車両用空調装置
【課題】エンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、従来よりもエンジン始動までの時間を短縮することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷媒の1サイクルあたりの吐出容量が可変である可変容量コンプレッサ１０と、可変容量コンプレッサ１０の冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータ７と、可変容量コンプレッサ１０の吐出容量および、電動モータ７の回転数を制御する制御部２とを備え、制御部２はエンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサ１０の吐出容量の増加または減少の方向と電動モータ７の回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御し、電動モータ７はさらに車両に搭載されるエンジン３の始動に用いる。
【解決手段】冷媒の1サイクルあたりの吐出容量が可変である可変容量コンプレッサ１０と、可変容量コンプレッサ１０の冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータ７と、可変容量コンプレッサ１０の吐出容量および、電動モータ７の回転数を制御する制御部２とを備え、制御部２はエンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサ１０の吐出容量の増加または減少の方向と電動モータ７の回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御し、電動モータ７はさらに車両に搭載されるエンジン３の始動に用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出容量が可変である可変容量コンプレッサの冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータの回転数を制御する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用空調装置としてはエンジンが駆動している時（以下、「エンジン駆動状態」と称す）には、このエンジンを動力としてコンプレッサの冷媒の圧縮を行い、エンジンが停止している時（以下、「エンジン停止状態」と称す）には電動モータを動力としてコンプレッサの冷媒の圧縮を行うものがある。また、従来の車両用空調装置は、この電動モータをエンジン始動時のスタータモータとしても使用する。
【０００３】
従来の車両用空調装置は、エンジン駆動状態では電動モータと圧縮機との連結を解除した状態で電動モータを駆動させるために、電動モータとエンジンとの間にクラッチを備えている。
【０００４】
この従来の車両用空調装置では、エンジン停止状態に圧縮機を使用しているときにエンジンを始動させる場合、電動モータが駆動している状態で電動モータとエンジンとを動力伝達させるクラッチを接続する（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、従来の車両用空調装置としては、冷媒の１サイクルあたりの吐出容量を可変制御できる可変容量コンプレッサを用いるものもある。エンジン停止状態に冷房を使用する場合、電動モータにより可変容量コンプレッサの冷媒の圧縮を行う。この電動モータはエンジン始動時のスタータとしても用いる。
【０００６】
この従来の車両用空調装置では、エンジン停止状態で圧縮機を使用しているときにエンジンを始動させる場合、回生制動をかけて早急に電動モータを停止させるとともに、電動モータへの負荷を減らすために可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を最小限とした後、電動モータをスタータとして使用する（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３２４６６８号公報
【特許文献２】特開２００２−２０２０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、廃棄ガスの排出削減や燃費節減のため、市街地走行時に交差点等で車両が一時停止したときエンジンを自動的に停止させた後、所定の条件下でエンジンを再始動させるものがある。エンジン停止状態からエンジン始動状態となるのは交差点において赤信号が青に変わったときが多いため、エンジン始動までの時間を短くする必要がある。
【０００９】
特許文献１の車両用空調装置では、エンジンを始動させる場合、電動モータが駆動しているときに動力伝達機構であるクラッチを接続するため、クラッチが滑る、または、電動モータに急に大きなトルクが加わって電動モータが脱調する場合がある。従来の車両用空調装置はモータで圧縮機を駆動している状態からエンジンを始動させるに、一旦モータを停止させた後、再度モータを駆動する必要があり、エンジン始動時間をこの時間より短縮
はできなかった。
【００１０】
また、特許文献２の車両用空調装置では、エンジンを始動させるときに、電動モータの回転数を所定の回転数以下に低下させるとともに可変容量コンプレッサの吐出容量を最小限とするものであった。この場合、エンジンを始動させる時点ではじめて電動モータおよび可変容量コンプレッサを制御するため、エンジン始動までの時間が長くなるという問題がある。
【００１１】
一方、エンジン停止状態において電動モータを停止させるとともに可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を最小限とするとエンジン始動までの時間を短くできるが、このようにするとエンジン停止状態において冷房の使用ができなくなるという問題がある。
【００１２】
そこで本発明は、エンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、従来よりもエンジン始動までの時間を短縮することができる車両用空調装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の車両用空調装置は、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの冷媒吐出容量の増加または減少の方向と電動モータの回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御する制御部を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの冷媒吐出容量の増加または減少の方向と電動モータの回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御することで、エンジン停止状態において単位時間あたりの冷媒の吐出容量を制御することが出来、要求される冷房性能を満たすことができる。
【００１５】
また、電動モータの回転数を減少させ、可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を増加させると、電動モータをエンジン始動の際に必要な回転数まで短時間で回転数を低下させることができるためエンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００１６】
また、電動モータの回転数を増加させ、可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を減少させると電動モータへの負荷が軽減する。これにより電動モータをエンジン始動の際に必要な回転数まで短時間で低下し、エンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００１７】
以上のように本発明はエンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、従来よりもエンジン始動までの時間を短縮することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における車両用空調装置を説明するためのブロック図
【図２】同動作を説明するためのフロー図
【図３】本発明の実施の形態１における電動モータの回転数、および吐出容量の変化を説明する図
【図４】本発明の実施の形態１における電動モータの回転数、および吐出容量の変化を説明する図
【図５】本発明の実施の形態２における車両用空調装置を説明するためのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態における車両用空調装置について図面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態における車両用空調装置を説明するためのブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、車両用空調装置１は、制御部２、エンジン３、電動モータ７、蓄電池８、および可変容量コンプレッサ１０を備える。
【００２１】
制御部２は、可変容量コンプレッサ１０および電動モータ７を制御する。この可変容量コンプレッサ１０はプーリ９を介してドライブベルト５と接続するとともに、電動モータ７はプーリ６を介してドライブベルト５と接続する。また、エンジン３はクラッチ１１およびプーリ４を介してドライブベルト５と接続する。以下、各部の構成を詳細に説明する。
【００２２】
制御部２は、入力された車両情報、または、温度情報の少なくとも１つに応じて可変容量コンプレッサ１０が排出する冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、電動モータ７の回転数を制御する。ここで車両情報とは、例えば、エンジン駆動状態からエンジン停止状態にする際に生成される信号（以下、「エンジン停止信号」と称する）である。
【００２３】
また、温度情報とは、例えば、運転者が設定する設定温度情報や、外気温センサ、日射センサ、湿度センサ等の値のような環境温度情報、冷房サイクルのエバポレータの温度センサ、室温センサ等の値のような冷房状態に関する情報である。
【００２４】
制御部２は、エンジン駆動状態からエンジン停止状態に移行することを検知すると、可変容量コンプレッサ１０が排出する冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、電動モータ７の回転数を制御する。いかに制御するかは後述する。また、制御部２は、後述するクラッチ１１の接続および切断の制御も行う。
【００２５】
電動モータ７は、エンジン駆動状態においては発電を行う機能を、エンジン停止状態においては冷媒を圧縮するための動力を生成する機能を、エンジンを始動するときにはエンジン３のスタータとしての機能をなす。以下、各機能を詳述する。
【００２６】
電動モータ７は蓄電池８に蓄積した電力により駆動されドライブベルト５に動力を伝達するものである。より詳細には、電動モータ７の回転軸はプーリ６を介してドライブベルト５に接続される。電動モータ７による駆動力はこのプーリ６を介してドライブベルト５に伝達される。この伝達された動力は、可変容量コンプレッサ１０に伝達され、後述するように冷媒を圧縮するための動力として使用される。
【００２７】
電動モータ７の単位時間あたりの回転数（以下、単に「回転数」という）は制御部２が制御する。
【００２８】
なお、蓄電池８には、例えば、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、または高容量のキャパシタを用いることができる。
【００２９】
また、電動モータ７は、ドライブベルト５からプーリ６を介して伝達された動力により発電を行う機能も備える。発電した電力は蓄電池８に蓄電される。このときのドライブベルト５の駆動はエンジン３からプーリ４を介してドライブベルト５に伝達されたものである。
【００３０】
また、電動モータ７は、エンジンを始動するときにはエンジン３のスタータとしての役割も有する。電動モータ７はエンジン停止状態のときにエンジンを始動する際、制御部２の制御により蓄電池８が蓄積した電力によりエンジンを始動するための駆動力を生成する。この駆動力はプーリ６、ドライブベルト５を介してエンジン３に伝達される。
【００３１】
エンジン３は、例えば、車両の駆動力を得るためのガソリンエンジンである。エンジン３は電動モータ７が生成する駆動力により始動する。また、エンジン駆動状態ではエンジン３が生成する駆動力はドライブベルト５に伝達される。この駆動力が電動モータ７を駆動して蓄電池８に蓄電させるとともに、可変容量コンプレッサ１０にも伝達され、冷媒を圧縮するための動力としても用いられる。
【００３２】
各部を詳述すると、エンジン３のクランク軸は、クラッチ１１を介してプーリ４と接続し、このプーリ４はドライブベルト５に接続する。クラッチ１１が接続されているときはエンジン３の駆動力はクラッチ１１およびプーリ４を介してドライブベルト５に伝達される。一方、クラッチ１１が切断されているときは、エンジン３の駆動力はクラッチ１１により断絶されドライブベルト５には伝達されない。
【００３３】
可変容量コンプレッサ１０は、車両で冷房を使用する際に冷媒を圧縮するための圧縮機である。
【００３４】
冷媒を圧縮するための動力は、エンジン駆動状態においてはドライブベルト５を介してエンジン３から伝達される。
【００３５】
また、エンジン停止状態において車両内で冷房を使用する場合は、冷媒を圧縮する必要があるため、この冷媒を圧縮するための動力はドライブベルト５を介して電動モータ７から伝達される。
【００３６】
なお、この可変容量コンプレッサ１０は冷媒の１サイクルあたりの吐出容量が可変である。冷媒の1サイクルあたりの吐出容量は制御部２が制御する。ここで、1サイクルあたりの吐出容量とは、可変容量コンプレッサ１０が1サイクルの期間に吐出する冷媒の容積のことである。
【００３７】
制御部２は、車両情報および温度情報の少なくとも１つに基づいて可変容量コンプレッサ１０の吐出容量を制御する。具体的には、1サイクルあたりの吐出容量の制御は、制御部２からの信号を受け、可変容量コンプレッサ１０が備える電磁弁の開度を調整してクランク室内圧力を調整することにより行われる。本実施の形態における可変容量コンプレッサ１０は、例えば、片斜板式コンプレッサである。1サイクルあたりの吐出容量は、クランク室内の圧力とピストン内圧力の均衡によって調節されたクランク室のラグプレートの傾度によってピストンの稼動範囲を調整することにより変化する。
【００３８】
ラグプレートの傾度はクランク室内の圧力とピストン内圧力の均衡によって調節され、外部からの電磁弁の制御により、可変容量コンプレッサ１０の吐出部の圧力からクランク室内の圧力へ移動させることにより圧力を変化させる。
【００３９】
1サイクルあたりの吐出容量が多くなるにつれてより多くの冷媒を排出する必要があるため、より冷媒を圧縮するのに動力を必要とする。換言すると、1サイクルあたりの吐出容量が多くなるにつれてドライブベルト５により大きな負荷が掛かることとなる。エンジン３を始動するときには電動モータ７およびエンジン３への負荷を極力少なくする必要があり、1サイクルあたりの吐出容量を略最小容量としておくことが望ましい。
【００４０】
次に、エンジン駆動状態、エンジン停止状態、およびエンジン３の始動時における冷房機能について概説する。
【００４１】
エンジン３が駆動しているときに冷房機能を利用する場合、クラッチ１１を接続し、エンジン３の駆動力をドライブベルト５、および、プーリ９を介して可変容量コンプレッサ１０へ伝達する。
【００４２】
制御部２は、温度情報に含まれる外気温や車両の温度状態に応じて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を制御することにより冷房能力を調整している。
【００４３】
信号待ちなどにより停車してアイドリングストップをする場合、すなわちエンジン停止状態において冷房機能を利用する場合、エンジン３の停止とともに制御部２はクラッチ１１を遮断する。
【００４４】
このとき、可変容量コンプレッサ１０を駆動する動力がなくなるため、電動モータ７の駆動力によって可変容量コンプレッサ１０を駆動する。
【００４５】
制御部２は、温度情報に含まれる外気温や車両の温度状態に応じて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量および電動モータ７の回転数を制御することにより冷房能力を調整する。
【００４６】
エンジン停止状態からエンジン３を始動する際、制御部２は、クラッチ１１を接続するとともに、電動モータ７を駆動させ、エンジン３を始動させる。このとき、電動モータ７の回転数が高いまま電動モータ７をスタータとして使用すると、エンジン３が始動しない、車両に大きな振動を生じさせ乗員に対し違和感を生じさせる、もしくは電動モータ７の故障の原因にもなる。
【００４７】
このため、エンジン停止状態からエンジン３を始動する際、制御部２は、電動モータ７を所定の回転数以下にまで低下させた後、クラッチ１１を接続してからエンジン３を始動させる。
【００４８】
また、エンジン３の始動の際、電動モータ７への負荷をできるだけ抑えるため、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を最小にしてから、エンジン３の再始動を行う必要がある。このため、制御部２は可変容量コンプレッサ１０の容量を最小にした後、電動モータ７をスタータとして使用する。
【００４９】
以上のように構成された車両用空調装置について、図２〜図４を用いてその処理動作を説明する。
【００５０】
図２は本発明の一実施の形態における制御部２の動作を説明するフロー図である。また、図３および図４は、本発明の一実施の形態における電動モータ７の回転数、および、吐出容量の変化を説明する図である。
【００５１】
図２のＳＴＡＲＴはエンジン駆動状態であるものとして説明を行う。
【００５２】
最初に制御部２は、エンジン停止信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１）。エンジン停止信号が入力された場合、エンジン３は図示しないエンジン制御装置により停止される。エンジン停止信号が入力されていない場合（Ｓ１でＮＯ）、制御部２は処理を再度Ｓ１に戻す。
【００５３】
エンジン停止信号が入力されたとき（Ｓ１でＹＥＳ）、制御部２は、運転者が設定する設定温度値、外気温センサの出力値、日射センサの出力値、湿度センサの出力値などの環境温度情報、または、冷房サイクルのエバポレータの温度センサの出力値、室温センサの出力値等の冷房状態から判断された冷房能力、可変容量コンプレッサ１０のクランク室内圧力や吐出室圧力を含む冷房サイクルの圧力条件などに基づいて下記の動作を行う。
【００５４】
制御部２は、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を調整するために、クランク室内圧力と吐出圧力の差に基づいて２つの空調制御のモード（以下、動作モードＡ、および、動作モードＢ）のいずれかを選択する（Ｓ２）。
【００５５】
これら空調制御のモードは、エンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、エンジン始動までの時間を短縮できるように可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量および電動モータ７の回転数を制御するものである。
【００５６】
ここで、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量と電動モータ７の回転数との積を冷房能力と称する。この冷房能力が同じであれば、車室内へ同等の冷房機能を提供できる。
【００５７】
動作モードＡ（Ｓ３）は、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を増加させるとともに、電動モータ７の回転数を減少させる制御である。また、動作モードＢ（Ｓ４）は、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を減少させるとともに、電動モータ７の回転数を増加させる制御である。Ｓ３およびＳ４については後に詳述する。
【００５８】
Ｓ３およびＳ４では、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するとき（Ｓ１でＹＥＳ）に可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量の増加または減少の方向と電動モータ７の回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御している。
【００５９】
1サイクルあたりの吐出容量と回転数の一方を増加させるとともに他方を減少させることで可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量と電動モータ７の回転数との積を一定にでき、エンジン停止状態において冷房性能を維持することができる。
【００６０】
Ｓ３およびＳ４のいずれか１つが終了した後、制御部２は、シフトポジションなどの車両情報から、エンジン３の始動がされるか否かを判断する。エンジン３の始動がされない場合（Ｓ５でＮＯ）、制御部２は再度Ｓ５を実行する。
【００６１】
エンジン３の始動がされる場合（Ｓ５でＹＥＳ）、制御部２は可変容量コンプレッサ１０の略最小吐出容量にまで低下させる（Ｓ６）。このようにすることにより、電動モータ７への負荷を減少させることができるからである。
【００６２】
Ｓ６の次に、制御部２は電動モータ７の回転数を低下させる（Ｓ７）。制御部２は電動モータ７の回転数が所定の回転数（Ｒ３）以下となるまでＳ７の処理を行う（Ｓ８）。
【００６３】
電動モータ７の回転数がＲ３以下になったことを検知（Ｓ８でＹＥＳ）すると、制御部２はクラッチ１１を接続する（Ｓ９）。Ｓ９を行うことで、電動モータ７が生成した駆動力がドライブベルト５を経由してエンジン３に伝達される。
【００６４】
Ｓ９の次に、制御部２は、電動モータ７の回転数をＲ３よりも高い回転数であるＲ４まで上げることでエンジン３を始動させる（Ｓ１０）。
【００６５】
制御部２は、エンジン３が始動する（Ｓ１１でＹＥＳ）までＳ１０を実行する。制御部２は、エンジン３が始動したと判断すると処理を終了（ＥＮＤ）させる。なお、制御部２は、処理が終了した（ＥＮＤ）後、処理を図２のＳＴＡＲＴに戻す。
【００６６】
続いて、動作モードＡ（図２のＳ３）について図３を用いて説明する。
【００６７】
Ｔ０〜Ｔ１はエンジン駆動状態（図２のＳＴＡＲＴ）である。このときの電動モータ７の回転数はＲ１であり、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量はＤ１である。Ｒ1とＤ１は前述のごとく車両情報、温度情報によって決定される。
【００６８】
Ｔ１はエンジン停止信号が入力された時点（図２のＳ１）である。図２のＳ２で動作モードＡが選択されたものとして説明する。
【００６９】
Ｔ１〜Ｔ２が図２のＳ３に相当する。Ｔ１の後、制御部２は、電動モータ７の回転数を現在の回転数であるＲ１よりも低い回転数であるＲ２となるように制御するとともに、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を現在の1サイクルあたりの吐出容量であるＤ１よりも大きい1サイクルあたりの吐出容量であるＤ２となるように制御する。冷房能力は1サイクルあたりの吐出容量と回転数の積で決定するため、回転数を減少させるとともに1サイクルあたりの吐出容量を増加させると冷房性能を維持することができる。車両の乗員は冷房性能を維持されているため、制御部２が制御を行っていることに気がつかず違和感はない。
【００７０】
図３のＴ２が、図２のＳ５に相当する。エンジン３を始動すると判断した場合（図２のＳ５でＹＥＳ）、制御部２は、Ｔ２からＴ３にかけて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量をＤ２から略最小吐出容量まで減少（Ｓ６）させるとともに、電動モータ７の回転数をＲ２から電動モータ７がエンジン３を始動できるだけのトルクの発生が可能な回転数である回転数Ｒ３まで低下させる（Ｓ７、Ｓ８）。
【００７１】
図３のＴ３が、図２のＳ９に相当する。制御部２はＴ３においてクラッチ１１を接続する。続いてＴ３以降で制御部２は、電動モータ７の回転数を回転数Ｒ３よりも高い回転数であるＲ４まで上げて（Ｓ１０）、エンジンが始動すると（Ｓ１１でＹＥＳ）処理を終了する。
【００７２】
図３のようにエンジン駆動状態において、可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの吐出容量を小さく設定し、電動モータ７の回転数を高めに設定することで冷房機能を実現したままの設定でエンジン停止状態となった場合、図３の点線で示すように再度エンジン３を始動する場合に、電動モータ７の回転数を所定の回転数Ｒ３にまで下げるのに時間がかかり、再始動までの時間（Ｔ４）が長くなってしまう。
【００７３】
そこで、上記のごとくエンジン停止状態において、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を増加させるとともに電動モータ７の回転数を減少させるよう制御する。
【００７４】
このようにすることにより、冷房性能を維持したまま、電動モータ７の回転数を減少させた状態に移行させることができるため、エンジン３を始動させる際に所定の回転数Ｒ３にまで下げる時間が短くなる。また、コンプレッサ1回転あたりの負荷が大きいので、1サイクルあたりの吐出容量が小さい場合と比べて、モータ回転数の減少の速度が速いので、
再始動までの時間（Ｔ３）を短縮することができる。
【００７５】
続いて、動作モードＢ（図２のＳ４）について図４を用いて説明する。
【００７６】
図４のＴ０〜Ｔ１はエンジン駆動状態（図２のＳＴＡＲＴ）である。このときの電動モータ７の回転数はＲ１であり、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量はＤ１である。
【００７７】
図４はエンジン駆動状態において、可変容量コンプレッサ１０で冷房機能を実現している場合である。
【００７８】
図４のＴ１はエンジン停止信号が入力された時点（図２のＳ１）である。図２のＳ２で動作モードＢが選択されたものとして説明する。
【００７９】
Ｔ１〜Ｔ２が図２のＳ３に相当する。Ｔ１の後、制御部２は、電動モータ７の回転数を現在の回転数であるＲ１よりも高い回転数であるＲ２となるように制御するとともに、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を現在の吐出容量であるＤ１よりも小さい吐出容量であるＤ２となるように制御する。
【００８０】
冷房能力は1サイクルあたりの吐出容量と回転数の積で決定するため、回転数を増加させるとともに1サイクルあたりの吐出容量を減少させると冷房性能を維持することができる。車両の乗員は冷房性能を維持されているため、制御部２が制御を行っていることに気がつかず違和感はない。
【００８１】
図４のＴ２が、図２のＳ５に相当する。エンジン３を始動すると判断した場合（図２のＳ５でＹＥＳ）、制御部２は、Ｔ２からＴ３にかけて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量をＤ２から最小吐出容量まで減少（Ｓ６）させるとともに、電動モータ７の回転数をＲ２から電動モータ７がエンジン３を始動できるだけのトルクの発生が可能な回転数である回転数Ｒ３まで低下させる（Ｓ７、Ｓ８）。
【００８２】
図４のＴ３が、図２のＳ９に相当する。制御部２はＴ３においてクラッチ１１を接続する。続いてＴ３以降で制御部２は、電動モータ７の回転数を回転数Ｒ３よりも高い回転数であるＲ４まで上げて（Ｓ１０）、エンジンが始動すると（Ｓ１１でＹＥＳ）処理を終了する。
【００８３】
図４の点線で示すように可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの吐出容量を大きく設定し、電動モータ７の回転数を低めに設定することで冷房機能を実現したままの設定でエンジン停止状態となった場合、電動モータ７をスタータとして使用する際に可変容量コンプレッサ１０の吐出容量による負荷の影響が大きくなる場合があるので、１サイクルあたりの吐出容量を最小にする必要がある。
【００８４】
このとき、モータ回転数をＲ３に低下させても、吐出容量が最小になっていない場合があるので、吐出容量が最小になるのを待たないと、エンジン負荷が大きく、エンジン３の再始動が出来ない場合がある。これを防ぐために、1サイクルあたりの吐出容量が最小になるのを待ってエンジンを始動する必要があるため、エンジン３を始動する時間（Ｔ４）が長くかかってしまう。
【００８５】
そこで、上記のごとくエンジン停止状態において、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を減少させるとともに電動モータ７の回転数を増加させるよう制御する。このようにすることにより、冷房性能を維持したまま、可変容量コンプレッサ１０
が電動モータ７へ与える負荷を減少し、エンジン３を始動させる際に最小の吐出容量にまで減少させる時間が短くなるので、再始動までの時間（Ｔ３）を短縮することができる。
【００８６】
実施の形態１によれば、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの冷媒吐出容量の増加または減少の方向と電動モータ７の回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御することで、エンジン停止状態において単位時間あたりの冷媒の吐出容量を制御することが出来、要求される冷房性能を満たすことができる。
【００８７】
また、電動モータ７の回転数を減少させ、可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの吐出容量を増加させることで、電動モータ７をエンジン３の始動の際に必要な回転数まで短時間で回転数を低下させることができるためエンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００８８】
また、電動モータ７の回転数を増加させ、可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を減少させることで電動モータ７への負荷が軽減する。これにより電動モータ７をエンジン３の始動の際に必要な回転数まで短時間で低下し、エンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００８９】
以上のように実施の形態１によれば、エンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、従来よりもエンジン３の始動までの時間を短縮することができるという効果を奏するものである。
【００９０】
なお、本実施の形態では、エンジン駆動状態からエンジン停止状態になった際に、動作モードを選択しているが、アイドリングストップ中に可変容量コンプレッサ１０のクランク室圧力、吐出室圧力の差を検知し、エンジン再始動にかかる時間が短い動作モードを選択して動作モードを切り替えてもよい。
【００９１】
なお、本実施の形態はエンジン駆動状態からエンジン停止状態に移行した時に動作モードを選んでいるが、アイドリングストップだけでなく駐車状態から冷房機能を始動させている場合にも適用可能である。
【００９２】
なお、本実施の形態では、車両情報からエンジン３の再始動タイミングを判断すると記載したが、その他、赤信号による停車時に道路信号との通信により、青信号に変わるタイミングを算出する、車載レーダを用いる、または前方の車との通信で得た前方車両の位置または速度情報により停止時の前方車両との車間距離が離れたことを感知することによって、エンジン３の再始動の準備前に、エンジン再始動のタイミングを予測してエンジン３の再始動の準備を行っても良い。
【００９３】
また、本実施の形態には、通常の冷房駆動に関する吐出容量の制御や、モータ回転数の制御、電池残量の低下によって、エンジン３の再始動ができなくなる、または、要求される冷房性能を実現できない場合がある。その際、エンジン３の再始動を最優先して電動モータ７による可変容量コンプレッサ１０の駆動を制限する、または、ユーザの選択に依って可変容量コンプレッサ１０の駆動の制限の可否を選択するようにしても良い。これにより、エンジン３の再始動が出来なる、または、ユーザの意図に反して冷房性能が遮断されることを防ぐことができる。
【００９４】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における車両用空調装置ついて図面を参照しながら説明する。図５は本発明の一実施の形態における車両用空調装置を説明するためのブロック図で
ある。
【００９５】
なお、実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略し、相違点について詳述する。
【００９６】
実施の形態１と実施の形態２との相違点は、電動モータ７と可変容量コンプレッサ１０とが、電動モータ７と可変容量コンプレッサ１０との両方を備えたモータ一体型可変容量コンプレッサ１２で構成されている点である。モータ一体型可変容量コンプレッサ１２の内部にて、電動モータ７の回転軸と可変容量コンプレッサ１０の回転軸が共用している。
【００９７】
モータ一体型可変容量コンプレッサ１２は、プーリ９、ドライブベルト５およびプーリ４を介して、エンジン３と接続されている。
【００９８】
実施の形態２においても、制御部２は図２で説明した動作を行なうことで、エンジン３の再始動時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、可変容量コンプレッサの冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータの回転数を制御する車両用空調装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 車両用空調装置
２ 制御部
３ エンジン
４ プーリ
５ ドライブベルト
６ プーリ
７ 電動モータ
８ 蓄電池
９ プーリ
１０ 可変容量コンプレッサ
１１ クラッチ
１２ モータ一体型可変容量コンプレッサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出容量が可変である可変容量コンプレッサの冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータの回転数を制御する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用空調装置としてはエンジンが駆動している時（以下、「エンジン駆動状態」と称す）には、このエンジンを動力としてコンプレッサの冷媒の圧縮を行い、エンジンが停止している時（以下、「エンジン停止状態」と称す）には電動モータを動力としてコンプレッサの冷媒の圧縮を行うものがある。また、従来の車両用空調装置は、この電動モータをエンジン始動時のスタータモータとしても使用する。
【０００３】
従来の車両用空調装置は、エンジン駆動状態では電動モータと圧縮機との連結を解除した状態で電動モータを駆動させるために、電動モータとエンジンとの間にクラッチを備えている。
【０００４】
この従来の車両用空調装置では、エンジン停止状態に圧縮機を使用しているときにエンジンを始動させる場合、電動モータが駆動している状態で電動モータとエンジンとを動力伝達させるクラッチを接続する（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、従来の車両用空調装置としては、冷媒の１サイクルあたりの吐出容量を可変制御できる可変容量コンプレッサを用いるものもある。エンジン停止状態に冷房を使用する場合、電動モータにより可変容量コンプレッサの冷媒の圧縮を行う。この電動モータはエンジン始動時のスタータとしても用いる。
【０００６】
この従来の車両用空調装置では、エンジン停止状態で圧縮機を使用しているときにエンジンを始動させる場合、回生制動をかけて早急に電動モータを停止させるとともに、電動モータへの負荷を減らすために可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を最小限とした後、電動モータをスタータとして使用する（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３２４６６８号公報
【特許文献２】特開２００２−２０２０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、廃棄ガスの排出削減や燃費節減のため、市街地走行時に交差点等で車両が一時停止したときエンジンを自動的に停止させた後、所定の条件下でエンジンを再始動させるものがある。エンジン停止状態からエンジン始動状態となるのは交差点において赤信号が青に変わったときが多いため、エンジン始動までの時間を短くする必要がある。
【０００９】
特許文献１の車両用空調装置では、エンジンを始動させる場合、電動モータが駆動しているときに動力伝達機構であるクラッチを接続するため、クラッチが滑る、または、電動モータに急に大きなトルクが加わって電動モータが脱調する場合がある。従来の車両用空調装置はモータで圧縮機を駆動している状態からエンジンを始動させるに、一旦モータを停止させた後、再度モータを駆動する必要があり、エンジン始動時間をこの時間より短縮
はできなかった。
【００１０】
また、特許文献２の車両用空調装置では、エンジンを始動させるときに、電動モータの回転数を所定の回転数以下に低下させるとともに可変容量コンプレッサの吐出容量を最小限とするものであった。この場合、エンジンを始動させる時点ではじめて電動モータおよび可変容量コンプレッサを制御するため、エンジン始動までの時間が長くなるという問題がある。
【００１１】
一方、エンジン停止状態において電動モータを停止させるとともに可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を最小限とするとエンジン始動までの時間を短くできるが、このようにするとエンジン停止状態において冷房の使用ができなくなるという問題がある。
【００１２】
そこで本発明は、エンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、従来よりもエンジン始動までの時間を短縮することができる車両用空調装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の車両用空調装置は、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの冷媒吐出容量の増加または減少の方向と電動モータの回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御する制御部を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの冷媒吐出容量の増加または減少の方向と電動モータの回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御することで、エンジン停止状態において単位時間あたりの冷媒の吐出容量を制御することが出来、要求される冷房性能を満たすことができる。
【００１５】
また、電動モータの回転数を減少させ、可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を増加させると、電動モータをエンジン始動の際に必要な回転数まで短時間で回転数を低下させることができるためエンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００１６】
また、電動モータの回転数を増加させ、可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を減少させると電動モータへの負荷が軽減する。これにより電動モータをエンジン始動の際に必要な回転数まで短時間で低下し、エンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００１７】
以上のように本発明はエンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、従来よりもエンジン始動までの時間を短縮することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における車両用空調装置を説明するためのブロック図
【図２】同動作を説明するためのフロー図
【図３】本発明の実施の形態１における電動モータの回転数、および吐出容量の変化を説明する図
【図４】本発明の実施の形態１における電動モータの回転数、および吐出容量の変化を説明する図
【図５】本発明の実施の形態２における車両用空調装置を説明するためのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態における車両用空調装置について図面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態における車両用空調装置を説明するためのブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、車両用空調装置１は、制御部２、エンジン３、電動モータ７、蓄電池８、および可変容量コンプレッサ１０を備える。
【００２１】
制御部２は、可変容量コンプレッサ１０および電動モータ７を制御する。この可変容量コンプレッサ１０はプーリ９を介してドライブベルト５と接続するとともに、電動モータ７はプーリ６を介してドライブベルト５と接続する。また、エンジン３はクラッチ１１およびプーリ４を介してドライブベルト５と接続する。以下、各部の構成を詳細に説明する。
【００２２】
制御部２は、入力された車両情報、または、温度情報の少なくとも１つに応じて可変容量コンプレッサ１０が排出する冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、電動モータ７の回転数を制御する。ここで車両情報とは、例えば、エンジン駆動状態からエンジン停止状態にする際に生成される信号（以下、「エンジン停止信号」と称する）である。
【００２３】
また、温度情報とは、例えば、運転者が設定する設定温度情報や、外気温センサ、日射センサ、湿度センサ等の値のような環境温度情報、冷房サイクルのエバポレータの温度センサ、室温センサ等の値のような冷房状態に関する情報である。
【００２４】
制御部２は、エンジン駆動状態からエンジン停止状態に移行することを検知すると、可変容量コンプレッサ１０が排出する冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、電動モータ７の回転数を制御する。いかに制御するかは後述する。また、制御部２は、後述するクラッチ１１の接続および切断の制御も行う。
【００２５】
電動モータ７は、エンジン駆動状態においては発電を行う機能を、エンジン停止状態においては冷媒を圧縮するための動力を生成する機能を、エンジンを始動するときにはエンジン３のスタータとしての機能をなす。以下、各機能を詳述する。
【００２６】
電動モータ７は蓄電池８に蓄積した電力により駆動されドライブベルト５に動力を伝達するものである。より詳細には、電動モータ７の回転軸はプーリ６を介してドライブベルト５に接続される。電動モータ７による駆動力はこのプーリ６を介してドライブベルト５に伝達される。この伝達された動力は、可変容量コンプレッサ１０に伝達され、後述するように冷媒を圧縮するための動力として使用される。
【００２７】
電動モータ７の単位時間あたりの回転数（以下、単に「回転数」という）は制御部２が制御する。
【００２８】
なお、蓄電池８には、例えば、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、または高容量のキャパシタを用いることができる。
【００２９】
また、電動モータ７は、ドライブベルト５からプーリ６を介して伝達された動力により発電を行う機能も備える。発電した電力は蓄電池８に蓄電される。このときのドライブベルト５の駆動はエンジン３からプーリ４を介してドライブベルト５に伝達されたものである。
【００３０】
また、電動モータ７は、エンジンを始動するときにはエンジン３のスタータとしての役割も有する。電動モータ７はエンジン停止状態のときにエンジンを始動する際、制御部２の制御により蓄電池８が蓄積した電力によりエンジンを始動するための駆動力を生成する。この駆動力はプーリ６、ドライブベルト５を介してエンジン３に伝達される。
【００３１】
エンジン３は、例えば、車両の駆動力を得るためのガソリンエンジンである。エンジン３は電動モータ７が生成する駆動力により始動する。また、エンジン駆動状態ではエンジン３が生成する駆動力はドライブベルト５に伝達される。この駆動力が電動モータ７を駆動して蓄電池８に蓄電させるとともに、可変容量コンプレッサ１０にも伝達され、冷媒を圧縮するための動力としても用いられる。
【００３２】
各部を詳述すると、エンジン３のクランク軸は、クラッチ１１を介してプーリ４と接続し、このプーリ４はドライブベルト５に接続する。クラッチ１１が接続されているときはエンジン３の駆動力はクラッチ１１およびプーリ４を介してドライブベルト５に伝達される。一方、クラッチ１１が切断されているときは、エンジン３の駆動力はクラッチ１１により断絶されドライブベルト５には伝達されない。
【００３３】
可変容量コンプレッサ１０は、車両で冷房を使用する際に冷媒を圧縮するための圧縮機である。
【００３４】
冷媒を圧縮するための動力は、エンジン駆動状態においてはドライブベルト５を介してエンジン３から伝達される。
【００３５】
また、エンジン停止状態において車両内で冷房を使用する場合は、冷媒を圧縮する必要があるため、この冷媒を圧縮するための動力はドライブベルト５を介して電動モータ７から伝達される。
【００３６】
なお、この可変容量コンプレッサ１０は冷媒の１サイクルあたりの吐出容量が可変である。冷媒の1サイクルあたりの吐出容量は制御部２が制御する。ここで、1サイクルあたりの吐出容量とは、可変容量コンプレッサ１０が1サイクルの期間に吐出する冷媒の容積のことである。
【００３７】
制御部２は、車両情報および温度情報の少なくとも１つに基づいて可変容量コンプレッサ１０の吐出容量を制御する。具体的には、1サイクルあたりの吐出容量の制御は、制御部２からの信号を受け、可変容量コンプレッサ１０が備える電磁弁の開度を調整してクランク室内圧力を調整することにより行われる。本実施の形態における可変容量コンプレッサ１０は、例えば、片斜板式コンプレッサである。1サイクルあたりの吐出容量は、クランク室内の圧力とピストン内圧力の均衡によって調節されたクランク室のラグプレートの傾度によってピストンの稼動範囲を調整することにより変化する。
【００３８】
ラグプレートの傾度はクランク室内の圧力とピストン内圧力の均衡によって調節され、外部からの電磁弁の制御により、可変容量コンプレッサ１０の吐出部の圧力からクランク室内の圧力へ移動させることにより圧力を変化させる。
【００３９】
1サイクルあたりの吐出容量が多くなるにつれてより多くの冷媒を排出する必要があるため、より冷媒を圧縮するのに動力を必要とする。換言すると、1サイクルあたりの吐出容量が多くなるにつれてドライブベルト５により大きな負荷が掛かることとなる。エンジン３を始動するときには電動モータ７およびエンジン３への負荷を極力少なくする必要があり、1サイクルあたりの吐出容量を略最小容量としておくことが望ましい。
【００４０】
次に、エンジン駆動状態、エンジン停止状態、およびエンジン３の始動時における冷房機能について概説する。
【００４１】
エンジン３が駆動しているときに冷房機能を利用する場合、クラッチ１１を接続し、エンジン３の駆動力をドライブベルト５、および、プーリ９を介して可変容量コンプレッサ１０へ伝達する。
【００４２】
制御部２は、温度情報に含まれる外気温や車両の温度状態に応じて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を制御することにより冷房能力を調整している。
【００４３】
信号待ちなどにより停車してアイドリングストップをする場合、すなわちエンジン停止状態において冷房機能を利用する場合、エンジン３の停止とともに制御部２はクラッチ１１を遮断する。
【００４４】
このとき、可変容量コンプレッサ１０を駆動する動力がなくなるため、電動モータ７の駆動力によって可変容量コンプレッサ１０を駆動する。
【００４５】
制御部２は、温度情報に含まれる外気温や車両の温度状態に応じて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量および電動モータ７の回転数を制御することにより冷房能力を調整する。
【００４６】
エンジン停止状態からエンジン３を始動する際、制御部２は、クラッチ１１を接続するとともに、電動モータ７を駆動させ、エンジン３を始動させる。このとき、電動モータ７の回転数が高いまま電動モータ７をスタータとして使用すると、エンジン３が始動しない、車両に大きな振動を生じさせ乗員に対し違和感を生じさせる、もしくは電動モータ７の故障の原因にもなる。
【００４７】
このため、エンジン停止状態からエンジン３を始動する際、制御部２は、電動モータ７を所定の回転数以下にまで低下させた後、クラッチ１１を接続してからエンジン３を始動させる。
【００４８】
また、エンジン３の始動の際、電動モータ７への負荷をできるだけ抑えるため、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を最小にしてから、エンジン３の再始動を行う必要がある。このため、制御部２は可変容量コンプレッサ１０の容量を最小にした後、電動モータ７をスタータとして使用する。
【００４９】
以上のように構成された車両用空調装置について、図２〜図４を用いてその処理動作を説明する。
【００５０】
図２は本発明の一実施の形態における制御部２の動作を説明するフロー図である。また、図３および図４は、本発明の一実施の形態における電動モータ７の回転数、および、吐出容量の変化を説明する図である。
【００５１】
図２のＳＴＡＲＴはエンジン駆動状態であるものとして説明を行う。
【００５２】
最初に制御部２は、エンジン停止信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１）。エンジン停止信号が入力された場合、エンジン３は図示しないエンジン制御装置により停止される。エンジン停止信号が入力されていない場合（Ｓ１でＮＯ）、制御部２は処理を再度Ｓ１に戻す。
【００５３】
エンジン停止信号が入力されたとき（Ｓ１でＹＥＳ）、制御部２は、運転者が設定する設定温度値、外気温センサの出力値、日射センサの出力値、湿度センサの出力値などの環境温度情報、または、冷房サイクルのエバポレータの温度センサの出力値、室温センサの出力値等の冷房状態から判断された冷房能力、可変容量コンプレッサ１０のクランク室内圧力や吐出室圧力を含む冷房サイクルの圧力条件などに基づいて下記の動作を行う。
【００５４】
制御部２は、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を調整するために、クランク室内圧力と吐出圧力の差に基づいて２つの空調制御のモード（以下、動作モードＡ、および、動作モードＢ）のいずれかを選択する（Ｓ２）。
【００５５】
これら空調制御のモードは、エンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、エンジン始動までの時間を短縮できるように可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量および電動モータ７の回転数を制御するものである。
【００５６】
ここで、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量と電動モータ７の回転数との積を冷房能力と称する。この冷房能力が同じであれば、車室内へ同等の冷房機能を提供できる。
【００５７】
動作モードＡ（Ｓ３）は、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を増加させるとともに、電動モータ７の回転数を減少させる制御である。また、動作モードＢ（Ｓ４）は、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を減少させるとともに、電動モータ７の回転数を増加させる制御である。Ｓ３およびＳ４については後に詳述する。
【００５８】
Ｓ３およびＳ４では、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するとき（Ｓ１でＹＥＳ）に可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量の増加または減少の方向と電動モータ７の回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御している。
【００５９】
1サイクルあたりの吐出容量と回転数の一方を増加させるとともに他方を減少させることで可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量と電動モータ７の回転数との積を一定にでき、エンジン停止状態において冷房性能を維持することができる。
【００６０】
Ｓ３およびＳ４のいずれか１つが終了した後、制御部２は、シフトポジションなどの車両情報から、エンジン３の始動がされるか否かを判断する。エンジン３の始動がされない場合（Ｓ５でＮＯ）、制御部２は再度Ｓ５を実行する。
【００６１】
エンジン３の始動がされる場合（Ｓ５でＹＥＳ）、制御部２は可変容量コンプレッサ１０の略最小吐出容量にまで低下させる（Ｓ６）。このようにすることにより、電動モータ７への負荷を減少させることができるからである。
【００６２】
Ｓ６の次に、制御部２は電動モータ７の回転数を低下させる（Ｓ７）。制御部２は電動モータ７の回転数が所定の回転数（Ｒ３）以下となるまでＳ７の処理を行う（Ｓ８）。
【００６３】
電動モータ７の回転数がＲ３以下になったことを検知（Ｓ８でＹＥＳ）すると、制御部２はクラッチ１１を接続する（Ｓ９）。Ｓ９を行うことで、電動モータ７が生成した駆動力がドライブベルト５を経由してエンジン３に伝達される。
【００６４】
Ｓ９の次に、制御部２は、電動モータ７の回転数をＲ３よりも高い回転数であるＲ４まで上げることでエンジン３を始動させる（Ｓ１０）。
【００６５】
制御部２は、エンジン３が始動する（Ｓ１１でＹＥＳ）までＳ１０を実行する。制御部２は、エンジン３が始動したと判断すると処理を終了（ＥＮＤ）させる。なお、制御部２は、処理が終了した（ＥＮＤ）後、処理を図２のＳＴＡＲＴに戻す。
【００６６】
続いて、動作モードＡ（図２のＳ３）について図３を用いて説明する。
【００６７】
Ｔ０〜Ｔ１はエンジン駆動状態（図２のＳＴＡＲＴ）である。このときの電動モータ７の回転数はＲ１であり、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量はＤ１である。Ｒ1とＤ１は前述のごとく車両情報、温度情報によって決定される。
【００６８】
Ｔ１はエンジン停止信号が入力された時点（図２のＳ１）である。図２のＳ２で動作モードＡが選択されたものとして説明する。
【００６９】
Ｔ１〜Ｔ２が図２のＳ３に相当する。Ｔ１の後、制御部２は、電動モータ７の回転数を現在の回転数であるＲ１よりも低い回転数であるＲ２となるように制御するとともに、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を現在の1サイクルあたりの吐出容量であるＤ１よりも大きい1サイクルあたりの吐出容量であるＤ２となるように制御する。冷房能力は1サイクルあたりの吐出容量と回転数の積で決定するため、回転数を減少させるとともに1サイクルあたりの吐出容量を増加させると冷房性能を維持することができる。車両の乗員は冷房性能を維持されているため、制御部２が制御を行っていることに気がつかず違和感はない。
【００７０】
図３のＴ２が、図２のＳ５に相当する。エンジン３を始動すると判断した場合（図２のＳ５でＹＥＳ）、制御部２は、Ｔ２からＴ３にかけて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量をＤ２から略最小吐出容量まで減少（Ｓ６）させるとともに、電動モータ７の回転数をＲ２から電動モータ７がエンジン３を始動できるだけのトルクの発生が可能な回転数である回転数Ｒ３まで低下させる（Ｓ７、Ｓ８）。
【００７１】
図３のＴ３が、図２のＳ９に相当する。制御部２はＴ３においてクラッチ１１を接続する。続いてＴ３以降で制御部２は、電動モータ７の回転数を回転数Ｒ３よりも高い回転数であるＲ４まで上げて（Ｓ１０）、エンジンが始動すると（Ｓ１１でＹＥＳ）処理を終了する。
【００７２】
図３のようにエンジン駆動状態において、可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの吐出容量を小さく設定し、電動モータ７の回転数を高めに設定することで冷房機能を実現したままの設定でエンジン停止状態となった場合、図３の点線で示すように再度エンジン３を始動する場合に、電動モータ７の回転数を所定の回転数Ｒ３にまで下げるのに時間がかかり、再始動までの時間（Ｔ４）が長くなってしまう。
【００７３】
そこで、上記のごとくエンジン停止状態において、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を増加させるとともに電動モータ７の回転数を減少させるよう制御する。
【００７４】
このようにすることにより、冷房性能を維持したまま、電動モータ７の回転数を減少させた状態に移行させることができるため、エンジン３を始動させる際に所定の回転数Ｒ３にまで下げる時間が短くなる。また、コンプレッサ1回転あたりの負荷が大きいので、1サイクルあたりの吐出容量が小さい場合と比べて、モータ回転数の減少の速度が速いので、
再始動までの時間（Ｔ３）を短縮することができる。
【００７５】
続いて、動作モードＢ（図２のＳ４）について図４を用いて説明する。
【００７６】
図４のＴ０〜Ｔ１はエンジン駆動状態（図２のＳＴＡＲＴ）である。このときの電動モータ７の回転数はＲ１であり、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量はＤ１である。
【００７７】
図４はエンジン駆動状態において、可変容量コンプレッサ１０で冷房機能を実現している場合である。
【００７８】
図４のＴ１はエンジン停止信号が入力された時点（図２のＳ１）である。図２のＳ２で動作モードＢが選択されたものとして説明する。
【００７９】
Ｔ１〜Ｔ２が図２のＳ３に相当する。Ｔ１の後、制御部２は、電動モータ７の回転数を現在の回転数であるＲ１よりも高い回転数であるＲ２となるように制御するとともに、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を現在の吐出容量であるＤ１よりも小さい吐出容量であるＤ２となるように制御する。
【００８０】
冷房能力は1サイクルあたりの吐出容量と回転数の積で決定するため、回転数を増加させるとともに1サイクルあたりの吐出容量を減少させると冷房性能を維持することができる。車両の乗員は冷房性能を維持されているため、制御部２が制御を行っていることに気がつかず違和感はない。
【００８１】
図４のＴ２が、図２のＳ５に相当する。エンジン３を始動すると判断した場合（図２のＳ５でＹＥＳ）、制御部２は、Ｔ２からＴ３にかけて可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量をＤ２から最小吐出容量まで減少（Ｓ６）させるとともに、電動モータ７の回転数をＲ２から電動モータ７がエンジン３を始動できるだけのトルクの発生が可能な回転数である回転数Ｒ３まで低下させる（Ｓ７、Ｓ８）。
【００８２】
図４のＴ３が、図２のＳ９に相当する。制御部２はＴ３においてクラッチ１１を接続する。続いてＴ３以降で制御部２は、電動モータ７の回転数を回転数Ｒ３よりも高い回転数であるＲ４まで上げて（Ｓ１０）、エンジンが始動すると（Ｓ１１でＹＥＳ）処理を終了する。
【００８３】
図４の点線で示すように可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの吐出容量を大きく設定し、電動モータ７の回転数を低めに設定することで冷房機能を実現したままの設定でエンジン停止状態となった場合、電動モータ７をスタータとして使用する際に可変容量コンプレッサ１０の吐出容量による負荷の影響が大きくなる場合があるので、１サイクルあたりの吐出容量を最小にする必要がある。
【００８４】
このとき、モータ回転数をＲ３に低下させても、吐出容量が最小になっていない場合があるので、吐出容量が最小になるのを待たないと、エンジン負荷が大きく、エンジン３の再始動が出来ない場合がある。これを防ぐために、1サイクルあたりの吐出容量が最小になるのを待ってエンジンを始動する必要があるため、エンジン３を始動する時間（Ｔ４）が長くかかってしまう。
【００８５】
そこで、上記のごとくエンジン停止状態において、可変容量コンプレッサ１０の1サイクルあたりの吐出容量を減少させるとともに電動モータ７の回転数を増加させるよう制御する。このようにすることにより、冷房性能を維持したまま、可変容量コンプレッサ１０
が電動モータ７へ与える負荷を減少し、エンジン３を始動させる際に最小の吐出容量にまで減少させる時間が短くなるので、再始動までの時間（Ｔ３）を短縮することができる。
【００８６】
実施の形態１によれば、エンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの冷媒吐出容量の増加または減少の方向と電動モータ７の回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御することで、エンジン停止状態において単位時間あたりの冷媒の吐出容量を制御することが出来、要求される冷房性能を満たすことができる。
【００８７】
また、電動モータ７の回転数を減少させ、可変容量コンプレッサ１０の１サイクルあたりの吐出容量を増加させることで、電動モータ７をエンジン３の始動の際に必要な回転数まで短時間で回転数を低下させることができるためエンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００８８】
また、電動モータ７の回転数を増加させ、可変容量コンプレッサの１サイクルあたりの吐出容量を減少させることで電動モータ７への負荷が軽減する。これにより電動モータ７をエンジン３の始動の際に必要な回転数まで短時間で低下し、エンジン始動までの時間を短縮することができる。
【００８９】
以上のように実施の形態１によれば、エンジン停止状態において冷房の使用を可能としつつ、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに、従来よりもエンジン３の始動までの時間を短縮することができるという効果を奏するものである。
【００９０】
なお、本実施の形態では、エンジン駆動状態からエンジン停止状態になった際に、動作モードを選択しているが、アイドリングストップ中に可変容量コンプレッサ１０のクランク室圧力、吐出室圧力の差を検知し、エンジン再始動にかかる時間が短い動作モードを選択して動作モードを切り替えてもよい。
【００９１】
なお、本実施の形態はエンジン駆動状態からエンジン停止状態に移行した時に動作モードを選んでいるが、アイドリングストップだけでなく駐車状態から冷房機能を始動させている場合にも適用可能である。
【００９２】
なお、本実施の形態では、車両情報からエンジン３の再始動タイミングを判断すると記載したが、その他、赤信号による停車時に道路信号との通信により、青信号に変わるタイミングを算出する、車載レーダを用いる、または前方の車との通信で得た前方車両の位置または速度情報により停止時の前方車両との車間距離が離れたことを感知することによって、エンジン３の再始動の準備前に、エンジン再始動のタイミングを予測してエンジン３の再始動の準備を行っても良い。
【００９３】
また、本実施の形態には、通常の冷房駆動に関する吐出容量の制御や、モータ回転数の制御、電池残量の低下によって、エンジン３の再始動ができなくなる、または、要求される冷房性能を実現できない場合がある。その際、エンジン３の再始動を最優先して電動モータ７による可変容量コンプレッサ１０の駆動を制限する、または、ユーザの選択に依って可変容量コンプレッサ１０の駆動の制限の可否を選択するようにしても良い。これにより、エンジン３の再始動が出来なる、または、ユーザの意図に反して冷房性能が遮断されることを防ぐことができる。
【００９４】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における車両用空調装置ついて図面を参照しながら説明する。図５は本発明の一実施の形態における車両用空調装置を説明するためのブロック図で
ある。
【００９５】
なお、実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略し、相違点について詳述する。
【００９６】
実施の形態１と実施の形態２との相違点は、電動モータ７と可変容量コンプレッサ１０とが、電動モータ７と可変容量コンプレッサ１０との両方を備えたモータ一体型可変容量コンプレッサ１２で構成されている点である。モータ一体型可変容量コンプレッサ１２の内部にて、電動モータ７の回転軸と可変容量コンプレッサ１０の回転軸が共用している。
【００９７】
モータ一体型可変容量コンプレッサ１２は、プーリ９、ドライブベルト５およびプーリ４を介して、エンジン３と接続されている。
【００９８】
実施の形態２においても、制御部２は図２で説明した動作を行なうことで、エンジン３の再始動時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、可変容量コンプレッサの冷媒の1サイクルあたりの吐出容量、および、冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータの回転数を制御する車両用空調装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 車両用空調装置
２ 制御部
３ エンジン
４ プーリ
５ ドライブベルト
６ プーリ
７ 電動モータ
８ 蓄電池
９ プーリ
１０ 可変容量コンプレッサ
１１ クラッチ
１２ モータ一体型可変容量コンプレッサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の1サイクルあたりの吐出容量が可変である可変容量コンプレッサと、
前記可変容量コンプレッサの冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータと、
前記可変容量コンプレッサの吐出容量および、前記電動モータの回転数を制御する制御部とを備え、
前記制御部はエンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに前記可変容量コンプレッサの吐出容量の増加または減少の方向と前記電動モータの回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御し、
前記電動モータはさらに車両に搭載されるエンジンの始動に用いることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記可変容量コンプレッサの吐出容量と前記電動モータの回転数の積が略一定となるように制御すること特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記可変容量コンプレッサの吐出容量を増加させるとともに前記電動モータの回転数を減少させるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御部はさらに、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに前記可変容量コンプレッサの吐出容量を減少させるとともに、前記電動モータの回転数をさらに減少させることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記可変容量コンプレッサの吐出容量を減少させるとともに前記電動モータの回転数を増加させるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記制御部はさらに、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに前記可変容量コンプレッサの吐出容量をさらに減少させるとともに、前記電動モータの回転数を減少させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
冷媒の1サイクルあたりの吐出容量が可変である可変容量コンプレッサと、
前記可変容量コンプレッサの冷媒を圧縮する動力を生成する電動モータと、
前記可変容量コンプレッサの吐出容量および、前記電動モータの回転数を制御する制御部とを備え、
前記制御部はエンジン駆動状態からエンジン停止状態へ移行するときに前記可変容量コンプレッサの吐出容量の増加または減少の方向と前記電動モータの回転数の増加または減少の方向とが反対方向となるよう制御し、
前記電動モータはさらに車両に搭載されるエンジンの始動に用いることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記可変容量コンプレッサの吐出容量と前記電動モータの回転数の積が略一定となるように制御すること特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記可変容量コンプレッサの吐出容量を増加させるとともに前記電動モータの回転数を減少させるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御部はさらに、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに前記可変容量コンプレッサの吐出容量を減少させるとともに、前記電動モータの回転数をさらに減少させることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記可変容量コンプレッサの吐出容量を減少させるとともに前記電動モータの回転数を増加させるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記制御部はさらに、エンジン停止状態からエンジン駆動状態へ移行するときに前記可変容量コンプレッサの吐出容量をさらに減少させるとともに、前記電動モータの回転数を減少させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１８４７（Ｐ２０１２−１１８４７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８７３５（Ｐ２０１０−１４８７３５）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]