JP3236168B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車室内の冷房や暖房等
を可能としたヒートポンプ式の冷媒回路を備えた車両用
空気調和装置、特にモータを圧縮機の動力源とする車両
用空気調和装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の実用化等に対応し、バッテ
リー等の直流電源による作動が可能なモータを圧縮機の
動力源とする車両用空調装置の研究，開発が試みられて
いる。この車両用空調装置は、モータ回転数を規定する
回転数指令信号に基づいてモータの巻線に所定の励磁電
力を供給するインバータ回路と、圧縮機の起動及び停止
に係る起動信号に基づいてリレー接点を開閉しインバー
タ回路に所定の駆動電力を供給する電力供給回路とを備
え、圧縮機回転数を任意に可変することで空調能力を調
整している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のインバータ回路
には回転数制御のための回転数指令信号とインバータ駆
動用の電力（直流電力）が供給されるが、エアコンスイ
ッチの操作と同時に圧縮機を起動或いは停止しようとし
てインバータ回路に対し回転数指令信号と駆動電力を同
時に供給或いは停止した場合に、突入電流や逆起電力が
発生して電力供給回路内のリレー接点に溶着を生じたり
制御回路に誤動作を生じる問題点があり、これを防止す
るために保護回路を用いたりインバータ回路の定格を高
値に変更するとそれだけ回路構成が複雑化する問題点が
ある。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、突入電流や逆起電力によ
る接点溶着等を回避してインバータ回路への電力供給を
的確に行える車両用空気調和装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、モータを動力源とする電動圧縮
機と、モータ回転数を規定する回転数指令信号に基づい
てモータの巻線に所定の励磁電力を供給するインバータ
回路と、圧縮機の起動及び停止に係る起動信号に基づい
てインバータ内電力変換素子部に所定の駆動電力を供給
する電力供給回路とを具備した車両用空気調和装置であ
って、圧縮機起動時にインバータ回路に対する回転数指
令信号の出力開始を該インバータ回路に対する駆動電力
の供給開始よりも所定時間遅らせる回転数指令信号遅延
手段と、圧縮機停止時にインバータ回路に対する駆動電
力の供給停止を該インバータ回路に対する回転数指令信
号の出力停止よりも所定時間遅らせる電力供給遅延手段
とを設けたことを特徴としている。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１記載の車両用
空気調和装置において、電力供給回路を少なくともメイ
ンリレーと該メインリレーに並列接続された抵抗器付き
のチャージリレーとから構成し、電力供給回路からイン
バータ回路に駆動電力を供給する際に抵抗器付きのチャ
ージリレーをメインリレーよりも先にオン作動させるリ
レー制御手段を設けたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】請求項１の発明では、回転数指令信号遅延手段
によりインバータ回路に対する回転数指令信号の出力開
始を該インバータ回路に対する駆動電力の供給開始より
も所定時間遅らせ、また電力供給遅延手段によりインバ
ータ回路に対する駆動電力の供給停止を該インバータ回
路に対する回転数指令信号の出力停止よりも所定時間遅
らせることができる。

【０００８】請求項２の発明では、電力供給回路からイ
ンバータ回路に駆動電力を供給する際に、リレー制御手
段により抵抗器付きのチャージリレーをメインリレーよ
りも先にオン作動させることができる。

【０００９】

【実施例】図１及び図２には本発明に係る冷媒回路とそ
の制御回路を夫々示してある。図１において、１はモー
タ１ａを動力源とする能力可変型の電動圧縮機、２は室
外熱交換器、３は第１室内熱交換器、４は第２室内熱交
換器、５，６は感熱式の第１，第２膨張弁、７〜１０は
第１〜第４電磁弁、１１，１２は第１，第２逆止弁、１
３は受液器、１４はアキュムレータである。

【００１０】１５は車室内空調用のダクト、１６は外気
吸入口、１７は内気吸入口、１８は吸入口用の切換ダン
パ、１９はベント吹出口、２０はフット吹出口、２１は
デフ吹出口、２２はベント吹出口用の開閉ダンパ、２３
はフット吹出口用の開閉ダンパ、２４はデフ吹出口用の
開閉ダンパ、２５はエアミックスダンパ、２６は電動フ
ァンである。

【００１１】圧縮機１の吐出口は第４電磁弁１０を介し
て室外熱交換器２の一端口に接続され、該室外熱交換器
２の他端口は第１逆止弁１１を介して受液器１３の入口
に接続されている。受液器１３の出口は第３電磁弁９及
び第１膨張弁５を介して第１室内熱交換器３の一端口に
接続され、該第１室内熱交換器３の他端口はアキュムレ
ータ１４の入口に接続され、該アキュムレータ１４の出
口は圧縮機１の吸入口に接続されている。

【００１２】また、圧縮機１の吐出口は第１電磁弁７を
介して第２室内熱交換器４の一端口に接続され、該第２
室内熱交換器４の他端口は第２逆止弁１２を介して受液
器１３の入口に接続されている。更に、受液器１３の出
口と室外熱交換器２の他端口との間には第２膨張弁６が
介装され、室外熱交換器２の一端口とアキュムレータ１
４の入口との間には第２電磁弁８が介装されている。

【００１３】図２において、２７はエアコンスイッチ、
２８は空調温度設定器、２９は送風モード設定器、３０
はサーミスタ等から成る内気温度検出器、３１はサーミ
スタ等から成る外気温度検出器、３２はホトセンサ等か
ら成る日射量検出器、３３はコントローラ、３４は圧縮
機駆動回路、３５は電磁弁駆動回路、３６はファン駆動
回路である。

【００１４】空調温度設定器２８は温度設定レバー或い
は温度設定ボタン等を備えており、これらの操作により
所望の空調温度を適宜選択，設定できる。送風モード設
定器２９はＯＦＦ及びＡＵＴＯを指定可能な風量可変レ
バーを備えており、可変レバーによって風量を多段階或
いは無段階に変更できる他、ＡＵＴＯスイッチによって
風量をマイコン制御に切り換えることができる。

【００１５】コントローラ３３はマイコン及び入出力回
路等から構成されている。マイコンはＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭ等を具備し、運転モード判定，圧縮機回転制御及
び弁切換制御等のプログラムの他、後に詳述する圧縮機
起動制御のプログラムをＲＯＭに格納している。このコ
ントローラ３３は、エアコンスイッチ２７，空調温度設
定器２８及び送風モード設定器２９の操作信号と、内気
温度検出器３０，外気温度検出器３１及び日射量検出器
３２の検出信号に基づいて所定の信号を各駆動回路３
４，３５，３６に送出する。尚、運転モードは設定温度
や内気温度，外気温度及び日射量の検出値等に基づいて
マイコンにより自動的に判定される。

【００１６】圧縮機駆動回路３４は図３に示すようにイ
ンバータ回路３４ａと電力供給回路３４ｂとから構成さ
れている。インバータ回路３４ａは６個のパワートラン
ジスタを組み合わせた周知のものであり、コントローラ
３３から端子Ｔ１に入力される回転数指令信号（以下デ
ューティ信号と言う）に基づいてモータ１ａの巻線に所
定の励磁電力を供給してその回転数を制御し圧縮機１の
冷媒吐出能力を可変する。一方、電力供給回路３４ｂは
メインリレーＲＬ１，チャージリレーＲＬ２，抵抗器Ｒ
及びコンデンサＣから成り、コントローラ３３から端子
Ｔ２，Ｔ３に入力される起動信号に基づいてインバータ
回路３４ａに所定の駆動電力を供給する。

【００１７】電磁弁駆動回路３６はコントローラ３３か
らのモード信号に基づいて各電磁弁７〜１０の開閉を制
御し冷媒サイクルの切り換えを行う。ファン駆動回路３
６はコントローラ３３からの風量信号に基づいて電動フ
ァン２６への供給電力を制御し送風能力を可変する。

【００１８】上述の空気調和装置は、マイコンによるモ
ード判定に基づき第１〜第４電磁弁７〜１０を適宜切り
換えて冷房，冷房ドライ，暖房及び暖房ドライの何れか
１つのモードでの運転を可能としている。

【００１９】冷房モードの運転は、図４に示すように第
１，第２電磁弁７，８を閉じ、且つ第３，第４電磁弁
９，１０を開けた状態で、圧縮機１及び電動ファン２６
を作動させることにより実行される。圧縮機１から吐出
した冷媒は第４電磁弁１０を通じて室外熱交換器２に流
れ込んで凝縮され、第１逆止弁１１，受液器１３及び第
３電磁弁９を通じて第１膨張弁５及び第１室内熱交換器
３に流れ込んで蒸発し、アキュムレータ１４を通じて圧
縮機１に吸入される。

【００２０】つまり、同運転モードでは、第１室内熱交
換器３で発揮される吸熱作用を利用して車室内の冷房を
行うことができる。

【００２１】冷房ドライモードの運転は、図４に示すよ
うに第１，第３，第４電磁弁７，９，１０を開け、且つ
第２電磁弁８を閉じた状態で、圧縮機１及び電動ファン
２６を作動させることにより実行される。圧縮機１から
吐出した冷媒の一部分は第４電磁弁１０を通じて室外熱
交換器２に流れ込んで凝縮され、第１逆止弁１１，受液
器１３及び第３電磁弁９を通じて第１膨張弁５及び第１
室内熱交換器３に流れ込んで蒸発し、アキュムレータ１
４を通じて圧縮機１に吸入される。また、冷媒の残り部
分は第１電磁弁７を通じて第２室内熱交換器４に流れ込
んで凝縮され、第２逆止弁１２を通過した後に上記の冷
媒と合流する。

【００２２】つまり、同運転モードでは、第１室内熱交
換器３と第２室内熱交換器４の夫々で吸熱作用と放熱作
用を発揮させ、両作用を利用してエア吹出温度を低下さ
せることなく車室内の除湿を行うことが可能であり、こ
のときの温度及び除湿量を圧縮機１の吐出能力調整及び
エアミックスダンパ２５の開度調整によってコントロー
ルできる。また、室外熱交換器２はエアミックスダンパ
２５の開度が零（第２室内熱交換器４の空気通過量が
零）に近い条件での余剰熱量を放出し、吸熱・放熱のバ
ランスを適正に保つ。

【００２３】暖房モードの運転は、図４に示すように第
１，第２，第３電磁弁７，８，９を開け、且つ第４電磁
弁１０を閉じた状態で、圧縮機１及び電動ファン２６を
作動させることにより実行される。圧縮機１から吐出し
た冷媒は第１電磁弁７を通じて第２室内熱交換器４に流
れ込んで凝縮され、第２逆止弁１２及び受液器１３を通
過した後に分流され、冷媒の一部分は第３電磁弁９を通
じて第１膨張弁５及び第１室内熱交換器３に流れ込んで
蒸発し、アキュムレータ１４を通じて圧縮機１に吸入さ
れる。また、冷媒の残り部分は第２膨張弁６及び室外熱
交換器２に流れ込んで蒸発し、第２電磁弁８を通過した
後にアキュムレータ１４の入口部分で上記の冷媒と合流
する。

【００２４】つまり、同運転モードでは、第２室内熱交
換器４で発揮される放熱作用を利用して車室内の暖房を
行えると共に、室外熱交換器２及び第１室内熱交換器３
で吸熱作用を発揮させ該第１室内熱交換器３の吸熱作用
を利用して車室内の除湿を同時に行うことが可能であ
り、このときの暖房能力及び除湿量を圧縮機１の吐出能
力調整及びエアミックスダンパ２５の開度調整によって
コントロールできる。

【００２５】暖房ドライモードの運転は、図４に示すよ
うに第１，第３電磁弁７，９を開け、且つ第２，第４電
磁弁８，１０を閉じた状態で、圧縮機１及び電動ファン
２６を作動させることにより実行される。圧縮機１から
吐出した冷媒は第１電磁弁７を通じて第２室内熱交換器
４に流れ込んで凝縮され、第２逆止弁１２，受液器１３
及び第３電磁弁９を通じて第１膨張弁５及び第１室内熱
交換器３に流れ込んで蒸発し、アキュムレータ１４を通
じて圧縮機１に吸入される。

【００２６】つまり、同運転モードでは、第２室内熱交
換器４で発揮される放熱作用を利用して車室内の暖房を
行えると共に、第１室内熱交換器３で発揮される吸熱作
用を利用して車室内の除湿を同時に行うことが可能であ
り、このときの暖房能力及び除湿量を圧縮機１の吐出能
力調整及びエアミックスダンパ２５の開度調整によって
コントロールできる。

【００２７】ここで、上記各運転モード下で実施される
圧縮機起動制御の手順を図５のタイミングチャート及び
図６のフローチャートを参照して詳述する。

【００２８】まず、エアコンスイッチ２７がＯＮにされ
た後は、電力供給回路３４ｂのチャージリレーＲＬ２を
ＯＮにし、これから時間ｔ１が経過した後に該リレーＲ
Ｌ２をＯＦＦにしてメインリレーＲＬ１をＯＮにし、こ
れからさらに時間ｔ２が経過した後にインバータ回路３
４ａに対するデューティ信号の出力を開始する（図６の
ステップＳＴ１〜７）。

【００２９】上記の時間ｔ１には秒単位のものが時間ｔ
２には０．１秒単位のものが夫々使用され、運転開始当
初の時間ｔ１内では運転モードに応じて各電磁弁７〜１
０の切り換えが行われる。一方、モータ１ａはデューテ
ィー信号に基づいてインバータ回路３４ａにより界磁制
御されその回転数を制御される。

【００３０】デューティ信号が出力されている運転状態
で送風モード設定器３０がＯＦＦにされたときは、これ
と同時にインバータ回路３４ａに対するデューティ信号
の出力を停止し、これから時間ｔ２が経過した後にメイ
ンリレーＲＬ１をＯＦＦにする（図６のステップＳＴ８
〜１１）。

【００３１】また、デューティ信号が出力されている運
転状態でエアコンスイッチ２７がＯＦＦにされたとき
は、上記と同様、これと同時にインバータ回路３４ａに
対するデューティ信号の出力を停止し、これから時間ｔ
２が経過した後にメインリレーＲＬ１をＯＦＦにする
（図６のステップＳＴ１２，９〜１１）。

【００３２】このように本実施例装置では、インバータ
回路３４ａに対するデューティ信号の出力開始を該イン
バータ３４ａに対する駆動電力の供給開始よりも僅かな
時間ｔ２だけ遅らせると共に、インバータ回路３４ａに
対する電力供給の停止を該インバータ３４ａに対するデ
ューティ信号の出力停止よりも同様の時間ｔ２だけ遅ら
せているので、圧縮機起動時及び停止時における突入電
流や逆起電力が発生を防止して電力供給回路３４ｂ内の
リレー接点に生じる溶着や制御回路等の誤動作を回避
し、インバータ回路３４ａへの電力供給を的確に行うこ
とができる。しかも、保護回路やインバータ回路の定格
を高値に変更する必要がないため回路構成を簡略化でき
る。

【００３３】また、電力供給回路３４ｂからインバータ
回路３４ａに駆動電力を供給する際に、保護抵抗を有す
るチャージリレーＲＬ２をメインリレーＲＬ１よりも先
にＯＮにしているので、該電力供給回路３４ｂからイン
バータ回路３４ａに駆動電力を供給する際における突入
電流や逆起電力の発生をも防止して安全性及び信頼性を
より向上できる。

【００３４】尚、上記のインバータ回路には使用するモ
ータ種類等に応じて種々回路のものが利用できる。ま
た、電力供給回路は少なくともメインリレーと抵抗器付
きのチャージリレーを有するものであればよく図示例以
外の回路を採用してもよい。

【００３５】以上、本発明は実施例に記載した装置に限
らず、モータを圧縮機の動力源とする車両用空気調和装
置であれば種々適用でき同様の効果が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、インバータ回路に対する回転数指令信号の出力
開始を該インバータ回路に対する駆動電力の供給開始よ
りも所定時間だけ遅らせ、またインバータ回路に対する
駆動電力の供給停止を該インバータ回路に対する回転数
指令信号の出力停止よりも所定時間遅らせているので、
圧縮機起動時及び停止時における突入電流や逆起電力の
発生を防止して電力供給回路内のリレー接点に生じる溶
着や制御回路等の誤動作を確実に回避し、インバータ回
路への電力供給を的確に行うことができる。しかも、保
護回路やインバータ回路の定格を高値に変更する必要が
ないため回路構成を簡略化できる。

【００３７】請求項２の発明では、電力供給回路からイ
ンバータ回路に駆動電力を供給する際に抵抗器付きのチ
ャージリレーをメインリレーよりも先にオン作動させて
いるので、該電力供給回路からインバータ回路に駆動電
力を供給する際における突入電流や逆起電力の発生をも
防止して安全性及び信頼性をより向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両用空気調和装置の冷媒回路を
示す図

【図２】本発明に係る車両用空気調和装置の制御回路を
示す図

【図３】本発明に係る圧縮機駆動回路の詳細図

【図４】各運転モードの電磁弁切り換え状態を示す図

【図５】圧縮機起動制御のタイミングチャート

【図６】圧縮機起動制御のフローチャート

【符号の説明】

１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…第１室内熱交換
器、４…第２室内熱交換器、５…第１膨張弁、６…第２
膨張弁、３３…コントローラ、３４…圧縮機駆動回路、
３４ａ…インバータ回路、３４ｂ…電力供給回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを動力源とする電動圧縮機と、モ
   ータ回転数を規定する回転数指令信号に基づいてモータ
   の巻線に所定の励磁電力を供給するインバータ回路と、
   圧縮機の起動及び停止に係る起動信号に基づいてインバ
   ータ回路内電力変換素子部に所定の駆動電力を供給する
   電力供給回路とを具備した車両用空気調和装置であっ
   て、 圧縮機起動時にインバータ回路に対する回転数指令信号
   の出力開始を該インバータ回路に対する駆動電力の供給
   開始よりも所定時間遅らせる回転数指令信号遅延手段
   と、 圧縮機停止時にインバータ回路に対する駆動電力の供給
   停止を該インバータ回路に対する回転数指令信号の出力
   停止よりも所定時間遅らせる電力供給遅延手段とを設け
   た、 ことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 【請求項２】 電力供給回路を少なくともメインリレー
   と該メインリレーに並列接続された抵抗器付きのチャー
   ジリレーとから構成し、 電力供給回路からインバータ回路に駆動電力を供給する
   際に抵抗器付きのチャージリレーをメインリレーよりも
   先にオン作動させるリレー制御手段を設けた、 ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。