特開 2022-146857 コンプレッサー制御装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022146857

(43)【公開日】2022-10-05

(54)【発明の名称】コンプレッサー制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20220928BHJP

【ＦＩ】

B60H1/32 623Z

B60H1/32 623G

【審査請求】未請求

【請求項の数】25

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021182157

(22)【出願日】2021-11-08

(31)【優先権主張番号】10-2021-0036395

(32)【優先日】2021-03-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】591251636

【氏名又は名称】現代自動車株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(71)【出願人】

【識別番号】500518050

【氏名又は名称】起亞株式会社

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】孫 知 完

(72)【発明者】

【氏名】金 昌 煥

(72)【発明者】

【氏名】李 相 勳

(72)【発明者】

【氏名】林 太 雄

(72)【発明者】

【氏名】金 眞 成

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211DA31

3L211EA41

3L211EA51

3L211EA56

3L211EA87

3L211FB05

3L211GA31

(57)【要約】

【課題】コンプレッサー制御回路の構成が単純化でき、部品数の削減及び原価の低減が可能なコンプレッサー制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】本発明によるコンプレッサー制御装置は、エアコンコンプレッサーのクラッチ接合及び解除を制御するために必要なエアコン作動状態の情報を検出するセンサーと、バッテリー電流を受けてクラッチ接合を行うクラッチ内の電磁石コイルと、センサーで検出されたエアコン作動状態の情報に基づいて、現在のエアコン作動状態がクラッチ接合可能条件又はクラッチ解除可能条件を満たすかを判定し、判定の結果による作動信号を出力するマイコン、及びマイコンが出力する作動信号により、オン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）に作動してクラッチが接合又は解除されるように、電磁石コイルに対するバッテリー電流の供給を断続するスイッチを含む制御器と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エアコンコンプレッサーのクラッチ接合及び解除を制御するために必要なエアコン作動状態の情報を検出するセンサーと、
バッテリー電流を受けてクラッチ接合を行う前記エアコンコンプレッサーのクラッチ内の電磁石コイルと、
前記センサーで検出されたエアコン作動状態の情報に基づいて、現在のエアコン作動状態がクラッチ接合可能条件又はクラッチ解除可能条件を満たすかを判定し、前記判定の結果による作動信号を出力するマイコン、及び前記マイコンが出力する作動信号により、オン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）に作動して前記クラッチが接合又は解除されるように、前記電磁石コイルに対するバッテリー電流の供給を断続するスイッチを含む制御器と、を備えることを特徴とするコンプレッサー制御装置。

【請求項2】

前記電磁石コイルは、車両のＩＧ２電源端に直接連結され、車両の始動をオン（ｋｅｙ ｏｎ）にした時、オン（ｏｎ）状態の前記ＩＧ２電源端を通じてバッテリー電流が印加されるように設けられ、
前記スイッチは、前記電磁石コイルと接地端との間の回路に位置し、オン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）の作動時に、前記電磁石コイルを通過した後、前記接地端に流れるバッテリー電流の通電経路を開閉させることを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項3】

前記スイッチは、前記制御器の内部に前記マイコンと共に設置された半導体スイッチであることを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項4】

前記センサーは、エアコンの冷媒圧を検出する冷媒圧センサーを含み、
前記制御器のマイコンは、
コンプレッサーのオフ状態で、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧が、予め設定された第１設定圧よりも高い場合、クラッチ接合可能条件を満たすと判定することを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項5】

前記制御器のマイコンは、
前記検出された冷媒圧が前記第１設定圧以下である場合、クラッチ解除可能条件を満たすと判定し、
前記クラッチ解除可能条件を満たすと判定するか、又は前記電磁石コイルに印加されるバッテリー電流が予め設定された制限電流以上である場合、前記クラッチが解除されるように前記スイッチをオフ（ｏｆｆ）させることを特徴とする、請求項４に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項6】

前記制御器のマイコンは、
前記クラッチ解除可能条件を満たすと判定した状態で、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧が、予め設定された第２設定圧（ここで、前記第２設定圧＞前記第１設定圧）よりも高い場合、クラッチ接合可能条件を満たすと判定することを特徴とする、請求項５に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項7】

前記制御器のマイコンは、
前記コンプレッサーが過電流によりオフされた状態で、
予め定められた再作動条件を満たし、前記クラッチ接合可能条件を満たすと判定した場合、前記スイッチをオン（ｏｎ）させて前記クラッチを再作動させることを特徴とする、請求項４又は６に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項8】

前記センサーは蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサーをさらに含み、
前記定められた再作動条件は、
今回のコンプレッサーの再作動が車両の始動後のコンプレッサーにおける最初の作動でないという条件、エアコンがオン（ｏｎ）であるという条件、前記蒸発器温度センサーで検出された前記蒸発器の温度が予め設定された結氷臨界温度以上であるという条件を含むことを特徴とする、請求項７に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項9】

前記定められた再作動条件は、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧が、予め設定された圧力範囲以内であるという条件をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項10】

前記制御器のマイコンは、
前記定められた再作動条件を満たすと、一定時間が経過したか否かを判断し、前記一定時間が経過した状態で前記クラッチ接合可能条件を満たすと判定した場合、前記スイッチをオン（ｏｎ）させてクラッチを再作動させることを特徴とする、請求項７に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項11】

前記制御器のマイコンにおいて、前記一定時間は外気温センサーで検出された外気温度に対応した故障診断遅延時間により決定されることを特徴とする、請求項１０に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項12】

前記コンプレッサーが過電流によりオフされた状態は、
前記制御器のマイコンにより、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧が前記第１設定圧以下であるため、クラッチ解除可能条件を満たすと判定された後、前記スイッチがオフ（ｏｆｆ）された状態であるか、又は
前記電磁石コイルに印加されるバッテリー電流が予め設定された制限電流以上であるため、前記スイッチがオフされた状態であることを特徴とする、請求項７に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項13】

前記センサーは、エアコン冷媒圧を検出する冷媒圧センサーを含み、
前記制御器のマイコンは、
コンプレッサーのオフ状態で、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧から設定データを用いて換算された前記クラッチの温度が、予め設定された第１設定温度よりも高い場合、クラッチ接合可能条件を満たすと判定することを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項14】

前記制御器のマイコンは、
前記換算されたクラッチの温度が前記第１設定温度以下である場合、クラッチ解除可能条件を満たすと判定し、
前記クラッチ解除可能条件を満たすと判定されるか、又は前記電磁石コイルに印加されたバッテリー電流が予め設定された制限電流以上である場合、前記クラッチが解除されるように前記スイッチをオフ（ｏｆｆ）させることを特徴とする、請求項１３に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項15】

前記制御器のマイコンは、
前記クラッチ解除可能条件を満たすと判定した状態で、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧から換算された前記クラッチの温度が、予め設定された第２設定温度（ここで、前記第２設定温度＞前記第１設定温度）よりも高い場合、クラッチ接合可能条件を満たすと判定することを特徴とする、請求項１４に記載のコンプレッサー制御装置。

【請求項16】

エアコンコンプレッサーのクラッチ接合及び解除を制御するために必要なエアコン作動状態の情報がセンサーで検出される段階と、
制御器のマイコンが、前記センサーで検出された前記エアコン作動状態の情報に基づいて、現在のエアコン作動状態がクラッチ接合可能条件又はクラッチ解除可能条件を満たすかを判定し、前記判定の結果による作動信号を出力する段階と、
前記マイコンが出力する作動信号により、クラッチ内の電磁石コイルに対するバッテリー電流の供給を断続するスイッチがオン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）に作動されて、前記クラッチが接合又は解除される段階と、を含むことを特徴とするコンプレッサー制御方法。

【請求項17】

前記センサーは、エアコンの冷媒圧を検出する冷媒圧センサーを含み、
前記制御器のマイコンは、
コンプレッサーのオフ状態で、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧が、予め設定された第１設定圧よりも高い場合、クラッチ接合可能条件を満たすと判定することを特徴とする、請求項１６に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項18】

前記制御器のマイコンは、
前記検出された冷媒圧が、前記第１設定圧以下である場合、クラッチ解除可能条件を満たすと判定し、
前記クラッチ解除可能条件を満たすと判定するか、又は前記電磁石コイルに印加されるバッテリー電流が予め設定された制限電流以上である場合、前記クラッチが解除されるように前記スイッチをオフ（ｏｆｆ）させることを特徴とする、請求項１７に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項19】

前記制御器のマイコンは、
前記クラッチ解除可能条件を満たすと判定した状態で、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧が、予め設定された第２設定圧（ここで、前記第２設定圧＞前記第１設定圧）よりも高い場合、クラッチ接合可能条件を満たすと判定することを特徴とする、請求項１８に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項20】

前記制御器のマイコンは、
前記コンプレッサーが過電流によりオフされた状態で、
予め定められた再作動条件を満たし、前記クラッチ接合可能条件を満たすと判定した場合、前記スイッチをオン（ｏｎ）させて前記クラッチを再作動させることを特徴とする、請求項１７又は１９に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項21】

前記センサーは蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサーをさらに含み、
前記定められた再作動条件は、
今回のコンプレッサーの再作動が車両の始動後のコンプレッサーにおける最初の作動でないという条件、エアコンがオン（ｏｎ）であるという条件、前記蒸発器温度センサーで検出された前記蒸発器の温度が予め設定された結氷臨界温度以上であるという条件を含むことを特徴とする、請求項２０に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項22】

前記定められた再作動条件は、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧が、予め設定された圧力範囲以内であるという条件をさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項23】

前記制御器のマイコンは、
前記定められた再作動条件を満たすと、一定時間が経過したか否かを判断し、前記一定時間が経過した状態で前記クラッチ接合可能条件を満たすと判定した場合、前記スイッチをオン（ｏｎ）させてクラッチを再作動させることを特徴とする、請求項２０に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項24】

前記制御器のマイコンにおいて、前記一定時間は外気温センサーで検出された外気温度に対応した故障診断遅延時間により決定されることを特徴とする、請求項２３に記載のコンプレッサー制御方法。

【請求項25】

前記コンプレッサーが過電流によりオフされた状態は、
前記制御器のマイコンにより、
前記冷媒圧センサーで検出された冷媒圧から換算されたクラッチの温度が、予め設定された第１設定温度以下であるため、クラッチ解除可能条件を満たすと判定された後、前記スイッチがオフ（ｏｆｆ）された状態であるか、又は
前記電磁石コイルに印加されるバッテリー電流が予め設定された制限電流以上であるため、前記スイッチがオフ（ｏｆｆ）された状態であることを特徴とする、請求項２０に記載のコンプレッサー制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンプレッサー制御装置及び制御方法に関し、より詳細には、コンプレッサー制御回路の構成が単純化でき、部品数の削減及び原価の低減が可能になるコンプレッサー制御装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、車両には室内を暖房したり冷房する空調装置が搭載される。車両における空調装置は、外部温度の変化に関係なく室内温度を常に適正温度に保持することによって、快適な室内環境を提供する。

【0003】

車両用空調装置は、冷媒を循環させるエアコンシステムを含む。エアコンシステムは、冷媒を圧縮するコンプレッサー（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）、コンプレッサーにより圧縮された冷媒を凝縮して液化させるコンデンサ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）、コンデンサにより凝縮されて液化された冷媒を膨張させる膨張バルブ（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅ）、そして膨張バルブで膨張された冷媒を蒸発させながら冷媒の蒸発潜熱を用いて、車両の室内に送風される空気を冷却する蒸発器（ｅｖｐｏｒａｔｏｒ）を主要な構成要素として含む。

【0004】

エアコンシステムでは、夏季の冷房モードのとき、コンプレッサーにより圧縮された高温、高圧の気相冷媒をコンデンサにより液状に凝縮した後、膨張バルブと蒸発器を経て再び圧縮機に循環させる。この過程で膨張バルブにより膨張された低温、低圧の液状冷媒が蒸発器に供給され、蒸発器で蒸発される冷媒との熱交換により冷却された空気が車両の室内に吐き出され、これによって室内の冷房が行われる。

【0005】

一方、車両におけるエアコンのコンプレッサーの制御と電力供給は、制御器及びジャンクションボックス（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｏｘ）内のリレースイッチにより行われている。また、車両のエアコンシステムにおいて、バッテリーの電力を使用しながらコンプレッサーが選択的に作動できるようにする部分は、コンプレッサーのクラッチである。

【0006】

図１は、従来のコンプレッサー制御回路を示す図である。図１には、コンプレッサーの作動を制御するための制御器１０とリレースイッチ２０、及びコンプレッサー３０のクラッチ３１を含む制御回路が示されている。

【0007】

コンプレッサー３０のクラッチ３１には電磁石コイル３２が備えられるが、このクラッチ３１は、電流により誘起された起磁力を用いて、コンプレッサー３０とエンジン（図示せず）を動力伝達可能に連結する。すなわち、エアコンがオン（ｏｎ）になると、制御器１０によりコンプレッサー３０のクラッチ３１が接合されて、コンプレッサー３０のプーリー（図示せず）に伝えられたエンジンクランク軸（図示せず）の回転力がコンプレッサー軸（図示せず）に伝えられ、結局、エンジン回転力により冷媒を圧縮するコンプレッサー３０の作動が行われる。

【0008】

リレースイッチ２０は、コンプレッサー３０のクラッチ３１にバッテリー９の電流を選択的に供給するためのものであって、リレースイッチ２０は、制御器１０が出力する作動信号（リレー駆動信号）によりオン（ｏｎ）に作動され、クラッチ３１の電磁石コイル３２に対する電力供給を断続することによって、コンプレッサー３０の作動が制御されることを可能にする。

【0009】

この際、制御器１０は、コンプレッサーの作動条件及び外部条件に基づいて作動可否を判断した後、リレースイッチ２０に作動信号を送信する。すなわち、作動信号によりリレースイッチ２０のコイル側が励磁され、これによりリレースイッチ２０の接点側が閉まることで、この接点側からクラッチ３１内部の電磁石コイル３２にバッテリー９の電流が印加される。

【0010】

このように電磁石コイル３２に電流が印加されると、電磁石の磁気力が作用してクラッチ３１が接合され、これによりプーリーに伝えられたエンジン回転力がコンプレッサー軸に伝達可能になり、コンプレッサー３０が作動する。また、リレースイッチ２０のコイル側に作動信号（励磁電流）が印加されず、接点側が開いてクラッチ３１の電磁石コイル３２にバッテリー９の電流が流れないと、電磁石の磁気力が失われてクラッチが解除され、エンジンとコンプレッサーとの間の連結が解除される。

【0011】

また、クラッチを解除するとき、サージ（ｓｕｒｇｅ）電圧（逆起電圧）問題を解決するためのダイオード２１、３３がリレースイッチ２０側とクラッチ３１側にそれぞれ設けられる。制御器１０は、コンプレッサーの作動（クラッチ接合）及び未作動（クラッチ解除）のための信号のみを出力し、リレースイッチ２０が電力供給の経路を断続する（リレースイッチの接点側を開閉する）ことによって、コンプレッサー３０を制御している。

【0012】

この際、リレースイッチ２０で発生するスパーク（ｓｐａｒｋ）や接点側の前、後端で発生する開閉性サージ電圧を低減するためのダイオード２１及び接地線２２が必要である。また、負荷端になるコンプレッサー３０のクラッチ３１でも、リレースイッチ２０の開閉時における電流の変動による逆起電圧を除去するためのダイオード３３及び回路構成が必要であり、これが回路の構成を複雑にしてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００２－１０６４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、上記従来の問題点を解決するために創出されたものであり、本発明の目的は、コンプレッサー制御回路の構成が単純化でき、部品数の削減及び原価の低減が可能になるコンプレッサー制御装置及び制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるコンプレッサー制御装置は、エアコンコンプレッサーのクラッチ接合及び解除を制御するために必要なエアコン作動状態の情報を検出するセンサーと、バッテリー電流を受けてクラッチ接合を行う前記エアコンコンプレッサーのクラッチ内の電磁石コイルと、前記センサーで検出された前記エアコン作動状態の情報に基づいて、現在のエアコン作動状態がクラッチ接合可能条件又はクラッチ解除可能条件を満たすかを判定し、前記判定の結果による作動信号を出力するマイコン、及び前記マイコンが出力する作動信号により、オン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）に作動して前記クラッチが接合又は解除されるように、前記電磁石コイルに対するバッテリー電流の供給を断続するスイッチを含む制御器と、備えることを特徴とする。

【0016】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるコンプレッサー制御方法は、エアコンコンプレッサーのクラッチ接合及び解除を制御するために必要なエアコン作動状態の情報がセンサーで検出される段階と、制御器のマイコンが、前記センサーで検出された前記エアコン作動状態の情報に基づいて、現在のエアコン作動状態がクラッチ接合可能条件又はクラッチ解除可能条件を満たすかを判定し、前記判定の結果による作動信号を出力する段階と、前記マイコンが出力する作動信号により、クラッチ内の電磁石コイルに対するバッテリー電流の供給を断続するスイッチがオン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）に作動されて、前記クラッチが接合又は解除される段階と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によるコンプレッサー制御装置及び制御方法によれば、コンプレッサー制御回路の構成が単純化でき、部品数の削減及び原価の低減が可能になる効果を奏する。より詳細には、エアコンコンプレッサーのクラッチにバッテリー電流を選択的に印加するための既存のジャンクションボックス内のリレースイッチとサージ電圧の防止のためのダイオードを省くことができ、これに関連した回路及びワイヤーリングも省くことができる。また、負荷端になるコンプレッサーのクラッチにおいてもリレースイッチの開閉時の電流変動による逆起電圧及びサージ電圧を除去するためのダイオードを省くことができ、これに関連した回路及びワイヤーリングも省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】従来のコンプレッサー制御装置を示す構成図である。

【図2】本発明の一実施形態による制御装置を示す構成図である。

【図3A】本発明の一実施形態による制御方法において、コンプレッサーのクラッチ作動条件の判定ロジックを示すフローチャートである。

【図3B】本発明の一実施形態による制御方法において、コンプレッサーのクラッチ作動条件の判定ロジックを示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態による制御方法において、冷媒圧によりクラッチ温度が設定された設定データの例を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態による制御方法において、エアコンコンプレッサーの再作動ロジックを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施形態で提示される特定の構造又は機能的説明は、単に本発明の概念に基づく実施形態を説明する目的で例示されたものであり、本発明の概念に基づく実施形態は様々な形態で実施可能である。また、本明細書で説明された実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更物、均等物、又は代替物を含むものと理解される。

【0020】

一方、本発明において、第１及び／又は第２などの用語は、多様な構成要素を説明するために使用されるが、構成要素は、上記用語で限定されない。上記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用され、例えば、本発明の概念に基づく技術範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と命名され、同様に、第２構成要素は第１構成要素と命名され得る。

【0021】

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、又は「接続されて」いると記載された場合、その他の構成要素に直接連結されているか、又は接続されていてもよいが、中間にさらに他の構成要素が存在してもよい。その反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか、又は「直接接触されて」いると記載された場合には、中間にさらに他の構成要素が存在しないものと理解される。構成要素間の関係を説明するための他の表現、すなわち、「～の間に」と「まさに～間に」、又は「～に隣接する」と「～に直接隣接する」などの表現も同様に解釈される。

【0022】

明細書全体を通じて同一の参照番号は同一の構成要素を示す。本明細書で使用される用語は実施形態を説明するためのものであって、本発明を限定するためのものではない。本明細書において、単数形は、文言において特に記載しない限り、複数形を含む。本明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、記載された構成要素、段階、動作、及び／又は素子が一つ以上の他の構成要素、段階、動作、及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。

【0023】

本発明は、コンプレッサー制御回路の構成が単純化でき、部品数の削減、及び原価の低減が可能になるコンプレッサー制御装置及び制御方法に関する。本発明では、コンプレッサー作動のためのジャンクションボックス内のリレースイッチ及びこれに関連した回路を省く代わりに、負荷端（コンプレッサークラッチの電磁石コイル）の後側における制御器内のスイッチをコンプレッサー制御のための回路の開閉手段として用いることによって、回路を従来よりも単純化及び最適化できる。

【0024】

また、本発明においては、制御器（ＥＣＵ）の内部でクラッチの電力供給制御のための回路開閉を直接行い、制御器でクラッチの接合が可能か否かを判断した後、クラッチの作動を直接制御する。

【0025】

そのために、制御器が許容可能なコンプレッサークラッチ（クラッチの電磁石コイル）の抵抗値及び電力値が選定される必要があり、電流値が許容値（制限電流）以上になる問題を判断及び解決した後、コンプレッサーを再作動させるためのロジックが必要である。のみならず、クラッチの抵抗値の下限値に達する温度を推定し、クラッチの接合が可能か否かを判断するロジックを追加することによって、回路の安全性を確保し、実際の接合可能範囲を拡大することが必要である。

【0026】

以下、図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態による制御装置を示す構成図である。本発明では、従来の制御回路（図１を参照）において、ジャンクションボックス内のコンプレッサークラッチ用のリレースイッチ２０とサージ電圧防止のためのダイオード２１が省かれ、コンプレッサー３０のクラッチ３１においてもダイオード３３などが省かれる。

【0027】

その代わり、図２に示すように、本発明では、制御器（ＥＣＵ）１０の内部に、コンプレッサー３０のクラッチ３１に対する電力供給を断続して回路を開閉するためのスイッチ１２が構成される。すなわち、制御器１０の内部のスイッチ１２を用いて、コンプレッサー３０のクラッチ３１に対する電力供給を断続できるようにする。ここで、コンプレッサー３０のクラッチ３１において、電力が供給される部分、すなわち負荷になる部分は、電磁石コイル３２である。

【0028】

本発明の一実施形態において、スイッチ１２は、制御器１０内のマイコン１１が出力する作動信号により開閉されるスイッチング素子でよく、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような半導体スイッチでよい。

【0029】

そして、車両には、始動オン（ｋｅｙ ｏｎ）になると、オン（ＩＧ２ ｏｎ）状態になるＩＧ２電源端１が備えられ、本発明では、クラッチ３１の電磁石コイル３２を車両のＩＧ２電源端１に直接連結する。これにより、電磁石コイル３２が車両のＩＧ２電源端１を通じてバッテリー電源（Ｂ＋）に連結される構造となる。このように電磁石コイル３２をＩＧ２電源端１を通じてバッテリー電源（Ｂ＋）に連結することによって、始動オフ（ｋｅｙ ｏｆｆ）状態で短絡の発生によるバッテリーの放電を防止することができる。

【0030】

図２の実施形態のように、バッテリー９と負荷になるクラッチ３１の電磁石コイル３２とが回路により直接連結されている場合、バッテリーが放電される恐れがある。したがって、本発明では、始動オン（ｋｅｙ ｏｎ）の状態でのみバッテリー９の電流が供給されるように、バッテリー電源（Ｂ＋）とクラッチ３１の電磁石コイル３２との間にＩＧ２電源端１を配置する。

【0031】

すなわち、クラッチ３１の電磁石コイル３２をＩＧ２電源端１に連結して、クラッチの電磁石コイルがＩＧ２電源端１を通じてバッテリー電源（Ｂ＋）に連結されるようにする。ＩＧ２電源端１は、始動オン（ｋｅｙ ｏｎ、すなわち、ＩＧ２ ｏｎ）状態でのみ回路が閉じて、車両の電源であるバッテリー電源（Ｂ＋）を車両内の負荷に供給するようになっている。これにより、始動オン（ｋｅｙ ｏｎ）状態でのみ、ＩＧ２電源端１を通じてバッテリー９の電流がクラッチ３１の電磁石コイル３２に流れる。

【0032】

もちろん、電磁石コイル３２にバッテリー９の電流が流れると、クラッチ３１が接合されてプーリーに伝えられたエンジンの回転力がコンプレッサー軸に伝えられ、これにより冷媒を圧縮するコンプレッサー３０の作動が行われる。エアコンは、始動オン（ｋｅｙ ｏｎ、すなわちＩＧ２ ｏｎ）された状態でのみ作動するため、ＩＧ２電源端１に負荷のクラッチ３１の電磁石コイル３２を連結することは差し支えない。

【0033】

また、クラッチ３１の電磁石コイル３２は、制御器１０内のスイッチ１２の一側端子に連結され、この制御器１０内のスイッチ１２の他側端子は接地端１３に連結される。すなわち、「バッテリー９→ＩＧ電源端１→コンプレッサー３０のクラッチ３１（電磁石コイル）→制御器（ＥＣＵ）１０内部のスイッチ１２→接地端１３」の通電経路が形成されるように、回路が構成される。

【0034】

このように、バッテリー電源（Ｂ＋）がＩＧ２電源端１を通じてクラッチ３１の電磁石コイル３２に連結され、このクラッチ３１の電磁石コイル３２が制御器１０内部のスイッチ１２を通じて接地端１３に連結されるため、エアコンオフ（ｏｆｆ）のときには、マイコン１１により制御器１０内部のスイッチ１２がオフ（ｏｆｆ）されて、クラッチ３１の電磁石コイル３２に電流が流れなくなる。

【0035】

本発明において、バッテリー９の電流がクラッチ３１の電磁石コイル３２に流れると、クラッチ３１が接合され、車両の運行中にバッテリー９の電流がクラッチ３１の電磁石コイル３２に流れなくなると、クラッチ３１が解除される。以下の説明において、クラッチの接合は、動力伝達可能にクラッチが結合した状態のことを、クラッチの解除は、両端間の動力が断絶されるようにクラッチが分離された状態のことを意味する。

【0036】

一方、エアコンオン（ｏｎ）のときは、制御器（ＥＣＵ）１０内のマイコン１１が出力する作動信号が制御器内部のスイッチ１２に伝えられ、制御器内部のスイッチが閉じる。この際、バッテリー９の電流は、ＩＧ電源端１及びクラッチ３１の電磁石コイル３２、制御器１０内のスイッチ１２を順次に通過した後、制御器に連結された車体の接地端１３に流れる。

【0037】

このように、クラッチ３１の電磁石コイル３２に電流が印加されてクラッチが接合され、クラッチが接合された状態で、プーリー（図示せず）に伝えられたエンジン（図示せず）の回転力がコンプレッサー軸（図示せず）に伝えられることによって、コンプレッサー３０による冷媒圧縮の作動が行われる。

【0038】

制御器１０内部のスイッチ１２は、エアコンオフ（ｏｆｆ）状態で、制御器（ＥＣＵ）内のマイコン１１によりオフ状態（開き状態）を保持し、エアコンオン（ｏｎ）状態では、制御器内のマイコン１１が出力する作動信号によりオン（ｏｎ）状態（閉じ状態）に転換される。すなわち、制御器１０内部のスイッチ１２がオン（ｏｎ）状態であると、クラッチ３１接合状態及びコンプレッサー３０オン（ｏｎ）状態、エアコンオン（ｏｎ）状態になり、制御器１０内部のスイッチ１２がオフ（ｏｆｆ）状態であると、クラッチ３１解除状態及びコンプレッサー３０オフ（ｏｆｆ）状態、エアコンオフ（ｏｆｆ）状態になる。

【0039】

このように、制御器１０内部のスイッチ１２がオン（ｏｎ）された状態で、電流が流れる間にスイッチが再びオフ（ｏｆｆ）されると、スイッチの前、後端に瞬間的な電圧差が発生してサージ電圧又はスパークが発生し得る。これを除去するために、制御器１０の内部に予め設けられ、スイッチと回路を通じて連結されている共用ダイオードのような低減素子を用いることができる。

【0040】

このように、制御器の内部でスイッチ側の低減素子を用いて、サージ電圧又はスパークを除去できるので、既存のジャンクションボックス及び負荷側に設置されてきたダイオードなどの低減素子を省くことができる。但し、制御器内の低減素子の容量が不足した場合には、負荷端（クラッチ側）にサージ電圧又はスパークの発生を抑制するためのダイオードを追加できる。

【0041】

一方、図２の回路から分かるように、制御器１０内部のスイッチ１２がオン（ｏｎ）状態のとき、クラッチ３１の電磁石コイル３２に沿って流れた電流は、続いて制御器１０内部のスイッチ１２を通過した後、接地端１３に流れることになる。この際、制御器１０の内部とスイッチ１２に一定値以上の電流が流れることを防ぐために、制限電流値がマイコン１１に設定される。

【0042】

すなわち、クラッチ３１の電磁石コイル３２を通過した後、制御器１０内部及びスイッチ１２に流れる作動電流を、制御器１０内部のマイコン１１でセンサーによりモニタリングし、作動電流が設定された制限電流値以上である過電流状態になる場合、マイコン１１は、制御器１０内部のスイッチ１２をオフ（ｏｆｆ）状態に保持する。制御器内部のスイッチがオフ状態になることは、上述したように、クラッチの解除状態及びエアコンのオフ状態になることを意味する。

【0043】

以下、本発明の一実施形態によるコンプレッサー制御方法について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態による制御方法において、コンプレッサーのクラッチ作動条件の判定ロジックを示すフローチャートであり、図４は、本発明の一実施形態による制御方法において、冷媒圧によるクラッチ温度が設定された設定データの例を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂのクラッチ作動条件の判定ロジックは、制御器１０のマイコン１１により実行される。

【0044】

クラッチ３１の電磁石コイル３２に流れる電流値は、電磁石コイルの抵抗値とバッテリー９の電圧値によって変わる。また、電磁石コイル３２の抵抗値は、電磁石コイルの温度によって変わる。すなわち、電磁石コイル３２の抵抗値は、電磁石コイルの温度が低くなるほど、より小さくなる。

【0045】

なお、クラッチ３１の電磁石コイル３２に流れる電流値は、抵抗になる電磁石コイルの温度が低いかバッテリー９の電圧値が大きいほど、より大きくなる。すなわち、電磁石コイル３２の温度が低いかバッテリー９の電圧値が大きいほど、より多くの電流が電磁石コイルに流れることになる。以下、クラッチの電磁石コイルを通過する電流のことを「作動電流」と称する。

【0046】

通常、電磁石コイルの温度がクラッチの温度になるが、クラッチには電磁石コイルの温度を検出するセンサーがない。したがって、本発明では、冷媒圧センサー２により検出されるエアコン冷媒圧から電磁石コイル３２の温度、すなわちクラッチの温度を換算した後、上記換算されたクラッチの温度（クラッチ温度）に基づいて、クラッチ接合可能条件を判断する。

【0047】

すなわち、図３Ａに示すように、コンプレッサーのクラッチ３１の解除状態（Ｓ１段階）で、上記換算されたクラッチの温度（電磁石コイルの温度）を予め設定された第１設定温度（例えば、－１０℃）と比較し（Ｓ２段階）、第１設定温度よりも高い場合、電磁石コイル３２の抵抗値が高くなって作動電流が制限電流よりも低くなるはずなので、この場合、制御器１０のマイコン１１は、クラッチ接合可能条件であると判定する（Ｓ５段階）。

【0048】

一方、Ｓ２段階で、上記換算されたクラッチ３１の温度が、第１設定温度以下である場合、電磁石コイル３２の抵抗値が低くなって作動電流が制限電流以上になるので、制御器１０のマイコン１１は、現在クラッチ解除可能条件であると判定する（Ｓ３段階）。

【0049】

また、図３Ａに示すように、クラッチ解除可能条件であると判定した状態で、上記換算されたクラッチ３１の温度（電磁石コイルの温度）を第２設定温度（例えば、－５℃）と比較し（Ｓ４段階）、第２設定温度よりも高い場合、制御器１０のマイコン１１は、クラッチ接合可能条件であると判定する（Ｓ５段階）。

【0050】

制御器１０において、第１設定温度と第２設定温度は、「第２設定温度＞第１設定温度」の関係に設定され、これは上記換算されたクラッチの温度に基づいて、コンプレッサーのクラッチ接合可能条件及び解除可能条件を判定するに当たって、ヒステリシス区間を設定しておくためのものである。

【0051】

本発明の一実施形態において、制御器１０のマイコン１１は、冷媒圧センサー２により検出されたエアコン冷媒圧からクラッチ３１の温度を算出するために、図４に示すように、冷媒圧により、それに対応するクラッチの温度（クラッチ温度）が設定されているデータを用いる。図４に示す設定データは、先行研究及び評価試験から取得したデータによって得られるものであり、図４の例は、冷媒圧とクラッチ温度との間の相関関係を定義したマップを示しているが、このようなマップの他に、冷媒圧とクラッチ温度との間の相関関係を定義したテーブルや数式などが用いられてもよい。

【0052】

図４のマップにおいて、冷媒圧によるクラッチ温度は、下記の数式１で表すことができ、本発明におけるクラッチ温度（Ｔ_{ｃｌｕｔｃｈ}）は、冷媒圧（ｐ）から１次式の下記数式１により求められる。

【0053】

【数1】

【0054】

上記の数式１を用いる場合、ＡとＢの値は、制御器のマイコンに予め設定された値になる。

【0055】

このように、本発明では、クラッチ温度（Ｔ_{ｃｌｕｔｃｈ}）と冷媒圧（ｐ）との間の相関関係が定義された設定データを用いて、冷媒圧からクラッチ温度を換算した後、上記換算したクラッチの温度に基づき、現在コンプレッサーのクラッチが接合可能条件であるか、又は解除可能条件であるかを判定する。

【0056】

上述のように、制御器１０のマイコン１１は、クラッチ温度を第１設定温度と比較し、現在クラッチが接合可能条件であると判定するか、又はクラッチ解除可能条件であると判定することを説明した。ここで、クラッチ温度は、冷媒圧センサー２により検出された冷媒圧から換算されたものであり、図４に示すように、クラッチ温度と冷媒圧は互いに比例して増減する関係にある。これにより、クラッチ温度を比較するのではなく、冷媒圧センサー２により検出された冷媒圧を設定圧と比較して判定することが実施可能となる。

【0057】

すなわち、図３Ｂに示すように、クラッチ解除状態で、冷媒圧センサー２により検出された冷媒圧を予め設定された第１設定圧と比較し（Ｓ２’段階）、検出された冷媒圧が第１設定圧よりも高い場合、現在クラッチ接合可能条件を満たすと判定するように（Ｓ５段階）、マイコン１１を設定する。一方、クラッチ解除状態で、冷媒圧センサー２により検出された冷媒圧が第１設定圧以下である場合、現在クラッチ解除可能条件を満たすと判定するように（Ｓ３段階）、マイコン１１を設定する。

【0058】

また、クラッチ解除可能条件であると判定した状態で、冷媒圧センサー２により検出された冷媒圧を、予め設定された第２設定圧と比較し（Ｓ４’段階）、検出された冷媒圧が第２設定圧よりも高い場合、現在クラッチ接合可能条件を満たすと判定するように（Ｓ５段階）、マイコン１１を設定する。

【0059】

制御器１０のマイコン１１において、第１設定圧と第２設定圧は、「第２設定圧＞第１設定圧」の関係に設定される。ここで、第１設定圧は、第１設定温度と数式１及び図４の関係を有する圧力値になり、第２設定圧もまた、第１設定温度と数式１及び図４の関係を有する圧力値になる。

【0060】

また、本発明の一実施形態によるコンプレッサー制御方法は、コンプレッサーの過電流オフ（ｏｆｆ）状態でコンプレッサー３０を再作動させるための制御方法を含む。
図５は、本発明の一実施形態による制御方法において、エアコンコンプレッサーの再作動ロジックを示すフローチャートであり、図５に例示されているエアコンコンプレッサーの再作動ロジックは、制御器１０のマイコン１１により実行される。

【0061】

基本的に、コンプレッサーのクラッチ３１の電磁石コイル３２に流れる作動電流値が、制御器１０に設定された制限電流値以上になる過電流条件では、制御器１０のマイコン１１が制御器内部のスイッチ１２をオフ（ｏｆｆ）させてクラッチを解除し、コンプレッサー及びエアコンをオフ状態に制御する。

【0062】

また、図３Ａのクラッチ作動条件の判定ロジックにおいて、換算されたクラッチ３１の温度が第１設定温度以下となり、クラッチ解除可能条件であると判定された場合、制御器１０のマイコン１１が、制御器内部のスイッチ１２をオフ（ｏｆｆ）させてクラッチ３１を解除し、コンプレッサー及びエアコンをオフ状態に制御する。

【0063】

さらに詳細に説明すると、本発明の一実施形態において、制御器１０は、コンプレッサー３０の過電流オフ状態で、予め定められた再作動条件を満たすと判断し、それと同時にクラッチ接合可能条件であると判定したときに、コンプレッサーを再作動させる。ここで、コンプレッサー３０の過電流オフ状態は、コンプレッサーのクラッチ３１の電磁石コイル３２に流れる作動電流値が、制御器１０に設定された制限電流値以上になる過電流条件で、制御器１０によりスイッチ１２がオフ（ｏｆｆ）されてクラッチ３１が解除され、コンプレッサー３０がオフ（ｏｆｆ）された状態を含む。

【0064】

なお、コンプレッサー３０の過電流オフ状態は、図３Ａのクラッチ作動条件の判定ロジックにおいて、換算されたクラッチ３１の温度が第１設定温度以下となり、クラッチ解除可能条件であると判定され、制御器１０によりスイッチ１２がオフ（ｏｆｆ）されてクラッチ３１が解除され、コンプレッサー３０がオフ（ｏｆｆ）された状態を含む。

【0065】

なお、上記定められた再作動条件は、コンプレッサーが再作動する場合、今回のコンプレッサーの再作動が、車両の始動後のコンプレッサーにおける最初の作動でないという条件、そしてエアコンオン（エアコンスイッチオン）であるという条件、また蒸発器温度センサー（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）３により検出された蒸発器の温度が予め設定された結氷臨界温度以上であるという条件を含む。また、上記定められた再作動条件は、冷媒圧センサー２により検出されたエアコン冷媒圧が、予め設定された圧力範囲以内であるという条件をさらに含む。

【0066】

本発明の一実施形態において、制御器１０は、コンプレッサー３０の過電流オフ状態で上記定められた再作動条件（基本作動条件という）を満たす場合、図５に示すエアコンコンプレッサーの再作動のための制御過程を始める。

【0067】

すなわち、本発明の一実施形態において、制御器１０のマイコン１１は、コンプレッサー３０の過電流オフ（ｏｆｆ）状態で、コンプレッサーが再作動をする場合、今回のコンプレッサーの再作動が、車両の始動後のコンプレッサーにおける最初の作動でないという条件を満たし、現在エアコンオン（エアコンスイッチオン）であるという条件、現在蒸発器温度が結氷臨界温度以上であるという条件、そして現在エアコン冷媒圧が予め設定された圧力範囲以内であるという条件をすべて満たすか否かを判断し（Ｓ１１段階）、満たすと判断すると、図５の制御過程を始める。

【0068】

このように、制御器１０のマイコン１１は、蒸発器温度センサー３により検出された蒸発器温度が結氷臨界温度以上である条件で、コンプレッサー３０を再作動させ、仮に蒸発器温度が結氷臨界温度よりも低い条件では、蒸発器で結氷が発生し得るので、コンプレッサーを再作動させない。

【0069】

また、制御器１０のマイコン１１は、冷媒圧が適正圧力範囲以内である条件で、コンプレッサー３０を再作動させ、仮に冷媒圧が前記圧力範囲から外れている場合には、コンプレッサーを再作動させない。

【0070】

上記条件をすべて満たすと、制御器１０のマイコン１１は、外気温センサー４により検出された外気温度に対応して決定される故障診断遅延（ｄｅｌａｙ）時間が経過するか否かを判断し（Ｓ１２段階）、故障診断遅延時間が経過したと判断されると、図３Ａ又は図３Ｂのクラッチ作動条件の判定過程を行う（Ｓ１３段階）。

【0071】

ここで、故障診断遅延時間は、下記の表１のように設定され、制御器１０のマイコン１１は、下記の表１のような設定データを用いて、現在の外気温度に対応する故障診断遅延時間を決定する。

【0072】

【表1】

【0073】

表１の例において、外気温度３５℃～－１０℃の間の中間区間における故障診断遅延時間は、内挿法（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）による値に決定される。

【0074】

次に、故障診断遅延時間が経過すると、制御器１０のマイコン１１は、図３Ａ又は図３Ｂのクラッチ作動条件の判定過程を行うが（Ｓ１３段階）、図３Ａ又は図３ＢのＳ２段階及びＳ５段階で、クラッチ接合可能条件であると判定した場合、制御器１０内部のスイッチ１２をオン（ｏｎ）させるための作動信号を出力する。これにより、制御器内部のスイッチがオン（ｏｎ）されてクラッチ接合状態になり、コンプレッサーが再作動する（Ｓ１４段階）。

【0075】

その後、制御器１０のマイコン１１は、コンプレッサー３０の作動中にクラッチ３１の電磁石コイル３２に流れる作動電流をモニタリングし、モニタリングされる作動電流を制限電流と比較して（Ｓ１５段階）、作動電流値が制限電流値未満である状態では、制御器１０内部のスイッチ１２オン（ｏｎ）、クラッチ３１の接合状態、及びコンプレッサー３０の作動状態を保持する。

【0076】

一方、図５のＳ１３段階で、図３Ａ又は図３Ｂのクラッチ作動条件の判定過程を行うが、図３ＡのＳ２段階又は図３ＢのＳ２’段階、及びＳ３段階でクラッチ解除可能条件であると判定した場合、制御器１０のマイコン１１は、制御器内部のスイッチ１２をオフ（ｏｆｆ）状態に保持し、クラッチ３１の解除状態及びコンプレッサー３０のオフ状態を保持する。

【0077】

また、コンプレッサー３０が作動中の図５のＳ１５段階において、作動電流値が制限電流値以上になる場合、制御器１０のマイコン１１は、制御器内部のスイッチ１２をオフ（ｏｆｆ）させて、クラッチ３１を解除し（Ｓ１６段階）、コンプレッサー３０を再びオフ（ｏｆｆ）状態にさせる。

【0078】

上記のように、本発明によるコンプレッサー制御装置及び制御方法について詳細に説明した。本発明によるコンプレッサー制御装置及び制御方法によると、コンプレッサーのクラッチにバッテリー電流を選択的に印加するための既存のジャンクションボックス内のリレースイッチとサージ電圧防止のためのダイオードを省くことができ、これに関連した回路及びワイヤーリングも省くことができる。

【0079】

なお、負荷端になるコンプレッサーのクラッチにおいても、リレースイッチ開閉時の電流変動による逆起電圧及びサージ電圧を除去するためのダイオードを省くことができ、これに関連した回路及びワイヤーリングも省くことができる。また、部品数の削減及び回路構成の単純化により、原価を低減し、且つ装置の故障確率を下げることができる。

【0080】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の基本概念を用いた当業者により様々に変更実施することが可能である。

【符号の説明】

【0081】

１ ＩＧ２電源端
２ 冷媒圧センサー
３ 蒸発器温度センサー
４ 外気温センサー
９ バッテリー
１０ 制御器
１１ マイコン
１２ スイッチ
１３ 接地端
２０ リレースイッチ
２１ ダイオード
２２ 接地線
３０ コンプレッサー
３１ クラッチ
３２ 電磁石コイル
３３ ダイオード

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】