JP2000110734A - ハイブリッドコンプレッサ及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンによる駆動から電動モータによる駆
動への切り換えを円滑に行うことができるハイブリッド
コンプレッサ及びその制御方法を提供する。 【解決手段】 エンジンと電動モータとによって選択的
に駆動されるハイブリッドコンプレッサが開示されてい
る。ハイブリッドコンプレッサは、可変容量型の圧縮機
構１を備える。圧縮機構１がモータ４によって駆動され
るときには、ハイブリッドコンプレッサを含む冷凍回路
の冷房能力が、斜板１９の傾角制御及びモータ４の回転
速度制御によって調整される。この際、圧縮機構１及び
モータ４が、要求される冷房能力を発揮するために最も
無理なく高効率な運転状態となるように、斜板１９の傾
角及びモータ４の回転速度が制御される。そのため、ハ
イブリッドコンプレッサが常に最大効率で運転される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主として車両用
空調装置に用いられるハイブリッドコンプレッサに関
し、詳しくは、エンジンと電動モータとを含む２つの駆
動源によって駆動されるハイブリッドコンプレッサ及び
その制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両用空調装置は、圧縮機とそ
の圧縮機に接続された外部回路とを含む冷凍回路を備え
る。車両エンジンによって圧縮機が駆動されると、冷媒
が冷凍回路を循環して、冷房が行われる。通常の圧縮機
は、単一の駆動源であるエンジンに対して、電磁クラッ
チを介して連結される。例えば、冷凍回路にかかる冷房
負荷の減少に伴い冷凍回路の冷房能力が過剰になると、
電磁クラッチがオフされて、圧縮機の運転が一時的に停
止される。エンジンの停止状態では、電磁クラッチのオ
ン／オフ状態に関係なく圧縮機の運転は行われず、従っ
て冷房も行われない。

【０００３】実開平６−８７６７８号公報は、エンジン
と電動モータとによって駆動されるハイブリッドコンプ
レッサを開示している。このコンプレッサは、エンジン
の停止状態であっても電動モータによって駆動可能であ
り、従ってエンジンの停止状態での冷房の実行が可能と
なる。

【０００４】上記のハイブリッドコンプレッサは、回転
軸を有する圧縮機構と、回転軸に連結された出力軸を有
する電動モータと、出力軸に連結された電磁クラッチと
を有する。エンジンは、電磁クラッチを介して出力軸に
連結される。エンジンの運転状態において電磁クラッチ
がオンされると、エンジンの駆動力が出力軸を介して回
転軸に伝達されて、圧縮機構が駆動される。このとき、
電動モータの出力軸は回転軸とともに回転する。出力軸
の回転に伴い電動モータに起電力が生じ、その起電力に
基づく電力がバッテリに充電される。エンジンが停止状
態で、かつ電磁クラッチのオフにより出力軸及び回転軸
がエンジンから切り離されたときには、バッテリの電力
によって電動モータが圧縮機構を駆動することが可能で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のハイブリッドコ
ンプレッサにおける圧縮機構は可変容量型の斜板式圧縮
機構である。圧縮機構は、冷凍回路において常に適正な
冷房能力が発揮されるように、冷凍回路にかかる冷房負
荷に応じて、斜板の傾角を調整して吐出容量を制御す
る。しかしながら、エンジン及び電動モータは、互いに
異なる種類の駆動源であり、その動力特性も互いに異な
るものである。そのため、圧縮機構がエンジンによって
駆動されるときと電動モータによって駆動されるときと
では、圧縮機構の運転条件が異なる。そのため、適正な
冷房能力を維持しつつ、圧縮機構の駆動源をエンジンか
ら電動モータに円滑に切り換えることは困難である。

【０００６】電動モータは容量に限りのあるバッテリに
よって駆動される。そのため、圧縮機構が電動モータに
よって駆動される場合には、適正な冷房能力を維持する
だけでなく、電動モータを可能な限り高効率で運転し
て、消費電力を極力抑制する必要がある。

【０００７】実開平６−８７６７８号公報は、上記した
課題を解決するための構成或いは方法を開示していな
い。この発明の目的は、エンジンによる駆動から電動モ
ータによる駆動への切り換えを円滑に行うことができる
ハイブリッドコンプレッサ及びその制御方法を提供する
ことにある。

【０００８】本発明のその他の目的は、圧縮機構を電動
モータによって効率良く運転することができるハイブリ
ッドコンプレッサ及びその制御方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、エンジンと電動モー
タとによって選択的に駆動される可変容量型の圧縮機構
を備えたハイブリッドコンプレッサの制御方法であっ
て、圧縮機構は、エンジンと電動モータとによって選択
的に駆動される回転軸を有し、前記制御方法は、圧縮機
構がモータによって駆動されるとき、ハイブリッドコン
プレッサが常に高効率で運転されるように、回転軸の１
回転当たりの吐出容量及びモータの回転速度を制御する
ようにしている。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１の制
御方法において、モータが圧縮機構を駆動すべく起動さ
れたとき、回転軸の１回転当たりの吐出容量が大きくさ
れるようにしている。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２の制御方法において、圧縮機構がエンジンによる駆動
からモータによる駆動に切り換えられたとき、回転軸の
１回転当たりの吐出容量が大きくされるようにしてい
る。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項１〜３
のいずれかの制御方法において、圧縮機構がモータによ
って駆動されている状態でハイブリッドコンプレッサを
含む冷凍回路の冷房能力を大きくする必要がある場合に
は、モータの回転速度が大きくされるようにしている。

【００１３】請求項５に記載の発明では、エンジンと電
動モータとによって選択的に駆動されるハイブリッドコ
ンプレッサであって、回転軸を備えた圧縮機構であっ
て、回転軸はエンジンと電動モータとによって選択的に
駆動されることと、圧縮機構がモータによって駆動され
るとき、コンプレッサが常に高効率で運転されるよう
に、回転軸の１回転当たりの吐出容量及びモータの回転
速度を制御する制御装置とを備えている。

【００１４】請求項６に記載の発明では、請求項５のハ
イブリッドコンプレッサにおいて、前記圧縮機構は、回
転軸上に傾動可能に支持された斜板と、斜板に連結され
たピストンであって、そのピストンは斜板の動きによっ
て往復動されることと、斜板の傾角を調整するための調
整機構であって、斜板は、回転軸の１回転当たりの吐出
容量を変更するように、その傾角に応じてピストンのス
トロークを変化させることとを備えている。

【００１５】請求項７に記載の発明では、請求項６のハ
イブリッドコンプレッサにおいて、圧縮機構がエンジン
によって駆動されるときには、制御装置は圧縮機構の吐
出容量を調整すべく調整機構を制御し、圧縮機構がモー
タによって駆動されるときには、制御装置は圧縮機構の
吐出容量を調整すべく調整機構及び電動モータの回転速
度を制御するようにしている。

【００１６】請求項８に記載の発明では、請求項６又は
７のハイブリッドコンプレッサにおいて、モータが圧縮
機構を駆動すべく起動されたとき、制御装置は斜板の傾
角を大きくするように調整機構を制御するようにしてい
る。

【００１７】請求項９に記載の発明では、請求項６〜９
のいずれかのハイブリッドコンプレッサにおいて、圧縮
機構がエンジンによる駆動からモータによる駆動に切り
換えられたとき、制御装置は斜板の傾角を大きくするよ
うに調整機構を制御するものである。

【００１８】請求項１０に記載の発明では、請求項６〜
９のいずれかのハイブリッドコンプレッサにおいて、圧
縮機構がモータによって駆動されている状態でハイブリ
ッドコンプレッサを含む冷凍回路の冷房能力を大きくす
る必要がある場合には、制御装置はモータの回転速度を
増大させるようにしている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化したハイ
ブリッドコンプレッサの一実施形態を、図１〜図５に基
づいて説明する。図１及び図３に示すように、ハイブリ
ッドコンプレッサは、圧縮機構１と、圧縮機構１の前端
に装着された電磁クラッチ２と、圧縮機構１の後端に装
着された電動モータ４とを備える。電磁クラッチ２は圧
縮機構１の回転軸１６Ａに取り付けられ、車両エンジン
３の動力を回転軸１６Ａに対して選択的に伝達する。電
動モータ４は直流電源、すなわちバッテリ５からの電力
によって駆動される。駆動回路７は、制御装置５１から
の指令に従って、バッテリ５から電動モータ４への電力
の供給を制御する。電流センサ５７は、電動モータ４に
供給される電流の値を検出する。

【００２０】次に、前記圧縮機構１の構成を図１及び図
２に基づいて説明する。図１に示すように、圧縮機構１
は、シリンダブロック１１、シリンダブロック１１の前
端に接合されたフロントハウジング１２、及びシリンダ
ブロック１１の後端にバルブプレート１４を介して接合
されたリヤハウジング１３を備える。シリンダブロック
１１とフロントハウジング１２との間にはクランク室１
５が形成される。シリンダブロック１１及びフロントハ
ウジング１２には、回転軸１６Ａが一対の軸受１７Ａ，
１７Ｂを介して回転可能に支持されている。

【００２１】回転軸１６Ａにはラグプレート１８がクラ
ンク室１５内において固定される。斜板１９は回転軸１
６Ａ上に傾動可能且つスライド可能に支持される。斜板
１９はヒンジ機構２０によってラグプレート１８と連結
される。ヒンジ機構２０は、斜板１９をラグプレート１
８と一体回転させるとともに、回転軸１６Ａに対する斜
板１９の傾動及びスライドを許容する。

【００２２】図１及び図２に示すように、複数のシリン
ダボア１１ａはシリンダブロック１１に形成される。シ
リンダボア１１ａ内に収容されたピストン２１は、それ
ぞれ一対のシュー２２を介して斜板１９に連結される。
斜板１９は回転軸１６Ａの回転をピストン２１の往復動
に変換する。

【００２３】リヤハウジング１３には、ほぼ環状の吸入
室１３ａが形成される。リヤハウジング１３にはまた、
ほぼ環状の吐出室１３ｂが吸入室１３ａを取り囲むよう
に形成される。バルブプレート１４は、シリンダボア１
１ａにそれぞれ対応する吸入弁機構１４ａ及び吐出弁機
構１４ｂを備える。吸入弁機構１４ａは、吸入室１３ａ
内の冷媒ガスがシリンダボア１１ａ内に導かれることを
許容する。吐出弁機構１４ｂは、シリンダボア１１ａ内
で圧縮された冷媒ガスが吐出室１３ｂに吐出されること
を許容する。

【００２４】シリンダブロック１１及びリヤハウジング
１３には、吐出室１３ｂをクランク室１５に接続するた
めの昇圧通路２３が形成されている。この昇圧通路２３
の途中に位置するように、容量制御弁２４がリヤハウジ
ング１３に装着されている。この容量制御弁２４は、ソ
レノイド２４ａと、ソレノイド２４ａにより作動される
球状の弁体２４ｂと、該弁体２４ｂにより開閉される弁
孔２４ｃとを備える。ソレノイド２４ａが消磁されたと
き、弁体２４ｂは弁孔２４ｃを開放する位置、つまり昇
圧通路２３を開放する位置に配置される。ソレノイド２
４ａが励磁されたとき、弁体２４ｂは弁孔２４ｃを閉鎖
する位置、つまり昇圧通路２３を閉鎖する位置に配置さ
れる。

【００２５】図１に示すように、シリンダブロック１１
には、クランク室１５を吸入室１３ａに接続する抽気通
路２６が形成されている。抽気通路２６は、クランク室
１５の圧力が異常に上昇するのを防止すべく、クランク
室１５内の冷媒ガスを吸入室１３ａに抽気する。

【００２６】シリンダブロック１１は、回転軸１６Ａが
挿通される軸孔１１ｂを有する。その軸孔１１ｂには、
前記軸受１７Ｂが配置される。軸受１７Ｂはガスの流通
を許容する隙間を有する。そのため、軸孔１１ｂには、
冷媒ガスがクランク室１５から軸孔１１ｂを通じて吸入
室１３ａへ洩れるのを防止するためのシール部材２７が
設けられる。

【００２７】制御弁２４によって昇圧通路２３が開放さ
れると、高圧の冷媒ガスが吐出室１３ｂから昇圧通路２
３を通してクランク室１５内に導かれて、クランク室１
５内の圧力が上昇する。その結果、斜板１９の傾角が小
さくなり、ピストン２１のストロークが小さくなって、
圧縮機構１の吐出容量が小さくなる。

【００２８】回転軸１６Ａの中間部にはストッパ２５が
設けられる。斜板１９がストッパ２５に当接したとき、
斜板１９が最小傾角位置に規制される。斜板１９の最小
傾角は１０度程度である。なお、斜板１９の傾角は、回
転軸１６Ａの軸線と直交する面に対する角度で表され
る。

【００２９】制御弁２４によって昇圧通路２３が閉鎖さ
れると、冷媒ガスが吐出室１３ｂからクランク室１５に
供給されない。クランク室１５内の冷媒ガスは抽気通路
２６を通じて吸入室１３ａへ常時流出しているので、ク
ランク室１５内の圧力が低下する。その結果、斜板１９
の傾角が大きくなり、ピストン２１のストロークが大き
くなって、圧縮機構１の吐出容量が大きくなる。図１に
示すように、斜板１９がラグプレート１８に当接したと
き、斜板１９が最大傾角位置に規制される。

【００３０】上記容量制御弁２４は、昇圧通路２３にお
ける冷媒ガスの流量を調整することも可能である。すな
わち、電磁ソレノイド２４ａへの供給電流値を変更する
ことによって、弁孔２４ｃに対する弁体２４ｂの位置を
調整すれば、弁孔２４ｃの開放量、つまり冷媒ガスの流
量を変更することが可能である。より好ましくは、電磁
ソレノイド２４ａへの供給電流をデューティ比制御する
ことによって、電磁ソレノイド２４ａの励磁及び消磁を
連続的に繰り返す。デューティ比を変更すれば、ソレノ
イド２４ａの励磁時間と消磁時間との比、言い換えれば
弁孔２４ｃの閉鎖時間と開放時間との比が変更され、結
果的に昇圧通路２３における冷媒ガスの流量が調整され
る。このような流量制御によって、斜板１９の傾角を最
小傾角と最大傾角との間における任意の傾角に調整でき
る。従って、圧縮機構１の吐出容量を最大容量と最小容
量との間における任意の容量に調整できる。制御弁２４
及び昇圧通路２３は、斜板１９の傾角を調整するための
調整機構として機能する。

【００３１】次に、電磁クラッチ２について説明する。
図１に示すように、電磁クラッチ２は、フロントハウジ
ング１２の前端のボス部１２ａにラジアルボール軸受３
３を介して回転可能に支持されたプーリ３２を備える。
プーリ３２とエンジン３との間にはベルト３１が掛装さ
れている。エンジン３の動力がベルト３１を介してプー
リ３２に伝達される。プーリ３２の一部は第１クラッチ
板３２ａを構成している。回転軸１６Ａの前端には円盤
状のブラケット３４が固定される。該ブラケット３４に
は、板バネ３５によってリング状の第２クラッチ板３６
が取り付けられる。この第２クラッチ板３６は、第１ク
ラッチ板３２ａと対向している。電磁ソレノイド３７
は、プーリ３２を挟んで第２クラッチ板３６と対向する
ように、ステー３８によってフロントハウジング１２の
前面に取り付けられる。

【００３２】電磁クラッチ２がオン、つまり電磁ソレノ
イド３７が励磁されると、図１に示すように、第２クラ
ッチ板３６が電磁ソレノイド３７に向かって引きつけら
れて、第１クラッチ板３２ａに密着する。従って、エン
ジン３の駆動に伴うプーリ３２の回転が、クラッチ板３
２ａ，３６、板バネ３５及びブラケット３４を介して回
転軸１６Ａに伝達され、圧縮機構１が駆動される。電磁
クラッチ２がオフ、つまり電磁ソレノイド３７が消磁さ
れると、第２クラッチ板３６が第１クラッチ板３２ａか
ら離間して、エンジン３の動力が回転軸１６Ａに伝達さ
れない。

【００３３】次に、電動モータ４の構成を説明する。リ
ヤハウジング１３の後面には、電動モータ４のハウジン
グ４１が接合される。図１及び図２に示すように、複数
の通しボルト４２は、圧縮機構１のハウジング部材１
１，１２，１３と電動モータ４のハウジング４１とを一
体的に締付固定する。回転軸１６Ａの後端は、圧縮機構
１のリヤハウジング１３を貫通して電動モータ４のハウ
ジング４１内にまで延びている。ハウジング４１内に位
置する回転軸１６Ａの部分は、電動モータ４の出力軸１
６Ｂとして機能する。回転軸１６Ａの後端、すなわち出
力軸１６Ｂの端部は、ラジアル軸受１７Ｃを介して、ハ
ウジング４１の内壁面に形成された支持筒４１ａに支持
されている。出力軸１６Ｂにはロータ４３が固定されて
いる。このロータ４３を取り囲むように、ハウジング４
１の内周壁にはステータコイル４５が設けられる。

【００３４】バッテリ５からステータコイル４５に電流
が供給されると、出力軸１６Ｂ、すなわち回転軸１６Ａ
がロータ４３とともに回転され、圧縮機構１にて圧縮動
作が行われる。

【００３５】圧縮機構１のリヤハウジング１３の後壁に
は、回転軸１６Ａの通過を許容する貫通孔１３ｃが形成
される。この貫通孔１３ｃを通じて、吸入室１３ａが電
動モータ４のハウジング４１の内部空間４４に接続され
る。ハウジング４１の後壁には、外部回路６０を内部空
間４４に接続する入口４１ｂが形成される。圧縮機構１
のリヤハウジング１３の外周部には、外部回路６０を吐
出室１３ｂに接続する出口１３ｄが形成される。冷媒ガ
スが外部回路６０から入口４１ｂ、内部空間４４及び貫
通孔１３ｃを通じて吸入室１３ａに供給される。圧縮冷
媒ガスが吐出室１３ｂから出口１３ｄを通じて外部回路
６０に吐出される。

【００３６】外部回路６０はコンプレッサとともに車両
空調装置のための冷凍回路を構成する。外部回路６０上
には、凝縮器６１、膨張弁６２及び蒸発器６３が設けら
れる。温度センサ５６は、蒸発器６３の吹き出し口の温
度を検出し、検出結果を示す信号を制御装置５１に出力
する。蒸発器６３の吹き出し口の温度は、冷凍回路にか
かる冷房負荷を反映する。さらに、車室内の目標温度を
設定する室温設定器７０、車室内の温度を検出する室温
検出器７１、車室外の温度を検出する外気温検出器７
２、及び出力軸１６Ｂ（回転軸１６Ａ）の回転速度を検
出する速度検出器７３が、制御装置５１に接続される。

【００３７】図３に示すように、前記制御装置５１はコ
ンピュータよりなり、各種の演算処理を行う中央処理装
置（ＣＰＵ）５２、制御プログラム等を記憶したリード
オンリーメモリ（ＲＯＭ）５３、各種のデータを一時的
に記憶するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５
４を備える。ＣＰＵ５２は、入力インターフェイス５５
を介して、温度センサ５６、室温設定器７０、室温検出
器７１、外気温検出器７２、速度検出器７３及び電流セ
ンサ５７からの検出信号を入力する。ＣＰＵ５２は、温
度センサ５６、室温設定器７０、室温検出器７１及び外
気温検出器７２からの検出信号に基づき、冷凍回路にか
かる冷房負荷を把握する。ＣＰＵ５２は、電流センサ５
７によって検出された電動モータ４への供給電流値に基
づき、モータ４のトルクを求める。ＣＰＵ５２はまた、
出力インターフェイス５８を介して、電磁クラッチ２の
電磁ソレノイド３７、容量制御弁２４の電磁ソレノイド
２４ａ、及び駆動回路７を制御する。

【００３８】モータ４のトルクを求めるために、モータ
４への供給電流値に加えて、出力軸１６Ｂの回転速度が
利用されてもよい。或いは、モータ４のトルクを検出す
る専用のトルクセンサが設けられても良い。

【００３９】次に、前記のように構成されたハイブリッ
ドコンプレッサの動作について、図４、５のフローチャ
ートを参照して説明する。図４、５は、制御装置５１が
実行するハイブリッドコンプレッサの制御手順の一例を
示すフローチャートである。この図４に示すルーチン
は、例えば空調装置が作動されている間中、繰り返し実
行される。

【００４０】先ず図４のステップＳ１において、制御装
置５１は、エンジン３が駆動されているか否かを判定す
る。エンジン３が駆動されている場合には、制御装置５
１はステップＳ２に移行して、電磁クラッチ２をオンす
る。このとき、制御装置５１は、駆動回路７にバッテリ
５から電動モータ４へ電力を供給させないようにする。
従って、圧縮機構１はエンジン３によって駆動される。

【００４１】ステップＳ３において、制御装置５１は、
冷凍回路にかかる冷房負荷に応じて、制御弁２４を制御
して斜板１９の傾角を調整し、処理を一旦終了する。前
述したように、制御装置５１は、温度センサ５６、室温
設定器７０、室温検出器７１及び外気温検出器７２から
の検出信号に基づき、冷房負荷を把握する。例えば、冷
房負荷が大きい場合には、制御装置５１は冷凍回路の冷
房能力を増大すべく、昇圧通路２３の開放量を小さくす
るように制御弁２４を制御する。そのため、吐出室１３
ｂから昇圧通路２３を通じてクランク室１５へ供給され
る冷媒ガスの量が減少して、クランク室１５内の圧力が
低下する。その結果、斜板１９の傾角が大きくなって、
圧縮機構１の吐出容量、詳しくは回転軸１６Ａの１回転
当たりの吐出容量が増大する。

【００４２】逆に、冷房負荷が小さい場合には、制御装
置５１は冷凍回路の冷房能力を減少すべく、昇圧通路２
３の開放量を大きくするように制御弁２４を制御する。
そのため、吐出室１３ｂから昇圧通路２３を通じてクラ
ンク室１５へ供給される冷媒ガスの量が増大して、クラ
ンク室１５内の圧力が上昇する。その結果、斜板１９の
傾角が小さくなって、圧縮機構１の吐出容量、詳しくは
回転軸１６Ａの１回転当たりの吐出容量が減少する。

【００４３】このように、圧縮機構１がエンジン３によ
って駆動されるときには、冷凍回路にかかる冷房負荷に
応じて、斜板１９が最大傾角位置と最小傾角位置との間
で移動されて、圧縮機構１の吐出容量が最大容量と最小
容量との間における任意の容量に調整される。

【００４４】圧縮機構１の吐出容量、言い換えれば冷凍
回路の冷房能力は、回転軸１６Ａの回転速度と、回転軸
１６Ａの１回転当たりの吐出容量とによって決定され
る。しかし、圧縮機構１がエンジン３によって駆動され
るときには、エンジン３の回転速度、言い換えれば回転
軸１６Ａの回転速度を冷凍回路側の都合で変更できな
い。そのため、冷凍回路の冷房能力が、斜板１９の傾角
制御によって調整される。例えば、現在の冷房能力を維
持する必要があるときにエンジン３の回転速度が上昇し
た場合には、斜板１９の傾角が小さくなって、回転軸１
６Ａの１回転当たりの吐出容量が減少される。その結
果、単位時間当たりの吐出容量が変更されることなく維
持され、エンジン３の回転速度の変動に関係なく、現在
の冷房能力が維持される。

【００４５】圧縮機構１の回転軸１６Ａがエンジン３に
よって駆動されているときには、モータ４の出力軸１６
Ｂもロータ４３とともに回転する。このロータ４３の回
転によってステータコイル４５に起電力が生じ、この起
電力に基づく電力がバッテリ５に充電される。

【００４６】一方、前記ステップＳ１において、エンジ
ン３が駆動されていない場合には、制御装置５１はステ
ップＳ４に移行して、モータ４が作動中であるか否かを
判定する。モータ４が作動中でない場合には、制御装置
５１はステップＳ５に移行して、エンジン３の停止直後
であるか否かを判定する。エンジン３の停止直後である
場合には、制御装置５１はステップＳ６に移行して、電
磁クラッチ２をオフし、ステップＳ７に移行する。その
ため、回転軸１６Ａがエンジン３から切り離される。エ
ンジン３の停止直後でない場合、言い換えれば圧縮機構
１の運転が停止中である場合には、制御装置５１はステ
ップＳ６を実行することなくステップＳ７に移行する。

【００４７】ステップＳ７において、制御装置５１は、
冷凍回路にかかる冷房負荷が所定値より大きいか否かを
判定する。冷房負荷が所定値より大きくない場合には、
制御装置５１は冷凍回路の冷房能力に余裕がある、或い
は冷房能力が過剰であると判断して、処理を一旦終了す
る。従って、圧縮機構１は駆動されない。

【００４８】一方、冷房負荷が所定値より大きい場合に
は、制御装置５１は冷凍回路の冷房能力が不足している
と判断して、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８に
おいて、制御装置５１は、バッテリ５からモータ４へ電
力が供給されるように駆動回路７を制御する。従って、
モータ４の出力軸１６Ｂが回転されて、圧縮機構１がモ
ータ４によって駆動される。

【００４９】次に、ステップＳ９において、制御装置５
１は、電流センサ５７からの検出信号に基づき、モータ
４のトルクが予め定められた上限値Ｔmaxより大きいか
否かを判定する。上限値Ｔmaxは、モータ４が正常に作
動し得るトルクの限界を示す値である。上限値Ｔmaxに
関するデータは、例えば、モータ４の動作特性を示すデ
ータのうちの１つとして、ＲＯＭ５３に予め記憶されて
いる。

【００５０】モータ４のトルクが上限値Ｔmax以下であ
る場合には、制御装置５１は、モータ４が正常に動作し
得ると判断し、ステップＳ１０に移行して、斜板１９が
最大傾角位置へ移動するように制御弁２４を制御する。
勿論、斜板１９が既に最大傾角位置に配置されていると
きには、その状態が維持される。続いて、ステップＳ１
１において、制御装置５１は、圧縮機構１が現在の冷房
負荷に応じた吐出容量で運転されるように、言い換えれ
ば冷凍回路が現在の冷房負荷に応じた冷房能力を発揮す
るように、モータ４の回転速度を制御し、処理を一旦終
了する。

【００５１】一方、モータ４のトルクが上限値Ｔmaxを
越えている場合には、制御装置５１は、モータ４が正常
に動作し得ないと判断し、ステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２において、制御装置５１は、モータ４の
トルクが上限値Ｔmaxを越えない程度にまでモータ４の
回転速度を低下させ、処理を一旦終了する。

【００５２】一方、前記ステップＳ４においてモータ４
が既に作動中であると判定された場合には、制御装置５
１は、図５のステップＳ１３に移行して、冷凍回路にか
かる冷房負荷が所定値より大きいか否かを判定する。冷
房負荷が所定値より大きくない場合には、制御装置５１
は冷凍回路の冷房能力に余裕がある、或いは冷房能力が
過剰であると判断し、ステップＳ１４に移行して、モー
タ４を停止させる。その後、制御装置５１は処理を一旦
終了する。従って、圧縮機構１の運転が停止される。

【００５３】冷房負荷が所定値より大きい場合には、制
御装置５１は冷凍回路の冷房能力が不足していると判断
し、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５におい
て、制御装置５１は、モータ４のトルクが上限値Ｔmax
より大きいか否かを判定する。トルクが上限値Ｔmax以
下である場合には、制御装置５１は、モータ４が正常に
動作し得ると判断し、ステップＳ１６に移行して、斜板
１９の傾角を減少させるように制御弁２４を制御する。
続いて、ステップＳ１７において、制御装置５１は、圧
縮機構１が現在の冷房負荷に応じた吐出容量で運転され
るように、モータ４の回転速度を上昇させ、処理を一旦
終了する。斜板１９の傾角の減少の程度及びモータ４の
回転速度の上昇の程度は、冷房負荷及びモータ４のトル
クに応じて適宜決定される。

【００５４】モータ４のトルクが上限値Ｔmaxを越えて
いる場合には、制御装置５１は、モータ４が正常に動作
し得ないと判断し、図４の前記ステップＳ１２に移行し
て、モータ４の回転速度を低下させる。

【００５５】エンジン３が再び駆動されると、前述した
ステップＳ２，Ｓ３の処理が実行される。すなわち、制
御装置５１は、電磁クラッチ２をオンするとともに、モ
ータ４に電流が供給されないように駆動回路７に指令す
る。従って、エンジン３による圧縮機構１の駆動が再開
されるとともに、電動モータ４で発生した起電力に基づ
くバッテリ５の充電が再開される。

【００５６】以上説明したように、本実施形態では、圧
縮機構１の駆動源がエンジン３からモータ４に切り換え
られた直後、或いは圧縮機構１が停止状態からモータ４
によって駆動を開始された直後には、斜板１９が最大傾
角位置に移動される。言い換えれば、モータ４による圧
縮機構１の駆動が開始されたとき、回転軸１６Ａの一回
転当たりの吐出容量が大きくされる。モータ４の回転速
度は、圧縮機構１が現在の冷房負荷に応じた吐出容量で
運転されるように調整される（ステップＳ１０，Ｓ１１
参照）。

【００５７】例えば、圧縮機構１の駆動源がエンジン３
からモータ４に切り換えられる前後において、斜板１９
の傾角を変更することなく圧縮機構１の吐出容量を一定
に維持しようとすると、回転軸１６Ａの回転速度も一定
に維持する必要がある。しかし、圧縮機構１の駆動源が
エンジン３からモータ４に切り換えられた直後において
は、モータ４の回転速度が安定し難く、しかもモータ４
の回転速度を急激に高速にすることが困難である。従っ
て、特に回転軸１６Ａがエンジン３によって比較的高速
で駆動されている場合には、エンジン３が停止された直
後に回転軸１６Ａの回転速度を低下させないようにモー
タ４を起動させることが難しく、圧縮機構１の吐出容量
が一時的に減少する。また、圧縮機構１が停止状態から
モータ４によって駆動を開始された直後においても、モ
ータ４の回転速度が安定し難く、しかもモータ４の回転
速度を急激に高速にすることが困難である。

【００５８】これに対して、本実施形態では、前述のよ
うに、モータ４による圧縮機構１の駆動が開始されたと
き、斜板１９を最大傾角位置に移動させることによっ
て、回転軸１６Ａの一回転当たりの吐出容量が最大にさ
れる。そのため、モータ４による圧縮機構１の駆動が開
始されたとき、モータ４の回転速度が比較的遅くても、
圧縮機構１の吐出容量、言い換えれば冷凍回路の冷房能
力を充分に大きくすることができる。従って、モータ４
による圧縮機構１の駆動が開始されたとき、モータ４の
回転速度を急激に上昇させる必要がなくなる。これは、
モータ４の起動時における圧縮機構１の運転状態を安定
させるとともに、エンジン３による駆動からモータ４に
よる駆動への切り換えを円滑にする。さらには、モータ
４に対する負荷が軽減され、ハイブリッドコンプレッサ
全体としての効率的な運転が可能になる。

【００５９】モータ４が既に作動されている状態におい
て、圧縮機構１の吐出容量を更に増大させる必要がある
場合には、斜板１９の傾角が減少されるとともに、モー
タ４の回転速度が上昇される。言い換えれば、回転軸１
６Ａの１回転当たりの吐出容量が減少されるとともに、
モータ４の回転速度が上昇される（ステップＳ１６，Ｓ
１７参照）。モータ４が既に作動されている状態では、
冷凍回路の冷房能力の増大を、斜板１９の傾角の増大で
はなく、モータ４の回転速度の上昇によって達成した方
が、モータ４の消費電力を削減できて、ハイブリッドコ
ンプレッサ全体としての効率的な運転が可能になること
が、発明者によって確認されている。

【００６０】冷凍回路にかかる冷房負荷が所定値以下の
場合、すなわち冷凍回路の冷房能力に余裕がある、或い
は冷房能力が過剰である場合には、モータ４による圧縮
機構１の運転が停止される。そのため、冷房不要時にモ
ータ４によって圧縮機構１が運転されることが防止さ
れ、モータ４の消費電力が極力削減される。これは、容
量に限りのあるバッテリ５を無駄に使用することを防止
し、ハイブリッドコンプレッサの効率的な運転に寄与す
る。

【００６１】モータ４のトルクが上限値Ｔmaxより大き
い場合には、モータ４の回転速度が低下される。そのた
め、モータ４に過負荷がかかることが防止される。以上
のように、圧縮機構１がモータ４によって駆動されると
きには、冷凍回路の冷房能力が、斜板１９の傾角制御及
びモータ４の回転速度制御によって調整される。この
際、制御装置５１は、圧縮機構１及びモータ４が、要求
される冷房能力を発揮するために最も無理なく高効率な
運転状態となるように、制御弁２４及び駆動回路７を制
御して、斜板１９の傾角及びモータ４の回転速度を制御
する。言い換えれば、モータ４に過負荷がかからないよ
うに、しかもモータ４の消費電力が極力少なくなるよう
に、ハイブリッドコンプレッサが常に最大効率で運転さ
れる。

【００６２】本実施形態の圧縮機構１は、ピストン式の
可変容量型圧縮機構である。このような圧縮機構１で
は、例えばスクロール式の可変容量型圧縮機構等の他の
圧縮機構と比較して、電動モータ４による駆動時の省動
力化を図ることができる。図６は、図１の圧縮機構１の
容量−動力特性と、スクロール式の可変容量型圧縮機構
の容量−動力特性とをそれぞれ示すグラフである。図６
のグラフにおいて、横軸は、最大吐出容量Ｑ０に対する
実際の吐出容量Ｑの比（容量比Ｑ／Ｑ０）を示し、縦軸
は、最大動力Ｌ０に対する実際の動力Ｌの比（動力比Ｌ
／Ｌ０）を示す。また、図１の圧縮機構１の特性は実線
で示され、スクロール式の可変容量型圧縮機構の特性は
点線で示される。この図６のグラフから明らかなよう
に、例えば、容量比Ｑ／Ｑ０が０．５の場合、図１の圧
縮機構１では動力比Ｌ／Ｌ０が０．３であるのに対し、
スクロール式の可変容量型圧縮機構では動力比Ｌ／Ｌ０
が０．５となる。このように、図１の圧縮機構１は、ス
クロール式の可変容量型圧縮機構よりも、同じ容量比の
ときにおける動力比が小さい、つまり動力損失が小さ
い。従って、ピストン式の可変容量型圧縮機構１を用い
た本実施形態では、ハイブリッドコンプレッサを高効率
で運転することが可能である。

【００６３】なお、前記実施形態以外にも次のような変
更例が可能である。 ○ 図４に示す制御手順はあくまでも一例であり、適宜
変更されてもよい。例えば、ステップＳ１０において、
斜板１９を最大傾角位置まで移動させることなく、最大
傾角位置に近い位置まで移動させてもよい。また、ステ
ップＳ１２において、モータ４の回転速度を低下させる
のに代えて、或いは加えて、斜板１９の傾角を減少させ
てもよい。さらに、ステップＳ１６，Ｓ１７において、
斜板１９の傾角を減少させることなく、モータ４の回転
速度を上昇させてもよい。すなわち、本発明は図４に示
す制御手順に限定されるものではなく、ハイブリッドコ
ンプレッサが常に最大効率で運転されるように斜板１９
の傾角及びモータ４の回転速度が制御されるのであれ
ば、どの様な制御手順が採用されてもよい。

【００６４】○ 回転軸１６Ａの中間部を支持する軸受
１７Ｂを省略して、回転軸１６Ａの両端のみを２つの軸
受１７Ａ，１７Ｃによって支持するようにしてもよい。
これは、コンプレッサの構成を簡素化する。

【００６５】○ 図１の実施形態では、電動モータ４の
出力軸１６Ｂが圧縮機構１の回転軸１６Ａの一部であっ
たが、回転軸１６Ａとは別部品として形成された出力軸
１６Ｂが、回転軸１６Ａに対して継ぎ手等により連結さ
れても良い。

【００６６】○ 図１の実施形態では、冷媒ガスが外部
回路６０から電動モータ４の内部空間４４を介して吸入
室１３ａに導入される。しかし、これに代えて、外部回
路６０から吸入室１３ａへの冷媒ガスの導入口を、圧縮
機構１のリヤハウジング１３に設けて、冷媒ガスが電動
モータ４の内部空間４４を通過しないようにしてもよ
い。

【００６７】○ 図１のコンプレッサは、斜板１９の傾
角に応じてピストン２１のストロークを変更することに
よって容量を変える斜板式可変容量圧縮機であるが、こ
れに限らず、本発明は、可変容量型のベーン型圧縮機或
いは可変容量型のスクロール圧縮機に適用されても良
い。

【００６８】前記実施形態から把握される請求項以外の
技術思想について、以下に説明する。 （技術思想１）請求項４の制御方法において、モータ
（４）の回転速度が大きくされるとき、回転軸（１６
Ａ）の１回転当たりの吐出容量が小さくされるハイブリ
ッドコンプレッサの制御方法。

【００６９】この技術思想１では、エンジンによる駆動
から電動モータによる駆動への切り換えを円滑に行うこ
とができるととに、圧縮機構を電動モータによって効率
良く運転することができる。

【００７０】（技術思想２）請求項１〜４、技術思想１
のいずれかにおいて、圧縮機構（１）を駆動しているモ
ータ（４）のトルクが予め定められた上限値（Ｔmax）
を越える場合には、モータ（４）の回転速度が低下され
るハイブリッドコンプレッサの制御方法。

【００７１】この技術思想２では、モータへの過負荷を
回避することができる。 （技術思想３）請求項１〜４、技術思想１、２のいずれ
かにおいて、圧縮機構（１）がモータ（４）によって駆
動されている状態でハイブリッドコンプレッサを含む冷
凍回路にかかる冷房負荷が所定値以下の場合には、モー
タ（４）が停止されるハイブリッドコンプレッサの制御
方法。

【００７２】この技術思想３では、モータの運転効率を
向上することができる。 （技術思想４）請求項１０において、モータの回転速度
が増大されるとき、制御装置は斜板の傾角を小さくする
ように調整機構を制御するハイブリッドコンプレッサ。

【００７３】この技術思想４では、モータの回転速度と
斜板の傾角の調整により吐出容量を冷房負荷に応じて適
正に制御することができる。 （技術思想５）請求項６〜１０、技術思想１〜４のいず
かにおいて、圧縮機構を駆動しているモータのトルクが
予め定められた上限値を越える場合には、制御装置はモ
ータの回転速度を低下させるハイブリッドコンプレッ
サ。

【００７４】この技術思想５では、モータへの過負荷を
阻止することができる。 （技術思想６）請求項６〜１０、技術思想１〜５のいず
れかにおいて、圧縮機構がモータによって駆動されてい
る状態でコンプレッサを含む冷凍回路にかかる冷房負荷
が所定値以下の場合には、制御装置はモータを停止させ
るハイブリッドコンプレッサ。

【００７５】この技術思想６では、モータによる運転を
効率良く行うことができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ため、エンジンによる駆動から電動モータによる駆動へ
の切り換えを円滑に行うことができるとともに、圧縮機
構を電動モータによって効率良く運転することができ
る。

【００７７】請求項２又は３記載の発明は、エンジンに
よる駆動から電動モータによる駆動への切り換えを従来
公知の容量調整機構により安価に行うことができる。請
求項４記載の発明は、モータの回転速度によって冷凍回
路の冷房能力を容易に大きくすることができる。

【００７８】請求項６記載の発明は、斜板とピストンを
備えた可変容量型の圧縮機構を用いることができ、製造
を容易に行い、コストの低減を図ることができる。請求
項７記載の発明は、圧縮機構がモータによって駆動され
る際には、調整機構及び電動モータの回転速度が制御さ
れて、効率の良い運転を行うことができる。

【００７９】請求項８記載の発明は、モータが圧縮機構
を駆動すべく起動されたとき、制御装置により斜板の傾
角を大きくするように調整機構が制御されるので、容量
の切換を円滑に行うことができる。

【００８０】請求項９記載の発明は、圧縮機構がエンジ
ンによる駆動からモータによる駆動に切り換えられたと
き、制御装置は斜板の傾角を大きくするように調整機構
を制御するので、容量の切換を円滑に行うことができ
る。

【００８１】請求項１０記載の発明は、圧縮機構がモー
タによって駆動されている状態で、制御装置によりモー
タの回転速度を増大して、冷房能力を大きくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態におけるハイブリッドコ
ンプレッサを示す断面図。

【図２】 図１の２−２線における断面図。

【図３】 図１のコンプレッサ及び制御装置を模式的に
示すブロック図。

【図４】 図１のコンプレッサの制御手順を示すフロー
チャート。

【図５】 図１のコンプレッサの制御手順を示すフロー
チャート。

【図６】 図１のコンプレッサの容量−動力特性を示す
グラフ。

【符号の説明】

１…圧縮機構、２…電磁クラッチ、３…エンジン、４…
電動モータ、５…直流電源（バッテリ）１１…シリンダ
ブロック、１２…フロントハウジング、１３…リヤハウ
ジング、１３ａ…吸入室、１３ｂ…吐出室、１３ｃ…貫
通孔、１３ｄ…出口、１５…クランク室、１６Ａ…回転
軸、１６Ｂ…出力軸、１９…斜板、２１…ピストン、２
３…調整機構を構成する昇圧通路、２４…調整機構を構
成する容量制御弁、２６…抽気通路、４４…内部空間、
５１…制御装置、５２…中央演算処理装置、５６…温度
センサ、５７…電流センサ、７０…室温設定器、７１…
室温検出器、７２…外気温検出器、７３…速度検出器。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと電動モータとによって選択的
   に駆動される可変容量型の圧縮機構を備えたハイブリッ
   ドコンプレッサの制御方法であって、圧縮機構は、エン
   ジンと電動モータとによって選択的に駆動される回転軸
   を有し、前記制御方法は、 圧縮機構がモータによって駆動されるとき、ハイブリッ
   ドコンプレッサが常に高効率で運転されるように、回転
   軸の１回転当たりの吐出容量及びモータの回転速度を制
   御するハイブリッドコンプレッサの制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１の制御方法において、モータが
   圧縮機構を駆動すべく起動されたとき、回転軸の１回転
   当たりの吐出容量が大きくされるハイブリッドコンプレ
   ッサの制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の制御方法において、圧
   縮機構がエンジンによる駆動からモータによる駆動に切
   り換えられたとき、回転軸の１回転当たりの吐出容量が
   大きくされるハイブリッドコンプレッサの制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの制御方法にお
   いて、圧縮機構がモータによって駆動されている状態で
   ハイブリッドコンプレッサを含む冷凍回路の冷房能力を
   大きくする必要がある場合には、モータの回転速度が大
   きくされるハイブリッドコンプレッサの制御方法。
5. 【請求項５】 エンジンと電動モータとによって選択的
   に駆動されるハイブリッドコンプレッサであって、 回転軸を備えた圧縮機構であって、回転軸はエンジンと
   電動モータとによって選択的に駆動されることと、 圧縮機構がモータによって駆動されるとき、コンプレッ
   サが常に高効率で運転されるように、回転軸の１回転当
   たりの吐出容量及びモータの回転速度を制御する制御装
   置とを備えるハイブリッドコンプレッサ。
6. 【請求項６】 請求項５のハイブリッドコンプレッサに
   おいて、前記圧縮機構は、 回転軸上に傾動可能に支持された斜板と、 斜板に連結されたピストンであって、そのピストンは斜
   板の動きによって往復動されることと、 斜板の傾角を調整するための調整機構であって、斜板
   は、回転軸の１回転当たりの吐出容量を変更するよう
   に、その傾角に応じてピストンのストロークを変化させ
   ることとを備えるハイブリッドコンプレッサ。
7. 【請求項７】 請求項６のハイブリッドコンプレッサに
   おいて、圧縮機構がエンジンによって駆動されるときに
   は、制御装置は圧縮機構の吐出容量を調整すべく調整機
   構を制御し、圧縮機構がモータによって駆動されるとき
   には、制御装置は圧縮機構の吐出容量を調整すべく調整
   機構及び電動モータの回転速度を制御するハイブリッド
   コンプレッサ。
8. 【請求項８】 請求項６又は７のハイブリッドコンプレ
   ッサにおいて、モータが圧縮機構を駆動すべく起動され
   たとき、制御装置は斜板の傾角を大きくするように調整
   機構を制御するハイブリッドコンプレッサ。
9. 【請求項９】 請求項６〜９のいずれかのハイブリッド
   コンプレッサにおいて、圧縮機構がエンジンによる駆動
   からモータによる駆動に切り換えられたとき、制御装置
   は斜板の傾角を大きくするように調整機構を制御するハ
   イブリッドコンプレッサ。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれかのハイブリッ
    ドコンプレッサにおいて、圧縮機構がモータによって駆
    動されている状態でハイブリッドコンプレッサを含む冷
    凍回路の冷房能力を大きくする必要がある場合には、制
    御装置はモータの回転速度を増大させるハイブリッドコ
    ンプレッサ。