流の強度ＩV＿Ｍ
の関数として推定するステップＥ０を含んでいる。
【００３５】
次に本方法は、ステップＥ１を含む。ステップＥ１は、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌを、凝縮器入口における所定の上限温度ＴＲＣＤＩ＿Ｌ、凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍ、ステップＥ０で得られた、圧縮機入口における圧力推定値ＰＲＣＰＩ＿Ｅ、および圧縮機速度ＮＣＰ＿Ｍに基づいて算出するステップである。
【００３６】
圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌは、次に示す式で表わされる。
【数１】
ここで、
ＰＲＣＰＩ＿Ｍは、圧縮機入口における圧力測定値、
λは、定数、
ｆ１は、
・圧縮機速度ＮCP＿Ｍ、
・凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍ、
・圧縮機入口における圧力推定値ＰＲＣＰＩ＿Ｅ
によって決まる関数である。
【００３７】
凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍは、凝縮器入口における圧力測定値ＰＲＣＤＩ＿Ｍに等しい。
【００３８】
本発明における方法はまた、冷却流体の質量流量ＭＦを、凝縮器ＣＤの動作モデルから求めるステップＥ２を含んでいる。ステップＥ２は、ステップＥ０および/またはＥ１の、以前に、同時に、またはその後に実行することができる。
【００３９】
図２に示すように、凝縮器ＣＤのこの動作モデルによって、冷却流体の質量流量ＭＦを、車両速度ＶV、外部温度ＴE、および凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍから推定することができ、これは有利なことである。上記でリストしたパラメータに加えて、凝縮器ＣＤのこの動作モデルによって、冷却流体の質量流量ＭＦを、凝縮器ＣＤを横切る空気流を生成する、モーターファンユニットの電圧ＵGMVからも推定することができる。
【００４０】
ステップＥ２に続いて、本発明は、ステップＥ３を提供する。ステップＥ３は、ステップＥ０で得られた、圧縮機入口における圧力推定値ＰＲＣＰＩ＿Ｅと、蒸発器ＥＶ出口と圧縮機ＣＰ入口との間の圧力降下ΔＰEV_CPとから、蒸発器出口における圧力を推定して推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅを得るステップである。
【００４１】
圧力降下ΔＰEV_CPは、ステップＥ２で求められた質量流量ＭＦから推定される。従って、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅは、次に示す関係で与えられる。
ＰＲＥＶＯ＿Ｅ＝ＰＲＣＰＩ＿Ｅ＋ΔＰEV_CP
【００４２】
ステップＥ４において、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅと、膨張弁ＥＸＶの動作点における特性とを使用して、静的過熱特性ＳＨ＿Ｅが求められる。静的過熱特性ＳＨ＿Ｅは、静的過熱ＳＨと過熱の偏差ΔＳＨ（例えば、０°Ｋおよび１０°Ｋの間にある）を含む。従って、静的過熱ＳＨ＿Ｅは、次の関係式によって与えられる。
ＳＨ＿Ｅ＝ＳＨ＋ΔＳＨ
【００４３】
ステップＥ２で得られた質量流量ＭＦはまた、ステップＥ５で使用して、内部熱交換器ＩＨＸの効率のパラメータＥＦ＿ＩＨＸを求めることができる。内部熱交換器ＩＨＸの効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸは、図３を使用して求めることができる。図３は、内部熱交換器ＩＨＸの効率ＥＦ＿ＩＨＸの変化を、質量流量ＭＦの関数として表した曲線を示している。
【００４４】
本発明はまた、ステップＥ６を含んでいる。ステップＥ６は、ステップＥ５の以前に、同時にまたはその後に行い、ステップＥ６では、蒸発器出口における温度ＴＲＥＶＯ＿Ｅを、ステップＥ４で求められた過熱特性ＳＨ＿Ｅと、ステップＥ３で推定した、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅとから推定する。
【００４５】
蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅによって、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅに対応した飽和温度Ｔｓａｔを規定することが可能になる。蒸発器出口における温度推定値ＴＲＥＶＯ＿Ｅは、次の関係式で得ることが有利である。
ＴＲＥＶＯ＿Ｅ＝Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）＋ＳＨ＋ΔＳＨ
【００４６】
従って、本方法はステップＥ７を含んでいる。ステップＥ７では、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅを、内部熱交換器ＩＨＸの効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸと、ステップＥ６で推定した、蒸発器出口における温度推定値ＴＲＥＶＯ＿Ｅと、凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍに対応した飽和温度Ｔｓａｔとに基づいて推定する。
【００４７】
ステップＥ８では、ステップＥ７で推定した、圧縮機入口における温度推定値ＴＲＣＰＩ＿Ｅを、ステップＥ１で算出した、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌと比較する。
【００４８】
ステップＥ８では、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ以上であるか否かを判定する。
【００４９】
否定である場合には、すなわち、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ以上でない場合（図２におけるステップＥ８のＮの場合）には、本方法は、デフォルトとして、圧縮機ＣＰを制御するステップＥ９を含む。ステップＥ９は、蒸発器を横切った後の空気の温度ＴEVに基づいて実行される。ステップＥ９に続いて、圧縮機の制御信号ＰＷＭCP（ｋ）が生成され、圧縮機ＣＰを制御する。特に、圧縮機ＣＰの容量を制御する。更に詳細には、圧縮機の制御信号ＰＷＭCP（ｋ）は、蒸発器を横切った後の空気の温度ＴEVの関数である。従って、次の式が成り立つ。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ＴEV）
【００５０】
肯定である場合には、すなわち、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ以上である場合（図２におけるステップＥ８のＯの場合）には、本方法は、圧縮機ＣＰを制御するステップＥ１０を含む。
【００５１】
ステップＥ１０において、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌに等しい場合には、圧縮機の制御信号は一定の値に保持される。従って次の関係式が得られる。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ｋ−１）
【００５２】
圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌより高い場合には、本発明における方法は、同じ原理に基づいた２つの解決策により、圧縮機ＣＰの制御を実行する。
【００５３】
第１の解決策では、圧縮機入口における温度推定値ＴＲＣＰＩ＿Ｅと圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌとの間の差分に対応した値を圧縮機の制御信号ＰＷＭCPから差し引くことにより、圧縮機の制御信号ＰＷＭCPの直接制御を行う。従って、次の関係式が得られる。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ｋ−１）−Ｋ１*（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ−ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）
ここで、Ｋ１は係数である。
【００５４】
第２の解決策では、圧縮機入口における温度推定値ＴＲＣＰＩ＿Ｅと圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌとの差（これはここでは負になる）を使用して、蒸発温度の設定値ＳＰ＿ＴEVの直接制御を行う。従って、次の関係式が得られる。
ＳＰ＿ＴEV（ｋ）＝ＳＰ＿ＴEV（ｋ−１）＋Ｋ２*（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ−ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）
ここで、Ｋ２は係数である。
【００５５】
本発明の実施形態によって、特に、図４の表に示す結果を得ることができた。ここで、
・ＰＲＣＤＯ＿Ｍは、凝縮器出口における圧力測定値、
・ＴＲＣＤＩ＿Ｍは、凝縮器入口における温度測定値、
・ＰＲＣＰＩ＿Ｍは、圧縮機入口における圧力測定値、
・ＴＲＣＰＩ＿Ｍは、圧縮機入口における温度測定値
である。
【００５６】
図４に示す表は、上限値１３０℃の場合の、凝縮器入口における温度ＴＲＣＤＩ、または圧縮機出口における温度ＴＲＣＰＯを制御して得られた１組の測定値を与えている。温度推定値は、直接制御から得られたものであり、実際に測定された値に非常に近いということが分かる。いずれの場合も、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅは、測定値に非常に近く、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌよりも低い値に保たれていることが観測される。このように、本方法によって、凝縮器入口における温度ＴＲＣＤＩの値が上限値１３０℃よりも低いか否かを知ることができる。
【００５７】
本発明の第２の実施形態においては、蒸発器出口における上限温度ＴＲＥＶＯ＿Ｌを算出するステップを含んでいる。このステップでは、蒸発器出口における上限温度ＴＲＥＶＯ＿Ｌを、熱交換器の効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸ、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ、および凝縮器入口における圧力に対応した飽和温度から算出する。この算出は、ステップ６における場合と同様の様式で行う。従って、次に示す関係式が得られる。
ＴＲＥＶＯ＿Ｌ＝ＴSAT（ＰＲＥＶＯ＿Ｌ）＋ＳＨ＋ΔＳＨ
【００５８】
次に、これまでに得られた式に基づいて、圧縮機入口における上限圧力ＰＲＣＰＩ＿Ｌを、蒸発器出口における上限圧力ＰＲＥＶＯ＿Ｌおよび圧力降下の推定値から算出するステップを実行する。
ＰＲＣＰＩ＿Ｌ＝ＰＲＥＶＯ＿Ｌ−ΔΡΕV_CP
【００５９】
最後に、圧縮機の制御弁の制御電流の上限強度ＩV＿Ｌを算出するステップで、圧縮機入口における上限圧力ＰＲＣＰＩ＿Ｌの関数として、次式からＩV＿Ｌを算出する。
ＩV＿Ｌ＝ｆ（ＰＲＣＰＩ＿Ｌ）
【００６０】
この実施形態における空調ループの制御では、圧縮機ＣＰの制御弁の制御電流の強度測定値が、圧縮機ＣＰの制御弁の制御電流の上限強度を超えないように、圧縮機弁の制御信号を調整する。
【００６１】
第３の実施形態においては、本方法は、蒸発器出口における温度ＴＲＥＶＯ＿Ｅを推定するステップを含んでいる。このステップでは、蒸発器出口における温度ＴＲＥＶＯ＿Ｅを、蒸発器出口における圧力推定値に対応した飽和温度Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）および過熱特性から推定する。
ＴＲＥＶＯ＿Ｅ＝Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）＋ＳＨ＋ΔＳＨ
【００６２】
次に、凝縮器出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌを推定するステップが実行される。このステップでは、凝縮器出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌを、内部熱交換器ＩＨＸの効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸ、蒸発器出口における温度推定値ＴＲＥＶＯ＿Ｅ、および圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌから推定する。
【００６３】
その後に、凝縮器出口における上限圧力ＰＲＣＤＯ＿Ｌを、凝縮器出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌから推定するステップへ続く。
【００６４】
従って、圧縮機の動作を調整するステップでは、凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍが凝縮器出口における上限圧力ＰＲＣＤＯ＿Ｌを超えたときに、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を減少させるように調整する。
【００６５】
従って、圧縮機の動作の調整は、次の式で行うことができる。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ｋ−１）−Ｋ３*（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ−ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）
または
ＳＰ＿ＴEV（ｋ）＝ＳＰ＿ＴEV（ｋ−１）＋Ｋ４*（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ−ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）
ここで、Ｋ３およびＫ４は係数である。
【００６６】
反対の場合には、デフォルトとして、蒸発温度に基づいた従来の制御方法が使用される。
【００６７】
本発明は、上記で記述した実施形態に限定されるものではなく、上記は単に実施例として提供したものである。本発明の原理に基づいて、種々の実施形態を実行することが可能である。本発明は、種々の変更、代替の形、および他の変形を含み、これらは、本発明の技術分野における当業者には理解しうると思う。また、本発明は、上記で記述した種々の異なる実施形態の全ての組み合わせを含むものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義では、車両の空調ループの動作を制御する方法に関する。空調ループは、その中で未臨界の冷却流体が循環し、冷却流体の循環の方向に、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を備えている。
【背景技術】
【０００２】
このような空調ループでは、圧縮機は、一般的に、圧縮機の入口における圧力が、制御弁の制御電流の強度に関係づけられる関係式によって外部から制御される。
【０００３】
本発明はまた、内部熱交換器を備える空調ループにも関し、内部熱交換器は、凝縮器と膨張弁との間を循環する流体と、蒸発器と圧縮機との間を循環する流体との間の熱交換を行う。
【０００４】
このような構成によって、空調ループの消費電力を低減させることができる。このような消費電力の低減によって、空調ループの動作により生ずる公害を有利に低減することができる。更に、内部熱交換器が存在することにより、空調ループの冷却能力が高められる。
【０００５】
しかしながら、このような構造は、圧縮機出口のところで、空調ループの中を循環する冷却流体の加熱を引き起こす可能性があるという事実が、これまでに観測されている。この現象は、空調ループの動作のある条件の中で、内部熱交換器の効率が高くなったときに生ずる。また、このような場合には、凝縮器入口または圧縮機出口における温度を制御することが必要である。
【０００６】
この目的として、圧縮機の排気の温度、または凝縮器入口における温度を制御するために、実際には２つの解決策がある。
【０００７】
第１の方法は、蒸発器出口における過熱が殆どゼロになるように膨張弁の開口を設定することである。この解決策は、簡単ではあるが、危険を伴う。これは、この解決策が、圧縮機の排気温度は、制御を行わなくとも満足がいく状態であるという仮定に基づいているからである。
【０００８】
第２の方法は、圧縮機出口のところで温度センサを使用し、温度センサによって測定した値を使用することによって、圧縮機の排気温度を制限する方法である。この解決策は、更なるセンサを備えた空調ループの装置が必要になるという欠点があり、無視できない費用がかかる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明の主たる目的は、圧縮機出口における温度を制御する方法を提案することにより、公知の解決策の欠点を克服することである。この圧縮機は、自動車の空調ループの中に一体化されており、空調ループは、その中に未臨界の冷却流体が循環し、少なくとも、圧縮機、凝縮器、膨張バルブ、および蒸発器を含んでいる。
【００１０】
別の実施形態においては、空調ループは内部熱交換器を含み、内部熱交換器は、凝縮器と膨張バルブとの間を循環する流体と、蒸発器と圧縮機との間を循環する流体との間の熱交換を実行する。
【００１１】
本発明の制御方法は、次に示すステップを含み、これらを連続して、同時に、または交互に行う。これらのステップは、
−圧縮機入口における上限温度を算出するステップ、
−圧縮機入口における温度を推定するステップ、
−車両速度、外部温度、および凝縮器出口における圧力の測定値を捕捉するステップ、
−凝縮器を横切る空気流を生成するモーターファンユニットの電圧を捕捉するステップ、
−凝縮器出口における圧力、圧縮機入口における圧力の推定値、圧縮機速度、および凝縮器入口または圧縮機出口における所定の上限温度を捕捉するステップ、
−圧縮機の制御弁の制御電流の強度を捕捉するステップ、および圧縮機の制御弁の制御電流の強度に基づいて圧縮機入口における圧力を推定するステップ、
−内部熱交換器の効率パラメータを、好ましくは、冷却流体の質量流量の関数として求めるステップ、
−質量流量を、車両速度、外部温度、および凝縮器出口における圧力の測定値の関数として求めるステップ、
−圧縮機入口における圧力の推定値および冷却流体の質量流量から、蒸発器出口における圧力を推定するするステップ、
−蒸発器出口と圧縮機入口との間の圧力降下を冷却流体の質量流量から推定するステップ、
−過熱特性を蒸発器出口における圧力の推定値の関数として求めるステップ、
−蒸発器出口における温度を、過熱特性および蒸発器出口における圧力の推定値から推定するステップ、
−圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整するステップである。
【００１２】
本発明においては、圧縮機入口における上限温度を算出するステップは、圧縮機入口における圧力の推定値、圧縮機速度、および凝縮器入口または圧縮機出口における所定の上限温度に基づいて実行される。
【００１３】
更に、本制御方法は、圧縮機入口における圧力降下と圧力の推定値に基づいて、蒸発器出口における圧力を推定するステップを含んでいる。
【００１４】
第１の実施形態においては、本発明はまた、制御方法を提供するもので、この本制御方法は、次に示すステップを含んでいる。
−蒸発器出口における温度を、蒸発器出口における圧力推定値に対応した飽和温度および過熱特性から推定するステップ。
−圧縮機入口における上限温度を、熱交換器の効率パラメータ、凝縮器入口または圧縮機出口における圧力に対応した飽和温度、および蒸発器出口における温度推定値から推定するステップ。
−凝縮器出口における上限圧力を、凝縮器出口における上限温度から推定するステップ。
【００１５】
この第１の実施形態においては、調整するステップでは、圧縮機入口における温度推定値が、圧縮機入口における上限温度の計算値以上になった時に、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整する。
【００１６】
第２の実施形態においては、本制御方法はまた、次に示すステップを含んでいる。
−蒸発器出口における上限温度を、熱交換器の効率パラメータ、圧縮機入口における上限温度、および凝縮器入口または圧縮機出口における圧力に対応した飽和温度から算出するステップ。
−蒸発器出口における上限圧力を、蒸発器出口における上限温度、および過熱特性から算出するステップ。
−圧縮機入口における上限圧力を、蒸発器出口における上限圧力、および圧力降下の推定値から算出するステップ。
−圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値を、圧縮機入口における上限圧力の関数として算出するステップ。
【００１７】
調整するステップでは、圧縮機の制御弁に対する制御信号は、圧縮機の制御弁の制御電流の強度が、圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値よりも常に低くなるように調整する。強度の測定値が圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値より高くなった場合には、この制御方法は、強度の測定値が圧縮機の制御弁の制御電流の強度の上限値よりも低くなるように、圧縮機の制御弁に対する制御信号を低減する。
【００１８】
第３の実施形態においては、本発明はまた、制御方法を提供し、この本制御方法は、次のステップを含んでいる。
−蒸発器出口における温度を、蒸発器出口における圧力推定値に対応した飽和温度、および過熱特性から推定するステップ。
−凝縮器出口における上限温度を、効率パラメータ、蒸発器出口における温度推定値、および圧縮機入口における上限温度から推定するステップ。
−凝縮器出口における上限圧力を、凝縮器出口における上限温度から推定するステップ。
【００１９】
この第３の実施形態においては、調整するステップでは、凝縮器出口における圧力が、凝縮器出口における上限圧力以上になったときに、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整する。
【００２０】
また、本発明における制御方法は、次のステップを含むことができる。
−凝縮器入口、または圧縮機出口における圧力、および蒸発器の中の空気の温度を捕捉するステップ。
−圧縮機入口における上限温度を、凝縮器入口または圧縮機出口における温度の所定の上限値、凝縮器出口における圧力、圧縮機入口における圧力推定値、および圧縮機速度に基づいて算出するステップ。
【００２１】
従って、本発明は、凝縮器入口のところで、または圧縮機出口のところで温度センサを使用するか否かに拘わらず、圧縮機の排気の温度を制御する方法を提案する。これによって、内部熱交換器を含む空調ループは、このような内部熱交換器を含まない空調ループと、正確に同じセンサを使用して制御することが可能になる。従って、使用するセンサは、凝縮器出口における圧力センサとなり、これは、蒸発器の中の空気の温度、および圧縮機の制御弁の制御電流値の指標になるものである。
【００２２】
従って本発明は、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を調整するステップを提供する。この調整は、凝縮器入口における温度センサが存在するか否かに拘わらず、捕捉したデータに基づいて算出した、凝縮器入口における温度に関係する量が、捕捉したデータに基づいて算出した量の上限を超えたときに、相当分を減ずることにより行う。
【００２３】
本発明の原理によれば、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値は、圧縮機出口または凝縮器入口における温度を表す、ある１つの量の推定値とその量の上限値とを比較することに基づいて調整される。
【００２４】
本発明においては、流体の質量流量を決定するステップは、使用する凝縮器のモデルに基づいて実行される。このモデルでは、特に、車両速度の測定値、外部温度の測定値、凝縮器を横切る空気流を生成するモーターファンユニットの電圧の測定値、および圧縮機入口における圧力を使用して、質量流量を決定する。この特徴によって、車両および空調ループの動作に関するデータを集中して備えるマイクロプロセッサによる既知のパラメータから容易に質量流量を判定することができる。
【００２５】
添付図面を参照しつつ、以下に示す記述を精読することによって、本発明の他の特徴および利点は明らかになると思う。これらの図面は、限定的でない実施例を示すものであり、これらの実施例は、本発明とその実施形態の開示の理解を補完するばかりでなく、更には、必要に応じて、発明の画定に寄与しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明における空調ループを示す図である。
【図２】本発明の図１における空調ループの中に一体化した圧縮機を制御する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明における、内部熱交換器の効率パラメータの変化を質量流量の関数として表した曲線である。
【図４】本発明における方法を適用した結果をまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、空調ループを示し、本発明は、この空調ループを制御することができる。空調ループの中には冷却流体が循環し、この冷却流体は、空調ループの中に組み込まれた種々の要素を介して規定される熱力学サイクルを経験する。図１においては、空調ループは、冷却流体の循環の方向に、圧縮機ＣＰ、凝縮器ＣＤ、膨張弁ＥＸＶ、および蒸発器ＥＶを含んでいる。
【００２８】
空調ループはまた、オプションとして、内部熱交換器ＩＨＸを含ことができる。内部熱交換器ＩＨＸによって、蒸発器ＥＶと圧縮機ＣＰとの間を循環する冷却流体と、凝縮器ＣＤと膨張弁ＥＸＶとの間を循環する冷却流体との間の熱交換が可能になる。内部熱交換器ＩＨＸは、空調ループの動作性能を改善する。
【００２９】
空調ループは、モーターファンユニット（図示せず）と関連し、モーターファンユニットは凝縮器ＣＤを横切る空気流を生成し、それにより、凝縮器ＣＤを通して流れる冷却流体と凝縮器ＣＤを横切る空気流との間の熱交換を行い、生成された熱を放出させる。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施形態における、空調ループの中の圧縮機ＣＰ入口における温度を制御する方法を示すフローチャートである。
【００３１】
本発明の制御方法は、次に示すいくつかのパラメータを捕捉するステップを含んでいる。
・圧縮機の制御弁の制御電流の強度ＩV＿Ｍ。
・圧縮機速度ＮCP＿Ｍ。
・凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍ、または圧縮機出口における圧力測定値ＰＲＣＰＯ＿Ｍ。
【００３２】
さらに、本制御方法は、凝縮器入口における圧力ＰＲＣＤＩ＿Ｍを捕捉するステップを更に含むことができる。
【００３３】
また、圧縮機出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌは事前に定められている。圧縮機出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌは１３０℃に設定されることが望ましい。
【００３４】
本制御方法は、圧縮機入口における圧力ＰＲＣＰＩ＿Ｅを、圧縮機ＣＰの制御特性に従って、
・圧縮機の制御弁の制御電流の強度ＩV＿Ｍ
の関数として推定するステップＥ０を含んでいる。
【００３５】
次に本方法は、ステップＥ１を含む。ステップＥ１は、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌを、凝縮器入口における所定の上限温度ＴＲＣＤＩ＿Ｌ、凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍ、ステップＥ０で得られた、圧縮機入口における圧力推定値ＰＲＣＰＩ＿Ｅ、および圧縮機速度ＮＣＰ＿Ｍに基づいて算出するステップである。
【００３６】
圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌは、次に示す式で表わされる。
【数１】
ここで、
ＰＲＣＰＩ＿Ｍは、圧縮機入口における圧力測定値、
λは、定数、
ｆ１は、
・圧縮機速度ＮCP＿Ｍ、
・凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍ、
・圧縮機入口における圧力推定値ＰＲＣＰＩ＿Ｅ
によって決まる関数である。
【００３７】
凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍは、凝縮器入口における圧力測定値ＰＲＣＤＩ＿Ｍに等しい。
【００３８】
本発明における方法はまた、冷却流体の質量流量ＭＦを、凝縮器ＣＤの動作モデルから求めるステップＥ２を含んでいる。ステップＥ２は、ステップＥ０および/またはＥ１の、以前に、同時に、またはその後に実行することができる。
【００３９】
図２に示すように、凝縮器ＣＤのこの動作モデルによって、冷却流体の質量流量ＭＦを、車両速度ＶV、外部温度ＴE、および凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍから推定することができ、これは有利なことである。上記でリストしたパラメータに加えて、凝縮器ＣＤのこの動作モデルによって、冷却流体の質量流量ＭＦを、凝縮器ＣＤを横切る空気流を生成する、モーターファンユニットの電圧ＵGMVからも推定することができる。
【００４０】
ステップＥ２に続いて、本発明は、ステップＥ３を提供する。ステップＥ３は、ステップＥ０で得られた、圧縮機入口における圧力推定値ＰＲＣＰＩ＿Ｅと、蒸発器ＥＶ出口と圧縮機ＣＰ入口との間の圧力降下ΔＰEV_CPとから、蒸発器出口における圧力を推定して推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅを得るステップである。
【００４１】
圧力降下ΔＰEV_CPは、ステップＥ２で求められた質量流量ＭＦから推定される。従って、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅは、次に示す関係で与えられる。
ＰＲＥＶＯ＿Ｅ＝ＰＲＣＰＩ＿Ｅ＋ΔＰEV_CP
【００４２】
ステップＥ４において、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅと、膨張弁ＥＸＶの動作点における特性とを使用して、静的過熱特性ＳＨ＿Ｅが求められる。静的過熱特性ＳＨ＿Ｅは、静的過熱ＳＨと過熱の偏差ΔＳＨ（例えば、０°Ｋおよび１０°Ｋの間にある）を含む。従って、静的過熱ＳＨ＿Ｅは、次の関係式によって与えられる。
ＳＨ＿Ｅ＝ＳＨ＋ΔＳＨ
【００４３】
ステップＥ２で得られた質量流量ＭＦはまた、ステップＥ５で使用して、内部熱交換器ＩＨＸの効率のパラメータＥＦ＿ＩＨＸを求めることができる。内部熱交換器ＩＨＸの効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸは、図３を使用して求めることができる。図３は、内部熱交換器ＩＨＸの効率ＥＦ＿ＩＨＸの変化を、質量流量ＭＦの関数として表した曲線を示している。
【００４４】
本発明はまた、ステップＥ６を含んでいる。ステップＥ６は、ステップＥ５の以前に、同時にまたはその後に行い、ステップＥ６では、蒸発器出口における温度ＴＲＥＶＯ＿Ｅを、ステップＥ４で求められた過熱特性ＳＨ＿Ｅと、ステップＥ３で推定した、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅとから推定する。
【００４５】
蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅによって、蒸発器出口における圧力推定値ＰＲＥＶＯ＿Ｅに対応した飽和温度Ｔｓａｔを規定することが可能になる。蒸発器出口における温度推定値ＴＲＥＶＯ＿Ｅは、次の関係式で得ることが有利である。
ＴＲＥＶＯ＿Ｅ＝Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）＋ＳＨ＋ΔＳＨ
【００４６】
従って、本方法はステップＥ７を含んでいる。ステップＥ７では、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅを、内部熱交換器ＩＨＸの効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸと、ステップＥ６で推定した、蒸発器出口における温度推定値ＴＲＥＶＯ＿Ｅと、凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍに対応した飽和温度Ｔｓａｔとに基づいて推定する。
【００４７】
ステップＥ８では、ステップＥ７で推定した、圧縮機入口における温度推定値ＴＲＣＰＩ＿Ｅを、ステップＥ１で算出した、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌと比較する。
【００４８】
ステップＥ８では、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ以上であるか否かを判定する。
【００４９】
否定である場合には、すなわち、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ以上でない場合（図２におけるステップＥ８のＮの場合）には、本方法は、デフォルトとして、圧縮機ＣＰを制御するステップＥ９を含む。ステップＥ９は、蒸発器を横切った後の空気の温度ＴEVに基づいて実行される。ステップＥ９に続いて、圧縮機の制御信号ＰＷＭCP（ｋ）が生成され、圧縮機ＣＰを制御する。特に、圧縮機ＣＰの容量を制御する。更に詳細には、圧縮機の制御信号ＰＷＭCP（ｋ）は、蒸発器を横切った後の空気の温度ＴEVの関数である。従って、次の式が成り立つ。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ＴEV）
【００５０】
肯定である場合には、すなわち、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ以上である場合（図２におけるステップＥ８のＯの場合）には、本方法は、圧縮機ＣＰを制御するステップＥ１０を含む。
【００５１】
ステップＥ１０において、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌに等しい場合には、圧縮機の制御信号は一定の値に保持される。従って次の関係式が得られる。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ｋ−１）
【００５２】
圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅが圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌより高い場合には、本発明における方法は、同じ原理に基づいた２つの解決策により、圧縮機ＣＰの制御を実行する。
【００５３】
第１の解決策では、圧縮機入口における温度推定値ＴＲＣＰＩ＿Ｅと圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌとの間の差分に対応した値を圧縮機の制御信号ＰＷＭCPから差し引くことにより、圧縮機の制御信号ＰＷＭCPの直接制御を行う。従って、次の関係式が得られる。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ｋ−１）−Ｋ１*（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ−ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）
ここで、Ｋ１は係数である。
【００５４】
第２の解決策では、圧縮機入口における温度推定値ＴＲＣＰＩ＿Ｅと圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌとの差（これはここでは負になる）を使用して、蒸発温度の設定値ＳＰ＿ＴEVの直接制御を行う。従って、次の関係式が得られる。
ＳＰ＿ＴEV（ｋ）＝ＳＰ＿ＴEV（ｋ−１）＋Ｋ２*（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ−ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）
ここで、Ｋ２は係数である。
【００５５】
本発明の実施形態によって、特に、図４の表に示す結果を得ることができた。ここで、
・ＰＲＣＤＯ＿Ｍは、凝縮器出口における圧力測定値、
・ＴＲＣＤＩ＿Ｍは、凝縮器入口における温度測定値、
・ＰＲＣＰＩ＿Ｍは、圧縮機入口における圧力測定値、
・ＴＲＣＰＩ＿Ｍは、圧縮機入口における温度測定値
である。
【００５６】
図４に示す表は、上限値１３０℃の場合の、凝縮器入口における温度ＴＲＣＤＩ、または圧縮機出口における温度ＴＲＣＰＯを制御して得られた１組の測定値を与えている。温度推定値は、直接制御から得られたものであり、実際に測定された値に非常に近いということが分かる。いずれの場合も、圧縮機入口における温度ＴＲＣＰＩ＿Ｅは、測定値に非常に近く、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌよりも低い値に保たれていることが観測される。このように、本方法によって、凝縮器入口における温度ＴＲＣＤＩの値が上限値１３０℃よりも低いか否かを知ることができる。
【００５７】
本発明の第２の実施形態においては、蒸発器出口における上限温度ＴＲＥＶＯ＿Ｌを算出するステップを含んでいる。このステップでは、蒸発器出口における上限温度ＴＲＥＶＯ＿Ｌを、熱交換器の効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸ、圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌ、および凝縮器入口における圧力に対応した飽和温度から算出する。この算出は、ステップ６における場合と同様の様式で行う。従って、次に示す関係式が得られる。
ＴＲＥＶＯ＿Ｌ＝ＴSAT（ＰＲＥＶＯ＿Ｌ）＋ＳＨ＋ΔＳＨ
【００５８】
次に、これまでに得られた式に基づいて、圧縮機入口における上限圧力ＰＲＣＰＩ＿Ｌを、蒸発器出口における上限圧力ＰＲＥＶＯ＿Ｌおよび圧力降下の推定値から算出するステップを実行する。
ＰＲＣＰＩ＿Ｌ＝ＰＲＥＶＯ＿Ｌ−ΔΡΕV_CP
【００５９】
最後に、圧縮機の制御弁の制御電流の上限強度ＩV＿Ｌを算出するステップで、圧縮機入口における上限圧力ＰＲＣＰＩ＿Ｌの関数として、次式からＩV＿Ｌを算出する。
ＩV＿Ｌ＝ｆ（ＰＲＣＰＩ＿Ｌ）
【００６０】
この実施形態における空調ループの制御では、圧縮機ＣＰの制御弁の制御電流の強度測定値が、圧縮機ＣＰの制御弁の制御電流の上限強度を超えないように、圧縮機弁の制御信号を調整する。
【００６１】
第３の実施形態においては、本方法は、蒸発器出口における温度ＴＲＥＶＯ＿Ｅを推定するステップを含んでいる。このステップでは、蒸発器出口における温度ＴＲＥＶＯ＿Ｅを、蒸発器出口における圧力推定値に対応した飽和温度Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）および過熱特性から推定する。
ＴＲＥＶＯ＿Ｅ＝Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）＋ＳＨ＋ΔＳＨ
【００６２】
次に、凝縮器出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌを推定するステップが実行される。このステップでは、凝縮器出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌを、内部熱交換器ＩＨＸの効率パラメータＥＦ＿ＩＨＸ、蒸発器出口における温度推定値ＴＲＥＶＯ＿Ｅ、および圧縮機入口における上限温度ＴＲＣＰＩ＿Ｌから推定する。
【００６３】
その後に、凝縮器出口における上限圧力ＰＲＣＤＯ＿Ｌを、凝縮器出口における上限温度ＴＲＣＤＯ＿Ｌから推定するステップへ続く。
【００６４】
従って、圧縮機の動作を調整するステップでは、凝縮器出口における圧力測定値ＰＲＣＤＯ＿Ｍが凝縮器出口における上限圧力ＰＲＣＤＯ＿Ｌを超えたときに、圧縮機の制御信号または蒸発温度の設定値を減少させるように調整する。
【００６５】
従って、圧縮機の動作の調整は、次の式で行うことができる。
ＰＷＭCP（ｋ）＝ＰＷＭCP（ｋ−１）−Ｋ３*（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ−ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）
または
ＳＰ＿ＴEV（ｋ）＝ＳＰ＿ＴEV（ｋ−１）＋Ｋ４*（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ−ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）
ここで、Ｋ３およびＫ４は係数である。
【００６６】
反対の場合には、デフォルトとして、蒸発温度に基づいた従来の制御方法が使用される。
【００６７】
本発明は、上記で記述した実施形態に限定されるものではなく、上記は単に実施例として提供したものである。本発明の原理に基づいて、種々の実施形態を実行することが可能である。本発明は、種々の変更、代替の形、および他の変形を含み、これらは、本発明の技術分野における当業者には理解しうると思う。また、本発明は、上記で記述した種々の異なる実施形態の全ての組み合わせを含むものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の空調ループの中に一体化されている圧縮機（ＣＰ）の出口における温度（ＴＲＣＰＯ）の制御方法であって、
前記空調ループの中には未臨界の冷却流体が循環し、
前記空調ループは、少なくとも、１つの凝縮器（ＣＤ）と、１つの膨張弁（ＥＸＶ）と、１つの蒸発器（ＥＶ）とを含み、
前記制御方法は、
前記圧縮機入口における上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）を算出するステップと、
前記圧縮機入口における温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ）を推定するステップと、
前記圧縮機の制御信号（ＰＷＭCP）または蒸発温度の設定値（ＳＰ＿ＴEV）を調整するステップとを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記空調ループは、内部熱交換器（ＩＨＸ）を含み、前記凝縮器（ＣＤ）と前記膨張弁（ＥＸＶ）との間を循環する前記流体と、前記蒸発器（ＥＶ）と前記圧縮機（ＣＰ）との間を循環する前記流体との間で熱交換を実行することを特徴とする、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
車両速度（ＶV）と、外部温度（ＴE）と、前記凝縮器出口における圧力測定値（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）とを捕捉するステップを含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記凝縮器出口における圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）と、前記圧縮機入口における圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）と、前記圧縮機速度（ＮCP＿Ｍ）と、前記凝縮器入口における所定の上限温度（ＴＲＣＤＩ＿Ｌ）とを捕捉するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項５】
前記制御方法は、前記圧縮機の制御弁の制御電流の強度（ＩV＿Ｍ）を捕捉するステップを含み、
前記圧縮機入口における前記圧力（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）を推定する前記ステップは、前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の強度（ＩV＿Ｍ）に基づいて実行されることを特徴とする、請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
前記圧縮機入口における前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）を算出する前記ステップは、
前記圧縮機入口における前記圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）と、前記圧縮機速度（ＮCP＿Ｍ）と、前記凝縮器入口における前記所定の上限温度（ＴＲＣＤＩ＿Ｌ）とに基づいて実行されることを特徴とする、請求項４または５に記載の制御方法。
【請求項７】
前記内部熱交換器（ＩＨＸ）の効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）を求めるステップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）を求める前記ステップは、前記冷却流体の質量流量（ＭＦ）に基づいて実行されることを特徴とする、請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記質量流量（ＭＦ）を、前記車両速度（ＶV）と、前記外部温度（ＴE）と、前記凝縮器出口における前記圧力測定値（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）とに基づいて求めるステップを含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記蒸発器出口における圧力推定値（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）を、前記圧縮機入口における前記圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）と前記冷却流体の前記質量流量（ＭＦ）とに基づいて推定するステップを含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記蒸発器（ＥＶ）出口と前記圧縮機（ＣＰ）入口との間における圧力降下（ΔＰEV_CP）を、前記冷却流体の前記質量流量（ＭＦ）に基づいて推定するステップを含むことを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１２】
前記蒸発器出口における前記圧力（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）を推定する前記ステップは、前記圧力降下（ΔＰEV_CP）と、前記圧縮機入口における前記圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）とに基づいて実行されることを特徴とする、請求項１１に記載の制御方法。
【請求項１３】
過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）を、前記蒸発器出口における前記圧力推定値（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）に基づいて求めるステップを含むことを特徴とする請求項１０、または請求項１０と組み合わせた請求項１１または１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記蒸発器出口における前記温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｅ）を、過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）と前記蒸発器出口における前記圧力推定値（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）とに基づいて推定するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１５】
前記蒸発器出口における上限温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｌ）を、前記熱交換器の前記効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）と、前記圧縮機入口における前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）と、前記凝縮器入口における前記圧力に対応した飽和温度（Ｔｓａｔ（ＰＲＣＤＩ＿Ｍ））とに基づいて算出するステップと、
前記蒸発器出口における上限圧力（ＰＲＥＶＯ＿Ｌ）を、前記蒸発器出口における前記上限温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｌ）と前記過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）とに基づいて算出するステップと、
前記圧縮機入口における上限圧力（ＰＲＣＰＩ＿Ｌ）を、前記蒸発器出口における前記上限圧力（ＰＲＥＶＯ＿Ｌ）と前記圧力推定値の降下（ΔＰEV_CP）に基づいて算出するステップと、
前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の前記強度の上限値（ＩV＿Ｌ）を、前記圧縮機入口における前記上限圧力（ＰＲＣＰＩ＿Ｌ）に基づいて算出するステップとを含むことを特徴とする、請求項１２と組み合わせた請求項１３または１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
前記蒸発器出口における前記温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｅ）を、前記蒸発器出口における前記圧力推定値に対応した飽和温度（Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＩ＿Ｅ））と前記過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）とに基づいて推定するステップと、
前記凝縮器出口における上限温度（ＴＲＣＤＯ＿Ｌ）を、前記効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）と、前記蒸発器出口における前記温度推定値（ＴＲＥＶＯ＿Ｅ）と、前記圧縮機入口における前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）とに基づいて推定するステップと、
前記凝縮器出口における上限圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）を、前記凝縮器出口における前記上限温度（ＴＲＣＤＯ＿Ｌ）に基づいて推定するステップとを含むことを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１７】
調整する前記ステップは、前記圧縮機入口における前記温度推定値（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ）が、前記圧縮機入口のところで算出された前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）以上になったときに、前記圧縮機の前記制御信号（ＰＷＭCP）または前記蒸発温度の前記設定値（ＳＰ＿ＴEV）を調整することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１８】
調整する前記ステップは、前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の前記強度（ＩV＿Ｍ）が、前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の前記強度上限値（ＩV＿Ｌ）よりも常に低くなるように、前記圧縮機の前記制御弁に対する前記制御信号を調整することを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項１９】
調整する前記ステップは、前記凝縮器出口における前記圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）が前記凝縮器出口における前記上限圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）以上になったときに、前記圧縮機の前記制御信号（ＰＷＭCP）または前記蒸発温度の前記設定値（ＳＰ＿ＴEV）を調整することを特徴とする請求項１６に記載の制御方法。
【請求項１】
自動車の空調ループの中に一体化されている圧縮機（ＣＰ）の出口における温度（ＴＲＣＰＯ）の制御方法であって、
前記空調ループの中には未臨界の冷却流体が循環し、
前記空調ループは、少なくとも、１つの凝縮器（ＣＤ）と、１つの膨張弁（ＥＸＶ）と、１つの蒸発器（ＥＶ）とを含み、
前記制御方法は、
前記圧縮機入口における上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）を算出するステップと、
前記圧縮機入口における温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ）を推定するステップと、
前記圧縮機の制御信号（ＰＷＭCP）または蒸発温度の設定値（ＳＰ＿ＴEV）を調整するステップとを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記空調ループは、内部熱交換器（ＩＨＸ）を含み、前記凝縮器（ＣＤ）と前記膨張弁（ＥＸＶ）との間を循環する前記流体と、前記蒸発器（ＥＶ）と前記圧縮機（ＣＰ）との間を循環する前記流体との間で熱交換を実行することを特徴とする、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
車両速度（ＶV）と、外部温度（ＴE）と、前記凝縮器出口における圧力測定値（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）とを捕捉するステップを含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記凝縮器出口における圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）と、前記圧縮機入口における圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）と、前記圧縮機速度（ＮCP＿Ｍ）と、前記凝縮器入口における所定の上限温度（ＴＲＣＤＩ＿Ｌ）とを捕捉するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項５】
前記制御方法は、前記圧縮機の制御弁の制御電流の強度（ＩV＿Ｍ）を捕捉するステップを含み、
前記圧縮機入口における前記圧力（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）を推定する前記ステップは、前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の強度（ＩV＿Ｍ）に基づいて実行されることを特徴とする、請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
前記圧縮機入口における前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）を算出する前記ステップは、
前記圧縮機入口における前記圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）と、前記圧縮機速度（ＮCP＿Ｍ）と、前記凝縮器入口における前記所定の上限温度（ＴＲＣＤＩ＿Ｌ）とに基づいて実行されることを特徴とする、請求項４または５に記載の制御方法。
【請求項７】
前記内部熱交換器（ＩＨＸ）の効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）を求めるステップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）を求める前記ステップは、前記冷却流体の質量流量（ＭＦ）に基づいて実行されることを特徴とする、請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記質量流量（ＭＦ）を、前記車両速度（ＶV）と、前記外部温度（ＴE）と、前記凝縮器出口における前記圧力測定値（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）とに基づいて求めるステップを含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記蒸発器出口における圧力推定値（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）を、前記圧縮機入口における前記圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）と前記冷却流体の前記質量流量（ＭＦ）とに基づいて推定するステップを含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記蒸発器（ＥＶ）出口と前記圧縮機（ＣＰ）入口との間における圧力降下（ΔＰEV_CP）を、前記冷却流体の前記質量流量（ＭＦ）に基づいて推定するステップを含むことを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１２】
前記蒸発器出口における前記圧力（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）を推定する前記ステップは、前記圧力降下（ΔＰEV_CP）と、前記圧縮機入口における前記圧力推定値（ＰＲＣＰＩ＿Ｅ）とに基づいて実行されることを特徴とする、請求項１１に記載の制御方法。
【請求項１３】
過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）を、前記蒸発器出口における前記圧力推定値（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）に基づいて求めるステップを含むことを特徴とする請求項１０、または請求項１０と組み合わせた請求項１１または１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記蒸発器出口における前記温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｅ）を、過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）と前記蒸発器出口における前記圧力推定値（ＰＲＥＶＯ＿Ｅ）とに基づいて推定するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１５】
前記蒸発器出口における上限温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｌ）を、前記熱交換器の前記効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）と、前記圧縮機入口における前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）と、前記凝縮器入口における前記圧力に対応した飽和温度（Ｔｓａｔ（ＰＲＣＤＩ＿Ｍ））とに基づいて算出するステップと、
前記蒸発器出口における上限圧力（ＰＲＥＶＯ＿Ｌ）を、前記蒸発器出口における前記上限温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｌ）と前記過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）とに基づいて算出するステップと、
前記圧縮機入口における上限圧力（ＰＲＣＰＩ＿Ｌ）を、前記蒸発器出口における前記上限圧力（ＰＲＥＶＯ＿Ｌ）と前記圧力推定値の降下（ΔＰEV_CP）に基づいて算出するステップと、
前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の前記強度の上限値（ＩV＿Ｌ）を、前記圧縮機入口における前記上限圧力（ＰＲＣＰＩ＿Ｌ）に基づいて算出するステップとを含むことを特徴とする、請求項１２と組み合わせた請求項１３または１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
前記蒸発器出口における前記温度（ＴＲＥＶＯ＿Ｅ）を、前記蒸発器出口における前記圧力推定値に対応した飽和温度（Ｔｓａｔ（ＰＲＥＶＩ＿Ｅ））と前記過熱特性（ＳＨ＿Ｅ）とに基づいて推定するステップと、
前記凝縮器出口における上限温度（ＴＲＣＤＯ＿Ｌ）を、前記効率パラメータ（ＥＦ＿ＩＨＸ）と、前記蒸発器出口における前記温度推定値（ＴＲＥＶＯ＿Ｅ）と、前記圧縮機入口における前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）とに基づいて推定するステップと、
前記凝縮器出口における上限圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）を、前記凝縮器出口における前記上限温度（ＴＲＣＤＯ＿Ｌ）に基づいて推定するステップとを含むことを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１７】
調整する前記ステップは、前記圧縮機入口における前記温度推定値（ＴＲＣＰＩ＿Ｅ）が、前記圧縮機入口のところで算出された前記上限温度（ＴＲＣＰＩ＿Ｌ）以上になったときに、前記圧縮機の前記制御信号（ＰＷＭCP）または前記蒸発温度の前記設定値（ＳＰ＿ＴEV）を調整することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１８】
調整する前記ステップは、前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の前記強度（ＩV＿Ｍ）が、前記圧縮機の前記制御弁の前記制御電流の前記強度上限値（ＩV＿Ｌ）よりも常に低くなるように、前記圧縮機の前記制御弁に対する前記制御信号を調整することを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項１９】
調整する前記ステップは、前記凝縮器出口における前記圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｍ）が前記凝縮器出口における前記上限圧力（ＰＲＣＤＯ＿Ｌ）以上になったときに、前記圧縮機の前記制御信号（ＰＷＭCP）または前記蒸発温度の前記設定値（ＳＰ＿ＴEV）を調整することを特徴とする請求項１６に記載の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１３−５０８２１１（Ｐ２０１３−５０８２１１Ａ）
【公表日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３４６４０（Ｐ２０１２−５３４６４０）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６５５５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５１１１９
【国際公開日】平成２３年５月５日（２０１１．５．５）
【出願人】（５０５１１３６３２）ヴァレオ システム テルミク (81)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６５５５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５１１１９
【国際公開日】平成２３年５月５日（２０１１．５．５）
【出願人】（５０５１１３６３２）ヴァレオ システム テルミク (81)
【Ｆターム（参考）】
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